Проектирование систем двигателей внутреннего сгорания (стр. 6 из 18)
- температурном натяге:
где ∆t = 110 ºC – степень подогрева.
- суммарном натяге:
Удельное давление на поверхности соприкосновении втулки с головкой:
где dг = 57 мм – наружный диаметр головки,
d = 43 мм – внутренний диаметр головки,
dн = 40 мм – внутренний диаметр втулки,
М = 0,3 – коэффициент Пуассона.
Напряжения на внешней внутренней поверхностях поршневой головки от действия суммарного натяга определяем по формулам Ламе:
Расчет поршневой головки на изгиб:
Максимальная сила, растягивающая головку:
Нормальная сила и изгибающий момент в сечении
где
- угол заделки. 
где
- средний радиус головки.Значения нормальных сил и изгибающих моментов для других сечений, расположенных под углом φ' определяем по следующим формулам:
Для φ' от 0 до 90 º
Для φ' от 90 º до φ3
(φ3 = 120 º - угол заделки)
Напряжения в крайних волокнах у наружной и внутренней поверхностях по формулам:
где коэффициент b = Ег · Fг / (Ег · Fг + Ев · Fв)
Fг, Fв – площадь сечения стенок головки и втулки.
Результаты расчетов сводим в таблицу. Таблица 5
| φ, град | 30 | 60 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 |
| NJ, Н | -6020,7 | -6131,2 | -6229,65 | -6282,15 | -6232 | -6006,38 | -5591,2 |
| МJ, мм | -0,468 | 2,294 | 4,753 | 6,061 | 4,98 | -0,831 | -11,21 |
| σаi, МПа | -22,34 | -14,34 | -7,206 | -3,411 | -6,532 | -23,395 | -53,49 |
| σJi, МПа | -18,74 | -29,72 | -39,09 | -44,202 | -39,97 | -17,82 | 21,68 |
 |
Рис. 9. Эпюра напряжений во внутреннем и внешнем волокнах поршневой головки шатуна при растяжении.
 |
Рис. 10. Эпюра напряжений во внутреннем и внешнем волокнах
поршневой головки шатуна при сжатии.
Суммарная сила, сжимающая головку:
Нормальная сила и изгибающий момент в сечении
. 
Значения нормальных сил и изгибающих моментов для других сечений, расположенных под углом φ к вертикальной плоскости
где
Напряжения в крайних волокнах у наружной и внутренней поверхностей:
Результаты вычислений сводим в таблицу.
Таблица 6.
| φ | 30 | 60 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 |
| NJ, Н | 165,2 | 95,34 | 19,55 | 0 | 2,635 | 218,13 | 846,43 |
| MJ, Нм | 2,39 | 4,13 | 5,686 | 6,514 | 6,45 | 1,064 | 14,645 |
| σai, МПа | 7,82 | 12,88 | 17,39 | 19,79 | 19,6 | 398,45 | -41,56 |
| σJi, МПа | -8,18 | -14,81 | -20,47 | -23,89 | -23,65 | -3,137 | 56,6 |
Расчет стержня шатуна.
Стержень шатуна подвергается растяжению силой инерции РJ поступательно движущихся масс, расположенных выше расчетного сечения, и сжатию силой, равной разности сил давления газов и силы инерции. Стержень шатуна рассчитывают на усталость в сечении В – В, которое условно располагается в центре тяжести шатуна.
Сила растяжения шатуна:
Сила, сжимающая шатун:
где
Напряжения сжатия в расчетном сечении с учетом продольного изгиба:
где FB-B = 470 мм2 – площадь сечения В-В.
Напряжения растяжения в сечении В-В:
Среднее напряжение и амплитуда цикла:
значит, запас прочности определяем по пределу усталости:
Значения коэффициентов:
(обдувка дробью). 
Расчет крышки шатуна.
Сила, нагружающая крышку шатуна:
