Максимальное напряжение растяжения в сечении І – І:

где

где mвг = 0,075, mш = 0,075·2,7 = 0,203 кг.

δгш = 7 мм.

Среднее значение и амплитуда напряжения:

то запас прочности определяем по пределу усталости:

где

(т.к. не имеется резких переходов)

КF = 0,72 – чистовое растачивание

Кd = 0,8

Напряжения в поршневой головке от запрессовки втулки определяются при натяге посадки втулки,  ∆ = 0,05 мм:

-         температурном натяге:

где ∆t = 110 ºC – степень подогрева.

-         суммарном натяге:

Удельное давление на поверхности соприкосновении втулки с головкой:

где dг = 57 мм – наружный диаметр головки,

       d = 43 мм – внутренний диаметр головки,

       dн = 40 мм – внутренний диаметр втулки,

       М = 0,3 – коэффициент Пуассона.

Напряжения на внешней внутренней поверхностях поршневой головки от действия суммарного натяга определяем по формулам Ламе:

Расчет поршневой головки на изгиб:

Максимальная сила, растягивающая головку:

Нормальная сила и изгибающий момент в сечении

где  - угол заделки.

где  - средний радиус головки.

Значения нормальных сил и изгибающих моментов для других сечений, расположенных под углом φ' определяем по следующим формулам:

Для φ' от 0 до 90 º

Для φ' от 90 º до φ3

(φ3 = 120 º - угол заделки)

Напряжения в крайних волокнах у наружной и внутренней поверхностях по формулам:

где коэффициент b = Ег · Fг / (Ег · Fг + Ев · Fв)

Fг, Fв – площадь сечения стенок головки и втулки.

Результаты расчетов сводим в таблицу.                                       Таблица 5

Рис. 9. Эпюра напряжений во внутреннем и внешнем волокнах поршневой головки шатуна при растяжении.

Рис. 10. Эпюра напряжений во внутреннем и внешнем волокнах

поршневой головки шатуна при сжатии.

Суммарная сила, сжимающая головку:

Нормальная сила и изгибающий момент в сечении .

Значения нормальных сил и изгибающих моментов для других сечений, расположенных под углом φ к вертикальной плоскости

где

Напряжения в крайних волокнах у наружной и внутренней поверхностей:

Результаты вычислений сводим в таблицу.

Таблица 6.

Расчет стержня шатуна.

Стержень шатуна подвергается растяжению силой инерции РJ поступательно движущихся масс, расположенных выше расчетного сечения, и сжатию силой, равной разности сил давления газов и силы инерции. Стержень шатуна рассчитывают на усталость в сечении В – В, которое условно располагается в центре тяжести шатуна.

Сила растяжения шатуна:

Сила, сжимающая шатун:

где

Напряжения сжатия в расчетном сечении с учетом продольного изгиба:

где FB-B = 470 мм2 – площадь сечения В-В.

Напряжения растяжения в сечении В-В:

Среднее напряжение и амплитуда цикла:

значит, запас прочности определяем по пределу усталости:

Значения коэффициентов:

 (обдувка дробью).

Расчет крышки шатуна.

Сила, нагружающая крышку шатуна:

где ткр = 0,24 кг – масса крышки шатуна;

       тшп = 0,7425 кг – масса шатуна, приведенная к поршню;

       тшк = 1,9575 ку – масса шатуна, приведенная к кривошипу.

Моменты инерции вкладыша и крышки:

где

Момент сопротивления расчетного сечения:

Напряжения при изгибе крышки и вкладыша:

где Fг – суммарная площадь крышки и вкладыша в расчетном сечении:

Расчет шатунного болта.

Максимальная сила инерции, разрывающая головку и шатунные болты:

Номинальный диаметр болта:

d = 12 мм,

Шаг резьбы: t = 1 мм,

Количество болтов iб = 2,

Материал болтов – сталь 40ХН,

σв – предел прочности (1300 МПа),

σт – предел текучести (1150 МПа),

σ-1р – предел усталости при растяжении-сжатии (380 МПа),

аσ – коэффициент приведения цикла при растяжении-сжатии (0,2)

Сила предварительной затяжки болта:

Суммарная сила, растягивающая болт:

где  - коэффициент основной нагрузки резьбового соединения.

Максимальные и минимальные напряжения в сечении болта:

где Fср – площадь опасного сечения болта:

Среднее напряжение и амплитуда цикла:

Так как , то запас прочности шатунного болта определяется по пределу текучести:

Запас прочности должен быть не менее 2.

4.3. Расчет коленчатого вала на прочность

Коленчатый вал двигателя Д – 244 полноопорный с симметричными коленами и асимметричным расположением противовесов.

Рис. 11. Схема коленчатого вала.

Материал – сталь 40ХНМА;

Коренная шейка:

-     внутренний диаметр: dвн = 0 мм

-     наружный диаметр: dн = 75,25 мм

-     длина шейки: lкш = 32 мм

Шатунная шейка:

-     внутренний диаметр: dвн = 32 мм

-     наружный диаметр: dн = 68 мм

-     длина шейки: lкш = 38 мм

Радиус кривошипа: R = 62,5 мм

Расстояние между серединами коренных шеек: l = 135 мм

Масса противовеса: mпр = 1,5 кг

Приведенная масса щеки: mщ = 1,2 кг

Приведенная масса шатунной шейки: mшш = 0,457 кг

Рис. 12. Расчетная схема кривошипа.

Толщина щеки: n = 25 мм

Длина сечения А-А щеки b = 120 мм

Расчет коренных шеек.

Коренные шейки рассчитываем только на кручение под действием тангенциальных сил. Максимальные и минимальные значения скручивающих моментов определяем с помощью составления таблиц набегающих моментов. Значения тангенциальной силы Т = f(φ), определенные в динамическом расчете заносим в графу 2 таблицы. В соответствии с порядком работы цилиндров, в графы таблицы заносятся значения Т для соответствующих цилиндров. Далее определяются набегающие моменты для 2, 3, 4, 5-ой коренных шеек.

.................

Критерием нагруженности шейки является размах момента .

Значение ∆Мmax для каждой шейки приводим в последней строке таблицы набегающих моментов. Определяем таким образом наиболее нагруженную шейку.

Таблица 7

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8