Народного хозяйства и государственной службы 7 страница

В двигателе гоночного мотоцикла зазор регулируют при помощи сменных шариков, у которых с одной стороны прошлифована пло­скость. Такой способ регулировки неудобен, однако он имеет то преимущество, что вес деталей привода клапана уменьшается ввиду отсутствия регулировочного болта и контргайки, что очень важно для быстроходного двигателя гоночного мотоцикла.

В двигателях БМВ оси коромысел укреплены на стойках, кото­рые опираются на болты, крепящие головку к чугунному цилиндру и углубленные в тело головки. Поэтому тепловое расширение го­ловки цилиндра, изготовленной нз алюминиевого сплава, мало влияет на положение осей коромысел, и зазор при нагревании дви­гателя не увеличивается. Зазор в двигателе БМВ Р51/3, для впуск­ного клапана равен 0,2—0,15 мм, а для выпускного 0,15—0,20 мм.

§ 64. РАСЧЕТ ПЛОЩАДИ ПРОХОДНОГО СЕЧЕНИЯ КЛАПАНА

Основными размерами, которые характеризуют пропускную способность клапана, являются его диаметр d_fl (рис. 105, а), высота подъема Л,, и угол а, уплотняющей фаски. Диаметр и высоту подъ­ема клапана выбирают в зависимости от назначения и характера работы двигателя. Чем большие мощность и число оборотов колен­

Рис. 105. Обозначение расчетных размеров клапана

чатого вала хотят получить от двигателя, тем большими делают диаметр и высоту подъема клапана (при прочих равных условиях).

Для двигателей гоночных мотоциклов выбирают клапаны наи­большего диаметра, исходя из возможности размещения их в головке цилиндру. Точно так же высота подъема клапанов у двигателей гоночных мотоциклов — максимально возможная, с учетом действии сил инерции.

У двигателей дорожных мотоциклов размеры клапанов меньше и соответственно меньше число оборотов и мощность, в связи с чем повышаются надежность и срок службы двигателей.

Угол а, уплотняющей фаскн чаще всего равен 45" н реже 30°. Ширину е фаски делают 1,5—2 мм.

Площадь проходного сечения клапана в любой момент принимают равной площади боковой поверхности усеченного конуса с образую­щей И, и диаметрами оснований d_n и d,. Длина образующей

Л, = Л„ cosa,, где Л,| — высота подъема клапана в данный момент.

Больший диаметр усеченного конуса определяют по формуле

^de = ^dn + 2Л#1^cos «<■^sin «#• Площадь проходного сечения клапана

= л h_fX ^{dri df} cos a, = яЛ, (d„ -f Л, cos a, sin a,) cos a,.

Приведенная формула верна лишь прн малой высоте подъема н больших значениях ширины ефаски, т. е. пока**, < d,_t. Как только

подъем клапана достигает значения ^ Jn lT cZa • Ф°Р^мУ^ла становится неверной, а площадь проходного сечения клапана сле­дует принимать равной площади усеченного конуса с образующей h_b и диаметрами оснований d_n и </„ (рис. 105, б). Образующую определяют по формуле

h_b = VK\ -Не* - 2A,,sina,. Площадь проходного сечения клапана

hx = лVK_t + <* -2h_{Xes\na_t,

где

dn = d,₁4-2ecosa_/. Наибольшую плосцадь проходного сечения вычисляют по той же формуле, заменяя переменное значение h_tX максимальной высо­той подъема h,_{x тая} клапана.

Максимальная площадь проходного сечения f_KA клапана не должна быть больше площади сечения /, канала для прохода газа:

Г

яdr, л dim •⁼ 4

где d_(m — диаметр стержня клапана.

Угол а, — уплотняющей фаски влияет на величину проходного сечения: с уменьшением а, увеличивается f_KA.

Например, при d_nm1 29 мм, е — 1,3 мм, п_е, _гаи в 8 мм и а, «= 45* площадь проходного сечения

- л WO.'Sco, 45 + 2.9 |/₀,_е.₊₀.|5,__г.₀^.Д,|₅^„₄;_₆,₆

1 при а, = 30'

Kj -л(0,15-cm30+2.5) |'о,8»+0,15»-2.0,8-0,15 ita 30 <» 7 см'.

Таким образом, при изменении угла фаски с 45 до 30' площадь проходного сечения увеличивается приблизительно на 6% В мото­циклетных двигателях в подавляющем большинстве случаев угол фаски клапана равен 45°, так как хотя при уменьшения угла и увеличивается площадь проходного сечення клапана, но одновре­менно с утям ухудшается коэффициент истечения ввиду резкого по­ворота потока в проходном сечении; наполнение цилиндра прн этом не увеличивается.

Достаточность площади проходных сечений проверяют по сред­ней условной скорости проходящих через клапан газов. Прн этом предполагают, что объем поступающей в цилиндр горючей смеси равен объему, прошедшему через клапан, а смесь несжимаема. Средняя скорость газов

nD'Sn___________ 1\п

или

о, = Ijg- м/сек,

где D — диаметр цилиндра в м\

п — число оборотов кривошипа в минуту; 5 — ход поршня в >г. ^ — средняя скорость поршня в м/сек\ f_KJ max — максимальная площадь проходного сечення клапана в л¹;

[_t — площадь проходного сечення горловины клапана в м*. Следует заметить, что величина средней скорости газов в гор­ловине или в сечении клапана является условной н лишь очень приблизительно характеризует наполнение цилиндра. Чем выше скорость, тем больше гидравлические потери прн прочих равных условиях, тем меньше наполнение цилиндра. Средняя скорость газов не должна превышать 65—70 м/сек для двигателей дорож­ных мотоциклов и 90 м/сек — для двигателей гоночных мотоцик­лов. Однако она не должна быть меньше 40 м/сек. так как прн малых скоростях ухудшается смесеобразование.

м/сек

§ 6S. ВЫБОР ФАЗ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ. ДИАГРАММЫ ПОДЪЕМА КЛАПАНА И ВРЕМЯ-СЕЧЕНИЯ

Наполнение цилиндра свежей смесью зависит не только от ве­личины площади проходного сечення клапана, но и от времени, в течение которого впускной клапан открыт.

Для лучшего наполнения цилиндров свежим зарядом н наибо­лее полной ОЧИСТКИ их от отработавших газов момент открытия н закрытия клапанов не совпадает с положением поршня и в. м. т. и н. м. т., а происходит с опережением или запаздыванием.

Моменты открытия н закрытия впускных и выпускных клала нов, а также окон (в двухтактных двигателях), выраженные в гра дусах угла поворота коленчатого вала по отношению к мертвым точкам, называются фазами газораспределения.

В четырехтактных мотоциклетных двигателях впускной клапан открывается раньше, чем он придет в в. м. т. (опережение впуска). При этом к началу хода поршня вниз при такте впуска клапан уже немного откроется. Опережение открытия впускного клапана способствует лучшему наполнению цилиндра горючей смесью.

Закрывается впускной клапан тогда, когда поршень пройдет н. м. т. и начнет двигаться к в. м. т. (запаздывание впуска). При этом свежая горючая смесь продол­жает поступать в цилиндр по инер­ции. При запаздывании впуска также увеличивается наполнение ци­линдра.

Выпускной клапан начинает от­крываться раньше, чем поршень при­дет в и. м. т. В этом случае продол­жительность выпуска увеличивается, а рабочий ход сокращается, что на первый взгляд может показаться неце­лесообразным. При опережении вы­пуска улучшается очистка цилиндра от отработавших газов и в нем пони­жается давление К моменту открытия Рис. 106. Фазы гаэораепредслс впускного клапана. Улучшение очи-»<ия двигателя К-750

сткн и наполнения цилиндра возме­щает некоторую потерю мощности вследствие неполного использо­вании энергии расширяющихся продуктов сгорания во время ра­бочего хода.

Выпускной клапан закрывается с запаздыванием, т. с. после того, как поршень пройдет в. м. т. Это необходимо, чтобы использо­вать инерцию потока отработавших газов дли лучшей очистки ци­линдра.

Таким образом, клапаны в одном цилиндре в течение некоторого времени открыты одновременно. Этот период, выраженный в гра­дусах угла поворота коленчатого вала, называется перекрытием клапанов.

Фазы газораспределения могут быть изображены в виде круго­вой диаграммы, которая называется диаграммой газораспределения.

На рис. 106 представлена диаграмма газораспределения двига­тели К-750. Как видно из диаграммы, продолжительность впуска и выпуска равна 314° угла поворота коленчатого вала. Такай про­должительность открытия и закрытия клапанов обеспечивает плав­ность подъема клапанов и уменьшение сил инерции. Вследствие того, что в начале подъема клапана площадь проходного сечения
очень мала, большая продолжительность открытия клапанов не ока­зывает вредного влияния на работу двигателя

Чтобы обеспечить заданные фазы газораспределении, при сборке двигателя нужно совместить метки, имеющиеся на распределитель­ных шестерних коленчатого н распределительного валов, причем шпонка на коленчатом валу должна быть зафиксирована относи­тельно оси кривошипа, шпоночный паз - относительно оси зуба шестерен; точно так же шпонка на распределительном валу должна быть точно расположена относительно оси кулачка и относительно зуба распределительной шестерни. Если передача от коленчатого вала к распределительным валам осуществляется при помощи большого количества промежуточных деталей (например, при верх-

} 5 a $ 6? Рис. 107. Нониус двигателя С-351

нем расположении распределительных валов), изготовление этих деталей с нужной точностью вызывает большие технологические трудности. В этом случае в конструкцию вводится устройство, позво­ляющее зафиксировать кулачки или распределительную шестерню на распределительном валу в любом положении с наружной точно­стью, независимо от положения шпонок. Это устройство носит наз­вание верньера нлн нониуса, или регулировочной муфты. Одно из возможных конструктивных решений нониуса изображено на рис. 107.

Распределительный вал /, на котором жестко укреплены ку­лачки распределения 2, приводится в движение при помощи пары конических шестерен 3 и 4 от приводного вала 8. Шестерня 3 может свободно поворачиваться на шейке вала / и жестко соединяться с ним при помощи муфт 5, 6 и гайки 7. Шестерня 4 на валу 8 закреп­ляется жестко в одном положении при помощи шпонки или прес­совой посадки.

На правом торце шестерни 3 нарезаны зубья, входящие во впа­дины торцовых зубьев левой стороны средней муфты 5. Последняя имеет на правой стороне зубья, находящиеся в зацеплении с зубья­ми ведомой муфты 6. Средняя муфта 5 свободно посажена на валу /, а муфта 6 закреплена на нем на шлицах. Гайка 7 служит для затяжки деталей 3, 5, и 6 на валу /.

Для того чтобы установить шестерню 3 на валу / в нужном по­ложении, нужно отвернуть гайку 7, отодвинуть муфты € и б вправо так, чтобы торцовые зубья вышли из зацепления, затем повернуть среднюю муфту 5 или вал / на нужный угол, ввести в зацепление зубья муфты и затянуть гайкой.

Точность установки газораспределения зависит от числа зубьев г„ ведущей и числа зубьев г_п ведомой муфт. При перестанов­ке средней муфты относительно ведущей на л: зубьев она повернется относительно распределительного вала на!, а при перестанов­ке ведомой муфты и связанного с ней кулачка на у зубьев в обратном направлении она повернется па угол. В результате ку­

лачок повернется на угол

х. 360 у-Ш 360.

где г, и г„ — взаимно простые числа (например, 20 и 21).

Путем подбора чисел х и у выражение в скобках можно превра­тить в единицу. Например, х = 20, а у — 19; тогда (дгг, — уг,) = = 20-20 — 19*21 = 1. Минимальный угол поворота кулачка отно­сительно распределительного вала

_ 360 360 _П „

что соответствует углу поворота каленчатого вала а, = 2 0,86= 1,72°.

Рабочая смесь воспламеняется в начале рабочего хода также не в в. м. т., а нескатько раньше, когда поршень еще не дошел до нее, чтобы к началу перемещения поршия от в. м. т. к и. м. т. вся рабочая смесь успела воспламениться.

Появление искры в свече зажигания до того, как поршень достиг в. м. т., называется опреженнем зажигания. Оно также выражается в градусах угла поворота коленчатого вала.

Моменты*открытия и закрытия клапанов устанавливают с таким расчетом, чтобы использовать инерцию газов. Чем выше скорости газов, тем бапьше их инерция и влияние на напожение и очистку цилиндров. Поэтому становится понятным, что для достижения вы­сокого числа оборотов время открытия клапанов далжно быть большим, при малом числе оборотов — меньшим.

Фазы газораспределения выбирают в зависимости от назначения двигатели. У двигателей гоночных мотоциклов, рассчитанных для работы на полной мощности и высоких скоростях движения, время открытия у клапанов больше, чем у двигателей дорожных мотоцик­лов, работающих на меньшем числе оборотов.

Правильно выбранные фазы газораспределения, большие пло­щади проходных сечений и высота подъема клапана еще не обеспе­чивают хорошее наполнение и очистку цилиндров. Очень важны также скорость подъема и опускания клапана.

Площадь проходного сечення клапана не остается постоянной, а все время изменяется: увеличивается от нуля до полной величины н затем уменьшается до нуля. Кривую изменения площади про­ходного сечения клапана можно построить, откладывая на оси абсцисс время открытия клапана (или пропорциональные этому времени углы поворота коленчатого вала), а по оси ординат — соответствующие площади проходного сечении клапана (рис. 108).

Рис. 108. Диаграмма врем я-сочен и я

Площадь, ограниченная кривой и осью абсцисс, выражает в опре­деленном масштабе величину, которая называется время-сечение клапана.

Время-сечение наиболее полно характеризует работу клапана, так как одновременно учитывает не только размеры площади про­ходного сечения, но и продолжительность открытия клапана. Чем больше врем я-сечен не. тем меньше сопротивление проходу газа оказывает клапан и тем больше газов может пройти через клапан за время его открытия.

Из диаграммы видно, что время-сеченне может быть разным при одинаковых фазах, т. е. прн одинаковых продолжительности откры­тия и максимальной площади проходного сечения клапана. Более быстрый подъем клапана, изображенный штриховой кривой, дает большее врем я-сечен не, а значит, лучшее наполнение.

Чем больше время-сечение, тем больше литровая мощность дви­гателя и тем выше число оборотов коленчатого вала при максималь­ной мощности.

§ 66 ПОСТРОЕНИЕ ПРОФИЛЕЙ КУЛАЧКОВ

Время-сечение при прочих равных условиях зависит от кривой изменения высоты подъема клапана (рис. 109). Па графике высоты подъема по оси абсцисс откладывают время или пропорциональные
ему углы поворота коленчатого вала, а по оси ординат — высоту подъема клапана. Форма кривой зависит от профиля кулачка рас­пределительного вала.

Наибольшее распространение получили кулачки с выпуклым профилем, работающие с толкателем, имеющим плоскую рабочую по­верхность. Для построения профиля кулачка должны быть известны (рис. 110):

— продолжительность открытия клапана по углу о, поворота коленчатого вала, т. е. фазы газорас­пределения;

— максимальная высо- таh_{KAf m}«x подъема клапана;

—зазор s_KJ, в механизме привода клапана.

Далее задаются радиу­сом г_в начальной окруж­ности кулачка, исходи из диаметра распредели­тельного вала и толщины стенок ступицы кулачка. Диаметр распределитель­ного вала выбирают из условий достаточной его жесткости; приблизительно можно принять d₀ = 0,25-j- -ь 0,3 D, где D— диаметр цилиндра. Если кулачки изготовлены как одно це­лое с распределительным валом, то можно считать 2/-о = d₀ + (2-«-5) мм.

Радиусом г₀ проводят начальную окружность ку­лачка из центра О, а радиусом г_в + — окружность зазора.

Начало подъема клапана характеризует точка А, в которой окружность зазора пересекается с выпуклой частью кулачка. Для определения точки А нужно отложить от оси симметрии профиля угол а₀, определяемый по углу о„ поворота коленчатого вала.

Ввиду того распределительный вал вращается вдвое медленнее коленчатого вала,

2*0=^.

для плоского толкателя

•где 2^ — угол поворота распределительного вала, в течение кото­рого клапан должен быть открыт.

Далее задаются углом ро, которым определяет точку А0 начала подъема толкателя. Путь проходимый толкателем от точки А„ до точки А, равен зазору в клапанном механизме. Профиль кулачка образуется сопряженными дугами; в точках их сопряжений можно провести общую касательную, т. е. точка

Л₀0,. а в точке А₀ сопрягаются дуги радиусов г₀ и /?„• Радиус R₀ выбирают в пределах 5—10

Радиус г, и его центр 0₂ определяют из условий сопряжения следующим образом: на оси кулачка от начальной окружности откладывают h_{K mi}„ и находят точку С — вершину кулачка. Потом от точки С радиусом R₀ на оси засекают точку F и соединяют ее с центром О,. Из точки О, проводят линию 0,D под углом <р к ли­нии FO_x (угол <р равен углу OFO,). Точка пересечения линии 0_XD с осью кулачка О, является центром радиуса прн вершине кулачка.

Для примера на рис. 111 приведен профиль кулачка двигателя М-62, отличающийся тем, что точка сопряжения дуг радиусов г₀ и R₀ не лежит на окружности зазоров.

Для изготовления и контроля кулачка, а также динамического расчета механизма газораспределения должны быть известны
пути, скорости н ускорения толкателя по углу поворота кулачка Для каждого участка профиля, т. е. для дуг AJ) и DC {см. рис. 110) пути, скорости и ускорения выражаются различными уравнениями.

На рис. 112 плоский толкатель касается профиля кулачка в точке О перехода с первого участка на второй. Путь толкателя при сколь­жении по участку A„D

= (Ли - г.)sine,,

Рис. 112. Определение пути плоского тати- Рис. 113. Определение pa- теля диуса тарелки толкатели

Кл = Яо г₀ - (Д„ - г.) cos о, = (Я₀ - г„) (I - cos а,).

где а, — угол поворота кулачка от начала подъема толкателя до

произвольного положе­нии толкателя прн дви­жении по дуге AJ).

Скорость толкателя на первом участке

где о)_г, — угловая скорость распределительного вала. Ускорение толкателя

/i = ">«№>-г.) cos а,.

Путь толкателя прн скольжении на участке DC

= + + г J cos 0, - г, =

= Л,,.... cos р,+ (/■,- г,)(1 -cosf,),

где Р, =0,-0,.

Скорость и ускорение толкателя на участке DC:

~ (г, + Л„»„ - г,) sin р,; /, =• - (г, + Л,, „„ — г,) cos р,.

Если ширину кулачка обозначить через Ьа его эксцентриситет по отношению к толкателю — через и, (рис. 113), то наименьший радиус тарелки плоского толкателя, теоретически необходимый,

чтобы во время работы кулачок касался толкателя по всей ширине.

Bin ⁼ Yф + "•)' + Г.? Sin®,,

ка при касании толкателя в точке филя кулачков. При проектировании часто возникает необходимость по­строить профиль кулачка, имея диаграмму подъема толкателя в зависимости от угла поворота кулачка. Для этого проводят началь­ную окружность кулачка радиу­са гр (рис. 114), а затем от оси кулачка откладывают угол о,, и

Рис. 114. Графическое построение про­филя кулачка дли плоского толкатели: в — профиль кулачка: 6 — диаграмма nojtv сма толкатели

где а, — угол поворота кула» D (см. рис. 112). Графическое построение пр< механизма газораспределения

Рис. 115. Графическое построение про­филя кулачка для толкателя с рати ком

делят его на несколько частей, проводя лучи через 3—5°. На каж­дом луче от начальной окружности откладывают высоту подъема соответствующую данному углу, взяв его из диаграммы подъ­ема клапана. Через напученные точки проводят отрезки прямых, перпендикулирные к лучам. Каждый из этих отрезков определяет одно из положений плоскости тарелки толкатели, а каждый из лу­чей — взаимное расположение осей толкатели и кулачка. Кривая, огибающая отрезки примых, является искомым профилем кулачка.

Если применяют толкатель с роликом или толкатели с рабочей поверхностью, образованной любым радиусом, профиль строит сле-

дующим образом (рис. 115): проводят из одного центра окружности радиусом г₀, затем радиусом г_# + г_рт, где г^ — радиус ролика толкателя. После этого наносят ряд лучей и на каждом из них откла­дывают от окружности радиуса г, -+ г_рт ряд значений Л_ж<1, соответст­вующих значениям угла «<, поворота кулачка. Каждая из полученных то­чек является положением центра ро­лика. Из этих точек, как из центров, проводят несколько окружностей ра­диусом г_рт. Огибающая этих окруж­ностей является искомым профилем кулачка.

и

	ч/ J>
/	X	f
Is	\	с'
	^___	\		/ 1
II	\ II
	а<*.	, ОСоя

Рис. 117. Кривые изменения вы­соты подъема, скорости и уско­рения клапана:

Когда в системе привода к клапа­ну имеется коромысло с неравными плечами (рис. 116), путь, скорость и ускорение клапана не будут равны пути, скорости и ускорению толкате­ля. Соотношение между этими вели­чинами следующее:

= /т

где а„ н Ь_к — плечи коромысла.

§ 67. СКОРОСТЬ И УСКОРЕНИЕ КЛАПАНА.

СИЛЫ ИНЕРЦИИ ДЕТАЛЕЙ ПРИВОДА КЛАПАНА

На рис. 117 приведены кривые из­менения высоты подъема, скорости и ускорения клапана в зависимости от угла поворота кулачка или пропор­ционального ему угла поворота ко­ленчатого вала.

В начале подъема (участок /) ско­рость толкателя н клапана возра­стают и ускорение положительно. В начале участка II скорость клапана начинает уменьшаться, и ускорение

становится отрицательным. На вершине подъема скорость клапанов равна нулю, отрицательное ускорение достигает наибольшего зна­чения.

Во время опускания клапана скорость растет по абсолютному значению, но отрицательна, так как изменилось направление его движения. При переходе на участок / абсолютное значение скорости уменьшается, г. е. ускорение становится положительным.

Рис. 116. Привод с коромыслом, имеющим неравные плечи

7 ИвамицкиА | др.- 193

При больших числах оборотов коленчатого вала в современных двигателях ускорение клапанов достигает значительной величины; в результате в деталях механизма газораспределения, которые участвуют в возвратно-поступательном движении, возникают боль­шие силы инерции. Как известно нз механики, силы инерции Pf—mlm,

где т — масса деталей, участвующих в передаче движения от ку­лачка к клапану;

/_,— ускорение клапана.

Направление сил инерции противоположно направлению уско­рении. Поэтому силы инерции в начале подъема и конце опускания (на участке /) прижимают клапан и толкатель к кулачку. На участке II силы инерции стремятся оторвать толкатель от кулачка.

<1

Рис. 118. Схеыа приведения кассы пружины к клапану

Масса деталей привода клапанов, приведенная к клан.ту. для механизма со штангой и коромыслом

т = rttgj + ^ т_яр + ^ 4 -

где т_кл — масса клапана и деталей крепления пружины; т_чр — масса пружины;

У, —момент инерции коромысла относительно оси пово­рота;

т_тя — масса штанги; т_т — масса толкателя; — у - передаточное отношение коромысла; а_я — длина плеча коромысла (со стороны клапана).

Обозначим массу пружины, при­веденную к клапану. Л!*,, и напи­шем уравнение кинетической энергии этой массы:

5 •

где — скорость клапана.

Эта кинетическая энергия должна быть равна кинетической энергии пружины, определенной как сумма кинетических энергий элементов массы пружины, каждый нз которых движется со своей ско­ростью. пропорциональной расстоянию х от неподвижного конца, т. е. ',

где '«, — длина пружины (рис. 118). IM

V J

н, следовательно Л1_яр =.

Рис. 119. Обозначение расчетных размеров цилиндрической пружины

Силу инерции Я, определяют при расчете пружин и расчете на прочность всех деталей привода.

§ 6* РАСЧЕТ КЛАПАННЫХ ПРУЖИН

Назначение клапанной пружины — прижимать клапан и детали его привода к кулачку. Поэтому сила пружины должна быть больше силы инерции, отрывающей толкатель от кулачка (приблизительно на 25%). вследствие неточности изготовления кулачка и пружины. Расчетная сила пружины

Р= 1,25Я/ =

~ l.25m„,u>M'.+

+ ^Kjmn -

Силу, развиваемую цн- ^с лнндричсской пружиной (рис. 119), определяют по

формуле

Д/_я — величина, на которую изме­нилась длина пружины при сжатии, в см:

ДА. =»/*-/„,:

/„ — длина пружины в свободном состоянии;

Масса элемента пружины ЯР 'я, а его скорость

— Длина пружины при пашой высоте подъема клапана; G — модуль упругости второго рода пружинной стали {G = 830 ООО -У 880 ООО кПсм*). d_np — диаметр проватокн в гл; Д..гя -т- средний диаметр проволоки в см; i„ — число рабочих витков.

Напряжение кручения материала пружины т, = " ^р х кГ/см*.

яр

где х — коэффициент, учитывающий возрастание напряжения на внутренней поверхности витков и зависящий от отношения

ЗЙр ' D„.,p

Величина х как функция — представлена на диаграмме

(рис. 120); верхняя кривая относится к цилиндрическим пружинам,

а нижняя — к шпилечным.

В среднем можно счи­тать, что напряжение т, не должно превышать 6000 кПсм* у пружин из стали 65Г или 60С2 и 10000 кГ/см* у пружин из хромованадиевой проволо­ки, подвергнутых дробе­струйной обработке.

Ввиду того, что клапан­ная пружина работает при переменных нагрузках и напряжениях, для нее опасны не статические на- прижения, а разность ме­жду максимальным н минимальным напряжениями цикла, характе­ризующая усталостную прочность пружины.

11а рис. 121 дана диаграмма усталостной прочности пружинной стали для цилиндрических пружин поданным промышленности ГДР. По осн абсцисс отложено среднее напряжение за цикл

где т,п»_х — напряжение кручения прн полном подъеме клапана; т_я, — напряжение предварительного сжатия.

По оси ординат отложено фактическое напряжение, причем верхняя ломаная линия является границей максимального напря­жения, допустимого из условий усталостной прочности. Заштри­хованная зона диаграммы характеризует данные выполненных конструкций пружин, подвергнутых дробеструйной обработке.

Пружины проверяют на вибрацию, наступающую при совпаде­нии частоты собственных колебаний пружин с частотой колебаний, вызываемых работой механизма газораспределении, по формуле

\
*	V

Рис. 120. Диаграмма коэффициента возраста ния напряжения на внутренней поверхности витков:

/ — кручении; J — мэгиб»

n_t = 2,17 • 10*. _D, кол!мин.