Кулачок механізму газорозподілу

Кулачок механізму газорозподілу, який має робочу частину, утворену двома ділянками, які описуються кривою другої похідної підйому штовхача, причому перша ділянка виконана в області додатних значень і утворена трьома відрізками, перший та третій з котрих виконані у вигляді похи лих прямих, другий - у вигляді квадратної параболи з мінімальною ординатою на початку відрізка та максимальною в КІНЦІ, а друга ділянка виконана в області від'ємних значень і утворена трьома відрізками, виконаними у вигляді сполучених відрізком похилої прямої двох гілок квадратних парабол, який відрізняється тим, що відрізки закону зміни другої похідної в областях додатних і від'ємних значень виконані у вигляді кривих ступеневих функцій з безрозривністю третьої похідної ПІДЙОМІВ на всьому протязі обох ділянок, а також вводяться дві плавно сполучені з робочою частиною ділянки компенсації теплового зазору, які розташовані ВІДПОВІДНО на початку та в КІНЦІ робочої частини Винахід відносяться до машинобудування та може бути використаний у кулачкових механізмах газорозподілу з роликовими штовхачами середньо-обертових двигунів внутрішнього згоряння Відомий кулачок механізму газорозподілу з поверхнею підйому та опускання, утворений двома прямими та сполученими з ними дугами кіл [Двигатели внутреннего сгорания Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей / Д Н Вырубов, С И Ефимов, Н А Иващенко и др , Под ред А С Орлина, М Г Круглова - 4-е изд , перераб И доп - М Машиностроение, 1984 -С 259-272, ил] Причини, що перешкоджають одержанню очікуваного технічного результату полягають у наступному даний кулачок не дозволяє досягнути граничного значення часу-перерізу клапанів при всіх заданих обмеженнях, цей кулачок обумовлює наявність миттєвих змін прискорень (від 0 ДО початкових додатних прискорень, від максимальних додатних прискорень до початкових від'ємних, від максимальних від'ємних прискорень до 0), що характеризується значними динамічними навантаженнями, а отже, зниженням надійності та можливими відказами у механізмі приводу клапанів при його роботі, при закритті клапан сідає на сідло зі значною кінцевою швидкістю, що впливає на інтенсивне зношення деталей Найбільш близьким до об'єкта, що заявляється є кулачок механізму газорозподілу [А С №1740710 SU, F 01 L 1/08, 20 11 1989, опубл 15 06 1992 Бюл №22], який має робочу частину утворену двома ділянками, які описуються кривою другої похідної підйому штовхача, причому перша ділянка виконана в області додатних значень і утворена трьома відрізками, перший та третій з котрих виконані у вигляді похилих прямих, а другий - у вигляді квадратної параболи з мінімальною ординатою на початку відрізка та максимальною ВКІНЦІ Друга ділянка виконана в області від'ємних значень і утворена трьома відрізками, виконаними у вигляді сполучених відрізком похилої прямої двох гілок квадратних парабол Причини, що перешкоджають одержанню необхідного технічного результату полягають у наступному наявність розривів третьої похідної ПІДЙОМІВ в точках сполучення окремих ділянок поверхонь підйому та опускання штовхача в кулачкових механізмах приводу клапанів із значними масами деталей приводять до значних динамічних навантажень, тобто до зниження надійності механізму газорозподілу при його роботі, а також в механізмах з таким кулачком клапани починають рухатися з ударами та сідають на сідло з значними кінцевими швидкостями, що впливає на інтенсивне зношення деталей (О ю 54164 В