Расчет коленчатых валов поршневых двигателей на выносливость с учетом податливостей опор и колебаний
Диссертация
Коленчатый вал представляет собой пространственную, статически неопределимую систему на упругих опорах с различной жесткостью отдельных участков. Несмотря на достигнутый прогресс в области вычислительной техники и разработки прикладных расчётных программ, общий численный расчёт сложного коленчатого вала многоцилиндрового двигателя в трёхмерной постановке с учётом всего спектра нагрузок… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. Методы расчета на выносливость коленчатых валов
- 1. 1. Обзор работ по расчету коленчатых валов на прочность
- 1. 2. Концентрации напряжений в коленчатых валах
- 1. 3. Применение метода конечных элементов при расчетах коленчатого вала
- 1. 4. Обзор работ по исследованию колебаний коленчатого вала
- 1. 5. Выводы, цели и задачи диссертационной работы
- ГЛАВА 2. Методика расчета коленчатого вала на выносливость
- 2. 1. Расчет по неразрезной схеме с использованием конечных элементов
- 2. 2. Расчетное определение теоретических коэффициентов концетрации напряжений
- 2. 3. Влияние абсолютных размеров детали (масштабный фактор)
- 2. 4. Влияние состояния поверхности и упрочнения
- 2. 5. Расчет дополнительных напряжений от крутильных колебаний
- ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ РАСЧЕТА ВЫНОСЛИВОСТИ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА
- 3. 1. Интерфейс программы и ввод исходных данных
- 3. 2. Общая информация
- 3. 3. Компоновочная схема
- 3. 4. Свойства материалов
- 3. 5. Массы элементов расчетной схемы
- 3. 6. Податливость опор
- 3. 7. Геометрия колена вала
- 3. 8. Рабочий процесс
- 3. 9. Коэффициенты концентрации
- ЗЛО. Данные для расчета крутильных колебаний
- 3. 11. Результаты расчета, выполненного по программе KVAL
- ГЛАВА 4. Расчет коленчатого вала на выносливость с учетом резонансных крутильных колебаний
- 4. 1. Расчет коэффициентов концентрации напряжений в коленчатых валах транспортных двигателей
- 4. 2. Определение крутильной жесткости колена вала
- 4. 3. Расчет на выносливость коленчатого вала двигателя 16ЧН26/ на номинальном режиме
- 4. 4. Расчет коленчатого вала двигателя 16ЧН26/26 на выносливость с учетом крутильных колебаний
Список литературы
- Алексеев В.В. Демпфирование крутильных колебаний в судовых ва-лопроводах / В. В. Алексеев, Ф. Ф. Болотин, Г. Д. Кортын Л.: Судостроение, 1973.-255с.
- Аронович В.В. Раскрытие статической неопределимости коленчатого вала на упругих опорах / В. В. Аронович // Тр. Горьк. ин-та инж. водн, трансп. 1940. Т.VII. — С. 30−35.
- Барлам Д.М. Расчет коленчатого вала как пространственной стержневой конечно-элементной системы / Д. М. Барлам, Е. Л. Нахмейн // Двигателе-строение-1984. -№ 8. С. 10−20.
- Бидерман В.Л. Прикладная теория механических колебаний / В. Л. Бидерман М.: Высшая школа, 1972. -416с.
- Биргер И.А. Расчет на прочность деталей машин / И. А. Биргер М.: Машиностроение, 1993.-639с.
- Булыгин Ю.С. Состояние и перспективы повышения усталостной прочности коленчатых валов двигателей тракторов и сельхозмашин / Ю. С. Булыгин, Н. М. Ройфберг, В. А. Таранта М.: ЦНИИТЭИ тракторосель-хозмаш, 1974. -60с.
- Гоц А. Н. Динамическая жесткость и рассеяние энергии в упруго-демпфирующих материалах / А. Н. Гоц // Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС: Материалы VIII Междунар. на-уч.-практ. семинара. Владимир, 2001. — С. 111−116.
