Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

Расчет на прочность шатунов и шатунных болтов

Расчет напряженно-деформированного состояния шатуна может быть выполнен с различной точностью. При этом рассматриваются математические модели разных уровней по глубине и полноте отражения в расчетной схеме и методе анализа особенностей геометрии, условий нагружения, свойств материала и др.
Ниже в рамках модели первого уровня рассмотрена общепринятая методика расчета основных элементов шатуна на прочность, а затем с помощью моделей второго уровня даны уточненные методы расчета, уже нашедшие применение при конструировании шатунов.
Упрощенная методика расчета на прочность элементов шатуна. Шатуны современных двигателей испытывают большое число циклов нагружения, поэтому следует выполнить расчет на выносливость с учетом переменной нагрузки.
Стержни шатунов рассчитывают в двух сечениях (см. рис. 121): под поршневой головкой-сечение А А шатуна и посередине между осями головок-сечение Б-Б. В четырехтактных двигателях растягивающее напряжение в сечении А-А определяют по формуле где Р = — (Ps -1- Pj) - суммарная сила, действующая в сечении А-А. Аналогично рассчитывают штоки малооборотных двигателей на сжатие максимальной силой от давления газов. Напряжение сжатия в минимальном сечении равно 98-147 МПа, если гибкость штока L/i ^ 30 (см. ниже), критическое напряжение определяют по формулам Тетмайера; коэффициент запаса устойчивости п принимают равным 2,5-4,0. На опорных поверхностях штоков напряжения смятия допускаются до 98 МПа.
При расчете среднего сечения стержня шатуна сила Pj включает силу инерции поршневой группы, поршневой головки шатуна и силу инерции части шатуна от расчетного сечения до поршневой головки: где М-масса указанных деталей (остальные обозначения см. в гл. 3).

Растягивающее напряжение в среднем сечении стержня определяют по формуле (223) с учетом Pj и замены Fmin на Fcp.
Эскизная разработка шатуна выполняется на основе статистических данных по конструкциям, аналогичным проектируемой, что соответствует нулевому уровню. Расчет шатуна в настоящее время предусматривает использование как простейших методов сопротивления материалов в рамках одномерной теории, так и уточненных математических моделей с решением плоских и пространственных задач теории упругости численными методами (модели второго и третьего уровней).
строходных форсированных двигателей составляют соответственно 80-120, 120—180, 180-250.
Запас статической прочности пд = от/стэ = 1,5 4- 3,0. Коэффициент запаса по выносливости определяют по формуле (80). При этом для материала с ав = 400 4- 800 МПа коэффициент концентрации напряжений в резьбе Кв = 34-3,9; для материала с ств = 8004-1000 МПа Кв = 4,84-5,2.
Большое значение для прочности болта имеет способ выполнения резьбы-нарезанием или накаткой. При соблюдении режима накатки без последующей термической обработки предел выносливости болта с накатанной резьбой приблизительно в 1,3 раза больше, чем предел выносливости болта с нарезанной резьбой. Величина ис при расчете на усталость должна быть не меньше двух.
Цапфу поперечины рассчитывают на изгиб в сечениях, аналогичных сечениям 1-1 и II-II (см. рис. 128, а), а давления К^ на цапфах определяют по уравнениям

Напряжение изгиба <тиз = 594-79 МПа; давление обычно не превышает 19,6 МПа.
Ползуны рассчитывают на сжатие асж в сечениях, аналогичных сечению I-I, изгиб стиз в сечениях, аналогичных сечению II-II, определяют давления на трущихся поверхностях от максимальной боковой силы Nmax (см. рис. 128, б).

Напряжения сжатия не превышают 98 МПа, напряжения изгиба -49 МПа; давление при неохлаждаемых направляющих ползуна не более 0,8 МПа, а при охлаждаемых-1,1 МПа.

1 2 3 4 5 6 7 8

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.