Проектирование систем двигателей внутреннего сгорания (стр. 11 из 18)
Полученные значения скоростей толкателя сводим в таблицу.
Ускорение толкателя определяем по следующим формулам:
Значения ускорения толкателя, полученные по вышеперечисленным формулам, сносим в таблицу.
Минимальный и максимальный радиусы кривизны безударного кулачка:
5.2. Расчет клапанной пружины
Клапан приводится в движение через толкатель, штангу и коромысло. Коромысло имеет плечи lкл = 55 мм, lт = 33 мм.
Материал пружин:
сталь 50ХФА, τ-1 = 350 МПа, σв = 1500 МПа.
Расчет выполняем для впускного клапана.
Пружина должна развивать усилие, превышающее силу инерции деталей Г.Р.М. на предельном скоростном режиме работы движения.
Определяем массу ГРМ, приведенную к оси клапана:
Масса Г.Р.М. приведенная к оси толкателя: 
где mкл = 200 г – масса клапана;mтар = 46 г – масса тарелки клапана;
mзам = 10 г – масса сухарей тарелки;
mпр = 48 г – масса пружины;
Jкор = 2,64·10-2 – момент инерции коромысла относительно оси качения.
mшт = 160 г – масса штанги;
mт = 113 г – масса толкателя.
Условие обеспечения кинематической связи между деталями Г.Р.М.
где k – коэффициент запаса (для дизелей k = 1,28...1,52), принимаем
k = 1,5;
РJкл – приведенная к клапану сила инерции механизма при движении толкателя с отрицательным ускорением.
Плошная посадка впускного клапана на седло в джунглях без наддува обеспечивается практически при любом минимальном усилии пружины.
Пусть
Суммарные усилия между внутренней и наружной пружинами разделятся следующим образом:
Для наружной пружины:
Определяем деформацию пружин:
- предварительная деформация:
- полная деформация:
Определяем жесткость пружин:
Общая жесткость пружин:
Строим характеристику клапанных пружин.
 |
Рис. 17. Характеристика совместно работающих двух пружин.
Размеры пружин принимаем по конструктивным соображениям.
Диаметр проволоки:
- внутренней пружины,
- наружной пружины,
Средний диаметр пружин:
- внутренней пружины,
- наружной пружины,
Определяем число рабочих витков пружины.
- наружной пружины:
,где G – модуль упругости второго рода (G = 8,3 мН/см2).
- внутренней пружины
Определяем полное число витков:
Определяем длину пружины при полностью открытом клапане:
- наружной пружины:
где ∆min = 0,3 мм – наименьший зазор между витками пружины при полностью открытом клапане.
- внутренней пружины:
Определяем длину пружин при закрытии клапана:
Определяем длину свободных пружин:
- наружной
- внутренней пружины
Максимальное и минимальное напряжения в пружинах:
- внутренняя пружина
,где Кв – поправочный коэффициент, учитывающий неравномерное распределение напряжений по поперечному сечению пружины. Выбирается в зависимости от Dпр/δпр.
Для Dпр.в/δпр.в = 22/2 = 11, Кв = 1,11
Для Dпр.н/δпр.н = 30/3 = 10, К = 1,13
- наружная пружина
Средние напряжения и амплитуды напряжений:
- внутренняя пружина
