Полная версия

Главная arrow Техника arrow АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ. РАСЧЕТЫ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Расчет щеки КВ.

Характерными размерами щеки являются ее толщина Л и ширина В. Кроме того, для выполнения расчета также необходимо знать расстояние /0 между центрами соседних коренных шеек КВ, расстояния /, и /, от оси масляного отверстия до этих центров и расстояние /3 от центра коренной шейки до середины толщины щеки (см. рис. 2.1).

При расчете определяется общий запас прочности в зоне точки С, расположенной в галтели перехода от коренной шейки к щеке в плоскости колена (на середине ширины щеки В).

Напряженное состояние в зоне точки С определяется действием знакопеременного момента, скручивающего прилегающую коренную шейку, а также действием знакопеременной радиальной силы Z.

При определении запаса прочности щеки в зоне точки С по касательным напряжениям для расчета выбирается щека, которая прилегает к коренной шейке, нагружаемой максимальной амплитудой скручивающего момента ДМ Расчет запаса прочности по касательным напряжениям для этой коренной шейки КВ выполняется по формулам (2.1)...(2.6).

Примечание. При расчете запаса прочности в зоне точки С по формуле (2.5) независимо от используемого материала КВ условно принимается значение ?,/ет = 2,0.

Статистически в зоне точки С коленчатых валов автомобильных двигателей получены значения [пхХ ] = 2,5...4,0.

При определении запаса прочности щеки в зоне точки С по нормальным напряжениям под действием попеременно действующих радиальных сил Zmax и Zmin (значения сил со своим знаком берутся из столбца 12 табл. 1.4) щека в плоскости колена испытывает знакопеременные напряжения от изгиба, а также напряжения сжатия и растяжения.

Схема изгиба колена вала под действием радиальных сил при мгновенном заторможенном состоянии колена показана на рис. 2.3. В коренных подшипниках двигателя (на схеме это соответственно точки Ли Б) под действием радиальных сил Zmax и Z возникают соответственно реакции и Rmm.

Максимальное сжимающее напряжение в зоне точки С определяется в следующей последовательности.

Сначала рассчитывается значение реакции в точке Б коренной шейки, кН, прилегающей к рассматриваемой щеке

Момент, кН • м, изгибающий щеку в сечении Х-Х, рассчитывается по выражению

Момент сопротивления изгибу, м3,

Схема изгиба колена вала под действием знакопеременной радиальной силы Z

Рис. 2.3. Схема изгиба колена вала под действием знакопеременной радиальной силы Z: а - под действием силы Zmax; б - под действием силы Zmin

Максимальное сжимающее напряжение от изгиба, МПа,

Площадь сечения Х-Х щеки, mz, рассчитывается по формуле Максимальное напряжение от сжатия, МПа,

Тогда максимальное сжимающее напряжение в зоне точки С

Растягивающее напряжение в зоне точки С определяется в такой же последовательности с учетом схемы, показанной на рис. 2.3, б.

Значение реакции от действия растягивающей радиальной силы Zmm в точке Б коренной шейки

Момент, кН • м, изгибающий щеку в сечении Х-Х, рассчитывается по выражению

Растягивающее напряжение от изгиба, МПа,

Напряжение от растяжения, МПа,

Тогда наибольшее растягивающее напряжение в зоне точки С

По рассчитанным значениям отах и о т далее вычисляются амплитудное значение нормальных напряжений оп и запас прочности по нормальным напряжениям пп

Запас прочности по нормальным напряжениям с учетом влияния крутильных колебаний в неразвитой форме пдХ рассчитывается по формуле (2.13). Статистически для щек КВ получены значения [и^ ] = 2,3.-.3,0.

По выражению (2.28) запас прочности определяется без учета асимметрии цикла. Вносимая в результате этого в расчеты погрешность не превышает2...3 %.

Находящийся в знаменателе выражения (2.28) эффективный коэффициент концентрации напряжений кд/ ео является функцией отношения г / йщ, где г - радиус сопряжения коренной шейки со щекой КВ (см. рис. 2.1). Эта функциональная зависимость приведена в табл. 2.5.

Зависимость / zg от г//»щ

Таблица 2.5

Величина

Значение

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

Vs

3,5

2,8

2,3

2,1

2,0

Из табл. 2.5 следует, что при увеличении радиуса сопряжения г величина кдд уменьшается, что в соответствии с выражением (2.28) сопровождается повышением запаса прочности.

Сопоставление данных табл. 2.5 с данными по величине кдд, приведенными в табл. 2.2, позволяет для конкретной конструкционной стали подобрать приемлемое отношение г/Л .

Общий запас прочности щеки пх в зоне точки С рассчитывается по формуле (2.14). Рассчитанные значения должны соответствовать данным, приведенным в табл. 2.6.

Таблица 2.6

Допустимые значения общего запаса прочности для щек КВ

Тип и назначение двигателя

К1

Автотракторный

2,0... 2,5

Легкий высокооборотный транспортный или авиационный

1,3...1,5

Если в результате выполненного расчета на прочность какие- либо элементы КВ будут иметь значение пи < [л^], то необходимо повысить прочность вала за счет увеличения размеров этих элементов или за счет использования для изготовления КВ материала с более высокими характеристиками прочности. Возможно также повышение запасов прочности элементов КВ применением соответствующих конструктивных и технологических способов или их комбинацией.

Расчеты шатуна, шатунных болтов, днища и бобышек поршня, поршневого пальца и других деталей выполняются по методикам, приведенным в [1]. Полученные расчетные значения напряжений и запасов прочности деталей сопоставляются с допустимыми значениями, приведенными как в учебной, так и справочной литературе. На основании такого сопоставления делается вывод о работоспособности соответствующих деталей.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>