Литература по Механике и для Механиков / Литература / Стенин

Таблица 5.5. Значение коэффициента С.

3.Диаметр шатунной dш и рамовой dр шейки принимаются в соответствии с прототипом, но не менее расчётного значения d.

4.Толщина щеки:

t ≥ 0,56 dШ

5.Ширина щеки:

h ≥1,33 dШ

6.Длина шатунной шейки:

lШ = (0,65...1) dШ

7.Длина рамовой шейки:

lР = (0,85...1) dР

8.Расстояние между осями коренной и шатунной шеек R, между средним слоем щеки и серединой рамового подшипника a2, между серединами рамовых шеек a1, принимается в соответствии с прототипом. К примеру, для двигателя 6С275Л R=180мм, а2=130мм,

а1=520мм.

9.Радиусы закруглений:

10.Размеры вала проверяют для двух опасных положений:

81

-в ВМТ, когда на мотыль действуют наибольшая радиальная сила и касательная сила, передаваемая от цилиндров, расположенных впереди;

-при повороте мотыля на угол, соответствующий

максимальному касательному усилию (угол α2).

11.Значение углов (абсцисс), ординаты которых подлежат суммированию в первом опасном положении, соответствуют: 0, 0+α0, 0+α01,.... (число углов равно числу цилиндров i). α0 - угол между двумя последующими вспышками равен:

α0 = 720i

12.Значения углов (абсцисс), ординаты которых подлежат суммированию во втором опасном положении, соответствуют: α1, α1+α0, α1+2α0,.... (число значений равно числу цилиндров i).

13.Из диаграммы касательных усилий определяем значение Рк для соответствующих углов заклинивания мотылей (для ДВС 6С275Л это 1200, 2400, 3600, 4800, 6000 и 7200) и вписывают их в таблицу 5.6 в строку первого мотыля.

14.Дальнейшее заполнение таблицы производят в порядке последовательности вспышек, т.е. после заполнения первой строки заполняют пятую, затем третью и т.д. Значения Рр и Рк при заполнении каждой строки смещают на одну клетку вправо. При таком порядке заполнения таблицы окажется, что в вертикальные графы вписаны значения Рк для всех мотылей в момент прохождения одного из них через ВМТ.

Значения Рр и Рк определяют с помощью аналитических

зависимостей. Значения cos(α + β) можно взять из таблицы 5.7 , а cos β

угол β можно найти из уравнения: sin β = λ sinα.

cos(α + β)cos β

82

dШ

dP

d0

Рис. 5.3. Эскиз коленчатого вала.

83

Таблица5.7. Значение величины cos(α + β)cos β.

15.Произведя суммирование Рк цилиндров, расположенных впереди, т.е. значений Рк, вписанных в таблицу выше строки данного мотыля, находят мотыль, передающий наибольшее касательное усилие. Из таблицы 5.6 видно, что при максимальном значении Рр=4,85 МН/м2 наибольшее касательное усилие от других цилиндров, равное ΣРк=+0,23 МН/м2, передаёт мотыль четвёртого цилиндра. Таким образом, в первом опасном положении следует рассчитывать

84

мотыль четвёртого цилиндра, как передающий наибольшее касательное усилие от цилиндров, расположенных впереди.

16.Для определения наиболее нагруженного мотыля во втором опасном сечении суммируют ординаты кривой касательных усилий для угла поворота α1 с учётом последовательности вспышек. В этом случае заполнение таблицы осуществляется точно также, как и таблицы 5.6. Вносимое значение Рр может быть определено как:

PP = PK ctg(α + β)

Из полученной таблицы находят наиболее неблагоприятное сочетание радиальной и касательной сил.

Первое опасное положение

Расчёт мотылевой шейки

17.Сила давления в конце горения (рис.5.4):

PZ = pZ π 4D2

Момент, изгибающий мотылевую шейку:

M ИЗ = PZ 4a1

Рис. 5.4. Изгиб мотылёвой шейки в первом опасном положении.

85

Напряжение изгиба:

σИЗ = M ИЗ WИЗ

где Wиз - осевой момент сопротивления [м3] для сплошной шейки равен Wиз =0,1d3; для пустотелой:

W 0,1 d 4 −d 4

ИЗ ≈ d 0

18.Наибольшее касательное усилие от расположенных впереди цилиндров:

PK = ∑ pK π 4D2 .

