Розрахунок стрижня шатуна на статичну міцність

 

Стискаючі напруги в будь-якому перетині стрижня

, (5.45)

де F – площа розглянутого поперечного перерізу.

Напруга вигину в загальному випадку

, (5.46)

де W_z, W_y – відповідно моменти опору вигину обраного перетину щодо осі Z і Y.

Статична міцність шатуна визначається з умови

, (5.47)

Коефіцієнт динамічності по статичних напругах k_дс вибирається по табл. 5.3, припустимий запас міцності [n_с] приймається рівним 1,8…2,0. Границя текучості σ_Т матеріалу шатуна вибирається по табл. 5.1.

Таблиця 5.3

Коефіцієнти динамічності

Тип преса	k дс	k дк валу
Листоштампувальні преси з числом ходів повзуна до 30 за хвилину:
Універсальні листоштампувальні з числом ходів повзуна більше 30 за хвилину:	1,1	1,1	–	1,2
Спеціалізовані преси для розділових операцій	1,3	1,4	1,5	1,8
Листоштампувальні автомати з числом ходів повзуна в хвилину:
до 200	1,2	1,3	–	–
200…500	1,3	1,4	–	–
500…1000	1,4	1,5	–	–
більше 1000	1,5	1,6	–	–
КГШП і гаряче штампувальні багатопозиційні автомати	1,03	1,1	–	1,5
ГКМ і гаряче штампувальні висаджувальні автомати	1,02	1,06	–	1,2
Преси для холодного видавлювання	1,01	1,05	1,1	1,2
Карбувальні преси		1,06	1,2	1,3
Холодновисаджувальні автомати з числом ходів повзуна в хв.:
до 100	1,1	1,1	–	–
100…250	1,2	1,4	–	–
250…500	1,3	1,5	–	–
більше 500	1,4	1,6	–	–
Ножиці для сортового прокату	1,2	1,3	1,4	1,7

Примітка: стовпці для коефіцієнта динамічності по дотичних напруженнях позначені: 1 – для головного вала; 2 – для проміжного вала; 3 – для прийомного вала.

 

Розрахунок стрижня шатуна на витривалість

 

Міцність шатуна на витривалість визначається з умови

, (5.48)

де σ -₁ – границя витривалості матеріалу на вигин, приймається по табл. 5.1;

k _э – коефіцієнт еквівалентного навантаження, вибирається по табл. 5.9, як для головного вала;

k_рσ – коефіцієнт реверсивного навантаження по нормальних напругах, вибирається по табл. 5.4;

Таблиця 5.4

Коефіцієнти реверсивного навантаження

Тип преса	kрσ	kрτ
Для листового штампування:
число ходів менш 50 у хвилину	0,05	0,01
число ходів 50…120 у хвилину	0,01	0,02
число ходів більш 120 у хвилину	0,005	0,03
Для об'ємного штампування:
КГШП із густим мастилом	0,02
КГШП із рідким мастилом	0,02	0,3
ГКМ і однопозиційні автомати	0,01
багатопозиційні автомати	0,03	0,1
Для холодного об'ємного штампування:	0,08	0,5
Карбувальні преси		0,1
Автомати при числі ходів повзуна в хвилину:
менш 100	0,09	0,12
100…250	0,12	0,15
більш 250	0,15	0,25
Преси для розділових операцій:
спеціалізовані	0,3	0,4
прес-ножиці сортові	0,25	0,3
автомати для вирубання	0,15	0,3

 

k_σ  – ефективний коефіцієнт концентрації напруг; для місця переходу шатуна в голівку k_σ =1,6, для стрижня k_σ =1,2;

ε – масштабний фактор; для шатунів зі сталі ε =0,9, для шатунів з чавуна ε =0,4;

β – коефіцієнт, що враховує якість поверхні; при наявності ливарних дефектів і σ _в=600 МПа β =0,65, при σ _в=800 МПа β= 0,53, при σ _в=1000 МПа β =0,45;

Коефіцієнт запасу міцності [n_в] приймається рівним 1,6...1,8.

 

Перевірка нарізки шатуна

 

Для складних шатунів виконується перевірка різьбової частини гвинта і стрижня на зминання і вигин (рис. 5.9).

Рис. 5.9. Різьблення шатуна

 

Напруга зминання різьби

, (5.49)

де n – число робочих витків різьби

;

H _г – висота гайки;

k_n =5 s / d ₀ – коефіцієнт, що враховує нерівномірність розподілу навантаження по витках;

S – крок різьби.

Інші позначення ясні з рис. 5.9.

 

Напруга вигину витків різьби

, (5.50)

де β ₁ = h / S – коефіцієнт товщини витка.

Допустима напруга зминання [σ_см] для сталі 45у рівна 80 МПа, для сталі 40Х – 160 МПа, для сталі 40ХН – 180 МПа, для чавуну СЧ24 – 40 МПа. Допустима напруга вигину [σ_и] прий­мається для сталі 45у – 80 МПа, для сталі 40Х – 180 МПа, для сталі 40ХН – 200 МПа, для чавуну СЧ24 – 50 МПа.