Основні конструктивні параметри стрижня хитня

Стрижень хитня розраховують на втомну міцність (розтяг і стиск з врахуван­ням поздовжнього згину рис. 4.3) в середньому перерізі В-В від дії знакозмінних сумарних сил (газових та інерційних), які виникають під час роботи двигуна в режимах n = n_N або n = n_M. Зазвичай розрахунок здійснюють для режиму максимальної потужності. Запас міцності середнього перерізу визначають в площині коливання хитня і в перпендикулярній площині. Умовою міцності хитня в обох площинах є n_x = n_y.

Рис. 4.3. Поздовжній згин стрижня під дією сили стиску

Сила стиску хитня досягає максимального значення на початку робочого ходу у разі p_zд , її визначають за результатами динамічного розрахунку або за формулою

,

(4.17)

де m_j = m_п + 0,275 m_х – маса зворотно-рухомих частин хитневого механізму (умовно приймають, що середній переріз В-В знаходиться в центрі ваги хитня).

Сила розтягу хитня досягає максимального значення на початку впуску (ВП), її також визначають за результатами динамічного розрахунку або за формулою

,

(4.18)

де p_r – тиск залишкових газів.

Від сили F_с в перерізі В-В виникають максимальні напруження стиску і поздовжнього згину:

в площині коливання хитня

,

(4.19)

де A_сер= h_х b_х– (b_х – a_х)(h_х– 2t_х) – площа середнього перерізу; – коефіцієнт, що враховує вплив поздовжнього згину хитня в площині коливання хитня; s_е = s_в– границя пружності матеріалу хитня; L_х = R/l_х– довжина хитня; – момент інерції перерізу В-В відносно осі х-х, яка є перпендикулярною до площини коливання хитня;

в площині перпендикулярній до площини коливання

,

(4.20)

де – коефіцієнт, що враховує вплив повздовжнього згину хитня в площині перпендикулярній до площини коливання хитня; - довжина стрижня хитня між поршневою і колінною головками; d₁ = 2r₁ – внутрішній діаметр колінної головки; – момент інерції перерізу В-В відносно осі y-y, яка лежить в площині коливання хитня.

Для сучасних автомобільних і тракторних двигунів напруження s_{max x} і s_{max y} не повинні перевищувати: для вуглецевих сталей 160...250 МПа, для легованих сталей 200...350 МПа.

Мінімальне напруження, яке виникає в перерізі В-В від сили розтягу F_p, визначають в площині коливання хитня і в перпендикулярній площині

,

(4.21)

Запаси міцності стрижня хитня в площині коливання n_x і в перпендикулярній площині n_y визначають за виразами (2.1), (2.9) або (2.10). У разі визначення n_x і n_y приймають, що коефіцієнт концентрації напружень k_s залежить тільки від матеріалу хитня і обчислюють за формулою (2.5).

Для хитнів автомобільних і тракторних двигунів значення n_x і n_y не повинні бути нижчими ніж 1,5.