6.2. Расчет крышки нижней головки шатуна.

Материал крышки шатуна – Сталь 40Х.

Крышка проверяется в опасном среднем сечении III – III (рис. 3) на поперечный изгиб под действием суммарной силы инерции возвратно-поступательно движущихся и вращающихся масс поршневой и шатунной групп. Расчетный режим: холостой ход с максимально допустимой угловой скоростью коленчатого вала.

Расчетная суммарная сила инерции:

Расчетное напряжение поперечного изгиба:

,

МПа,

где =0,09 расстояние между осями шатунных болтов, м;

- момент сопротивления среднего сечения III – III нижней крышки, м³ ;

.

м³.

Здесь =0,049 ширина нижней крышки, м;

=0,014 радиальная толщина крышки (без учета ребер), м;

=0,000241 площадь среднего сечения III - III нижней крышки с учетом толщины вкладыша, м².

6.3. Расчет шатунных болтов

Шатунные болты проверяются в опасном наименьшем сечении на разрыв с учетом усталостной прочности от действия суммарной нагрузки от сил инерции возвратно-поступательно движущихся и вращающихся масс поршневой и шатунной групп и силы предварительной затяжки. Расчетный режим: холостой ход с максимально допустимой угловой скоростью вращения коленчатого вала.

Диаметр резьбы шатунных болтов ориентировочно может быть принят на основании статистических данных:

,

м по госту d=20 мм,

где =0,121 диаметр цилиндра.

Полученное значение d следует скорректировать до ближайшего значения по ГОСТу

Усилие предварительной затяжки шатунного болта:

,

МН,

где - суммарная сила инерции возвратно-поступательно движущихся и вращающихся масс поршневой и шатунной групп, определенная при расчете крышки нижней головки шатуна.

Расчетная максимальная сила, нагружающая шатунный болт:

,

МН,

где =0,2- коэффициент основной нагрузки резьбового соединения.

При косом разъеме шатуна с расположением плоскости разъема стержня и крышки под углом  к оси шатуна, МН.

Максимальные, минимальные, средние напряжения и амплитуда цикла:

, , , .

МПа, МПа, МПа, МПа,

где - площадь минимального сечения шатунного болта м²;

,

где d_в – диаметр болта в месте сужения, t- шаг резьбы.

После этого определяется, в какой области диаграммы усталостной прочности лежит данный цикл:

,

0,0485<0.47,

запас прочности подсчитывается по пределу текучести:

,

,

где, - коэффициент приведения данного цикла к равно опасному симметричному;

- предел усталости материала при симметричном цикле, МПа;

- предел текучести материала, МПа.

Механические свойства материала приведены в приложении 1.

Для материала шатунных болтов Сталь 45

7. Расчет коленчатого вала.

7.1. Расчет шеек коленчатого вала на износостойкость

Для определения износостойкости шеек коленчатого вала определяются максимальные и средние давления на опорную поверхность шатунных шеек:

,

МПа,

,

МПа,

где = 3,6 МПа/м² - максимальное значение относительной результирующей силы, действующей на шатунную шейку;

= 2,03 МПа/м² - среднее значение относительной результирующей силы, действующей на шатунную шейку;

- диаметр и рабочая ширина вкладыша шатунной шейки равны соответственно 0,07 и 0,059 м.

Допустимые максимальные и средние давления на шатунные шейки = (20...42) Мпа; = 29 Мпа; = 12 МПа для дизельных двигателей.

а)

б)

Рис.4: а) расчетная схема коленчатого вала; б) Схема расчетных положений колена вала.