Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Прикл расч ДВС - 2.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
3.5 Mб
Скачать

5.2. Кривошипная головка

Основные конструктивные размеры кривошипной головки шатуна приведены в табл. 22.

Таблица 22. Значения основных конструктивных размеров

кривошипной головки шатуна

Название элемента

Пределы изменения

Диаметр шатунной шейки dШ.Ш

(0,56…0,75)·D

Толщина стенки вкладыша tВ

тонкостенного

(0,03…0,05)· dП

толстостенного

0,1·dш. ш

Расстояние

между шатунными болтами СБ

(1,3…1,75)·dш. ш

Длина кривошипной головки lK

(0,45…0,95)·dш. ш

Точный расчет кривошипной головки весьма затруднен вслед- ствие невозможности полного учета влияния конструктивных факторов. Приближенный расчет кривошипной головки шатуна сводится к определению напряжения изгиба в среднем сечении II – II крышки головки от инерционных сил Pjp (МН), имеющих мак- симальное значение в начале впуска (φ = 0°) при работе дизеля, оснащенного регулятором частоты вращения коленчато- го вала на режиме максимальной частоты вращения холостого хода:

, (76)

где mп – масса поршневой группы (кг); mш. п и mш. к – соответствен- но массы шатунной группы, совершающие возвратно-поступатель- ное и вращательное движение (кг); mкр – масса крышки криво- шипной головки (кг), mкр ≈ (0,20…0,28)·mш; mш – масса шатунной группы (кг).

Напряжение изгиба крышки (МПа) с учетом совместной дефор­мации вкладышей

, (77)

где СБ – расстояние между шатунными болтами (м); , – момент инерции расчетного сечения соответственно вкладыша и крышки (м4), , ; Wиз – момент сопротивления расчетного сечения крышки без учета ребер жесткости (м3), Wиз = lк·(0,5·Сбr1)2/6; r1 – внутренний радиус кривошипной головки (м), r1 = 0,5·(dш.ш + 2·tв); dш. ш – диаметр шатунной шейки (м); tв – толщина стенки вкла­дыша (м); Fв – суммарная площадь крышки и вкладыша в расчетном сечении (м2), Fв = lк·0,5·(Сбdш. ш).

Значение σиз изменяется в пределах 100…300 МПа.

5.3. Стержень шатуна

Помимо длины LШ = R/λ основными конструктивными параметрами стержня шатуна являются размеры его среднего сечения В – В (см. рис. 28). Значения этих параметров для отечественных автомобильных и тракторных двигателей приведены в табл. 23.

Таблица 23. Значения основных конструктивных размеров стержня шатуна

Элемент

Дизельные двигатели

Бензиновые двигатели

hШ. min

(0,5…0,55)·dг

(0,5…0,55)·dг

hШ

(1,2…1,4)·hш. min

(1,2…1,4)·hш. min

bШ

(0,55…0,75)·lш

(0,5…0,6)·lш

аШtШ

4,0…7,5

2,5…4,0

Стержень шатуна рассчитывают на усталостную прочность в среднем сечении В – В при действии знакопеременных суммар- ных сил (газовых и инерционных), возникающих при работе двигателя на режимах n = nN или n = nМ. Обычно расчет ведется для режи- ма максимальной мощности. Запас прочности сечения определяется в плоскости качания шатуна и в перпендикулярной плоскости. Усло­- вием равнопрочности стержня шатуна в обеих плоскостях является nх = nY.

Сила, сжимающая шатун, достигает максимального значения в начале рабочего хода при рZд и определяется по результатам динамического расчета или по формуле

, (78)

где mj = mп + 0,275·mш – масса возвратно движущихся частей кривошипно-шатунного механизма (условно предполагается, что среднее сечение В – В находится в центре тяжести шатуна).

Сила, растягивающая шатун, достигает максимального значения в начале впуска (в в.м.т.) и также определяется по результатам динамического расчета или по формуле

, (79)

где рГ – давление остаточных газов.

От сжимающей силы РСЖ в сечении В – В возникают максималь­ные напряжения сжатия и продольного изгиба (МПа):

в плоскости качания шатуна

, (80)

где – коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости качания шатуна, ; σе = σв – предел упругости материала шатуна (МПа); LШ – длина шатуна (м), LШ = R/λ; – момент инерции сечения В – В относительно оси х – х, перпендикулярной к плоскости качания шатуна (м4), ; – площадь среднего сечения шату- на (м2), .

в плоскости, перпендикулярной к плоскости качания:

, (81)

где – коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости, перпендикулярной к плоскости качания шатуна, ; L1 – длина стержня шатуна между поршневой и кривошипной головками (м), L1 = LШ – (d + d1)/2; – момент инерции сечения В – В относительно оси у – у, лежащей в плоскости качания шатуна (м4), .

В современных автомобильных и тракторных двигателях напряжения σmах. X и σmaxY для углеродистых и легированных сталей не должны превышать соответственно 160…250 и 200…350 МПа.

Минимальное напряжение, возникающее в сечении В – В от рас-тягивающей силы PР, в плоскости качания шатуна и в перпендикулярной плоскости, определяется по формуле

. (82)

Запасы прочности стержня шатуна в плоскости качания nх и в перпендикулярной плоскости ny определяются по уравнениям, при­веденным в разделе 3. При определении nх и ny принимает- ся, что коэффициенты концентрации напряжений kσ зависят только от ма­териала шатуна. Для шатунов автомобильных и тракторных двига­телей значения nх и nу не должны быть ниже 1,5.