Расчёт основных деталей двигателя

Расчёт поршневого пальца включает определение удельных давлений пальца на верхнею головку шатуна и на бобышки, а также напряжений от изгиба и среза.

L = 78 мм – длина поршневого пальца;

dП = 30 мм – диаметр поршневого пальца;

d0 = 14 мм – диаметр отверстия в поршневом пальце;

а = 28 мм – ширина верхней головки шатуна;

b = 41 мм – расстояние между бобышками поршня;

ЕП = 2,1×105 МПа – модуль упругости материала пальца (сталь 12ХН3А ГОСТ 4543 – 71).

Сила инерции в опасном сечении при расчете на номинальном режиме работы:

Расчетная сила, действующая на палец:

;

Отношение внутреннего диаметра пальца к наружному:

.

Удельное давление пальца на втулку поршневой головки шатуна:

, .

Удельное давление пальца на бобышки:

.

Напряжения изгиба в среднем сечении пальца:

Касательные напряжения среза в сечениях между бобышками и головкой шатуна:

Расчет поршневого пальца на усталость:

;

.

Амплитуда цикла нагружения:

.

Среднее напряжение цикла нагружения:

.

s-1 = 600 МПа – предел выносливости материала поршневого пальца при симметричном цикле нагружения при изгибе;

- предел выносливости материала поршневого пальца при пульсирующем цикле нагружения при изгибе.

Коэффициент, учитывающий влияние постоянной составляющей цикла на сопротивление усталости при изгибе:

.

b = 0,85 – коэффициент поверхностной чувствительности;

es = 0,85 – масштабный коэффициент, учитывающий влияние абсолютных размеров детали на предел выносливости при изгибе;

Кs = 1 – эффективный коэффициент концентрации напряжений.

Запас прочности при изгибе:

[ns] = 3,3…4,3, но >2,0

5.2 Шатунная группа

Шатун является частью кривошипно – шатунного механизма и служит для передачи усилий от поршня к коленчатому валу и, наоборот от коленчатого вала к поршню ( в зависимости от соотношения действующих сил).

Основными элементами шатуна (рис. 5.4.) являются:

поршневая головка, соединяемая пальцем с поршнем;

кривошипная головка, соединяющая с шатунной шейкой коленчатого вала;

стержень шатуна.

Рис.5.4 Расчетная схема шатунной группы

В зависимости от конструкции в комплект шатуна входят также втулки, вкладыши, болты (или шпильки) с гайками, элементы крепления вкладышей и элементы шплинтовки гаек.

При работе двигателя шатун подвергается воздействию знакопеременных газовых и инерционных сил, а в отдельных случаях эти силы создают ударные нагрузки. В связи с этим к шатуну предъявляют следующие требования:

Прочность и жесткость; эти требования обуславливают необходимость правильного выбора материала и разработки наивыгоднейшей формы шатуна. Ввиду знакопеременного характера нагрузок, действующих на шатун, материал его должен обладать высоким сопротивлением усталости. Такими материалами являются высококачественные углеродистые, а также легированные стали;

Легкость; легкость необходима для уменьшения сил инерции шатуна.

Материал шатуна – сталь 12ХН3А ГОСТ 4543 – 71.