Двигатель автомобильный
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
p>3.11 Расчет газораспределительного механизма
Определение проходных сечений ГРМ
Проходное сечение в седле впускного клапана определятся следующим образом:
м2,
где Vп =10 м/с - средняя скорость поршня, принятая в тепловом расчете;- частота вращения коленчатого вала на режиме максимальной мощности, об/мин;п - площадь днища поршня, м2;кл - число впускных клапанов в одном цилиндре;
wвп - допускаемая средняя скорость потока в седле клапана при впуске.
wвп = 95 м/с для двигателей с искровым зажиганием.
Проходное сечение горловины не должно ограничивать пропускную способность клапана:
м2.
Диаметр горловины впускного клапана:
м.
Диаметр горловины выпускного клапана на 15% меньше диаметра горловины впускного клапана.
м.
Максимальный подъем впускного клапана определяется по площади проходного сечения клапана:
м;
м;
где a - угол наклона фаски клапана (для впускных клапанов a = 30, для выпускных клапанов a = 45).
Максимальный подъем толкателя определяется исходя из конструкции механизма газораспределения (рис. 4).
м,
где hкл - максимальный подъем толкателя.
Рис. 5 - Конструктивные соотношения клапанного механизма
lт, lкл - плечи рычага, соответственно обращенные к толкателю и клапану. В современных двигателях 0,66.
Материал впускного клапана Сталь 40ХН.
Материал выпускного клапана Сталь СХ8.
Рис. 6 - Принципиальная схема газораспределительного механизма
Профилирование кулачка ГРМ
В двигателе используются кулачок с тангенциальным профилем:
Рис. 7 - Тангенциальный кулачок
Радиус начальной окружности кулачка выбирается исходя из достаточной жесткости механизма:
м.
Половинное значение угла действия кулачка зависит от фаз газораспределения:
здесь - угол опережения открытия клапана,
- угол запаздывания закрытия клапана.
Углы = 18 и = 60 назначаются по диаграмме фаз газораспределения в градусах поворота коленчатого вала по прототипу, т.е. по двигателю ЗМЗ-402.
Параметры тангенциального кулачка.
Радиус ролика для выпускного клапана определяется следующим образом:
м.
Радиус дуги вершины кулачка:
м.
Расчет клапанной пружины
Рис. 8 - Эскиз клапанной пружины
Клапанная пружина должна обеспечивать непрерывную кинематическую связь между клапаном и кулачком, когда силы инерции стремятся оторвать толкатель от кулачка и удерживать клапан в закрытом состоянии, когда это необходимо.
Нормальная работа пружины обеспечивается при выполнении следующих условий:
) максимальная сила пружины Рmax должна быть больше сил инерции движущихся частей механизма газораспределения в конце подъема клапана Pj2 max, чтобы не допустить отрыва толкателя от кулачка - Pmax > Pj2 max;
) сила предварительной затяжки пружины Рпр должна быть больше максимальной силы от разряжения газов при впуске Рвп, чтобы не допустить самопроизвольного открытия выпускного клапана в процессе впуска - Рпр > Рвп.
3.12 Определение параметров клапанной пружины
Максимальное усилие пружины:
МН,
где ,
здесь - максимальная частота вращения коленчатого вала на режиме холостого хода;
- частота вращения коленчатого вала на режиме максимальной мощности.
Сила инерции движущихся частей клапанного механизма в конце подъема клапана определяется по формуле:
МН,
где кг - масса движущихся деталей клапанного механизма.
Здесь = 200 кг - масса движущихся деталей клапанного механизма, отнесенная к площади горловины впускного клапана =0,000918 м2.
Ускорение толкателя в конце подъема клапана для тангенциального кулачка:
м/с2
Здесь wк - угловая скорость вращения распределительного вала на режиме максимальной мощности. Для четырехтактных двигателей
, рад/с,
где wN =648,93 рад/с - угловая скорость вращения коленчатого вала на режиме максимальной мощности.
где мм.
Максимальная деформация пружины назначается, исходя из стремления получить минимальные массу и габариты последней:
, м,
где hкл вып - максимальный подъем выпускного клапана, м.
Жесткость пружины:
МН/м.
Усилие предварительной затяжки пружины:
, МН.
Проверка соблюдения второго условия:.
МН.
,000165>0,000026, следовательно, условие выполняется.
- площадь поперечного сечения горловины выпускного клапана, м2;
и - соответственно давления в выпускном трубопроводе и в цилиндре двигателя в конце такта впуска. Ориентировочно давление в выпускном трубопроводе можно принять равным давлению остаточных газов
3.13 Конструирование пружины
Средний диаметр пружины (рис. 8):
мм,
где - диаметр горловины выпускного клапана.
Диаметр проволоки пружины определяется по формуле:
м,
где [t] = 600 МПа, - допускаемое касательное напряжение в витке пружины;
l = 1,2 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений по сечению витка пружины.
В эту формулу усилие следует подставлять в МПа, а диаметр в метрах.
Найденное значение круглим до ближайшего значения по=3,8 мм.
Число рабочих витков пружины:
.
Здесь G = 0,85*105 МПа - модуль упругости второго рода для легированных сталей;- максимальное усилие пружины, МН.
Округляем рабочее число витков до 6,2.
Полное число витков пружины:
.
Шаг навивки пружины должен обеспечить минимально допустимый зазор (Dmin = 0,3 мм