Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания
Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно к конструкциям коленчатых валов. Сущность полезной модели - обеспечение равных напряжений в поперечных сечениях щек кривошипов коленчатого вала с целью уменьшения его массы при обеспечении необходимых несущих свойств. Для этого в коленчатом вале двигателя внутреннего сгорания, содержащем коренные и шатунные шейки и соединяющие их щеки, щеки выполнены несимметричными относительно плоскости, проходящей через оси коренных и шатунных шеек, при этом несимметричность определяется коэффициентом трения пары шейка-подшипник и радиусами шеек.
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).
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 Pz 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.
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, rш, r к - радиусы шатунных и коренных шеек, R - реакция коренных опор, S - сила, передаваемая шатуном на шатунную шейку, 
ш, к - смещения точек приложения силы на угол трения 
тр, 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
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 ш. Аналогичное смещение линии действия реакции R коренной опоры на величину к 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.
Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания, содержащий коренные и шатунные шейки и соединяющие их щеки, отличающийся тем, 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.
