5.4. Шатунные болты
В четырехтактных двигателях болты, стягивающие половинки кривошипной головки шатуна, подвергаются растяжению от действия сил инерции поступательно движущихся масс поршня и шатуна и вращаю-щихся масс, расположенных над плоскостью разъема криво- шипной головки. Величину этих сил инерции определяют по форму- ле (76). Кроме того, болты испытывают растяжение от предварительной затяжки.
Шатунные болты должны обладать высокой механической прочностью и надежностью. Изготовляют их из стали 35Х, 40Х, 35ХМА, 37XH3A, а при больших напряжениях затяжки – из ле- гированной стали с более высокими пределами текучести (18ХНВА, 20ХНЗА, 40ХН, 40ХНМА).
При работе двигателя силы инерции стремятся разорвать болты, во избежание чего болты следует затягивать настолько, чтобы при действии данной силы не нарушалась плотность соедине- ния.
Сила предварительной затяжки (МН)
, (83)
где iБ – число шатунных болтов.
Суммарная сила, растягивающая болт:
, (84)
где χ – коэффициент основной нагрузки резьбового соедине- ния:
(85)
где Кш – податливость стягиваемых частей шатуна; Кб – податливость болта.
По опытным данным коэффициент χ изменяется в пределах 0,15…0,25. С уменьшением диаметра шатунного болта значение χ, как правило, также уменьшается.
Максимальные и минимальные напряжения, возникающие в болте, определяют в сечении по внутреннему диаметру резьбы:
, (86)
, (87)
где dв – внутренний диаметр резьбы болта, dв = d – 1,4·t (мм); d – номинальный диаметр болта (мм); t – шаг резьбы (мм).
Запасы прочности болта определяют по уравнениям, приведен- ным в разделе 3; коэффициент концентрации напряжения kσ – по формуле (10) с учетом вида концентратора и свойств материала. Для шатунных болтов значения запаса прочности не должны быть ниже двух.
Технические характеристики бензиновых двигателей (* – турбонаддув)
Модель двигателя |
Номинальная мощность Ne (кВт) |
Частота вращения коленчатого вала n (мин–1) |
Число и расположение цилиндров |
Степень сжатия ε |
Диаметр цилиндра D (мм) |
Ход поршня S (мм) |
Рабочий объем двигателя VЛ (л) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
ВАЗ-2101 |
47,1 |
5600 |
4-Р |
8,5 |
76 |
66 |
1,197 |
ВАЗ-2102 |
58,7 |
5600 |
4-Р |
8,5 |
76 |
66 |
1,197 |
ВАЗ-21021 |
63,7 |
5600 |
4-Р |
8,5 |
76 |
66 |
1,197 |
ВАЗ-21023 |
71,1 |
5600 |
4-Р |
8,5 |
76 |
66 |
1,197 |
ВАЗ-2105 |
47,0 |
5800 |
4-Р |
8,5 |
79 |
66 |
1,30 |
ВАЗ-2106.70 |
56,3 |
5400 |
4-Р |
8,5 |
79 |
80 |
1,569 |
ВАЗ-2107 |
55,6 |
5600 |
4-Р |
8,5 |
76 |
66 |
1,197 |
ВАЗ-2108 |
47,0 |
5600 |
4-Р |
9,9 |
76 |
71 |
1,30 |
ВАЗ-21213 |
58,0 |
5200 |
4-Р |
9,3 |
82 |
80 |
1690 |
ВАЗ-2111 |
57,2 |
5400 |
4-Р |
9,8 |
82 |
71 |
1499 |
УМЗ-451 |
52,8 |
4000 |
4-Р |
6,7 |
92 |
92 |
2,45 |
УМЗ-417500 |
62,5 |
4000 |
4-Р |
8,2 |
92 |
92 |
2,45 |
УМЗ-4215.10 |
65,4 |
4000 |
4-Р |
7 |
100 |
92 |
2,890 |
УЗАМ-331.10 |
52,9 |
5500 |
4-Р |
9,5 |
82 |
70 |
1,478 |
ЗМЗ-4063.10 |
72,2 |
4500 |
4-Р |
9,5 |
92 |
86 |
2,30 |
ГАЗ-52-04 |
55,1 |
2600 |
6-Р |
6,7 |
82 |
110 |
3,484 |
Иж-21251 |
58,7 |
5800 |
4-Р |
8,8 |
82 |
70 |
1,478 |
ГАЗ-24-01 |
62,3 |
4500 |
4-Р |
6,7 |
92 |
92 |
2,445 |
ЗМЗ-402.10 |
73,5 |
4500 |
4-Р |
8,2 |
92 |
92 |
2,445 |
ЗМЗ-4025.10 |
56,1 |
4500 |
4-Р |
6,7 |
92 |
92 |
2,445 |
ЗМЗ-53(66) |
84,4 |
3200 |
8-V |
6,7 |
92 |
80 |
4,252 |
Продолжение прил. 2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
ЗМЗ-513 |
87,5 |
3200 |
8-V |
7,6 |
92 |
80 |
4,252 |
ЗИЛ-130 |
170 |
3600 |
8-V |
6,5 |
100 |
95 |
6,0 |
ЗИЛ-375 |
132,0 |
3200 |
8-V |
6,5 |
108 |
95 |
6,959 |
ЗИЛ-508.10 |
110 |
3200 |
8-V |
7,1 |
100 |
95 |
6,0 |
ЗМЗ-4022 |
77,2 |
4750 |
4-Р |
8,0 |
92 |
92 |
2,445 |
МеМЗ-245 |
37,5 |
5200 |
4-Р |
9,5 |
72 |
67 |
1,091 |
МеМЗ-968А |
33,1 |
4200 |
4-V |
8,8 |
76 |
66 |
1,2 |
МЗМА-412 |
55,2 |
5800 |
4-Р |
8,8 |
82 |
70 |
1,48 |
412Э |
54,0 |
5800 |
4-Р |
8,5 |
82 |
70 |
1,480 |
AlfaRomeo 32310 |
110 |
6300 |
4-Р |
10 |
83 |
91 |
1,970 |
AVU |
75 |
5600 |
4-Р |
10,3 |
81 |
77,4 |
1,595 |
APG |
92 |
6000 |
4-Р |
10,3 |
|
|
1,781 |
AUM/ARX* |
110 |
5700 |
4-Р |
9,5 |
|
|
1,781 |
AUQ/ARY* |
132 |
5500 |
4-Р |
9,5 |
|
|
1,781 |
AMK* |
154 |
5800 |
4-Р |
8,9 |
|
|
1,781 |
BAM |
165 |
5900 |
4-Р |
8,9 |
|
|
1,781 |
Sigma |
92 |
6000 |
4-Р |
11 |
79 |
81,4 |
1,596 |
1ZR-F |
91,2 |
6000 |
4-Р |
10,2 |
80,5 |
78,5 |
1,598 |
3ZR-FE |
106,6 |
6200 |
4-Р |
11,5 |
80,5 |
97,6 |
1,987 |
2AD-FHV |
109,6 |
3600 |
4-Р |
15,7 |
86 |
96 |
2,231 |
3SZ-VE |
80,2 |
6000 |
4-Р |
10 |
72 |
91,8 |
1,495 |
6G74 |
136,8 |
4750 |
6-V |
9,5 |
93 |
85,8 |
3,497 |
M16A |
78 |
5900 |
4-Р |
10,5 |
78 |
83 |
1,586 |
J24B |
124,3 |
6000 |
4-Р |
10 |
92 |
92 |
2,393 |
Приложение 3