Коленчатый вал
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к области машиностроения и, в частности, может быть использовано в двигателестроении и при ремонте двигателей внутреннего сгорания. Цель - повьш1ение надежности . В опасных сечениях снижают пик напряжений в местах сопряжения шеек со щеками. Для этого перпендикулярно плоскости, проходящей через оси смежных коренных и шатунных шеек, на последних вьшолняют профилированные лыски. 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (бц 4 F 16 С 3/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н A BTOPGK0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4097138/30-27 (22) 21.07.86 (46) 07.06.88. Бюл. Р 21 (71) Всесоюзное научно-производст венное объединение восстановления деталей "Ремдеталь" (72) Ф.Х.Бурумкулов, Б.П.Давыдов, В.А.Денисов,. Л.M.Ëåëü÷óê и M.Å.Ñåìåнов (53) 621.43 (088.8) (56) Патент Японии Ф 56-131820, кл. F 16 С 3/04, 1981.
Увеличение ресурса машин технологическими методами. — И.: Иашиностроение,,1978, с.43-46.
„,SU „„1401175 (54) КОЛЕНЧАТЫИ ВАЛ (57) Изобретение относится к области машиностроения и, в частности, может быть использовано в двигателестроении и при ремонте двигателей внутреннего сгорания. Цель — повышение надежности. В опасных сечениях снижают пик напряжений в местах сопряжения шеек со щеками. Для этого перпендикулярно плоскости, проходящей через оси смежных коренных и шатунных шеек, на последних выполняют профилированные лыски. 3 ил.
1 401175
Изобретение относится к машиностроению и, в частности, к двигателестроению и ремонту двигателей внутреннего сгорания.
Цель изобретения — повышение надежности за счет снижения пика напряжений в опасных сечениях вала.
На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — вид Б на фиг. 1.
Коленчатый вал состоит из коренных шеек 1 и шатунных шеек 2, сопрягающихся со щеками 3 с помощью галте- 15 лей 4. Каждая шатунная шейка 4 вместе со своими щеками и примыкающими к ним смежными коренными шейками 1 образует один кривошип вала.
Число кривошипов вала равно числу коренных шеек, уменьшенному на одну единицу.
Силы, действующие на вал, вызывают трение и изнашивание его шеек и подшипников усталоетные разрушения 25
s местах переходов шеек в щеки.
Прочность коленчатых валов может быть повышена оптимизацией геометрии
Элементов колена с улучшением распределения напряжений в сечениях вала, а также применением материалов и спо- . собов обработки, способствующих повышению предела выносливости. Особенно важно снижение напряжений в зонах концентрации (в местах расположения отверстий для смазывания и в местах сопряжений щек и шеек).
Одной из причин неравномерного распределения напряжений по частям колена является резкое изменение на40 правления осевой линии при переходе от шеек к щекам, в результате чего нейтральная ось при изгибе искривляется, приближаясь к входящим углам кривошипа.
Анализ поломок коленчатых валов показывает, что большей частью изломы имеют усталостный характер. Разрушение начинается от зон наибольших концентраций напряжений, расположенных у краев отверстий для смазывания в шатунных и коренных шейках или (ча" ще) у галтелей щек и шеек.
Наиболее частыми являются поломки коленчатых валов в зонах сопряжений шеек и щек. 55
Главным видом нагружения коленчатого вала, лимитирующим его ресурс по усталостной прочности, является его изгиб в плоскости кривошина, т.е. в плоскости, где расположены оси его шатунной и коренной шеек. В этой плоскости в опасных сечениях вала в зоне галтелей 4 имеют место максимальные напряжения — пики напряжений.
С целью повышения надежности коленчатого вала в данной плоскости выполняются профилированные лыски 5.
Профилированная лыска 5 на шатунной и коренной шейках оговорена только по глубине E„ и Еы . Глубина лыски должна подчиняться равенствам
E, = =й„/2 — о d /2;
EL„= с1 /2 — о4. с1 /2, где с с 1; d, d — номинальные значения диаметра коренной и шатунной шеек; пР по
d, d — предельные ремонтные размеры коренной и шатунной шеек.
Сечение лыски 5 не оговорено, так как оно может быть описано разными геометрическими формами, в том числе и круговой формой определенного радиуса который выбирают конструкторы с целью обеспечения минимально возможного концентратора напряжений в опасном сечении вала, где расположена лыска.
Коленчатый вал в эксплуатации испытывает динамические нагрузки. Эффективность введения лысок должна поэтому оцениваться на базе динамических испытаний.
Наиболее опасной динамической нагрузкой коленчатого вала в условиях эксплуатации является переменный изгиб его в плоскости кривошипа.
Введение лыски не изменяет момент инерции щеки вала при изгибе. Но при этом момент сопротивления щеки в зоне максимальных напряжений с введением лыски возрастает, что снижает пик напряжений. Это ведет к росту усталостной прочности вала при изгибе в плоскости кривошипа. Таким образом, лыски в динамике работают как разрушающие элементы
Это подтверждается испытаниями разгружаюших лысок на стальных коленчатых валах двигателей ЭИЛ-130, на валах из высокопрочного чугуна з
140117 двигателей 3М3-53, УА3-451, ЗМ3-24, ГАЗ-2! и стальных валах компрессоров.
Введение. лыски ведет к незначительному уменьшению момента сопротив5 ления коленчатого вала на кручение в сечении, где располагается лыска, всего на 2-4Х.
Кроме того, лыска располагается вне зоны максимальных напряжений от 1ð кручения, коленчатый вал по кручению всегда имеет о ень большие запасы прочности. Опасным видом нагружения вала является изгиб вала в плоскости кривошипа.и он определяет ресурс изделия.
С,введением лыски в опасные сечения вала представляются экономически оправданными операции локального повышения чистоты поверхности и уп- 2р ,рочнения в зоне расположения лыски.
4
Ремонтные перешлифовки вала с лыс ками упрощаются, так как нет опасности "подреэки" галтелей в зоне максимальных напряжений при изгибе вала. формула изобретения
Коленчатый вал, содержащий коренные и шатунные шейки и щеки, сопряженные между собой профилированными галтелями, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет снижения пика напряжений в опасных сечениях вала, на шейках в местах их сопряжения со щеками выполнены профилированные лыски, расположенные перпендикулярно плоскости, проходящей черкз оси симметрии смежных коренных и шатунных шеек.
А-А
ВНИИПИ Заказ 2775/33 Тираж 757 Подписное
Проиэв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4