Для кривошипной головки шатуна характерны сложная геометрическая форма, наличие разъёма, вкладышей и шатунных болтов. По этой причине в ориентировочных расчетах анализу подвергается лишь крышка. При этом она рассматривается как брус малой кривизны, защемленный в сечениях А-А и нагруженный растягивающей инерционной силой Ри, распределенной по косинусоидальному закону.
Величина силы Ри определяется по формуле:
 
 
где: mкр - масса крышки кривошипной головки. Опасным сечением является среднее сечение крышки Б-Б. Угол в сечении определяется по формуле:
 
 
где: F, FB- площади сечения крышки и вкладыша;
Wu-момент сопротивления изгибу собственно крышки;
J, JB - моменты инерции сечения крышки и вкладыша;
С - расстояние между шатунными болтами.
Допускаемые напряжения в крышке [σ∑] = 60 80 МПа.
При формировании расчетной схемы необходимо упрощение конструкции крышки путем приведения её к некоторому осредненному сечению без существенного изменения конфигурации.
 
 
 
 
Рисунок 8. Расчётная схема кривошипной головки шатуна
Расчёт шатунных болтов
Предварительная затяжка болтов (в неработающем двигателе) выбирается равной:
 
 
тогда напряжение в стержне предварительно затянутого болта:
 
 
где: iб - количество шатунных болтов
Fmin - площадь минимального сечения болта.
При работе двигателя часть внешней нагрузки воспринимается стержнем болта.
Максимальное в цикле напряжение в болте:
 
 
где: χ - коэффициент внешней нагрузки, χ =0,15 . 0,30.
Амплитудное и среднее напряжения цикла:
 
 
Определение запаса усталостной прочности осуществляется при выборе следующих коэффициентов Кσ=4, εσ=0,9, ψσ=0,2 по формуле:
 
 
Коэффициент запаса усталостной прочности nσ должен находиться в пределах nσ =3,0 .5,0.
Сталь 40ХН
 
 
Рисунок 9. К расчёту шатунного болта
Построение ходовой характеристики судна
Для расчета определяем скорость судна в балласте, мощность, расходуемую ГД при этой скорости и частоту вращения гребного винта:
 
 
 
 
Таблица 5 – Исходные данные
| № п/п | Величина | Численное значение | Размерность | ||
| 1 | Ne0 | 10010 | кВт | ||
| 2 | Ne1 | 4210 | кВт | ||
| 3 | V0 | 16,5 | 8,47 | уз | м/с | 
| 4 | V1 | ||||
| 5 | no | 127 | 2,11 | об/мин | сˉ1 | 
| 6 | n1 | 94,8 | 1,575 | об/мин | сˉ1 | 
