Конструктивные размеры элементов коленчатого вала четырехтактных дизелей относительно диаметра цилиндра d.

Элементы вала	Величина
Диаметр коренной шейки,	0,7*D
Диаметр шатунной шейки,	0,68*D
Диаметр сверления в шатунной шейке,	0,34*D
Диаметр сверления в коренной шейке,	0,34*D
Толщина щек, b	0,3* D
Ширина щек, h	1,0* D
Длина щеки, L
Диаметр сверления масляного отверстия	0,05* D
Длина шатунной шейки, (на рисунке не указана)	0,48* D
Длина коренной шейки,	0,48* D
Расстояние между коренными шейками,	1,56* D
Радиус галтели,	0,04* D
Расстояние между серединой коренной шейки и центром тяжести щеки,	0,39* D

Расчету прочности предшествует определение наиболее нагруженного колена вала. При этом используются результаты динамического анализа кривошипно-шатунного механизма многоцилиндрового двигателя.

Расчет производят при двух опасных положениях колена вала. При первом положении колено находится в верхней мертвой точке. Считается, что при этом положении на поршень действует сила, создаваемая максимальным давлением газов в цилиндре. При втором расчетном положении колено повернуто на угол , при котором тангенциальная сила достигает наибольшего значения. Для определения этого положения и соответствующей расчетной силы может быть использована диаграмма тангенциальных сил от одного цилиндра.

При оценке запасов прочности элементов коленчатого вала можно ориентироваться на механические характеристики стали 40Х, указанные в таблице 2.

Таблица 2

Механические характеристики стали 40х

Характеристика	Величина, МПа
Предел прочности при растяжении,	980
Предел текучести,	850
Предел выносливости при изгибе,	380
Предел выносливости при срезе,	220

ПЕРВОЕ ОПАСНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ВАЛА

Первое опасное положение, при котором колено находится в положении ВМТ, показано на рис. 3.

Расчетная сила создается максимальным давлением газов, действующим на поршень. Отметим, что при этом силу инерции от поступательно движущихся масс обычно не учитывают, так как считается, чтоможет действовать в неблагоприятном случае, например, при пуске двигателя, когда частота вращения вала минимальна и силы инерции не значительно нагружают его элементы.

Итак, расчетная сила

.

Расчет шатунной шейки

Шатунная шейка изгибается моментом

.

Н

Рис. 95. Расчетная схема мотыля коленчатого вала

апряжения изгиба

.

Момент сопротивления изгибу сплошной шейки ,, пустотелой, где, м – внутренний диаметр шейки (диаметр сверления).

Момент, скручивающий шатунную шейку набегающей касательной (тангенциальной) силой от расположенных впереди цилиндров (считая от свободного конца коленчатого вала до рассматриваемой шатунной шейки)

, где – здесь радиус кривошипа.

Примечание. В курсовом проекте можно определить по таблице набегающих тангенциальных сил на шатунных шейках (см. силовой анализ кривошипно-шатунного механизма) либо для грубых расчетов вместоможно указать максимальнуюсуммарную тангенциальную силу , которая действует на последнюю коренную шейку (после последнего цилиндра, на выходе из двигателя). Тогда.

Напряжение кручения

,

так как момент сопротивления кручению шейки равен .

Сложное напряжение в шейке

Допускается в валах из легированной стали напряжение до 120 МПа.

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

.

Вывод о запасе прочности.