4.3 Розрахунок шатунної групи

Розрахунок основних конструктивних співвідношень розмірів елементів шатуна згідно рисунку 4.2

Рисунок 4.2 – Розрахункова схема шатунної групи

Розрахунок основних конструктивних параметрів поршневої головки шатуна

Внутрішній діаметр поршневої головки, мм:

(4.34)

Зовнішній діаметр головки, мм:

(4.35)

Довжина головки шатуна, мм:

- при закріпленому пальці

(4.36)

- при плаваючому пальці

(4.37)

Мінімальна радіальна товщина стінки головки, мм:

(4.38)

Радіальна товщина стінки втулки, мм:

(4.39)

Розрахунок конструктивних розмірів кривошипної головки шатуна

Діаметр шатунної шийки, мм:

(4.40)

Товщина стінки вкладишу, мм:

- тонкостінного

, (4.41)

- товстостінного

, (4.42)

Відстань між шатунними болтами, мм:

, (4.43)

Довжина кривошипної головки, мм:

(4.44)

Розрахунок основних конструктивних параметрів стрижня шатуна

Розміри перерізу шатуна

Мінімальної висоти шатуна, мм:

(4.45)

Висоти шатуна

(4.46)

Ширини шатуна

(4.47)

Вибір ширини шатуна, мм:

Приймаємо

Розрахунок шатуна на міцність

Вихідні дані: маса шатунної групи m_ш= 3,16 кг, максимальна частота обертання колінчастого вала на холостому ходу n_х.х.мах = 5885 хв^-1 , матеріал шатуна – Сталь 45 Х, модуль пружності Е = 2,2  10⁵ МПа, _г = 1,0  10^-5 1/К.

Напруження на розрив в верхній головки шатуна, МПа:

(4.48)

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

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

(4.49)

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

(4.50)

Сила стискання, МН:

(4.51)

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

, (4.52)

де А_ст – площа поперечного перерізу стержня шатуна, м²

(4.53)

Напруження розтягу, МПа:

(4.54)

Середнє напруження за цикл, МПа:

(4.55)

Амплітуда циклу, МПа:

(4.56)

Запас міцності стержня шатуна, МПа:

(4.57)

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.

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