- Гоц А. Н. Методика и алгоритм расчета коленчатого вала ДВС / А. Н. Гоц // Двигателестроениер 1987. № 5. -С.12−17.
- Гоц А. Н. Методика расчета демпфера крутильных колебаний внутреннего трения / А. Н. Гоц // Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС: Материалы VIII Междунар. науч.- практ. семинара-Владимир, 2001 гС. 98−101.
- Гоц А. Н. Модель усталостной долювечности деталей ДВС / А. Н. Гоц // Двигагель-97: Матер. Межд. науч.-техн. конф. М., 1997. С. 82.
- Гоц А. Н. Определение коэффициентов влияния асимметрии цикла на предельную нагрузку / А. Н. Гоц // Известия вузов. Машиностроение. 2004. -№ 7. -С.20−28.
- Гоц А. Н. Уточнение расчёта коленчатого вала ДВС. Усовершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС: Тез. докл. науч.-практ. семинара / А. Н. Гоц Владимир, 1995. -С. 172−173.
- Гоц А. Н. Методика и алгоритм расчета вынужденных крутильных колебаний коленчатого вала ДВС от полного спектра крутящего момента / А. Н. Гоц, В. Ф. Дрозденко, Р. П. Доброгаев // Двигателестроение.- 1987. № 8.-С. 12−14.
- Гоц А. Н. Методика и алгоритм расчета силиконового демпфера крутильных колебаний / А. Н. Гоц, В. Ф. Дрозденко, Э. М. Жарнов, Р. П. Доброгаев //Двигателестроение. 1987. — № 3. -С. 12−14.
- Гоц А. Н. Исследование напряженного состояния в галтелях коленчатого вала/ А. Н. Гоц, И. Н. Куделя // Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС: Материалы VII Междунар. науч.-практ. семинара. Владимир, — 1999. -С. 46−50.
- Гоц А. Н. Определение запаса прочности щеки коленчатого вала с положительным перекрытием f А. Н. Гоц, И. Н. Куделя // Двигателестроение. -1999. № 4.-С. 15−18.
- Двигатели внутреннего сгорания. Динамика и конструирование/ В. Н Луканин, И. В. Алексеев, М. Г. Шатров и др.- Под ред. В. И. Луканина. М.: Высшая школа, 1995. -Кн. 2. -320 с.
- Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчёт на прочность поршневых и комбинированных двигателей/ Д. П. Вырубов, СИ. Ефимов, И. А. Иващенко, М. Г. Круглов и др.- Под ред. А. С Орлина, М. Г. Круглова. -М.: Машиностроение, 1984. -384 с.
- Дизели: Справочник / Под ред. В. А. Ваншейдта. М. — JL, 1964 — 599с.
- Дименберг Ф.М. Применение метода динамической жесткости для расчета связанных колебаний. Динамика и прочность коленчатых валов / Ф. М. Дименберг -М.: Изд. АН СССР, 1949. -234 с.
- Доброгаев Р.П. Методика и алгоритм расчета параметров крутильных систем на стадии проектирования тракторных и комбайновых двигателей / Р. П. Доброгаев, А. Н Гоц., В. Ф. Дрозденко // Двигателестроение. 1987. — № 6. -С. 14−16.
- Дрозденко В.Ф. Методика и алгоритм расчета приведенной крутильной системы коленчатою вала ДВС / В. Ф. Дрозденко, А. Н. Гоц // Двигателе-строение^- 1986. -№ 10. -С. 15−17.
- Дьяченко Н.Х. Быстроходные поршневые двигатели внутреннего сгорания / Н. Х. Дьяченко, С. Н. Дашков, В. С. Мусатов и др. М.: Машгиз, 1962. -359 с.
- Житомирский В.К. Крутильные колебания валов авиационных поршневых двигателей / В. К. Житомирский -М.: Оборогиз, 1952. -336 с.
- Житомирский В.К. Механические колебания и практика их устранения. / В. К. Житомирский -М.: Машиностроение. 1966. -175 с.
