Построение профиля кулачка

Мгновенные открытие и закрытие клапана позволяют получить максимальное время − сечение, но даже при незначительных массах деталей механизма газораспределения приводят к возникновению больших сил инерции. В связи с этим при проектировании органов газораспределения подбирают такой профиль кулачка, который, обеспечивая достаточное наполнение цилиндра, вызывает допустимые по величине силы инерции.

Рис. 3. Построение профиля кулачка

Профиль кулачка обычно строят в соответствии с выбранным законом образования профиля, что обеспечивает получение относительно простых в изготовлении кулачков.

В современных автомобильных и тракторных двигателях применяют следующие виды кулачков: выпуклый, тангенциальный, вогнутый ибезударный.

На рис. 3 представлены наиболее распространенные кулачки: выпуклый (рис. 3, а) − профиль образован дугами двух радиусов и , тангенциальный (рис. 3, б) — профиль образован с помощью двух прямых, касательных к начальной окружности в точках А и А' идуги радиусом .

Выпуклый профиль кулачка можно применять для перемещения плоского, выпуклого и роликового толкателей, а тангенциальный − главным образом для роликовых толкателей.

Профиль кулачка строят от начальной окружности. Ее радиус выбирают из условия обеспечения достаточной жесткости механизма газораспределения в пределах , а для двигателя с наддувом − до .

Величину угла определяют в соответствии с выбранными фазами газораспределения. Для четырехтактных двигателей

,

где − угол предварения открытия клапана; − угол запаздывания закрытия клапана.

Точки А и А' являются точками начала открытия и конца закрытия клапана. Точку В находят о величине максимального подъема толкателя . Без учета зазоров при верхнем расположении клапанов и наличии рычага или коромысла (рис. 4):

= ; = ; = ,

где и − длина плеч коромысла, прилегающих соответственно к толкателю и клапану. Отношение выбирается по конструктивным соображениям и изменяется в пределах 0,50 − 0,96.

Рис. 4. Схемы приводов клапанов: а – одноплечий рычаг; б – двуплечий рычаг (коромысло)

Для построения профиля кулачка (рис. 3) по выбранным

или заданным значениям и задаются величиной (или ) и для обеспечения сопряжения дуг определяют значение (или ).

Для обеспечения зазора в клапанном механизме тыльную часть кулачка выполняют радиусом , меньшим радиуса на величину зазора Δs: . Величина включает в себя температурный зазор и упругие деформации механизма газораспределение. Для впускных клапанов =(0,25 − 0,35) мм, а для выпускных − =(0,35 − 0,50) мм.

Сопряжение окружности радиусом с дугами радиусом или прямыми тангенциального кулачка производится по параболе или по дугам определенных радиусов.

Для выбр анного профиля кулачка и типа толкателя определяют перемещение, скорость и ускорение толкателя и клапана.

На рис. 5 представлены диаграммы подъема , скорости и ускорения плоского толкателя при движении по выпуклому кулачку в зависимости от . Эти же диаграммы, но в другом масштабе, являются диаграммами подъема , скорости и ускорения клапана.

Рис. 5. Диаграмма подъема, скорости и ускорения плоского толкателя; полное время-сечение клапана