147973 (692127), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

где k=0,83 – коэффициент, учитывающий массу поршневого пальца

Удельное давление пальца на втулку поршневой головки шатуна

Удельное давление пальца на бобышки

Напряжение изгиба в среднем сечении пальца

Касательные напряжения среза в сечениях между бобышками и головкой шатуна.

Наибольшее увеличение горизонтального диаметра пальца при овализации

Напряжение овализации на внешней поверхности кольца в горизонтальной плоскости (т.1 =0)

В вертикальной плоскости (т.3,

Напряжение овализации на внутренней поверхности кольца в горизонтальной плоскости (т.2,

В вертикальной плоскости (т.4,

Наибольшие напряжения овализации возникают на внешней поверхности пальца в вертикальной плоскости. Они не должны превышать 300-350 МПа.

Условие выполняется.

3.3 Расчет шатуна на прочность

Шатун подвергается воздействию знакопеременных газовых инерционных сил. Помимо напряжения сжатия в стержне шатуна возникают напряжения изгиба и растяжения.

Для изготовления шатуна должны быть выбраны высококачественные материалы, обладающие высокой прочностью, относительным удлинением, сопротивлением удару, пределом усталости.

Необходимо также учитывать одно из основных требований к конструкции шатуна – получение минимальной массы при необходимой прочности и надежности.

Шатун стальной, кованный, двутаврового сечения. В нижней головке шатуна выполнено отверстие, через которое масло разбрызгивается на поверхность цилиндра.

Материал шатуна: Ст 45Г2 ГОСТ 4543-71

3.3.1 Расчет поршневой головки шатуна

Исходные данные:

Масса поршневой группы m_п=0,99337кг

Масса шатунной группы m_ш=1,245кг

Частота вращения n=4000 об/мин

Ход поршня S=0,089м

Площадь поршня F_п=0,0083м²

Диаметр верхней головки шатуна:

Наружный d_г=35

Внутренний d=26мм

Радиальная толщина стенки головки

Для стали 45Г2 имеем:

Предел прочности

Предел усталости при изгибе

Предел текучести

Расширение-сжатие

Коэффициент приведения цикла при изгибе _σ=0,17

Коэффициент приведения цикла при растяжении-сжатии _σ=0,12

При изгибе:

При растяжении-сжатии:

Рис.3.3. Расчетная схема шатунной группы

Расчет сечения I-I

Максимальное напряжение пульсирующего цикла

Среднее напряжение и амплитуда напряжения.

_м=0,86 – масштабный коэффициент

_n=0,9-коэффициент поверхностной чувствительности (чистое обтачивание внутренней поверхности головки)

то запас прочности в сечении I-I определяем по пределу усталости

Напряжения от запрессованной втулки:

удельное давление на поверхности соприкосновения втулки с головкой

где - коэффициент Пуассона;

- суммарный натяг.

Напряжения от суммарного натяга на внешней поверхности головки

напряжения от суммарного натяга на внутренней поверхности головки

Рис.3.4. Расчетная схема головки шатуна

а- при растяжении; б- при сжатии

Расчет на усталостную прочность сечения перехода головки шатуна в стержень.

-Максимальная сила, растягивающая головку

-Нормальная сила и изгибающий момент в верхней части шатуна

-Нормальная сила и изгибающий момент в расчетном сечении от растягивающей силы

-Напряжения на внешнем волокне от растягивающей силы

-

Суммарная сила, сжимающая головку:

-Нормальная сила и изгибающий момент в расчетном сечении от сжимающей силы.

-Напряжение на внешнем волокне от сжимающей силы

-Максимальное и минимальное напряжение а симметричного цикла

-Среднее напряжение и амплитуда напряжений

то запас прочности в сечении перехода головки шатуна в стержень определяем по пределу текучести

3.3.2 Расчет кривошипной головки шатуна

Исходные данные

Масса шатунной группы: m_ш = 1,245 кг

Масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца m_шп = 0,342 кг

Масса шатуна, сосредоточенная на оси кривошипа m_шк = 0,903 кг

Масса крышки кривошипной головки m_кр = 0,25 m_ш=0,311 кг

Диаметр шатунной шейки d_шш = 60мм

Толщина стенки вкладыша t_b = 3,14 мм

Расстояние между шатунными болтами с_б = 77 мм

Длина кривошипной головки l_k = 27 мм

Максимальная сила инерции

Момент сопротивления расчетного сечения:

Момент инерции вкладыша и крышки

Напряжения изгиба крышки и вкладыша.

