Кулачок привода клапана

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в клапанных механизмах газораспределения двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения - снижение динамических нагрузок и достижение предельных значений коэффициента полноты диаграммы подъема толкателя при заданных наибольших допустимых уровнях второй производной подъема толкателя - достигается за счет того, что кривая второй производной подъема толкателя по углу поворота кулачка, определяющая его профиль, выполнена в виде сопряженных между собой отрезков гармоничных рядов с нулевыми значениями второй производной подъема толкателя в начале подъема при наибольшем значении первой производной и в конце его подъема, а также за счет выбора оптимального числа гармоник. Кулачок содержит поверхность подъема BCD и поверхность опускания B<SP POS="POST">1</SP>C<SP POS="POST">1</SP>D<SP POS="POST">1</SP>, состоящие из участков BC, CD и B<SP POS="POST">1</SP>C<SP POS="POST">11</SP>, C<SP POS="POST">1</SP>D<SP POS="POST">11</SP>, определяемые кривой второй производной подъема толкателя по углу поворота кулачка. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю F 01 L 1/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4670319/25-06 (22) 01.02.89 (46) 30.12.90. Бюл. М 48 (71) Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта им.С.М.Кирова (72) В.И.Мороз, А.В.Суранов и А.B.Áðàò÷åí о (53) 621.43-38(088.8) (56) Ротбарт Г.А. Кулачковые механизмы. Л.:

Госиздат, 1960, с.50, рис.38. (54) КУЛАЧОК ПРИВОДА КЛАПАНА (57) Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в клапанных механизмах газораспределения двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения — снижение динамических нагрузок и достижение предельных значений коэффициента полноты диаграммы подьема

„„5U(„ 1617163 А1 толкателя при заданных наибольших допустимых уровнях второй производной подьема тол кателя -достигается за счет того, что кривая второй производной подъема толкателя по углу поворота кулачка, определяющая его профиль, выполнена в виде сопряженных между собой отрезков гармоничных рядов с нулевь.ми значениями второй производной подъема толкателя в начале подъема при наибольшем значении первой производной и в конце его подъема, а также за счет выбора оптимального числа гармоник. Кулачок содержит поверхность napbема BCD и поверхность опускания В CD, состоящие из участков BC, CD и В С, С D, определяемые кривой второй производной Я подьема толкателя по углу поворота кулачка. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

16171 бЗ

Изобретение относится к машиностранию и может быть использовано в мехаизмах газораспределения (МГР) двига. елей внутреннего сгорания (ДБС).

Цель изобретения — снижение динамиеских нагрузок и достижение предельных начений коэффициента полноты диаграм,ы подъема толкателя при заданных наиольших допустимых уровнях второй проиэодной подъема толкателя.

На фиг.1 показан возможный вариант онтура предлагаемого кулачка, которььи бразован дугой окружности затылочной чати BB с радиусом Ro, дугой окружности выстоя при вершине DD с радиусом РБс и 1 соединяющими их профильными кривыми

BCD u B С О, которые, например, могут быть симметричны; подъем толкателя соответствует участку BD; на фиг.2 — графики высоты подъема Х толкателя, а также первой Х и второй X производных по углу поворота кулачка у при заданном числе гар,моник m, например, при m = 5; на фиг.З— графики изменения функций (n, Xi и Фь в о зависьлмости от величин ьрь и m при p2 = 40 ,, и ь >вс = 1, позволяющие выбрать оптималь ное числа гармоник при выполнении задан ных ограничений. Здесь обозначено. (л— ! предельные значения коэффициента полноты диаграммы подъема толкателя; Х1—, наибольшее допустимое значение второй

, производной подъема толкателя; Ф1 — угла вая продал>кительность участка, соответст, вующего достижению наибольшего заданного значения второй производной подъема, толкателя (для безударной работы кулачка необходимо, чтобы Фь > 1я); уь, +, ьрвс- со ответствующие участки графиков на фиг.1.

Профилируемая поверхность подъема

BCD (фиг.1) на участке разбега (Х > О) БС определяется кривой второй производной подъема толкателя Х с нулевыми эначеььиями в начале и в конце участка, состоящей из отрезка гармонического ряда (фиг.2 в) с амплитудой, равной наибольшему допустимому заданному значению второй производной подъема толкателя Х1, а на участке выбега (Х < О) CD определяется кривой с нулевыми значениями второй производной в начале и в конце участка, состоящей иэ сопряженного с предыду цим участкам отрезка гармонического ряда (ьриг.2 Ы с амплитудой, равной наибольшему допустимому заданному значению второй производной подъема толкателя Х2. Причем точка сопряжения (С) 1 и 11 участков соответствует нулевому значению второй производной Х и максимальному значениьо первой производной Х (фиг.2).

