Крутящий момент вызывает на контуре отверстия деформацию чистого сдвига, который создает знакопеременное напряженное состояние растяжение и сжатие последовательно через 90° между нулевыми точками на контуре отверстия (рис. 7, а).
Рис. 7. Эпюры напряжений растяжения в полосах на периферии контура отверстия шатунной шейки коленчатого вала, вызванные: а -- деформациями сдвига вследствие кручения; б -- растяжением от изгиба
[Fig. 7. Diagrams of tensile stresses in the bands on the periphery of the contour of the hole of the crankpin of the crankshaft, caused by: а -- shear deformations due to torsion; б -- stretching from bending]
Фотограмма, полученная при нагружении плоской модели чистым сдвигом, при переносе ее изображения на шейку коленчатого вала, повернута против хода часовой стрелки на угол 45° и соответственно эпюра на контуре отверстия ориентирована по отношению к эпюре контурных напряжений растяжения от силы изгиба (рис. 7, б). Эпюры контурных нормальных напряжений в масштабе полос, построенные на четверти окружности, дают возможность установить раздельно максимальные напряжения от растяжения и от сдвига. На базе этих раздельных эпюр построена суммарная эпюра нормальных контурных напряжений (рис. 8), которая свидетельствует о том, что наибольшие растягивающие напряжения на контуре отверстия возникают в зонах, расположенных примерно под углом 30-- 40° к плоскости, перпендикулярной направлению от сил растяжения.
Рис. 8. Эпюры контурных нормальных напряжений от изгиба и сдвига
в масштабе полос, построенные на четверти окружности отверстия:
1 -- изгиб; 2 -- сдвиг; 3 -- суммарная эпюра от изгиба и сдвига
[Fig. 8. Diagrams of normal stresses from bending and shearing in the scale
of the strips, built on a quarter of the circumference of the hole:
1 -- bending; 2 -- shearing; 3 -- total bending and shearing diagram]
Выводы
Выполненные исследования на плоских моделях из оптически чувствительного материала (ОЧМ) напряженного состояния в расчетных точках коленчатого вала позволили установить качественную и количественную составляющую напряжений на контуре отверстия масляного канала от деформаций изгиба и кручения его шатунной шейки. Максимальные напряжения на контуре отверстия достигают примерно 7-ми полос при заданной нагрузке, что больше напряжений от изгиба на переходной галтели шейки. Дополнительные исследования напряжений в переходных галтелях от деформаций кручения позволят сравнивать суммарные напряжения в исследуемых зонах в адекватных условиях нагружения. Соблюдая критерии силового и геометрического подобия, результаты можно перенести на натурную конструкцию вала.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
[1]Кошеленко А.С., Позняк Г.Г. Теоретические основы и практика фотомеханики в машиностроении. М.: Изд-во «Граница», 2004. 296 с.
[2]Кошеленко А.С., Бабенков И.С., Жедь О.В. Исследование напряженного состояния коленчатого вала двигателя методом фотомеханики // Грузовик. М.: Изд-во «Инновационное машиностроение», 2000. № 12. С. 21--24.
[3]Кошеленко А.С., Жедь О.В. Поляризационно-оптическая модель коленчатого вала // Вестник РУДН. Серия «Инженерные исследования». 2003. № 1. С. 69--73.
[4]Рогов В.А., Кошеленко А.С., Жедь О.В. Исследование на оптических плоских моделях коленчатого вала напряжений от изгиба и кручения в его расчетных точках // Материалы Межд. науч.-техн. конф. «Проблемы и достижения в инновационных материалах и технологиях машиностроения». Комсомольск-на-Амуре, 12--16 мая 2015 г. С. 315--319.
[5]Рогов В.А., Кошеленко А.С., Жедь О.В. Исследование методом фотомеханики интенсивности напряжений на контуре отверстия масляного канала шеек коленчатого вала от рабочих нагрузок ДВС // Грузовик. М.: Изд-во «Инновационное машиностроение», 2015. № 11. С. 15--19.
[6]Рогов В.А., Кошеленко А.С., Жедь О.В. Исследование на оптических плоских моделях напряжений коленчатого вала от изгиба и кручения в расчетных точках // Технология машиностроения. М.: Изд. центр «Технология машиностроения», 2016. № 10. С. 52--57.
REFERENCES
[1]Koshelenko A.S., Poznyak G.G. Teoreticheskie osnovy i praktika fotomehaniki v mashinostroenii [Theoretical foundations and practical applications of photomechanics in mechanical engineering]. Moscow: Izd-vo Granitsa, 2004. 296 p. (in Russ.).
[2]Koshelenko A.S., Babenkov I.S., Zhed O.V Issledovanie naprjazhennogo sostojanija kolenchatogo vala dvigatelja metodom fotomehaniki [Investigation of the stress-strain state of engine crankshaft by photomechanical method]. Truck. M.: Izd-vo «Innovative machine building», 2000. No. 12. P 21--24. (in Russ.).
[3]Koshelenko A.S., Zhed O.V. Photo-elastic model of crankshaft. RUDN Journal of Engineering Researches. 2003. No. 1. P 69--73. (in Russ.).
[4]Rogov VA., Koshelenko A.S., Zhed O.V Issledovanie na opticheskih ploskih modeljah kolenchatogo vala naprjazhenij ot izgiba i kruchenija v ego raschetnyh tochkah [Investigation of stresses from bending and torsion on optical flat models of the crankshaft at its reference points]. Proceedings of the International Scientific and Technical Conference “Problems and Achievements in Innovative Materials and Technologies of Mechanical Engineering”. Komsomolsk-on-Amur, May 12--16, 2015. P 315--319. (in Russ.).
[5]Rogov VA., Koshelenko A.S., Zhed O.V. Research by photomechanics method the intensity of contour tension in the oil passage hole of crankshafts journals caused by the working load of the internal combustion engine // Truck. M.: Izd-vo «Innovative machine building», 2015. № 11. P 15--19. (in Russ.).
[6]Rogov VA., Koshelenko A.S., Zhed O.V Issledovanie na opticheskih ploskih modeljah kolenchatogo vala naprjazhenij ot izgiba i kruchenija v ego raschetnyh tochkah [Investigation of stresses from bending and torsion on optical flat models of the crankshaft at its reference points]. Technology of Mechanical Engineering. Moscow: Izd. center «Manufacturing Technologies», 2016. No. 10. P. 52--57.