Проектирование систем двигателей внутреннего сгорания (стр. 12 из 18)
- наружная пружина
Определяем запас прочности пружин:
- внутренняя пружина
- наружная пружина
Расчет на резонанс:
- внутренняя пружина
- наружная пружина
Возникновению резонансных колебаний нет причин.
5.3. Расчет распределительного вала
При работе двигателя на распределительный вал со стороны клапанного привода действует: сила упругости пружины Рпр, сила давления газов и др. силы, приведенные к толкателю. Вал изготовлен из углеродистой стали 45.
Размеры вала:
 |
l1 = 43 мм, l2 = 248 мм, l = 291 мм; hтmax = 4,44 мм, dн = 35 мм, dвн = 10 мм.
Рис. 18. Расчетная схема распределительного вала.
Суммарная сила (приведенная), действующая на кулачок:
Наибольшая сила передается от выпускного клапана в начальный период его открытия. Сила давления газов определяется по разности давлений, действующих на головку клапана:
где d = 0,042 м – наружный диаметр головки выпускного клапана,
Ртр = 0,1 МПа – давление в выпускном трубопроводе, принимаем, что выпуск производится в атмосферу, Ртр = Р0 = 0,1 МПа,
Р – давление в цилиндре в рассчитываемом положении кулачка,
φ ºПКв = 540-56 = 484 º, φпрв = 242 º, Р = 0,5 МПа.
Сила инерции в рассчитываемый период:
Сила упругости пружины Рпр соответствует Рпр.min = 70 H.
Определяем стрелу прогиба вала:
Определяем напряжение смятия в зоне контакта кулачка и толкателя:
5.4. Расчет штанги привода клапана
Диаметр штанги d = 12 мм, длина штанги lшт = 362 мм. Штанга дюралюминиевая, со стальными наконечниками.
Определяем критическую силу Ркр для штанги по формуле Эйлера:
где Е – модуль упругости первого рода (для дюралюминия Е = 0,7·105 МПа);
Jшт – экваториальный момент инерции поперечного сечения штанги. Для штанги из пружка длиной lшт
Запас устойчивости штанги:
где Ршт = Рm = 1407,5
Напряжение сжатия в месте контакта сферического наконечника штанги при радиусе наконечника штанги rнш = 6,5 мм, радиусе гнезда толкателя
rгт = 7 мм
5.5. Расчет коромысла
Напряжение смятия цилиндрической опорной поверхности коромысла:
где d = 21 мм – диаметр опорной поверхности коромысла, длина
b = 30 мм
Сферической поверхности регулировочного болта:
где r1 = 8 мм – радиус головки болта
r2 = 9 мм – радиус гнезда.
5.6. Расчет толкателя
Диаметр стержня толкателя dт = 24 мм;
Длина участка стержня толкателя, находящегося в направляющей l = 35 мм.
Момент, опрокидывающий толкатель в направляющей:
ОВТ – длина перпендикуляра, опущенного из центра начальной окружности на направление действия силы РТ
ОВТ = 16,5 мм
Удельная нагрузка, соответствующая Мmax:
 |
Рис. 19. Схема нагружения толкателя.
6. РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ
Комплекс процессов, обеспечивающих подачу в цилиндры двигателя воздуха и топлива, образование горючей смеси, а также удаление из цилиндров продуктов сгорания, называют питанием двигателя.
Комплекс устройств и приборов, обеспечивающих выполнение этих процессов, образует систему питания.
Система питания двигателя состоит из следующих основных элементов: воздухоочистителя, впускного и выпускного коллекторов, топливных фильтров грубой и тонкой очистки, топливного насоса, форсунок, трубопроводов низкого и высокого давления, а также глушителя и топливного бака, устанавливаемых на тракторе.
Топливный насос высокого давления – четырехплунжерный УТН – 5. Насос приводится в действие от коленчатого вала через распределительные шестерни.
Впрыск топлива в цилиндры дизеля производится форсунками ФД – 22 закрытого типа с четырехдырчатым распылителем.
6.1. Расчет секции топливного насоса высокого давления
Расчет секции ТНВД заключается в определении диаметра и хода плунжера. Эти основные конструктивные параметры насоса находятся в зависимости от его цикловой подачи на режим номинальной мощности.
Цикловая подача, т.е. расход топлива за цикл:
где Рт – плотность диз. топлива, Рт = 0,842 т/м3
Теоретическая подача секции топливного насоса:
, (стр. 356. [2])где ηн – коэффициент подачи насоса, представляющий собой отношение объема цикловой подачи к объему, описанному плунжером на геометрическом активном ходе и учитывающий сжатие топлива и утечки через неплотности, а также деформации трубопроводов высокого давления.
Обычно ηн = 0,7...0,9
Принимаем ηн = 0,8
Полная производительность секции ТНВД с учетом перепуска топлива, перегрузки двигателя и обеспечения надежного пуска при низких температурах:
