Компоновка и расчет деталей шатунной группы

 

Конструктивные размеры деталей этой группы приведены в таблице 6.3, а компоновочная схема показана совмнстно с поршневой группой на рис.6.6.

 

Таблица 6.3

Основные размеры деталей шатунной группы

Наименование размера	Обозначение	Предел значений размеров
Дизели
Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна	l	0,3
Внутренний диаметр верхней головки шатуна	dв	37 мм
Толщина втулки верхней головки шатуна	dвт	1,6 мм
Наружный диаметр верхней головки шатуна	dг	52,8 мм
Длина верхней головки шатуна	lвгш	40,9 мм
Высота стержня шатуна у верхней головки	Нв	29 мм
Высота стержня шатуна в средней части	Нср	37 мм
Толщина стержня шатуна	t	5,3 мм
Толщина шатунного вкладыша	dшв	2,6 мм
Толщина перемычки между отверстием под болт и вкладышем	Dшв	0,7 мм
Толщина перемычки между отверстием под болт и наружной стенкой нижней головки шатуна	Dшн	3 мм
Диаметр шатунных болтов	dшб	15,8 мм
Толщина стенки нижней крышки шатуна	aкш	14,5 мм
Ширина нижней головки шатуна	агш	130,7 мм
Растояние между шатунными болтами	lшб	110,9 мм

 

Положение шатуна на компоновочной схеме определяется точками А и Б в ходе разметки кривошипно-шатунного механизма. Учитывая, что одним из требований к конструкции шатуна является возможность его демонтажа через цилиндр, рекомендуется следующая последовательность отработки его конструктивных элементов.

Откладывают на компоновочной схеме ширину нижней головки шатуна а_гш и, обозначив плоскость разъема, намечают внутри голвки перемычки D_шн и диаметры болтов d_шб. Отложив от каждого отверстия под болты в направлении оси шатунной шейки перемычку и толщину вкладыша d_шв, находят размер шатунной шейки d_ш..

Компоновка верхней головки шатуна выполняется на базе бобышки поршня. Выбрав наружный диаметр пальца d_п и толщину втулки верхней головки шатуна d_вт, из точки А проводят две окружности радиусами d_п /2 и

d_п /2 +d_вт, одна из которых будет изображать наружный контур поршневого пальца, а вторая- наружный контур втулки верхней головки шатуна. Затем из того же центра окружностью радиусом d_г /2 вычерчивается наружный контур верхней головки шатуна.

Стержень шатуна имеет обычно двутавровое сечение. Полки его могут быть или параллельными, или сходиться к верхней головке. Задавшись высотой сечений шатуна, проводят линии, ограничивающие наружный контур шатуна и контуры его полок. Затем эти линии сопрягаются плавными кривыми с соответствующими элементами верхней и нижней головок.

Расчет шатуна. Шатун подвергается действию асимметричной нагрузки, в результате чего возникают напряжения сжатия, растяжения и изгиба. Верхняя головка шатуна подвергается воздействию от сил инерции и сил давления газов. При проверочном расчете верхней головки шатуна можно ограничиваться расчетом на растяжение:

=158,85/2*40,9*7,92=24,51 мПа ≤ ,

где F_a.мах –максимальная сила инерции деталей поршневой группы, определенная по результатам динамического расчета;

l_вгш – длина верхней головки шатуна;

d_вгш – толщина стенки головки: = 52,8-37/2=7,92 мм.

=(15…35) МПа, (для изготовления шатунов используются следующие материалы: стали марок 40,45, 45Г2, 40Х, 18ХНВА).

 

Рис. 6.6 Компоновка шатунной группы

 

Расчет шатунных болтов. Шатунные болты нагружаются переменной разрывающей силой инерции поршневой и шатунной групп, а также испытывают значительное напряжение от предварительной затяжки гаек и изгиба, возникающего при перекосе опорных площадок род головкой и гайкой.

Диаметр шатунных болтов принимается при проектировании, а наружный диаметр головки болта принимается: d_гб=( 1,3…1,5) d_шб. =1,4*15,8=22,18 мм.

Расчет шатунных болтов сводится к определению напряжения растяжения на режиме максимальной частоты вращения с учетом их предварительной затяжки:

=11914+159*0,25/15,8*1=251,47 мПа ≤ ,

где F_пр – сила предварительной затяжки болта: F_пр =(0,7…0,8) F_a.мах,

c - коэффициент, учитывающий податливость болта и крышки шатуна, c=0,2…0,3,

f_шб – минимальное сечение шатунного болта, i_б – число шатунных болтов.

=(120…255)МПа.