Розрахунок шатуна

Попередня ↔ Наступна

3.5 Розрахунок шатуна

Приймаємо основні розміри шатуна (рис. 6):

відстань між центрами головок шатуна -

відстань між внутрішніми утворюють циліндричних отворів у верхній і нижній головках шатуна -

зовнішній діаметр круглої верхньої головки шатуна -

внутрішній діаметр круглої верхньої головки шатуна -

довжина верхньої головки шатуна -

перетин шатуна - двутавр:

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> мм;

діаметр шатунних болтів -

кількість шатунних болтів -

Шатун сприймає тиск газів на поршень і сили інерції поступально рухомих частин. Ці сили досягають максимального значення при знаходженні поршня в крайньому верхньому положенні.

У чотиритактних дизелів в кінці ходу випуску на шатун діє сила інерції, яка прагнути розірвати його, а на початку робочого ходу результуюча сила стискає шатун (спрямована вниз). Таким чином, в чотиритактних двигунах простої дії шатун піддається знакозмінному навантаженні.

Напруження стиску в стержні шатуна:

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2,

де

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> - мінімальний переріз головки шатуна:

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> см 2.

сила

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/>, крім стиснення, викликає поздовжній вигин. В площині гойдання шатун можна розглядати як балку з шарнірними опорами, при цьому деформація вигину поширюється по всій його довжині. В площині, перпендикулярній хитанню шатуна, його слід розглядати як балку з забитими кінцями, в даному випадку деформація вигину поширюється на половину довжини шатуна.

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2;

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2,

де f - площа середнього перетину щатуна;

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> і

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> - моменти інерції перерізу щодо осей x і y:

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> см 4;

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> см 4.

Шатуни піддаються ще й значного впливу сил інерції маси шатуна, що діють в площині його руху. В цьому випадку шатуни, крім того, необхідно перевіряти на вигин зазначеними силами інерції. Найбільше значення розглядаються сили мають при куті між шатуном і мотилем, рівному 908.

Найбільший згинальний момент дорівнює:

де P - рівнодіюча сил інерції:

де q - сила інерції елемента стержня шатуна довжиною 1 см:

де

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 3 - питома вага матеріалу шатуна.

Сумарні напруги в стрижні шатуна дорівнюватимуть:

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2

де W - момент опору перерізу шатуна, віддаленого на відстань

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> від центру верхньої головки.

Верхню головку шатуна перевіряють на розрив силою, що виникає при заїдання поршня. Її умовно приймають рівною:

Напруження у верхній голівці шатуна:

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2

де

Для нормальної роботи головного підшипника верхня головка шатуна повинна мати відповідну жорсткість. Відповідно до цього необхідно прийняті розміри перевіряти на жорсткість. Відносна деформація верхньої головки шатуна може бути визначена за формулою:

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> мм / см

де E - модуль пружності матеріалу головки шатуна;

I - момент інерції перерізу головки:

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> см 4.

Шатунниє болти нижньої головки шатуна перевіряють на розтягування силою

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/>. Напруження розтягу в болтах:

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2

де

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> - число шатунних болтів;

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> - площа перетину болта:

1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> см 2.

Міцність шатунів необхідно перевіряти на втому. Запас міцності з урахуванням втоми в стрижні шатуна можна визначити за мінімальним і середнім його перетину.

Максимальна напруга стержня шатуна в мінімальному перетині: