Последовательность выполнения работы

 

Общие положения. Механизм газораспределения применяется для впуска свежего заряда и выпуска отработавших газов. Механизм газораспределения клапанного типа выполняется в основном по двум схемам: с верхним и нижним расположением клапанов. В настоящее время большинство современных двигателей имеют верхнеклапанный механизм газораспределения. Расчетная схема и варианты схем привода клапанов у существующих двигателей представлены на рис.5.

Расчет механизма газораспределения сводится к определению и построению профиля кулачка распределительного вала и определения средней скорости свежего заряда во впускном тракте.

Перед расчетом выбирается общая схема механизма газораспределения и механизма передач, место и метод регулирования температурного зазора, задаются исходными данными по прототипу двигателя с учетом частоты вращения и результатов частоты вращения.

При выборе схемы привода клапанов стремятся максимально снизить массы движущихся деталей механизма газораспределения и увеличить его общую жесткость. Окончательный выбор схемы привода клапанов производится только после конструктивного обзора современных двигателей-прототипов.

 

 

 
 

 

Рис. 5. Расчетная схема механизма газораспределения:

а, б, в, г, д, е – варианты схем привода клапанов

 

 

К исходным данным для расчета относятся:

а. Фазы газораспределения.

 

 

Рис. 6. Фазы газораспределения:

j1 – угол опережения открытия впускного клапана;

j2 – угол запаздывания закрытия впускного клапана;

y1 – угол опережения открытия выпускного клапан;

y2 – угол запаздывания закрытия выпускного клапана

 

б. Продолжительность процесса впуска: .

в. Продолжительность процесса выпуска: .

г. Перекрытие клапанов: .

д. Размеры впускных органов (рис. 5).

Диаметр горловины впускного тракта: dг=(0,35 … 0,45)D мм. (D – диаметр поршня, принимается по двигателю-прототипу).

Диаметр наружный головки клапана: dн=(1,06 … 1,12)dг мм.

Угол фаски: g=45о (30о).

Высота подъема клапана: hк. max=(0,2 … 0,3)dг мм.

При угле фаски клапана g=30о рекомендуется принимать hк.max=0,25dг и при g=45о hк.max=0,30dг.

Фазы газораспределения у двигателей определяются расчетно-экспериментальным способом. Для выполнения лабораторной работы величины фаз можно принимать по двигателю-прототипу или ориентироваться на рекомендации. Фазы газораспределения для впускного клапана у существующих двигателей составляют: начало открытия до ВМТ – 5…450, конец закрытия после НМТ – 20…750, (большие значения принимаются у высокооборотных двигателей).

 

Расчет механизма газораспределения производится в следующей последовательности.

1. На основании исходных данных и принятой схемы привода клапанов (рис.5) строится профиль кулачка распределительного вала (на миллиметровой бумаге формата А3).Наиболее распространены выпуклые, вогнутые и тангенциальные кулачки. В лабораторной работе предлагается методика построения профиля выпуклого кулачка.

1.1. Радиус начальной окружности кулачка: .

1.2. Радиус рабочего профиля кулачка: ,

где hт – подъем толкателя.

При отсутствии коромысла (непосредственное воздействие кулачка на клапан): hт=hк.max.

при воздействии на клапан через коромысло (рис. 1): ,

где lт, lк – соответственно плечи коромысла: .

1.3. Центральный угол кулачка:

.

1.4. Радиус закругления носка кулачка:

.

 

Выбор слишком малого значения может привести к получению отрицательного значения . В этом случае необходимо повторить расчет, выбрав большее значение .

 

 

 

 

Рис. 7. Профиль кулачка

 

Для корректировки профиля кулачка с учетом тепловых зазоров в механизме газораспределения радиус окружности затылка кулачка выполняют меньше на величину:

D = 0,25…0,35 мм.

 

 

2. Для определения средней скорости свежего заряда необходимо построить диаграмму подъема клапана, затем определить «время-сечение» клапана.

2.1. Перемещение клапана на участке дуги r1:

.

2.2. Перемещение клапана на участке дуги r2:

.

где

 

2.3. Строится диаграмма подъема клапана (hк)по результатам таблицы:

Таблица 1

Данные для определения h1, h2

         
         
         
         
         

 
 

Рис. 8. Диаграмма подъема клапана

 

 

2.3. Определяется «время-сечение» впускного клапана:

, м2.с,

где wр.в – угловая скорость распределительного вала: , с-1;

n – номинальная частота вращения коленчатого вала;

Fд – площадь диаграммы подъема клапана;

m =mhк × mj - масштаб диаграммы.

 

2.4. Средняя скорость свежего заряда в проходном сечении впускного клапана проектируемого двигателя:

, м/с

где Vh – рабочий объем одного цилиндра (м3):

,

D, S – диаметр и ход поршня принимаются в соответствии с двигателем-прототипом.

iк – число впускных клапанов для одного цилиндра.

Допустимые значения Ссв.з составляют 90 … 120 м/с.