Стресс шатуны


Моделирование напряженного состояния главного шатуна авиационного двигателя

 

В работе рассмотрена прочностная надежность главного шатуна перспективного авиационного двигателя ЧН 13/14. Предложена методика определения режимов максимальной и минимальной нагрузки для оценки коэффициента запаса циклической прочности. Выполнены соответствующие расчеты. Оптимизация конструкции позволила получить наилучшие массогабаритные параметры при минимально допустимом значении коэффициента запаса.

Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания, шатун, прочность, коэффициент запаса, численное моделирование.

 

Введение: В настоящее время основным методом оценки усталостной прочности деталей ДВС является детерминистический метод оценки [1]. Главной формулой для расчёта является формула Серенсена [2, 3], позволяющая определить коэффициент запаса по выносливости nR

nR = σ-1/(K·σa+ ψ·σm), (1)

где σa — значение амплитуды цикла, σm — значение среднего напряжения цикла. K — коэффициент суммарного влияния всех факторов на усталостную прочность детали, ψ — коэффициент чувствительности материала к асимметрии цикла. Индекс R соответствует показателю асимметрии цикла. Так, например, σ-1 — предел выносливости материала при симметричном нагружении.

Деталь считается работоспособной, если коэффициент запаса n не ниже некоторого минимального допустимого значения [n], т. е. условие прочности имеет вид n ≥ [n]. В большинстве случаев в машиностроении принимается [n]=1.5–2.5. Величина [n] зависит в общем случае от точности определения нагрузок и характеристик сопротивления усталостному разрушению (зависящих от объема экспериментальной информации), от уровня технологии изготовления, ответственности конструкции. Наиболее правильным путем выбора [n] является подход, основанный на сопоставлении результатов расчета с данными об отказах в условиях эксплуатации, обобщении опыта конструирования, расчетов и указанных сопоставлений с практикой.

Шатун является одной из наиболее ответственных деталей двигателя внутреннего сгорания наряду с крышками цилиндра [5] и поршнями [6]. Он совершает сложное движение с высокими и ускорениями. На всем протяжении развития двигателей конструкторы искали решения по увеличению его надежности при одновременном снижении массы. Из традиционных материалов наиболее полно условиям нагружения шатуна отвечают хромистые стали; известны случаи применения для шатунов титановых и Al-сплавов, композиционных материалов [4] Особенно сложным является обеспечение работоспособности шатунов двигателей, имеющих звездообразную компоновку. Последнее объясняется очень сложным характером испытываемых нагрузок. При этом применение новых материалов еще больше усложняет задачи создания работоспособной конструкции и методик расчетного обеспечения прочности.

Расчетная модель для исследуемого двигателя типа ЧН13/14 (рис. 1) представляет собой сборку главного шатуна, поршневого пальца, прицепных пальцев, построенную в программном комплексе «SolidWorks». В качестве нагружающих факторов рассматриваются силы K, действующие вдоль стержней главного и прицепных шатунов.

Рис. 1. Расчетная модель

 

Для оценки многоцикловой усталости главного шатуна, в условиях переменных нагрузок, необходимо исследовать его напряженно-деформированное состояние в 14 положениях — при минимальных (растягивающих) и максимальных (сжимающих) значениях силы К вдоль главного и всех шести прицепных шатунов.

&nbspСлучай максимальных сжимающих и растягивающих напряжений в области сочленения с 1-м прицепным шатуном

Два положения расчетной модели для максимальных сжимающих и растягивающих напряжений в области сочленения с первым прицепным шатуном определяются экстремумами силы K, действующей вдоль стержня первого прицепного шатуна (рис.2).

Рис. 2. График изменения силы К первого прицепного шатуна от угла поворота коленчатого вала, Н

 

Максимальное значение силы: Kpr1max= 55428 H; угол поворота коленчатого вала, при котором оно достигается: 68⁰.

Минимальное значение силы: Kpr1min= -3790 H; угол поворота коленчатого вала, при котором оно достигается: 416⁰

Для снижения затрат вычислительных ресурсов расчетная модель (рис.3) представляет половину сборки главного шатуна, прицепных пальцев, шатунной шейки КВ.

а)б)

Рис. 3. Расчетная модель: а) — для случая Kpr1max ; б) — для случая Kpr1min

 

Силы К, действующие вдоль стержней прицепных шатунов, прикладываются к поверхности пальца при помощи функции «bearingload», предусмотренной в ПК «Ansys». Направление действия сил задается с учетом положения прицепного шатуна при заданном угле поворота КВ. Сила К, действующая вдоль стержня главного шатуна, прикладывается в виде давления на срезе. Его значение равняется отношению силы на площадь среза.

Положение КВ при Kpr1max : α = 68º;

Рglav

0,158770 МПа

Kpr1

27714 Н

Kpr2

-913,6 H

Kpr3

2445 H

Kpr4

2455 H

Kpr5

1890 H

Kpr6

4936 H

 

Положение КВ при Kpr1min : α = 416º;

Рglav

26,656329 МПа

Kpr1

-1895 Н

Kpr2

2289 H

Kpr3

1963 H

Kpr4

2090 H

Kpr5

3513 H

Kpr6

1473 H

 

Конечно-элементная сетка включает 155032 элемента (рис. 4а). В зонах сопряжения пальцев с главным шатуном, шатуна с шатунной шейкой КВ выполнено сгущение сетки для повышения точности решения (рис. 4б).

а)

б)

Рис.4. Конечно-элементная модель

 

Результаты расчета в случае максимальных сжимающих напряжений представлены на рис.5а, в случае максимальных растягивающих напряжений — на рис.5б.

а)б)

Рис. 5. Распределение эквивалентных напряжений: а) — при Kpr1max ; б) — при Kpr1min

 

Исходными данными для оценки многоцикловой усталости являются напряжения, полученные выше, предел прочности материала Д16Т σВ = 460 МПа, предел выносливости σ-1 = 135 МПа. В результате оценки многоцикловой усталости установлено, что минимальный запас циклической прочности равен nσ = 2,094.

Аналогичным образом, проведя серию расчетов для случаев максимальных сжимающих и растягивающих напряжений в области сочленения с 2, 3, 4, 5, 6 прицепным шатуном были получены распределения напряжений и определены минимальные запасы циклической прочности (табл. 1).

 

Таблица 1

Минимальные значения запасов цикловой прочности

№ прицепного шатуна

Коэффициент запаса, nσ

1

2,094

2

2,154

3

1,988

4

1,816

5

1,783

6

1,854

 

Случай максимальных сжимающих и растягивающих напряжений в стержне главного шатуна

Два положения расчетной модели для максимальных сжимающих и растягивающих напряжений в стержне главного шатуна определяются силой K, действующей вдоль стержня главного шатуна (рис.6).

Рис. 6. График изменения силы К главного шатуна от угла поворота коленчатого вала, H

 

Максимальное значение силы: Kg1max = 54876 H ; угол поворота коленчатого вала, при котором оно достигается: 378⁰.

Минимальное значение силы: Kg1min = -4676 H ; угол поворота коленчатого вала, при котором оно достигается: 4⁰.

Для снижения затрат вычислительных ресурсов расчетная модель (рис.7) представляет четверть сборки главного шатуна, поршневого пальца, шатунной шейки КВ.

Рис. 7. Расчетная модель: а) — для случая Kg1max ; б) — для случая Kg1min

 

Положение коленчатого вала при Kg1max = 54876 Н — α = 378 º; положение коленчатого вала при Kg1min = -4676 Н — α = 4 º;

Конечно-элементная сетка включает 77627 элементов (рис. 8а). В зонах сопряжения поршневого пальца с главным шатуном, шатуна с шатунной шейкой коленчатого вала выполнено сгущение сетки для повышения точности решения (рис. 8б,в).

Рис. 8. Конечно-элементная модель

 

Результаты расчета в случае максимальных сжимающих напряжений представлены на рис.9а, в случае максимальных растягивающих напряжений — рис.9б.

а)б)

Рис.9. Распределение эквивалентных напряжений: а) — для случая Kg1max ; б) — для случая Kg1min

 

В результате оценки многоцикловой усталости, установлено, что минимальный запас циклической прочности — nσ = 1,611.

Проведенные расчеты показали, что спроектированная конструкция удовлетворяет требованиям по усталостной прочности. Минимальное значение запаса циклической прочности — nσ = 1,611, что больше допустимого значения [nσ] = 1,5. Полученные результаты позволяют говорить, что наиболее опасными, с точки зрения усталостной прочности, для шатуна звездообразного двигателя являются напряжения, возникающие в шатунной головке и пяте под прицепные шатуны.

