Для кривошипной головки шатуна характерны сложная геометрическая форма, наличие разъёма, вкладышей и шатунных болтов. По этой причине в ориентировочных расчетах анализу подвергается лишь крышка. При этом она рассматривается как брус малой кривизны, защемленный в сечениях А-А и нагруженный растягивающей инерционной силой Ри, распределенной по косинусоидальному закону.
Величина силы Ри определяется по формуле:
где: mкр - масса крышки кривошипной головки. Опасным сечением является среднее сечение крышки Б-Б. Угол в сечении определяется по формуле:
где: F, FB- площади сечения крышки и вкладыша;
Wu-момент сопротивления изгибу собственно крышки;
J, JB - моменты инерции сечения крышки и вкладыша;
С - расстояние между шатунными болтами.
Допускаемые напряжения в крышке [σ∑] = 60 80 МПа.
При формировании расчетной схемы необходимо упрощение конструкции крышки путем приведения её к некоторому осредненному сечению без существенного изменения конфигурации.
Рисунок 8. Расчётная схема кривошипной головки шатуна
Расчёт шатунных болтов
Предварительная затяжка болтов (в неработающем двигателе) выбирается равной:
тогда напряжение в стержне предварительно затянутого болта:
где: iб - количество шатунных болтов
Fmin - площадь минимального сечения болта.
При работе двигателя часть внешней нагрузки воспринимается стержнем болта.
Максимальное в цикле напряжение в болте:
где: χ - коэффициент внешней нагрузки, χ =0,15 . 0,30.
Амплитудное и среднее напряжения цикла:
Определение запаса усталостной прочности осуществляется при выборе следующих коэффициентов Кσ=4, εσ=0,9, ψσ=0,2 по формуле:
Коэффициент запаса усталостной прочности nσ должен находиться в пределах nσ =3,0 .5,0.
Сталь 40ХН
Рисунок 9. К расчёту шатунного болта
Построение ходовой характеристики судна
Для расчета определяем скорость судна в балласте, мощность, расходуемую ГД при этой скорости и частоту вращения гребного винта:
Таблица 5 – Исходные данные
№ п/п |
Величина |
Численное значение |
Размерность | ||
1 |
Ne0 |
10010 |
кВт | ||
2 |
Ne1 |
4210 |
кВт | ||
3 |
V0 |
16,5 |
8,47 |
уз |
м/с |
4 |
V1 | ||||
5 |
no |
127 |
2,11 |
об/мин |
сˉ1 |
6 |
n1 |
94,8 |
1,575 |
об/мин |
сˉ1 |