Лекция 3. Расчет шатунных шеек

На шатунные шейки действуют в основном переменные изгибающие моменты и небольшие крутящие от трения в подшипнике шатуна.

Запасы прочности по касательным напряжениям определяются в местах галтелей у щек, работающих на срез от набегающих крутящих моментов.

Изгибающие моменты возникают от шатуна, центробежных сил щек и противовесов и набегающих крутящих моментов.

От этих сил создаются изгибающие моменты в плоскости кривошипа М_к и в перпендикулярной плоскости М_т (т.е. в плоскости вращения). Расчеты выполняются по табл. 12.1 с учетом табл. 12.2.

; . (12.1)

Для этой же шатунной шейки и для тех же j углов поворота вала находим значения К (силы давления на кривошип, МН) и затем по уравнению (12.1) вычисляем изгибающий момент М_к (Н×м), где

(К_шш+К_шк)=(m_шш+ m_шк)×w²R×10^-6; (12.2)

К_щ = m_щ×w²(R/2)×10^-6;

К_пр = m_пр×)×w²Z×10^-6;

Z – расстояние до центра тяжести противовеса.

Суммарный изгибающий момент (Н×м) равен

. (12.3)

Плоскость его действия и значения при вращении вала будут меняться.

Крутящие моменты М_Т по углу j мы уже подсчитали в табл. 12.1, там же рассчитана сила К, действующая на кривошип. На коленвал действуют центробежные силы, которые зависят только от массы детали, частоты вращения и радиуса от оси вращения до центра массы детали и не зависят от угла поворота кривошипа. Поэтому, вычислив их один раз, можно подсчитать суммарные изгибающие моменты по углу поворота кривошипа и найти максимальный, одинаковый для всех цилиндров. Так как максимальная концентрация напряжений шейки имеет место у маслоподводящего отверстия, то усталостное разрушение шатунной шейки наиболее вероятно в этом сечении, по которому проводят расчет.

Таблица 12.1