Последовательное определение напряженно-деформированного состояния для случаев максимальных амплитуд нагрузок по каждому из прицепных шатунов определяет совокупность минимальных запасов по цикловой прочности главного шатуна в области кривошипной головки. В этой связи, разработанная и опробованная на исследуемом двигателе методика приобретает значительное прикладное значение.

 

Литература:

 

  1.      Конструирование двигателей внутреннего сгорания / Н. Д. Чайнов [и др.]; Под ред. Н. Д. Чайнова. — М.: Машиностроение, 2011. — 496 с.
  2.      Биргер И. А., Мавлютов Р. Р. Сопротивление материалов //М.: Наука, 1986. — 560 с.
  3.      ГОСТ 25–504–82 Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета характеристик сопротивления усталости [Текст]. –Введ. с 01.07.83– Москва: Изд-во стандартов, 1983. — 55 с.
  4.      Мягков Л. Л. Методика расчета напряженно-деформированного состояния шатуна из композиционного материала быстроходного автомобильного двигателя: Дис. … канд. техн. наук. — М., 2000. — 213 с.
  5.      Myagkov L. L., Strizhov E. E., Malastovskii N. S. Modeling of the thermal state of the diesel cylinder cover with allowance for liquid flow in the cooling cavity // Heat Transfer Research. 2008. Т. 39. № 8. С. 685–694.
  6.      Чайнов Н. Д., Мягков Л. Л., Стрижов Е. Е. Расчет теплового состояния составных поршней форсированных транспортных дизелей // Грузовик. 2011. № 6. С. 10–13.

Основные термины (генерируются автоматически): главного шатуна, коленчатого вала, поворота коленчатого вала, запаса циклической прочности, прицепного шатуна, коэффициента запаса циклической, усталостной прочности, коэффициент запаса, прицепных шатунов, шатуна перспективного авиационного, напряженного состояния, угол поворота коленчатого, перспективного авиационного двигателя, Похожая статья, напряжений в области сочленения, Расчетная модель, циклической прочности прицепного, Исследование напряженного состояния, состояния главного шатуна, прочности главного шатуна.

moluch.ru

Расчёт кривошипной головки шатуна. — КиберПедия

Кривошипа головка шатуна имеет следующие размеры: диаметр шатунной шейки ширина кривошипной головки расстояние между осями шатунных болтов 830 мм, толщина вкладыша Радиус кривизны расчётного сечения

Из динамического расчёта двигателя имеем

Вычислим усилие нагружающее крышку кривошипной головки

Среднее сечение крышки определяется углом Ориентировочно принимаем . Для данного сечения нормальная сила и изгибающий момент будут равны

Площадь поперечного сечения и момент инерции крышки

где h – толщина крышки, h=15 мм.

Площадь поперечного сечения и момент инерции вкладыша:

Расчётное сечение крышки нагружается продольной силой и изгибающим моментом. Их значения

Напряжения в крышке от усилий N и M

Характер изменения напряжений в крышке, кривошипной головки, от нулевой, поэтому амплитудное и среднее значения напряжений определяем по формуле

Коэффициент запаса прочности на выносливость

 

 

Расчёт шатунных шпилек.

Шатунные шпильки относятся к наиболее ответственным деталям шатунной группы. Разрыв шпильки приводит, как правило, к аварии двигателя со всеми вытекающими отсюда последствиями:

-недостаточное усилие предварительной затяжки, что вызывает раскрытие стыка и образование

-наклёпа на контактируемых поверхностях;

-перетяжка шпилек, превышающая предел текучести материала последующим ослаблением затяжки;

-чрезмерные динамические нагрузки, которые обусловливают усталостные трещины.

 

 

Расчёт шпилек нижней головки шатуна

 

Нижняя крышка шатуна крепиться двумя шпильками с резьбой М64×3 ГОСТ 24705-81. Усилие, нагружающее крышку кривошипной головки Усилие затяжки шатунного болта, исключающее раскрытие стыка

где – коэффициент запаса затяжки, принимаем ;

– коэффициент основной нагрузки, принимаем ;

– число шпилек.

