Кулачок для привода клапана

Кулачок для привода клапана

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к машиностроению , в частности к двигателестроению, и может быть использовано при проектировании и доводке механизмов привода клапанов двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения - уменьшение динамических нагрузок и достижение предельного значения коэффициента полноты диаграммы подъема толкателя при заданных наибольших допустимых уровнях второй производной подъема толкателя и заданном запасе клапанной пружины по силам инерции. Это достигается профилем кулачка, поверхность подъема ABCDEFG и поверхность опускания А1 В1 С D1 Е1 F1 G1 которого состоят из участков, определяемых кривой второй производной подъема толкателя по углу поворота кулачка, выполненной в виде сопряженных между собой отрезков прямых в области положительных значений второй производной подъема толкателя, представляющих собой равнобедренную трапецию ABCD (A B C DO, и сопряженного с ветвями квадратных парабол DE (D1 Е1) и FG (F1 G1) отрезка наклонной прямой EF (Е1 F1) в области отрицательных значений второй производной подъема толкателя с нулевыми значениями второй производной подъема толкателя в начале подъема, при наибольшем значении первой производной подъема толкателя, и в конце его подъема. 2 ил. г Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!15 F 01 1/08

ГОСУДАРСТВЕН1ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ у-(рр!«, p(g

ПГ, Ã. еь ;; ЧЛИЦ

Е :;".. -10 . .«A

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4644917/06 (22) 01.02.89 (46) 30.01.91. Бюл. Ч. 4 (71) Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта им. С.М.Кирова (72j В.И.Мороз, А.В.Братченко и А,В.Суранов (53) 621.43 — 38(088.8) (56) Нейман И.Ш. Динамика авиационных двигателей, М-Л.: Оборонгиэ, 1950, т, 2. с. 416 — 417. (54) КУЛАЧОК ДЛЯ ПРИВОДА KIlAflAHA (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано при проектировании и доводке механизмов привода клапанов двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения — уменьшение динамических нагрузок и достижение предельного значения коэффициента полноты диаграммы подъема толкателя при заданных наибольших допустимых уровнях второй проиэводИзобре-.ение относится к машиностроеwe, в частности к двигателестроению, и может быть использовано при проектировании и доводке механизмов привода клапанов двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения — уменьшение динамических нагрузок и достижение предельных значений коэффициента полноты диаграммы подъема толкателя при заданных наибольших допустимых уровнях второй производной подъема толкателя и заданном запасе клапанной пружины по силам инерции.

На фиг.1 показан контур возможного варианта описываемого кулачка, образованÄÄ5LJÄÄ 1624195 А1 ной подъема толкателя и заданном запасе клапанной пружины по силам инерции. Это достигается профилем кулачка, поверхность подъема ABCDEFG и поверхность опускания А В С 0 Е F G которого состоят иэ ! ! ! участков, определяемых кривой второй производной подъема толкателя по углу поворота кулачка, выполненной в виде сопряженных между собой отрезков прямых в области положительных значений второй производной подъема толкателя, представляющих собой равнобедренную трапецию ABCD (А В С 0 ), и сопряженного с ветвями квадратных парабол DE (О Е ) и

FG (F G ) отрезка наклонной прямой EF (Е

F ) в области отрицательных значений вто-! рой производной подъема толкателя с нулевыми значениями второй производной подъема толкателя в начале подъема, при наибольшем значении первой производной подъема толкателя, и в конце его подъема, 2 ил. ный дугой окружности затылочной части АА с радиусом Ro, дугой окружности GOG npu

1 вершине с радиусом Вес и соединяющими их профильными кривыми ADCDEFG и А B

C D Å F G, которые, например, могут быть симметричны; на фиг.2 — графики высоты подъема Х толкателя, а также первой Х и второй Х производной подъема толкателя по углу поворота кулачка.

