8.Построение векторных диаграмм давления

8.1 Вдд на шатунную шейку кв

Для двигателя с индивидуальными или рядом стоящими шатунами для построения диаграммы используются значения граф 7 и 8 (табл. 6). При построении ВДД необходимо изменить знаки действующих удельных сил на противоположные для получения реальной картины нагружения рабочей поверхности шатунной шейки. Каждой паре значений удельных сил должна соответствовать одна точка, возле которой необходимо нанести соответствующее значение угла ПКВ. После нанесения всех точек в координатной системе их соединяют в порядке возрастания угла ПКВ, в результате чего должна получиться плавная замкнутая кривая.

Смещение полюса диаграммы из точки О в точку О₁ учитывает уменьшение нагрузки от газовых сил, вызванное действием центробежной силы инерции от приведенной к центру шатунной шейки массы шатуна m_ШR. Радиус-вектор, берущий начало из произвольной точки на кривой и упирающийся своим концом в точку О₁, показывает направление удельной силы, действующей на шатунную шейку при повороте кривошипа на произвольный угол φ. Для ориентации полученной ВДД относительно шатунной шейки из точки О₁ произвольным радиусом очерчивается окружность, изображающая рабочую поверхность шейки. При этом ось кривошипа (щеки КВ) совмещается с осью ординат z в области положительных ее значений.

8.2 Вдд на коренную шейку кв

Диаграмма строится для коренной шейки, амплитуда скручивающего момента на которой за полный цикл нагружения максимальная (определение амплитуд скручивающих шейки моментов выполняется по предварительно построенным графикам моментов М_К(φ), набегающих на коренные шейки КВ). Следует иметь в виду, что полученные значения нагрузок на коренную шейку учитывают силы давления газов и силы инерции от поступательно движущихся масс m_S и неуравновешенных вращающихся масс m_R. Силы инерции от масс противовесов (при их наличии на щеках прилегающих к шейке кривошипов) можно учесть переносом начала координат в уже построенной ВДД. Очевидно, что коренную шейку со стороны сопряженного с ней подшипника нагружают реакции, возникающие от действия касательных и радиальных сил на колена КВ. При этом условно полагается, что все касательные силы приложены так, что создают момент, вращающий КВ в направлении по часовой стрелке, а все радиальные силы действуют при этом в направлении оси КВ. Для построения ВДД сперва строится координатная система в таком же масштабе, как и для ВДД на шатунную шейку. Начало координат находится в точке О₁. Это различие обусловлено тем, что в последнем случае диаграмма строится уже с учетом действия удельной результирующей силы р_Σ и удельной центробежной силы р_R от неуравновешенной вращающейся массы m_R.

9. Расчет основных деталей кшм

9.1 Расчёт коренной шейки кв

Так как расчет коленчатого вала выполняется по разрезной схеме, то предполагается, что коренная шейка не подвергается действию изгибающего момента.

Расчёту подвергаем коренную шейку № 4, так как амплитуда передаваемого через неё крутящего момента за полный цикл нагружения является максимальной.

Коренные шейки нагружаются главным образом крутящим моментом, поэтому запас прочности оцениваем только по касательным напряжениям.

Характерными размерами коренной шейки являются ее наружный диаметр и диаметр внутренней полости .

Момент сопротивления кручению, м³

(стр. 312 [1])

Максимальные и минимальные касательные напряжения у края масляного отверстия, МПа

(стр. 312 [1])

Амплитудное и среднее значение касательных напряжений, МПа

(стр. 313 [1])

(стр. 313 [1])

Запас прочности по касательным напряжениям при асимметричном цикле нагружения:

(стр. 314 [1])

(стр. 314 [1])

Выбираем для коренной шейки Сталь 45.

Коэффициент, учитывающий асимметрию цикла и приводящий его к симметричному циклу:

Эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений у края масляного отверстия с учетом масштабного и технологического коэффициентов:

– предел выносливости материала (сталь 45) при симметричном знакопеременном цикле нагружения

Вывод: данное значение входит в допустимые пределы (3 5), условие прочности выполняется.