Расчет коренной шейки

Коренная шейка изгибается моментом

.

Напряжение изгиба

,

где – момент сопротивления изгибу коренной шейки, м³; определяется аналогично моменту сопротивления изгибу шатунной шейки .

Коренная шейка скручивается моментом от максимальной касательной (тангенциальной) силы

Напряжение кручения

,

где - момент сопротивления кручению коренной шейки, м³.

Сложное напряжение в коренной шейке

допускается таким же, как и в шатунной шейке.

Коэффициент запаса прочности коренной шейки по пределу текучести для первого опасного положения

.

Вывод о запасе прочности.

Расчет щеки

Щека мотыля (колена вала) подвергается изгибу и сжатию

Щека изгибается моментом

.

Напряжение изгиба на широкой стороне щеки

,

где момент сопротивления изгибу щеки в направлении оси вала

.

Напряжение изгиба на узкой стороне щеки от действия тангенциальной силы

.

Момент сопротивления изгибу щеки в направлении, перпендикулярном оси вала

.

Кроме того, щека сжимается силой . Напряжения сжатия при этом равны

.

Суммарное напряжение

Указанное напряжение в щеках допускаются в обычных шейках до 90 МПа, при наличии перекрытия шеек – до 115 МПа, а в валах из легированной стали и перекрытых шейках – до 135 МПа.

Коэффициент запаса прочности щеки по пределу текучести для 1-го опасного положения вала

.

Вывод о запасе прочности.

ВТОРОЕ ОПАСНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ВАЛА

Рис. 4. Схема сил, действующих на колено вала во втором опасном положении

Это положение имеет место, когда тангенциальная (касательная) сила в одном колене вала достигает наибольшего значения. Схема действующих сил показана на рис. 4.

Максимальная сила и соответствующая ей радиальная сила , определяются по результатам силового анализа кривошипно-шатунного механизма, относящегося к одному цилиндру.

Расчет шатунной шейки

Шатунная шейка колена вала изгибается моментами от действия максимальной тангенциальной (касательной) силы и соответствующей ей радиальной силы, которые действуют а КШМ одного цилиндра:

; ,

где ; ; и определяются из таблиц (диаграмм) расчёта динамики КШМ.

Напряжения изгиба:

; .

Суммарное напряжение изгиба

.

Шатунная шейка скручивается моментом:

.

Примечание. Здесь для упрощения расчета принята максимальная суммарная тангенциальная сила , которая действует на последнюю коренную шейку (после последнего цилиндра, на выходе из двигателя).

Напряжение кручения:

.

Сложное напряжение в шатунной шейке

.

Коэффициент запаса прочности шатунной шейки по пределу текучести для 2-го опасного положения вала

.

Вывод о запасе прочности.

Расчет щеки

Допустим, что щека мотыля, изгибается моментом от радиальной силы , а также моментом от скручивающей силы:

; .

Напряжение изгиба на широкой стороне щеки

.

Напряжение изгиба на узкой стороне щеки

.

Напряжение сжатия в щеке

.

Щека, кроме того, скручивается моментом

.

Напряжение кручения на середине широкой стороны щеки

, где .

Напряжение кручения на середине узкой стороны щеки:

, где .

Сложное напряжение на середине широкой стороны щеки

.

Сложное напряжение на середине узкой стороны щеки

.

Коэффициенты запаса прочности щеки по пределу текучести для 2-го опасного положения вала

; .

Вывод о запасе прочности.