Биргер И А , Шорр Б Ф , Иосилевич Г Б - Расчет На Прочность Деталей Машин Справочник (1993.4 Изд)(Scan) (947315), страница 57
Текст из файла (страница 57)
= ~ йгищ1 т (17) гя Р)л, т — „ гв 1Ь г кг Рмс, а, амира нагибаю|мил моментов в плоскостна, иезпвиаинглиримк к плоскости лалама О.ЬЯа+ (Рнр Рш) Ь йуиш где а, Ь вЂ” см. рнс. 3; )Гиш — момент сопротивления изгибу сечения шейки. Напри>кение изгиба в перпендику- лярной плоскости иш= 2 . (а) Та 2)тгиш где у — угол между плоскостью калека и плоскостью П, проходящий через масляное отверстие (рис 3). В щеках наиболее опзсными ивлиются точки перехода щек в шейки вала (точки 1 и 2 иа рис.
3 и 7). В Этих' местах действуют напряжения изгиба Расчет колеичалви валок 259 и» г г У О (В (В !4 Рнс, 6, Эпюрл ирутищил моментов (плюс относится к точке 2, мннус— к точке !) н напряжения растяжения (сжатия) 0,52 — Р ощ= — ' щ . (!8) Здесь )рищ » — момент сооротивления изгибу сечения щеки в точке 4; Рщ— площадь ее сечения. Разрушение щек реже начинается с угловых точек, где складываются напряжения орщ+ оищ,, „определяемые по формулам (17) и (18), и напряжения и (Е-1-!) онщ л 4 * (!9) )РИШ 4 4 где плюс относится к точке 4, минус— к точке 3.
Распределение нормальных напряжений в поперечном сечении щеки показано на рис. 7, Напряжение кручения в щеке обычно будет незначительнымм. Подставляя в форл»улы (14) — (19) наибольшие н нзиченьщие (с учетом знака) значения силовых факторов в течение цикла, определяют амплитуды ок, т„по которым ведут расчет вала на сопротивление усталости. Влияние средних напряжений обычно невелико. Коэффициенты неравномерности н концентрация напряжений. Из-за слож. ной конфигурации коленчатого взла фзктиче"кое распределение напряжг.
иий в п(ейиах значительно отли саетси от номинального, что учитывают экспериментэльнымн коэффнпнентамя () [7). Основную роль играют коэффициенты, значения которых принимают в соответствии табл. 1 и рис. 8 †!О. Вели(нна перекрытия диаметров определяется формулой Л = 0 5 (с(и +»(ш) — )7 (20) 94 Рнс. т. Характер рлспрсделении иормельныл нлприлсений н поперечном сечемни щеки коленчатого вилл ОВ ОВ О! ОВ 49 4 Рис. З. Зависимость «оеффинненте био ог отношении длины шейки ! к ее диемегру а: ( — и»гиб в плоскости »олем,» Π— изгиб е его»илии\ли и и пло»ости ! (О Ц (4 ф ф О Рнг.
Р. Зевн н сгь и ьффи ! иге отношение ширины щеки Л к диаметРу шейк» а Расчет деталей япритнеаых двигателей аее О,б 6,7 лаа47 -аг -О, а коэффициенты ()на, Вна, ()яв — приближенно принимают (см. рис. 3): н рис. 11, !2 и относят их пря изгибе к номинальным напряжениям изгиба в середние широкой стороны щеки, а при кр)чении — к номинальным напряжениям в шейке. Коэффициент ан, = 0,6+ 0,25 — .
(23) И й 5нт=10 — 05 о й рна = 1,9 — 3 —: В (21) И 5иа =- 1,7 — 0,4 —, й При радиусе галтели г . 3 мм коэффициент чувствительности материала валов обычно достигает значений 4 = = 0,9 †' 0,95. Материалы н запасы прочности. Для коленчатых валов применяют стали 35, 45, 40Х, 35ХМ, 16Х2Н4МА и др. Литые валы изготовляют иэ модифнцярованных чугунов, а также из стали.
Шейки подвергают поверхностной закалке до твердости 50 — 60 НКСа. Запасы выносливости для высокооборотных двигателей составляют и =- = 1,5+3,0, для средне- и ниэкооборот. ных и = 2 —:6. Пример. В соответствии с расчетной схемой на рис. 3 аал имеет следующие размеры: а = 300 мм; Ь = 150 мм; В = = !ООмнц И= 360мм; й„=й '= .= 240 мм; йтк = йаш =- 130 мм; 77 = =- 235 мм; г = 25 ым; у = О. Материал — сталь 45, частота вращения и = †. 470 мин ', порядок работы цилиндров 1 — 4 — 2 — 6 — 8 — 5 — 7 — 3.
Центро Непосредственно у масляного отпер. стия возникает местная концентрация напряжений, которую учитывают эффективными к тффнцнентами концентрации: при изгибе ап = 1,85 -1- 0,057 Х Х (ов — 400); при кручении йт =- 1,70 + + 0,035(ов — 400), (22) где о„— в МПа. Коэффициент влияния абсолютных размеров определяют по рнс. 13, гл. 2. Теоретические коэффициенты кои. центранин напряжений в галтели со. пряжения шгкн с шейками (рнс.
3) приниыают в соответствии с табл. ! Рнс. !О дна рамма аависнмссти «вафзнииеит» п„„т угла у: à — дл» кручении у — дли нагиба в плсгксстн кслсиа, Э вЂ” дла изгиба в перпенди. кулпрвпа плоскости Расчет каяенчатьи ваяас 2б! йь с т й о Э й в йа со йс о со а с о й с з с т й т с й Э а й "б сь чо ьс с о й т т т й о с йч с й с й Э 'й о йт аа ь ч~ Ю Ьч Ю. чс че ф М. а ь со" ь „с, ьс с ь а с Ьсо с," ао ч й с йй с й 1с а Й т о Э." й ~ й с Э а о с й ь ос й о ч" с от „с о аЭ т *са в а~. 'с с Й с =3- й Ю б й т с с от о й йа б тс т с с ч т с т й" т а Э ь В В ьь сч' т а т !Д р й й с т 3 й й о й ч о «с ос с й ч йь й с т Ф й й т с 'с с.
Расчет дгталей поршневых двигателей 2б2 1. Кпвффпцпснты нсрввппмсрппсгп пвзрялснпй в шейках р н «апцсптрзцпп пвпряжснпй в гвлтслн а Кручение Изгиб "н ' ' 19ив - ') Рпгн "и = йиврл!зиз"изйптп Р,гз — пп Рпс 8 Риг бил' Риз Рнз — пс Рпс 9 рш„- пп ряс !а н пзаихаиз ак апв"нг анв- пп рпс !1, л а — пп ряс 11. б я1 а — пп формуле !23) а — па рпс 12, с а — пп ряс 12, б н! 2. Расчетные зпвчвпня пвпряженяй н запаса прпчнпстн в сечениях вала Кпзффяцпснгы кппцсптрз цпп с учетам псрввппмвр- насти Ипмппзль- пые вяплпгуаы пвпркжсппй. МПз Рвсчвтнсе сечение Звпвсы прпчвпстп б-я нпрвпнвя шейка б-я швтуппвя швйкв л =- !.65 3,47 3,47 и,—.
),во) пп -- 5.56 ) л = !.76 и =1,33 ~ л, — -1,!3 л = 2.!2 0.90 3,46 2,7! 1,59 Щека между ппмн !в тпч. квк 7 я В, сы рнс 7) л = 2.00 РАСЧЕТ ШАТУНОВ т = 24.4 = 22,4 а о 52.0 а а = 56,6 л! тл! = 24.4 о 81,7 лв бежные силы щек Рш — 36,25 кН, Рпр = — 0 ° Кривые изменения усилий Т н 2 по углу поворота вала показаны на рис. 13. Расчет показывает, что наибольшая разность М„ „ — М„ имеет место на шестой коренной шейке между пятым и шестым коленами !рис. 14). Результаты расчета сведены в табл. 2. В рассматриваемом примере наиболее нагруженной точкой является сере. дина щеки у гелтелн, причем расчетный запас прочности незначителен. Поршневая головка шатуна. На головку действует переменная по временИ сила К = К, + К) и постоянное давле.
Расчет шагпунов ние от запрессовки в~улки Сила К достигает максимального значения з начале рабочего такта, когда поршень находится у верхней мертвой точки Кшвх (Рг шхх Рв) Рп Р ' — ("гп 1 гггшв)пш ( 1+ ) ° (24) Минимального (алгебраическн) з»ачения К достигает в начале такт а всасывания. Кнае — — — (тп -1 т„ш) Иш 1 1 + — ) 6 ). (25) На участке АА (рис. !5) поршневая головка жестко связана со стержнем шатуна, поэтому распределение в ней напряжений носит различный характер в зависимости от направления действия силы Тензометрированне показывает, что когда сила К сжимает стержень (К л О), нагрузка на нижнюю поло вину головки распределяется примерно по косинусоидальному закону (рис. 16, а1, а когда растягивает (К( с.
