Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Расчет механизма газораспределения

1. Кинематика клапанного регулятора потоков газа и жидкости

1.1 Основные размеры проходных сечений в горловинах и клапанах

1.2 Основные размеры кулачков для впускных клапанов

1.3 Профилирование безударного кулачка, приводящего в движение один впускной клапан

1.3.1 Подъем (перемещение) толкателя по углу поворота кулачка ц_к (распределительного вала ц_p0)

1.3.2 Скорость толкателя по углу поворота кулачка ц_k

1.3.3 Ускорение толкателя

1.4 Время-сечение клапанов

2. Расчет пружины клапана

3. Расчёт распределительного вала

4. Расчет ременной передачи

5. Список использованной литературы

6. Чертежная часть

1. Кинематика клапанного регулятора потоков газа и жидкости

1.1 Основные размеры проходных сечений в горловинах и клапанах

Площади проходных сечений и диаметры горловин:

для одного клапана

; (1.1)

. (1.2)

Максимальная высота подъемов клапанов при угле фаски б = :

. (1,3)

1.2 Основные размеры кулачков для впускных клапанов

Радиус начальной окружности кулачка:

, (1.3)

принимаем ;

Максимальный подъем толкателя, приводящего в движение один впускной клапан:

(1.4)

- расстояния от опоры одноплечного рычага соответственно до кулачка и до клапана.

1.3 Профилирование безударного кулачка, приводящего в движение один впускной клапан

Продолжительность участка сбега кулачка, соответствующего выбору зазора (?S) на участках набегания и сбега кулачка:

,

где ?S = 0,25 мм - величина зазора, включающего в себя температурный зазор и упругие деформации механизма газораспределения; = (0,08 - 0,022) мм/град - скорость толкателя при набегании, принята = 0,02 мм/град.

Фазы газораспределения:

предварение открытия впускного клапана - = ,

запаздывание закрытия впускного клапана - = ,

продолжительность открытия впускного клапана по углу поворота распределительного вала - , тогда =.

В соответствии с заданными фазами газораспределения устанавливается угловая продолжительность каждого участка ускорений при соблюдении требований закона ускорений безударного кулачка Курцы:

участок положительных ускорений - = = 0,4712389 рад,

первый участок отрицательных ускорений - = = 0,1047197 рад,

второй участок отрицательных ускорений - = = 0,6632251 рад.

Проверка принятых величин:

+ + - /180 =0,4712389 + 0,1047197 + 0,6632251 - 71/180 = 0; (1.5)

= = 0,1578947 - в допустимых пределах =0,1 - 0,25; (1.6)

= = 1,6296294 - находится в пределах = 1,5 - 3,0. (1.7)

Определение вспомогательных величин и коэффициентов закона движения толкателя:

; = 8 z = 8 = 0.0055555; (1.8)

= = = 0,4123758; (1.9)

= = 0,6632251 = 1,1606439; (1.10)

= + + = 0,0055555 + 04123758 + 1,1606439 0,1047197 = =0,5394736; (1.11)

= + = 1,1606439 + = 1,2439771; (1.12)

= = = 4,069211,

где = = 0,02 180 / 3,1415926 = 1,1459156; (1.13)

= = (4,0692111 - 1,1459156) 0,4712389/3,1415926 = =0,4384843; (1.14)

= = (2 4,0692111 - 1,1459156) / 1,2439771 =

=5,6210894; (1.15)

= = 5,6210894 0,4132758 = 6,5240831; (1.16)

= = 5,6210894 0,0055555 = 0,0312279; (1.17)

= = 56210894 = 0,7986906; (1.18)

= = 5,6210894 0,4123758 = 2,3180012. (1.19)

Проверка вычисленных значений коэффициентов:

= 4,0692111 0,4712389 + 6,5240831 0,1047197 + 0,0312279 + 2,3180012 - 4,95 = - 0,0000003; (1.20)

