Расчёт основных деталей двигателя

Расчет поршневой головки шатуна

DГ = 44,0 мм – наружный диаметр поршневой головки;

d = 33,0 мм – наружный диаметр втулки.

Средний радиус поршневой головки:

Толщина тела головки:

.

jЗ = 122 – угол заделки поршневой головки;

mШ = 0,9 кг – масса шатуна.

В поршневую головку шатуна запрессована бронзовая втулка. Натяг запрессовки DЗ = 0,04 мм. Втулка работает вместе с головкой и также воспринимает напряжения (“усиливает поршневую головку”). Кроме натяга запрессовки существует и температурный натяг за счёт разности коэффициентов линейного расширения.

aВ = 1,8 × 10-5 1/С – коэффициент линейного расширения втулки (бронза);

aШ = 1,0 × 10-5 1/С – коэффициент линейного расширения шатуна (сталь);

tВ = 120 С° - рабочая температура втулки.

.

Суммарный натяг:

.

Сила инерции, действующая на поршневую головку шатуна: .

Сжимающая сила:

Удельная нагрузка на поршневую головку:

mШ = 0,3 – коэффициент Пуассона для шатуна (сталь);

mп = 0,3 – коэффициент Пуассона для втулки (бронза);

ЕШ = 2,1×105 МПа – модуль упругости для шатуна (сталь);

Еп = 1,15×105 МПа – модуль упругости для втулки (бронза).

Радиальное давление на поршневую головку от суммарного натяга:

Напряжение от суммарного натяга на внешней поверхности головки:

.

Напряжение от суммарного натяга на внутренней поверхности головки:

.

Соотношение податливостей тела шатуна и втулки:

lГ = 27 мм

- площадь сечения поршневой головки;

- площадь сечения втулки;

(1 – К) = 15% - доля напряжений, воспринимаемых втулкой.

Расчет поршневой головки на растяжение

Нормальная сила и изгибающий момент в сечении О – О:

;

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

;

;

;

Рис. 5.5. Распределение нагрузок на поршневую головку шатуна:

а) напряжения от растягивающей силы; б) напряжения от сил сжатия.

Напряжения от растягивающей силы на наружной поверхности поршневой головки:

;

Напряжения от растягивающей силы на внутренней поверхности поршневой головки:

;

.

Расчет поршневой головки на сжатие

Значения нормальной силы и изгибающего момента в сечении 0 – 0 определяются по номограммам в зависимости от угла заделки jЗ и силы сжатия РСЖ:

;

.

Нормальная сила и изгибающий момент в расчетном сечении: