Кулачок привода клапана

(19) (11) 1)5 Г 011/08 ЕТЕНИЯ ИЕ ИЗС) ОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта им.С.М.Кирова(54) КУЛАЧОК ПРИВОДА КЛАПАНА(57) Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано вклапанных механизмах газораспределениядвигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения - снижение динамических нагрузок и достижение предельных значенийкоэффициента полноты диаграммы подъема при заданных наибольших допуовнях второй производной подьеля -достигается за счет того, что рой производной подъема толкалу поворота кулачка, определяюрофиль, выполнена в виде сопряжду собой отрезков гармоничных улевь.ми значениями второй проподъема толкателя в начале подь- наибольшем значении первой ой и в конце его подъема, а также бора оптимального числа гармочок содержит поверхность подь- и поверхность опускания В С О, из участков ВС, СО и ВС, СО, мые кривой второй производной олкателя по углу поворота кулач-лы,3 ил. толкателя стимых ур ема толкат кривая вто теля по уг щая его и женных ме рядов с н иэводной ема при производн за счет вы ник. Кула ема ВСО состоящие определяе подъема т ка. 1 з.п. фИзобретение относится к машиностранию и может быть использовано в меха- измах газораспределения (МГР) двигаелей внутреннего сгорания (ДВ С),Цель изобретения - снижение динамиеских нагрузок и достижение предельных начений коэффициента полноты диаграм,ы подъема толкателя при заданных наиольших допустимых уровнях второй проиэодной подъема толкателя.На фиг.1 показан возможный вариантонтура предлагаемого кулачка, которььи бразован дугой окружности затььлочной чати ВВ с радиусом Вс, дугой окружности выстоя при вершине ОО с радиусом Рвс и1соединяющими их профильными кривыми ВСО и В С О, которые, например, могут быть симметричны; подъем толкателя соответствует участку ВО; на фиг,2 - графики высоты подъема Х толкателя, а также первой Х и второй Х производных по углу поворота кулачка т( при заданном числе гар,моник в, например, при гп = 5; на фиг.З - графики изменения функций п, Хь и Фь во зависимости от величин ьрь и в при рр = 40и ь(вс = 1, позволяющие выбрать оптималь ное числа гармоник при выполнении задан ных ограничений. Здесь обозначено.-предельные значения коэффициента полноты диаграммы подъема толкателя; Х 1 - , наибольшее допустимое значение второй , производной подъема толкателя; Фь - угла-вая продалкительность участка, соответст, вующего достижению наибольшего заданного значения второй производной подъема,толкателя (для безударной работы кулачка необходимо, чтобы Ф 11 я); фь, аг, ьрвс- со ответствующие участки графиков на фиг.1.Профилируемая поверхность подъема ВСО ьфиг.1) на участке разбега ьХО) ВС определяется кривой второй производной подъема толкателя Х с нулевыми эначеььиями в начале и в конце участка, состоящей из отрезка гармонического ряда ьфиг.2 в) с амплитудой, равной наибольшему допустимому заданному значению второй произ.водной подъема толкателя Хь, а на участке выбега (ХО) СО определяется кривой с нулевыми значениями второй производной в начале и в конце участка, состоящей иэ сопряженного с предыдущим участкам отрезка гармонического ряда ььриг.2 Ы с амплитудой, равной наибольшему допустимому заданному значению второй производной подъема толкателя Х 2. Причем точка сопряжения С) и 11 участков соответствует нулевому значению второй производной Х и максимальному значениьо первой производной Х (фиг.2). 41 Значения величин Х, Х, Х (фиг.2) вычисляьатся по следующим зависимостям,1-1 а участке разбега (1) при Орь(ьь д ОЭ 1 т 2 в -1 ь х=са - х ап - ь - р,ьР 1,1 2 в - 1 1 Х 1 = Сьь -10ьР; Рв 1)2Хь=- Сь 1 ьр -1, л(2 п - 1--- - ф: 15 =ь,2 в - 1) На участке вььбега 11) при Оьр ь 221 . Ю 2 в - 1Х 2= - . С 22 - 7; - ; з 1 п -=1 фкг= Сгь+л 1,л 2 в - 1),ив 1)э КЗОгде С 11, С 12, Сгь, С 22 - постоянные интегрирования, определяемые из условия плавного сопряжения участков профиля кулачка, т.е, из условия равенства подъемов Х, скоростей Х, ускорений Х на границах сопрягаемых у ьас;ков;р 1 - угловая продалкительнасть участка ВС профиля кулачка, соответствующего паложительнььм значениям второй произ водной талкателя ьХО);п - число учитываемых гармоник;рг - угловая поадалжительность участка 1,СО) профиля кулачка, соответствующая отрицательным значениям второй произЛ 1ьа водной подъема толкателя (ХО);ь( - текущий угол поворота кулачка, Поскольку представленные гармонические ряды бесконечны, та необходимо указать оптимальное с точки зрения достижения максимального ь";л и улучшенной динамики работы число учитываемых гармоник ьв). Оптимальное число гармоник выбирается иэ условия55 Г гп) =2 рь ", -- лр 1 - Ф) хьп = ив 1)(2 ьп - 1) Р 1На фиг,З показан конкретный пример выбора гп с помощью укаэанных зависимостей для выпускного кулачка дизеля СМД (6 ЧН 13/11,5) при следующих ограничениях: р 1 ) 17,гр 2 = 400, рзс = 1, Х 18, Ф 11. Нанесенные заштрихованные ограничительные линии позволяют выделить область допустимых значений в, обеспечивающих удовлетворительную динамику работы механизма привода клапана (область АВСОЕ на фиг.З). Наибольшее значение ф достигается в правом нижнем углу ограниченной области, а поскольку число гармоник может быть только целым числом, то оптимальное щ = 5 (точка К),Таким образом, в пределах допустимых значений исходных параметров выбрано оптимальное значение числа гармоник при достижении предельных значений коэффициента 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 работае 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 вторая производная подьема толкателя Х (фиг.2 в) изменяется от 0 до наибольшего допустимого значения Х 1, а затем снова до О, на участке СО изменяется от 0 до наибольшего допустимого заданного значения Х 2, причем в тоске С сопряжения этих кривых значение первой производной достигает максимума (фиг.2 б); в конце участка СО толкатель поднимается до заданного расстояния Хмакс (фиг,2 а), причем первая производная подьема толкатеоля Х = 0 (фиг,2 б) и вторая производная подъема толкателя Х = 0 (фиг.2 в). При контакте толкателя с профилем кулачка по дуге ОО (участок верхнего состояния) тол кател ь неподвижен. При дальнейшем повороте кулачка движение толкателя совершается в обратной последовательности (при пробегании точек ОСБ).По сравнению с прототипом применения кулачка с г редлагаемым профилем в 5 механизме привода клапанов позволяетуменьшить дйнамические нагрузки и достичь предельного значения коэффициента полноты диаграм иы подьема толкателя при заданных уровнях наибольших допустимых 10 значений второй производной подьема толкателя, что обуславливает повышение экономичности двигателя, увеличение надежности и снижение уровня шума при работе.Формула изобретения 15 1, Кулачок привода клапана преимущественно для механизма газораспределения двигателя внутреннего сгорания с поверхностью подъема и поверхностью опускания, состоящими из участков, определяемых 20 кривой второй производной подьема толкателя по углу поворота кулачка, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения динамических нагрузок и достижения предельных значений коэффициента полноты 25 диаграммы подъема толкателя при заданных наибольших допустимых уровнях второй производной подъема толкателя, кривая выполнена в виде сопряженных между собой отрезков гармонических рядов 30 с нулевыми значениями второй производной подьема толкателя в начале подьема, при наибольшем значении первой производной и в конце его подъема2, Кулачок по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я 35 тем, что оптимальное число гармоник выбирается из условия1,(2 гп - 1) Р 1Ф 1 =0где гг 1 - угловая продолжительность участкапрофиля кулачка, соответствующего положительным значениям второй производной подьема толкателя;п 1 - число гармоник;Ф 1 - продолжительность участка, соответствующего достижению наибольшего заданного значения второй производной подьема толкателя, для безударной работы кулачка Ф 1)11617163 г,8 оставитель К.Агафоновехред М.Моргентал Корректо Редактор И.Кэсэрда ирняк ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Проиэводствен аказ 4106 Тираж 47 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5