= 0,7986906 - 5,6210894 + 2,3180012 = 0,0000001; (1.21)

= 4,0692111 - 0,4384843 3,1415926/0,4712389 - 1,1459156 = 0,0000668; (1.22)

= 6,5240831 + 4 0,7986906 - 2 5,6210894 0,6632251 = - 0,0000002; (1.23)

=4,0692111 + 0,4384843 3,1415926 / 0,4712389 - 6,5240831 - 0,0312279 3,1415926 / 2 0,1047197 = -0,0000621; (1.24)

= 0,0312279 + 12 0,7986906 - 2 5,6210894 = -0,0000773. (1.25)

1.3.1 Подъем (перемещение) толкателя по углу поворота кулачка (распределительного вала )

Подъем толкателя на участке сбега ()

(1.26)

;

в начале участка при

в конце участка при

Подъем толкателя на участке сбега (выбор зазора) = 0

Подъем толкателя на участках положительных ускорений ()

;

в начале участка при

;

в конце участка при ,

, а .

Подъем толкателя на первых отрицательных участках ускорений

()

в начале участка при ,

, а ;

в конце участка при ,

, а .

Подъем толкателя на вторых участках отрицательных ускорений

()

в начале участка при

,

.

в конце участка при

, (1.30)

.

1.3.2 Скорость толкателя по углу поворота кулачка

Скорость толкателя на участках сбега()

где - скорость вращения кулачкового вала;

(1.32)

в начале участка при , ;

в конце участка при , .

Скорость толкателя на участках положительных ускорений ()

в начале участка при , ,

в конце участка при , ;

;

Скорость толкателя на первых участках отрицательных ускорений

()

в начале участка при , ;

в конце участка при , м/с.

Скорость толкателя на вторых участках отрицательных ускорений

()

в начале участка при ,

в конце участка при .

1.3.3 Ускорение толкателя

Ускорение толкателя на участках сбега ( = - 1938' = 19,63)

в начале участка при == = 0 рад

419,47834 = 420 ; (1.36)

в конце участка при == 1938' = 0,3426081 рад

= 0 .

Ускорение толкателя на участках положительных ускорений ( = 0- 27)

в начале участка = = 0 рад

887,3639623 0 = 0 ; (1.37)

в конце участка = 27= 0,4712389 рад

= 887,3639623 27 = 0 .

Ускорение толкателя на первых участках отрицательных ускорений

(= 0- 6)

в начале участка при = = = 0 рад

- 561,1384852 0 = 0 ; (1.38)

в конце участка при = = 6= 0,1047197 рад

= - 561,1384852 6 = - 561,1384852 = 561 .

Ускорение на вторых участках отрицательных ускорений (-38)

в начале участка при = = 0 рад

-561 ; (1.39)

в конце участка при = 38= 0,6632251 рад

- 898 .

Максимальное и минимальное ускорение толкателя: ()

1556,380663 (допустимо до 3500 ); (1.36)

- 897,8314274 = - 898 (допустимо до 1500 ). (1.37)

Значения ,,, заносятся в таблицу 1.

Минимальный и максимальный радиусы кривизны профиля безударного кулачка при плоском толкателе:

= 15,75 + 5,2 - 2 5,6210894 = 9,7078212 мм, где = 4,95 + 0,25 = 5,2 мм; = 16 - 0,25 = 15,75 мм. (1.40)

= 15,75 + 0,25 + = 36,00778528 мм. (1.41)

Проведенные расчеты показывают, что рассчитанный безударный кулачок удовлетворяет всем предъявленным требованиям. Чертеж толкателя приведен в конце.

