Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

Профилирование кулачков

При проектировании органов газораспределения необходимо обеспечить максимальное время-сечение при заданных ходе клапана и фазах газораспределения.
Наряду с время-сечением большое значение имеет характер изменения подъема (хода) клапана, скорости и ускорения по углу поворота коленчатого вала. Изменение подъема влияет на наполнение цилиндра, а также на скорость и ускорение звеньев механизма.
Основными параметрами клапана и связанного с ним кулачкового механизма являются диаметр d клапана, определяющий проходное сечение горловины, диаметр d2t который обычно близок по величине к d, и ход клапана определяющий проходное сечение между фаской клапана и седлом (см. табл. 21).
Площадь проходного сечения клапана приближенно равна площади боковой поверхности усеченного конуса, длина образующей которого равна длине перпендикуляра АВ, опущенного из конца диаметра клапана на образующую фаски седла или ее продолжение (см. эскиз к табл. 21).
Площадь проходного сечения (текущее значение)
Температурный зазор s в холодном состоянии может быть задан от начальной окружности кулачка или к ее центру. В последнем случае внутренняя окружность радиусом rH — s (где гн-радиус начальной окружности) будет сопрягаться профилем кулачка только кривыми АЛ0 (рис. 220). При посадке клапана его скорость в точках А0 не должна превышать указанных выше величин.
При проектировании специально исправляют начальный (и конечный) участок профиля (корригируют в пределах изменения теплового зазора в клапанном приводе) для обеспечения допустимой скорости посадки клапана на седло. Участок А0А рационально описывать по архимедовой спирали.
На рис. 220 показан профиль кулачка. Точки В соответствуют границам участков АВ и ВС, образованных разными радиусами. На участке СС подъем клапана постоянен.
Тепловой зазор (отнесенный к оси толкателя) у двигателей в холодном состоянии s' = (0,03 Ч-0,05)/тх (где подъем толкателя). Большие значения теплового зазора относятся к двигателям с верхним расположением распределительного вала.
При работе двигателя на холостом ходу (при минимальном тепловом расширении деталей) тепловой зазор (ориентировочный) s' ж (0,02 Ч- 0,04) /iT, при полной нагрузке (0,01 ~г 0,015) hj. При заданных углах ах и а3 опережения открытия и а2 и а4 запаздывания закрытия соответственно для впуска и выпуска можно найти углы 2ар действия кулачка в градусах угла поворота распределительного вала соответственно для кулачков, управляющих впуском и выпуском: в четырехтактном двигателе в двухтактном двигателе

На рис. 221 показаны профиль симметричного кулачка и кривые подъема и ускорений по углу Ор поворота распределительного вала.
Качественно перемещение толкателя оценивается по коэффициенту полноты диаграммы его перемещения
Улучшение начального и конечного участков диаграммы изменением проходных сечений, сужение фаз газораспределения позволяют увеличить коэффициенты полноты диаграммы г| и индикаторный. Однако при крутых профилях кулачка условия работы привода клапанного механизма ухудшаются вследствие роста скоростей и ускорений.
В табл. 22 приведены средние конструктивные соотношения основных элементов распределительного вала, шайб и роликов толкателей.
При профилировании кулачка необходимо обеспечить максимальную полноту диаграммы перемещения толкателя при высокой надежности механизма, технологичности профиля и приемлемых размерах клапанных пружин. Наличие скачков скорости и ускорения при движении звеньев клапанного привода является причиной возбуждения упругих колебаний и снижает надежность механизма.
В современных двигателях внутреннего сгорания применяются кулачки с выпуклым, тангенциальным и вогнутым профилями, а также так называемые безударные. Выпуклый профиль (рис. 222, а) образован дугами окружностей нескольких радиусов, чаще всего трех-двух или пятью-трех радиусов. Кулачок с таким профилем прост в изготовлении и может работать с толкателями любых типов. Тангенциальный профиль (рис. 222, б) образован двумя прямыми и дугой окружности или тремя прямыми и двумя дугами окружностей. Кулачок с этим профилем не может быть использован с плоским толкателем. Вогнутый профиль (рис. 222, в) образован дугами трех окружностей. Вогнутый профиль также может быть образован четырьмя отрезками двух парабол и дугой окружности. Такой кулачок обеспечивает постоянное ускорение толкателя. Вогнутые профили используют только при роликовых толкателях. Безударный профиль (рис. 222, г) образован сложными кривыми, уравнения которых определяются из уравнений принятой плавной кривой изменения ускорения клапана с ее последующим интегрированием или из уравнения движения клапана с учетом деформирования при работе клапанного привода.
При известной высоте подъема клапана высота подъема толкателя где Ь/а- отношение плеч коромысла.
Выпуклый профиль кулачка. Рассмотрим кулачок с профилем, образованным тремя дугами окружностей двух радиусов.
Связь между параметрами профиля определяется из прямоугольного треугольника 0102К (рис. 223), в котором
определяют начало открытия и конца закрытия клапанов холодного двигателя. В зависимости от теплового состояния двигателя клапаны будут отрываться от седла и садиться в разных точках участков АА0 профиля кулачка. Условно считают, что угол действия кулачка не зависит от теплового состояния двигателя и определяется точкой А0.
После выбора фаз газораспределения и хода клапана строят профиль кулачка.

1 2 3 4 5 6 7 8

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.