Направляющая втулка клапана двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1983 года по МПК F01L3/08 

2.Втулка по п. 1, отличаю щ а я с я тем, что расширяющийся участок расположен со. стороны коромысла .

3.Втулка по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что поверхность усеченного конуса сопряжена ,с внутренней цилиндрической поверхностью через переходной конус.

4,Втулка по п. 3, о т .л .и ч а ющ а я с я тем, что поверхность пе реходного конуса сопряжена с поверхностью усеченного конуса по радиусу.

5.Втулка по пп. 3 и 4, о т л ичающаяся тем, что поверхность переходного конуса сопряжена с внут ренней цилиндрической поверхностью по радиусу.

1. НАПРАВЛЯЩАЯ ВТУЛКА КЛАПАНА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ СО сквозным отверстием,содержащая внутреннюю цилиндрическую поверхность с расширякмцимся участком в виде усеченного конуса, отличающаяся тем, что, с целью повышения работоспособности, максимальный наклон под углом oL образующей усеченного конуса к оси направляющей втулки ограничен пределами 0,0004 -tgo(iO,02. to | CD оо

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано например, в механизмах газораспределения двигателей внутреннего сго рания., Известны направляющие втулки кл панов двигателя внутреннего сгорания со сквозным отверстием, содержащие цилиндрическую поверя:ность с расширяющимся участком в виде усеченного конуса 1. Однако при перекосе стержня клапана в направляющей втулке от эксцентрично приложенной радиальной нагрузки возникает еще одна радиаль ная нагрузка, являющаяся равнодейст вующей силы давления от диаметрально противоположного точке контакта масляного клина и сил присасывания к точке контакта из-за ограничения поступления смазки и ее отсоса из зоны контакта через расширяющийся книзу клин. Таким образом/ зона контакта оказывается под большим удельным давлением с минимальным слоем смазки (возможно и разрушение смазочного слоя) и зоной интенсивного теплоподвода от сил трения. Неудовлетворительный теплоотвод из зоны контакта приводит к повышенному износу направляющей втулк Целью изобретения является повышение работоспособности направляющей втулки. Цель достигается тем, что в направляющей втулке клапана двигателя внутреннего сгорания со сквозным отверстием, содержащей внутреннюю цилиндрическую поверхность с расширяквдимся участком в виде усеченного конуса, максимальный наклон под углом о образующей усеченного конуса к оси направляющей втулки ог раничен пределами 0,0004 -Ь8а«0,02. Причем расширяющийся участок рас положен со стороны коромысла. Кроме того, поверхность усеченного конуса сопряжена с внутренней цилиндрической поверхностью через переходной конус. При этом поверхность переходного конуса сопряжена с поверхностью усеченного конуса по радиусу. К тому же поверхность конуса сопряжена с внутренней цилиндрической поверхностью по радиусу. Это позволяет уменьшить величины удельных давлений за счет увеличения и ускорения развития площади контакта, обеспечить постоянную гидродина.мическую смазку поверхностей контакта за счет образования гидродинамичес-. кого клина в зоне контакта и эффективное охлаждение поверхностей контакта путем периодической смены гидродинамического масляного клина в зоне контакта.. На фиг. 1 представлена направляющая втулка в сборе со стержнем клапана и коромыслом, продольный разрез; на фиг. 2 - направляьлдая втулка, продольный разрез; на фиг.З схема сил, приложенных к стержню клапана в начале его перемещения вниз. Направляющая втулка 1 имеет наружную поверхность 2 и сквозное от верстие 3 с продольной осью, содержащее цилиндрическую поверхность 4 и расширяющийся участок в виде усеченного конуса 5, расположенного со стороны коромысла 6 клапана. I - . Сквозное отверстие 3 схватывает стержень 7 клапана с торцем 8 контактирующим с коромыслом б. образующая конуса 5 контактирует в точке .9 со стержнем 7 клапана и наклонена к продольной оси сквозного отверстия 3 под уголомо;,. Минимальная величина угла oL выбрана такой, что в любой момент (от начала приработки и- до конца дксплуатации) равна или больше угла, величина тангенса которого равна (D-a)/(E-i,),

где D - внутренний диаметр цилиндрической поверхности сквозного отверстия;

d - наружный диаметр стержня

клапана;

С - длина направляющей втулки; и - высота усеченного конуса

сквозного отверстия направ- ляющей ,

При этом выполнение усеченного конуса 5 с таким углом обеспечивает наличие масляного клина с оптимальным профилем.