Тогда расчётная нагрузка на шпильку

Максимальные и минимальные напряжения в резьбе шпильки при работе двигателя

где – минимальная площадь поперечного сечения резьбы,

Среднее напряжение и амплитуда цикла

Так как характер изменения напряжений в шатунном болте знакопостоянный, запас прочности находим в функции от предела текучести. В частности, для резьбы теоретический коэффициент концентрации напряжения вычисляем по формуле:

где - шаг резьбы,

– радиус округление впадин витков резьбы, для обычной резьбы

;

Соответствующий этому значению эффективный коэффициент концентрации напряжений

где масштабный фактор для рассматриваемого сечения

 

С учётом численных значений этих коэффициентов запас прочности

Условие прочности на выносливость выполняется.

 

 

cyberpedia.su

Нынешние МТБ системы, проблеммы (щелчки , люфты) и их решения. - Привод - Каталог статей

Без прелюдий сразу к делу.Квадрат система старая и в принципе неплохая - залюфтила подтянул болт, шатун натянулся на конус, люфт пропал, но правда количество подтяжек ограничено, тем моментом, когда шайба болта упрётся в ось каретки. Правда тоненький вал  сломать намного проще чем у более умных кареток.

Если просто подтягивание шатуна не решает проблемы щелчков , то шатуны нужно снять, тщательно очистить посадочные места от грязи, лучше обезжирить, намазать ось каретки качественной графитной смазкой , поставить шатуны и хорошо затянуть*(кстати шайбу и болт тоже надо смазывать(НЕ РЕЗЬБУ А ГОЛОВКУ)- смазанная с обоих сторон шайба позволит избежать самопроизвольного выкручивания).

Увеличить число возможных подтяжек можно, подложив кусочки лезвий от старых бритв. Намазав вал каретки графиткой, просто прилепляем к квадрату с каждой стороны, заранее вырезанные кусочки лезвия и аккуратно надеваем шатун (мы получим 4 проставки). Использовать другие металлы нет смысла - их сомнёт и будет только хуже, а материал "бритвочек"- закалённая сталь, и сминаться не будет.

Сейчас шатуны с посадкой на квадрат редко изготавливают из особо качественных материалов - отсюда бессмысленность замены убитых шатунов - новые убьются также, а может и быстрее. Потому все от систем под квадрат избавляются при первой возможности, чего и вам советую.

Шлицы, они разные бывают:

PoweSpline от труватив

 

 

 

Octalink от Shimano

 

 

 

ISIS

  

Howtiеzer от труватив

 

Powerspline- системы неудачные, я если честно предпочёл бы какую-нибудь топовую систему под квадрат года эдак 2003.Мелкие шлицы не дают достаточной жесткости и вообще не рассчитаны на повторную установку, ибо люфта уже будет не избежать, да и мелкий шлиц прочностью особой не отличается -после появления люфта можно сорвать - в общем годится только для лёгкого Кросскантри с последующей заменой.

 

 

Oktalink - первая шлицевая система выпущенная шимано несмотря на кажущуюся воздушность и коротковатость шлицев отзывы весьма позитивные, шатуны достаточно устойчивы к появлению люфта, но прочность(вес) всё таки рассчитана на бэккантри (эндуро) , для жести они не годятся - о чём кстати производитель вещает в каждом буклете.

 

ISIS - шлицы имеют полукруглую форму для удешевления изготовления сами шлицы делаются слегка на конус, как любое шлицевое соединение работающее с переменной нагрузкой оно склонно к микролюфтам. Тем не менее системы под исис более менее устоичивы к появлению сильного шата.

Howitzer - задумка срамовцев была сделать исис на выносных подшипниках, что позволяет установить подшипники диаметром побольше чем в узел рамы - подшипничек получится подешевле и покрепче, шатуны ховитзер несовместимы с каретками исис и наоборот, разница в шлицах и чеинлаине.

Есть так-же стандарт от ФСА именуемый PowerDrive под шатуны RPM El'Toro, недорогая вещь, ось диаметром поменьше чем исис но внешне цлицы похожи, кстати эта система благодаря методу изготовления шлицев весьма стойка к появлению щелчков(относительно например хасефелтов) , но её минус- это толщина оси - её недостаточно, она просто ломается(скручивается в бублик и разлетается) а шатуны наоборот остаются целы.

Щелчки и люфт.

