Р озрахунок поршнево ї головки шатуна

Згідно з таблицею 7.7 приймаємо: зовнішній діаметр головки шатуна

d _гол = 30 мм; внутрішній діаметр поршневої головки (втулки) d = 24,4 мм; радіальну товщину стінки втулки s_в = 1,5 мм; радіальну товщину стінки головки h _г =( d _гол – d)/2 = (30 – 24,4)/2= 2,8 мм; радіальну товщину стінки втулки s_в = (d – d_п) / 2 = (24,4 – 22) / 2 = 1,2 мм.  

      Матеріал шатуна –вуглецева сталь 45Г2; модуль пружності

Е_ш = 2,2·10 ⁵ МПа, коефіцієнт розширення α_ш= 1·10 ^-5 1/К. Матеріал втулки – бронза; модуль пружності Е_вт = 1,15·10 ⁵ МПа, α_вт= 1,8·10⁵ 1/К.

Визначаємо сумарний тиск на поверхні контакту  втулки з головкою шатуна:

             ,              (7.41)

 

де Δ - натяг посадки бронзової втулки, Δ = 0,04…0,045 мм;

Δt = d ·(α_вт –α_ш)· ΔT. У нашому випадку Δt = 24,4 ·(1,8 −1)·10^-5·110 = 0,0215, мм – температурний натяг;

ΔT – середня температура підігріву головки і втулки шатуна при роботі двигуна, ΔT = 100…200 К;

μ - коэфіциєнт Пуассона, μ = 0,3.

Після підстановки значень відповідних параметрів знаходимо:

 

39,53МПа.         

Отримавши тиск втулки на поверхню головки, згідно з рівняннями Ламе, визначаємо напруження від сумарного натягу на поверхнях:

– зовнішня поверхня  поршневої головки шатуна:

                                                     ;                                            (7.42)

МПа.

– внутрішня поверхня  поршневої головки шатуна:

                                                                             ;                                             (7.43)

 МПа.

Допустимі значення напруження МПа.

Визначаємо максимальну силу інерції мас поршневої групи, що рухаються зворотно-поступально при n = n_e:

                                                               (7.44)  де с^-1 –кутова швидкість колінчастого вала на номінальному режимі роботи двигуна.

Після підстановки значень параметрів знаходимо:

 

      Н;                               

 

На рисунку 7.10 наведено розподіл навантаження на поршневу головку а) – при розтягуванні, б) – при стискуванні.

 

             

                              а)                         б)

Рисунок 7.10 – Схема навантаження поршневої головки шатуна

 

Визначаємо величину нормальної сили у вертикальному перерізі головки шатуна (переріз 0 – 0):

                                                   (7.45)

Н;

де – кут защемлення, = 105 град.

Знаходимо величину згинаючого моменту у вертикальному перерізі головки шатуна за формулою:

                                       (7.46)

Н·м.   

де r_cp–середній радіус поршневої головки, 

(7.47)

 

м.

 

Визначаємо величину нормальної сили у перерізі, що відповідає куту защемлення:

                       (7.48)

 

Н.

Знаходимо згинаючий момент у цьому ж перерізі:

(7.49)

 

Н·м.

Визначаємо напруження від розтягуючої сили у зовнішньому шарі головки шатуна:

                (7.50)

 

де  К=Е_ш· F_г / (Е_ш· F_г+ Е_в· F_вп) = 2,2·10⁵·140 / (2,2·10⁵·140+1,15·10⁵·60)= 0,817;

  F_г=(d_г – d)·lш = (30 – 24,4)·25 = 140 мм²;

  F_в=(d_г – d_п)·lш = (24,4 – 22)·25 = 60 мм².

Визначаємо сумарну силу, що стискує головку,

                                     Р_ст = (р_zд – p₀ )· F_n  ;                            (7.51)

Р_ст = (5,15 − 0,1)·0,00374·10⁶ − 5686= 13201 H.

де р_zд – максимальний тиск згоряння в циліндрі двигуна, МПа;

P_jn  –максимальна сила інерції мас поршневої групи, що рухаються зворотно-поступально, при n = n_e.  За формулою (7.44):

Визначаємо нормальну силу від стискуючої сили у розрахунковому перерізі:

(7.52)

 

Н,

 

 

де = 0,0005, визначається з таблиці 7.8.

При визначенні кут  у формулу підставляється у радіанах.

 

Таблиця 7.8 – Значення розрахункових параметрів

Параметри	Кут защемлення , град.
	100	105	110	115	120	125	130
	0,0001	0,0005	0,0009	0,0018	0,0030	0,0060	0,0085
	0	0,0001	0,00025	0,0006	0,0011	0,0018	0,0030

 

Визначаємо згинаючий момент від стискуючої сили у розрахунковому перерізі:

 

                        (7.53)

= – 0,265 Н·м.

Визначаємо напруження у зовнішньому шарі від стискуючої сили:

               (7.54)

= –7,19 МПа.

Визначаємо запас міцності:

 

  (7.55)

 

 

де – межа витривалості матеріалу при розтягуванні, = 210 МПа;

= 0,12 – коефіцієнт приведення циклу при розтягуванні;

= 0,7 – коефіцієнт, який враховує фактор обробки поверхні.

Запас міцності поршневої головки має знаходитись у межах 

= 2,5…5,0.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: