Кулачок привода клапана Советский патент 1990 года по МПК F01L1/08 

Изобретение откосится к машиностроению и может быть использовано в механизмах газораспределения (МГР) двигателей внутреннего сгорания (ДВС),

Цель изобретения - снижение динамических нагрузок и достижение предельных .наченмй коэффициента полноты диаграм- лы подъема толкателя при заданных наи- эольших допустимых уровнях второй производной подъема толкателя.

На фиг.1 показан возможный вариант контура предлагаемого кулачка, который образован дугой окружности затылочной ча- сти ВВ с радиусом Ro. дугой окружности выстоя при вершине DD с радиусом RBC и соединяющими их профильными кривыми BCD и которые, например, могут быть симметричны; подъем толкателя соответствует участку BD; на фиг.2 - графики высоты подъема X толкателя, а также первой Х; и второй ) производных по углу поворота кулачка (р при заданном числе гармоник т, например, при m 5; на фиг.З - графики изменения функций п, Xi и Ф1 в зависимости от величин p vt т р. АО и с 1°, позволяющие выбрать оптимальное число гармоник при выполнении заданных ограничений. Здесь обозначено: п - предельные значения коэффициента полноты диаграммы подъема толкателя; Xi - наибольшее допустимое значение второй производной подъема толкателя; Ф1 - угловая продолжительность участка, соотоетст- вующего достижению наибольшего заданного значения второй производной подъема толкателя (д.пя безударной работы кулачка необходимо, чтобы Ф1 1°); f. р2. рвс- соответствующие участки графиков на фиг.1. Профилируемая поверхность подъема BCD (фиг.1) на участке разбега (X 0) В С определяется кривой второй производной подъема толкателя X с нулевыми значе1Н1Я- ми 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 Xi, а на участке выбега (X 0) CD определяется кривой с нулевыми значениями второй производной в начале и в конце участка, состоящей из сопряженного с предыдущим участком отрезка гармонического ряда (фИг.2 в с амплитудой, равной наибольше у допустимому заданному значению второй производной подъема толкателя Х2. Причем точка сопряжения (С) 1 и 1 участков соответствует нулевому значению второй производной X и максимальному значению первой произ- аодной X {фиг.2).

Значения величин X, X, X (фиг.2) вычисляются по следующим зависимостям, На участке разбега () при О, у pi

уг

Xi Ci2

/Я

2 со

m

V 1- .In i(2ni-1)

Xi Cii- / °°

r V C12 br 2/

1л: (2m -1) „.

.Lt,

Xi .

-C12S

,i(2m-l)

7г(2т - 1) p

(p;

0

Ha участке выбега (l) при

1 - 7g(2m -1) .C22 I- sin-i

fl , T

/ / m f

pi

9

+ 022

X2 C21 +

1л: (2m --1),-.

Я.

E

0

+ C.21(/ +

oo

1

-C22 2

l(2in -1j

sin

m

лг(2т - 1) pi

p

где Cii, Ci2. C21, C22 - постоянные интегрирования, определяемые из условия плавного сопряжения участков профиля кулачка, .е. из условия равен ства подъемов X, ско- ростей X, ускорений X на границах сопрягаемых участков;

( - угловая продолжительность участка ВС профиля кулачка, соответствующего положительным зн ачениям второй произ- водной толкателя (X 0);

Л1 - число учитываемых гармоник;

iffi - угловая продолжительность участка (СО) профиля кулачка, соответствующая отр ицательнык значениям 8тором произ- водной подъема толкателя (X 0);

(р- текущий угол поворота кулачка.

Поскольку представленные гармонические ряды бесконечны, то необходимо указать оптимальное с точки зрения дости- жения максимального п и улучшенной ,ци- намики работа число учитываемых гармоник (т). Оптимальное число гармоник выбирается из условия

00

F(m) (i) m V

)

rn -

На фиг.З показан конкретный пример выбора m с помощью указанных зааисимо- стей для выпускного кулачка дизеля СМД- 62 (6 ЧН 13/11,5) при следующих ограничениях: 1 17°. (pi 40°, с 1 °, Xi 8, Ф1 1°. Нанесенные заштрихованные ограничительные линии позволяют выделить об- .ласть допустимых значений т, обеспечивающих удовлетворительную динамику работы механизма привода клапана (область ABCDE на фиг.З). Наибольшее значение п 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 коэффи- циента 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 работает следующим образом. При вращении кулачка, контактируя с последним в районе затилочной части (дуга ВВ на фиг,1), толкатель (не показан) остается неподвижным. При набегании выступа кулачка на толкатель, последний начинает двигаться. При контакте толкателя с поверхностью профиля кулачка на участке В С втц- рая производная подъема толкателя X (фиг.2 в) изменяется от О до наибольшего допустимого значения Xi, а затем снова до 0: на участке CD изменяется от О до наибольшего допустимого заданного значе- ния Х2, причем в тоске С сопряжения этих кривых значение первой производной достигает максимума (фиг.2 б); в конце участка CD толкатель поднимается до заданного расстояния Хмакс (фиг,2 а), причем первая производная подъема толкатеоля X О (фиг,2 б) и вторая производная подъема толкателя X О (фиг.2 в). При контакте толкателя с профилем кулачка по дуге DD (участок верхнего состоя ния) толкатель неподвижен. При дальнейшем повороте кулачка движение толкателя совершается в обратной по-

следовательности (при пробегании точек

).

По сравнению с прототипом примене ния кулачка с гфедлагаемым профилем в механизме привода клапанов позволяет уменьшить динамические нагрузки и достичь предельного значения коэффициента полноты диаграммы подъема толкателя при заданных уровнях наибольших допустимых значений второй производной подъема толкателя, НТО обуславливает повышение экономичности двигателя, увеличение надежности и снижение уровня шума при работе. Формула изобретения 1. Кулачок привода клапана преимущественно для механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания с поверхностью подъема и поверхностью опускания, состоящими из 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 подъема толкателя, кривая выполнена в виде сопряженных между собой отрезков гармонических рядов с нулевыми значениями второй производной подъема толкателя в начале подъема, при наибольшем значении первой производной и в конце его подъема.

2, Кулачок по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что оптимальное число гармоник выбирается из условия

00

()х

:l,,o

гдес/)1 -угловая продолжительность участка ; профиля кулачка, соответствующего положительным значениям второй производной подъема толкателя: m - число гармоник; - продолжительность участка, соответствующего достижению наиг большего заданного значения второй производной подъема толкателя, для безударной работы кулачка Ф1 1°.

Л а

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 B¹C¹D¹, состоящие из участков BC, CD и B¹C¹¹, C¹D¹¹, определяемые кривой второй производной подъема толкателя по углу поворота кулачка. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

16

Ю . Пт