Определение параметров конца сжатия
Определение параметров, характеризующих цикл в целом
Построение индикаторной диаграммы
Определение масс деталей поршневой и шатунной групп
Построение графика крутящего момента двигателя. Определение среднего эффективного момента
Расчет поршневого пальца
Расчет коленчатого вала на прочность
РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА
Расчет клапанной пружины
Расчет распределительного вала
Расчет толкателя
РАСЧЕТ СИСТЕМЫ СМАЗЫВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ
Расчет центрифуги
РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ
Расчет вентилятора
РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ
Навигация
Расчет коленчатого вала на прочность
Проектирование систем двигателей внутреннего сгорания
71435
знаков
9
таблиц
21
изображение
4.3. Расчет коленчатого вала на прочность
 |
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: lкш = 32 мм
Шатунная шейка:
- внутренний диаметр: dвн = 32 мм
- наружный диаметр: dн = 68 мм
- длина шейки: lкш = 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 ∆Мmax 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 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:
где 
(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
Расчет производим по пределу выносливости.
Кσт = 1,5, q 
1, Кσ = 1,5, Кfσ = 0,65, Кdσ = 0,6
Суммарный запас прочности щеки:
Похожие работы
... и точки расширения соединяем плавными кривыми. После этого достраиваем процессы газообмена. Полученная индикаторная диаграмма двигателя внутреннего сгорания дизеля MAN изображена на рисунке 14.1. Рисунок 14.1 - Индикаторная диаграмма ДВС MAN. Выводы Результаты расчетов и общепринятые границы изменения расчетных параметров сводим в таблицу. Таблица - Результаты расчетов. НАЗВАНИЕ ...
... электроэнергии, воды, местные вентиляционные отсосы, нахождения аптечки и средств пожаротушения. 6. Конструкторская разработка 6.1 Анализ существующих конструкций и приспособлений для обкатки и испытания двигателей внутреннего сгорания Приработка и испытания двигателей внутреннего сгорания производятся на обкаточно-тормозных стендах переменного тока, включающих устройство для вращения ...
... нитросоединений может привести к обгоранию клапанов и электродов запальных свечей, поломкам деталей кривошипно-шатунного механизма. После работы на топливе, содержащем нитроприсадки, двигатель требует незамедлительной промывки. В качестве смазок гоночных двигателей внутреннего сгорания наибольшее применение имеют касторовое масло и комбинированные смазки на его основе. Такие масла обладают очень ...
... четвертого колеса к третьему; отношение модулей зубчатых колес первой ступени к второй. 3. Исследование качественных характеристик внешнего эвольвентного зацепления Зубчатые передачи являются наиболее распространенным видом механических передач. В зависимости от условий эксплуатации при проектировании зубчатых передач учитываются различные факторы, влияющие на повышение их прочности, ...
0 комментариев