Расчёт верхней головки шатуна.

Конструктивно верхняя головка шатуна характеризуется следующими размерами: длина головки , диаметр расточки , наружный диаметр головки внутренний диаметр с учётом подшипников , радиус
коэффициент

Из динамического расчёта имеем:

.

Площадь поршня рассчитана ранее

Тогда усилие, сжимающее верхнюю головку шатуна, определяется зависимостью

 

Изгибающий момент и нормальная сила в сечении

где и определены по графикам [1] для угла ϕ=144°.

Тогда изгибающий момент и нормальная сила в сечении ϕ=90°.

Напряжение на наружной поверхности от сжимающей силы

Напряжение на внутренней поверхности

 

Определим коэффициент запаса прочности для внешней поверхности. Максимальные и минимальные напряжения в рассматриваемом сечении:

Так как цикл изменения напряжения знакопостоянный, коэффициент прочности вычислим в функции от предела текучести

где - масштабный фактор, для заданных размеров верхней головки

Определим коэффициент запаса прочности для внутренней поверхности. Максимальные и минимальные напряжения в рассматриваемом сечении:

Так как цикл изменения напряжения знакопостоянный, коэффициент прочности вычислим в функции от предела текучести

где - масштабный фактор, для заданных размеров верхней головки

Теперь изгибающий момент и нормальная сила в сечении ϕ=144°.

Напряжение на наружной поверхности от сжимающей силы

Напряжение на внутренней поверхности

Определим коэффициент запаса прочности для внешней поверхности. Максимальные и минимальные напряжения в рассматриваемом сечении

Так как цикл изменения напряжения знакопеременный, коэффициент прочности вычислим в функции от предела текучести

где - масштабный фактор, для заданных размеров верхней головки

- коэффициент чувствительности материала

Определим коэффициент запаса прочности для внуутренней поверхности. Максимальные и минимальные напряжения в рассматриваемом сечении:

Так как цикл изменения напряжения знакопеременный, коэффициент прочности вычислим в функции от предела текучести

где - масштабный фактор, для заданных размеров верхней головки

Проверка износостойкости втулки сводится к определению среднего и максимального в головном подшипнике

где и – силы, отнесённые к площади поршня, берут из развёрнутой диаграммы, характеризующие загруженность подшипника,

 

 

Расчёт стержня шатуна

 

В двухтактных двигателях характер нагружение шатуна определяется знаком силы действующей по оси шатуна. Если знак положительный, то сила сжимающая, если знак отрицательный, то растягивающая. В данном случае и , больше нуля, следовательно стержень рассчитывается на сжатие.

Стержень шатуна имеет круглое сечение. Основные размеры круга в среднем сечении стержня: , . Геометрические характеристики сечения

 

Из чертежа (Рисунок 8) шатунной группы двигателя 6ДКРН60/202 имеем:

Определим напряжения сжатия в среднем сечении стержня:

- в плоскости качения шатуна

где - модуль упругости,

 

- в плоскости перпендикулярной к плоскости качения

Характер изменения напряжения в стержне шатуна знакопостоянный. Для данного цикла амплитудное и среднее напряжения в плоскости качения шатуна

Соответствующие значения напряжений для плоскости, перпендикулярной плоскости качения шатуна

Для рассматриваемого цикла коэффициенты запаса прочности вычисляем по пределу выносливости. Коэффициент запаса прочности:

- в плоскости качения шатуна

где - масштабный фактор, для заданных размеров верхней головки

- в плоскости, перпендикулярной плоскости качения шатуна