Файл: Совершенствование основных узлов турбопоршневых двигателей..pdf

Распределение и перенос нагрузки, действующей на подшипниковый узел, на стержни эквивалентной рамы

Действующая на расчетный контур нагрузка может быть как поверхностной (приложенной к внутренним или внешним поверх­ ностям), так и массовой (силы инерции самого контура). Во всех случаях нагрузка, распределенная по произвольному закону, приводится к эквивалентной плоской нагрузке с интенсивностью, отнесенной к дуге окружности отверстия: Плоскостью приведения служит продольная плоскость симметрии контура.

Для единообразия введения в расчетную схему действующей на контур нагрузки любой непрерывный закон изменения исход­ ной интенсивности заменяется равномерноступенчатым. Для обес­ печения достаточной точности воспроизведения нагрузки на раму каждый стержень расчетной рамы делится на четыре равных интер­ вала — участка, в пределах каждого из которых нагрузка счи­ тается равномерной.

Перенос нагрузки на стержни эквивалентной рамы осуще­ ствляется по направлениям радиальных лучей, проведенных из центра тяжести замкнутой кривой внутреннего очертания упругого контура через узловые точки и точки деления стержней, находя­ щихся в районе нагружения. При этом интенсивность исходной приложенной к контуру распределенной нагрузки в каждой выде­ ленной точке должна быть осреднена в пределах интервала деле­ ния и разложена как вектор на две составляющие — по направле­ нию радиального луча и нормально к нему, которые затем пере­ носятся в соответствующие точки стержней рамы.

Для сохранения общего равнодействующего усилия при пере­ носе распределенной нагрузки на дугу большего или меньшего радиуса исходная интенсивность должна быть уменьшена в отно­

расстояние от центра отверстия до внутреннего очертания в дан­

мальной нагрузки с внутренней поверхности постели подшипника на произвольный (/-й) стержень его эквивалентной рамы.

Перенесенные таким образом на раму составляющие нагрузки проектируются далее на нормаль к стержню и на направление стержня для определения расчетных интенсивностей, нормальной и касательной нагрузок для каждого стержня, находящегося в районе нагружения. При незначительном отклонении радиаль­

166

ного луча от нормали к стержню на угол 6 (/-.иі) (до 10—15°) прибегать к разложению на нормальную и касательную составля­ ющие становится нецелесообразным в связи с неоправданным повышением трудоемкости расчета.

При расчете разъемных подшипниковых узлов коленчатого вала дизеля (шатунного н коренного) нагрузка считается извест­ ной и распределенной по поверхности расточки постели или по рабочей поверхности вкладышей. Полная нагрузка с достаточной

вия статической эквивалентности проекции внешнего вектора нагрузки и суммы проекции распределенных сил при направле­

где R о— радиус отверстия постели; t 0— номинальная толщина вкладыша.

167

При несимметричной нагрузке (наклонное положение вектора) пли несимметричной раме исключение в схеме касательных соста­ вляющих распределенной нагрузки приводит к повороту суммар­ ного вектора нагрузки относительно его исходного положения (рис. 108). При расчете в этом случае, если не вводить касательных составляющих нагрузки, следует вместо фактического угла на­ клона вектора принимать расчетный угол ß' — ß — Aß, где Aß — корректирующий угол (поправка), зависящий от ß и вида

исходного контура. Величина угла Aß обычно не превышает половины наибольшего угла расхождения нормалей для наиболее нагруженных стерж­ ней рамы п лежит в пределах

5—7°.

Приближенно угол расхож­ дения нормалей (в •радианах) определяется для j (/ + 1)-го стержня (см. рис. 107) по сле­ дующему выражению:

роны от направления вектора Р, означает порядковый номер данного интервала в этой системе отсчета.

Вид эквивалентной рамы с указанием схемы переноса наг­ рузки для несущего контура типа постели коренного подшипника дизеля показан на рис. 109. Применительно к узлу типа криво­ шипной головки шатуна схема переноса нагрузки от постели подшипника на контур эквивалентной рамы приведена на рис. ПО для каждого из выбранных двух расчетных положений внешнего вектора Р ^ и Р 2, соответствующего в четырехтактном дизеле началу такта впуска (максимальным растягивающим силам инер­

168

ции, приложенным к крышке) и началу такта рабочего хода (максимальным сжимающим силам давления газов, приложен­ ных к участку постели в стержне).

Количественная запись геометрических форм эквивалентных стержневых систем

Аналогично представлению различного характера распре­ делений жесткости и нагрузки в расчетных контурах подшипни­ ковых узлов, необходимо также осуществить удобную запись

других деталей двигателя. Для этого в расчетную схему вво­ дится система прямоугольных координат, ориентированная опре­ деленным образом относительно построенной рамы, при аналити­ ческой записи формы которой были приняты в качестве характер­ ных узловые точки рамы (точки начала и конца стержней). Вве­ дение координатных осей выполняется одинаково для различных упругих контуров путем следующего построения.

169