Коленчатый вал

Расчёт ведут по схеме, изображённой на рисунке 68, на шейку действует сила Р_ш , которая раскладывается на Р и Т.

Рисунок 68- Расчётная схема коленчатого вала

Коренная шейка вала изгибается силами реакций Т/2 и Р/2, создающими на плече суммарный изгибающий момент М_u , который вызывает напряжение s_и . Кроме того, шейка скручивается моментом М_кр и моментом Т, вызывающим напряжение .

Суммарное напряжение в коренной шейке: s_н² + 4t_к²

s = , (28)

Шатунная шейка изгибается в двух взаимно – перпендикулярных направлениях моментами сил Т/2 и Р/2 с плечом l/2, вызывающим суммарное напряжение изгиба s_u.

Кроме того, на неё действует крутящий момент М_кр с моментом от силы Т/2 на плече Z, создающим напряжение кручения t_к .

Суммарное напряжение определяют по формуле.

Известно, что напряжение от изгибающего момента равно:

s_u = М_u / W_u £ [s_доп], (29)

где М_u – момент сопротивления изгибу, W_u = 0.1 d³.

Напряжение от крутящего момента:

t_к = М_к / W_к £ [s_доп], (30)

где W_к – момент сопротивления кручению, для круга W_к = 0,2 d³.

Щека колена изгибается силой Р/2 на плече (а + h / 2), вызывающей напряжение s_u , и воспринимает М_кр, вызывающий по всей высоте щеки постоянное напряжение изгиба s_u^¢ . Кроме того, изгибается моментом силы Т/2, вызывающим s_u^² . Щека дополнительно сжимается силой Р/2, создающей напряжение сжатия s_сж , и скручивается силой Т/2 на плече (а + h / 2). Последняя создаёт максимальное напряжение t_к^¢ на середине широкой стороны щеки и t_к^² - на узкой.

Наибольшее сложное напряжение на середине широкой стороны:

(31)

На середине узкой стороны напряжение составит:

(32)

Допустимое напряжение в вале не должно превышать 100 МПа.

Шатун

Расчёт ведётся по наименьшему сечению стержня - ¦_min .

s_р = Р_ш / ¦_min , (33)

где s_р – допустимое напряжение на растяжение, н/м²;

Р_ш – максимальная растягивающая сила, н.

Критические напряжения от изгиба определяются:

а) для углеродистой стали по формуле:

s_кр = (3350 – 6,2 L/i) , (34)

б) для легированной стали:

s_кр = (4700 – 24L/i) , (35)

где L – длина шатуна между центрами головок, см;

i – радиус инерции сечения шатуна, см.

гдеJ – наименьший момент инерции, см⁴;

¦ - площадь сечения, см².

Критическая сила, ломающая шатун, равна

Р_кр = s_крצ , (36)

Степень надёжности шатуна определяется из соотношения:

e = Р_кр / Р_ш^¢_max , (37)

где Р_ш^¢_max – максимальная сила, сжимающая шатун, кг.

Для компрессоров двойного действия e = 5 – 7.