3.4.4 Розрахунок на міцність поршневого пальця

Вихідні дані: зовнішній діаметр пальця d_п = 0,04585м, внутрішній діаметр пальця d_в = 0,0034м , довжина втулки шатуна l_вт = 0,03799м,довжина пальця l_п= 0,11135м, матеріал поршневого пальця – Сталь 20 модуль пружності Е = 1,87…2,16 10⁵МПа.

Значення l_п, d_п, d_в, l_вт – підставляти в метрах.

Розрахункова сила, що діє на поршневий палець, МН:

газова:

(3.136)

МН

інерційна:

(3.137)

МН

розрахункова:

(3.138)

де k = 0,76 – 0,86 – коефіцієнт, що враховує масу поршневого пальця

МН

Питомий тиск пальця на втулку поршневої головки шатуна, МПа:

(3.139)

де l_ш – довжина опорної поверхні пальця в головці шатуна

МПа

Питомий тиск пальця на бобики, МПа:

(3.140)

де B – відстань між торцями бобишок

, МПа

Напруження згину в середньому перетині пальця, МПа:

(3.141)

де

, МПа

Висновок : одержані розрахунком показники питомого тиску пальця на втулку поршневої головки і питомого тиску пальця на бобишки не перевищують допустимих значень q_ш = 20 …60 МПа і q_б = 15…50 МПа, допустиме напруження згину [ _зг ] = 100…250 МПа

3.4.5 Розрахунок шатуна на міцність

Вихідні дані: маса шатунної групи m_ш= 275,1 кг , максимальна частота обертання колінчастого вала на холостому ходу n_х.х.мах = 2255хв^-1, матеріал шатуна – Сталь 50, модуль пружності Е = 2,2  10⁵МПа, _г = 1,0  10^-5 1/К.

Напруження на розрив в верхній головки шатуна, МПа:

(3.142)

де Р_{j max}– сила інерції поршневого комплекту, що діє на верхню головку шатуна, МН

Значенняd_г.з, d_г.в,l_ш – підставляти в метрах

(3.143)

, МН

, МПа

Запас міцності стержня шатуна визначаємо по перерізу Б-Б в середині шатуна на розтяг від сили, МН:

(3.144)

де А_п – площа поршня підставляти в міліметрах.

МН

Сила стискання, МН:

(3.145)

де А_п – площа поршня підставляти в міліметрах.

МН

Напруження стискання без врахування повздовжнього згину для стержня шатуна, МПа:

, (3.146)

де А_ст– площа поперечного перерізу стержня шатуна, м²

(3.147)

м²

МПа

Напруження розтягу, МПа:

(3.148)

МПа

Середнє напруження за цикл, МПа:

3.149)

Амплітуда циклу, МПа:

(3.150)

МПа

Запас міцності стержня шатуна, МПа:

(3.151)

де _-1z = 240…340 МН/ м²– межа втомленості матеріалу при симетричному циклі на розтяг;

= 0,8 – коефіцієнт , що враховує вплив частоти обробки;

= 0,2 – коефіцієнт , який залежить від характеристики матеріалу.

МПа

Одержані розрахунком показники запасу міцності шатуна забезпечують нормальну роботу, при умови міцності n_ [ n_] , де [ n_] = 2…2,5 МПа;