Напряжения в расчетном сечении шатунной шейки при любом положении кривошипа можно определить, если колено рассматривать, как разрезную двухопорную балку. Это значит, что каждое колено мысленно вырезается двумя сечениями, проходящими через середины коренных подшипников, и рассматривается как балка на двух опорах (рисунок 8)
Рисунок 8 – Расчетная модель шатунной шейки
Очевидно, что наиболее напряженным сечением шатунной шейки будет сечение, лежащее посередине шейки.
Разрезаем шатунную шейку посередине, отбрасываем правую часть, закрепляем левую часть по расчетному сечению и определяем напряжения от оставшихся сил и моментов, включая и силы реакций опор:
а) от сил, действующих в плоскости колена, расчетное сечение нагружается изгибающим моментом:
;
б) от сил, действующих в плоскости, перпендикулярной к плоскости колена, расчетное сечение нагружается изгибающим моментом:
Рисунок 7 – Твердотельная модель коленчатого вала (фрагмент)
Опасные точки шатунной шейки расположены у масляного отверстия (смотри рисунок 7.). Если его ось составляет с плоскостью колена угол g (g=300º, так как при этом положении силы Т и Z минимальны), то изгибающий момент в плоскости, проходящей через ось масляного отверстия, равен:
Знак “-” показывает, что момент 
вызывает у края отверстия напряжения сжатия.
Таблица 5 – Результаты расчета
| α | T,Н | Z,Н |
|
|
|
| My |
|
|
| ||||||||||
| 0 | 0 | -2950 | 0 | 21119 | 395 | 0 | 197 | 15 | 0 | 0 | ||||||||||
| 12,86 | -3501 | -11940 | -1751 | 21624 | 400 | -228 | 3 | 0 | -133 | -5 | ||||||||||
| 25,71 | -5900 | -9254 | -2950 | 22967 | 413 | -384 | -125 | -9 | -224 | -8 | ||||||||||
| 38,57 | -6502 | -5779 | -3251 | 24705 | 431 | -423 | -151 | -11 | -247 | -9 | ||||||||||
| 51,43 | -5256 | -2592 | -2628 | 26298 | 447 | -342 | -73 | -5 | -199 | -7 | ||||||||||
| 64,29 | -2712 | -551 | -1356 | 27319 | 457 | -176 | 76 | 6 | -103 | -4 | ||||||||||
| 77,14 | 247 | -11 | 124 | 27588 | 460 | 16 | 244 | 18 | 9 | 0 | ||||||||||
| 90,00 | 2777 | -788 | 1389 | 27200 | 456 | 181 | 384 | 28 | 105 | 4 | ||||||||||
| 102,86 | 4354 | -2344 | 2177 | 26422 | 448 | 283 | 469 | 35 | 165 | 6 | ||||||||||
| 115,71 | 4860 | -4072 | 2430 | 25558 | 439 | 316 | 493 | 37 | 184 | 7 | ||||||||||
| 128,57 | 4494 | -5529 | 2247 | 24830 | 432 | 292 | 469 | 35 | 171 | 6 | ||||||||||
| 141,43 | 3583 | -6526 | 1792 | 24331 | 427 | 233 | 415 | 31 | 136 | 5 | ||||||||||
| 154,29 | 2427 | -7083 | 1214 | 24053 | 424 | 158 | 349 | 26 | 92 | 3 | ||||||||||
| 167,14 | 1210 | -7331 | 605 | 23929 | 423 | 79 | 280 | 21 | 46 | 2 | ||||||||||
| 180,00 | 0 | -7396 | 0 | 23896 | 423 | 0 | 211 | 16 | 0 | 0 | ||||||||||
| 180,00 | 0 | -7569 | 0 | 23810 | 422 | 0 | 211 | 16 | 0 | 0 | ||||||||||
| 192,86 | -1241 | -7518 | -621 | 23835 | 422 | -81 | 141 | 10 | -47 | -2 | ||||||||||
| 205,71 | -2505 | -7313 | -1253 | 23938 | 423 | -163 | 70 | 5 | -95 | -4 | ||||||||||
| 218,57 | -3747 | -6824 | -1874 | 24182 | 425 | -244 | 2 | 0 | -142 | -5 | ||||||||||
| 231,43 | -4805 | -5912 | -2403 | 24638 | 430 | -312 | -55 | -4 | -182 | -7 | ||||||||||
| 244,29 | -5415 | -4536 | -2708 | 25326 | 437 | -352 | -86 | -6 | -205 | -8 | ||||||||||
| 257,14 | -5291 | -2848 | -2646 | 26170 | 445 | -344 | -75 | -6 | -201 | -7 | ||||||||||
| 270,00 | -4287 | -1217 | -2144 | 26986 | 453 | -279 | -15 | -1 | -163 | -6 | ||||||||||
