Расчет шатуна. Лекция №11а

Основные элементы шатуна и шатунной группы:
1 – головка шатуна;
2 - стержень;
3 –кривошипная головка шатуна со съемной крышкой;
4 – вкладыши;
5- шатунные болты.

Используемые материалы:
Шатуны. Стали 45, 45Г2, 40Г, 40Х и др.
Легированные стали: 18Х2Н4МА, 40Х2Н2МА, 40ХН3А и др.
2. Вкладыши. Биметаллы: стальная основа + антифрикционный слой, например, свинцово-оловянистый сплав и др.
Шатунные болты. Хромистые или хромоникельмолибденовые стали: 30Х, 40Х, 40ХНМА и др.

Наиболее опасные сечения шатуна:
точка А (место перехода поршневой головки в стержень);
сечение В-В (стержень шатуна);
сечение II-II (кривошипная головка шатуна).

Поршневые головки шатунов: а,б,в – двигатели с принудительным зажиганием; г,д,е – дизели; ж – фиксация пальца в поршневой головке

Конструктивные примеры упрочнения поршневой головки:
а -увеличение радиуса перехода от стержня шатуна к головке; б –создание прилива металла в зоне перехода; в –уменьшение сужения стержня головки до полного его устранения; г – расположение полок шатуна в плоскости качания.

Требования предъявляемые к кривошипной головке шатуна:
– высокая жесткость, обеспечивающая надежную работу тонкостенных вкладышей и шатунных болтов ;
– минимальные габариты и размеры;
– плавность форм в местах изменений сечений и переходов;
– возможность прохождения головки через цилиндр при монтаже.

Конструкции шатунных болтов: а – с головкой несимметричной формы; б – с уменьшенными опорными поверхностями головок; в – со сферической поверхностью контакта; г – с установочным элементом

Расчет шатуна
Поршневая головка шатуна. Расчет напряжения растяжения и сжатия по действию максимальных газовых усилий (по Pz) и сил инерции (по Pj) на режиме номинальной мощности ;
Стержень шатуна. Расчет суммарного напряжения, учитывающего сжатие и продольный изгиб (по Pz и Pj) для того же режима;
Кривошипная головка шатуна. Расчет напряжения изгиба по действию сил инерции поступательно движущихся (Pj) и вращающихся масс (Pk).

Распределение нагрузок в поршневой головке шатуна и эпюры напряжений на внешней и внутренней поверхностях