Розділ 7 Розрахунок розподільного вала

Для виготовлення розподільних валів застосовують вуглецеві (40, 45, 40Г, 50Г) чи леговані (15Х, 12ХНЗА) сталі і леговані чавуни. На рис. 7.1,а зображено конструктивні параметри, які використовують у разі розрахунку розподільного вала, а також сили, що його навантажують.

На кулачки розподільного вала діють сили від приводу випускного та впускного клапанів. Епюра моментів від дії цих сил показана на рис. 7.1, б. Максимальна сила передається на кулачок від випускного клапана в початковий період його відкриття внаслідок необхідності подолання додаткового опору відпрацьованих газів. В цей час зусилля від приводу впускного клапана є значно меншим. Тому для розрахунку розподільного вала беруть до уваги лише силу , що дорівнює максимальній силі дії приводу випускного клапана (рис. 7.1, в).

Максимальну силу F_шт max, що діє на кулачок зі сторони клапанного привода, розраховують за формулою

,

(7.1)

де F_{пр min} – мінімальна сила пружності пружини; d_в – зовнішній діаметр тарілки клапана; p_г – тиск в циліндрі в момент початку відкриття випускного клапана можна прийняти; p_r^/ – тиск у випускному трубопроводі (у разі випуску в атмосферу p_r^/= p₀ = 0,1 МПа); – передатне відношення коромисла; M_шт– сумарна маса деталей, що приведена до штовхача; _к = 0,5_е – кутова швидкість обертання розподільного вала; r₀ – радіус початкового кола кулачка; r₁ – радіус першої ділянки профілю кулачка.

Основним розрахунком розподільного валу є розрахунок на жорсткість, що полягає у визначенні стріли прогину під дією сумарної сили F_шт max. Розрахункова схема вала являє собою двоопорну розрізну балку, яка вільно лежить на опорах і навантажена в місці дії штовхача (рис. 7.1).

Стріла прогину розподільного валу під дією сумарної сили

.

(7.2)

де l – відстань між опорами вала; a і b – відстані від опор до точки прикладання сили F_шт max; d_р і _р – зовнішній і внутрішній діаметр розподільного вала; E – модуль пружності.

Рис. 7.1. Конструктивна (а), схематична (реальна (б) та розрахункова (в)) схеми розподільного вала з епюрами згину, що виникають

Величина прогину y не повинна перевищувати 0,02...0,05 мм.

Напруження зминання, що виникають в місцях контакту робочих поверхонь кулачка і штовхача, визначають за формулами:

для плоского штовхача

,

(7.3)

для роликового штовхача

,

(7.4)

де b_к – ширина кулачка; r – радіус ролика штовхача.

Допустимі напруження зминання [_зм] = 400...1200 МПа.

Перелік рекомендованої літератури

1. Гащук П., Миськів Т., Нікіпчук С. Автомобільні двигуни: тепловий та динамічний розрахунок. Навчальний посібник для виконання курсового проекту з курсу „Автомобільні двигуни”.– Львів: Українські технології, 2006.– 140 с.

2. Абрамчук Ф.І., Гутаревич Ю.Ф., Долганов К.Є., Тимченко І.І. Автомобільні двигуни: Підручник. - К.: Арістей, 2005. – 476 с.

3. Автомобильные двигатели/ В.М. Архангельский, М.М. Вихерт, А.Н. Воинов и др./ Под ред М.С. Ховаха. – М.: Машиностроение, 1977. – 591 с.

4. Аналіз зрівноваженості двигуна внутрішнього згоряння: Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічної роботи з курсу “Силові агрегати автомобіля”/ Укл. О. І. Сороківський. – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2004. – 19 с.

5. Артамонов М.Д., Панкратов Г.П. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей. М.: Машиностроение, 1963.

6. Архангельский В.М. и др. Автомобильные двигатели. Под общей ред. М.С. Ховаха. М.: Машиностроение, 1967.

7. Вихерт М.М. и др. Конструкция и расчет автотракторных двигателей. Под ред. Ю.А. Степанова. М.: Машиностроение, 1964.

8. Григорьев Е.А. Статическая динамика поршневых двигателей. М.: Машиностроение, 1989. – 256 с.

9. Двигатели внутреннего сгорания/ Под ред. В.Н. Луканина. – М.: Высш. шк., 1995. – 953 с.

10. Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых и комбинированных двигателей/ Под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. – М.: Машиностроение, 1983. – 375 с.

11. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пособие. Изд. 3-е. – М.: Высшая школа, 2002. – 496 с.

12. Конструкция и расчет автотракторных двигателей. Часть первая. Динамика двигателя./ Вихерт М.М., Доброгаев Р.П., и другие. Под ред. Ю.А. Степанова. – 2-е изд., перераб. и доп. Москва, 1964. – 552 с.

13. Орлин А.С. и др. Двигатели внутреннего сгорания. Т ІІ. Конструкция и расчет. Под ред. А.С. Орлина. М.: Машгиз, 1962.

14. Пильов В.О. Автоматизоване проектування поршнів швидкохідних дизелів із заданим рівнем тривалої міцності: Монографія. – Харків: Видавничий центр НТУ „ХПІ”, 2001. – 332 с.

15. Попык К.Г. Динамика автомобильных и тракторных двигателей. Учебник для вузов по спец. «Двигатели внутреннего сгорания». М., «Высш. школа», 1970. – 328 с.

16. Розрахунок на міцність основних елементів двигуна внутрішнього згоряння: Методичні вказівки для виконання курсової роботи з дисципліни „Силові агрегати автомобілів”/ Укл. П.М. Гащук, О.І. Сороківський, С.В. Нікіпчук, О.Й. Коцюмбас – Львів: Видавництво ЛвЦНТЕІ, 2006.- 79 с.

17. Тепловозные двигатели внутреннего сгорания/ А.Э. Симпсон и др. М.: Транспорт, 1987. – 536 с.

18. Тимченко И.И., Белинский И.Н., Тыричев А.Г. Анализ уравновешиванности автомобильных ДВС графическим методом. Учебн. пособие.- К., 1985.- 52 с.

19. Войналович О., Моргунюк В. Російсько-український словник наукової і технічної мови (термінологія процесових понять).– К.: Вирій, Стакер, 1997.– 256 с.

20. Російсько-український словник наукової термінології: Математика. Фізика. Техніка. Науки про Землю та Космос / В. В. Гейченко, В. М. Завірюхіна, О. О. Зеленюк та ін.– К.: Наук. думка, 1998.– 892 с.

ДОДАТОК І