Расчет карбюраторного V-образного четырехцилиндрового двигателя на шасси автомобиля ЗАЗ-968М (стр. 10 из 11)
Напряжение овализации на внутренней поверхности пальца:
в горизонтальной плоскости (рис.7.3. точки 2, y=0°):
si 0°
;si 0°
-291,14 МПа.в вертикальной плоскости (рис.7.3. точки 4, y=90°):
si 90°=
;si 90°
166,18 МПа.Расчетная схема поршневого пальца приведена на рис. 7.3.
7.4. Расчет коленчатого вала
На основании данных динамического расчета имеем:
центробежная сила инерции вращающихся масс: KR=-11,258 кН;
вал с симметричными коленами и с противовесами, расположенными на концах вала;
радиус кривошипа: R=35 мм.
С учетом соотношений, приведенных в табл.56 [1,с.247], и анализа существующих двигателей, принимаем следующие основные размеры колена вала:
шатунная шейка:
наружный диаметр: dш.ш=48 мм;
длина: lш.ш=37 мм;
коренная шейка:
наружный диаметр: dк.ш=50 мм;
длина: lк.ш=37 мм;
расчетное сечение А-А щеки:
ширина: b=80 мм;
толщина: h=20 мм.
Материал вала: сталь 40Г.
Расчетная схема коленчатого вала представлена на рис. 7.4.
По табл.45 [1,с.200] и соотношениям, приведенным в §43 [1,с.197-204], определяем:
пределы прочности: sв=700 МПа и текучести (условные) sт=360 МПа и tТ=210 МПа;
пределы усталости (выносливости) при изгибе s-1=250 МПа, растяжении-сжатии
s-1р=180 МПа и кручении t-1=150 МПа;
коэффициенты приведения цикла при изгибе as=0,16 и кручении at=0,04.
По формулам (213)-(215) [1,с.198] определяем:
при изгибе: bs=s-1/sТ=250/360=0,69 и (bs-as)/(1-bs)=(0,69-0,16)/(1-0,69)=1,71;
при кручении: bt=t-1/tТ=150/210=0,71 и (bt-at)/(1-bt)=(0,71-0,04)/(1-0,71)=2,31;
при растяжении-сжатии: bs=s-1р/sТ=180/360=0,5 и (bs-as)/(1-bs)=(0,5-0,16)/(1-0,5)=0,68.
Удельное давление на поверхности:
шатунных шеек:
kш.ш.ср=Rш.ш.ср/(dш.ш*l’ш.ш);
kш.ш.ср=8125*10-6/(0,031*0,048)=5,46 МПа.
kш.ш.max=Rш.ш.max/(dш.ш*l’ш.ш);
kш.ш.max=11060*10-6/(0,031*0,048)=7,43 МПа.
где Rш.ш.ср=8125 Н и Rш.ш.max=11060 Н - средняя и максимальная нагрузка на шатунную шейку;
l’ш.ш.»l ш.ш.-2rгал=37-2*3=31 мм-рабочая ширина шатунного вкладыша; rгал =3 мм-радиус галтели.
Момент сопротивления кручению шатунной шейки: Wt ш.ш=(p/16)*dш.ш;
Wt ш.ш=(3,14/16)*483*10-9=21,7*10-6м3.
Моменты, изгибающие шатунную шейку (табл.7.2.):
MT=T’1*l/2=(-0,5*T1)*(2lш.ш+lк.ш+3*h)/2
Изгибающий момент, действующий на шатунную шейку в плоскости кривошипа:
МZ=Z’S*l/2+Рпр *а Н* м;
Z’S=K’pк +Р’пр=(-0,5*Kpк)-Рпр
Для упрощения расчета Рпр не учитываем.
МZ=K’p*l/2 Н* м;
Изгибающий момент, действующий в плоскости оси масляного отверстия:
Мjм=MT*sinjм-МS*cosjм , где jм=67 °.
Таблица 7.2.
| j° | T1', Н | MT, Н* м | MT*sinjm | Kpк', Н | ZS', Н | MZ, Н* м | MZ*cosjm | Mjm, Н* м |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 9040,4 | 9040,4 | 863,4 | 337,3 | -337,3 |
| 30 | -1858 | -177,4 | -163,3 | 7992,7 | 7992,7 | 763,3 | 298,2 | -461,5 |
| 60 | -1227 | -117,1 | -107,8 | 5976,1 | 5976,1 | 570,7 | 223,0 | -330,8 |
| 90 | 658,8 | 62,9 | 57,9 | 5816,8 | 5816,8 | 555,5 | 217,1 | -159,1 |
| 120 | 1252,9 | 119,7 | 110,1 | 6846,4 | 6846,4 | 653,8 | 255,5 | -145,3 |
| 150 | 727,97 | 69,5 | 64,0 | 7449,9 | 7449,9 | 711,5 | 278,0 | -214,0 |
| 180 | 0 | 0 | 0 | 7597,0 | 7597,0 | 725,5 | 283,5 | -283,5 |
| 210 | -796 | -76,0 | -70,0 | 7614,8 | 7614,8 | 727,2 | 284,1 | -354,1 |
| 240 | -1457 | -139,2 | -128,1 | 7045,0 | 7045,0 | 672,8 | 262,9 | -391,0 |
| 270 | -1036 | -98,9 | -91,0 | 5924,2 | 5924,2 | 565,8 | 221,1 | -312,1 |
| 300 | 478,24 | 45,7 | 42,0 | 5764,3 | 5764,3 | 550,5 | 215,1 | -173,1 |
| 330 | 917,1 | 87,6 | 80,6 | 6796,0 | 6796,0 | 649,0 | 253,6 | -173,0 |
| 360 | 0 | 0 | 0 | 6026,0 | 6026,0 | 575,5 | 224,9 | -224,9 |
| 390 | 2656,7 | 253,7 | 233,5 | 2248,4 | 2248,4 | 214,7 | 83,9 | 149,6 |
| 420 | 2115,9 | 202,1 | 186,0 | 5030,2 | 5030,2 | 480,4 | 187,7 | -1,7 |
| 450 | 2492,6 | 238,0 | 219,1 | 6339,4 | 6339,4 | 605,4 | 236,6 | -17,4 |
| 480 | 2145,1 | 204,9 | 188,6 | 7713,3 | 7713,3 | 736,6 | 287,8 | -99,2 |
| 510 | 1029,4 | 98,3 | 90,5 | 8203,9 | 8203,9 | 783,5 | 306,1 | -215,6 |
| 540 | 0 | 0 | 0 | 7999,0 | 7999,0 | 763,9 | 298,5 | -298,5 |
| 570 | -822,1 | -78,5 | -72,3 | 7685,5 | 7685,5 | 734,0 | 286,8 | -359,1 |
| 600 | -1402 | -133,9 | -123,2 | 6990,8 | 6990,8 | 667,6 | 260,9 | -384,1 |
| 630 | -864,8 | -82,6 | -76,0 | 5875,5 | 5875,5 | 561,1 | 219,2 | -295,3 |
| 660 | 927,2 | 88,5 | 81,5 | 5891,4 | 5891,4 | 562,6 | 219,8 | -138,3 |
| 690 | 1713,3 | 163,6 | 150,6 | 7809,2 | 7809,2 | 745,8 | 291,4 | -140,8 |
| 720 | 0 | 0 | 0 | 9153,4 | 9153,4 | 874,1 | 341,6 | -341,6 |
Максимальное и минимальное нормальные напряжения асимметричного цикла шатунной шейки: