Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

Уменьшение потерь масла

Для уменьшения потерь масла, находящегося в картере, вал выполняют с гребнем, а иногда и с маслогонной резьбой. Масло, попадающее на гребень, центробежной силой отбрасывается на стенки картера или на специальный отражатель.
Существуют конструкции колен, в которых полости шеек снабжены алюминиевыми вставками (рис. 153, ж); по спиралям последних циркулирует масло, отводящее теплоту от шеек.
В форсированных двигателях масло отводится к одному или к обоим концам коленчатого вала. Из полости вала масло подается через радиальные каналы во все шейки. Преимущество этой схемы - хорошее отделение загрязняющих примесей в первых же шатунных шейках под действием центробежной силы. Недостатки схемы-относительно быстрое падение давления в направлении движения масла, значительный нагрев масла (в особенности при подводе масла с одного конца), необходимость выполнения в щеках каналов большого диаметра для уменьшения сопротивления при проходе масла, что вызывает ослабление щек.
Диаметры внутренних полостей шеек соответственно для тихоходных двигателей составляют 0,Ф-0,5 и быстроходных 0,5-0,8 внешнего диаметра. Толщина щек составных колен ти-
хоходных двигателей большой мощности лежит в пределах (0,6-0,65) d.
Ориентировочные соотношения между основными размерами элементов коленчатых валов, показанных на рис. 147, даны в табл. 19.
Способы повышения прочности коленчатых валов
Прочность коленчатых валов может быть повышена оптимизацией геометрии элементов колена с улучшением распределения напряжений в сечениях вала, а также применением материалов и способов 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 направления осевой линии при переходе от шеек к щекам, в результате чего нейтральная ось при изгибе искривляется, приближаясь к входящим углам кривошипа (рис. 154). Смещение нейтральной оси обусловливает увеличение напряжения у входящих углов, как бы сгущение линий силового поля, что в известной степени аналогично изгибу кривого бруса, когда при уменьшении внутреннего радиуса кривизны увеличиваются напряжения на внутренней стороне бруса. При изгибе осевой линии повышается также напряжение кручения.
Форма колена должна соответствовать возможно более равномерному распределению напряжений по сечениям его отдельных элементов.
Щека может быть разгружена от повышенных напряжений в месте сопряжения с шейкой у входящего угла при увеличении ширины щеки. Поэтому применение щеки овальной формы, приближающейся к круглой, следует признать рациональным.
При одинаковых радиусах галтели предел выносливости для сопряжения шейки со щекой на 20-25% меньше, чем для такого же сопряжения соосных валов разных диаметров с соотношениями элементов, показанными на рис. 155.
В случае применения в валах двигателей наклонных щек распределение напряжений улучшается. Такую конструкцию применяли в двигателях малой мощности, у которых давление на опоры невелико и отсутствовали промежуточные подшипники. При налйчии наклонной щеки и промежуточных подшипников расстояние между осями цилиндров увеличивается.
Для повышения прочности в местах перехода шеек в щеки следует увеличивать радиусы галтелей сопряжения. Целесообразно описывать галтель несколькими радиусами (рис. 156, а); большим радиусом R3 должна быть описана та часть галтели, где напряжения наибольшие, т.е. у щеки.
Иногда в форсированных двигателях для уменьшения концентрации напряжений делают углубления (рис. 156,6), но только в том случае, если щека практически не ослабляется. Тогда может быть увеличен радиус галтели без сокращения рабочей длины шейки. Углубление, сделанное в шейке (рис. 156, в), может значительно ослабить вал в зоне концентрации напряжений.
Смещение полости в шатунной шейке от оси вала способствует перераспределению силовых линий и уменьшению напряжения изгиба у входящего угла. В результате этого предел выносливости может быть повышен на 10—15% и более. Ширина и толщина щеки, а также диаметр коренной шейки (как внешний, так и внутренний) оказывают влияние на распределение напряжений в элементах колена. Величина наибольшего напряжения зависит от расположения облегчающей полости в шатунной шейке.
Значительное повышение прочности достигается при сочетании полых шеек с широкой щекой, особенно если полость в шатунной шейке имеет бочкообразную форму. В этом случае уменьшается концентрация напряжений около галтели.
С увеличением перекрытия А шеек предел выносливости на изгиб повышается. Однако влияние перекрытия на прочность заметно только после определенного предела, как это видно из диаграммы (рис. 157), построенной на основе экспериментальных исследований валов форсированных быстроходных двигателей. На диаграмме оа0-величина амплитуды напряжений при A/d = 0.

1 2 3 4 5 6

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.