° 1

Значения величин Х, Х, Х (фиг.2) вычисляьатся по следующим зависимостям, 1-1а участке разбега (1) при О < р< фь (л

С0

1 л2m-1) — Sl — Ь вЂ” Р, tP<) „2m — 1 Р1

X1= C11—

10 P l Pm 1)2 Рь

Хь =- Сь1Ф—

1, л ь 2п.ь -- 1 — С)2 Y — . 31п, p

15 „= 1(2m — 1)

На участке выбега ill) при 0 < rp< pz

1 . л2щ — 1 2= С22

К2=ь2ь+ л 1 «л 2m — 11

+ С22 CQ \»

=1(2m — 1ь)

Х2 = С11 ьь .>1 + С21 p +

1 . z2m — 1

+ C22 >„Sin - rP;

„и ь (2ьгь — 1) Р2

ЗО ьде С11, С12, С21, С22 — постоянные интегрирования, определяемые из условия плавного сопряжения учас1кав профиля кулачка, т.е, из условия равенства подъемов Х, скоростей Х, ускорений X на границах сопрягаемых учас; ков; ьр1 — угловая продал>кительность участка HC профиля кулачка, соответствующега положительным значениям второй производной толкателя (Х > 0);

m — число учитываемых гармоник; р2 — угловая паадалжительность участка (СО) профиля кулачка, соответствующая отрицательным значениям второй произP. l водной подъема толкателя (Х < О);

p — текущий угол поворота кулачка.

Поскольку представленные гармонические ряды бесконечны, та необходимо указать оптимальное с точки зрения достижения максимального (< и улучшенной динамики работы число учиьываемых гармоник (и). Оптимальное число гармоник выбирается иэ условия

1= (m) = 2<рь g — — „— л (р — Фь) х ьп = 1(2ьть 1) (2(п — 1) ь,л1

1617163

На фиг,З показан конкретный пример выбора m с помощью укаэанных зависимостей для выпускного кулачка дизеля СМД62 (6 ЧН 13/11,5) при следующих ограничениях: р1 ) 17, rp =40, рос = 1, Х1 < 8, Ф1 > 1О. Нанесенные заштрихованные ограничительные линии позволяют выделить область допустимых значений m, обеспечива1ощих удовлетворительную динамику работы механизма привода клапана (область

АВС0Е на фиг.3). Наибольшее значение ф достигается в правом нижнем углу ограниченной области, а поскольку число гармоник может быть только целым числом, то оптимальное m = 5 (точка К).

Таким образом, в пределах допустимых значений исходных параметров выбрано оптимальное значение числа гармоник при достижении предельных значений коэффициента полноты диаграммы подъема толкателя и снижении динамических нагрузок при заданных наибольших допустимых уровнях второй производной подъема толкателя. По приведенным формулам может быть получен кулачок, удовлетворяющий перечисленным требованиям.

Кулачок работае следующим образом.

При вращении кулачка, контактируя с последним в районе затилочной части (дуга

ВВ на фиг.1), толкатель (не показан) оста1 ется неподвижным, При набегании выступа кулачка на толкатель, последний начинает двигаться. При контакте толкателя с поверхностью профиля кулачка на участке В С вторая производная подьема толкателя Х (фиг.2 в) изменяется от 0 до наибольшего допустимого значения Х1, а затем снова до О, на участке CD изменяется от 0 до наибольшего допустимого заданного значения Xz, причем в тоске С сопряжения этих кривых значение первой производной достигает максимума (фиг.2 б); в конце участка

CD толкатель поднимается до заданного расстояния Хма с (фиг,2 а), причем первая производная подьема толкатеоля X = 0 (фиг,2 б) и вторая производная подъема толкателя Х = 0 (фиг.2 в). При контакте толкателя с профилем кулачка по дуге DD (участок верхнего состояния) тол катель неподвижен.

При дальнейшем повороте кулачка движение толкателя совершается в обратной последовательности (при пробегании точек

DCB).

По сравнению с прототипом применения кулачка с r редлагаемым профилем в

5 механизме привода клапанов позволяет уменьшить дйнамические нагрузки и достичь предельного значения коэффициента полноты диаграм иы подьема толкателя при заданных уровнях наибольших допустимых

10 значений второй производной подьема толкателя, что обуславливает повышение экономичности двигателя, увеличение надежвости и снижение уровня шума при работе.

Формула изобретения

15 1. Кулачок привода клапана преимущественно для механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания с поверхностью подъема и поверхностью опускания, состоящими из участков, определяемых

20 кривой второй производной подьема толкателя по углу поворота кулачка, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения динамических нагрузок и достижения предельных значений коэффициента полноты

25 диаграммы подъема толкателя при заданных наибольших допустимых уровнях второй производной подъема толкателя, кривая выполнена в виде сопряженных между собой отрезков гармонических рядов

30 с нулевыми значениями второй производной подьема толкателя в начале подьема, при наибольшем значении первой производной и в конце его подъема..

2, Кулачок по п.1, о т л и ч à ю шийся

35 тем, что оптимальное число гармоник выбирается из условия

1 () = pl Х вЂ”, — x(pi — Ф ) х

m — 1(2m — 1)2

40 с 1 . L 2m — 1 х „— sin

„,{2m. — 1) р1

O =0 где p1 — угловая продолжительность участка профиля кулачка, соответствующего положительным значениям второй производной подьема толкателя;

m — число гармоник;

Ф1 — продолжительность участка, соответствующего дости>кению наибольшего заданного значения второй производной подьема толкателя, для безударной работы кулачф1 ) 1о

1617163

Редактор И.Кэсэрда

Заказ 4106 Тираж 4 7 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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

fS

Составитель К.Агафонов

Техред М.Моргентал Корректор В,Гирняк