6.5.3 Расчет щёк коленчатого вала

При расчёте щек вала определяются напряжения: касательные от кручения и нормальные от изгиба и растяжения-сжатия.

Моменты, скручивающие щеку:

где длина коренной шейки,,

h – толщина щеки, ;

,максимальное и минимальное значения реакции опоры.

.

Касательные напряжения в щеке:

где – момент сопротивления прямоугольного сечения щеки кручению:

где – ширина щеки по сечению галтели шатунной шейки,.

Амплитуду и среднее напряжение и:

Эффективный коэффициент концентрации напряжений:

где – галтеля при отношении её радиуса к диаметру стержня 0,0625;

для выбранного материала вала принимаем .и.

Определяем коэффициент концентрации напряжений

Осуществляем выбор соответствующего предельного напряжения:

где – отношение предела выносливости при кручении к пределу текучести:

– коэффициент приведения асимметричного цикла к равноценному симметричному,.

Выполняется условие , расчёт ведем по пределу текучести.

Запас прочности:

Моменты, изгибающие щеку:

Сила, сжимающая (растягивающая) щеку:

Максимальные и минимальные нормальные напряжения в щеке:

где – момент сопротивления щеки изгибу:

– площадь расчётного сечения щеки:

Амплитудное и среднее напряжение и:

Учитывая наличие галтели, находим теоретический коэффициент концентрации напряжений .

Для выбранного материала вала определяем .

Определяем коэффициент концентрации напряжений

Принимаем и

Соответствующие предельные напряжения:

где отношение предела выносливости при кручении к пределу текучести:

– коэффициент приведения ассиметричного цикла к равноценному симметричному циклу,.

Условие выполняется – расчёт ведем по пределу текучести.

Запас прочности:

Суммарный запас прочности:

Суммарный запас прочности для автомобильного двигателя должен быть не меньше

6.6 Расчёт деталей механизма газораспределения

Фазы газораспределения могут быть нанесены на круговую диаграмму, называемую диаграммой газораспределения в соответствии с рисунком 6.11.

Рисунок 6.11 – Диаграмма газораспределения

6.6.1 Профилирование безударного кулачка методом «Полидайн»

Определение основных параметров для впускного клапана

Угол действия кулачка:

где – угол начала открытия до ВМТ, град ПКВ;

– угол полного закрытия после НМТ, град ПКВ.

Угол от момента начала подъёма клапана до вершины кулачка для симметричного профиля:

Угловая скорость вращения кулачка:

где – номинальная частота вращения коленчатого вала.

Площадь проходного сечения в седле клапана:

где – средняя скорость поршня;

– площадь поршня;

– количество клапанов на цилиндр;

– скорость газа в проходном сечении клапана.

Площадь проходного сечения горловины:

Диаметр горловины:

Диаметр горловины не должен превышать , где– диаметр поршня.

Максимальная высота подъёма клапана при угле фаски клапана :

Профилирование впускного кулачка

Максимальная высота подъёма толкателя:

где – отношение плеч коромысла.

Радиус начальной окружности кулачка:

Радиус затылка кулачка:

где – тепловой зазор.

Перемещение толкателя:

(254)

Скорость толкателя:

(255)

Ускорение толкателя:

(256)

где угол отсчитывается от вершины кулачка.

где

Таблица 6.6 – Значения перемещений, скорости и ускорений толкателя

1	2	3	4
0	5,374	0,000	-189,303

Окончание таблицы 6.6

1	2	3	4
-5	5,325	0,137	-189,303
-10	5,176	0,274	-189,303
-15	4,927	0,411	-189,298
-20	4,580	0,548	-189,219
-25	4,133	0,685	-188,528
-30	3,587	0,821	-184,511
-35	2,946	0,949	-167,053
-40	2,218	1,053	-106,543
-45	1,439	1,078	61,989
-50	0,701	0,918	407,533
-55	0,178	0,484	737,752
-60	0,005	0,046	302,432
-63,246	0	0	0

Далее строим графики перемещения, скорости и ускорения толкателя.

Рисунок 6.12– График перемещения толкателя

Рисунок 6.13– График скорости толкателя

Рисунок 6.14 – График ускорения толкателя

Определение основных параметров для выпускного клапана

Угол действия кулачка:

где – угол начала открытия до НМТ, град ПКВ;

– угол полного закрытия после ВМТ, град ПКВ.

Угол от момента начала подъёма клапана до вершины кулачка для симметричного профиля:

Угловая скорость вращения кулачка:

где – номинальная частота вращения коленчатого вала.

Площадь проходного сечения в седле клапана:

где – средняя скорость поршня;

– площадь поршня;

– количество клапанов на цилиндр;

– скорость газа в проходном сечении клапана.

Площадь проходного сечения горловины:

Диаметр горловины:

Диаметр горловины не должен превышать , где– диаметр поршня.

Максимальная высота подъёма клапана при угле фаски клапана :