Концентрация напряжений в в валах коленчатых

Разрушение коленчатых валов обычно носит отчетливо выраженный усталостный характер, в связи с чем вопросы концентрации напряжений в коленчатых валах имеют существенное значение. [c.315]

Местные ослабления, отверстия, переходы и вообще всякие резкие изменения сечений и формы элементов деталей уменьшают их прочность и жесткость. Концентрация напряжений, возникающая на таких участках, при наличии переменных нагрузок, которым обычно подвергаются детали автомобильных и тракторных двигателей, становится особенно опасной, если детали недостаточно качественна обработаны. Так, например, местные напряжения у края отверстий для смазки в шейках коленчатого вала по данным ЦИАМ в 2,0—2,5 раза больше средних по сечению напряжений. Определение влияния концентрации напряжений с достаточной точностью пока еще возможно лишь в простейших случаях. Поэтому для обеспечения желаемой прочности и надежности необходимо правильно выбирать материал и форму деталей, форму и способы обработки каналов (особенно их выходных отверстий), предусматривать плавные переходы между элементами детали с разными сечениями. [c.48]

При расчёте коленчатого вала должно быть учтено влияние на прочность состояния поверхности, т. е. будет ли поверхность шейки или щеки гладкая или иметь следы инструмента размера сечения поперечных для циркуляции масла отверстий концентрации напряжений в местах сопряжений щёк с шейками галтелей и ряда других факторов (термообработки, напрессованных на вал деталей и пр.) . [c.502]

Опасными местами коленчатого вала при расчёте на усталость являются те, где при значительных номинальных напряжениях возникает концентрация напряжений, т. е. места у галтелей, смазочных отверстий и т. д. Для коленчатого вала, изображённого на фиг. 51, такими местами являются а) места у смазочных отверстий — точки 3 и 6 б) во входящем угле, в местах перехода щеки в шейку — точки 1, 2, 4 и в) у галтелей — точки 7, 8, 9 и 10. В валах с толстыми щеками (большой [c.527]

Л е й к II н А. С. Концентрация напряжений в галтелях коленчатых валов. Вестник машиностроения , 1960, М 5. [c.264]

Общая неравномерность распреде- ления напряжений в коленчатых валах связана со сложностью их формы. Резкое изменение направления геометрической оси вала приводит к концентрации силового потока в углах перехода от щеки к шейке и к неравномерному распределению напряжений. Наклонные щеки выравнивают направление силового потока (рис. 2, 3), но повышают общую напряженность вала, а также увеличивают продольный габаритный размер двигателя, вследствие чего не всегда могут быть использованы. [c.315]

В настоящее время все большее распространение получают конструкции коленчатых валов с полыми шатунными и коренными шейками (см. рис. 132). В таких конструкциях металл между шейками и щеками распределен более равномерно, вследствие чего концентрация напряжений в сопряжениях уменьшается. Кроме того, эти конструкции в отношении ковки или литья и термической обработки технологичнее по сравнению с другими конструкциями коленчатых валов. [c.224]

Тяжёлые условия работы коленчатого вала заставляют обращать особенное внимание на его усталостную прочность. В целях уменьшения концентрации напряжений галтели в местах сопряжения щёк с шейками должны выполняться с возможно большим радиусом г. Рекомендуется принимать [c.532]

У выправленных чеканкой коленчатых валов не наблюдается увеличения концентраций напряжений в опасных сечениях, поэтому их усталостная прочность не снижается. Изношенные отверстия под штифты фланца развертывают под ремонтный размер, который превышает [c.266]

Фиг. 33. График для определения коэффициентов концентрации напряжений в галтели коленчатого вала с нулевым перекрытие шеек и оптимальной удаленностью облегчающего отверстия в смешной щеке при изгибе в плоскости кривошип -

Трещины появляются главным образом в зонах высоких механических и тепловых нагрузок и в зонах концентрации напряжений, например, в подступичных частях оси колесной пары и в галтелях шеек коленчатого вала. Термические трещины (сетка разгара) на поверхности головки поршня дизеля ДЮО и трещины в первых трех канавках вызываются газовой коррозией и температурной деформацией. Трещины в цилиндровой крышке дизеля появляются из-за ее перегрева, резкого охлаждения или в результате деформации крышки, вызванной нарушением порядка крепления. [c.53]

