Расчет коленчатого вала

Расчет коленчатого вала во 2-м расчетном положении

2-е расчетное положение коленчатого вала определяется на основе расчета сил динамики (Таблица №1. Расчет сил динамики в кривошипно-шатунном механизме). Угол положения коленчатого вала, при котором в цилиндре достигается максимальное касательное усилие Т1мах, обычно наблюдается при повороте кривошипа на 20-300 после ВМТ (Рис. 2).

Рис. 2 Схема действия сил во 2-м расчетном положении

Расчетным считается то колено, к которому в положении Т1мах подводится максимальное суммарное касательное усилие от выше расположенных цилиндров. Для определения расчетного колена строится таблица (Табл. 3), аналогичная предыдущему случаю. В 1-й строке таблицы записывается значение Т1 начиная с Т1мах, через угол заклинки кривошипов Ψ. В последующих строках эти записи повторяются со сдвигом по фазе с учетом порядка работы цилиндров. Просуммировав в каждой графе усилия T1 от выше расположенных цилиндров, определяют ΣT и выбирают ΣТмах. Для приведенного в таблице примера максимальное усилие ΣТмах получено в 4-м цилиндре. Это колено является расчетным.

Таблица 3 Определение расчетного колена во 2-м положении коленчатого вала

No
Цикл.
2080140200260320
1T1=1.80
ΣT=0
1.480.713-0.348-0.860.297
20.713-0.348-0.860.297T1=1.80
ΣT=-0.86
1.48
3-0.860.297T1=1.80
ΣT=0.147
1.480.713-0.348
4-0.348-0.860.297T1=1.80
ΣT=1.429
1.480.713
50.297T1=1.80
ΣT=0.569
1.480.713-0.348-0.86
61.480.713-0.348-0.860.297T1=1.80
ΣT=1.282

 
Крутящий момент на расчетном колене равен:

  • В кормовой рамовой шейке Мкр = (T1мах + ΣТмах ) Fп R;
  • В мотылевой шейке Мкр = (0.5 Т1мах + ΣТмах) Fп R.

Напряжение кручения в шейках рассчитывается по формуле (№4.). Кроме того, напряжение кручения возникает и в щеках колена под действием силы T1мах, которая создает крутящий момент, равный:

Мкщ = 0.5 Т1мах Fпc

Напряжение кручения будет разным для широкой и узкой стороны щеки, имеющих разный полярный момент сопротивления, равный:

  • На середине широкой стороны щеки W’ = k b h2;
  • На середине узкой стороны щеки W» =k b2 h.

Коэффициент К определяется соотношением размеров щеки b/h (обозначение смотри Рис. №1. Схема колена кривошипа в 1-м расчетном положении ), может быть найден из табл. 4.
 

Таблица 4 Значение коэффициента К

b/n11.51.752.02.5
K0.2080.2310.2390.2460.258

 
Напряжение изгиба в шейках коленчатого вала во 2-м расчетном положении определяется силой Sφ, равной:

 

Мкщ = 0.5 Т1мах Fпc

где Rφ, — радиальная сила кривошипа при угле φ, соответствующем силе T1мах.
Сила Rφ, определяется по данным расчета сил динамики.

Величина изгибающего момента на шейках и в щеках определяется равенствами:

  • На рамовой шейке Мкр = 0.5 Sφ Fп а;
  • На мотылевой шейке Мкм = 0.5 Sφ, Fп 0.5 А;
  • На щеке колена (от реакции Rφ /2 ) Мищ = 0.5 Rφ Fп с.

Напряжения изгиба в этих элементах определяются по тем же расчетным формулам, что и для 1-го расчетного положения коленчатого вала (зависимости (10-8) — (10-11)). Напряжения сжатия в щеке определяются воздействием радиальной силы Rφ:

σсж = 0.5 Rφ Fп / bh

Сложные напряжения рассчитываются по формулам:

В рамовой и мотылевой шейках: σpm = √σ и2 +4tk2

В щеке на середине широкой стороны: σщ = √(σизсж)2+42

В щеке на середине узкой стороны: σщ =√(σизсж)2 +42

Сложные напряжения для углеродистой стали должны находится в пределах:

  • Для рамовой шейки — 40 — 80 МПа;
  • Для мотылевой шейки — 60 — 100 МПа;
  • Для щеки колена — 80 — 120 МПа.

Смотрите также:
а) Требования Регистра России к диаметру коленчатого вала
б) Расчет коленчатого вала в 1-м расчетном положении

Сентябрь, 18, 2016 555 0
Читайте также