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

Расчет деталей газораспределения на прочность

Расчет пружин
При конструировании пружины целесообразно построить диаграмму изменения сил инерции деталей передаточного механизма в зависимости от подъема hx клапана. Для этого следует воспользоваться диаграммами изменения подъема клапана и ускорения по углу поворота распределительного вала. После нахождения силы инерции Pf для каждого из выбранных участков строят диаграмму изменения Pj по hx. На рис. 238 показана подобная диаграмма. На диаграмму наносят прямую линию изменения усилия пружины-ее характеристику.
Пружины конструируют так, чтобы развиваемые ими силы на 30-100% превышали наибольшую силу инерции на участке ВС диаграммы, что связано со значительным отличием действительного закона движения клапана и силы инерции от расчетных вследствие неточностей изготовления профиля кулачка, непостоянства Юр, а также влияния упругости элементов механизма газораспределения.
При расчете цилиндрической пружины выбирают число рабочих витков i„ и внешний dn или средний диаметр пру-
Условия теплового взаимодействия клапана близки к осесимметричным, а амплитуда колебаний температур его поверхностей невелика, поэтому обычно ограничиваются решением осесимметричной стационарной задачи теплопроводности.
Несколько меньшую интенсивность охлаждения головки можно осуществить при более простом технологическом процессе, заполняя полость клапана смесью солей натрия и калия NaNOz, NaNQ3 и KN03.
клапаном за счет теплообмена на его фаске, а также от газов в выпускном патрубке Q^.
Теплота от головки клапана Qc отводится к седлу и затем к крышке цилиндров в результате контактного теплообмена при закрытом клапане и теплопроводности стержня и далее через зазор между втулкой и стержнем в крышку (QBl, Qb2). Некоторое количество теплоты передается от клапана газам в выпускном патрубке.
У клапанов без полости охлаждения 70-80% теплоты отводится через опорную поверхность фаски к седлу, 15-10% к стержню, а остальное количество теплоты воспринимается отработавшими газами в выпускном канале. При наличии в клапане полости, частично заполненной жидким теплоносителем, например натрием, количество теплоты, отводимое к стержню, резко увеличивается. Расчетная конечно-элементная модель клапана должна отражать все перечисленное выше. Можно создать изолированную модель клапана, состоящую из 600-800 конечных элементов треугольного типа, или полную конечно-элементную модель узла, состоящую из 1500-2000 конечных элементов. В первом случае условия теплового взаимодействия клапана с остальными деталями узла следует описать
граничными условиями. Во втором случае взаимодействие моделируется ближе к реальным условиям, но возрастает объем информации, необходимой для описания конечно-элементной модели.
На рис. 241 приведена изолированная конечно-элементная модель клапана двигателя 3M3-53. Для отражения особенностей взаимодействия клапана с окружающей средой поверхность клапана разбита на 12 участков, в пределах которых интенсивность теплообмена принята неизменной. Так, на участке 1 происходит теплообмен с газами в цилиндре, на участке 3- контактный теплообмен между клапаном и седлом, на участках 4-6-теплообмен между клапаном и газами в выпускном канале, на участках 7-9-контактный теплообмен между стержнем и направляющей втулкой через зазор, заполненный маслом. Кроме того, полость клапана условно представлена системой конечных элементов с коэффициентом теплопроводности А^. Варьируя величиной можно рассмотреть различные варианты конструкции. При коэффициенте теплопроводности исследуемого материала), получим сплошной клапан, если = 0-пустотелый клапан. В остальных случаях будет моделироваться перенос теплоты через среду полости с интенсивностью, определяемой величиной.
Условия теплообмена между газом и центральной частью тарелки клапана существенно не отличаются от условий теплообмена между газом и днищем крышки цилиндра. Значительно труднее оценить коэффициент теплоотдачи между поверхностью клапана в выпускном канале и газами.
На отдельных участках поверхности клапана теплота подводится к нему, а на других-отводится. В настоящее время отсутствуют точные зависимости для оценки локальных коэффициентов теплоотдачи от газов к поверхности клапана в выпускном канале. Обычно назначают средний коэффициент теплоотдачи, равный 300-600 Вт/(м2 °С).
На опорной поверхности при открытом клапане теплообмен происходит в условиях вынужденного турбулентного движения газов в кольцевой щели с переменными скоростью и параметрами газа. В этот период тепловой поток направлен к фаске клапана, температура которой увеличивается. После посадки клапана на седло направление теплового потока изменяется на противоположное, так как обычно седло имеет более низкую температуру. Поскольку давление в цилиндре переменно и вызывает изменение усилий в контакте, то меняется и интенсивность контактного теплообмена, которая, также зависит от состояния и качества поверхностей, свойств контактируемых материалов, свойств межконтактной среды, наличия пленок и отложений на поверхности. Мгновенные значения коэффициента контактного теплообмена можно вычислить по следующей формуле:
В период выпуска происходит обтекание клапана трехмерным турбулентным потоком с отрывными течениями, зонами вторичной циркуляции и застойными. Турбулентность, порожденная этими причинами, сохраняется и после закрытия клапана, где коэффициент теплопроводности газа, заполняющего неровности в зоне контакта.
Для выпускных клапанов средние значения коэффициента контактного теплообмена на фасках равны 3000-5500 Вт/ (м2'°С), а для впускных клапанов 9000-10000 Вт.

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.