Оптимизация форм коленчатых валов, проводившаяся систематически на основе опыта эксплуатации и специальных экспериментов, привела к применению в современных машинах весьма совершенных конструкций. Благодаря применению эллиптических щек (иногда выполняемых также наклонными), обеспечению перекрытия шеек, увеличению радиусов галтелей, выполнению в шейках эксцентрических отверстий оптимальной бочкообразной формы, уменьшению ослабления смазочными отверстиями современные быстроходные коленчатые валы имеют эффективный коэффициент концентрации напряжений, в 3 раза меньший, чем старые конструкции. [c.440]

Эффективный коэффициент концентрации напряжений деталей машин установившихся форм из стали средней твердости обычно находится в пределах 1,5—2,5, а в резьбе, коленчатых валах доходит до 4. Оптимизацией форм удается снизить концентрацию напряжений (добавочное напряжение) до двух и более раз. [c.8]

Коленчатый вал является одной из наиболее ответственных деталей машины (стационарного двигателя внутреннего сгорания, компрессора, эксцентрикового пресса и др.) и испытывает динамические знакопеременные нагрузки. Поломки коленчатых валов могут происходить по разным причинам усталости металла в результате длительной работы, большой выработки (эллипс) шеек, неточной укладки вала в подшипниках, приложения внезапных ударных нагрузок, заниженной прочности элементов (например, концентрации напряжений в местах переходов, у смазочных отверстий и галтелей), плохого изготовления фундамента и др. [c.93]

На фиг. 364, а представлена шейка коленчатого вала с усталостной трещиной, возникшей после многолетней эксплуатации в результате концентрации напряжений в окрестности галтели [140]. На фиг. 364, б показан излом вала [140]. Хорошо видна зона усталостного разрушения. [c.584]

В процессе работы двигателя шейки коленчатого вала истираются. Для повышения износостойкости шатунных и коренных шеек их закаливают т. в. ч. (токами высокой частоты), после чего шлифуют и полируют. Переход от шеек к щекам, называемый галтелью, делают плавным, чтобы избежать концентрации напряжений и возможных поломок коленчатого вала. [c.49]

Упрочнению подвергают поверхности, в которых наблюдается концентрация возникающих напряжений. В стальных коленчатых валах такими местами являются галтели шеек. [c.386]

В конструкции 4 диаметр шеек увеличен до появления перекрытия шатунных и коренных шеек, обеспечивающего прямую связь шеек (участок п). Введена бочкообразная расточка шатунной и коренной шеек, снижающая концентрацию напряжений от маслоподводящих отверстий в щеках коленчатого вала и увеличивающая прочность соединения шеек со щеками. Совокупность всех этих мер значительно увеличивает прочность коленчатого вала по сравнению с исходной конструкцией. [c.336]

Повышение механических свойств чугунов позволяет применять их вместо сталей для деталей, работающих в условиях значительных переменных напряжений. Характерным примером таких деталей являются коленчатые валы двигателей многих современных тракторов и автомобилей, В коленчатых валах пониженные механические свойства чугунов по сравнению с таковыми для термически обработанных сталей компенсируются более совершенной формой литых валов, существенно меньшей чувствительностью к концентрации напряжений, большим демп- [c.27]

Следование трещины по направлениям, перпендикулярным к наибольшим нормальным напряжениям, отчетливо проявляется при переменном кручении валов. На рис. 6.7 приведена фотография шейки коленчатого вала двигателя, на которой видны треш,ины усталости в зоне расположения отверстия для смазки, возникшие от крутильных колебаний, и наклоненные приблизительно под 45° к образующим поверхности шейки. По соответствующим площадкам действуют наибольшие нормальные напряжения. На условиях возникновения и распространения трещины сказываются концентрация напряжений, обусловленная неровностями обработки, и уровень нагруженности. [c.115]

Заметим, что чугун очень мало чувствителен к концентрации напряжений. Это положительное качество чугуна, используется в таких деталях, как литые чугунные коленчатые валы, и в других деталях. [c.356]

При расчете коленчатых валов нужно учитывать общую неравномерность распределения напряжений и концентрацию напряжений. Коэффициенты Pi и Рг (при изгибе в плоскости колена и в перпендикулярной плоскости) и Рк (при кручении), приведенные в табл. И, 12, характеризуют общую неравномерность, коэффициенты а и к — концентрацию напряжений в сопряжении шейки со щекой [6] (рис. 77). Напряжения в галтельном сопряжении со щекой определяют по формулам [1] [c.474]

