Материалы сайта
Это интересно
Проектирование судового дизеля
3.5 Расчёт шатуна Принимаем основные размеры шатуна (рис. 6): расстояние между центрами головок шатуна – [pic] мм; расстояние между внутренними образующими цилиндрических отверстий в верхней и нижней головках шатуна – [pic] мм; наружный диаметр круглой верхней головки шатуна – [pic] мм; внутренний диаметр круглой верхней головки шатуна – [pic] мм; длина верхней головки шатуна – [pic] мм; сечение шатуна – двутавр: [pic] мм; [pic] мм; [pic] мм; [pic] мм; диаметр шатунных болтов – [pic] мм; количество шатунных болтов – [pic]. Шатун воспринимает давление газов на поршень и силы инерции поступательно движущихся частей. Эти силы достигают максимального значения при нахождении поршня в крайнем верхнем положении. У четырёхтактных дизелей в конце хода выпуска на шатун действует сила инерции, которая стремиться разорвать его, а в начале рабочего хода результирующая сила сжимает шатун (направлена вниз). Таким образом, в четырёхтактных двигателях простого действия шатун подвержен знакопеременной нагрузке. Напряжения сжатия в стержне шатуна: [pic] кгс/см2, где [pic] – минимальное сечение головки шатуна: [pic] см2. Сила [pic], кроме сжатия, вызывает продольный изгиб. В плоскости качания шатун можно рассматривать как балку с шарнирными опорами, при этом деформация изгиба распространяется по всей его длине. В плоскости, перпендикулярной качанию шатуна, его следует рассматривать как балку с заделанными концами, в данном случае деформация изгиба распространяется на половину длины шатуна. Таким образом: [pic] кгс/см2; [pic] кгс/см2, где f – площадь среднего сечения щатуна; [pic] и [pic] – моменты инерции сечения относительно осей x и y: [pic] см4; [pic] см4. Шатуны подвергаются ещё и значительному воздействию сил инерции массы шатуна, действующих в плоскости его движения. В этом случае шатуны, кроме того, необходимо проверять на изгиб указанными силами инерции. Наибольшее значение рассматриваемые силы имеют при угле между шатуном и мотылём, равном 90(. Наибольший изгибающий момент равен: [pic] кгс(см, где P – равнодействующая сил инерции: [pic] кгс, где q – сила инерции элемента стержня шатуна длиной 1 см: [pic] кгс/см, где [pic] кгс/см3 – удельный вес материала шатуна. Суммарные напряжения в стержне шатуна будут равны: [pic] кгс/см2 [pic], где W – момент сопротивления сечения шатуна, удаленного на расстояние [pic] от центра верхней головки. Верхнюю головку шатуна проверяют на разрыв силой, возникающей при заедании поршня. Её условно принимают равной: [pic] кгс. Напряжения в верхней головке шатуна: [pic] кгс/см2 [pic], где [pic] см. Для нормальной работы головного подшипника верхняя головка шатуна должна иметь соответствующую жёсткость. В соответствии с этим необходимо принятые размеры проверять на жёсткость. Относительная деформация верхней головки шатуна может быть определена по формуле: [pic] мм/см [pic], где E – модуль упругости материала головки шатуна; I – момент инерции сечения головки: [pic] см4. Шатунные болты нижней головки шатуна проверяют на растяжение силой [pic]. Напряжения растяжения в болтах: [pic] кгс/см2 [pic], где [pic] – число шатунных болтов; [pic] – площадь сечения болта: [pic] см2. Прочность шатунов необходимо проверять на усталость. Запас прочности с учётом усталости в стержне шатуна можно определить по минимальному и среднему его сечению. Максимальное напряжение стержня шатуна в минимальном сечении: [pic] кгс/см2. Минимальное напряжение в стержне шатуна: [pic] кгс/см2. Максимальное напряжение в среднем сечении шатуна находят по формулам: [pic] кгс/см2; [pic] кгс/см2. Минимальное напряжение в среднем сечении шатуна: [pic] кгс/см2. Среднее напряжение за цикл в расчётных сечениях: [pic] кгс/см2; [pic] кгс/см2. Амплитуда напряжений за цикл: [pic] кгс/см2; [pic] кгс/см2. Запас прочности в стержне шатуна: [pic], где [pic] и [pic] – коэффициент концентрации напряжений и масштабный фактор. В данном случае их можно принять равными 1.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15