
V Международная научно-техническая конференция
«Современные проблемы машиностроения»
______________________________________________________________
16
УЧЕТ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПРИ РАСЧЕТЕ ШАТУНА КРИВОШИПНО-
ПОЛЗУННОГО МЕХАНИЗМА МАЛОГАБАРИТНЫХ ПОРШНЕВЫХ МАШИН,
ВЫПОЛНЕННОГО В ВИДЕ ПРУЖИНЫ С МЕЖВИТКОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ
И.П. Аистов, д.т.н., проф., В.Д. Смирнов, к.т.н., доц.,
Омский государственный технический университет,
644050, пр. Мира, 11, тел. (3812)-65-3389
E-mail: aistov_i@mail.ru
В док ладе приведен учет динамических нагрузок при расчете шатуна кривошипно-
ползунного механизма малогабаритных поршневых машин, выполненного в виде пружины с
межвитковым давлением (ПМВД). При составлении математической модели и расчетной
схемы шатуна, выполненн ого в виде пружины с межвитковым давлением приняты следую-
щие допущения: ПМВД з аменялась эквивалентным стержнем (ЭС) с при веденными характе-
ристиками жесткости ЭС на сдвиг А
1
, изгиб А
2
и растяжение А
3
; распорными усилиями, воз-
никающими вследствие упругой линии пружины при размыкании из-з а еѐ изгиба, а также
взаимодействием витков друг с другом для ПМВД в сомкнут ом состоянии пренебрегаем;
ввиду особенности конструкции кривошипно-ползунного механизма (КПМ) малогабаритных
поршневых машин, прогибы ЭС принимались малыми. Тогда дифференциальное уравнение
прогибов оси v(z) ЭС можно записать в следующем виде:
2
0
( ) ( ) ( )
IV
v z k v z q z
, (1)
где
2
21
( ) ( )
1,
N z N z
k
AA
0
0
( ) , растяжение (виткиПМВД -разомкнуты)
()
( ) , сжатие(виткиПМВД-сомкнуты)
PP
Nz
PP
,
q
o
(z) – поперечные распределения нагрузки, учитывающие «массовые» силы, например силы
тяжести или силы инерции витков ПМВД, действующие на шатун.
Общее решение дифференциального уравнения (1) может быть предоставлено с помо-
щью нормальной системы фундаментальных функций
в следующем виде [1]:
1 1 2 2 3 3 3 3
( ) ( ) ( ) ( ) ( ),v z C V z C V z C V z C V z
(2)
где постоянные интегрирования
могут быть получены из условия закрепления
шатуна КПМ:
(0) 0;
( ) ( ) (1 cos ( ));
(0) 0;
( ) ( ) ( ) 0.
v
v l l f r l
M l Q l f N l R
(3)
В уравнениях (1) – (3) введены следующие обозначения: х, у, z – система координат, в
пространстве кото рых записываются уравнения равновесия шатуна (начало отсчета от з адел-
ки витка ПМВД в поршне); v
(l) и θ
(l) – прогиб и угол поворота сечения ЭС с координатой
z = l
; Q(z) и N(z) – поперечная и продольн ая силы, действующие в сечении ЭС; l – длина ЭС
(или «гибкой» части шатуна); f – длина «жесткой» части шатуна, в котор ую включается не-
раскрытые при изгибы ПМВД витки; f
0
– радиус обой мы шатуна; r – радиус кривошипа
КПМ;
– текущее отклонение кривошипа от оси поршня (Ω – угловая скорость
вращения кривошипа, t – текущее время); P(∆) – сила, действующая на поршень КПМ.