Исходные данные для расчета

Масса шатунной группы - m_ш = 0,792 кг

По табл. 13.1 [1] принимаем

Наружный диаметр поршневой головки

d_г = (1,25…1,65)*d_п = (1,25…1,65)*23 = 29…38 мм = 35 мм

Внутренний диаметр поршневой головки

d = (1,1…1,25)*d_п = (1,1…1,25)*23 = 25,3…29,7 мм = 26 мм

Радиальная толщина стенки головки

h_г = (d_г – d)/2 = (35 – 26)/2 = 4,5 мм

Радиальная толщина стенки втулки

s_в = (d – d_п)/2 = (26 – 23)/2 = 1,5 мм

Материал шатуна – углеродистая сталь 45Г2:

Е_ш = 2,2*10⁵ МПа; a_г = 1*10^-5 1/К;

- предел прочности - s_в = 800 МПа;

- пределы усталости: при изгибе s_-1 = 350 МПа и при растяжении-сжатии s_-1р = 210 МПа;

- предел текучести s_т = 420 МПа.

- коэффициенты приведения цикла при изгибе a_s = 0,17 и растяжении- сжатии a_s = 0,12.

Материал втулки – бронза: Е_в = 1,15*10⁵ МПа; a_в = 1,8*10^-5 1/К;

Определяем коэффициенты

- при изгибе

- при растяжении

Расчет сечения I-I на растяжение

Максимальное напряжение пульсирующего цикла

где m_в.г. = 0,06*m_ш = 0,06*0,792=0,047 кг–масса головки выше сечения I-I.

Среднее напряжение и амплитуда цикла

s_m0 = s_a0 = s_max /2 = 43,1/2 = 21,5 МПа

s_ак0 = s_а0*k_s/(e_м*e_п) = 21,5*1,272/(0,86*0,9) = 35,3 МПа

где k_s - эффективный коэффициент концентрации напряжений

k_s = 1,2 + 1,8 * 10^-4*(s_в – 400) = 1,2 + 1,8 * 10^-4 * (800 – 400) = 1,272

e_м = 0,86 – масштабный коэффициент;

e_п = 0,9 – коэффициент шероховатости поверхности.

s_ак0/s_m0 = 35,3/21,5 = 1,64 > (b_s - a_s)/(1-b_s) = 0,76

Запас прочности в сечении I-I определяется по пределу усталости

Напряжение от запрессованной втулки

- суммарный натяг

D_S = D + Dt = 0,04 + 0,023 = 0,063 мм

где D = 0,04 мм – натяг бронзовой втулки;

Dt = d*(a_в - a_г)*DТ = 26*(1,8*1^-5 – 1*10^-5)*110 = 0,023 мм – температурный натяг;

DТ = 110К – средний подогрев головки и втулки.

Удельное давление на поверхности соприкосновения втулки с головкой

Напряжение от суммарного натяга на внутренней поверхности головки

£ [s] = 150 МПа

Напряжение от суммарного натяга на внешней поверхности головки

£ [s] = 150 МПа

Расчет сечения А-А на изгиб

Максимальная сила, растягивающая головку на номинальном режиме

Р_jN = m_п *R*w² (1+l) = 0,528*0,035*607²*(1+0,25) = 8511 Н

Нормальная сила и изгибающий момент в сечении 0-0

N_j0 = P_jN*(0,572-0,0008*j_ш.з.) = 8511*(0,572-0,00008*105) = 4153 Н

М_j0 = P_jN*r_ср* (0,00033*j_ш.з. – 0,0297) =

= 8511*0,015*(0,00033*105-0,0297)= 0,83 Н*м

где r_ср = (d_г + d)/4 = (35+26)/4 = 15,25 мм – средний радиус головки;

j_ш.з= 105° - угол заделки.

Нормальная сила и изгибающий момент в расчетном сечении от растягивающей силы

N_{jj ш.з.} = N_j0*cos j_ш.з. + 0,5*Р_jN*(sin j_ш.з. – cos j_ш.з.) =

= 4153*cos 105°+0,5*8511*(sin 105°-cos 105°) = 4137 H

M_jjш.з. = М_j0+N_j0*r_ср*(1-cos j_ш.з.)-0,5*Р_jN*r_ср*(sin j_ш.з.-cos j_ш.з.)=

= 0,83+4153*0,015*(1-cos 105°)-0,5*8511*0,015(sin 105°-cos 105°) =

= 1,07 Н*м

Напряжение на внешнем волокне от растягивающей силы

где

F_г = (d_г – d)*l_ш = (35-26)*30=270 мм² ; F_в = (d – d_п)*l_ш = (26-23)*30=90 мм²

Суммарная сила, сжимающая головку

Р_сж = (р_zд – р₀)*F_п – m_п* R*w²*[cos j + l*cos (2*j)] =

= (6,82-0,1)*0,00528*10⁶-0,528*0,035*607²*[cos 380°+0,25*cos(2*380°)] =

= 23 867 Н

Нормальная сила и изгибающий момент в расчетном сечении от сжимающей силы

где N_сж0/Р_сж = 0,0005; М_сж0/(Р_сж*r_ср) = 0,0001

определены по таб. 13.2 и 13.3. [1].

Напряжение на внешнем волокне от сжимающей силы

Максимальное и минимальное напряжения асимметричного цикла

s_max = s'_a + s_aj = 69 + 35,6 = 104,6 МПа

s_min = s'_a + s_{a сж} = 69 – 3,7 =65,3 МПа

Среднее напряжение и амплитуда напряжений

s_m = (s_max + s_min)/2 = (104,6 + 65,3)/2 = 85 МПа

s_а = (s_max - s_min)/2 = (104,6 - 65,3)/2 = 19,6 МПа

s_ак = s_а*k_s/(e_м*e_п) = 19,6*1,272/(0,86*0,9) = 32,2 МПа

s_ак/s_m = 32,2/85 = 0,38 < (b_s - a_s)/(1-b_s) = 2,56

Запас прочности в сечении А-А определяем по пределу текучести

n_тs = s_т/(s_ак + s_m) = 420/(32,2+85) = 3,6

Date: 2015-05-05; view: 611; Нарушение авторских прав