2015-04-01
1628
При расчёте на прочность любой детали необходимо прежде всего определить расчётные нагрузки. В данном случае расчётными будут являться максимальные нагрузки, которые можно определить по диаграмме суммарной поршневой силы, построенной в ходе выполнения динамического расчёта компрессора. В воздушных оппозитных компрессорах в большинстве случаев максимальная нагрузка определяется величиной сил инерции и действует на стержень шатуна при холостом ходе компрессора, когда растягивающая и сжимающая его силы равны:
и 
,
где mп = 65 кг; r = 0,11 м; λ = 0,2; ω = 62,8 рад/с.
кН
кН
Геометрические параметры расчётного сечения показаны на рис. 4.1: H = d1 = 0,09 м; h = L /2 = 0,08/2 = 0,04 м; aу = 1/3 h = 1/3·0,04 = 0,0013 м; dy = aу = 0,0013 м [5].
Рис. 4.1. Форма среднего сечения стержня шатуна
Суммарное напряжение от сжатия и продольного изгиба стержня шатуна рассчитываем для сечения, имеющего форму двутавра (рис. 4.1), по эмпирическим формулам Навье – Ренкина:
и 
,
где [σ0,05/(π2Е)] = 0,032 [4], fср – площадь среднего сечения шатуна (fср = 2 dyh + ax (H – 2 dy)); Jx, Jy – моменты инерции среднего сечения шатуна относительно осей xx и yy; lшт – длина шатуна (lшт = 0,55 м); l1 – расстояние между верхней и нижней головками шатуна (l1 = 0,39 м).
|
|
|
м2.
Определение моментов инерции проводим по [6]:
;
м4
;
м4
МПа;
МПа.
Напряжение растяжения для шатуна определяем по формуле
МПа.
Для стержня шатуна σр < 100 МПа.
Средние напряжения цикла:
МПа;
МПа.
Амплитудные напряжения:
МПа;
МПа.
Запасы усталостной прочности стержня шатуна:
; 
,
где ψ0 – коэффициент, зависящий от характеристики материала (ψ0 = 0,05 – 0,20), а σ-1 – предел усталости материала (σ-1 = 294 МПа).
; 
.
Согласно схеме, представленной на рис. 4.2, dH = (1,3 – 1,7) d0, где d0 = 0,09 м; dH = 0,135 м; dвн = (1,2 – 1,22) d0 = 0,1 м; L = 0,08 м.
