Расчет нагрузок на коренную шейку и подшипник

Схема к расчету нагрузок на коренные шейки и подшипник 4,5 представлены на рис.6.1 и 6.2. Переменные нагрузки на опору, кН:

,

.

Общие нагрузки на коренную шейку по осям R_x и R_y, кН:

.

где Х_пр, Υ_пρ - постоянные нагрузки от сил инерции противовесов, кН:

,

.

Полная нагрузка на коренной подшипник, кН:

.

Нагрузки на коренной подшипник, кН:

,

0,

где γ=48 - угол развала цилиндров.

Результаты расчетов представлены в таблице 6.1., годографы нагрузок на коренной подшипник и шейку представлены на рис.6.3 и 6.4.

Определение степени неравномерности вращения коленчатого вала двигателя.

Массовый момент инерции генератора, кг·м²:

θ_м=40.

Массовый момент инерции всех движущихся деталей в отсеке, кг·м²:

где R=0,13 - радиус кривошипа, м;

Ζ_П =2,0 - среднее значение числа противовесов приходящихся на один кривошип;

D=0,26 - диаметр цилиндра, м;

Z₀ =2 - число цилиндров в отсеке;

L_K =0,38 - длина кривошипа, м;

d =0,2 - диаметр шатунной шейки, м.

Суммарный массовый момент инерции движущихся масс двигателя, кг·м²:

θ_∑ = θ_м + z · θ=40+12·5,238=102,856.

Максимальное значение избыточной работы, Н·м:

A = F · μ_α · μ_Мкр =532·2∙0,02· =2128.

где F-площадь наибольшей фигуры.

Степень неравномерности вращения:

Степень неравномерности вращения коленчатого вала двигателя находится в допустимых пределах.

Расчет коленчатого вала на прочность.

Результаты динамических расчетов КШМ используют для расчетов прочности, важнейшим из которых является расчет прочности коленчатого вала. Коленчатый вал рассчитывается на усталостную прочность, потому что коленчатый вал нагружен переменными силами и моментами.

Расчет коренной шейки.

Коренные шейки подвергаются деформациям кручения и изгиба, однако деформации изгиба незначительны и ими пренебрегают. Коренные шейки рассчитывают только на кручение. Наиболее напряженной является шейка, для которой максимальная величина

,

где и - выбираются для каждой шейки.

Для выявления наиболее напряженной шейки составляют таблицу 8.1.

Таблица 8.1.

№ коренных шеек К, К+1	1,2	2,3	3,4	4,5	5,6	6,k
, кН·м28,4934,4730,0236,0131,9724,95
, кН·м-13,83-22,08-15,76-20,79-14,47-0,21
, кН·м42,3256,5535,7856,846,4425,16

Наиболее нагруженной является шейка 4,5 и расчет ведем только для этой шейки.

Амплитуда цикла касательных напряжений, МПа:

где - момент сопротивления шейки при кручении с учетом ослабляющего действия смазочных сверлений;

где D=0,225 м - диаметр коренной шейки;

где D₁ =0,110 м - диаметр отверстия коренной шейке;

φ - коэффициент, учитывающий ослабляющее действие смазочных отверстий;

φ - 0,9 - при одном отверстии.

Запас прочности коренной шейки по касательным напряжениям:

где - предел усталости материала коленчатого вала при кручении и симметричном цикле нагружений, для чугуна ВЧ-50-2 = 170,0МПа;

=1,70 - коэффициент динамичности, учитывающий дополнительные напряжения

от крутильных колебаний, его значение больше 1 и выбирается в зависимости от числа кривошипов коленчатого вала;

- эффективный коэффициент концентрации напряжений для вала с поперечным сверлением; - масштабный коэффициент;

Отношение эффективного коэффициента концентрации напряжений для вала с поперечным сверлением к масштабному коэффициенту принимаем:

.

Полученное значение сравнивается с .

= 1,5….3,0-для высокофорсированных двигателей.