Шатунная группа

Расчёт кривошипной головки

Для проведения расчётов из динамического расчёта и расчёта поршневой головки имеем:

радиус кривошипа R = 0,0625 м;

масса поршневой группы mп = 3,804 кг;

масса шатунной группы mш = 4,295 кг;

ωх.х.max = 303,48 ;

λ = 0,197.

По табличным значениям примем :

диаметр шатунной шейки dш.ш = 65 мм;

толщина стенки вкладыша tв = 3 мм;

расстояние между шатунными болтами Сб = 98 мм;

длина кривошипной головки шатуна lк = 41 мм.

Максимальная сила инерции:

Pjp = -ω²х.х.maxR((mп+mш.п)(1+λ)+(mш.к-mкр))∙10-6 =

= -303,48²∙0,0625∙((3,804+4,295)∙(1+0,197)+(3,561-1,066)∙10-6 = -0,07 МН,

где mкр = 0,25∙mш = 0,26∙4,1 = 1,066 кг – масса крышки кривошипной головки.

Момент сопротивления расчётного сечения:

где r1 = 0,5∙(dш.ш+2∙tв) = 0,5∙(65+2∙3) = 35,5 мм – внутренний радиус кривошипной головки шатуна.

Момент инерции вкладыша:

Jв = lк∙tв² = 40∙3²∙10-12 = 1,1∙10-10 м4

Момент инерции крышки:

Jк = lк∙(0,5Сб - r1)³ = 40∙(0,5∙98-35,5)³ = 1,01∙10-9 м4.

Напряжение изгиба крышки и вкладыша:

,

где Fг = lк∙0,5∙(Сб-dш.ш) = 25∙0,5∙(98-65)∙10-6 = 0,0006765 м² - суммарная площадь крышки и вкладыша в расчётном сечении.

Расчёт стержня шатуна

Для проведения расчёта нам понадобятся данные из динамического расчёта:

pсж = pг+pj = 78,8 кН = 0,0788 МН при φ = 380°;

pр = pг+Pj = -18 кН = -0,018 МН при φ = 0°;

длина шатуна Lш = 318 мм.

По табличным значениям [1] примем:

hш = 44 мм;

bш = 24 мм;

аш = 4 мм;

tш = 4 мм.

Из расчётов поршневой и кривошипной головок имеем

d = 46 мм;

d1 = 71 мм,

а также характеристики прочности материала шатуна.

Площади и моменты инерции расчётного сечения В – В:

Fcp = hш∙bш-(bш-аш)(hш-2tш) = 44∙24-(24-4)(44-2∙4) = 336 мм2 =33,6∙10-5 м²

;

Максимальные напряжения от сжимающей силы:

а) в плоскости качания шатуна:

МПа,

где

коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости качания шатуна;

σе = σв = 800 МПа;

б) в плоскости, перпендикулярной плоскости качания шатуна:

МПа,

где -

коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости, перпендикулярной плоскости качания шатуна;

мм

– длина стержня шатуна между поршневой и кривошипной головками.

Минимальное напряжение от растягивающей силы:

σmin = МПа

Средние напряжения и амплитуды цикла:

МПа

МПа

МПа

МПа

МПа

МПа,

где kσ = 1,2+1,8∙10-4∙(810-400) = 1,274;

εм = 0,92 – масштабный коэффициент;

εп = 1,8 – коэффициент поверхностной чувствительности.

Так как >0,74 и

> 0,74,

то запас прочности в сечении В – В определяется по пределу усталости: