РАСЧЕТ КЛАПАННЫХ ПРУЖИН

Клапанные пружины системы распределения поршневых двигателей испытывают при открытии клапанов повторные ударные нагружения. Так как основной период собственных колебаний пружин вдоль их оси обычно бывает мал по сравнению с отрезком времени между закрытием клапана и последующим его открытием, то при достаточном демпфировании в клапанном механизме каждое открытие клапана можно приближенно считать независимо как единичный удар. В расчетах пружину заменяют эквивалентным по жесткости и массе стержнем постоянного сечения [8] с плотностью рэкв и модулем упругости по следующим формулам:

где — плотность и модуль сдвига материала пружины; — средний диаметр; шаг; диаметр проволоки.

Скорость распространения продольной упругой волны в эквивалентном стержне

период собственных колебаний

где число витков.

Продольному усилию соответствуют максимальные касательные напряжения в проволоке

Изменение по времени продольных усилий в различных сечениях пружины в процессе удара можно детально изучить путем расчета по прямого математического моделирования (см. гл. 26 и [8]).

Рис. 24, Измеиеиие по времени усилий в клапанной пружине

На рис. 24 приведены результаты расчета усилий в пружине при следующих данных максимальный ход кулачка распределительного вала с параболическим профилем мм, время открытия клапана По формуле (53) для периода собственных колебаний Сжимающее динамическое усилие относится к сечению, примыкающему к тарелке клапана; — к неподвижному сечению у основания пружины.

Для обеспечения безотрывного контакта тарелки пружины с кулачком сила предварительной затяжки должна быть больше максимального растягивающего динамического усилия , возникающего при остаточных колебаниях пружины после закрытия клапана. Ударные напряжения в проволоке ттах — соответствуют максимальному сжимающему усилию и являются допустимыми.

В расчетах можно учесть влияние присоединенной массы клапана, а при наличии двух соосных пружин их совместную деформацию.