Для изготовления фасонных валов (коленчатых, с большими фланцами и отверстиями, других тяжелых валов) наряду со сталью применяют высокопрочные чугуны (с шаровидным графитом) и модифицированные чугуны. Меньшая прочность чугунных валов в значительной степени компенсируется более совершенными формами валов (особенно коленчатых), пониженной чувствительностью чугуна к концентрации напряжений, меньшей чувствительностью (вследствие меньшего модуля упругости) в многоопорных валах к неточному расположению опор и меньшей дополнительной динамической нагрузкой ввиду повышенной демпфирующей способности. [c.35]

Для смазки шатунных шеек в коленчатых валах выполняют сверления. Сверления проходят наклонно через коренную, шатунную шейку и щеку и имеют диаметр 5-ь8 мм. Радиальные сверления в пустотелых шатунных шейках выполняют так, чтобы выходное отверстие находилось в наименее нагруженной части шейки. Для предотвращения концентрации напряжений края отверстий для смазки должны быть закруглены. [c.213]

В настоящее время применяют главным образом расчет коленчатого вала с учетом влияния переменных нагрузок, при проведении которого коленчатый вал рассматривают как разрезную двухопорную балку. При проведении этого расчета учитывают более или менее полно основные факторы (характер действия нагрузок, концентрация напряжений и др.), влияющие на прочность деталей. [c.215]

Наиболее опасными в этом отношении участками коленчатого вала являются участки, где может возникать значительная концентрация напряжений. [c.215]

Щеки. Как уже упоминалось, в щеках коленчатого вала во время работы двигателя имеют место нормальные напряжения от изгиба и сжатия (или растяжения) и касательные напряжения от кручения. Наиболее напряженными и опасными местами щеки являются середины широких сторон сечений, расположенных у мест сопряжения щеки с шатунными и коренными шейками, что объясняется наличием в этих местах большой концентрации напряжений. [c.218]

Поломки коленчатых валов, носящие усталостный характер, начинаются, как правило, в местах, где возникает концентрация напряжений — у краев масляных каналов в коренных и шатунных шейках или в галтелях, — в местах сопряжений щек с шейками. [c.221]

Усталостные разрушения коленчатых валов, возникающие под действием изгибающих моментов, чаще всего происходят вследствие перенапряжения, вызванного несоосностью коренных подшипников из-за их неравномерного износа. Вследствие этого усталостные разрушения, коленчатых валов от изгиба в двигателях, не находящихся долгое время на повышенных нагрузочных режимах, происходят редко. Эти разрушения начинаются большей частью в местах больших концентраций напряжений (галтели коренных и шатунных шеек) и развиваются затем в виде усталостной трещины, пересекающей щеку колена. Обычно усталостные разрушения от изгиба происходят в щеках коленчатого вала, расположенных около его середины. [c.225]

Технология изготовления коленчатого вала и сборка двигателя не должны допускать возникновения концентрации напряжений, остаточных напряжений, а также повреждений поверхности вала (трещин, царапин, подрезов галтелей и пр.). Возникновение в местах концентрации напряжений трещин усталости должно предотвращаться как при помощи различных конструктивных мероприятий (обеспечение жесткости опор, коленчатого вала и др.), так и, в частности, при помощи наклепа галтелей, щек и краев масляных каналов. [c.227]

Переменные по величине и направлению силы вызывают в коленчатом валу значительные напряжения. Резьба, сверления и галтели способствуют концентрации этих напряжений. В связи с этим расчету коленчатого вала следует уделять большое внимание. [c.168]

