Розрахунок шатунних шийок

Напруги вигину в розрахунковому перетині визначають по згинальному моменті Мі_Θ, що діє в поздовжній площині, що проходить через вісь мастильного отвору:

, (5.6)

де – згинальний момент, що діє в площині кривошипа;

– згинальний момент, що діє в площині, перпендикулярної до площини кривошипа;

θ – кут між площиною кривошипа й віссю мастильного отвору, що дорівнює 90 .

Для к-й шатунної шийки

; (5.7)

, (5.8)

Розрахунок ведуть по різниці моментів

. (5.9)

де, – максимальний згинальний момент у площині, що проходить через вісь мастильного отвору;

– мінімальний згинальний момент у площині, що проходить через вісь мастильного отвору.

Закони зміни Z_k і Т_к однакові для всіх шатунних шийок. Оскільки
cos 90⁰ = 0, т.е. згинальний момент у розрахунковому перетині буде залежати тільки від величини Т.

кН∙ м;

кН∙ м.

Амплітуда нормальних напруг,

МПа, (5.10)

де, – момент опору шатунної шийки при вигині

, (5.11)

– співвідношення між діаметром шатунної шийки й отвором у ній

; (5.12)

де, d - діаметр шатунної шийки, що дорівнює 0,078 м;

d₁ – діаметр отвору в шатунній шийці, що дорівнює 0,031 м;

φ - коефіцієнт, що враховує дію, що послабляє, мастильного отвору, його величина становить 0,9 [10].

Запас міцності для нормальних напруг:

, (5.13)

де – границя витривалості на вигин при симетричному циклі, що дорівнює 450МПа [ ].

Крутні моменти для різних шатунних шийок змінюються по-різному, тому що вони залежать від підходящих моментів М_к-1,к

(5. 14)

Розрахунок для кожної шатунної шийки необхідно вести лише для тих значень α_к які знаходяться поблизу максимальних значень М_к-1,к й Т_к і поблизу мінімального М_к-1,к й Т_к. Ці значення наведені в таблиці 4.6.

Розрахунку на крутіння підлягає шатунна шийка №5, для якої найбільша різниця:

= 4,157 + 3,723 = 7,879 кН·м. (5.15)

Амплітуда дотичних напружень:

МПа, (5.16)

де – момент опору шатунної шийки при крутінні.

Запас міцності по дотичних напруженнях:

, (5.17)

Відношення ефективного коефіцієнта концентрації напруг для вала з поперечним свердлінням до масштабного коефіцієнта приймаємо

Таблиця 5.6 - Крутні моменти для різних шатунних шийок

a₂, град	М_1,2 кНм	Т₂, кН	М_кр2, кНм	a₃, град	М_2,3 кНм	Т₃, кН	М_кр3, кНм	a₄, град	М_3,4 кНм	Т₄, кН	М_кр4, кНм	a₅, град	М_4,5 кНм	Т₅, кН	М_кр5, кНм	a₆, град	М_5,6 кНм	Т₆, кН	М_кр6, кНм
Шийка 2	Шийка 3	Шийка 4	Шийка 5	Шийка 6
	0,362	-12,181	-0,152		2,295	-7,345	2,729		1,508	-12,181	2,228		-1,085	7,952	-1,555		-0,106	26,020	-1,644
	0,479	-16,810	-0,229		3,496	-6,575	3,884		1,215	-16,810	2,209		-1,485	6,405	-1,863		-0,479	44,318	-3,099
	0,532	-14,688	-0,088		3,515	-4,877	3,803		0,819	-14,688	1,687		-1,453	3,572	-1,664		-0,709	45,941	-3,424
	0,474	26,020	1,571		-1,144	5,171	-1,449		-0,065	26,020	-1,603		2,563	-8,599	3,071		-1,036	16,726	-2,025
	0,393	44,318	2,262		-1,560	6,850	-1,965		-0,412	44,318	-3,032		3,656	-8,467	4,157		-1,203	15,213	-2,102
	0,299	45,941	2,236		-1,489	7,594	-1,938		-0,666	45,941	-3,381		3,590	-7,682	4,044		-0,551	13,332	-1,339
	-0,853	-4,156	-1,028		0,071	-12,181	0,791		1,781	11,175	1,120		1,217	-12,181	1,937		2,317	-8,599	2,826
	-1,177	-5,473	-1,407		0,096	-16,810	1,090		3,035	8,867	2,511		0,832	-16,810	1,825		3,216	-8,467	3,717
	-1,028	-6,581	-1,306		0,071	-14,688	0,939		3,173	5,953	2,821		0,359	-14,688	1,227		3,045	-7,682	3,499
	1,821	-7,345	1,512		-0,041	26,020	-1,579		-0,782	7,952	-1,252		-0,580	26,020	-2,118		1,579	-12,181	2,299
	3,102	-6,575	2,825		-0,067	44,318	-2,686		-1,080	6,405	-1,459		-0,872	44,318	-3,492		1,311	-16,810	2,305
	3,216	-4,877	3,010		-0,043	45,941	-2,758		-0,957	3,572	-1,168		-1,007	45,941	-3,723		0,890	-14,688	1,758
max =	3,216	45,941	3,010	max =	3,515	45,941	3,884	max =	3,173	45,941	3,633	max =	3,656	45,941	4,157	max =	3,216	45,941	3,717
min =	-1,177	-16,810	-1,407	min =	-1,560	-16,810	-2,758	min =	-1,080	-16,810	-3,381	min =	-1,485	-16,810	-3,723	min =	-1,203	-16,810	-3,424
DМ_кр2 =	4,418	DМ_кр3 =	6,643	DМ_кр4 =	7,015	DМ_кр5 =	7,879	DМ_кр6 =	7,141