CrewTraffic - Maritime community CrewTraffic - Maritime community

Расчет шатуна

Изменение напряжения в стержне шатуна определяется изменением суммарной движущей силы цилиндра. Для 2-х тактного двигателя амплитуда изменения суммарной движущей силы численно равна ее максимальному значению:

РΣ = PΖ - PjВМТ

В 4-тактном двигателе в конце такта выталкивания шатун нагружен растягивающими усилиями от сил инерции, амплитуда РΣ возрастает до величины: РΣ = PΖ.

Однако как в 2-х, так и 4-тактных двигателях в качестве расчетного принимается усилие от максимального давления в цилиндре PΖ. Напряжение сжатия в стержне шатуна от этого усилия равно:

σсж = PΖ Fп / f стmin

где f стmin - минимальное сечение стержня шатуна.

Сила от давления PΖ не только сжимает стержень, но и вызывает его продольный изгиб. Напряжения от продольного изгиба, прежде всего, определяются силами инерции стержня шатуна, которые при работе двигателя стремятся шатун изогнуть. В предельном случае продольного изгиба шатун может быть поломан.шатуна производится 2-мя путями:

Расчетом степени надежности стержня (по отношению к критической силе, ломающей шатун);
Расчетом напряжений изгиба и суммарного условного напряжения.

Критическая сила, ломающая шатун, рассчитывается в зависимости от степени гибкости стержня. Степень гибкости - это отношение длины шатуна L к радиусу инерции поперечного сечения i. Для судовых двигателей отношение L/i находится в пределах: 110> L/i >50. Для такого случая ломающие критические напряжения могут быть найдены по формулам:

Для углеродистых сталей σк = (3350 - 6.2 L/i )кг / см2;Для легированной стали σк = (4700 - 23 L/i )кг / см2. .

Тогда критическая сила равна:

Рк = σк fст

Степень надежности стержня шатуна определится отношением:

ξ = Pк / PΖ Fп

Считается допустимым:

ξ = 4 - 6.5 - для тихоходных двигателей;
ξ = 3 - 4.5 - для быстроходных двигателей.

Сила инерции, действующая на единицу длины шатуна при работе двигателя, изменяется от 0 (у верхней головки ) до максимального значения q - у нижней головки (рис. 1).

Рис. 1 Схема действия сил инерции в шатуне

Величина q равна:

q= mω2 R

где m = fст p - масса единицы длины шатуна (произведение площади поперечного сечения стержня на плотность);R - радиус вращения нижней головки;ω = π n /30 - угловая скорость коленчатого вала.

Как известно, при подобном изменении сил инерции по длине стержня величина равнодействующей равна: Рмах = q L / 2, а максимальное значение изгибающего момента определяется равенством:

Ммах = qL2 / 16

Момент Ммах соответствует сечению, расположенному на расстоянии 0.577 L от верхней головки шатуна. Напряжение изгиба в этом сечении составит:

σи = Ммах / W

где W - момент сопротивления поперечного сечения стержня (для круглого сечения W = 0.1 d3).

Суммарное условное напряжение в стержне шатуна равно сумме напряжений сжатия и изгиба:

σΣ= σсж + σи

Считается допустимым напряжение:

σΣ = 100 МПа - для шатунов из углеродистой стали;σΣ = 130 МПа - для шатунов из легированной стали.

No comments yet. Be the first to add a comment!
By continuing to browse the site, you agree to our use of cookies.