Расчет кривошипных подшипников

На шатунные подшипники и шатунную шейку вала действуют переменные по величине и направлению в зависимости от угла поворота вала силы  и . Для определения характера нагружения подшипника, интенсивности неравномерного по окружности изнашивания шатунной шейки и выбора места подвода смазки строим полярную диаграмму сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала [Приложение 6]. Анализ сил, действующих на шатунную шейку, определение максимальной нагрузки  могут быть произведены непосредственно по полярной диаграмме, но для получения среднего значения нагрузки  строим полярную диаграмму, развернутую по углу поворота вала [Приложение 7].

Среднее давление на шатунную шейку

Максимальное давление на шатунную шейку

Расчет интенсивности нагрузки сведен в таблицу 6 [Приложение 1]

Расчет коренных подшипников

С помощью полярной диаграммы сил, действующих на шатунную шейку, строим условную диаграмму износа [Приложение 8].

Геометрическая сумма составляющих реакций A’ и A”

 

 

Из-за равенства нагрузки на 1-ю шейку вала при угле  нагрузке на 2-ю шейку при угле  значения реакций А при  и В при  равны. По той же причине равны средние значения реакций. Поэтому нет необходимости делать расчет реакций В.

Значения реакций А приведены в таблице 6.

 

Таблица 6

α(град)	A'	A"	А
0	2970	1711	3428
15	1474	1031	1799
30	619	3423	3479
45	1541	6307	6492
60	2683	5603	6213
75	3108	2541	4014
90	3133	-729	3217
105	1327	-2435	2773
120	-178	-2003	2011
135	-870	-2325	2482
150	-1259	-2142	2484
165	-1384	-1450	2004
180	-1452	-729	1624
195	-979	-482	1091
210	-688	-1325	1493
225	-1089	-2234	2485
240	-1542	-1652	2260
255	-1680	-64	1681
270	-1615	1711	2353
285	-832	2984	3098
300	109	4101	4103
315	1322	6398	6533
330	2400	6093	6549
345	2812	3927	4830

 

Среднее значение реакции опор

 

 

Коэффициент работоспособности

 

 

Приведенная расчетная нагрузка подшипника

 

 

Осевая сила, действующая на вал

 

 

По справочнику выбираем подшипник роликовый, радиальный, сферический, двухрядный, №3612 по ГОСТ 5721-75,

 

Расчет шатуна

 

Напряжение растяжения в среднем сечении

 

Расчет стержня шатуна

Суммарные напряжения от сжатия и продольного изгиба в среднем сечении определяют по эмпирическим зависимостям

В плоскости качения шатуна

 

 

В перпендикулярной плоскости

 

 

Напряжение сжатия в минимальном сечении

 

 

Запас прочности стержня шатуна на выносливость определяется по уравнению

 

 

Для плоскости Х-Х

 

 

Для плоскости Y-Y

 

 

Запас прочности

 

Расчет поршневой головки шатуна

На поршневую головку действуют переменная по величине и направлению сила Р_Ш и постоянное давление со стороны втулки. Когда шатун растянут, нагрузка на головку почти равномерно распространяется по верхней половине, а когда шатун сжат, то по нижней половине примерно по косинусоидальному закону.

Напряжение в сечении от действия силы Р_Ш определяется по уравнению:

 

, где

 

При растяжении:

 

 

b=0.03 м

 

 

При сжатии:

 

Напряжение от давления со стороны втулки определяется по уравнению

Давление между головкой и втулкой

 

 

где

тогда:

 

 

Головка нагружена асимметричным циклом напряжений с амплитудой

 

 

Средним напряжением

 

Запас прочности головки