5.2. Розрахунок опорних шийок

Опорні шийки розраховують тільки на кручення. Напруженнями згину в зв’язку з їх незначними величинами нехтують. Визначення максимальних і мінімальних значень обертових моментів проводять за допомогою побудови діаграм або складання таблиць набігаючи моментів, що послідовно надходять до окремих опорних шийок, як наведено в [1].

Максимальні і мінімальні дотичні напруження знакозмінного циклу опорних шийок:

; ,

(5.3)

де – момент опору шийки крученню; і –відповідно зовнішній і внутрішній діаметри опорної шийки.

Після обчислення і визначають запас міцності опорної шийки за формулами (2.1), (2.9) або (2.10). Ефективний коефіцієнт концентрації напружень приймають з врахуванням наявності в опорній шийці оливного отвору. Для наближених розрахунків можна прийняти =2,5.

Запаси міцності опорних шийок мають значення: для двигунів Отто 3...5, для дизелів без наддування 4...5, для дизелів з наддуванням 2...4.

5.3. Розрахунок хитневих шийок

Хитневі шийки розраховують на кручення і згин. Скручування хитневої шийки відбувається під дією набігаючого моменту , а згин – під дією згинальних моментів в площині коліна M_Z і в перпендикулярній площині F_T. Оскільки обертовий і згинальний моменти не набувають максимальних значень одночасно, запаси міцності шийки від кручення і згину визначають незалежно один від одного, а потім підраховують загальний запас міцності.

Методика визначення екстремальних значень обертових і згинальних моментів для найбільш навантаженої хитневої шийки детально наведена в [11].

Для найбільш навантаженої шийки екстремальні значення дотичних напружень циклу:

; ,

(5.4)

де – момент опору крученню хитневої шийки; T_хш.max, T_хш.min – максимальний і мінімальний обертальні моменти, що навантажують хитнева шийку; і – відповідно зовнішній і внутрішній діаметри хитневої шийки.

Запас міцності n_ визначають так само, як і для опорної шийки з врахуванням наявності концентрації напружень від оливного отвору.

Найбільші нормальні напруження згину в хитневій шийці рядного двигуна виникають в площині осі оливного отвору. Згинальний момент, що діє на хитнева шийку, звичайно визначають табличним методом [1].

Згинальний момент, що діє на хитневу шийку у площині, яка перпендикулярна до площини коліна,

,

(5.5)

де l = (l_ош + l_хш + 2h) – віддаль між серединами опорних шийок.

Згинальний момент, що діє на хитнева шийку у площині коліна, визначають з даних динамічного розрахунку

,

(5.6)

де a = 0,5(l_хш + h).

Сумарний згинальний момент

.

(5.7)

Оскільки найбільші напруження у хитневій шийці виникають біля країв оливного отвору, то за визначають звичайно згинальний момент, що діє в площині оливного отвору,

,

(5.8)

де _М – кут між віссю коліна і віссю оливного отвору.

За отриманими значеннями та визначають екстремальні значення напружень згину в хитневій шийці:

і ,

(5.9)

де .

Потім визначають запас міцності n_ для напружень згину за формулами (2.1), (2.9) або (2.10).

Для У-подібного двигуна додатково визначають запас міцності n_ за напруженнями згину в перерізі В-В:

і ,

(5.10)

Далі вибирають менше значення n_, розрахованих для перерізів I-I і В-В. Загальний запас міцності хитневої шийки n_хш обчислюють за формулою (2.10).

Запас міцності: для автомобільних двигунів n_хш= 2,0...3,0; для тракторних двигунів n_хш = 3,0...3,5.