Наиболее нагруженной является 4-я коренная шейка (∆Мкш4 = 1972,9 Нм). Для этой шейки определяем минимальные и максимальные касательные напряжения.
Wкш – момент сопротивления шейки кручению. Для монолитной шейки (т.к. сверление в коренной шейке незначительного диаметра):
Определяем амплитудное и средне напряжение:
По таблице (табл. 5.6 [1]) с учетом наличия в шейке отверстия для подвода масла находим теоретический коэффициент концентрации напряжений:
Кσт = 2,5
Для стали 40ХНМА находим q – коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений:
По формулам (5.1 и 5.2 [1]) осуществляем выбор соответствующего предельного напряжения:
Для стали 40ХНМА находим:
Расчет запаса прочности выполняем по пределу выносливости:
Расчет шатунных шеек.
Шатунные шейки рассчитываются на кручение и изгиб. Запасы прочности при кручении и изгибе определяются независимо один для другого, а затем подсчитываем общий запас прочности. С целью определения моментов, действующих на каждую шейку (шатунную) полноопорного вала, набегающий момент, нагружающий коренную шейку, предшествующую рассматриваемой, складывается с половиной момента, действующего на данную шатунную шейку.
, а т.к. , то
Таблица 9
φ º
Мшш1
Мшш2
Мшш3
Мшш4
1
2
3
4
5
0
30
-213,66
-527,76
-722,65
104,68
60
-126,23
-417,17
-751
-690,73
90
88,8
80,49
-135,42
20,51
120
158,5
435,06
609,54
915,87
150
93,32
395,14
596,22
714,67
180
210
-94,45
-402,57
-121,73
272,33
240
-169,13
-464,48
-361,33
-296,63
270
-118,79
-148,76
214,71
392,3
300
56,44
271,39
679,77
1047,67
330
7,44
78,42
297,61
632,08
360
390
494,49
894,55
699,66
385,54
420
229,39
289,67
-44,16
-335,13
450
274,71
430,6
214,79
206,4
480
249,87
556,16
730,73
1007,22
510
125,9
244,39
445,45
747,27
540
570
-100,44
293,59
574,44
266,34
600
-164,7
-100,03
3,15
-292,21
630
-97,11
80,48
443,99
413,99
660
118,03
485,9
894,3
1109,26
690
208,5
542,94
762,17
846,03
∆Мшшmax
708,15
1421,55
1616,95
1799,99
Критерием нагруженности шатунной шейки служит размах момента:
Определяем значения моментов, скручивающих каждую шатунную шейку и сводим их в таблицу. Определяем по значению наиболее нагруженную шейку.
Наиболее нагруженной является 4-я шатунная шейка ().
Определяем момент сопротивления шатунной шейки на кручение:
Расчет выполняем по пределу выносливости:
где - определено в предыдущем расчете.
Расчет шатунной шейки на изгиб ведется в плоскости кривошипа и перпендикулярной ей плоскости.
Изгибающий момент в плоскости, перпендикулярной к плоскости кривошипа:
где l – расстояние между соседними серединами коренных шеек;
RT – реакция опор при действии тангенциальной силы: RT = -0,5T
Центробежная сила инерции противовеса, расположенного на продолжении щеки:
где mпр – масса противовеса (1,5 кг)
ρ – расстояние от оси вращения коленчатого вала до центра тяжести противовеса (ρ = 60·10-3 м)
Сила инерции вращающихся частей шатуна:
Центробежная сила, действующая на щеку:
где тщ = 1,2 кг – приведенная масса щеки
Центробежная сила, действующая на шатунную шейку:
Реакция опор при действии сил в плоскости кривошипа:
Изгибающий момент, действующий в плоскости кривошипа:
Суммарный изгибающий момент Мφ в плоскости располжения масляного отверстия: φм = 140 º - угол между положительным направлением силы К и осью отверстия.
Результаты вычислений сводим в таблицу.
Расчет производим по пределу текучести:
,
где
Определяем суммарный запас прочности:
Суммарный запас прочности шатунных шеек для тракторных дизелей должен быть Зшш ≥ 3...5
Расчет щеки.
Моменты, скручивающие щеку:
Момент сопротивления прямоугольного сечения щеки:
Находим касательные напряжения в щеке:
Расчет производим по пределу выносливости.
Определяем:
(без обработки)
Моменты, изгибающие щеку:
Силы, сжимающие (растягивающие) щеку:
Максимальные и минимальные напряжения в щеке:
где - момент сопротивления щеки изгибу.
Fщ – площадь расчетного сечения, м2
Кσт = 1,5, q 1, Кσ = 1,5, Кfσ = 0,65, Кdσ = 0,6
Суммарный запас прочности щеки:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
