Визначення розмірів і запасу міцності клапанної пружини
Для розрахунку береться пружина впускного клапана як більш навантажена, оскільки діаметр впускного клапана і його маса звичайно більше. Максимальну РПР. mах і мінімальну РПР. min сили, H, що діють на пружину на ділянці з негативним прискоренням, визначають за формулами:
(5.15)
(5.16)
де mкл.мех – маса клапанного механізму, що приведена до клапана, кг; a, r0, r2 – параметри кулачка (див. вище), мм; k – коефіцієнт запасу, для бензинових двигунів k = 1,45…1,70; для дизелів k = 1,32…1,50.
Приведена маса клапанного механізму mкл.мех, кг, визначається за формулою: (5.17)
де mкл.мех'– конструктивна маса клапанного механізму, кг/м2. Обирається за статистичними даними: - для механізмів з верхнім розташуванням клапанів і розподільного вала:
- для механізмів з верхнім розташуванням клапанів і нижнім розташуванням розподільного вала:
Для перевірки надійності закриття клапана визначають силу Р’ПР.min, Н, що діє на закритий випускний клапан при найбільшому розрідженні в циліндрі, за формулою:
. (5.18)
Для розрахунку приймається більше із значень: РПР.min чи Р'ПР.min. У випадку, якщо на клапан установлюється по дві пружини, зусилля РПР.mах і РПР.mіn розподіляються між внутрішньою і зовнішньою пружинами в межах:
РПР ВНУТР = (0,35…0,45) РПР,
РПР ЗОВН = РПР - РПР ВНУТР.
Середній діаметр пружини (зовнішньої при наявності двох пружин) DПР, мм, приймається з умови:
DПР = (0,8…0,9) dГ. ВП .
Діаметр проволоки пружини d, мм, приймають у діапазоні d =3,5…6,0 мм, відповідно до стандартних значень сортаменту: 2,8; 3,0; 3,2; 3,5; 3,8; 4,0; 4,2; 4,4; 4,8; 5,0; 5,5; 6,0.
При наявності двох пружин на одному клапані діаметр проволоки внутрішньої пружини приймається у межах dВ = 2,2…4,5 мм, а її середній діаметр DПР ВНУТР, мм: DПР ВНУТР = DПР - 2d - 2. (5.19)
Перш ніж визначати інші розміри пружини, необхідно перевірити її запас міцності (при наявності двох пружин, відповідно, подальший розрахунок проводиться для кожної окремо). Максимальне і мінімальне напруження в пружині t, МПа:
(5.20)
(5.21)
де k' – коефіцієнт, що враховує нерівномірний розподіл напружень по поперечному перерізу витка пружини і залежить від відношення DПР / d. Значення k' наведені в таблиці 5.2. Максимальне напруження не має перевищувати [t] = 350…600 МПа.
Середні напруження tср і амплітуда напружень tА , МПа:
(5.22) (5.23)
Запас міцності пружини nt:
(5.24)
де t-1 – межа утомлення при крученні,t-1 = 300…400 МПа; kt – коефіцієнт концентрації напружень; et – технологічний коефіцієнт; αt – коефіцієнт приведення. При симетричному циклі напружень: kt/et = 1,0; at = 0,1. Запас міцності має перевищувати [nt]=1,2…1,4. Таблиця 5.2
Твердість пружини С, Н/мм, обчислюється з вираження:
(5.25)
Число робочих витків пружини іР:
(5.26)
де G – модуль пружності другого роду, МПа, для пружинних сталей G=(8¸8,3)·104 МПа. Звичайно у відомих конструкціях двигунів iР = 5…12.
Повне число витків пружини iП приймають як:
іП = iР + 2. (5.27)
Деформація пружини при закритому клапані hПР.0, мм, складає:
(5.28)
Максимальна деформація пружини при повністю відкритому клапані hПР.mах, мм:
(5.29)
Довжина пружини у вільному стані LПР, мм:
(5.30)
де Dmin – мінімальний зазор між витками пружини при повністю відкритому клапані, м, Dmin = 0,5…0,9 мм.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|