5.2.2. Расчет стержня шатуна Исходные данные для расчета

Сжимающая сила -

Р_сж = [(р_zд - р₀)*F_п - m_j*R*²*(сos  +*cos(2*))] =

= [(6,82 – 0,1)*0,00528*10⁶– 0,746*0,035*607² *(cos 380+0,25*cos 760)] = = 24600 Н

Растягивающая сила

Р_р =[p_г*F_п - m_j*R*²*(1+)] =

= [0,106*0,00528*10⁶ - 0,746*0,035*607²*(1+0,25)] = - 11465 H

L_ш = 140 мм

По табл. 13.5 получаем для рис.11

h_{ш min} = (0,5…0,55)*d_г = (0,5…0,55)*35 = 18 мм

h_ш = (1,2…1,4)*h_{ш min} = (1,2…1,4)*18 = 21,6…25,2 мм = 24 мм

b_ш = (0,5…0,6)*l_ш = (0,5…0,6)*30 = 15…18 мм

а_ш = t_ш = 2,5…4 мм = 3,5 мм

Площадь и моменты инерции расчетного сечения В-В

F_ср = h_ш*b_ш – (b_ш – a_ш) * (h_ш –2*t_ш) = 24*18-(18-3,5)*(24-2*3,5) =185,5 мм²

I_x = [b_ш*h³_ш-(b_ш-a_ш)*(h_ш-2*t_ш)³]/12 = [18*24³-(18-3,5)*(24-2*3,5)³]/12=

=14799 мм⁴

I_y = [h_ш*b³_ш-(h_ш-2*t_ш)*(b_ш-a_ш)³]/12= [24*18³-(24-2*3,5)*(18-3,5)³]/12 =

= 7345 мм⁴

Максимальное напряжение от сжимающей силы

- в плоскости качания шатуна

_{max x} = K_x*P_сж/F_ср = 1,091*24600/185,5 = 144 МПа  [] = 250 МПа

где

- в плоскости, перпендикулярной плоскости качания

_{max у} = K_у*P_сж/F_ср = 1,023*24600/185,5 = 136 МПа  [] = 250 МПа

где

L₁ = L_ш – (d + d₁)/2 = 140 – (26+54)/2 = 100 мм

Минимальное напряжение от растягивающей силы

_min = P_p/F_ср = -11465/185,5 =- 62 МПа

Среднее напряжение и амплитуда цикла

_mх = (_{max х} + _min)/2 = (144 - 62)/2 = 41 МПа

_mу = (_{max у} + _min)/2 = (136 - 62)/2 = 37 МПа

_ах = (_{max х} - _min)/2 = (144 + 62)/2 = 103 МПа

_ау = (_{max у} - _min)/2 = (136 + 62)/2 = 99 МПа

_акх = _ах*k_/(_м*_п) = 103*1,272/(0,86*0,9) = 129 МПа

_аку = _ау*k_/(_м*_п) = 99*1,272/(0,86*0,9) = 91 МПа

_акх/_mх = 169/41 = 4,12 > (_ - _)/(1-_) = 0,76

_аку/_mу = 101/37 = 2,7 > (_ - _)/(1-_) = 0,76

Запасы прочности определяем по пределу усталости

n_x = _-1p/(_акх+ _*_mx) = 210/(129+0,12*41) = 1,57  [n] = 1,5

n_x = _-1p/(_аку+ _*_mу) = 210/(91+0,12*37) = 2,2  [n] = 1,5

6.Расчет масляного насоса

Общее количество теплоты, выделяемой топливом в течение 1 с из теплового расчета Q₀ = 250555 Дж.

Количество теплоты, отводимой маслом от двигателя

Q_м = 0,021*Q₀ = 0,021*250555 = 5262 Дж/с

Циркуляционный расход масла

V_ц = Q_м / _м * c_м * T_м = 5262*10^-3/(900*2,094*10) = 2,8*10^-4 м³/с

где _м = 900 кг/м³ – плотность масла;

с_м = 2,094 кДж/(кг*К) – теплоемкость масла;

Т = 10К – температура нагрева масла в двигателе.

Циркуляционный расход с учетом стабилизации давления масла в системе

V' = 2*V_ц = 2*2,8*10^-4 = 5,6*10^-4 м³/с

Расчетная производительность насоса

V_р = V'/_н = 5,6*10^-4/0,7 = 8*10^-4 м³/с

где _н = 0,7 – объемный коэффициент подачи.

диаметр начальной окружности шестерни

d₀ = z*m = 8*4,5 = 36 мм

где m = 4,5 мм – модуль передачи; z = 8 – число зубьев шестерни.

Диаметр внешней окружности шестерни

d = m*(z+2) = 4,5*(8+2) = 45 мм

Частота вращения шестерни n_н = 2500 мин^-1

Окружная скорость на внешнем диаметре шестерни

u_н= *d*n_н/60 = *0,045*2500/60 = 5,9 м/с

Длина зуба шестерни

Мощность, затрачиваемая на привод масляного насоса

где

р = 40*10⁴ Па – рабочее давление масла в системе;

_м.н. = 0,87 – механический к.п.д. насоса.