Шлицы садятся с натягом лишь при первой установке, т.е. зазоров практически нет, но при снятии и повторной установке, или даже при продолжительном катании, металл шатуна (обычно алюминиевый сплав) заминается, появляются зазоры между шлицами шатуна и шлицами оси, т.е. возникает микролюфт. При нагрузке на педали зазоры будут перекладываться, т.е. шатун слегка крутится на оси, естественно происходит трение между шатуном и осью, а трение это в сухом состоянии сопровождается колебаниями звуковой частоты, короче, щёлкают они мерзко. Если бороться со щелчками в шатунах методом качественного и громкого MP3 плеера, то микролюфты со временем вырастут в просто люфт, с вечно откручивающимся болтом. Вы спросите почему болт-то откручивается на шлицах ведь вроде всё не подвижно, а вот и нет если появился люфт пусть даже и бесшумный, но шатун-то крутится туды сюды и потихоньку выворачиает болт. Если система новая и щёлканием сильно не напрягает а болты выворачиваются можно вывернуть их обезжирить резьбу, на торцы, которыми болты упираются в шатун нанести смазку, и применить фиксатор на резьбах болтов,как на картинке с кареткой isis.

Щелчки это вибрации звуковой частоты, вызванные трением металла шатуна о металл оси, потому для устранения проблемы, достаточно вычистить тщательно шлицы вала и шатуна, смазать качественной, стойкой к высоким давлениям и температурам (не графитной и не литиевой) смазкой, аккуратно водрузив шатуны на место, покрепче их затянуть.Люфт, кстати, тоже не повод выкидывать шатуны под исис или ховитзер, нужно также снять шатунчики, очень хорошо почистить шлицы вала, а шлицы шатунов помимо тщательной чистки ещё и обезжирить.Далее взять двухкомпонентный эпоксидный клей типа «контакт»а, приготовить смесь согласно инструкции намазать шлицы первого ШАТУНА, и аккуратно водрузить его на родное место, затянуть с нормальным усилием, тоже проделать со вторым шатуном, дать клею схватиться (это займёт около суток, то что пишут в инструкции на открытом воздухе). Подробнее о процессе тут.

Системы "нового поколения" – общего имени нету ибо каждая фирма придумала своё, суть их в том что полый вал каретки намертво спрессован с одним шатуном, а второй крепится на вал наподобие того как вынос крепится к штоку вилки. 

 

 

Эта технология весьма надёжна, преимущества в сниженном весе повышенной жесткости и легкой сборке- разборке.

Недостатком этой системы в первую очередь, является необходимость наличия прямых рук при первой установке, чтобы не перетянуть подшипники, или не сорвать резьбу на левом шатуне. Если "повезло" и резьба сорвалась, то нужно сходить в метизы купить там шестигранный болт подлиннее родного и гайку под него с парой шайб, болт просунуть через отверстие с сорваной резьбой, и обжать шатун гайкой. На кантрийных системах от труватива уже существует проблемма разбалтывания интегрированной оси в правом шатуне, потому смело можно ожидать выхода очередного дешевого  и сердитого по цене стандарта :-)

Мораль сей басни такова: если у вас система под квадрат, и ей пришла крышка, то не скупитесь ставьте систему с полой осью, пока их делают качественными,а если подбитый ISIS или Hovitzer и нету денег, то его можно реабилитировать, главное прямые руки.

Ещё одной причиной пощёлкиваний, даже треска привращении педалей с большой нагрузкой может явлиться закрученная "насухо" каретка, если при установке тушка каретки не была смазана, то мы получаем тотже эффект что и в шатунах, но уже зазоры между витками резьбы каретки и рамы. Решение аналогичное- снять почистить смазать качественной смазкой, закрутить как положено.

Наверняка узнать, что именно щёлкает практически нельзя(нужен опыт),  но есть пара приёмов которые позволят получить 50% уверенность:1. встаём на педали- шатуны горизонтально, нагружаем их(вминая баик в землю движением тела как при хопе), садимся на седло, преворачиваем шатуна на 180 градусов, снова встаём и нагружаем- если щёлкает значит шатуны нужно смазывать.2. если при первом тесте щелчки слышны не кадый раз, то нужно проверить слышны ли щелчки при нагружении шатунов расположенных вертикально и под 45градусов к горизонту, если да то дело скорее всего в тушке каретки- её нужно почистить и смазать. ЧИСТИТЬ НУЖНО ТУШКУ - наружнюю резьбу каретки и внутреннюю рамы- саму каретку разбирать не обязательно.