;

3.3.3 Расчет стержня шатуна

Длина шатуна: l_ш = 166 мм

Размеры сечения шатуна: b_ш=15,75 мм, a_ш=7,5 мм, t_ш=4мм, h_ш=30 мм

Внутренний диаметр головки d₁ =67мм

Из динамического расчета имеем:

Площадь и момент инерции расчетного сечения В – В

Максимальное напряжение от сжимающей силы в плоскости качания шатуна

В плоскости перпендикулярной плоскости качания шатуна

L₁ – длина стержня шатуна между расточками верхней и нижней головок шатуна.

L₀– расстояние между осями головок шатуна.

Минимальное напряжение осей растягивающей силы

Средние напряжения и амплитуды цикла:

где - эффективный коэффициент концентрации напряжений;

т.к.

и

запас прочности в сечении определяется по пределу усталости

3.3.4 Расчет шатунных болтов

Из расчета кривошипной головки шатуна имеем: максимальная сила инерции, растягивающая кривошипную головку и шатунный болт P_jp=0,0122МH

Принимаем:

номинальный диаметр болта d=11 мм

шаг резьбы t=1 мм

количество болтов i_б=2

материал болта Сталь 40Х ГОСТ4543 – 71

Для указанной стали имеем: σ_в = 800 МПа

σ_т = 700 МПа

σ_-1р = 260 МПа

α_σ = 0,12

;

;

Сила предварительной затяжки

;

Суммарная сила, растягивающая болт

, Н;

где х = 0,2 – коэффициент основной нагрузки резьбового соединения

;

Максимальное и минимальное напряжение, возникающее в болтах:

Среднее напряжение и амплитуда цикла

;

;

т.к. , то запас прочности

определяется по пределу текучести

3.4 Расчет коленчатого вала на прочность

Коленчатый вал – наиболее сложная в конструктивном отношении и наиболее напряженная деталь двигателя, воспринимающая периодические нагрузки от сил давления газов, сил инерции и их моментов.

Исходные данные:

Радиус кривошипа R=44,7мм

Наружный диаметр коренной шейки

Длина коренной шейки

Наружный диаметр шатунной шейки

Длина шатунной шейки

Для стали 50Г имеем:

Предел прочности

Предел усталости при изгибе

Предел текучести ,

Расширение-сжатие

Предел усталости при кручении

Коэффициент приведения цикла при изгибе _σ=0,18

Коэффициент приведения цикла при растяжении-сжатии _σ=0,14

Коэффициент приведения цикла при кручении

При изгибе:

При растяжении-сжатии:

При кручении:

3.4.1 Расчет коренной шейки

Момент сопротивления коренной шейки кручению

Максимальное и минимальное касательное напряжения знакопеременного цикла для наиболее нагруженной 3-й коренной шейки (см. табл. 2.4)

Среднее напряжение и амплитуда напряжений:

-

коэффициент концентрации напряжений

-коэффициент поверхностной чувствительности

– масштабный коэффициент

q=0.71- коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений

то запас прочности коренной шейки определяют по пределу усталости:

3.4.2 Расчет шатунной шейки

Момент сопротивления кручению шатунной шейки

Максимальное и минимальное касательное напряжения знакопеременного цикла для наиболее нагруженной 3-й шатунной шейки (см. табл. 2.3)

Среднее напряжение и амплитуда напряжений:

-

коэффициент концентрации напряжений

-коэффициент поверхностной чувствительности

– масштабный коэффициент

q=0.71- коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений

то запас прочности коренной шейки определяют по пределу усталости:

Моменты, изгибающие шатунную шейку однопролётного коленчатого вала в плоскости, перпендикулярной плоскости кривошипа:

где

Масляное отверстие на шатунной шейке целесообразно сделать в горизонтальной плоскости (φм=45˚)

расчет моментов приведен в табл.3.1.

Максимальные и минимальные нормальные напряжения ассиметричного цикла в шатунной шейке:

где

Таблица 3.1.

Среднее напряжение и амплитуда напряжений:

Характеристики

Список файлов курсовой работы