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 |
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.