3.2 Расчет поршневого пальца на прочность

Во время работы двигателя поршневой палец подвергается воздействию переменных нагрузок, приводящих к возникновению напряжений изгиба, сдвига, смятия и овализации.

Поршневой палец - стальной, трубчатого сечения. Для повышения износостойкости его наружную поверхность цементируют и закаливают.

Материал пальца - Ст15Х ГОСТ 4543-71

Исходные данные:

Наружный диаметр пальца d_n=27мм

Внутренний диаметр пальца d_в=18мм

Длина пальца l_п=70мм

Длина втулки шатуна l _ш=34мм

Расстояние между торцами бобышек b=36мм

Расчетная сила, действующая на поршневой палец:

- газовая:

-инерционная:

Рис.3.2. Расчетная схема поршневого пальца а- распределение нагрузки, б- эпюры напряжений

-расчетная:

где k=0,83 - коэффициент, учитывающий массу поршневого пальца

Удельное давление пальца на втулку поршневой головки шатуна

Удельное давление пальца на бобышки

Напряжение изгиба в среднем сечении пальца

Касательные напряжения среза в сечениях между бобышками и головкой шатуна.

Наибольшее увеличение горизонтального диаметра пальца при овализации

Напряжение овализации на внешней поверхности кольца в горизонтальной плоскости (т.1 =0)

В вертикальной плоскости (т.3,

Напряжение овализации на внутренней поверхности кольца в горизонтальной плоскости (т.2,

В вертикальной плоскости (т.4,

Наибольшие напряжения овализации возникают на внешней поверхности пальца в вертикальной плоскости. Они не должны превышать 300-350 МПа.

Условие выполняется.