3.5 Розрахунок шатуна
Приймаємо основні розміри шатуна (рис. 6):
відстань між центрами головок шатуна -
У чотиритактних дизелів в кінці ходу випуску на шатун діє сила інерції, яка прагнути розірвати його, а на початку робочого ходу результуюча сила стискає шатун (спрямована вниз). Таким чином, в чотиритактних двигунах простої дії шатун піддається знакозмінному навантаженні.
Напруження стиску в стержні шатуна:
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2,
де
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> см 2.
сила
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2;
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2,
де f - площа середнього перетину щатуна;
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> і
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> см 4;
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> см 4.
Шатуни піддаються ще й значного впливу сил інерції маси шатуна, що діють в площині його руху. В цьому випадку шатуни, крім того, необхідно перевіряти на вигин зазначеними силами інерції. Найбільше значення розглядаються сили мають при куті між шатуном і мотилем, рівному 908.
Найбільший згинальний момент дорівнює:
де P - рівнодіюча сил інерції:
де q - сила інерції елемента стержня шатуна довжиною 1 см:
де
Сумарні напруги в стрижні шатуна дорівнюватимуть:
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2
Верхню головку шатуна перевіряють на розрив силою, що виникає при заїдання поршня. Її умовно приймають рівною:
Напруження у верхній голівці шатуна:
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> мм / см
I - момент інерції перерізу головки:
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> см 4.
Шатунниє болти нижньої головки шатуна перевіряють на розтягування силою
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> - площа перетину болта:
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> см 2.
Міцність шатунів необхідно перевіряти на втому. Запас міцності з урахуванням втоми в стрижні шатуна можна визначити за мінімальним і середнім його перетину.
Максимальна напруга стержня шатуна в мінімальному перетині:
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2.
Мінімальна напруга в стрижні шатуна:
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2.
Максимальна напруга в середньому перетині шатуна знаходять за формулами:
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2;
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2.
Мінімальна напруга в середньому перетині шатуна:
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2.
Середня напруга за цикл в розрахункових перетинах:
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2;
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2.
Амплітуда напружень за цикл:
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2;
1AppDataLocalTempmsohtmlclip1 "/> кгс / см 2.
Запас міцності в стрижні шатуна:
де