основу винаходу поставлено задачу удосконий рівень від ємного значення другої похідної ПІДналення кулачка механізму газорозподілу, в якому ЙОМІВ штовхача визначаються за умовами досягшляхом забезпечення на всьому протязі робочої нення за певний кут обертання кулачку частини безрозривності третьої похідної ПІДЙОМІВ максимального заданого підйому штовхача та нуштовхача та введення плавно сполученої з робольових значень першої та другої похідних підйому чою частиною ділянки компенсації теплового зазоштовхача за кутом обертання кулачка Профільна ру досягається безударна робота механізму газоповерхня підйому (1-2-3-4-5-6-7-8) (фиг 1) на перрозподілу і припустимі значення швидкості шій ДІЛЯНЦІ (1-2-3-4-5) (aq > 0) визначається крипосадки клапанів на сідло вою другої похідної ПІДЙОМІВ штовхана за кутом обертання кулачка (фіг 2 - 4) яка складається з Поставлена задача вирішується тим, що в кунапівхвилі синусоїди та кривих ступеневих функцій лачку механізму газорозподілу, який має робочу (2-3, 3-4, 4-5), що сполучаються в точках (2, 3, 4, 5) частину утворену двома ділянками, які в свою чері мають ординати в точці (2) a q = 0, в точці (3) a q = гу описуються кривою другої похідної підйому хГ за умови мінімального радіусу кривизни ввігнуштовхача, причому перша ділянка виконана в обтого профілю, в точці (4) a q = х-Г'ггн за умови мініласті додатних значень і утворена трьома відрізмального радіусу кривизни ввігнутого профілю та ками, перший та третій з котрих виконані у вигляді припустимих контактних напружень, на ДІЛЯНЦІ (4похилих прямих, а другий - у вигляді квадратної 5) a q = Xi"rri2 за умови припустимих контактних напараболи з мінімальною ординатою на початку пружень в точці (5) a q = 0, а на другій ДІЛЯНЦІ (aq < відрізка та максимальною ВКІНЦІ Друга ділянка 0) (5-6-7-8) визначається кривою другої похідної виконана в області від'ємних значень і утворена ПІДЙОМІВ штовхача за кутом обертання кулачка з трьома відрізками, виконаними у вигляді сполученульовими ординатами на початку і в КІНЦІ ДІЛЯНКИ них відрізком похилої прямої двох гілок квадратних (точки 5, 8), яка складається зі сполучених кривих парабол, у котрому згідно з винаходом вводяться ступеневих функцій в точках (6, 7) і ординатах в дві плавно сполучені з робочою частиною ділянки точках (6, 7) та на ДІЛЯНЦІ (7-8) ВІДПОВІДНО a q = X2", компенсації теплового зазору, а відрізки закону a q = X2''ki, a q = X2''k2, кожна з яких визначається за зміни другої похідної в областях додатних і від'ємумов забезпечення потрібного коефіцієнту запасу них значень виконані у вигляді кривих ступеневих клапанних пружин за силами інерції при забезпефункцій з безрозривністю третьої похідної ПІДЙОМІВ ченні на всій ДІЛЯНЦІ (1-2-3-4-5-6-7-8) відсутності (пульсу) на всьому протязі обох ділянок розривів третьої похідної за кутом обертання куВведення нових ознак при взаємодії з відомилачка ми забезпечують безударну роботу механізму газорозподілу і припустимі значення швидкості поПоточні значення показань висоти ПІДЙОМІВ S садки клапанів на сідло за рахунок плавного штовхача, а також першої Vq та другої a q похідної сполучення робочого профілю кулачка, який виза кутом обертання кулачка визначаються за фозначається кривою другої похідної підйому штоврмулами хача з безрозривністю пульсу, з ділянками компеДілянка 1-2 0 < ф< Фо нсації теплового зазору, які визначаються а в Чо = о підхвилею синусоїди другої похідної підйому штовхача при максимально можливих величинах часу(і - СОБ(кф) перерізу