6.4 Расчёт шатунной группы.

Расчёт поршневой головки шатуна.

Из теплового расчёта имеем давление сгорания

на режиме n = n_N = 5600 об/мин при φ = 370⁰;

масса поршневой группы m_п = 0,621 кг

масса шатунной группы m_ш = 0,932 кг

максимальная частота вращения при холостом ходе n_x.x.max = 6000 мин^-1

ход поршня S = 71 мм

площадь поршня F_п = 62,18 см²

λ = 0,285

По таблице 51 [4] принимаем:

• наружный диаметр головки d_Г = 30,4 мм;

• внутренний диаметр головки d = 24,4 мм;

• радиальную толщину стенки головки

• радиальную толщину стенки втулки

Материал шатуна – углеродистая сталь 45Г2;

α_Г = (1/К)

Материал втулки – бронза;

α_в = (1/К)

По таблице 43 и 45 [4] для углеродистой стали 45Г2:

• предел прочности δ_в = 800 МПа;

• предел усталости при изгибе δ_-1 = 350 МПа;

• растяжения-сжатия δ_-1р = 210 МПа.

Коэффициенты приведения цикла при

изгибе α_δ = 0,17

растяжении-сжатии α_δ = 0,12

Определим:

при изгибе

при растяжении-сжатии

Рисунок 7. Расчётная схема шатунной группы.

Расчёт сечения I-I (рис 7 р.п.з.)

Максимальное напряжение пульсирующего цикла

где m_в.г. = = = 0,043кг - масса части головки выше сечения I-I;

среднее напряжение и амплитуда напряжений

где k_а = = 1,272 – эффективный коэффициент концентрации напряжений

ε_м = 0,86 – масштабный коэффициент определяется по табл. 48 [4]

ε_п = 0,9 –коэффициент поверхностной чувствительности, определяется по табл. 49 [4]

так как >

то запас прочности в сечении I-I определяется по пределу усталости:

Напряжение от запрессованной втулки:

суммарный натяг

где - натяг посадки бронзовой втулки

- температурный натяг

- средний подогрев головки и втулки;

Удельное давление на поверхности соприкосновения втулки с головкой

где μ = 0,3 коэффициент Пуассона;

напряжение от суммарного натяга на внутренней поверхности головки

напряжение от суммарного натяга на внешней поверхности головки

Расчёт сечения А-А на изгиб (рис 7 р.п.з.)

Максимальная сила, растягивающая головку на режиме n = n_N;

где

нормальная сила и изгибающий момент в сечении 0-0

где φ_ш.з. = 105⁰ – угол заделки

- средний радиус головки;

нормальная сила и изгибающий момент в расчётном сечении от растягивающей силы:

напряжение на внешнем волокне от растягивающей силы

где

суммарная сила сжимающая головку:

нормальная сила Т изгибающий момент в расчётном сечении от сжимающей силы:

где и определены по таблице 52[4]

и

определены по таблице 53[4]

напряжение на внешнем волокне от сжимающей силы:

максимальное и минимальное напряжения асимметричного цикла:

среднее напряжение и амплитуды напряжения:

<

то запас прочности в сечении А-А определяется по пределу текучести

6.5 Расчёт кривошипной головки шатуна.

По таблице 54 [4] принимаем:

• диаметр шатунной шейки d_шш = 48 мм;

• толщину стенки вкладыша t_в = 2 мм;

• расстояние между шатунными болтами С_σ = 62 мм;

• длину кривошипной головки l_к = 26 мм.

Максимальная сила инерции

где m_кр = m_ш = 0,931= 0,232кг

Момент сопротивления расчётного сечения

где r₁ = (d_шш +2t_в) = = 26 мм - внутренний радиус кривошипной головки шатуна.

Моменты инерции вкладыша и крышки

Напряжение изгиба крышки и вкладыша:

где F_Г = l_к (С_σ - d_ш.ш.) = = 0,000182м².