Файл: Взоров, Б. А. Форсирование тракторных двигателей.pdf

Запас по усталостной прочности шатунных шеек от совмест­ ного действия кручения и изгиба определяют по формуле Гафа

/г — пО ат

1 4 н- п2Т

Напряжения и запасы прочности щек определяют на щеке, имеющей наименьший момент сопротивления изгибу или наи­ большее плечо изгиба.

Щеки рассчитывают на пусковом режиме при Pz= Pzuok+ + 90 кгс/см2 и на номинальном режиме на усталостную проч­ ность. В первом случае определяют суммарные напряжения изгиба и'сжатия а,,, но которым подсчитывают запас прочности

п = Ov , где а„ — временное сопротивление на разрыв.

Усталостный режим при номинальной мощности определяет амплитудные напряжения щеки от совместного действия изгиба и сжатия-растяжения. В зависимости от того, какая щека яв­ ляется опасной, амплитудное напряжение выражается через

реакции левой или правой опор.

Запас усталостной прочности по нормальным напряжениям (без учета средних напряжений цикла).

87

табл. 10.

Как видно из табл. 10, запасы прочности коренных шеек всех основных отечественных дизелей в пределах рассматриваемых форсирований по мощности (до 50%) вне зависимости от ме­ тода форсирования остаются настолько высокими, что практи­ чески прочность шеек не может лимитировать надежности ко­ ленчатого вала.

Запасы прочности шатунных шеек в условиях форсирования приближаются к минимально допустимым (двукратным), а на старом дизеле Д-160 (ЧТЗ), форсированном до 1.60—170 л. с., они менее полуторных, т. е. находятся в области, лимитирующей надежность коленчатого вала.

Форсирование по частоте вращения снижает запасы прочно­ сти шатунных шеек. В то же время, как это видно на примере дизеля СМД-14, форсирование за счет наддува более резко снижает запасы прочности шатунных шеек, чем форсирование по частоте вращения.

Из всех элементов коленчатых валов наименьшие запасы прочности имеют щеки. В практике эксплуатации наиболее ча­ стой поломкой валов является поломка по щекам. Запас по наи­ меньшим значениям a_i и t_i для всех валов находится в пре­ делах примерно 1,5—2, а при форсировании дизеля Д-50 надду­ вом до 75 л. с. (Д-50Т) он снижается до величины, лимитирую­ щей надежность вала.

На примере дизелей Д-37, Д-160 (ВТЗ), Д-160 (ЧТЗ) видно, что форсирование по частоте вращения не сказывается на запа­ сах прочности щек или сказывается незначительно (дизель СМД-14). В то же время форсирование наддувом существенно снижает запасы прочности щек, что видно на примере двига­ телей Д-50Т и А-01Т, и, как правило, требует принятия специаль­ ных мер по повышению прочности коленчатых валов дизелей.

Напряжения в поршневом пальце. Поршневой палец яв­ ляется одной из ответственных деталей дизеля, поломка кото­ рого приводит к поломке коленчатого вала, шатуна, а часто и блока. В связи с этим оценка возникающих в пальце напря­ жений при форсировании необходима. В поршневом пальце возникают напряжения изгиба, смятия, сдвига, а также напря­ жения при овализации его поперечного сечения. Для подсчета этих напряжений в табл. 11 приведены основные конструктив­ ные данные по поршневым пальцам ряда отечественных трак­ торных дизелей.

В соответствии с общепринятой методикой расчета опреде­ ляют удельное давление в бобышках поршня qGoс и в верхней

88

Таблица If

Основные конструктивные параметры поршневых пальцев отечественных тракторных дизелей массового производства

втулке шатуна qnT, максимальное напряжение изгиба в сере­ дине поршневого пальца о и максимальное касательное напря­ жение в его сечениях, расположенных в зазорах между торцами бобышек и поршневой головкой, а также напряжения на внеш­ ней и внутренней поверхностях пальца, возникающие при его овализащш и определяемые для горизонтального и вертикаль­ ного сечений пальца.

Наибольшие напряжения овализации (кгс/см2) на внутрен­

его наружному диаметру; /г= (1,5-У-15) (а—0,4)3 — коэффициент.

Расчеты всех перечисленных величии па режимах работы дизелей, приведенных в табл. 11, позволяют установить их зави­ симость от выбранного способа форсирования и определить гра­ ницы возможного форсирования дизеля.

На рис. 54, а показана зависимость возникающих в пальце дизеля Д-37 (ВТЗ) напряжений при его форсировании по ча­ стоте вращения от 1600 до 2400 об/мин с соответствующим уве­ личением мощности от 41 до 70 л. с. Скоростное форсирование

90