©Lexapskov

Статья имеет полностью оригинальный характер.

Вся представленная информация является интеллектуальной собственностью автора(ов).Недопустима публикация в сетях и иных источниках и/или коммерческое использование без согласия автора(ов). 

lexapskov.my1.ru

Почему жестко тянет шатуны? - СпросиСеть

tl dr: Отключение двигателя менее жестко на шатунах, а затем на других частях двигателя.

Части в двигателе имеют свою силу. Некоторые части сильнее других. Каждая часть имеет свою собственную работу и свою собственную продолжительность жизни. Когда вы выталкиваете двигатель, вы преждевременно носите на всех частях двигателя, но этот износ не является равным среди деталей.

Повреждение двигателя в основном связано с вращающимся узлом двигателя. Части, которые подвергаются наибольшему избиению, - это мягкие части двигателя, наиболее заметно подшипники и кольца.

  • Подшипники могут пострадать больше всего. Когда вы держите двигатель, вы находитесь на более низком обороте, что означает меньший расход масла. Поскольку поток масла меньше, существует вероятность того, что вал коленчатого вала на стержнях будет выдавливать все имеющееся масло и фактически соприкасаться с поверхностью подшипника. Каждый раз, когда это происходит, он создает больше износа. Если таскание происходит в течение длительного периода времени, это делает его еще хуже. Как только неестественный износ, как это происходит, подшипник становится немного вне круга, что позволяет больше масла выходить из-под контроля, что делает более неприятным, что ... надеюсь, вы получите картину.
  • Поршневые кольца являются очередным сильнее всего, потому что они запечатывают поршень в цилиндре. Кольца - хрупкие существа. В ситуациях жестокого обращения они могут сломаться. Это, как правило, происходит в верхних компрессионных кольцах, но если бы таскание было достаточно серьезным, это могло бы произойти и во вторичных компрессионных кольцах. Когда кольцо прерывается, вы получаете потерю сжатия в этом цилиндре, что снижает производительность. Когда это происходит только в одном цилиндре, вы получаете дисбаланс мощности внутри двигателя, который создает собственные проблемы.

Следующая часть вращающегося узла для избиения - это поршни. В то время как поршни сильны, они не являются нерушимыми. Большинство новых двигателей используют технологию гиперуэктических поршней . По сути, поршень выполнен из алюминиевого сплава, что было сделано в течение многих лет. Кованые алюминиевые поршни были основой гоночных технологий в основном из-за их прочности над алюминиевыми поршнями. Их основным недостатком было то, что они понесли тепловое расширение с большей скоростью, чем литые поршни. Чтобы запустить кованый поршень, вам нужно было оставить большее пространство между поршнем и стенками цилиндров. Это позволило увеличить поршень поршня до тех пор, пока поршень не увеличился до его рабочего размера, и все успокоилось. Это было плохо для легковых автомобилей, так как владельцы не могли справиться с шумом (во-вторых, расходы также были выше).

Где-то вдоль линии, эти инженерные гении выяснили, используя гиперэвтектический алюминиевый сплав, один с более высоким содержанием кремния в алюминии, чем алюминий может поглощать, вы создаете гораздо более сильный сплав. Гиперутектические поршни используются, потому что они более стабильны по размеру, чем кованные поршни, и намного сильнее, чем эвтектические или гипоэвтектические поршни. Компромисс для того, чтобы иметь более сильный сплав, состоит в том, что он более подвержен разрушению при сильной ударной нагрузке. Это действительно очевидно при использовании закиси азота (NO 2 ) в рабочих приложениях. Поэтому не рекомендуется использовать этот тип поршня при использовании NO 2 . Что касается таскания двигателя, он обеспечивает много одинаковых нагрузок на поршень, как и NO 2 . На поршень имеется отличный ударный удар, который может привести к сбою. В книге Кэрролла Смита « Энжиер к победе» он заявляет (стр. 101):

Упрощенно, при повторном (циклическом, а не непрерывном) напряжении способность металла выдерживать напряжение постепенно уменьшается и в большинстве случаев не может быть восстановлена. Металлы, которые подвергаются колебаниям нагрузки, могут и разрываться после конечного числа циклов нагрузки (или, точнее, циклов напряжений), в которых нагрузки и возникающие наложенные напряжения всегда ниже предельной прочности металла. Этот тип отказа называется усталостным отказом .