- Житомирский В.К. Действительные нагрузки в расчете прочности коленчатого вала / В. К. Житомирский, Р. С. Кинасошвили, И. М. Тительбаум М.: Машиностроение, 1964. — 234 с.
- Захаров С.М. Совместный расчет многоопорного коленчатого вала и подшипников скольжения/ С. М. Захаров, Ю. Л. Тарсис, Е. А. Шорох // Вестник машиностроения.-! 985,-№ 1.-С. 14−16.
- Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич М.:1. Мир, 1975. -541 с.
- Истомин П.А. Крутильные колебания в судовых ДВС. / П. А. Истомин JL: Судостроение, 1968. -304 с.
- Кинасошвили P.C. Расчет на прочность коленчатых валов авиационных двигателей. / Р. С. Кинасошвили, М. Я. Кушуль // Динамика и прочность коленчатых валов: Сб. -М.-Л.: АН СССР, 1948. -276с.
- Кинасошвили P.C. Расчет прочности коленчатых валов рядных авиационных двигателей. М.: Оборонгиз, 1945. -19с. (Труды ЦИАМ- № 94)
- Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени / В. П. Когаев М.: Машиностроение, 1977. -232с.
- Кол чин А. И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей / А. И. Колчин, В. П. Демидов М.: Высшая школа, 1980. -400с.
- Конструкция и расчет автотракторных двигателей / М. М. Вихерт, Р. П. Доброгаев, М. И. Ляхов и др. -М.: Машиностроение, 1964. -552с.
- Корн Г. Справочник по математике / Г. Корн, Т. Корн М.: Наука, 1968.-720 с.
- Котельников Д.Д. Метод статического расчета коленчатого вала с учетом несоосности и упругой податливости опор / Д. Д. Котельников, М. А. Салтыков // Известия вузов. М. 1969. — № 4. -С.24−26.
- Котельников Л.Д. Расчет многоопорных коленчатых валов тракторных двигателей / Л. Д. Котельников // Проблемы прочности. 1959. — № 5. -С. 12−14.
- Краснокутский А.Н. Расчет коленчатого вала ДВС на крутильные колебания: Учебное пособие / А. Н. Краснокутский М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. -32с.
- Краснокутский А.Н. Расчет коленчатого вала по неразрезной схеме / А. Н. Краснокутский, Ю. Ю. Трифонов //175 лет МГТУ им. Н. Э. Баумана: Международная конференция. М., 2005. -С.78.
- Лейкин Л.С. Напряженность и выносливость деталей сложной конфигурации / Л. С. Лейкин M.: Машиностроение, 1968. -256 с.
- Лейкин Л.С. Исследование концентрации напряжений и оценка пределов выносливости в галтелях коленчатых валов ЯМЗ / Л. С. Лейкин, В. И. Раскин //Технология, теплотехника и автоматизация металлургического производства: Труды МВМИ. 1972. — Вып. 12. -С.578−581.
- Лейкин A.C. Концентрация напряжений в галтелях коленчатых валов / A.C. Лейкин // Вестник машиностроения. 1960. — № 5. -С. 20 — 25.
- Лейкин A.C. Упрощенный способ определения оптимальных профилей галтелей деталей машин / A.C.Лейкин // Вестник машиностроения. 1978. -№ 12.-С. 28−30.
- Ленин И.М. Теория автомобильных и тракторных двигателей —/И.М.Ленин М.: Машиностроение, 1969.-367 с.
- Лурье И.А. Крутильные колебания в дизельных установках / И. А. Лурье М.-Л.: Военмориздат, 1940. -220 с.
- Маслов Г. С. Расчеты колебаний валов: справочник / Г. С. Маслов М.: Машиностроение, 1980.-151с.
- Маслов Г. С. Расчеты колебаний валов: Справочное пособие / Г. С. Маслов М.: Машиностроение, 1968. -272 с.
- Махутов H.A. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность / Н. А. Махутов М.: Машиностроение, 1981. -272с.
- Нейман И.Ш. Динамика авиационных двигателей / И. Ш. Нейман М.: Оборонгиз, 1940. -476 с.