19.Момент, скручивающий мотылёвую шейку:

M КР = PK R.

20.Напряжение кручения:

σКР = 2M KP . WИЗ

21.Эквивалентное напряжение в шейке:

σ = σИЗ2 + 4 σКР2 .

22.Условие прочности выполняется, если σ ≤[σ], где [σ] - допускаемое напряжение до 100 МН/м2, а в валах из легированной стали до 120 МН/м2.

МИЗ = PZ4 l1 .

Расчёт рамовой шейки

23.Изгибающий момент (рис.5.5):

МИЗ = PZ4 l1 .

24.Напряжение изгиба:

σИЗ = M ИЗ . WИЗ

86

(139)

Рис. 5.5. Изгиб рамовой шейки в первом опасном положении.

25.Напряжение кручения:

σКР = 2M KP . WИЗ

26.Эквивалентное напряжение:

σ = σИЗ2 + 4 σКР2 .

27.Условие прочности выполняется, если σ ≤[σ].

Расчёт щеки

28.Изгибающий момент (смотри рис.5.6):

МИЗ = PZ 2a2 .

29.Момент сопротивления на широкой стороне щеки:

WШ = h 6t2 .

30.Напряжение изгиба:

σИЗ.Ш = M ИЗ .

WШ

31.Момент сопротивления на узкой стороне щеки:

87

WУЗ = h26 t .

Рис. 5.6. Изгиб щеки в первом опасном положении.

32.Напряжение изгиба на узкой стороне щеки:

σИЗ.УЗ = МИЗ.УЗ . WУЗ

33.Напряжение сжатия от силы Рz/2:

σСЖ = 2 PtZ h .

34.Суммарное напряжение:

σ =σИЗ.Ш +σИЗ.УЗ +σСЖ .

35.Условие прочности выполняется, если σ ≤[σ].

88

Второе опасное положение

Расчёт шатунной шейки

36.Наибольшее касательное усилие одного цилиндра:

РК = pК π 4D2 .

37.Наибольшее радиальное усилие одного цилиндра:

РP = pP π 4D2 .

38.Изгибающий момент от наибольшего касательного усилия:

M ИЗ.К = РК4 а1 .

39.Изгибающий момент от наибольшего радиального усилия:

M ИЗ.Р = РК4 а1 .

40.Напряжение изгиба от действия Миз К:

σИЗ.К = МИЗ.К .

W1

41.Напряжение изгиба от действия Миз Р:

σИЗ.Р = МИЗ.Р .

W1

где W1=0,1dш3

42.Равнодействующее напряжение изгиба:

σИЗ = (σИЗ.К )2 +(σИЗ.Р )2 .

43.Суммарное касательное усилие, передаваемое шейкой рамового подшипника:

РК.max = ∑ pk π 4D2 .

44.Касательное усилие от впереди расположенных цилиндров:

РКП = РК.max − РК .

89

45.Крутящий момент от касательной силы Ркп:

МКР.П = РКП R.

46.Крутящий момент от касательной силы одного цилиндра:

МКР.1 = P2K R.

47.Напряжения кручения от моментов Мкр 1 и Мкр п:

48.Суммарное напряжение кручения:

σКР =σКР.1 +σКР.П .

49.Эквивалентное напряжение в шатунной шейке:

σ = σИЗ2 + 4 σКР2 .

50.Условие прочности выполняется, если σ ≤[σ].

Расчёт щеки

51.Изгибающий момент на широкой стороне щеки:

МИЗ.Ш = Р2Р а2 .

52.Напряжение изгиба на широкой стороне щеки:

σИЗ.Ш = МИЗ.Ш .

WШ

53.Напряжение изгиба на узкой стороне щеки:

σИЗ.УЗ = МИЗ.УЗ = РК.max R . WУЗ WУЗ

54.Напряжение сжатия силой Рр/2:

σСЖ = 2 PtР h .

55.Суммарное напряжение:

σ =σИЗ.Ш +σИЗ.УЗ +σСЖ .

56.Момент, скручивающий щеку:

90