клапанів і виконанні вимог технологічності та МІЦНОСТІ стосовно заданих найбільших рівнів другої похідної ПІДЙОМІВ штовхача Sn = На фіг 1 показаний контур пропонованого куA лачка, який утворено дугою кола потиличної час1 тини (1-1') радіусу Ro, дугою кола (8-9-8 ) при верAo= Bo = '0max Фо Фо шині радіусу RBB, ЯКІ з'єднуються двома профільними координатними кривими (1-2-3-4-5-6Ділянка 2-3 0 < ф< Ф 7-8) та (1'-2'-3'-4'-5'-6'-7'-8'), які, наприклад, можуть = А1ф3+В1ф2 q бути симетричні і в які входять дві ділянки компенсації теплового зазору (1-2) і (1'-2'), на фіг 2 - 4 показані графіки висоти ПІДЙОМІВ S штовхача, а також першої Vq та другої a q похідної за кутом обертання кулачка % 1 20 12 Кулачок механізму газорозподілу має коордиВ натні поверхні підйому та опускання, які складах1 л _ 1 ,Вн=-3ються з двох ділянок компенсації теплового зазору Ф 7 ЗФ ф. і робочих ділянок В областях додатних і від'ємних значень вони визначаються другою похідною ПІДЙОМІВ штовхача за кутом обертання кулачка у вигляді окремих кривих ступеневих функцій з безпеДілянка 3-4 0 < ф< Ф ; рервністю третьої похідної в точках сполучення a окремих кривих, причому в області додатних знаС q2 =А 2 Ф ' чень довжина ділянок за кутом обертання кулачка і рівні другої похідної ПІДЙОМІВ задаються з урахуC29+V ванням ВІДПОВІДНИХ вимог і обмежень, а довжина ділянки в області від'ємних значень і максималь 54164 А S92 = С + е р ер5 Vn 2 ~ = Х Ф2° Ділянка 4-5 0 < ф< = А 3 ф + В3ф + С 2 , vq q3 2 1+ vq S4 =х1т1 = А4ф3+В4ф2 +С4ф = 4 ,„5 20 12 в4 А4= ЗФ-* ' в Зх 2 4 . Зх 2 °4 = ^ Г Ф 2 ' Ал =Фз Ділянка 6-7 0 < ф кі Ділянка 5-6 0 < ф< Фз а S В, = а + 2 =-• 4x.,(m2 2 ІК о — К и Ф 16 2x"1(m2 С3 ( k О* п 3 2 -Аф +С3ф+Ус = 12 А 4 x _ Ділянка 7-8 0 < ф ІТИ, В представлених формулах ПОСТІЙНІ інтегрування So, S I E , S2E, S3E, S4E, S5E, V q0 , V q iE, Vq2E, V q 3 E , Vq4E, Vq5E, визначаються за умов плавного сполучення ДІЛЯНОК профілю кулачка, тобто рівняння ПІДЙОМІВ S штовхача, а також першої V q та другої a q похідної за кутом обертання кулачка в точках сполучення окремих кривих на ділянках Пропонований кулачок працює таким чином При обертанні кулачка штовхач (на фіг 2 не показаний) контактуючи з потиличною частиною за дугою (1-1') залишається нерухомим При набіганні кулачка на штовхач останній починає рухатися, причому впродовж ділянки (1-2) при вибиранні встановленого теплового зазору друга похідна ПІДЙОМІВ штовхача за кутом обертання кулачка a q на початку та наприкінці ділянки дорівнює 0, на ДІЛЯНЦІ (2-3) - змінюється від 0 до хГ, на ДІЛЯНЦІ (3 4) - від х Г д о х і " т і , на ДІЛЯНЦІ (4-5) - від х-Г'ггн до 0 приймаючи на ДІЛЯНЦІ максимальне припустиме додатне значення х-Г'гпг, н а ДІЛЯНЦІ (5-6) - змінюється від Х2'до 0, на ДІЛЯНЦІ (6-7) - змінюється від Х2'до Х2'кі, на ДІЛЯНЦІ (7-8) - змінюється від Х2''кі до 0 приймаючи на ДІЛЯНЦІ максимальне припустиме від'ємне значення Х2''кі В КІНЦІ ДІЛЯНКИ (7-8) (саме в точці 8) штовхач досягає заданого максимального переміщення S m a x , а перша V q і друга a q ПОХІДНІ за кутом обертання кулачка дорівнюють 0 (фіг 2 4) При контакті штовхача з профілем кулачка за дугою (8-9-81) (ділянка верхнього вистою) штовхач залишається нерухомим При контакті штовхача з поверхнею опускання (8'-7'-6'-5'-4'-3'-2'-1'), яка симетрична поверхні підйому (1-2-3-4-5-6-7-8), рух штовхача здійснюється в зворотній ПОСЛІДОВНОСТІ Фіг 1 10 54164 7 8 9 8' 7 Фіг.2 Фіг.З Фіг.4 1 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24