4.2. Колінна головка

Основні конструктивні розміри колінної головки хитня наведені в табл.4.3.

Таблиця 4.3

Основні конструктивні розміри колінної головки хитня

Розміри колінної головки	Межі зміни
Діаметр хитневої шийки dхш	(0,56...0,75)D
Товщина стінки вкладеня tв: тонкостінного товстостінного	(0,03...0,05)dхш tв  0,1 dхш
Відстань між хитневими болтами сб	(1,30...1,75)dхш
Довжина колінної головки lк	(0,45...0,95)dхш

Розрахунок колінної головки хитня полягає у визначенні напруження згину в середньому перерізі ІІ-ІІ кришки головки від дії інерційних сил, які мають максимальне значення на початку впуску (у разі  = 0) під час роботи двигуна в режимі максимальної кутової швидкості у випадку марного ходу

,

(4.15)

де m_хп = 0,275m_х – маса хитневої групи, що здійснює зворотно-поступальний рух; m_хк = 0,725m_х – маса хитневої групи, що здійснює обертовий рух; m_кр – маса кришки колінної головки. Орієнтовно приймають m_кр = (0,20...0,28)m_х.

Напруження згину кришки з врахуванням сумісної деформації вкладенів

,

(4.16)

де – момент опору розрахункового перерізу кришки без врахування ребер жорсткості; r₁ = 0,5(d_хш + 2t_в) – внутрішній радіус колінної головки; J_в = l_кt_в³, J = l_к (0,5с_б – r₁)³ – моменти інерції розрахункового перерізу відповідно вкладеня; і кришки; A_г = l_к0,5(с_б – d_хш) – сумарна площа кришки і вкладеня в розрахунковому перерізі.

Значення _зг змінюється в межах 100...300 МПа.

4.3. Стрижень хитня

Основними конструктивними параметрами стрижня хитня, крім його довжини, є розміри середнього перерізу В-В (рис. 4.1). Значення цих параметрів для автомобільних і тракторних двигунів наведені в табл. 4.4.

Таблиця 4.4

Основні конструктивні параметри стрижня хитня

Позначення розмірів перерізу хитня	Двигуни Отто	Дизельні двигуни
hх min	(0,50...0,55) dг	(0,50...0,55) dг
hх	(1,2...1,4) hх min	(1,2...1,4) hх min
bх	(0,50...0,60) lх	(0,55...0,75) lх
aх tх, мм	(2,5...4,0)	(4,0...7,5)

Стрижень хитня розраховують на втомну міцність (розтяг і стиск з врахуван­ням поздовжнього згину рис. 4.3) в середньому перерізі В-В від дії знакозмінних сумарних сил (газових та інерційних), які виникають під час роботи двигуна в режимах n = n_N або n = n_M. Зазвичай розрахунок здійснюють для режиму максимальної потужності. Запас міцності середнього перерізу визначають в площині коливання хитня і в перпендикулярній площині. Умовою міцності хитня в обох площинах є n_x = n_y.

Рис. 4.3. Поздовжній згин стрижня під дією сили стиску

Сила стиску хитня досягає максимального значення на початку робочого ходу у разі p_zд , її визначають за результатами динамічного розрахунку або за формулою

,

(4.17)

де m_j = m_п + 0,275 m_х – маса зворотно-рухомих частин хитневого механізму (умовно приймають, що середній переріз В-В знаходиться в центрі ваги хитня).

Сила розтягу хитня досягає максимального значення на початку впуску (ВП), її також визначають за результатами динамічного розрахунку або за формулою

,

(4.18)

де p_r – тиск залишкових газів.

Від сили F_с в перерізі В-В виникають максимальні напруження стиску і поздовжнього згину:

в площині коливання хитня

,

(4.19)

де A_сер= h_х b_х – (b_х – a_х)(h_х – 2t_х) – площа середнього перерізу; – коефіцієнт, що враховує вплив поздовжнього згину хитня в площині коливання хитня; _е = _в– границя пружності матеріалу хитня; L_х = R/_х– довжина хитня; – момент інерції перерізу В-В відносно осі х-х, яка є перпендикулярною до площини коливання хитня;

в площині перпендикулярній до площини коливання

,

(4.20)

де – коефіцієнт, що враховує вплив повздовжнього згину хитня в площині перпендикулярній до площини коливання хитня; - довжина стрижня хитня між поршневою і колінною головками; d₁ = 2r₁ – внутрішній діаметр колінної головки; – момент інерції перерізу В-В відносно осі y-y, яка лежить в площині коливання хитня.

Для сучасних автомобільних і тракторних двигунів напруження _max x і _max y не повинні перевищувати: для вуглецевих сталей 160...250 МПа, для легованих сталей 200...350 МПа.

Мінімальне напруження, яке виникає в перерізі В-В від сили розтягу F_p, визначають в площині коливання хитня і в перпендикулярній площині

,

(4.21)

Запаси міцності стрижня хитня в площині коливання n_x і в перпендикулярній площині n_y визначають за виразами (2.1), (2.9) або (2.10). У разі визначення n_x і n_y приймають, що коефіцієнт концентрації напружень k_ залежить тільки від матеріалу хитня і обчислюють за формулою (2.5).

Для хитнів автомобільних і тракторних двигунів значення n_x і n_y не повинні бути нижчими ніж 1,5.