- Несущая способность и расчёты деталей машин на прочность / C.B. Серенсен, В. П. Когаев, P.M. Шнейдерович- Под ред. C.B. Серенсена. М.: Машгиз, 1963. -450 с.
- Покорный Б.М. Расчет коленчатого вала на крутильные колебания / Б. М. Покорный М.: Машгиз, 1947. -212 с.
- Попык К.Г. Динамика автомобильных и тракторных двигателей '/К.Г.Попык -М.: Высшая школа, 1970. -327 с.
- Расчет на прочность деталей машин: справочник / И. А. Биргер, Б. Ф. Шорр, Г. В. Иосилевич -4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1993. -640с.
- Расчет щеки коленчатого вала ДВС. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию / Сост. А. Н. Гоц Владимир, 1999. -20 с.
- Расчеты на прочность в машиностроении / Под ред. С. Д. Пономарёва М.: Машгиз, 1958. — Т. 2 -974 с. I
- Расчеты на прочность в машиностроении / Под ред. С. Д. Пономарёва.- М.: Машгиз, 1959. Т. 3 -1118с.
- Российский Речной Регистр: Руководство Р.008. Расчет коленчатых валов ДВС на прочность. М., 2004. — 234 с.
- Серенсен C.B. Усталость материалов и элементов конструкций / С. В. Серенсен Киев, 1985. — Т.2. -226 с.
- Симаков Ф.Ф. Исследование крутильных систем / Ф. Ф. Симаков. М.: МВТУ им. Н. Э. Баумана, 1971. -Ч. 1.-134 с- 1976.-Ч. 2. -146 с.
- Симаков Ф.Ф. Исследование крутильных систем: Дис.. докт. техн. наук: 05.04.02.-М., 1958. -360 с.
- Совершенствование основных узлов турбопоршневых двигателей. / Под ред. А. С. Орлина. М.: Машиностроение, 1974. -208с.
- Справочник машиностроителя / Под ред. С. В. Серенсена -М.: Машгиз, 1963. -Т.З. -651с.
- Тарсис Ю.Л. Алгоритм квазистатического расчета коленчатого вала сучетом изгибной жесткости опор / Ю. Л. Тарсис, Е. А. Шорох // Динамика и прочность машин. 1990. № 5. -С. 111−118.
- Терских В.П. Крутильные колебания валопровода силовых установок. Исследования и методы расчета- Тт. 1−4. / В. П. Терских Д.: Судостроение, 1969. — Т.1. — 206 е.- 1970. — Т. 2. -205 е.- 1970. — Т. 3. -272 е.- 1970. — Т.4. -С. 79.
- Тимошенко С.П. Прикладная теория упругости / С. П. Тимошенко, Дж. Лессельс Киев: ОНТИ, 1932. -120 с.
- Тительбаум И.М. Электромоделирование крутильных колебаний валов поршневых двигателей. -М.: Оборонгиз, 1945. -13 с. (Труды ЦИАМ- № 87)
- Тительбаум И.М. Электрическое моделирование крутильных колебаний валов поршневых двигателей / И. М. Тительбаум М.: ЦИАМ, 1945. -51с,
- Тракторные дизели: справочник. / Б. А. Взоров, A.B. Адамович и др.- Под ред. Б. А. Взорова. М.: Машиностроение, 1981. — 535 с.
- Трапезин И.И. Расчет неразрезного многоколенного вала / И. И. Трапезин Киев: ОНТИ, 1937. — 49 с.
- Форрест П. Усталость металлов/ Пер. с англ. П. Форрест- Под ред. C.B. Серенсена. М.: Машиностроение, 1968. — 352 с.
- Чайнов Н.Д. Расчеты нагрузок в элементах КШМ и прочности коленчатых валов поршневых машин: Учебное пособие / Н. Д. Чайнов, А. Н. Краснокутский, А. В. Карпов М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. -32с.
