Повышение долговечности механизма газораспределения и показателей двигателя на основе совершенствования закона движения толкателя

• Автор: Попов, Дмитрий Валерьевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 122 с. : ил.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Износостойкость сопряжения кулачок-толкатель
1.2. Влияние характеристик газораспределительного механизма на рабочие процессы и показатели ДВС
1.3. Профилирование кулачков газораспределения и выбор закона движения толкателя
1.4. Цели и задачи исследования
ГЛАВА 2. ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ СОПРЯЖЕНИЯ КУЛАЧОК-ТОЛКАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО ЗАКОНА ДВИЖЕНИЯ ТОЖАТЕЛЯ
2.1. Использование численного метода профилирования кулачков
для повышения износостойкости сопряжения кулачок-толкатель
2.2. Разработка метода формирования профиля кулачка с учётом ограничения на интенсивность изнашивания
2.3. Алгоритм и программа расчёта
2.4. Результаты использования разработанного метода
2.5. Улучшение профиля кулачка двигателя ВАЗ
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. УЛУЧШЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДВС В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРИ ПОВЫШЕНИИ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ
СОПРЯЖЕНИЯ КУЛАЧОК-ТОЛКАТЕЛЬ
ЗЛ. Разработка методики совместного моделирования изнашивания и рабочих процессов
3.2. Исследование влияния изнашивания кулачковой пары на показатели двигателя ВАЗ
3.3. Результаты и выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСА ПРОФИЛЯ КУЛАЧКА ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ЕГО НАГРУЖЕННОСТИ
4.1. Экспериментальная установка
4.2. Методика и результаты экспериментального исследования изнашивания кулачковой пары
4.3. Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

Поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) широко применяются в энергетике, в частности на транспорте, по этой причине важными задачами являются повышение их надёжности и улучшение показателей. Механизм газораспределения (МГР) автомобильного двигателя является одним из наиболее нагруженных узлов поршневого двигателя. Долговечность его работы определяется износостойкостью деталей, в частности кулачков распределительного вала. Износ профилей кулачков уменьшает средний подъём клапанов, что приводит к уменьшению их “время-сечения” и увеличению гидравлического сопротивления на впуске и выпуске, смещению фаз газораспределения, а также повышению динамических нагрузок в приводе клапанов. Всё это ухудшает мощностные, экономические и экологические характеристики ДВС, а также снижает его надёжность. Так, установлено, что с износом кулачков наблюдается снижение мощности и увеличение токсичности отработавших газах.
В связи с изложенным настоящая работа посвящена разработке метода позволяющего прогнозировать износ профиля кулачка и оценивать его влияние на рабочие процессы ДВС. Это, в свою очередь, позволит уже на стадии проектирования системы газораспределения определять долговечность МГР и обеспечивать её повышение за счёт оптимального выбора характеристик газораспределения. Данные положения составляют научную новизну работы.
Практической ценностью работы является метод синтеза закона движения толкателя и профиля кулачка газораспределения ДВС, позволяющий повысить как долговечность сопряжения кулачок-толкатель, так и эффективность газораспределения на основе ограничения в процессе профилирования интенсивности изнашивания. Это в свою очередь позволяет определить величину предельно допустимого изнашивания кулачковой пары и её долговечности по допускаемому ухудшению выходных показа-

- суммарное передаточное отношение, равное произведению передаточного отношения коромысла 1 и отношения длин рычагов 0203 к СЬО;. Знак «-» в формуле (2.17) соответствует положительному углу 0, а «+»- отрицательному. Углы 0 и £, входящие в формулы (2.18) -г (2.20), определяются следующим образом:
причём их знаки определяются по правилу, изложенному выше.
Для определения толщины масляной плёнки Ьт|П в сопряжении кула-чок-толкатель может быть использована формула Dowson-Higginson или любая другая подходящая уточнённая зависимость.
Значение коэффициента запаса усилия клапанных пружин к3 на участке отрицательного ускорения толкателя, где разрыв кинематической цепи наиболее вероятен, для схемы на рисунке 2.4 в вычисляется по формуле
2 АН
(2.21)
0= ± агссов
А2 +
2АИТ
(2.22)

Р0 + <У»Х Мв"©2^
(2.23)
Значения коэффициента к в формуле интенсивности изнашивания (2.12) были определены ранее для разных материалов кулачка на основе экспериментальных данных, и приведены в табл. 2.1.