В сечении 1-1 верхняя головка шатуна (рисунок 5.1) растягивается силой инерции комплекта поршня, максимальной при его положении в ВМТ. При нагружении шатуна силами, направленными в сторону колена. Сечение 1-1 также нагружается. Таким образом, сечение 1-1 подвержено действию переменной нагрузки, изменяющейся от Р=0 до Р=Рmax т.е. изменяющейся по закону пульсирующего цикла:
.
Максимальное напряжение растяжения в расчетном сечении:
,
где δ = 0,004м – толщина верхней головки шатуна;
.
В пульсирующем цикле среднее напряжение σm равно амплитуде цикла σа:
=
=11,27МПа
Запас прочности определяется по следующей формуле:
=
,
где kσ – коэффициент концентрации напряжений – примем равным 1 (выбирается в зависимости от количества сверлений в расчетном сечении, чистоты обработки их поверхностей).
Запас прочности должен быть не менее 4, следовательно, полученное значение n’σ удовлетворяет нормам прочности.
вигатель
Коленчатый вал подвергается действию переменных нагрузок, следовательно, расчет на прочность ведем по запасам прочности. Прочность каждого материала при действии переменных напряжений характеризуется пределом усталости.
Для определения запаса прочности необходимо знать амплитуду цикла изменения напряжений, действующих в расчетном сечении. Амплитуду напряжений легко определить, если известны максимальное и минимальное напряжения цикла.
Коленчатый вал служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршней в цилиндрах двигателя во вращательное движение и для преобразования силы давления газов на поршни – в крутящий момент.
Коленчатый вал воспринимает всю избыточную мощность, развиваемую газами в цилиндрах (за вычетом потерь на трение поршней о стенки цилиндров) и передает ее на винт.
Основными частями коленчатого вала являются: коренные шейки, шатунные шейки, щеки, носок и хвостовик. Совокупность шатунной шейки, двух щек и примыкающих к ним коренных шеек называется коленом (кривошипом) вала.