Экспериментально найденные величины угла с,обеспечивающие получение заметного эффекта при испытаниях двигателя Д-240, лежат в пределах 0,,02, при этом оптимум для зазора по чертежам двигателя находится в пределах 0,0035-0,0085. Направлякицая втулка 1 на фиг. 2 включает те же элементы, что и на фиг. 1 Усеченный конус 5 сопрягается с цилиндрической поверхностью 4 сквозного отверстия 3 переходным конусом 10, при этом поверхность каждого усеченного конуса плавно сопряжена с остальньми участками сквозного отверстия по радиусу.

Направлякнцая втулка работает следующим образом.

Направляющая .втулка 1 клапана эафиксирована на поверхности 2 в головке блока цилиндров, стержень 7 клапана, приводимого от распределительного вала через толкатель, штант гу и коромысло 6, начинает перемещаться вниз, преодолевая осевую силу Р сопротивления. Сила Р складывается в основном из сил инерции клапана в сборе с пружинами, тарелкой и сухарями, силы от разности давлений газ-а снизу и сверху тюльпана клпана, сил трения и сил сжатия клапанных пружин. Величина Р изменяется по углу поворота распределительного вала и от других обстоятельств (например фазы начала открытия клапана, качества смазки сопряжения и npi) в широких .пределах. Боек коромысла 6, передающий осевое усилие Р на торец 8 стержня 7, перемещается в радиальном направлении по плоскости торца 8 Это приводит к возникновению и передаче стержню 7 клапана радиального :усилияТ1ц {. Р( коэффициент трения) , величина которого изменяется как по величине, так и по направлению.

Начало перемещения вниз стержня 7 сопряжено с его поворотом в сторону действия силы Rg. При полном отсу ствии смазки стеЕ5 сень 7 в точке 9 контактирует с направляющей втулкой 1, перемещаясь относительно нее. Поскольку угол oL равен или больше

угла, равного orctp -5--, то стер Си

жень 7 или ляжет своей образующей на образующую усеченного конуса 5, или между ними будет иметь место раскрывающийся кверху (в сторону бойка коромысла) воздушный клин. В первом случае исходная поверхность кон такта сразу же достаточна, чтобы удельное давление стало допустимым, в другом случае имеет место приработка. Но приработка данной направлющей втулки 1 происходит при более интенсивном развитии ПЛОЩЕЩИ контакта и при значительно меньшем, снятии с нее материала, при более благоприятной против износа форме контактирующей в точке 9 кромки на направляющей втулке 1 и при наличии . вентиляции воздуха около контактных зон, обеспечиваемой силами сцепления с воздухом стержня, подкачивающим эффектом тарелки клапана и наличием Между поверхностями стержня 7 и усеченного конуса 5 клина, раскрытого навстречу перемещению стержня. При наличии (без принудительной ее подачи) смазки в зазоре между направляющей втулкой 1 и стержнем 7 работа сопряжения существенно из- меняется. При движении стержня 7 вниз и перекосе его в плоскости качания коромысла от радиальной нагрузки RB между сопрягаемыми поверхностями втулки 1 и стержня 7 образуются клиновые зоны инжекции и эжекции смазки. Т.е. при каждом ходе клапана между контактирующими под углом поверхностями усеченного конуса 5 и стержня 7 (за счет сил сцепления и скорости перемещении стержня 7 относительно втулкн 1) вгоняется И при обратном ходе выбрасывается масляный клин. Так со стороны, диаметрально противоположной контакту в точке 9, имеет место инжектируемый масляный клин, создающий дополнительную радиальную нагрузку R ,.д в направлении площади контакта; со стороны контакта в точке 9 между поверхностью 4 цилиндра и стержнем 7 образуется.клиновая зона, расширяющаяся в направлении движения стержня 7, из которой смазка уносится, и поэтому возникает раз- . режение, обеспечивающее присасывающее усилие RO в направлении контакта 9. Поскольку величина радиальн возмущающей силы Rа и скоростьперемещения стержня 7 относительно направляющей втулки 1 изменяются по величине и направлению во время хода клапана/ гидродинамические масляные клинья и сила также изменяются, вызывая усиление или ослабление действия радиально возмущающей силы.

Однако одновременно с проявлением сил R, R и R Р в сопряжении JC втулками известных конструкций в