Существенно увеличивает прочность вала при изгибе перекрытие шеек, особенно при тонких и узких щеках (рис. 4, г). При степени перекрытия Аа =+0,2 (рис. 4, 5) снижение напряжения может составить 20—30%. В двигателях с малым ходом поршня, особенно при положительном перекрытии, канал в шатунных шейках приходится делать наклонным (рис. 4, е) или эксцентричным (рис. 4, ж). Эксцентричное сверление предпочтительнее, так как дает возможность еще снизить напряжение в галтели перехода к щеке снижение это может составлять при изгибе около 5%, при кручении около 10%, оптимальная величина относительного эксцентриситета e/d составляет около 0,05. Для снижения концентрации напря->йений в зонах галтелей коленчатых валов могут быть использованы те же приемы, что и для, прямых валов. В ответственных случаях галтель описывают двумя радиусами, применяют также эллиптическую (рис, 4, з) или параболическую (рис. 4, и) галтели. Так как в этих случаях сильно умень-ша гтся рабочая длина шейки, то целесообразно выполнять галтель с поднутрением в щеку или шейку (рис. 4, к). При малой толщине щеки поднутрение обычна не применяют из-за ослабления щеки. Поднутрение в шейку может дать снижение напряжений в местах перехода на 20—40%, однако уменьшает опорную поверхность шейки. Масло для смазки шатунных подшипников обычно подается под давлением от коренных подшипников через сверления в щеках. В этом случае шейки оказываются ослабленными поперечными отверстиями, вызывающими [c.316]

Существенный недостаток соединения с натягом — зависимость его нагрузочной способности от ряда факторов, трудно поддающихся учету 1пирокого рассеивания значений коэффициента трения и натяга, влияния рабочих температур на прочность соедине-ния и т. д. К недостаткам соединения относятся также наличие высоких сборочных напряжений в деталях и уменьшение их сопротивления усталости вследствие концентрации давлений у краев отверстия. Влияние этих недостатков снижается по мере накопления результатов экспериментальных и теоретических исследований, позволяющих совершенствовать расчет, технологию и конструкцию соединения. Развитие технологической культуры и особенно точности производства деталей обеспечивает этому соединению все более широкое применение. С помощью натяга с валом соединяют зубчатые колеса, маховики, подшипники качения, роторы электродвигателей, диски турбин и т. п. Посадки с натягом используют при изготовлении составных коленчатых валов (рис. 7.9), червячных колес (рис. 7.10 и пр. На практике часто применяют соединение натягом совместно со шпоночным (рис. 7.10). При этом соединение с натягом может быть основным или вспомогательным. В первом случае большая доля нагрузки в>.х принимается посадкой, а шпонка только гарантирует прочность соединения. Во втором случае посадку используют для частичной разгрузки шпонки и центрирования деталей. Точный расчет комбинированного соединения еще не разработан. Сложность такого расчета заключается в определении доли нагрузки, которую передает каждое из соединений. Поэтому в инженерной практике используют приближенный расчет, в котором полагают, что вся нагрузка воспринимается только основным соединением — с натягом или шпоночным. Неточность такого расчета компенсируют выбором повышенных допускаемых напряжений для шпоночных соединений. [c.113]

Точный расчет лгаогоопорного коленчатого вала трудоемок и производится лишь в исключительных случаях. Для обычного расчета вала многоцилиндроБой машины достаточно рассчитать каждое колено в отдельности как балку на двух опорах и проверить лишь те колена, у которых изгибающие и крутящие моменты имеют наибольшие значения. При расчете учитывается усталость материала и влияние концентрации напряжений. В опасных местах колен определяются предельные (крайние) номинальные напряжения изгиба и кручения, т. е. максимальные (Оглах, т ах) И минимальные (сГт п, Тп,1п) напряжения цикла по ним определяются средние напряжения [c.559]

Для получения высокопрочного чугуна (ВЧ) со сфероидаль- ным (глобулярным) графитом чугун модифицируют магнием или его сплавами (с никелем или высокопроцентным ферросилицием). Глобулярный графит снижает концентрацию напряжений в чугуне и сильно повышает его механические свойства. Количество магния, вводимого в жидкий чугун в виде лигатуры, составляет 0,3—0,5%- Из высокопрочного чугуна изготовляют коленчатые валы, поршневые кольца, изложницы для стальных слитков и др. [c.234]

Расчеты коленчатых валов показывают, что наиболее напряжены галтели сопряжения щек с шейками. Запасы прочности в этих местах имеют обычно минимальное значение. На величину коаффицнентоп концентрации напряжений в галтелях существенное влияние оказывают не только относительная величина радиуса галтели, но и ряд других конструктивных параметров вала. [c.257]

