Карбюраторлы қозғалтқыштағы шатунның поршеньді басын есептеу мысалы.

Жылулық және динамикалық есептеуден аламыз: n = n_N= 5600 мин^-1 режимде φ = 370° кезде жану қысымы p_Zд = 5,502 МПа, поршеньді топтың массасы m_п=0,478 кг, шатунды топтың массасы m_ш = 0,716 кг, n_x.xmax = 6000 мин^-1 бос жүрісі кезіндегі максималды айналу жиілігі, поршень жүрісі S=78 мм; поршень ауданы F_п=47,76 см²; λ=0,285. Поршень тобының сеебінен аламыз: поршень саусағының диаметрі d_п=22 мм; шатунның поршеньді басының ұзындығы l_ш=28 мм. 1 кестеден қабылдаймыз: бастың сыртқы диаметрі d_г=30,4 мм; бастың ішкі диаметрі d= 24,4 мм; бас қабырғасының радиалды қалыңдығы h_г=(d_r – d)/2= (30,4 – 24,4)/2=3 мм; төлке қабырғасының радиалды қалыңдығы s_в = (d – d_п)/2=(24,4–22)/2 = l,2 мм.

Шатун материалы – 45Г2 көміртекті болат; Е_ш=2,2 · 10⁵ МПа, α_г=1· 10^-5 1/К. Төлке материалы – қола; Е_в= 1,15 ∙ 10⁵ МПа, α_в= 1,8 · 10^-5 1/К.

10.5-кесте. Беріктік шектері әртүрлі болат үшін және мәндері

Беріктік шегі , МПа	Иілу	Созылу – сығылу	Бұралу
350-450	0,06-0,10	0,06-0,08	0
450-600	0,08-0,13	0,07-0,10	0
600-800	0,12-0,18	0,09-0,14	0-0,08
800-1000	0,16-0,22	0,12-0,17	0,06-0,10
1000-1200	0,20-0,24	0,16-0,20	0,08-0,16
1200-1400	0,22-0,25	0,16-0,23	0,10-0,18
1400-1600	0,20-0,30	0,23-0,25	0,18-0,20

63

10.6-кесте. Болат үшін негізгі механикалық сипаттама.

Болат маркасы	Легирленген болаттардың механикалық қасиеттері, МПа
10	320-420	180	160	120-150	140	80-120
15	350-450	200	170	120-160	140	85-130
20	400-500	240	170-220	120-160	160	100-130
20Г	480-580	480	250	180	170	90
25	430-550	240	190	-	-	-
30	480-600	280	200-270	170-210	170	110-140
35	520-650	300	220-300	170-220	190	130-180
35Г2	680-830	370	260	190	240	160
40	570-700	310-400	230-220	180-240	-	140-190
40Г	640-760	360	250	180	210	150
45	600-750	340	250-340	190-250	220	150-200
45Г2	700-920	420	310-400	210	260	180-220
50	630-800	350	270-350	200-260	-	160-210
50Г	650-850	370	290-360	-	-	-
60Г	670-870	340	250-320	210	250	170
65	750-1000	380	270-360	220-260	260	170-210
65Г	820-920	400	300	220	260	180

45Г2 көміртекті болат үшін 5 және 6 кестеден: беріктік шегі σ_т = 800 МПа; иілу кезіндегі шаршау шегі: σ_-1 = 350 МПа, ал созылу – сығылу кезінде σ_-1р = 210 МПа;аққыштық шегі σ_т =420 МПа; циклды келтіру коэффиценті иілу кезінде α_σ=0,17, ал созылу – сығылу кезінде α_σ =0,12

Формула бойынша анықталады:

Иілу кезінде

және _;

Созылу – сығылу кезінде

және .

