1. Типы коленчатых валов:

полыми шейками; 6 — со сплош­ными шейками

У коленчатых валов с полыми шейками предел выносливос­ти увеличивается почти в 2 раза по сравнению с валами, не имеющими полых шеек, а поэтому размеры таких шеек и в це­лом размеры вала могут быть значительно меньше. При конст­руировании тепловозного дизеля эта особенность приобретает немаловажное значение. Так, уменьшение диаметра коренной шейки и особенно диаметра шатунной шейки приводит к сни­жению массы и размеров шатуна, а это, в свою очередь, снижа­ет размеры противовесов, картера, самого цилиндрового блока и в целом дизеля.

Применение стальных кованых валов длиной до 4000 мм для тепловозных дизелей мощностью до 4400 кВт, т. е. для дизелей массового выпуска, практически затруднено и экономически не целесообразно, так как срок службы (ресурс) стальных валов примерно такой же, как и у чугунного.

Эксплуатация тепловозных дизелей с чугунными коленчаты­ми валами показала их способность длительное время работать без повреждений и с наименьшим износом, не превышающим износ стальных валов. Это достигнуто путем применения более совершенной конструкции их элементов, выбора оптимального химического состава чугуна с учетом механической прочности, применения термообработки и других технологических факторов.

Характерными конструктивными особенностями чугунных коленчатых валов различных типов тепловозных дизелей явля­ются полые шейки с бочкообразными отверстиями, рациональная не требующая механической обработки форма щек, монолитные противовесы, правильно выбранные диаметры шеек и радиус кривошипа, обеспечивающие оптимальное их перекрытие, и др.

Размеры основных элементов чугунных коленчатых валов тепловозных дизелей приведены в табл. 1. Толщина стенок ко­

ренной и шатунной шеек большинства приведенных в табл. 1 конструкций чугунных коленчатых валов равна между собой и близка к толщине щек этих валов. Такое сочетание указанных элементов литого коленчатого вала способствует равномерному распределению напряжений по всем его сечениям, что повышает уровень надежности коленчатого вала при его эксплуатации. Кроме того, сравнительно малые толщина щек и радиусы гал­телей шеек создают условия для изготовления дизелей неболь­ших габаритных размеров при сравнительно большом количест­ве цилиндров наряду с высокой их цилиндровой мощностью. Сравнительно большие радиусы перехода от сечения к сечению снижают концентрацию напряжений, повышают предел вынос­ливости всего вала при снижении расхода металла на единицу передаваемой валом мощности. Поломки таких коленчатых ва­лов в эксплуатации происходят из-за усталостных трещин, воз­никающих поперек щек при изгибе вала на отдельных его участ­ках. Причиной возникновения усталостных трещин является не­достаточная жесткость щек при наличии резких переходов (ма­лых радиусов галтелей) в месте соединения шатунных и корен-

Таблица 1

			Дизели
Параметры	2ДЮ0, 10Д100	14Д40	11Д45	ЗД70	5Д49
Мощность, кВт	1470/2210*	1470	2210	2210	2210
Угол заклинивания ша­	36	90	90	90	90
тунных шеек, град	127	150
Радиус кривошипа, мм			150	135	130
Диаметр шейки, мм:
коренной	204	250	250	231	220
шатунной	172	165	165	191	200
Диаметр отверстия шей­ки, мм:
коренной	88	150	160	130	140
шатунной	56	90	90	90	120
Толщина стенки шейки, мм:
коренной	58	50	45	50,5	40
шатунной	58	37,5	37,5	50,5	40,
Радиус галтели шейки,	8	8	8	8	15
мм
Перекрытие шеек, мм	61	57,5	57,5	76	80
Ширина щеки, мм	298	358	358	350	300
Толщина щеки, мм	54	48	52	72,5	64
Диаметр шейки антиви­	130	206	206	180	206,5
братора, мм
Радиус галтели шейки	15	12	12	15	16
антивибратора, мм

* В числителе— для дизеля 2Д100, а в знаменателе—для 10Д100.

ных шеек со щеками или вследствие неравномерного износа ко­ренных подшипников, вызывающего большие знакопеременные изгибные напряжения. Поэтому при создании новой конструк­ции коленчатого вала необходимо стремиться к тому, чтобы его щеки имели такую форму и размеры, которые смогли бы вы­держивать допустимые для этого сечения напряжения, возни­кающие в валу от действия инерционных сил и газа, а также от реализации крутящего момента.

Влияние неравномерного износа коренных подшипников на напряженное состояние чугунного коленчатого вала при работе дизеля значительно меньше, чем на стальной вал. Это объясня­ется тем, что модуль упругости чугуна (140 000 МПа) меньше модуля упругости стали (210 000 МПа).

Сравнительно простым способом снижения уровня изгибных напряжений вала является установка противовесов такого ко­личества и размеров, которые не оказывали бы отрицательного воздействия на изменение частоты изгибно-крутильных колеба­ний всей системы. Вместе с этим имеются случаи поломки вала и от недостаточной жесткости и завышенной деформации кар­тера дизеля или подвесок его блока при работе дизеля. Возни­кающий при этом прогиб коленчатого вала приводит к появле­нию усталостных трещин также поперек щек. Особенно это от­носится к дизелям с V-образным расположением цилиндров, у которых при работе происходит неравномерный нагрев по высо­те блока, вызывающий температурные деформации и значитель­ное искривление геометрической оси постелей коленчатого вала.