При расчете прочности коленчатых валов следует иметь в виду, что прочность валов значительно снижается при слишком малых радиусах закруглений на концах шеек вала или при наличии зади-ров и глубоких рисок на этих закруглениях (галтелях). При ремонте прессов следует следить, чтобы при замене валов галтели у последних имели радиус не менее 0,07 о (где диаметр опорной шейки), так как в противном случае будет иметь место дополнительная концентрация напряжений, снижающая прочность вала в опасных сечениях. [c.223]

На величину запасов прочности коленчатого вала оказывают влияние упругие деформации опор в блоке, точность (ступенчатость) расточки опор, постоянное изменение относительного расположения опор из-за неравномерного износа подшипников и шеек вала. Исследованиями ВНИИЖТ было установлено, что для дизелей типа ДЮО при образовании суммарной ступенчатости по смежным опорам вала, равной 0,14 мм, запас прочности снижается на 25%, а при ступенчатости, равной 0,53 мм, — примерно в 2 раза [35]. По исследованиям, проведенным на Коломенском заводе им. Куйбышева В. В., для промежуточных колен вала при занижении опор на 0,1 мм в галтелях щек, прилегающих к заниженной опоре, переменные напряжения увеличиваются на 30,0—50,0 МПа. Проведенные измерения максимальных напряжений в галтелях ряда валов литых чугунных и стальных показали, что коэффициенты концентрации достигают Ка = 4- -5 относительно номинальных напряжений на шейке и = 2,5- -3,5 относительно напряжений в щеке. На рис. 81 показано распределение максимальных переменных изгибных напряжений в наиболее [c.156]

И. Гейгер ) и X. Хольцер исследовали эту же задачу в связи с крутильными колебаниями коленчатых валов. Е. Мейер ) и Зеель-ман ) произвели ряд опытов над кручением коленчатых валов. Большая часть поломок коленчатых валов должна быть приписана развитию трещин, появляющихся обыкновенно в точках более высокой концентрации напряжения у выкружек и отверстий. Влияние, обусловленное изменением радиуса выкружки на сопротивление усталости коленчатых валов, было исследовано Т. Стентоном и Дж. Бетсоном ). Эти опыты показывают, что влияние ослабления концентрации напряжения увеличивается с понижением пластичности материала. [c.591]

В полноопорных коленчатых валах влияние изгибающих моментов сказывается значительно меньше, чем влияние крутящих моментов, тогда как в неполноопорных валах прочность шатунных шеек зависит как от крутящих, так и от изгибающих моментов. Щеки валов нагружены изгибающими моментами, действующими в плоскости колена, и крутящими моментами, возникающими от изгиба в плоскости, перпендикулярной плоскости колена. На щеки, кроме того, действуют осевые силы в соответствии с перерезывающими силами от поперечного изгиба. Области наибольшей напряженности в колене определяются местами концентрации напряжений, что обычно упрощает определение тех плоскостей, в которых должны действовать изгибающие моменты. Колено вала имеет две основные области концентрации напряжений поперечные отверстия для смазки и галтели сопряжений шеек и щек. В галтелях сопряжений наибольшие концентрации напряжений и при изгибе и при кручении возникают в области, прилегающей к плоскости колена. Только при изгибе перпендикулярно плоскости колена область наибольших напряжений значительно смещается в этой плоскости. [c.223]

Закалка галтелей и опорных поверхностей шеек с помощью т. в. ч. повышает механическую прочность закаленного слоя и вызывает в поверхностном слое появление остаточных напряжений сжатия. Усталостная прочность коленчатого вала при наличии концентрации напряжений повышается при этом примерно в два раза. Толщину слоя закалки с учетом последующих при ремонтах шлифовок шеек выполняют равной 3—4 мм. Поверхностная твердость шеек принтом возрастает до HR 52—62. Способ закалки поверхностей коренных и шатунных шеек т. в. ч. широко применяется на отечественных автомобильных и тракторных заводах. [c.228]

Меньшие значения относятся к случаю концентрации напряжений у поперечного отверстия. при условии закалки по всей зоне концентрации напряжения н при сохранении пластичной сердцевины. Обкатка подступичной части валов с напрессованными деталями, галтели прямых ступенчатых валов, обжатие пуансоном края отверстия в валу с поперечным отверстием и т. п. Обкатка галтели коленчатого вала. При нагреве и в условиях длительной службы влияние упрочнения от наклёпа ослабевает. Цифры, заключённые в скобки, нуждаются в дополнителыюй проверке [c.525]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...