КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно к конструкциям коленчатых валов.
Известна конструкция коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, состоящая из коренных и шатунных шеек и соединяющих их симметричных щек, ось которых проходит через оси соответствующих коренных и шатунных шеек (см. Орлин А.С., Круглов М.Г. «Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей» М. Машиностроение. 1984 г., стр.203).
z
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, при использовании известной конструкции является неравномерное распределение напряжений по поперечному сечению щеки коленчатого вала, возникающих при действии максимального давления газовых сил P на поршень, обусловленное симметричностью щеки коленчатого вала.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является коленчатый вал с полыми шейками, содержащими сквозные отверстия, выходящие в щеки вала, распорные средства установлены в отверстиях на участке коренных шеек и шатунных шеек (см. заявка ФРГ №3837292 кл. F 16 C 3/10 от 10.05.90).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, является симметричность щеки коленчатого вала, которая приводит к неравномерному нагружению поперечных сечений от
результирующей сил, передающихся от шатуна, с учетом сил трения в коренных и шатунных шейках.
Сущность полезной модели - обеспечение равных напряжений в поперечных сечениях щек кривошипов коленчатого вала с целью уменьшения его массы при обеспечении необходимых несущих свойств.
Технический результат - снижение массы коленчатого вала, повышение равномерного распределения напряжений и деформаций коленчатого вала, что приводит к снижению массы двигателя, уменьшению излучаемого шума и улучшению условий работы шатунных и коренных подшипников.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в коленчатом вале двигателя внутреннего сгорания, содержащем коренные и шатунные шейки и соединяющие их щеки, особенностью является то, что, щеки выполнены несимметричными относительно плоскости, проходящей через оси коренных и шатунных шеек, при этом несимметричность определяется коэффициентом трения пары шейка-подшипник и радиусами шеек.
На чертеже представлено: на фиг.1 изображен общий вид коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания; на фиг.2 - щека коленчатого вала несимметричной формы и нагрузкой, действующей на шейки коленчатого вала.
ш
к
ш
к
тр
Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания включает: корпус коленчатого вала 1, носок коленчатого вала 2, коренные шейки 3, щеки 4, шатунные шейки 5 и хвостовик с фланцем 6, r, r - радиусы шатунных и коренных шеек, R - реакция коренных опор, S - сила, передаваемая шатуном на шатунную шейку, Δ, Δ - смещения точек приложения силы на угол трения φ, соответственно для шатунной и коренной шеек.
Работа коленчатого вала осуществляется следующим образом. В двигателе коленчатый вал 1 установлен на коренных шейках 3, на носок коленчатого вала 2 крепится шкив привода вспомогательных агрегатов, а на хвостовик с фланцем 6 - маховик. В момент максимального рабочего
ш
к
давления газовые силы через поршень и шатун передают усилие S на шатунную шейку 5 коленчатого вала 1. Линия действия силы S, действующей от шатуна, в результате имеющегося в паре шатун-шатунная шейка коленчатого вала трения отклоняется от центров шеек и смещается на величину Δ. Аналогичное смещение линии действия реакции R коренной опоры на величину Δ происходит в коренной шейке 3. В результате щека 4 оказывается нагруженной силами, линии действия которых не проходят через оси шеек, а смещены на некоторую величину, что приводит к несимметричности формы щеки для обеспечения ее равнопрочности.
Преимущество полезной модели состоит в том, что щеки коленчатого вала выполнены несимметричны относительно плоскости, проходящей через соответствующие шейки. В этом случае площади и моменты инерции левой и правой половины поперечного сечения щеки становятся неодинаковыми, для учета смещения линии действия газовых сил и реакции коренных опор. Величина несимметричности является сложной функцией геометрических размеров, характеристик материалов, действующей нагрузки и коэффициента трения и в каждом конкретном случае определяется расчетным путем таким образом, чтобы максимальные напряжения в левой и правой половине поперечного сечения щеки были равны.