I – I қимасының (1 сурет) есебі соққылайтын циклдың максималды кернеуі:

мұндағы: m_вг =0,06m_ш = 0,06·0,716 = 0,043кг — I— I қимасынан жоғары орналасқан бас бөлшегінің массасы;

ω_x.xmax = πn_x.xmax/30 = 3,14·6000/30 = 628 рад/с;

64

орташа кернеу және кернеу амплитудасы

σ_m= σ_a=σ_max/2=60, 91/2 = 30,455 МПа;

σ_ak= σ_ak_σ / (ε_м · ε_п) = 30,455 · 1,272/ (0, 86 ∙ 0, 9) = 50 МПа,

мұндағы: k_σ = 1,2+1,8 ∙ 10^-4(σ_в – 400) = 1,2 + 1,8 · 10^-4(800 – 400)= 1,272 кернеулердің шоғырлануының эффективті коэффиценті (бастың кенет өтуі жоқ, және кернеулердің шоғырлануы негізінен материалдың сапалық құрылымына байланысты); е_м=0,86 — масш­табты коэффициент, 7 кесте бойынша анықталады (I — I қима үшін максималды өлшем 28 мм); ε_п = 0,9 —беттік сезгіштіктің коэффиценті, 10.8- кесте бойынша анықталады (бастың ішкі бетін тазалап қайрау);

10.7-кесте. Масштабты коэффициент е_м.

Масштабты коэффициенттер	Бөлшек өлшемдері , мм
	10*	10-15	15-20	20-30	30-40	40-50	50-100	100-200
	1	1-0,95	0,95-0,90	0,90-0,85	0,85-0,80	0,80-0,75	0,75-0,65	0,65-0,55
	1	1-0,94	0,94-0,88	0,88-0,83	0,83-0,78	0,78-0,72	0,72-0,60	0,60-0,50

10.8- кесте. Беттік сезгіштіктің коэффиценті ε_п.

Өңдеудің немесе сыртқы бекіту түрі
Сыртқы бекітусіз қырнау	1
Сыртқы бекітусіз тегістеу	0,97-0,85
Сыртқы бекітусіз тазалап қайрау	0,94-0,80
Сыртқы бекітусіз дөрекі қайрау	0,88-0,60
Өңдеусіз және сыртқы бекітусіз	0,76-0,50
Жарнақпен үрлеу (обдувка дробью)	1,1-2,0
Роликпен өңдеу	1,1-2,2
Цементация	1,2-2,5
Шынықтыру	1,2-2,8
Азоттау	1,2-3,0

σ_ak/σ_m= 50/30,455 = 1,64>(β_σ–α_σ)/(1–β_σ)=0,76 болғандықтан,

I — I қимадағы беріктік қоры шаршау шегі бойынша анықталады:

n_σ = σ_-1p / (σ_ak+α_σσ_m) = 210 / (50 + 0, 12∙ 30,455) = 3, 9.

Нығыздалған төлкеден болатын кернеу: жалпы керіліс

Δ_Е = Δ +Δ_t = 0,04 + 0,0215 = 0,0615 мм,

Мұндағы: Δ = 0,04 мм — қола төлкені отырғызу кернеуі;

Δt = d(α_в—α_r)ΔT= 24,4(1,8 ∙ 10^-5 – 1,0 ∙ 10^-5) ∙110 = 0,0215 мм — температуралық керіліс;

ΔТ = 110 К — бас пен шатунның орташа қыздыруы;

65

Бас пен төлкенің жанасу бетіндегі үлесті қысым:

мұндағы: μ = 0,3 – Пуассон коэффициенті;

бастың ішкі бетіндегі жалпы керілістен болатын кернеу:

σ'_i=p(d_г² + d²)/( d_г² – d²) = 24,2(30,4² + 24,4²)/(30,4² – 24,4²) = 111,8 МПа;

бастың сыртқы бетіндегі жалпы керілістен болатын кернеу

σ'_a = p2d² / (d_г² + d²) =24, 2 ∙ 2 ∙24, 42 / (30, 42 – 24, 42) = 87, 6 МПа.