Профилируемая поверхность подъема

ABCDEFG (фиг.1) на участке разбега (X > О)

ABCD определяется кривой второй производной подъема толкателя Х с нулевыми значениями в начале участка и в конце, состоящей иэ сопряженных между собой от1624195

1О

25

Хмакс

Ф

Хмакс реэков (АВ, ВС и CD), представляющих собой равнобедренную трапецию ABCD (фиг.2в) с высотой, равной наибольшему допустимому заданному значению второй производной подъзма толкателя Х1. а на участке выбега (Х < 0 ) определяется кривой

DEFG с нулевыми значениями второй про,изводной в начале и в конце участка, состоящей из сопряженного с ветвями квадратных парабол (DE и FG) отрезка наклонной прямой (EF), при этом экстремум квадратной параболы (отрезок DE) по оси ординат равен Xz, а экстремум квадратной параболы на отрезке FG по оси ординат равен наибольшему допустимому заданному значению второй производной подъема толкателя в области отрицательных значений Хэ. Значение Х2 находится из соотношения

Xz - Хз/К, где К вЂ” коэффициент, зависящий от характеристики клапанной пружины и подбирается из условия обеспечения заданного запаса по силам инерции.

Значения величин Х, Х и Х (фиг.2) по участкам вычисляются по следующим зависимостям: участок I

0 <Р<Ф1

Х1

Xi =- — p, Ф1

Х1

Xi = — P+C11, 2Ф1

Xi = Ф1 уг1+ С11р+ С12.

Х1

6Ф1 участок И

0 «<р<%

Хл =X1, Xii = X1P + С21.

Xii = 0,5X1pР + С21р+ Сгг, участок Ш

О Р<Ф1

° - X1

Х 11 =X1

° °

° " Х1

Xiii — — X1p — — ф" + Сз1, 2Ф1 где Хмакс заданная величина подъема толкателя;

Хмакс наибольшее значение первой производной подъема толкателя по углу поворота кулачка, Ф д - ф + СЗ1 Р + Сз2, участок IV

0 < Р < Фз

Хз 2Хз 9 д — У

Х1 P — — @;-дР+ С

Хэ 2Хэ а ° а

XiV P @ P C41(P + С42

ХЗ 4 ХЗ

12КФ) ЗКЖ участок Ч

0<Р<Ф4

1I — 1 Хэ

Хч = — Хэ

КФ4 . К

У7 ——

К вЂ” 1 Хэ

Xv = — Хз у" — — р + С51

xv = — xs -i — i- p — - p +

6КФ4 2К

+ C51rP + С52, участок Vl

P < <Фз

Xw — p — Хз, Xw — ф — Хзр + C61, за

Хз

Хч — Р— 0,5ХЭР2 + С61Р + С62, 12 Я где С», С12. Сг1, Czz,Cç1, Сзг. С и1. С42. С51, 35С52,С61,C62 — постоянные интегрирования оп ределя ются из соблюдения условия плавного сопряжения участков профиля кулачка, т.е. равенства подъемов Х, первых производных Х и вторых производных подъема толкателя Х на границах сопрягаемых участков.

Для плавного сопряжения профиля кулачка ABCDEFG (фиг.1) с участком верхнего стояния GOG необходимо выдерживать

1 следующие соотношения:

Х1(Р1 — Ф1) =

К+1

=1 Хз I (Зфг — 2Фз) = Хмакс

Исходя из приведенных соотношений и заданных наибольших допустимых уровней второй производной подъема толкателя па углу поворота кулачка и заданного запаса

"лапанной пружины по силам инерции, про5 1624195

6 должительность участков положительных и лачка определяется отрицательных значений второй проиэвод- зависимостям; ной подъема толкателя по углу поворота купо следующим г 12M„, — + (I x, I (к + 1 ) Ф вЂ” зх q кф, ), ((к — 1 ) Ф, + — - -"- — к з K+I } з

1 x iA { к - } 1* К(1+ )j (1,51Х1 (К + 1 ) + 2Х

Xr К 1.5Ф вЂ” % — I Õç 1 Фз К + 1

1,51)() l(K+1)+2x,K (1+ 1+ к ) 1,51X11(K + 1) + 2X>K (1+ ) (З р — 2ф), Формула изобретения !

55 где pi — продолжительность участка положительных значений второй производной подъема тол кателя; уз2 — п родолжител ь ность участка отрицательных значений второй производной подъема Tollêàòåëÿ;

X1 — наибольший заданный уровень допустимых положительных значений второй производной подъема тол кател я;

Хз — наибольший заданный уровень допустимых отрицательных значений второй производной подъема тол кателя;

К вЂ” коэффициент, зависящий от характеристики клапанной пружины;

Ф1 — протяженность отрезка, на котором вторая производная подьема толкателя в области положительных значений изменяется по линейному закону;

4 — протяженность отрезка, на котором вторая производная подъема толкателя в области отрицательных значений изменяется по закону квадратной параболы.

На фиг.1 изображен кулачок с поверхностью подъема ABCDEFG и поверхностью опускания А В С 0 Е F G, которые сим1 метричны.

Однако поверхность подъема и поверхность опускания могут быть не симметричны, если они определяются различными по величине уровнями наибольших положительных и отрицательных значений второй производной подъема толкателя при соблюдении всех ранее оговоренных ограничений.

Кулачок работает следующим образом.

При вращении кулачка, контактируя с последним в районе затылочной по дуге АА

1 (фиг.1), толкатель (не показан) неподвижен.

При набегании выступа кулачка на толкатель последний начинает двигаться, причем при контакте с поверхностью профиля кулачка на отрезке АВ (фиг.1) вторая производная подъема толкателя )((фиг.2) изменяется от 0 до наибольшего допустимого заданного значения )4, на участке BC — по15

40 стоянна и равна наибольшему допустимому заданному значению Я1, на участке CD — изменяется от Х1 до О, на участке ОŠ— изменяется от 0 до Х2, на участке EF — изменяется от Х2 до наибольшего допустимого заданного значения Хз, на участке FG — изменяется оТ Х3 до О.

В конце участка FG толкатель поднимается на заданную высоту Х макс (фиг.2а), причем первая и вторая производные подьема толкателя по углу поворота кулачка принимают нулевые значения (фиг,2 б,в). При контакте толкателя с профилем кулачка по дуге

GOG (участок верхнего стояния) толкатель неподвижен.

При контакте толкателя с поверхностью опускания А В С О Е F G, симметричной

1 1 1 1 1 1 1 поверхности подъема ABCDEFG, движение толкателя совершается в обратной последовательности.

Применение предлагаемого кулачка в механизме привода клапана позволяет уменьшить динамические нагрузки и достичь предельного значения коэффициента полноты диаграммы подъема толкателя при заданных уровнях наибольших допустимых значений второй производной подъема толкателя и заданной величине запаса клапанной пружины по силам инерции, что обуславливает повышение экономичности двигателя, увеличение надежности и снижение уровня шума при работе.

Кулачок для привода клапана в механизме газораспределения двигателя внутреннего сгорания с поверхностью подьема и поверхностью опускания, образованных иэ участков, определяемых кривой второй производной подъема толкателя по углу поворота кулачка, отличающийся тем, что, с целью снижения динамических нагрузок и достижения предельных значений коэффициента полноты диаграммы подъема толкателя при заданных наибольших допустимых уровнях второй производной подьема толкателя и заданном запасе клапанной пружины по силам инерции, кривая выполнена в

1624195 а -2 Ф I 3 (+ )Ф,— д K4hl — „ l(K-l)el+ () (-+г 1.5 l хз (к + i ) + х ф (с + -;- — „)

t х,к ф -фз - хз1Фд к+

ssi4t(a+ )+ах к(+-,+„-) (З щ — 2+ ), виде сопряженных между собой отрезков прямых в области положительных значений второй производной подъема толкателя, представляющих собой равнобедренную трапецию, и сопряженного с ветвями квадратнь:х парабол отрезка наклонной прямой в области отрицательных значений второй производной подъе.4а толкателя с нулевыми где p1 — продолжительность участка положительных значений второй производной подъема тол кателя; р — и родолжи ельность участка отрицательных значений второй производной подъема тол кателя;

X> — наибольший заданный уровень допустимых положительных значений второй производной подъема толкателя; значениями второй производной подъема толкателя в начале подъема, при наибольшем значении первой производной подьема толкателя и в конце его подъема, при этом продолжительность участков положительных и отрицательных значений второй производной подъема толкателя находится по зависимостям

Хэ — наибольший заданный уровень допустимых отрицательных значений второй производной подъема толкателя;

К вЂ” коэффициент, зависящий от характеgp ристики клапанной пружины;

Ф вЂ” протяженность отрезка, на котором вторая производная подъема толкателя в области положительных значений изменяется по линейному закону;

25 Ф вЂ” протяженность отрезка, на котором вторая производная подъема толкателя в области отрицательных значений изменяется по закону квадратной параболы. !

Составитель К;Агафонов

Редактор М.Бандура Техред М.Моргентал Корректор Л.Палий

Заказ 178 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС и ГКНТ ССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская на6„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101