Задача 5. Расчет усилия затяжки и ресурса шатунных болтов поршневого компрессора

Шатун поршневого компрессора имеет разъемную кривошипную головку, которая стянута двумя шатунными болтами. В рабочих условиях шатун воспринимает циклически изменяющуюся нагрузку, экстремальные значения которой имеют величину F_мах, F_min. Определите требуемую затяжку шатунных болтов и расчетный ресурс по критерию усталостной прочности. Коэффициент распределения внешней нагрузки принять равным χ = 0,3. Механические свойства материалов шатунных болтов приведены в таблице.

Механические свойства материалов болтов

Наименование показателя	Величина
	Сталь 45	40ХН2МА
Предел прочности, σВ, МПа	650	1000
Предел текучести, σТ , МПа	480	850
Модуль упругости, Е, МПа	2,04*105	2,04*105
Относительное удлинение, δ, %	16	9
Относительное сужение, ψ, %	40	25

Расчетная нагрузка, воспринимаемая болтами, геометрические размеры ботов и конструкционный материал указаны в таблице вариантов задачи 5.

Варианты задачи 5.

Вариант	Fмах, кН	Fmin, кН	Материал болта	Расчетная длина	Размер резьбы
1	15,8	29,5	40ХН2МА	125	М201
2	96,3	101,4	Сталь 45	300	М271,5
3	18,5	13,3	Сталь 45	118	М241,5
4	141,5	121	40ХН2МА	420	М362
5	2,1	17,8	Сталь 45	105	М120,75
6	3,1	24,4	40ХН2МА	95	М160,75
7	1,3	6,2	40ХН2МА	65	М100,5
8	356,9	405,8	40ХН2МА	522	М423

Диаметр стержня болта принять равным внутреннему диаметру резьбы с округлением в большую сторону до четной первой цифры после запятой. Внутренний диаметр резьбы (d_{в р}) вычислить по формуле:

d_{в р} = d_р – 1,08t,

где: d_р – наружный диаметр резьбы; t - шаг резьбы.

Задача 6. Усилие запрессовки, напряжения и деформации в деталях при сборке поршневой головки шатуна компрессора

Шатун поршневого компрессора имеет неразъемную поршневую головку. В расточку головки запрессовывается втулка, которая выполняет функции подшипника скольжения. В таблице вариантов задачи 6 приведены данные о геометрических размерах головки и втулки, а также марки конструкционных материалов. Требуется рассчитать усилие запрессовки втулки, напряжения и деформации деталей соединения. Механические свойства конструкционных материалов приведены в таблице.

Механические свойства конструкционных материалов

Материал	σВ, Мпа	σТ, Мпа	Е, Мпа	μ
Сталь 40	560	300	2,14*105	0,26
Сталь 45	650	360	2,04*105	0,28
Сталь 10	380	210	1,9*105	0,30
Бронза	180	90	0,9*105	0,33

Обозначения величин в таблице: σ_В - предел прочности; σ_Т - предел текучести; Е - модуль упругости; μ - коэффициент Пуассона.

Варианты задачи 6

Вариант	dг	dс	dо	b	δ	Rz1, мкм	Rz2, мкм	Материал
								Головки	Втулки
1	115	75	60	40	0.03	40	20	Сталь 45	Бронза
2	250	150	125	80	0,06	63	40	Сталь 40	Сталь10
3	90	63	50	50	0,05	32	18	Сталь45	Бронза
4	300	190	150	120	0,06	80	63	Сталь40	Сталь10
5	320	225	200	150	0,08	80	63	Сталь40	Сталь10
6	80	45	40	25	0,05	32	16	Сталь 45	Бронза
7	90	50	45	48	0,06	32	10	Сталь 45	Бронза
8	100	55	50	40	0,03	40	20	Сталь 45	Бронза

Обозначения: d_г – диаметр головки наружный; d_с – диаметр соединения; d_о – диаметр отверстия втулки; b – толщина головки; δ – геометрический натяг; Rz₁ – высота микронеровностей поверхности сопряжения (расточки) головки; Rz₂ – высота микронеровностей поверхности сопряжения втулки.