(ПРИМЕЧАНИЕ: я подробно расскажу об этом далее в ответе о стрессовых столбах )

Позже в книге Кэрролл Смит описывает, что части, которые сделаны для того, чтобы справляться со стрессом, могут делать это почти бесконечно, если напряжения, разделенные на них, ниже их спроектированного порога. После того, как вы пройдете инженерный порог, часть не будет нормально терпеть неудачу сразу, но стрессы будут складываться с течением времени. По мере того, как нагрузки на нагрузку увеличиваются по сравнению с расчетными значениями, нарастание напряжения происходит с большей скоростью, пока часть не достигнет отказа. (т. е. часть может выдерживать 10000 циклов напряжения при заданной нагрузке, но удваивает это напряжение и может обрабатывать только 10 циклов напряжения). Кроме того, помните, что это накопительный эффект: часть, подвергшаяся насилию , не излечится .

Вот масштаб, который описывает то, о чем говорит Кэрролл Смит (скопированный из книги, стр. 109, рис. 93):

( ПРИМЕЧАНИЕ . Вышеприведенный график используется специально для конкретных сплавов черных металлов, но общие идеи, которые выложены через график, могут быть использованы для описания того, как любой металл будет вести себя под напряжением).

Как это переводится на поршень? Ну, это переводится ко всем частям двигателя в ситуации с грузом, но влияет на поршень больше, потому что он не построен для того, чтобы справляться со стрессами, которые создает таскание. Он не будет сразу же сбой, но каждый раз, когда вы будете тянуть двигатель, вы сможете быстрее сблизить эту часть с ошибкой. Основная часть поршня, который может видеть провал, - это кольцо. Это часть поршня, который поддерживает кольца. Следующая часть, которая видит эти напряжения, - это штыревой выступ, где шатун прикрепляется к поршню. Это меньше зоны беспокойства, главным образом потому, что она спроектирована для того, чтобы справляться с большим стрессом. Кольцевые земли гораздо более восприимчивы главным образом потому, что они не настолько толстые.

Следующие две области, вызывающие озабоченность, - это шатуны (или штанги для короткого замыкания) и коленчатый вал. Причина, по которой они вызывают беспокойство, состоит в том, что они являются частью вращающейся сборки. Причина, по которой они находятся дальше, состоит в том, что эти части предназначены для того, чтобы эти напряжения были лучше, чем описанные выше детали . Прутки и коленчатый вал, будучи прочными, также предназначены для гибки . Это изгиб (называемый упругой деформацией ) позволяет им слегка деформироваться и возвращаться к их нормальной форме. Это помогает им поглощать напряжения, которые они подвергают снова и снова без пластической деформации . Пластическая деформация шатуна обычно возникает из-за того, что наложенные на них напряжения превышают их инженерный предел. Жезлы не срабатывают в основном по двум причинам:

  • Их болты штанги не работают при высоких значениях rpms
  • Отсутствие смазки на подшипнике создает сопротивление стержню, что подвергает его скручивающим усилиям, вызывающим пластическую деформацию

Конечно, если будет достаточно таскать, это будет иметь пагубный эффект. Проблема в том, что другие части будут терпеть неудачу, прежде чем стержень будет . Эти неисправности других частей (как правило, подшипники) могут приводить к повреждению стержня, но это побочный продукт неисправности оригинальной детали, а не из-за таскания.

Коленчатый вал, как и палочки, принимает много злоупотреблений, но обычно может злоупотреблять из-за того, как он построен. Он должен иметь упругую деформацию и отскок назад до своей первоначальной формы. Если бы это было не так, это бы усилило стресс и быстро умерло от уродливой смерти.

Другие части двигателя, которые видят износ из-за таскания:

  • Стены цилиндров. Во время тащинга на поршень накладывается дополнительная боковая нагрузка, которая заставляет их в стенки цилиндров. Это создает больший износ и царапины, что может привести к тому, что цилиндры выйдут из круга (также натирает и поршневые юбки).
  • Ремень / цепь с хромированием - Lugging создает дополнительную замятость ремня / цепи, которая также оказывает общее аккумулятивное воздействие на эти части.

askentire.net


Смотрите также