О), то нагрузка на верхнюго поло вину головки распределяется почти равномерно (рис. !6, б). В обшгх случаях опасным является сечение вблизи заделки, положение которого определяется углом а; обычно а = 90 —; 140'. Рассматривая головку квк кривую балку, заделанную в сечении АА и нагруженную, как показано на рис. 16, можно определить изгибающий момент Ма и нормальную силу Ф в заделке (рнс.
17). Напряжение в заделке — (К„+ „" ), (26) где а — ширина; Ь вЂ” толщина стенки головки. На поршневую головку действует также виугрернее давление го стороны запрессованной в нее втулки Р ~г(~+( н аг) г ) 27) г рв+ вв Е 1 (27) б~ р — Лв+'+Е нт вх ! лг где г( вт г(вт Рис. ГВ. Схема поршневой голове» шатуна ггв пп .гг Рнс. гь. Ресьетвые схемы нырухгеии» поршневой головни шатуна: и — при сисе К, смим ющей шатун. б— при силе К, рхстегивеющей шетун 264 Расчет деталей ппршлепьт деигшпелгй /х/ пба /х/г ага пап аеб О 44 аьа Опт Оаб а и , ОПО Оа Ва Гл Гга Гба Гшо' Оа Ма ПП МП ПП а' а/ б/ Рис. От.
Записки»сть силоеык Влктороп ба и Ого е сечении заделки от угле е при еа- грумеики поршиепоа головки шатуна: и — по схеме рис 4а,о. б — по схеиг рис !Е,б К Г а= —, (30) г пип ар пи —. ру й (28) Материал головка нагружается асимметричным циклом с амплитудой а, = 0,5 (а, — ае) (29) я средним напряжением аш = а + 0,5 (ах — а,), Кшех агшп = — — Х г'ср где а, — напряжение, соответствующее силе Кшш, а ах — то же.
силе Кпих. Рекомендуется иметь запас выносливости ие неже и = 3. Х ~1 + 0,000526 ( — . „) ~, (31) где Ег' Еат — модули упругости материалов головки н втулки; Л вЂ” натяг прн посадке втулки в головку (в холодном состоянии);шит,аг — коэффициенты линейного расширения материалов втулки и головки (для бронзы апт ки !8 рд '1/'С, для стали и„ш 1О Х Х 1О е1/'С; г„— температура нагрева головки при работе двигателя: коэффициент Пуассона (т кк 0,3].
Обо. значения диаметров Р, й н йет см. рис. 15. Постоянное напряжение растяжения от внутреннего давления Лля повышения прочности поршневой головки следует по возможности уменьшить угол ш и не располагать масляные отверстия в области заделки. Стержень шатуна. Стержень шатуна обычно разрушается от усталости по среднему илн по минимальному сечению.
При расчете минимального сече. ння принимают где Ешш — площадь минимального се. чення стержня. В среднем сечение кроме сжатия происходит изгиб, связанный с экс. центркситетом сжимающей нагрузки н прогибом от центробежных сил, перпендикулярных к осн стержня. На сжатие стержень шатуна рассчитывают по полуэмпирическнм формулам (51 265 Расчет шатунов аы ода а ау абб йм абе (33) где Рср — площадь среднего сечения стержня; (32) "ср Ух — момент инерции сечения относи. тельно оси, перпендикулярной к плос. костя двнження шатуна, или Кшбх о х Рср Х С 1+ 0,000!32 ( —.' ) ~, (33) Ь! =- Ь вЂ” 0,5 (3б + б)е). (34) б(б и б(а — диаметРы отвеРстий поРшневой и кривошнпной головки шатуне; ае — О; (35) Рс 7 — момент инерции сечения относир тельно оси, лежащей в плоскости движения шатуна.
Растягивающне напряжения о„„„= — — . (36) К са Рср Запас прочности определяют по нан. большей абсолютной величине ошш. Рекомендуется иметь л = 1,3 — 2,0 Крявошнпная головка шатуна. Расчет кривошипнык головок, которые обычно разрушаютсн от усталости, носиг сравнительный характер Значеяия силовых факторов для расчетной схемы, показанной на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
