Матричные методы в расчетах крутильных колебаний силовых установок с ДВС. Лашко В.А - 177 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТОГУ | Хабаровск

Составители: 

Рубрика: 

176
6. РАСЧЕТ ВАЛА НА ПРОЧНОСТЬ ПРИ КРУТИЛЬНЫХ
КОЛЕБАНИЯХ
6.1. Расчет на прочность с учетом переменной нагрузки
Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания, валопровод судовой силовой уста-
новки при развитии крутильных колебаний находятся под воздействием переменных
механических нагрузок. Причем напряжения могут меняться не только по величине, но
и по знаку. Характер периодического изменения напряжений в зависимости от условий
работы детали и режима функционирования двигателя может быть весьма разнообраз-
ным. Поэтому для расчета детали выбирают самое невыгодное сочетание возможных
нагрузок. Рассмотрим сначала действие только нормальных напряжений. А все сказан-
ное о них можно полностью распространить и на касательные напряжения.
Определение. Изменение напряжений за один период называется циклом. Цикл ха-
рактеризуется максимальным
max
σ
, минимальным
min
σ
и средним
2
minmax
σ
σ
σ
+
=
m
напряжениями, а также амплитудой
2
minmax
σ
σ
σ
−
=
a
. Циклы, для которых справед-
ливо условие
minmax
σ
σ
−
= называются симметричными, а все остальные – асиммет-
ричными. Степень асимметрии характеризуется коэффициентом асимметрии
max
min
σ
σ
=r . В частном случае симметрического цикла ,0
=
m
σ
a
σ
σ
=
max
и ,1=r а при
статическом нагружении
minmax
,0
σ
σ
σ
=
=
a
и .1
=
r Асимметричный цикл, для ко-
торого справедливы условия ,5,0,0
min
=
=
a
σ
σ
m
σ
σ
=
max
и ,0
=
r называется пульси-
рующим. Если у асимметрического цикла
,0
<
r
то этот цикл называется знакопере-
менным, а если
−
≥ 0r то знакопостоянным.
Переменное напряжение любого асимметрического цикла может быть представлено
суммой постоянного среднего напряжения, отличного от нуля, и переменного напря-
жения, изменяющегося по симметрическому циклу с амплитудой .
a
σ
Следовательно,
имеем равенства вида: .,
minmax amam
σ
σ
σ
σ
σ
σ
−
=
+
= Амплитуда всегда больше нуля,
так что среднее напряжение
m
σ
может быть как положительным, так и отрицательным.
Усталостное разрушение металла зависит не только от абсолютной величины мак-
симального напряжения цикла ,
max
σ
но и от величины амплитуды .
a
σ
Наиболее опас-
ным в отношении усталостного напряжения являются симметричный цикл, который
при данном значении
max
σ
обладает наибольшей амплитудой
a
σ
и размахом колебаний
.2
a
σ
Величина предельного допустимого напряжения при переменном нагружении за-
висит от степени асимметрии цикла, то есть от коэффициента
.
r
Этот предел устало-
сти (или выносливости) любого цикла обозначается .
r
σ
Так, например, предел выносливости для симметричного цикла обозначается
,
1−
σ
предел выносливости для пульсирующего цикла - .
0
σ
Выносливость материала метал-
ла при различных коэффициентах асимметрии обычно характеризуется приближенной
диаграммой усталостной прочности. На рис. 6. 1 эта усталостная прочность представ-
лена в виде ломаной
ABCD в координатной плоскости с осями .,
ma
σ
σ
Каждая точка
этой линии, например, точка
,N
характеризуется соответствующим значением коэф-

Страницы