Таблица 1

Параметры
?р, п.к.в.	?к0	hкл, мм	hт , мм	Wт , м/с	jт, м/сІ	Fкл, мм2*с
327.36?	0	0.25	0	0	419.4783	0
347?	19.633	0.25	0	0.323836	0.064651	0
350?	3	0.313092	0.06309177	0.373673	532.305	4.01E-04
354?	7	0.428206	0.17820591	0.583052	1132.07	4.25E-03
0?	13	0.735529	0.48552913	1.101921	1553.747	1.77E-02
5?	18	1.14864	0.89864035	1.56301	1347.867	4.14E-02
10?	23	1.68669	1.43668975	1.888191	698.5092	8.12E-02
14?	27	2.167564	1.91756425	1.976063	0.009422	1.27E-01
15?	1	2.286543	2.03654272	1.971571	-145.231	1.40E-01
19?	5	2.75978	2.50977951	1.877968	-542.017	2.01E-01
20?	6	2.876815	2.62681483	1.843707	-561.138	2.19E-01
25?	5	3.418029	3.16802946	1.657346	-643.917	3.16E-01
35?	15	4.309757	4.05975693	1.216945	-774.488	5.57E-01
45?	25	4.907556	4.65755638	0.710303	-858.427	8.47E-01
55?	35	5.179411	4.92941137	0.166221	-895.733	1.16E+00
58?	38	5.194816	4.94481603	3.18E-07	-897.831	1.26E+00
61?	35	5.179411	4.92941137	-0.16622	-895.733	1.36E+00
71?	25	4.907556	4.65755638	-0.7103	-858.427	1.67E+00
81?	15	4.309757	4.05975693	-1.21694	-774.488	1.96E+00
90?	6	3.519147	3.26914726	-1.61711	-659.072	2.17E+00
96?	6	2.876815	2.62681483	-1.84371	-561.138	2.29E+00
97?	5	2.75978	2.50977951	-1.87797	-542.017	2.31E+00
101?	1	2.286543	2.03654272	-1.97157	-145.231	2.36E+00
102?	27	2.167564	1.91756425	-1.97606	0.009422	2.38E+00
106?	23	1.68669	1.43668975	-1.88819	698.5092	2.42E+00
111?	18	1.14864	0.89864035	-1.56301	1347.867	2.45E+00
119?	10	0.557585	0.30758528	-0.82275	1429.09	2.48E+00
126?	3	0.313092	0.06309177	-0.37367	532.305	2.49E+00
129?	19.633	0.25	0	-0.00698	0.064651	2.49E+00
133.63?	15	0.25	0	-0.00534	152.002	2.49E+00
138.63?	10	0.25	0	-0.00357	292.2547	2.49E+00
143.63?	5	0.25	0	-0.00179	386.3655	2.49E+00
148.63?	0	0.25	0	0	419.4783	2.49E+00

1.4 Время-сечение клапанов

Диаграммы подъема толкателей, построенные в масштабе по оси абсцисси по оси ординат , являются диаграммами подъема клапана, если изменить масштаб по оси ординат на . Тогда для газораспределительного механизма с одним впускным клапаном

Время-сечение клапанов за такт впуска

, (1.42)

Где ,-- площади под кривыми ab и cd без учета площади, соответствующей выбору зазора .

Время-сечение одноклапанного механизма за такт впуска:

, (1.43)

где .

Средняя площадь проходного сечения клапана:

, (1.44)



где -- продолжительность такта впуска, для одноклапанного механизма .

Средняя скорость потока смеси в седле клапана для одноклапанного механизма:

. (1.45)

Рис. 1 а) Диаграммы подъема, полное время сечения

Рис. 1 б) Диаграмма скорости

Рис. 1 в) Диаграмма ускорения

клапан кулачок толкатель пружина

2. Расчет пружины клапана

Максимальная сила упругости пружин:

где, К=1,4 коэффициент запаса; - суммарная масса клапанного механизма; массы клапана и пружин, приняты по конструктивным соображениям; = 40 г. - масса приведенная к оси клапана,

Минимальная сила упругости пружин:

Жесткость пружины:

Деформация пружин:

Предварительная

Полная

Распределение усилий м/у наружной и внутренней пружиной:

внутренняя пружина

; (2.6)

; (2.7)

наружная пружина

; (2.8)

Н;

; (2.9)

Жесткость пружин:

; (2.10)

;

; (2.11)

,

.

