Файл: Совершенствование основных узлов турбопоршневых двигателей..pdf

С учетом выполненных преобразований

Усилия в стойках

^ л = ^ з = -7-(2Хі - х ®) + 1;

^ 2 = 4 ^ - ^ + 2-

Полученные расчетные усилия и моменты относятся к единич­ ному значению внешней нагрузки Р. Поэтому для определения действительного значения момента или усилия необходимо умно­ жить полученное значение на величину Р:

Найдем значения коэффициентов канонических уравнений по формуле

Для облегчения и упрощения вычислений воспользуемся формулами для интеграла J /п;/пАdx, предложенными проф.

И. М. Рабиновичем (табл. 2) для различных эпюр моментов. Эпюры единичных изгибающих моментов и внешних нагрузок

представлены на рис. 19. При определении значений слагае­ мых А ік и В ik Для основных, побочных и грузовых коэффициентов модуль упругости Е исключается, так как он входит во все коэф­ фициенты канонических уравнений.

Выражения коэффициентов канонических уравнений могут быть записаны в следующем общем виде, если при этом выразить моменты М а, Мь; М с и т. д., длины участков, высоту опор-стоек через длину пролета I:

2. Формулы для интеграла т,-т/г дх

■ r f t

1

7

Из рис. 19 следует;

38

2. При работе промежуточного цилиндра (расчетная схема представлена

на рис. 20).

- 67Г t 6“’ “ + - T <4а' - О“* ■+ » ] - T 7 ■

sw = -C [2a- “+ -r(1- 2“>] + -T-

3. При работе крайнего цилиндра (расчетная схема представлена на рис. 21).

R z i = ------ J - ( Х 2 — 2 Х і) + 1; Я г0 = ~ 2 ^ . + 1;

39

где

Усилия, действующие в стойках блока, от сил инерции кривошипно-шатунного механизма

В тех случаях, когда нижний силовой пояс блока относительно нежесткий и коленчатый вал двигателя не имеет противовесов, следует учитывать влияние сил инерции кривошипно-шатунного механизма на напряженность элементов блока. При указанных обстоятельствах напряженность блока от сил давления газов несколько уменьшается.

При жестком нижнем силовом поясе, например как у двига­ теля 6 ЧН 30/38, силы инерции, действующие в вертикальном направлении, воспринимаются главным образом нижней частью блока (в районе картера) и существенно не влияют на напряжен­ ность верхней части блока.

На рис. 22, а, б, в представлены расчетные схемы при работе промежуточного цилиндра, крайнего и двух рядом расположенных цилиндров. Крайние опоры, прилегающие к стойкам рассматри­ ваемого отсека, принимаются жесткими, так как усилия в них от сил инерции будут малыми и противоположно направленными из-за сил инерции в прилегающих цилиндрах. Прогиб нижнего силового пояса определяется не только податливостью е всей стойки, но и прогибом 6 П верхнего силового пояса, на который опираются эти стойки. Следовательно, податливость упругих опор I = е + бп.

40

При определении податливости (рис. 22, г) верхнего силового пояса жесткость его допустимо осреднять и рассматривать этот пояс как балку с постоянной жесткостью:

I3 .

б

Из расчета усилий, действующих в кривошипно-шатунном механизме от инерционных нагрузок, находятся усилия, действу-

Рис. 22. Расчетная схема для определения усилий в стойках от сил инерции:

а, б, о — при работе промежуточного, крайнего и двух рядом располо­ женных цилиндров; г — схема определения податливости верхнего си­ лового пояса (У, 2, 3 — см. рис. 19)

ющие на коренные подшипники (в вертикальной плоскости) стоек работающего цилиндра. Инерционные нагрузки выражают через внешнюю нагрузку (силы газов) Р с помощью коэффициен­ тов, например Кі, К 2 и т. д.

Принципиальная схема расчета аналогична схеме, представлен­ ной выше (см. рис. 19). При вычислении необходимо учитывать знак (направления) инерционных сил, действующих на коренные подшипники.

Решая системы канонических уравнений, находят моменты и' усилия, действующие на опоры.

Учитывая, что .силы, возникающие в стойках отсека, в ци­ линдре которого начинается рабочий процесс, от сил инерции

41

и сил газов противоположны по направлению, найдем окончатель­ ное выражение сил, действующих на стойку блока,

При последовательной работе цилиндров, когда боковые листы не имеют вырезов выше верхней плиты картера, номиналь­ ной уровень напряжений в блоке находится по формуле

где FCTи F6n — соответственно фактическая площадь поперечного сечения стойки и бокового листа на длине отсека.

При наличии вырезов в несущих элементах блока необходимо принимать во внимание образующуюся при этом неравномерность распределения напряжений по сечениям отсека.

Для блоков, имеющих вырезы в боковых листах выше верхней плиты картера, номинальный уровень напряжений

где Fn — минимальная площадь поперечного сечения боковых листов между вырезами, которые примыкают к стойке с обеих сторон.

Полученные зависимости позволяют при проектировании блока, когда выбрано расстояние между цилиндрами и определились конфигурация стойки и ее высота, не дожидаясь завершения технического проекта, выполнить параллельно расчет блока. Задаваясь в качестве переменной величины толщиной стойки 6 СТ и площадью поперечного сечения стойки FCT, выполняют расчет по определению номинального уровня напряжений, позволяющий своевременно выбрать оптимальную толщину стоек, откорректи­ ровать жесткости верхнего или нижнего силовых поясов блока.

Напряжения в опорном поясе блоков

При расчете блоков большое внимание придается прочности и жесткости нижнего опорного пояса блока, который определяет надежность работы как< коренных подшипников, так и 'самого блока.

На опорный пояс блока (лапы) действуют силы инерции вращательно движущихся масс кривошипно-шатунного механизма

1. Силы давления газов практически не влияют на деформа­ цию опорного пояса в горизонтальной плоскости и не определяют его напряженного состояния.

2. Максимальные напряжения в опорном поясе возникают при горизонтальном положении средних колен коленчатого вала.

42