Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь  


Расчет коленчатого вала на прочность




Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

 

 

Коленчатый вал двигателя Д – 244 полноопорный с симметричными коленами и асимметричным расположением противовесов.

 

Рис. 11. Схема коленчатого вала.

Материал – сталь 40ХНМА;

Коренная шейка:

- внутренний диаметр: dвн = 0 мм

- наружный диаметр: dн = 75,25 мм

- длина шейки: l кш = 32 мм

Шатунная шейка:

- внутренний диаметр: dвн = 32 мм

- наружный диаметр: dн = 68 мм

- длина шейки: l кш = 38 мм

Радиус кривошипа: R = 62,5 мм

Расстояние между серединами коренных шеек: l = 135 мм

Масса противовеса: mпр = 1,5 кг

Приведенная масса щеки: mщ = 1,2 кг

Приведенная масса шатунной шейки: mшш = 0,457 кг

 

 

Рис. 12. Расчетная схема кривошипа.

Толщина щеки: n = 25 мм

Длина сечения А-А щеки b = 120 мм

 

Расчет коренных шеек.

Коренные шейки рассчитываем только на кручение под действием тангенциальных сил. Максимальные и минимальные значения скручивающих моментов определяем с помощью составления таблиц набегающих моментов. Значения тангенциальной силы Т = f(φ), определенные в динамическом расчете заносим в графу 2 таблицы. В соответствии с порядком работы цилиндров, в графы таблицы заносятся значения Т для соответствующих цилиндров. Далее определяются набегающие моменты для 2, 3, 4, 5-ой коренных шеек.



.................

Критерием нагруженности шейки является размах момента .

Значение М max для каждой шейки приводим в последней строке таблицы набегающих моментов. Определяем таким образом наиболее нагруженную шейку.

Таблица 7

φ º Т1 Т2 Т3 Т4
1 2 3 4 5
0 0 0 0 0
30 -6837,1 -3214,2 -3022,5 -15823,9
60 -4039,5 -5270,5 -5412 -7340,6
90 2841,6 -3107,6 -3801,4 8790,6
120 5072,4 3776,9 1806,7 7975,7
150 2986,1 6672,4 -238,2 4029,2
180 0 0 0 0
210 -3022,5 -6837,1 15823,9 -3214,2
240 -5412 -4039,5 7340,6 -5270,5
270 -3801,4 2841,6 8790,6 -3109,6
300 1806,1 5072,4 7995,7 3776,9
330 -238,2 -2986,1 4029,2 6672,4
360 0 0 0 0
390 15823,9 -3022,3 -3214,2 -6837,1
420 7340,6 -5412 -5270,5 -4039,5
450 8790,6 -3801,4 -3107,6 2841,6
480 7995,7 1806,7 3776,9 5072,4
510 4029,2 -238,2 6072,4 2986,1
540 0 0 0 0
570 -3214,2 15823,9 -6837,1 -3022,5
600 -5270,5 7340,6 -4039,5 -5412
630 -3107,6 8790,6 2841,6 -3801,4
660 3776,9 7995,7 5072,4 1806,7
690 6672,4 4029,2 2986,1 -238,2
720 0 0 0 0

 


Таблица 8

φ º Мкш2 Мкш3 Мкш4 Мкш5
1 2 3 4 5
0 0 0 0 0
30 -427,32 -628,2 -389,79 171,9
60 -952,47 -581,88 -920,125 -461,34
90 177,6 -16,63 -254,2 295,2
120 317,03 553,08 666 1165,73
150 186,63 603,66 588,76 840,59
180 0 0 0 0
210 -188,91 -616,23 372,77 171,9
240 -338,25 -590,72 -131,93 -461,34
270 -237,56 -60 489,43 295,2
300 112,88 429,9 929,64 1165,73
330 -14,89 171,7 423,57 840,59
360 0 0 0 0
390 989 800,1 599,2 171,9
420 458,79 120,54 -208,9 -461,34
450 549,4 311,8 117,6 295,2
480 499,7 612,7 848,71 1165,73
510 251,83 236,94 653,96 840,59
540 0 0 0 0
570 -200,9 788,1 360,79 171,9
600 -329,4 219,38 -123,09 -461,34
630 -194,23 355,19 532,79 295,2
660 236,06 735,79 1052,8 1165,73
690 417,03 668,85 855,48 840,59
Мmax 976 1428,3 1972,9 1627,1

 

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 0 0 0 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 0 0 0 0
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 0 0 0 0
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 0 0 0 0
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 m пр – 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:

где

  (без обработки)

Моменты, изгибающие щеку:

Силы, сжимающие (растягивающие) щеку:

 

Максимальные и минимальные напряжения в щеке:

где  - момент сопротивления щеки изгибу.

         F щ – площадь расчетного сечения, м2

Расчет производим по пределу выносливости.

Кσт = 1,5, q 1, Кσ = 1,5, К = 0,65, К = 0,6

Суммарный запас прочности щеки:




Читайте также:



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (129)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.046 сек.)
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7