А – А қимасын (1 сурет) иілуге есептеу: n=n_N режимде басты созатын максималды күш:

Р_jп = – m_п/Rω² (1+ λ),= – 0,478 · 0,039 · 586² (1 + 0,285) = -8230Н,

мұндағы: ω = πn_N/30 = 3,14· 5600/30 = 586 рад/с;

0 – 0 қимасындағы қалыпты күш пен иілу моменті:

N_j0= – P_jп (0,572 – 0,0008φ_ш.з) = – (– 8230) (0,572 – 0, 0008 · 105) = 4016 Н;

M_j0 = –Р_jпr_ср (0,00033φ_шз – 0, 0297) = – (– 8230) 0, 0137(0, 00033 ∙ 105– 0, 0297) = 0, 56 Н· м,

мұндағы: φ_{ш. з} = 105° — өңдеу бұрышы;

r_cp = (d_г + d)/4 = (30,4 + 24,4)/4 = 13,7 мм — бастың орташа радиусы;

есептелетін қимадағы созатын күштен болатын өалыпты күш пен иілу моменті:

N_jφш.з = N_j0cos φ_ш.з – 0,5Р_jN (sin φ_ш.з – cos φ_ш.з) = 4016cos l05^o – 0,5(–8230)(sin105°–cos 105°) = 4000 H;

M_jφш.з= M_j0 + N_j0r_ср(1 – cos φ_ш.з) + 0,5Р_jNr_ср(sinφ_ш.з – cosφ_ш.з) = 0, 56 + 4016 · 0, 0137(1–cos 105°) + 0, 5(–8230) · 0, 0137(sin 105°– cos 105°) = 0,75H·m;

66

сыртқы талшықтағы созылатын күштен болатын кернеу:

мұндағы: К = E_шF_г/ (E_шF_г + E_вF_в) = 2,2 · 10⁵ · 168/(2,2 · 10⁵ · 168 + 1,15 · 10⁵ · 67,2) = 0,827;

F_г=(d_г–d)l_ш = (30,4 – 24,4) 28 = 168 мм²;

F_в = (d – d_n)l_ш = (24,4 – 22)28 = 67,2 мм²;

Басты қысатын жалпы күш:

Р_сж = (р_zд – р₀)F_п + Р_jп = (р_zд – р₀)F_п – m_пRω²(cosφ + λ cos 2φ) =

=(5,502 – 0,1) 0,004776 · 10^б – 0,478 · 0,039 · 586²(cos 370° + 0,285 cos740°)=17780H;

Есептелетін қимадағы қысатын күштен болатын қалыпты күш пен иілу моменті:

мұндағы: N_сж0/P_сж = 0,0005 и М_сж0/(Р_cжr_ср) = 0,0001 - 13.2, а кестесі бойынша анықталған;

және

10.4- кесте көмегімен анықталған;

Сыртқы талшықтағы қысатын күштен болатын кернеу:

Асимметриялық циклдың максимал және минимал кернеуі:

σ_max = σ'_a+σ_aj = 87,6- 56,2 = 143,8 МПа; σ_min= σ'_a+σ_асж,= 87,6- 6,45 = 81,15 МПа;

67

орташа кернеу және кернеу амплитудасы;

σ_m = (σ_max + σ_min)/2=(143,8+81,15)/2=112,48 МПа;

σ_a = (σ_max - σ_min)/2= (143, 8 - 81,15)/2=31,33 МПа;

σ_ak= σ_ak_σ / (ε_м ·ε_п)= 31,33· 1,272/(0,86 · 0,9) = 51,5 МПа.

σ_ak / σ_m =51,5/112,48 = 0,458<(β_σ - α_σ)/(1- β_σ) = 3,97 болғандықтан, С – С қимасындағы беріктік қоры аққыштық шегі бойынша анықталады:

n_Tσ = σ_т / ( σ_ak +о_m) =420/ (51, 5 +112, 48) = 2, 56.