Расчет мотылёвой (кривошипной) головки шатуна

Исходные данные для расчёта (рис. 4.4):

– площадь крышки F_кр = (R_н – R_вн)В, В = 0,080м, R_н = 0,0525м, R_вн = 0,045м,

F_кр = (0,0525 – 0,045)0,08 = 0,0006 м²,

– площадь втулки F_вт = (R_вн – R_о)В = (0,045 – 0,035)0,08 = 0,0008 м², R₀ = 0,035м [5, 8].

Сила, действующая на крейцкопфную головку шатуна:

,

где ω = 2πn = 62,8 рад/с; λ = r/l= 0,2; m_пд = 126,37 кг; m_шr = 0,7·13 = 9,1 кг; m_кр.ш = 4,5 кг(см. разд. 3).

кН.

Моменты инерции относительно крышки и втулки:

м⁴;

.

Рис. 4.4. Расчётная схема нижней головки шатуна

Момент сопротивления:

м³.

Изгибающий момент верхней части разъемной головки шатуна:

;

МПа.

Момент силы:

,

где

Нм;

м;

Нм;

кН,

где

Н.

Изгибающий момент нижней части разъемной головки шатуна:

МПа.

Для того чтобы выбрать по какому методу рассчитывать шток, определим в соответствии с рис. 4.5 L/d (где L – длина штока, а его диаметр d = 0,05 м).

m_шт = 6,07кг (см. разд. 2), ρ_сталь40 = 7,81·10³ кг/м³, m_шт = Vρ, откуда L = 4m_шт/πd²ρ = 4·6,07/3,14(0,05)²7,81·10³ = 0,40 м.

L/d = 0,40/0,05 = 8 < 25 рассчитываем по Ясинскому:

м.

Определим критическую силу:

кН,

где для стали 40 a = 469 МПа, b = 2,62 МПа.

Расчет штока

Рис. 4.5. Расчётная схема штока

Запас усталостной прочности штока:

.

По рекомендации n >10.