Модель несущей способности шатунного болта на примере двигателя 3S-FЕ

Обеспечение качества продукции машиностроения и защита прав потребителей являются актуальной задачей. Однако в научных публикациях отсутствуют обоснованные данные об оценке норм проектирования в рамках экспертизы качества автомототранспортных средств. Разработана прикладная математическая модель расчета несущей способности шатунного болта на базе известных классических аналитических зависимостей и фундаментальных положений механики деформируемого твердого тела. На основе использования растровой микроскопии показаны характерные особенности распределения химических элементов в зоне усталостной трещины шатунного болта. Приведен пример расчета несущей способности шатунного болта при анализе причинной связи между нормами проектирования и отказом двигателя внутреннего сгорания в рамках экспертизы качества автомототранспортных средств. Полученные результаты могут быть применены при экспертном исследовании болтов транспортных средств и машин для установления механизма их разрушения, а следовательно, и причины отказа узла или агрегата.
EDN: ZDGKDQ, https://elibrary/zdgkdq

Литература

[1] Каргин С.А., Дорохов А.Ф. Повышение энергетической эффективности и экологической безопасности поршневых двигателей. Вестник Астраханского государственного технического университета. Сер. Морская техника и технология, 2019, № 4, с. 60–70.

[2] Маломыжев О.Л., Скутельник В.В., Бектемиров А.С. Исследование момента затяжки ответственных резьбовых соединений на срок их службы на примере шатунных болтов двигателей легковых автомобилей. Вестник ИрГТУ, 2016, № 6, с. 156–162.

[3] Zhang J., Zheng Z., Zhang J. et al. Failure analysis and service properties of 20Cr1Mo1VNbTiB bolt in 660 MW supercritical thermal power unit. J. Fail. Anal. and Preven., 2022, vol. 22, no. 6, pp. 1744–1752, doi: https://doi.org/10.1007/s11668-022-01453-2

[4] Yang L., Yang B., Yang G. et al. Research on factors affecting competitive failure between loosening and fatigue of bolt under combined excitation. J. Constr. Steel. Res., 2022, vol. 189, art. 107110, doi: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2021.107110

[5] Zheng Q., Guo Y., Wei Y. et al. Loosening of steel threaded connection subjected to axial compressive impact loading. Int. J. Impact Eng., 2020, vol. 144, art. 103662, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2020.103662

[6] Marina N.L. Stress-strain state of a connecting-rod bolt. Russ. Engin. Res., 2015, vol. 35, no. 3, pp. 227–230, doi: https://doi.org/10.3103/S1068798X15030107

[7] González P.V., Muro A.P., García-Martínez M. et al. Failure analysis study on a fractured bolt. Eng. Fail. Anal., 2020, vol. 109, art. 104355, doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2019.104355

[8] Zhou E.M. Fracture failure analysis of 42CrMo steel bolt. Met. Heat. Treat., 2019, vol. 11, pp. 249–252.

[9] Fu C., Ren F., Hu J. Fracture failure analysis on a bolt. J. Phys.: Conf. Ser.., 2020, vol. 1676, art. 012015, doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1676/1/012015

[10] Lachowicz M.B., Lachowicz M.M. Influence of corrosion on fatigue of the fastening bolts. Materials, 2021, vol. 14, no. 6, art. 1485, doi: https://doi.org/10.3390/ma14061485

[11] Plaitano F., Stratan A., Nastri E. Simplified modelling of failure in high strength bolts under combined tension and bending. J. Compos. Sci., 2022, vol. 6, no. 10, art. 302, doi: https://doi.org/10.3390/jcs6100302

[12] Eccles B. Fatigue failure of bolts. URL: URL: https://www.boltscience.com/pages/fatigue-failure-of-bolts.pdf (дата обращения: 15.10.2023).

[13] Acria A., Beretta S., Bolzoni F. et al. Influence of manufacturing process on fatigue resistance of high strength steel bolts for connecting rods. Eng. Fail. Anal., 2020, vol. 109, art. 104330, doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2019.104330

[14] Yang G., Yang L., Chen J. et al. Competitive failure of bolt loosening and fatigue under different preloads. Chin. J. Mech. Eng., 2021, vol. 34, no. 1, art. 141. https://doi.org/10.1186/s10033-021-00663-3

[15] Луканин В.Н., Шатров М.Г., ред. Двигатели внутреннего сгорания. Кн. 2. Динамика и конструирование. Москва, Высшая школа, 2005. 400 с.

[16] Межецкий Г.Д., Загребин Г.Г., ред. Сопротивление материалов. Москва, Дашков и К, 2013. 432 с.

[17] Hedia H., Mohorgy A., Aldousari S. Strength of materials. King Abdulaziz University, 2015. 430 p.

[18] Yu M.H. Unified strength theory and its application. Springer, 2003. 412 p.

[19] Анурьев В.И. Справочник конструктора- машиностроителя. Т. 2. Москва, Машиностроение, 2006. 912 с.

[20] Найденкин Е.В., Солдатенков А.П., Мишин И.П. и др. Закономерности сверхмногоциклового усталостного разрушения титанового сплава ВТ22. Физическая мезомеханика, 2021, т. 24, № 2, с. 23–33, doi: https://doi.org/10.24412/1683-805X-2021-2-23-33

[21] Горбачев Л.А. Исследование структуры стали 08кп при циклическом деформировании. Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 2009, т. 75, № 1, с. 37–40.

[22] Панин В.Е., Елсукова Т.Ф., Егорушкин В.Е. Нелинейные волновые эффекты солитонов кривизны в поверхностных слоях поликристаллов высокочистого алюминия при интенсивной пластической деформации. Физическая мезомеханика, 2007, т. 10, № 6, с. 21–32.