Дизельный двигатель ЗМЗ-617 жидкостного охлаждения с разработкой системы топливоподачи
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
?олько на прочность, сколько на допускаемые напряжения для обеспечения необходимой жесткости при работе шатунных вкладышей.
dШ.Ш. = 56 мм - диаметр шатунной шейки;
tВ = 2,1 мм - толщина стенки вкладыша;
С = 76 мм - расстояние между шатунными болтами;
LК = 30 мм - ширина кривошипной головки.
Масса крышки шатуна:
Максимальная сила инерции:
;
Внутренний радиус кривошипной головки шатуна:
.
Момент сопротивления расчетного сечения:
.
Моменты инерции вкладыша и крышки шатуна:
;
.
Площадь крышки и вкладыша в расчетном сечении:
;
.
Напряжения изгиба в расчетном сечении:
;
Зазор между шатунной шейкой и вкладышем:
.
Поперечная деформация головки:
.
5.2.4 Расчет шатунных болтов
В четырехтактных двигателях болты, стягивающие половинки кривошипной головки шатуна, подвергаются растяжению от действия сил инерции поступательно движущихся масс поршня и шатуна и вращающихся масс, расположенных над плоскостью разъёма кривошипной головки. Кроме того, болты испытывают растяжение от предварительной затяжки.
Шатунные болты (рис.5.6) должны обладать высокой механической прочностью и надежностью. Материал для изготовления шатунных болтов - сталь 40ХН.
Для легированной стали 40ХН механические характеристики:
sВ = 1000 МПа - предел прочности;
sТ = 800 МПа - предел текучести.
d = 12 мм - номинальный диаметр болта;
iБ = 2 мм - количество шатунных болтов;
dУТ = 8 мм - диаметр утонения;
c = 0,2 - коэффициент основной нагрузки резьбового соединения;
y= 2,5…3,5 - коэффициент запаса надежности стыка;
t = 0,75 мм - шаг резьбы;
Рис. 5.6 Шатунный болт
внутренний диаметр резьбы;
средний диаметр резьбы;
угол подъема винтовой линии;
tanr = 0,2 - численно равен коэффициенту трения в резьбе.
Сила предварительной затяжки шатунных болтов:
Суммарная сила, разрывающая шатунный болт:
.
Минимальное сечение болта:
.
Напряжения возникающие в болте при растяжении:
;
.
Момент, скручивающий шатунный болт при затяжке:
.
Момент сопротивления шатунного болта кручению:
.
Напряжение, возникающее в шатунном болте при затяжке:
Запас статической прочности:
амплитуда цикла нагружения;
среднее напряжение цикла нагружения.
Запас усталостной прочности:
ys = 0,15 - коэффициент, учитывающий влияние постоянной составляющей цикла на сопротивление усталости при изгибе;
b = 0,9 - коэффициент поверхностной чувствительности;
es = 0,65 - масштабный коэффициент, учитывающий влияние абсолютных размеров детали на предел выносливости при изгибе;
Кs = 3,3 - эффективный коэффициент концентрации напряжений.
.
Момент на ключе:
S = 17 - размер под ключ;
d0 = d =12 мм - диаметр отверстия под болт.
;
.
.3 Расчет коленчатого вала
Коленчатый вал является одной из наиболее ответственных, напряженных и дорогостоящих деталей двигателя. Вал воспринимает периодические нагрузки от сил инерции поступательно движущихся масс, а также от сил инерции вращательно движущихся масс. Силы, действующие на вал, вызывают трение и изнашивание его шеек и подшипников, усталостные разрушения в местах переходов шеек в щеки, а также крутильные, изгибные, поперечные и осевые колебания.
Рис. 5.7 Расчетная схема коленчатого вала
Основные требования, предъявляемые к конструкции вала:
-достаточные прочность, жесткость и износостойкость при относительно небольшой массе;
надежность работы при различных эксплутационных условиях;
-высокая точность изготовления шатунных и коренных шеек;
-достаточные твердость и степень чистоты обработки поверхности шеек;
динамическая уравновешенность и отсутствие вибраций;
-разгруженность коренных подшипников от центробежных сил.
Таким образом, из - за исключительно сложных и тяжелых условий работы коленчатого вала предъявляются высокие и разнообразные требования к механическим свойствам материалов, применяемых для изготовления коленчатых валов. Материал коленчатого вала должен обладать высокой прочностью и вязкостью, большой сопротивляемостью износу и усталостным напряжениям, сопротивлением действию ударных нагрузок и твердостью.
Изготовление литых чугунных валов проще и экономичнее, при этом расходуется меньше металла и меньше времени затрачивается на обработку, чем при изготовлении стальных штампованных или кованных валов. Причем экономия металла увеличивается по мере усложнения конструкции вала, износостойкость шеек вследствие наличия в чугуне графита возрастает, надежность работы вала благодаря большой циклической вязкости чугуна повышается. Расчетная схема коленчатого вала приведена на рис. 5.7.
sВ = 1000 МПа - предел выносливости;
sТ = 800 МПа - предел текучести;
s-1 = 460 МПа - предел выносливости материала коленчатого вала при симметричном цикле нагружения при изгибе;
t-1 = 230 МПа - предел выносливости при кручении;
dКШ =62 мм - диаметр коренной шейки;
dШШ = 56 мм - диаметр шатунной