Размеры пружин принятые по конструктивным соображениям:

Диаметр проволоки

Средний диаметр пружин D_пр.н = 28 мм; D_{пр. в} = 19 мм;

Число рабочих витков пружин:

(2.12)

; (2.13)

Полное число витков пружины:

; (2.14)

; (2.15)

Длина пружин при открытом клапане:

; (2.16)

; (2.17)

;

Длина пружин при закрытом клапане:

; (2.18)

Длина свободных пружин:

; (2.19)

. (2.20)

Максимальное и минимальное напряжение в пружинах:

внутренняя пружина

; (2.21)

, (2.22)

где определен при ;

наружная пружина

; (2.23)



, (2.24)

где определен при .

Средние напряжение и амплитуды напряжений:

внутренняя пружина

; (2.25)

. (2.26)

Так как концентрация напряжений в витках пружины учитывается коэффициентом , а , то

наружная пружина

; (2.27)

; (2.28)

; (2.29)

.

Запасы прочности пружин:

внутренняя пружина

, где (2.30)

наружная пружина

. (2.31)

Расчет пружин на резонанс:

; (2.32)

;

; (2.33)

;

.

Так как резонанс отсутствует.

На графике 1 показана характеристика совместно работающих двух пружин.

3. Расчёт распределительного вала

Максимальная сила от выпускного клапана, действующая на кулачок:

(3.1)

где , - диаметр тарелки выпускного клапана; - диаметр тарелки впускного клапана; ;

тогда

;

.

Стрела прогиба распределительного вала:

, (3.2)

где - длина пролёта распределительного вала;

- наружный и внутренний диаметр вала соответственно. Последний принят с учётом использования его для подвода смазки к кулачкам и сохранения достаточной жёсткости.

Напряжение смятия:



, (3.3)

где - ширина кулачка.

4. Расчет ременной передачи

Из графика для определения сечения ремня [1, т.2, с.740, Рис.11], берем сечение ремня - А

Передаточное отношение i = 2;

Передаваемая мощность N = 1,9 кВт

, так как обозначение сечения ремня - А;

Ширина шкива:

М = (n - 1)*e + 2*f = (1-1)*15+2*10 = 20 мм; (4.1)

L принимают по конструктивным соображениям

Наружный диаметр шкива:

мм, (4.2)

принимаю 100 мм;

(4.3)

Линейная скорость ремня:

(4.4)

Угол обхвата ремнем меньшего шкива:

(4.5)



Межцентровое расстояние определяется конструктивными особенностями привода.

Рекомендуемое межцентровое расстояние вычисляют по:

(4.6)

210 < a < 600 мм, принимаю a = 500 мм.

по ГОСТ 1284.2-89 принимаю

Шкив для приводного клиноременного ремня типа 1 с сечением А, с 3 канавками, расчетным диаметром , с цилиндрическим посадочным отверстием , из чугуна марки СЧ 20, окончательно принимается «Шкив 1 А 3.90.22 СЧ 20 ГОСТ 2088 - 88».

Наработка ремня определяется по формуле:

(4.7)

где [1, т.2, с.727, табл. 23];

Ресурс ремня определяется по:

(4.8)

где [1, т.2, с.728, табл. 24], [1, т.2, с.728].



Список использованной литературы

1) Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т.: Т. 2. - 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001. - 912с.: ил.

2) Колчин А.И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пособие для вузов./А.И. Колчин, В.П. Демидов - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Высш. Шк., 2002. - 496 с.: ил.

3) Орлин А.С., Круглов М.Г. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей: 4-е изд. - М.: Машиностроение, 1984. - 384с.: ил.

Размещено на Allbest.ru