Шатун двигателя маневрового тепловоза

Перечень чертежей:

1. Чертеж стального шатуна на формате А2 с двумя разрезами, габаритными размерами, допусками и техническими условиями:

• твердость 217…290 НВ, разница твердости в пределах шатуна не более 50 НВ,
• материал изготовления Сталь 40Х ГОСТ 4543-81,
• длина шатуна 500 мм, внутренний диаметр поршневой головки 90 мм, внутренний диаметр кривошипной головки 140 мм.

Дополнительные материалы: прилагается расчетно-пояснительная записка на 13 страницах. В пояснительной записке рассмотрен расчет элементов шатунной группы.

Рассматриваемые шатуны – штампованные из стали, подвергнуты упрочнением дробенаклепом, имеют отъемную нижнюю головку, разъем – зубчатый стык.

В рамках расчета кривошипно-шатунного механизма произведен выбор коэффициента кинематического подобия и длины шатуна – коэффициент кинематического подобия принят 0,28, радиус кривошипа – 140 мм, вычислена длина шатуна.

Конструкция шатунов зависит от типа двигателя и расположения цилиндров в нем.

Расчетные элементы шатунной группы:

• поршневая и кривошипная головки,
• стержень шатуна,
• шатунные болты.

На шатун действуют знакопеременные газовые и инерционные силы, которые могут создавать ударные нагрузки. Исходя из этого для изготовления шатунов используют марганцовистые хромоникелевые стали с содержанием углерода 0,3-0,45%.

Исходные данные для расчета поршневой головки шатуна:

С учетом материала шатуна – стали 40Х – по справочным данным задаются пределами прочности, усталости (при изгибе, растяжении-сжатии и текучести), коэффициентами приведения цикла (при изгибе, растяжении-сжатии).

Выполнен расчет по сечениям, в рамках которого определены величины:

• максимального напряжения пульсирующего цикла по массе части головки выше сечения,
• среднего напряжения и амплитуды цикла,
• запаса прочности по пределу усталости,
• напряжения от запрессованной втулки,
• удельного давления на поверхности соприкосновения втулки с головкой,
• напряжения от суммарного натяга на внешней и внутренней поверхностях головки.

При расчете сечения на изгиб вычислены:

• максимальная сила, растягивающая головку,
• нормальная сила и изгибающий момент в сечении 0-0,
• средний радиус головки,
• нормальная сила и изгибающий момент в сечении от растягивающей и сжимающей сил,
• напряжение на внешнем волокне от растягивающей и сжимающей сил,
• суммарная сила, сжимающая головку,
• максимальное и минимальное напряжения ассиметричного цикла,
• среднее напряжение и амплитуда напряжений,
• запас прочности по пределу усталости.

Выполнен расчет кривошипной головки шатуна по принятым данным:

По результатам расчетов сделан вывод об отсутствии превышения напряжений, возникающих от силы давления газов и сил инерции, над допустимыми значениями при заданных параметрах нижней и верхней головок шатуна, размерах сечения стержня шатуна, шатунных болтов.

В программе: Компас 3Dv