4.4 Расчет коленчатого вала

Расчеты коленчатых валов показывают, что наиболее напряжены галтели сопряжения щек с шейками. Запасы прочности в этих местах имеют обычно минимальное значение. Однако, указанные напряжения не могут быть уменьшены только за счет увеличения радиуса галтелей.

Произведем поверочный расчет коленчатого вала дизеля с однорядным расположением цилиндров по формулам Российского Речного Регистра.

Эскиз коленчатого вала- приложение, рисунок 7.

Таблица 5. Конструктивные соотношения коленчатого вала.

Параметр и расчетная формула	Значение
Расстояние между серединами рамовых шеек, L (1,6Д)
Диаметр шейки кривошипа, dk (0,75Д)
Диаметр рамовой шейки, dp (0,8Д)
Диаметр сверления в шейке, d0 (0,4d)
Длина шейки кривошипа, l1 (1,1dk)
Длина рамовой шейки, l (0,5dp)
Толщина шейки кривошипа, h (0,35Д)
Ширина шейки кривошипа, b (1Д)
Радиус галтели, r (0,07d)
d – диаметр рамовых и кривошипных шеек из расчета по формуле Регистра Д – диаметр цилиндра

Диаметр шеек коленчатого вала, согласно формул Регистра должен быть не менее:

d=≥0,25К*³√Д²*√(АР_zL)²+(BφS)²=158мм

где: К – коэффициент

=0,88

а – коэффициент=1

R_m – временное сопротивление материала при растяжении, 780 МПа

Д – диаметр цилиндра, 0,36м

А=1 – коэффициент

В=1 – коэффициент

Р_z – давление сгорания, 7 МПа

L – расстояние между серединами коренных шеек, 0,576м

φ=5,95 - коэффициент (по таблице)

t – коэффициент, t=0,85+0,75Р_i=1,51

P_i=0,88МПа – среднее индикаторное давление

S- ход поршня, 450мм

Диаметры шеек коленчатого вала, полученные по формуле Регистра, проверяем на максимально допустимое удельное давление (на 1м² проекции шейки) по формулам:

1. Для кривошипных шеек K_max=P_zi/(d_kl₁)=8,8МПа

2. Для рамовых шеек K_max=mP_zi/(2d_pl)=10,7МПа

где: Р_zi – максимальная сила давления газов, МН

d_k – диаметр шейки кривошипа, 0,27м

d_p – диаметр рамовой шейки, 0,288м

l₁ - длина шейки кривошипа, 0,297м

l – длина рамовой шейки, 0,144м

m – коэффициент, учитывающий влияние наиболее нагруженного соседнего кривошипа, m=1,25

[K_max]=12 МПа – условие прочности соблюдено.

Заключение.

Результаты теплового расчета показывают, что все найденные значения не превышают указанных в справочной литературе. Погрешности значений не более 3%.

Результаты прочностного расчета показали, что все удельные давления и напряжения не превышают допускаемых значений.