Выбор конструкции автомобильных шатунных болтов, используемых в крепеже.

Шатунные болты двигателя изготовлены из среднеуглеродистой легированной стали или хромоникель-молибденовой легированной стали с высоким пределом текучести и хорошей ударной вязкостью, такой как 35CrMo, 42Mn2V, 40MnB и 30Ni3Cr2Mo.

Шатунный болт испытывает переменную нагрузку, поэтому необходимо принимать различные меры для повышения его усталостной прочности и предотвращения дополнительных напряжений на болте.

Способы повышения усталостной прочности шатунных болтов::

(1) Уменьшите жесткость болта.

Способ снижения жесткости болта состоит в уменьшении диаметра полированной части болта и увеличении длины болта.

Концентрация напряжений наблюдается в основании резьбы, которое является слабым звеном болта. С точки зрения прочности вала и секции резьбы диаметр вала может быть меньше диаметра впадины резьбы (обычно диаметр вала примерно равен 0,8 диаметра резьбы). С точки зрения снижения жесткости болта и увеличения усталостной прочности болта это целесообразно сделать.

Здесь указывается, что для повышения жесткости соединяемых деталей и тем самым улучшения усталостной прочности шатунных болтов следует избегать использования мягких шайб между соединяемыми деталями и не применять пружинные шайбы.

(2) Улучшить распределение нагрузки на резьбу.

Теория и практика доказали, что в конструкции соединения болт-гайка основной материал корпуса болта подвергается деформации растяжения, а основной материал корпуса гайки подвергается деформации сжатия во время работы. В результате распределение нагрузки на каждом круге резьбы крайне различно. Равномерно. Данные показывают, что около 65% приходится на усталостные разрушения на первой и второй витках резьбы от опорной поверхности гайки.

Чтобы улучшить распределение нагрузки на резьбу, одним из методов является нарезание фаски на первых нескольких витках резьбы под углом 10–15°. Поскольку эти витки ниток легко деформируются, часть нагрузки передается на нити каждого последующего витка, благодаря чему вся нагрузка распределяется равномерно. Еще один способ улучшить распределение нагрузки на резьбу – использовать натяжную гайку. После использования натяжной гайки направление деформации гайки такое же, как и у болта, а нагрузка на каждый круг резьбы более равномерная.

(3) Уменьшить концентрацию стресса

Легко создать концентрацию напряжений при изменении сечения и вызвать усталостное разрушение. Поэтому при смене сечения следует принять плавный переход фаски. Радиус переходной круглой фаски обычно не должен быть менее 0,2 диаметра переходного внешнего стержня.

(4) Улучшить прочность резьбы

Мелкая резьба меньше ослабляет винт, а концентрация напряжений лучше, чем у крупной резьбы. Поэтому в шатунных болтах обычно используется мелкая резьба.

(5) Улучшите качество поверхности резьбы.

Шероховатость вала болта и переходной галтели обычно должна быть ниже 0,04–0,08 мкм, а резьбу также следует отполировать до

0,04~0,08 мкм.

Корень резьбы следует накатывать, поскольку на поверхности металла образуется закаленный слой и возникают сжимающие напряжения. Таким образом, улучшаются машинные характеристики материала, снижается концентрация растягивающих напряжений в основании резьбы и повышается усталостная прочность болта.

(6) Используйте накатную резьбу вместо нарезной.

В резьбе, наточенной с помощью прутка, внутреннее металлическое волокно обрезается и прочность снижается. А у нити, обработанной методом прокатки, непрерывность волокна и прочность металла значительно улучшаются. Точно так же в головке болта используется метод высадки, который позволяет сохранить непрерывность металлического волокна и высокую прочность.

Снижается дополнительный изгибающий момент болта, а также предъявляются особые требования по неперпендикулярности к опорной поверхности головки болта относительно средней линии резьбы, а также опорной поверхности гайки шатуна относительно средней линии резьбы. отверстие для болта. Некоторые данные показывают, что при увеличении неперпендикулярности от нуля до 2° предел выносливости болта снижается на 40%. Для специальной головки болта, которая предотвращает вращение болта при затягивании гайки, следует использовать соответствующие методы для достижения цели уменьшения дополнительного изгибающего момента.

При затягивании болта из-за момента предварительной затяжки на резьбе и стержне возникает дополнительное скручивающее напряжение. Его значение иногда может достигать 30–80 % напряжения перед затяжкой, поэтому его следует избегать, насколько это возможно. Обычно после затяжки гаечный ключ можно повернуть на небольшой угол, чтобы устранить это дополнительное напряжение.

После затяжки болтов, если они длительное время работают под знакопеременными нагрузками, они могут ослабнуть, поскольку усилие предварительной затяжки уменьшается. По этой причине необходимо принять меры по предотвращению расшатывания. Обычно используются: стопорные шайбы, шплинты, шлицевые гайки и т. д. В этом году широко использовался метод предотвращения ослабления меднения, который заключается в нанесении слоя меди толщиной 0,008–0,012 мм на резьбовую часть болта. Этот слой меди пластически деформируется после затяжки болта, так что резьбовые поверхности входят в зацепление друг с другом и предотвращают ослабление гайки.