3 Шатун
Для опасного
сечения А−А при
значения
и
определяют по последним двум формулам,
т.е.:
Напряжения (МПа) в сечении А-А головки шатуна без учета запрессованной втулки:
на внешнем волокне
;
на внутреннем волокне
,
где
- толщина стенки головки, м;
- длина поршневой головки, м.
Коэффициент, учитывающий совместную деформацию головки и втулки,
,
где
и
– соответственно площадь сечения
стенок головки и втулки.
Напряжения в сечении А-А головки шатуна с учетом совместной деформации головки и запрессованной втулки:
на внешнем волокне
;
.
Суммарная сила,
сжимающая головку, и достигающая
максимального значения после ВМТ (10 −
угла поворота кривошипа) в начале
расширения:
где
− максимальное давление сгорание,
определяемое по скругленной индикаторной
диаграмме;
− сила инерции
4 Шатун
массы поршневой
группы при значении
,
соответствующем значению угла кривошипа
.
Пренебрегая смещением максимальной газовой сил относительно ВМТ, получим:
.
Исследование
напряжений, вызываемых сжимающей силой
позволило установить, что наилучшее
совпадение экспериментальных данных
с расчетными получается при косинусоидальном
(см. расчетную схему) распределении
нагрузки на внутреннюю поверхность
нижней половины головки
.
Нормальные силы и моменты для любого сечения на участке 1:
;
.
На участке 2:
;
.
В последних двух
уравнениях значения угла
в отношении
подставляют в радианах. Значения
и
в зависимости от угла
заделки определяют по вспомогательной
таблице.
Значения нормальной
силы
и изгибающего момента
в опасном сечении
)
определяются по последним двум формулам.
Напряжения от суммарной сжимающей силы в сечении А−А:
на внешнем волокне
;
5 Шатун
на внутреннем волокне
.
Более нагруженным является наружное волокно, для которого
+
+
.
Запас прочности поршневых головок изменяется в пределах 2,5−5.
Расчет кривошипной головки
Расчет кривошипной
головки шатуна сводится к определению
напряжения изгиба в среднем сечении
крышки головки от силы инерции
(МН) в начале такта впуска (
)
на режиме максимальной частоты вращения
холостого хода:
=
,
где
−
масса крышки кривошипной головки.
Расчет основывается на следующих предположениях.
1. Устанавливаемые с натягом вкладыши деформируются совместно с кривошипной головкой; при этом изгибающие моменты распределяются между вкладышем и крышкой распределяются пропорционально моментам инерции их поперечных сечений.
2. Верхняя часть кривошипной головки с крышкой рассматривается как одно целое. За расчетное сечение принимается среднее сечение II−II крышки, а за радиус кривизны кривой балки половина расстояния между осями болтов.
3. Давление на
крышку от силы
подчиняется косинусоидальному закону
cos
.
Напряжения изгиба крышки (МПа)
,
где
расстояние между шатунными болтами;
=
и J=
– момент инерции расчетного сечения
соответственно вкладыша и крышки;