Санкт-Петербургский государственный
морской технический университет
Кафедра судовых двигателей внутреннего сгорания
и дизельных установок
Расчётно пояснительная записка по дисциплине:
Конструирование двигателей внутреннего сгорания
«Конструирование и расчёт прочности двигателя 6ДКРН 60/202
( Часть I )
Выполнил : студент группы 2320 Астахов И.М.
Проверил: Румб В.К.
2017
Содержание:
1 Расчёт коленчатого вала на выносливость 3
1.1 Особенности конструкции 3
1.2 Условие нагружение и расчёта коленчатого вала 3
1.3 Расчёт коленчатого вала на выносливость 5
1.3.1 Расчёт щеки. Сопряжения рамовой шейки со щекой 5
1.3.2 Расчёт щеки. Сопряжение шатунной шейки со щекой 7
1.3.3 Расчёт прессового соединения 9
1.3.4 Вывод 10
2 Расчёт подшипников коленчатого вала 11
2.1 Особенности конструкции подшипников коленчатого вала 11
2.2 Гидродинамический расчёт рамового подшипника 11
2.3 Гидродинамический расчёт шатунного подшипника 14
2.4 Вывод по расчёту подшипников 16
3 Детали шатунной группы 17
3.1 Особенности конструкции 17
3.2 Условие нагружение 18
3.3 Расчёт верхней головки шатуна 18
3.4 Расчёт стержня шатуна 22
3.5 Расчёт кривошипной головки шатуна 23
3.6 Расчёт шатунных шпилек 25
3.6.1 Расчёт шпилек нижней головки шатуна 25
3.6.2 Расчёт шпилек верхней головки шатуна 26
3.6.3 Вывод 27
Список используемой литературы 29
1. Расчёт коленчатого вала на выносливость
1.1 Особенности конструкции
Коленчатый вал двигателя 6 ДКРН 60/202 составной, один фланец отбора мощности. Коленчатый вал собирается из кривошипов в цельную конструкцию горячим прессовым соединением рамовых шеек со щекой. Заклинка кривошипа имеет угол 60°. Смазка рамовых и шатунных подшипников осуществляется независимо друг от друга.
Коленчатый вал
сделан из стали 40ХН с обкаткой шеек
роликами для увеличения долговечности,
коэффициент усиления
=1,3
. Характеристики стали 40ХН:
предел
прочности при растяжении,
;
предел
тякучести,
;
предел
выносливости при изгибе,
;
предел
выносливости при кручении,
.
1.2 Условие нагружение и расчёта коленчатого вала
Коленчатый вал во
время работы двигателя подвергается
изгибу в двух взаимно перпендикулярных
плоскостях, от радиальной и тангенциальной
сил,
.
Характер изменения этих сил, в функции
угла поворота коленчатого вала, показанной
на рисунках 1 и 2.
Шейки коленчатого вала дополнительно скручиваются от набегающих тангенциальных сил. Расчёт этих сил, осуществляется с учётом начальных фаз всех колен. Анализ тангенциальных моментов показывает, что не все шейки нагружены одинаково. Расчёту подвергаются только наиболее нагруженные шейки.
Коленчатый вал испытывает напряжение от крутильных, осевых и изгибных колебаний, степень опасности их зависит от близости к резонансу. Учитывать эти напряжения можно только после установления резонансных частот вращения.
Рисунок 1 - Эскиз полуостовного колена двигателя 6 ДКРН 60/202.
Рисунок 2 - Диаграмма радиальной силы.
Рисунок 3 - Диаграмма тангенциальной силы.
Рассмотренные нагрузки периодически меняются, в результате чего в материале вала возникают переменные напряжения. Под действием переменных напряжений в материале вала зарождаются и развиваются усталостные трещины.
Механизм усталостного разрушения коленчатого вала весьма сложен и зависит от множества факторов. По этой причине расчет принято сводить к определению коэффициента запаса прочности на выносливость, с помощью которого косвенно судят о ресурсе.
Расчетная модель, принятая в данной работе, идеализирует коленчатый вал в виде разрезной балки. В этой модели рамная конструкция (Рисунок 3) покоится на жестких точечных опорах. В качестве внешних нагрузок рассматриваются силы z и t, приложенные в середине шатунной шейки, а также моменты, скручивающие рамовые шейки.
