Главная > Разное > Резьбовые и фланцевые соединения
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

8.2. Шатунные болты и винты

Шатунные болты и винты устанавливают на разъемной головке шатуна. Наличие разъема не должно снижать жесткости головки, несущей один из наиболее ответственных подшипников двигателя, поэтому особое внимание уделяют точности обработки разъемных плоскостей и их взаимной фиксации. Для повышения жесткости кривошипной головки вкладыши подшипника часто ставят с натягом

Рис. 8.3. Шатунные болты

Основной нагрузкой для шатунных болтов является сила инерции шатуна и связанных с ним масс:

где радиус и длина кривошипа; — угловая скорость коленчатого зала; число болтов (винтов); масса поступательно движущихся в цилиндре масс; масса вращающейся части шатуна без нижней крышки.

Предварительный выбор минимальной площади поперечного сечения болта (винта) можно выполнять в соответствии с уравнением

где условное допускаемое напряжение.

Значение в несколько раз превышает действительные напряжения в шатунном болте, вызванные действием силы При предварительном выборе размеров болта обычно принимают: для болтов из стали в стационарных и судовых двигателях; для болтов из легированной стали в автомобильных и тракторных двигателях; для болтов из легированных сталей в быстроходных двигателях.

Коэффициент основной нагрузки соединений для выполненных конструкций составляет что соответствует

Затяжки шатунных болтов (винтов) назначаются значительные, причем запас по плотности стыка Некоторая часть напряжений затяжки (обычно до идет на создание натяга вкладышей. Силу затяжки контролируют измерением удлинения болта, а также с помощью ультразвука и др.

Конструкция шатунных болтов (рис. 8.3) ввиду особой важности должна удовлетворять требованиям высокой надежности и стабильности затяжки. Высокое сопротивление усталости

Рис. 8.4. Шатун с силовыми винтами

соединений обеспечивается снижением дополнительной нагрузки на болты от внешней силы (применением податливых болтов); уменьшением дополнительных напряжений изгиба (при использовании центрирующих поясков)| применением высокопрочных материалов! плавностью сопряжения головки и поясков со стержнем, витков резьбы; упрочняющей обработкой радиусных поверхностей сопряжений; поверхностным пластическим деформированием (обкаткой роликами, обдувкой дробью) и т. д.

Радиус сопряжений (с учетом допусков) головки болта и поясков со стержнем переход от резьбы к стержню выполняют в форме проточки радиусом и длиной не менее 0,4.

Широко применяют болты с центрирующими поясками (ступенями), сформированными накатыванием винтовых треугольных шлицев на заготовке постоянного диаметра (см. рис. 8.3).

Шатунные болты тихоходных двигателей (например, двухтактных) изготовляют из углеродистых (стали 35, 40, 45 и др.), а также хромоникелевых среднеуглеродистых сталей. Для изготовления шатунных болтов двигателей тепловозов, а также быстроходных двигателей используют высокопрочные хромоникельмо-либденовые (или вольфрамовые) и хромоникельмолибденована-диевые стали Шатунные болты автомобильных и тракторных двигателей изготовляют из сталей и др. Низкоуглеродистые стали типа применять не рекомендуется для предотвращения вытяжки (накопления пластических деформаций) и уменьшения силы предварительной затяжки.

Пример 8.1. Рассмотрим расчет шатунных винтов (рис. 8.4) главного шатуна дизеля. Из динамического расчета двигателя известно, что полная нагрузка на кривошипную головку шатуна равна Нагрузка на один болт составляет Динамическим усилием, связанным с действием быстро изменяющихся газовых сил, пренебрегаем, так как частота собственных колебаний деталей поршневой группы значительно превышает частоту вспышек в камере сгорания.

1. В качестве материала винта принимаем сталь с термообработкой заготовок на твердость (закалка в масле с 870 С, отпуск при Механические характеристики материала после термообработки: Главный шатун и шатунная крышка также изготовлены из стали

Технология изготовления винта: точение и шлифование стержня с последующим накатыванием резьбы с полем допуска кадмирование.

2. Для предварительного определения размеров винта принимаем допускаемое напряжение при растяжении

Тогда площадь сечения винта по резьбовой части

По табл. 5.2 находим, что для предварительного расчета можно принять резьбу

3. Для определения податливости выбираем диаметр стержня . В соответствии с предварительным чертежом узла длина растягиваемой части винта высота сжимаемой части шатуна и крышки средняя площадь отсека шатуна, приходящаяся на один винт,

Вычисляем коэффициенты податливости винта а

стягиваемых деталей (головки главного шатуна и крышки)

Коэффициент основной нагрузки

4. Для вычисления силы затяжки при монтаже принимаем Тогда

Напряжение затяжки

находится в обычных пределах

Так как шатун и винты изготовлены из одного материала, а различие в температурах деталей невелико, то температурными напряжениями можно пренебречь.

5. Полная нагрузка на винт

6. Напряжения растяжения в резьбовой части стержня

в стержне винта

7. Для определения напряжений кручения вычисляем момент, закручивающий винт при затяжке:

При получаем

Касательные напряжения в резьбовой части винта

в стержне винта

Для проверки стержня винта на перекручивание, при затяжке вычисляем

т. е. напряжение затяжки не превышает допускаемое значение.

8. Эквивалентные напряжения в резьбовой части стержня

в стержне винта

9. Коэффициент запаса прочности по пластическим деформациям в резьбовой части стержня при

в стержне винта

Коэффициенты запаса прочности можно признать удовлетворительными, так как они больше 1,3.

10. Коэффициент запаса прочности по временному сопротивлению в резьбовой части

в стержне винта

Полученные значения можно признать удовлетворительными.

11. Необходимая высота гайки.

Приняв сначала находим

Необходимая длина свинчивания

12. Переменное напряжение цикла

13. Среднее напряжение цикла

14. Теоретический коэффициент концентрации напряжений, согласно графику на рис. 4.23, при

15. Эффективный коэффициент концентрации напряжений при

16. Предельная амплитуда цикла для резьбового соединения

Так как то эапас по переменным напряжениям

Поскольку предварительно выбранные размеры обеспечивают необходимые вапасы прочности, то расчет резьбового соединения на этов заканчиваем,

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление