3.6.2 Расчёт шпилек верхней головки шатуна
Верхняя крышка шатуна крепиться четырьмя шпильками M45×3. Усилие, нагружающее крышку кривошипной головки
.
Усилие затяжки шатунного болта, исключающее раскрытие стыка, равно
где – коэффициент запаса затяжки, принимаем ;
– коэффициент основной нагрузки, принимаем ;
– число шпилек.
Тогда расчётная нагрузка на шпильку
Максимальные и минимальные напряжения в резьбе шпильки при работе двигателя
где – минимальная площадь поперечного сечения резьбы,
Среднее напряжение и амплитуда цикла:
Так как характер изменения напряжений в шатунном болте знакопостоянный, запас прочности находим в функции от предела текучести. В частности, для резьбы теоретический коэффициент концентрации напряжения вычисляем по формуле
где - шаг резьбы,
– радиус скругления впадин витков резьбы, для обычной резьбы
;
Соответствующий этому значению эффективный коэффициент концентрации напряжений
где масштабный фактор для рассматриваемого сечения
С учётом численных значений этих коэффициентов запас прочности
Условие прочности на выносливость выполняется.
3.6.3 Вывод
В данном разделе был выполнен расчёт прочности шатуна. Коэффициент запаса прочности для наружной поверхности верхней головки шатуна – 4,64 , для внутренней поверхности верхней головки – 30,6.
Коэффициент запаса прочности для сечения стержня шатуна в плоскости качания шатуна – 2,12, в плоскости перпендикулярной плоскости качания – 3,26.
Расчёт кривошипной головки шатуна показал запас прочности на выносливость равный 4,07.
На разрабатываемом шатуне на верхней головки стоят 4 шпильки М45×3 c запасом прочности – 2,39, и на нижней головки шатуна стоят две шпильки с запасом прочности -4,8.
Список используемой литературы
Румб В.К., Медведев В.В. Прочность судового оборудования Часть 1. Конструирование и расчёты на прочности судовых двигателей внутреннего сгорания. - СПб.: СПбГМТУ, 2006. – 534 с.