Розрахунок стержня шатуна бензинового двигуна

Визначаємо силу інерції, яка намагається розірвати шатун, при номінальній частоті обертання колінчастого вала:

; (7.58)

МН.

де с^-1 – кутова швидкість колінчастого вала на номінальному режимі роботи двигуна.

Максимальна сила тиску газів, що стискує шатун:

Р_г = (р_zd –p₀ )·F_n ; (7.59)

Р_г = (5,15 − 0,1)·0,00374= 0,0189 МH.

Визначаємо сумарне напруження при стиску з урахуванням згину у площині качання шатуна за формулою:

; (7.60)

МПа,

де К_х =1,15 – коефіцієнт, який враховує подовжній згин шатуна;

– площа шатуна в розрахунковому перерізі;

– момент інерції середнього перерізу стержня відносно осі, перпендикулярної площині качання шатуна.

Матеріал шатуна –вуглецева сталь 45Г2; модуль пружності Е_ст= 2,2·10 ⁵ МПа. При виборі сталей для виготовлення шатуна використовують також коефіцієнт = 0,0002…0,0005.

Значення параметрів для визначення (рисунок 7.9) беремо з таблиці 7.10.

Таблиця 7.10 – Розміри перерізу шатуна

Розміри перерізу шатуна	Бензиновий двигун	Дизель
	(0,50…0,55)·
	(1,2…1,4)·
	(0,50…0,60)	(0,55…0,75)
≈ ,мм	(2,5…4,0)	(4,0…7,5)

Приймаємо: = 0,023м, м, = 0,018 м, = = 0,0035,м.

Отже, м².

Визначаємо сумарне напруження при стиску з урахуванням згину у площині, перпендикулярній площині качання шатуна, за формулою:

; (7.61)

МПа.

де К_у =1,05 – коефіцієнт, який враховує подовжній згин шатуна у площині, перпендикулярній площині качання шатуна;

– момент інерції середнього перерізу стержня відносно осі, що лежить у площині качання шатуна.

Допустимі значення напружень МПа, МПа.

Визначаємо напруження від розтягуючої сили за формулою:

; (7.62)

МПа.

Знаходимо амплітуду напруження у площині перерізу х – х шатуна:

; (7.63)

МПа.

Визначаємо середнє напруження у площині перерізу х – х шатуна:

; (7.64)

МПа.

Знаходимо амплітуду напруження у площині перерізу у – у шатуна:

; (7.65)

МПа.

Визначаємо середнє напруження у площині перерізу у – у шатуна:

; (7.66)

МПа.

Знаходимо запас міцності шатуна у площині перерізу х – х:

; (7.67)

Визначаємо запас міцності шатуна у площині перерізу у – у:

; (7.68)

де = 210 МПа –межа витривалості матеріалу шатуна при розтягуванні для бензинових двигунів. Для дизелів ==300 МПа;

= 0,12 – коефіцієнт приведення циклу при розтягуванні-стискуванні матеріалу шатуна;

= 0,7 – коефіцієнт, який враховує характер обробки поверхні.

Запаси міцності і для шатунів мають знаходитись у межах 1,5…2,5.