- Чайнов Н.Д. Применение математических моделей при разработке коленчатых валов поршневых двигателей / Н. Д. Чайнов, А. Н. Краснокутский, И. Ю. Кузнецова // Авиационно-космическая техника. (Харьков). 2001. -Вып.26. -С.121−126.
- Чайнов Н.Д. Оценка концентраторов напряжений в элементах коленчатых валов с помощью конечноэлементных моделей / Н. Д. Чайнов, А. Н. Краснокутский, И. Ю. Кузнецова // Авиационно-космическая техника.
- Харьков). 2002. — Вып.26. -С.161−166.
- Чистяков В.К. Динамика поршневых и комбинированных двигателей внутреннего сгорания / В. К. Чистяков М.: Машиностроение, 1989. -255 с.
- Чистяков В.К. Определение суммарного демпфирования колебаний в автомобильном двигателе / В. К. Чистяков, Ю. С. Песоцкий // Известия вузов. Машиностроение. 1985. — № 2. — С. 73−77.
- Чистяков В.К. Экспериментальное определение потерь на трение между поршнем и зеркалом цилиндра ДВС / В. К. Чистяков, Ю. С. Песоцкий // Двигателестроение. 1979. — № 10. -С. 23−25.
- Чистяков В.К. Особенности трения и демпфирования колебаний вала в ЦПГ ДВС / В. К. Чистяков, Ю. С. Песоцкий, С. В. Путинцев // Двигателестроение. 1981.-№ 4.-С.7−11.
- Чистяков В.К. Расчет параметров вынужденных крутильных колеба-|ний коленчатого вала с учетом демпфирования // Повышение эффективности автомобильных двигателей / В. К. Чистяков, Ю. С. Песоцкий, В. Н. Семенов М.: МАМИ, 1985.-С. 47−54.
- Arai J. The Bending Stress Concentration Facktor of a Solid Crankshaft j/ J. Arai // Bulletin of JSME. 1965. Vol. 8, № 31.- P. 322 — 329.
- Donath Gunter. Auslegung von Dieselmotoren Kurbelwellen: Vergleich gemesener und gerechneter Spannungen — Teil 2. / Donath Gunter, Seidemann Heinz // MTZ: Motortechn. Z. — 1984. -Bd. 48, N11. -S. 479−483.
- Hong Wu, Feng Wang, Haiyan Gan. A Study on Precise Stress Analysis of 'Diesel Engine Components // CIMAC Congress. Kyoto. 2004. — Pap. No.44. -10 p.
- Ker Wilson W. Practical Solution of Torsional Vibration. -L.: British Combustion Engine Research Association, 1958. 88 p.
- Kreuter P. Status of rules and methods for assessment of stresses in crankshafts of J.C. engines. / P. Kreuter, F. Pischinger // SAE Techn. Pap. Ser. 1985. -No. 851 197.-16 p.
- Nestorides E.J. A Handbook on Torsional Vibration. / E.J.Nestorides -New York: Internal Combustion Engine Research Association, 1958. 88 p.
- Pastrav Joan. Stress concentration factors in crankshafts diesel engines. / Joan Pastrav, Mihail Hardau. // Osterr. Ing. und Archit. 1998. — № 5. — S. 211 213.
- Pfender M. Einfluss der Formgebung auf die Spannungsverteiling in Kur-belkropiungen / M. Pfender, E. Amedick, G. Sonntag // Motortechnische Zeitchrift.-1966. Bd. 27, № 6. — S. 225−237.
- Stahl G. Der Einfluss der Form auf die Spannungen in Kurbellwellen / Stahl G. // Konstruktion. 1958. Bd. 10, № 2.- S. 61 -67.
- Wilkinson, J.H. Vol. II of Handbook for Automatic Computation / J.H.Wilkinson, C.Reinisch. New York: Springer Verlag, 1971. — 234 p.
- Zissimos P. Mourelatos. An Analytical Investigation of the Crankshaft-Flywheel Bending Vibrations for a V6 Engine / P. Zissimos Mourelatos. General Motors Research & Development Center. 1995. — P. 335−343.