7 Расчёт распределительного вала

Расчет газораспределения двигателя с электронным впрыском. Из тепло­вого расчета имеем: диаметр цилиндра D=93,7 мм, площадь поршня F=68,9см²; число оборотов при номинальной мощности n_N = 6000 об/мин; угловую скорость вращения коленчатого вала w = 628 рад/с; среднюю скорость поршня V_п.cp= =20,8 м/с; ско­рость смеси в проходном сечении седла при максимальном подъеме впускного клапана ω_вп =110 м/с; угол предварения открытия впускного клапана φ_пр=30°; угол запаздывания закрытия впуск­ного клапана φ_зп=30°. Механизм газораспределения верхнеклапан­ный с верхним расположением распределительного вала.

1. Основные размеры проходных сечений в горловине и в кла­пане:

а) площадь проходного сечения клапана при максимальном подъеме

(7.1)

б) диаметр горловины клапана

(7.2)

F_гор=1,1F_кл=1,113,1=14,4см² (7.3)

Принимаем d_гop = 42,8 мм;

в) максимальная высота подъема клапана при угле фаски клапана

α = 45°

(7.4)

2. Профиль впускного кулачка:

а) радиус начальной окружности

r_о= (1,3-2,0)h_max= 1.6612=20мм; (7.5)

принимаем r_о=20 мм;

б) радиус дуг выпуклого профиля кулачка г₂>1,5 мм, прини­маем

г₂ =10 мм, тогда:

(7.6)

(7.7)

(7.8)

Рисунок 7.1 Расчетная схема кулачка распределительного вала

2. Конструктивно принимаем массы подвижных деталей механизма газораспределения:

-масса клапана;

-масса пружин клапана;

-масса коромысла;

-масса толкателя;

-масса штока толкателя;

Размеры коромысла:

- длинна плеча клапана;

-длинна плеча толкателя;

-угловая скорость вращения распределительного вала;

-минимальная сила упругости пружины;

Для изготовления распределительного вала служит углеродистая сталь 45 или легированная сталь 15X и легированные чугуны.

При работе двигателя на распределительный вал со стороны клапанного привода действуют : сила упругости пружины , сила инерции деталей клапанного механизма и сила давления газов , приведенные к толкателю.

Наибольшая сила передается на кулачок от выпускного клапана в начальный период его открытия ().

3. Максимальная сила от выпускного клапана, действующая на кулачок:

(7.9)

где определено по индикаторной диаграмме (точка b');

(7.10)

Диаметр тарелки впускного клапана;

. (7.11)

диаметр тарелки выпускного клапана;

. (7.12)

; (7.13)

(7.14)

4. Стрела прогиба распределительного вала:

(7.15)

(7.16)

где - размеры пролета распределительного вала, приняты по конструктивным соображениям.

Наружный диаметр вала:

(7.17)

-внутренний диаметр вала, принят с учетом использования его для подвода смазки к кулачку и сохранения достаточной жесткости вала;

- модуль упругости стали;

Рисунок 7.2 Расположение участков распределительного вала

5. Напряжение смятия

(7.18)

где -принятая ширина кулачка.

8 Техническая характеристика двигателя

В результате теплового и динамического расчетов, а также проектирования данного 4-ёх цилиндрового бензинового двигателя с турбо надувом, получены технические характеристики, которые приведены в таблице 8.1.

Таблица 8.1 – Технические характеристики спроектированного двигателя

Параметр	Значение
Тип двигателя	R4
Объем двигателя, л	2,86
Мощность, кВт/ мин-1	115 / 6000
Максимальный крутящий момент, Нм	211,92
Степень сжатия	10,5
Диаметр цилиндра, мм	93,66
Марка топлива	АИ-95-К5-Евро
Удельный эффективный расход топлива при максимальной мощности, г/(кВтч)	387,49
Часовой расход топлива на режиме максимальной мощности, кг/ч	44,42
Скорость поршня, м/с	20,8
Ход поршня, мм	103,96
Число тактов двигателя	4
Номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, мин-1	6000
Эффективный коэффициент полезного действия	0,21