| 282,86 | -2570 | -116 | -1285 | 27536 | 459 | -167 | 85 | 6 | -98 | -4 | ||||||||||
| 295,71 | -696 | 141 | -348 | 27665 | 460 | -45 | 191 | 14 | -26 | -1 | ||||||||||
| 308,57 | 534 | -263 | 267 | 27462 | 458 | 35 | 259 | 19 | 20 | 1 | ||||||||||
| 321,43 | 510 | -453 | 255 | 27367 | 457 | 33 | 257 | 19 | 19 | 1 | ||||||||||
| 334,29 | -518 | 812 | -259 | 28000 | 464 | -34 | 203 | 15 | -20 | -1 | ||||||||||
| 347,14 | -1072 | 3656 | -536 | 29422 | 478 | -70 | 179 | 13 | -41 | -2 | ||||||||||
| 360,00 | 0 | 5387 | 0 | 30288 | 486 | 0 | 243 | 18 | 0 | 0 | ||||||||||
| 360,00 | 0 | 57280 | 0 | 56234 | 746 | 0 | 373 | 28 | 0 | 0 | ||||||||||
| 372,86 | 17510 | 59720 | 8755 | 57454 | 758 | 1138 | 1365 | 101 | 665 | 25 | ||||||||||
| 385,71 | 24990 | 39200 | 12495 | 47194 | 656 | 1624 | 1734 | 128 | 948 | 35 | ||||||||||
| 398,57 | 24460 | 21740 | 12230 | 38464 | 568 | 1590 | 1661 | 123 | 928 | 34 | ||||||||||
| 411,43 | 21530 | 10620 | 10765 | 32904 | 513 | 1399 | 1468 | 109 | 817 | 30 | ||||||||||
| 424,29 | 19000 | 3858 | 9500 | 29523 | 479 | 1235 | 1309 | 97 | 721 | 27 | ||||||||||
| 437,14 | 17300 | -779 | 8650 | 27205 | 456 | 1125 | 1202 | 89 | 657 | 24 | ||||||||||
| 450,00 | 15910 | -4515 | 7955 | 25337 | 437 | 1034 | 1114 | 83 | 604 | 22 | ||||||||||
| 462,86 | 14310 | -7704 | 7155 | 23742 | 421 | 930 | 1016 | 75 | 543 | 20 | ||||||||||
| 475,71 | 12280 | -10290 | 6140 | 22449 | 408 | 798 | 895 | 66 | 466 | 17 | ||||||||||
| 488,57 | 9882 | -12160 | 4941 | 21514 | 399 | 642 | 756 | 56 | 375 | 14 | ||||||||||
| 501,43 | 7318 | -13330 | 3659 | 20929 | 393 | 476 | 608 | 45 | 278 | 10 | ||||||||||
| 514,29 | 4776 | -13940 | 2388 | 20624 | 390 | 310 | 464 | 34 | 181 | 7 | ||||||||||
| 527,14 | 2344 | -14200 | 1172 | 20494 | 389 | 152 | 326 | 24 | 89 | 3 | ||||||||||
| 540,00 | 0 | -14270 | 0 | 20459 | 388 | 0 | 194 | 14 | 0 | 0 | ||||||||||
| 540,00 | 0 | -7396 | 0 | 23896 | 423 | 0 | 211 | 16 | 0 | 0 | ||||||||||
| 552,86 | -1210 | -7331 | -605 | 23929 | 423 | -79 | 143 | 11 | -46 | -2 | ||||||||||
| 565,71 | -2427 | -7083 | -1214 | 24053 | 424 | -158 | 75 | 6 | -92 | -3 | ||||||||||
| 578,57 | -3583 | -6526 | -1792 | 24331 | 427 | -233 | 12 | 1 | -136 | -5 | ||||||||||
| 591,43 | -4494 | -5529 | -2247 | 24830 | 432 | -292 | -37 | -3 | -171 | -6 | ||||||||||
| 604,29 | -4860 | -4072 | -2430 | 25558 | 439 | -316 | -54 | -4 | -184 | -7 | ||||||||||
| 617,14 | -4354 | -2344 | -2177 | 26422 | 448 | -283 | -21 | -2 | -165 | -6 | ||||||||||
| 630,00 | -2777 | -788 | -1389 | 27200 | 456 | -181 | 71 | 5 | -105 | -4 | ||||||||||
| 642,86 | -247 | -11 | -124 | 27588 | 460 | -16 | 216 | 16 | -9 | 0 | ||||||||||
| 655,71 | 2712 | -551 | 1356 | 27319 | 457 | 176 | 381 | 28 | 103 | 4 | ||||||||||
| 668,57 | 5256 | -2592 | 2628 | 26298 | 447 | 342 | 519 | 38 | 199 | 7 | ||||||||||
| 681,43 | 6502 | -5779 | 3251 | 24705 | 431 | 423 | 581 | 43 | 247 | 9 | ||||||||||
| 694,29 | 5900 | -9254 | 2950 | 22967 | 413 | 384 | 539 | 40 | 224 | 8 | ||||||||||
| 707,14 | 3501 | -11940 | 1751 | 21624 | 400 | 228 | 397 | 29 | 133 | 5 | ||||||||||
| 720,00 | 0 | -12950 | 0 | 21119 | 395 | 0 | 197 | 15 | 0 | 0 | ||||||||||
,Н
,Н
, 
, 
, 
Определив изгибающий момент в опасной точке сечения, легко вычислить напряжение в этой точке:
,
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.
Дата: 2019-05-29, просмотров: 216.
