126014 (690827), страница 5
Текст из файла (страница 5)
,
где 
- момент сопротивления изгибу.
Касательные напряжения от скручивающего момента
,
где 
,
.
Амплитудные напряжения циклов:
;
.
Зная предел усталости материала вала, определим запас прочности по нормальным и касательным напряжениям:
, 
,
где 
- коэффициент, учитывающий влияние концентрации напряжений при переменных нормальных напряжениях;
- коэффициент, учитывающий влияние размеров детали при переменных нормальных напряжениях;
- коэффициент, учитывающий влияние концентрации напряжений при переменных касательных напряжениях;
- коэффициент, учитывающий влияние размеров детали при переменных касательных напряжениях.
Для шеек валов у края смазочных отверстий 
.
Тогда
, 
Суммарный запас прочности
Таким образом, необходимый запас прочности по нормальным и касательным напряжениям для шатунной шейки обеспечивается.
4.3 Определение запаса прочности в коренной шейке
В коренной шейке определяются только касательные напряжения от действия крутящего момента 
.
Касательные напряжения от скручивающего момента , где
Величина крутящего момента и касательных напряжений приведены в таблице 6.
Таблица 6 – Величина крутящего момента и касательных напряжений
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| -66,5 | -1,1 | -23,6 | -0,4 | 332,7 | 5,7 | -23,0 | -0,4 |
| -112,1 | -1,9 | -47,6 | -0,8 | 474,8 | 8,1 | -46,1 | -0,8 |
| -123,5 | -2,1 | -71,2 | -1,2 | 464,7 | 7,9 | -68,1 | -1,2 |
| -99,9 | -1,7 | -91,3 | -1,6 | 409,1 | 7,0 | -85,4 | -1,5 |
| -51,5 | -0,9 | -102,9 | -1,8 | 361,0 | 6,2 | -92,3 | -1,6 |
| 4,7 | 0,1 | -100,5 | -1,7 | 328,7 | 5,6 | -82,7 | -1,4 |
| 52,8 | 0,9 | -81,5 | -1,4 | 302,3 | 5,2 | -52,8 | -0,9 |
| 82,7 | 1,4 | -48,8 | -0,8 | 271,9 | 4,6 | -4,7 | -0,1 |
| 92,3 | 1,6 | -13,2 | -0,2 | 233,3 | 4,0 | 51,5 | 0,9 |
| 85,4 | 1,5 | 10,1 | 0,2 | 187,8 | 3,2 | 99,9 | 1,7 |
| 68,1 | 1,2 | 9,7 | 0,2 | 139,0 | 2,4 | 123,5 | 2,1 |
| 46,1 | 0,8 | -9,8 | -0,2 | 90,7 | 1,5 | 112,1 | 1,9 |
| 23,0 | 0,4 | -20,4 | -0,3 | 44,5 | 0,8 | 66,5 | 1,1 |
| 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
Зная предел усталости материала вала, определим запас прочности по касательным напряжениям:;
,
где:
,
Таким образом, запас прочности по касательным напряжениям для коренной шейки обеспечивается.
5. Расчет поршневого пальца
Расчет производится на прочность от изгибающих моментов; на предельно допустимую деформацию (овализацию) во избежание заклинивания в верхней головке шатуна; на удельное давление на его трущихся поверхностях.
Рисунок 8 – Модель поршневого пальца
При плавающем пальце для каждой точки его расчетного сечения возможен такой случай, когда в момент действия максимального усилия (таковым обычно является 
) она окажется либо в зоне максимально растянутых, либо в зоне максимально сжатых волокон. Таким образом, в каждой точке расчетного сечения напряжение может колебаться в соответствии с изменением нагрузки от 
до 
, где 
.
Рисунок 9 – Схема нагружения поршневого пальца
Этот случай симметричного цикла нагружения опасен с точки зрения прочности поршневого пальца и поэтому является расчетным.
Изгибающий момент
(где L – расстояние между серединами опорных участков в бобышках поршня, м; а – длина верхней головки шатуна, м; Рс – сила, действующая на палец со стороны поршня, Н, изменяем в пределах от 
до 
, где
, где 
Масса поршня
Значение 
в зависимости от угла поворота коленчатого вала приведены в таблица 7.
Таблица 7 – Значение в зависимости от угла поворота коленчатого вала
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,00 | -11831,50 | 51,43 | -5235,48 | 102,86 | 4348,29 | 154,29 | 6791,70 |
| 12,86 | -11347,48 | 64,29 | -2456,71 | 115,71 | 5609,74 | 167,14 | 6775,33 |
| 25,71 | -9958,18 | 77,14 | 209,64 | 128,57 | 6356,74 | 180,00 | 6756,88 |
| 38,57 | -7835,03 | 90,00 | 2529,91 | 141,43 | 6700,84 |
Тогда 
Среднее напряжение рассматриваемого цикла равно нулю, а амплитуда цикла 
. Момент сопротивления пальца изгибу
.
Запас прочности пальца на изгиб определяется по выражению
,
где коэффициент фактора размерности 
для диаметра пальца 25мм составляет 0,92.
- коэффициент, учитывающий влияние концентрации напряжений (связанных с резким изменением поперечного сечения) при переменных нормальных напряжениях. Так как палец не имеет скачков поперечного сечения по всей своей длине, то принимаем 
Величина 
составляет 450 МПа. Тогда
Рисунок 10 – Схема овализации поршневого пальца
Так как по этой формуле запас прочности поршневого пальца значительно занижен по сравнению с действительным запасом, то полученный запас прочности является достаточно надежным критерием оценки прочности.
Под действием силы РС палец овализируется (рисунок 10). В направлении действия РС диаметр пальца уменьшается, в противоположном направлении – увеличивается. Как показали исследования Р.С. Кинасошвили, наибольшие напряжения при овализации возникают в точках 
и 
и их величина
,
где ξ=f(α), а α, в свою очередь равна
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
