F - площадь расчетного сечения;
σу - предел упругости материала;
Jx - момент инерции расчетного сечения относительно оси х-х;
k - коэффициент, значение которого для обычно применяемых в шатунах марок сталей находится в пределах k =0,0002 .0,0005.
При продольном изгибе в плоскости, перпендикулярной к плоскости качения, суммарное напряжение сжатия определяется по формуле:
где: Jy - момент инерции сечения относительно оси у-у.
В формулах величины и представляют собой деформируемые длины шатуна при разных направлениях изгиба. Входящая в эти же уравнения сжимающая нагрузка Рсж является суммарной силой от действия газовых и инерционных сил:
где: mп, mшр - массы поршневого комплекта и шатуна над расчетным сечением.
Величина сжимающего напряжения σсж, наибольшего из σсжх σсжу, не должна превышать допускаемых значений: для шатунов из углеродистых сталей [σсж ]=100 140 МПа, из легированных сталей - [σсж ]=140. .200 МПа.
Напряжение растяжения в шатуне имеет максимальное значение при положении поршня в DVN в период газообмена:
Шатун подвергается действию знакопеременной нагрузки. При этом напряжения в расчетном сечении изменяются в пределах от σсж до σр.
Амплитуда и среднее значение цикла напряжений:
Коэффициент запаса усталостной прочности nσ:
Рисунок 7. Расчётная схема стержня шатуна