5.2.4. Расчёт шатунных болтов

Сила предварительной затяжки растягивает болт и сжимает соединяемые части шатуна. В результате воздействия силы инерции на крышку нижней головки шатуна на болты передается часть этой силы, вызывая дополнительное удлинение.

Материал болтов: сталь 40ХН2МА

Предел текучести

Предел усталости

Длина болта l = 88 мм

Число болтов I = 2

Внутренний диаметр резьбы

Средний диаметр резьбы

Коэффициент трения в резьбе

Нагрузка на шатунные болты (сила инерции)

Сила затяжки болта

Суммарная сила, действующая на болт

Суммарное напряжение, действующее на болт:

Скручивающая нагрузка, возникающая за счет трения в резьбе болта и гайки:

Касательное напряжение:

Запас прочности по пластическим деформациям:

, что допустимо.

В процессе работы резьбового соединения к постоянным напряжениям от затяжки добавляются переменные- от изменяющейся внешней нагрузки. Их амплитуда:

Запас усталостной прочности:

, что также допустимо.

3. Расчет элементов поршневой группы.

5.3.1 Расчет поршневого пальца.

Рис.29 Силовая схема поршневого пальца

Материал – сталь 18Х2Н4МА

Расстояние между бобышками b = 84 мм

Опорная длина подшипника a = 68 мм

Длина пальца l = 163 мм

Внутренний диаметр пальца d = 29 мм

Диаметр пальца dп = 59 мм

Расчетная нагрузка - максимальное усилие, с которым палец прижимается к бобышкам:

При схеме нагружения, показанной на рисунке, максимальное напряжение изгиба по середине длинны пальца равно

, что допустимо для пальцев из легированной стали.

Напряжение среза в пальце:

где f = 2,0173*10^-3 м² – площадь поперечного сечения пальца

Максимальная срезывающая сила действует на палец в сечениях, расположенных между бобышками и головкой шатуна. Максимальное касательное напряжение в этих сечениях:

, что также допустимо.

Напряжения от овализации поперечного сечения пальца определяются по формулам криволинейного бруса прямоугольного сечения. Напряжение на внешней поверхности поршневого пальца в горизонтальном сечении:

Рис. 30 Схема нагружения поршневого пальца

Рис. 31 Эпюры нагружения от овализации

Рис. 32 Расчётные точки (1-4) поршневого пальца

Напряжение на внешней поверхности поршневого пальца в горизонтальном сечении в точке 1 при φ = 0

Напряжение на внешней поверхности поршневого пальца в горизонтальном сечении в точке 2 при φ = 0

Напряжение на внешней поверхности поршневого пальца в вертикальном сечении в точке 3 при φ = 90

Напряжение на внешней поверхности поршневого пальца в вертикальном сечении в точке 4 при φ = 90

Где ;

Эти значения допустимы для форсированных двигателей.

Деформация (увеличение диаметра) пальца в средней части в направлении, перпендикулярном оси цилиндра:

Наибольшие удельные давления на поверхность пальца в шатуне и на бобышки поршня:

; , что можно считать допустимым для высокофорсированных судовых двигателей.