Приклад 24. Виконати розрахунок шатуна кгшп зусиллям 40 МН.

 

Початкові дані:

Номінальне зусилля P_н, МН – 40;

Ступінь дезаксіалу ε – 0;

Довжина шатуна L, см – 140;

Діаметр шатунної шийки валу d_A, мм – 110;

Діаметр з’єднання шатуна і повзуна d_B, – 80;

Довжина нижніх направляючих повзуна L_н, см – 163;

Зазор в нижніх направляючих повзуна Δ_н, см – 0,08.

 

Рішення

Міцність шатуна КГШП перевіряється по декількох небезпечних перетинах, положення яких показані на рис. 5.10, а на рис. 5.11 показані самі поперечні перетини шатуна та позначення їх розмірів. Для КГШП К8546 вказані розміри становлять (см):

d_В=78; d_В0=31,5; b_А=56;

h_Б=100; b_Б=56; y_Б=50;

h_В1=36; h_В2=109; b_В=56; y_В=90.

По формулі (5.46) напруги вигину від сил тертя в опорі В будуть:

· перетин А-А

· перетин Б-Б

· перетин В-В

Від’ємний знак свідчить просто про інший напрям напруги в порівнянні з двома іншими.

Рис. 5.10. Розміри шатуна та положення небезпечних перетинів

 

Рис. 5.11. Розміри небезпечних перетинів шатуна

 

При зсуві технологічного навантаження в площині ГВМу відбувається перекіс повзуна, який призводить до появи додаткових напруг вигину в тілі шатуна. Кут перекосу повзуна становить

Напруга вигину в перетині А-А по формулі (5.46) становить

В інших перетинах напруги вигину відповідно становлять

· перетин Б-Б

· перетин В-В

 

Напруги стискування визначаються по формулі (5.45) і для вказаних перетинів складають:

· перетин А-А

· перетин Б-Б

· перетин Б-Б

Загальна напруга в перетинах становить:

· перетин А-А

· перетин Б-Б

· перетин В-В

Таким чином, в жодному з перетинів напруги не перевищують межу текучості σ_т , яка для сталі 40Х по табл. 5.1 становить 500 МПа.

Статична міцність шатуна перевіряється по коефіцієнту запасу на статичну міцність. Коефіцієнт динамічності k_дс по табл. 5.3 для гаряче штампувального преса становить 1,03.

По формулі (5.47) для всіх небезпечних перетинів знайдено:

· перетин А-А

· перетин Б-Б

· перетин В-В

Допустимий коефіцієнту запасу на статичну міцність становить 2, тобто для всіх перетинів статична міцність забезпечується.

Міцність шатуна на витривалість перевіряється по коефіцієнту запасу на витривалість. Межа витривалості по табл. 5.1 для сталі 40Х становить 320 МПа. Коефіцієнт еквівалентного навантаження k_э для КГШП, який відносяться до IV групи машин, має плановий ресурс роботи не менше 30 тис. годин і має приблизно 15-20 вмикань за хв. по табл. 5.9 становить 0,63. Коефіцієнт реверсивного навантаження по нормальних напругах k_рσ по табл. 5.4 для КГШП становить 0,02. Ефективний коефіцієнт концентрації напруг k_σ для стрижня шатуна становить 1,2. Масштабний фактор ε для шатуна із сталі дорівнює 0,9. Нарешті, коефіцієнт якості поверхні для матеріалу з межею міцності σ_в>1000 МПа дорівнює 0,45.

По формулі (5.48) для вказаних перетинів коефіцієнт запасу міцності на витривалість становить:

· перетин А-А

· перетин В-В

· перетин В-В

Допустимий запас міцності по витривалості [n_в] повинен бути більше 1,6…1,8, тобто міцність всіх перетинів шатуна на витривалість забезпечується.