Расчёт элементов шатуна на прочность
Материал шатуна – сталь 18Х2Н4МА
Характеристики материала:
5.2.1 Расчёт поршневой головки шатуна Расчёт напряжений в поршневой головке от растягивающей силы инерции
H = 50 мм - ширина стержня шатуна;
R = 48 мм - внешний радиус головки;
ρ = 55 мм - радиус перехода от головки к стержню;
rвн = 32.5 - внутренний радиус головки
Рис.24 Силовая расчетная схема поршневой головки шатуна при действии растягивающей силы
,
Где
Где
Изгибающий момент в сечении А-А при
где
- средний радиус поршневой головки.
Нормальная сила в сечении А-А при
Изгибающий момент на участке головки
АВ.
Изгибающий момент на участке головки
BC.
до угла заделки
Нормальная к сечению головки сила на участке AB
Нормальная к сечению головки сила на участке AB
Максимальные напряжения возникают на
внешней стороне головки в местах перехода
в стержень, т.е в заделке при
При условии совместной деформации
головки и втулки, обеспечиваемой
первоначальным натягом, можно принять,
что на головку передается не вся сила,
а только некоторая ее часть, определяемая
соотношением жесткостей на растяжение
головки
и втулки
.
Нормальное усилие, передающееся на головку, составит:
,
где
, - модули упругости материалов втулки и головки соответственно.
Нормальное усилие передающееся на головку
Напряжение в поршневой головке, имеющей прямоугольное сечение, на внешней поверхности.
где
- длина и толщина стенки головки
соответственно.
Напряжение в поршневой головке, имеющей прямоугольное сечение, на внутренней поверхности.
Таблица 5. Напряжения поршневой головки от растягивающей силы
α, град |
α, рад |
М, Н*м |
N, Н |
σрн, МПа |
σрв, МПа |
0,00 |
0,00 |
317,60 |
-423,00 |
57,95 |
-73,48 |
10,00 |
0,17 |
263,41 |
931,80 |
48,75 |
-60,26 |
20,00 |
0,35 |
210,35 |
2258,30 |
39,73 |
-47,31 |
30,00 |
0,52 |
160,03 |
3516,17 |
31,19 |
-35,04 |
40,00 |
0,70 |
113,99 |
4667,21 |
23,37 |
-23,80 |
50,00 |
0,87 |
73,62 |
5676,44 |
16,51 |
-13,95 |
60,00 |
1,05 |
40,15 |
6513,19 |
10,83 |
-5,79 |
70,00 |
1,22 |
14,60 |
7152,04 |
6,49 |
0,45 |
80,00 |
1,40 |
-2,26 |
7573,58 |
3,62 |
4,56 |
90,00 |
1,57 |
-9,92 |
7765,00 |
2,32 |
6,43 |
100,00 |
1,75 |
-8,14 |
7720,49 |
2,62 |
5,99 |
110,00 |
1,92 |
3,02 |
7441,39 |
4,52 |
3,27 |
120,00 |
2,09 |
23,23 |
6936,19 |
7,95 |
-1,66 |
124,00 |
2,16 |
33,72 |
6674,02 |
9,73 |
-4,22 |
Рис.25 Эпюра напряжений в верхней части поршневой головки