Проектирование систем двигателей внутреннего сгорания (стр. 10 из 18)
Силы, сжимающие (растягивающие) щеку:
Максимальные и минимальные напряжения в щеке:
где
- момент сопротивления щеки изгибу.Fщ – площадь расчетного сечения, м2
Расчет производим по пределу выносливости.
Кσт = 1,5, q
1, Кσ = 1,5, Кfσ = 0,65, Кdσ = 0,6 
Суммарный запас прочности щеки:
5. РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА
Механизм газораспределения предназначен для своевременного впуска в цилиндр двигателя воздуха и для выпуска отработавших газов. Для лучшего наполнения и обеспечения очистки цилиндров двигателя впускные и выпускные клапаны открываются и закрываются не при положениях поршня в мертвых точках, а с некоторым опережением и запаздыванием. При проектировании клапанного механизма необходимо стремиться к удовлетворению двух противоположных требований: 1) получению максимальных проходных сечений, обеспечивающих хорошее наполнение и очистку цилиндра, 2) сокращению до минимума массы подвижных деталей газораспределения для уменьшения инерционных нагрузок.
5.1. Профилирование кулачка
Под профилированием понимают определение высоты подъема клапана в зависимости от угла поворота кулачка. Механизм газораспределения двигателя Д – 243 – верхнеклапанный с нижним расположением распределительного вала.
Средняя скорость поршня: Сп = 7,08 м/с,
Скорость газового потока в проходном сечении седла при максимальном подъеме впускного клапана принимается из диапазона 80...100 м/с.
Угол предварения открытия впускного клапана φпр = 17 º п.к.в, а угол запаздывания закрытия впускного клапана φзп = 56 º п.к.в.
Радиус стержня распределительного вала r = 17,5 мм,
Зазор между клапаном и коромыслом ∆S = 0,25 мм.
Основные размеры проходных сечений в горловине и в клапане:
Площадь проходного сечения клапана при максимальном подъеме:
, (342. [2])где iкл – число одноименных клапанов на цилиндр (1)
 |
Рис. 13. Расчетная схема проходного сечения в клапане.
Диаметр горловины клапана:
,где Fгор = 1,15Fкл = 0,15·572 = 657,8 мм2 – площадь проходного сечения горловины клапана.
Из условия возможного расположения клапанов в головке при верхнем их расположении диаметр головки не должен превышать dгор = (0,38...0,42)D.
dгор = 0,38·110 = 42 мм
Окончательно принимаем dгор = 30 мм
Максимальная высота подъема клапана при угле фаски клапана α = 45 º:
(318, [2]) 
Основные размеры впускного клапана.
Радиус начальной окружности:
Ро = Р + (1...2,5), мм
Ро = 17,5 + 1,5 = 19 мм
Максимальный подъем толкателя:
где lт = 33 мм – длина плеча коромысла, прилегающего к толкателю,
lкл = 55 мм – длина плеча коромысла, прилегающего к клапану
Определяем радиус окружности тыльной части кулачка:
Протяженность участка сбега:
где ωтолк = 0,02 мм/град – скорость толкателя в конце сбега.
ºУгловую протяженность других участков ускорения толкателя выбираем из соотношений:
где φро – угол, определяемый по соотношению:
Решив эти уравнения получим:
Вспомогательные величины и коэффициенты закона движения толкателя:
где z = 5/8 – принято по рекомендациям для кулачка Курца.
Проверка вычисленных значений коэффициентов:
Подъем (перемещение) толкателя к углу поворота кулачка:
Здесь
где
Полученные значения перемещений, рассчитанные по вышеприведенным формулам, сводим в таблицу.
Определяем скорость толкания:
где ωк – угловая скорость вращения кулачкового вала