Профилирование профиля прямого хода

 

Профилирование профиля прямого хода выполняется в два этапа:

1-й этап – определяю максимально возможную скорость плунжера на прямом ходе С_max, значение которой определяет скорость плунжера во время впрыскивания, а значит интенсивность впрыскивания;

2-й этап – определяю текущее значение хода S, скорости С, ускорения

W плунжера и радиусов кривизны профиля R.

Этап 1 – определение С_max

 м/с;

где n_к – частота вращения кулачка, мин ^-1;

S_аг – активный геометрический ход плунжера, м;

 мм;

Q_T – цикловая подача топлива, мм³;

η = 0.6 – коэффициент подачи топлива;

 мм²;

где β_аг – продолжительность активного геометрического хода плунжера, ⁰ ПКВ.

Β_вп - продолжительность впрыскивания топлива, ⁰ ПКВ.

C_max = 1.3·C_m = 1.3·2.099 = 2.7283 м/с;

Определяю ускорение плунжера на первом участке профиля, м/с²:

 м/с² ;

где Х_н – кинематический коэффициент в начальной точке профиля, м;

Х_н = R₀ + ρ = 50 + 30 = 80 мм;

R₀ – радиус начальной окружности, мм;

ω_к - угловая скорость кулачка, с^-1;

 c^-1;

ρ – радиус ролика толкателя, м;

R_н – радиус кривизны в начальной точке профиля, м;

Вычисляю ход плунжера на первом участке профиля, м;

 м;

Вычисляю ход плунжера на втором участке профиля, м;

S₂ = S_п – S₁ = 0.028-1.53293·10^-2 = 0.0126707 м;

Вычисляю ускорение плунжера на втором участке профиля, м/с² и присваиваю знак минус:

 c^-1;

Максимальное значение угла давления:

где Х_с – кинематический коэффициент в конце первого участка профиля, м:

X_c = R₀ + ρ + S₁ = 0.05 + 0.03 + 1.53293·10^-2 = 0.096 м;

Вычисляю коэффициент превышения силой пружины плунжера силы инерции возвратно-поступательно движущихся деталей привода плунжера:

;

где f₀ – предварительная затяжка пружины плунжера, м;

K_ж – ее жесткость, Н/м;

Вычисляю радиус кривизны в конечной точке профиля, м:

 м;

где Х_к – кинематический коэффициент в конечной точке профиля, м;

X_K = R₀ + ρ + S _п = 0,05 + 0,03 + 0,028 = 0,109 м;

Определяю по формуле Герца предельно допустимый радиус кривизны в конечной точке профиля, м;

 м;

где b = 0.03, ρ = 0,03, несущая ширина и радиус ролика толкателя, м;

E,σ_д - модуль упругости материала кулачка, допустимые контактные напряжения на поверхностях ролика и толкателя, МПа;

N – cила, передаваемая роликом на кулачек, МН;

N = P_T + P_П = 5,668 ·10^-5 + 1,744·10^-3 = 1,801·10^-3;

где P_Т - сила от давления топлива при положении плунжера в ВМТ, МН;

P_Т = Р_ЛО · F_П = 0,2 · 2,834·10^-4 = 5,668·10^-5 МН;

P_П - сила пружины при положении плунжера в ВМТ, МН;

P_П =  МН;

Вычисляю предельно допустимое давление топлива в надплунжерном объеме в начале второго участка, при этом силой пружины и силой инерции, направленных навстречу и близких по величине, пренебрегаю:

 МПа;

 мм

Угол выступа кулачка, град;

Угол профиля прямого хода, град;

 ;

где β₁,β₂ – углы первого и второго участка профиля прямого хода, град;

 ;

 ;

Этап 2 – определение текущих значений S, C, R, δ, P_T

Профилирование первого участка профиля прямого хода:

Текущее значение хода плунжера, мм:

S = K₃ · β²;

где  ;

S = 1.5 · 10^-2 · β²;

Текущее значение скорости плунжера м/с:

C = K₄ · β;

где  ;

Подставляя в формулы текущее значение β, вычисляю значения S и С. Результаты записываю в таблицу.

Текущее значение радиуса кривизны в любой точке профиля, м:

;

X – кинематический коэффициент, м:

X = R₀ + ρ + S = 0.05 + 0.03 + S = 0.08 + S ·10^-3;

C = 0.085 · β;

Текущее значения R, δ и Р_т определяю по соответствующим формулам.

Текущее значения S,C,W,R, Р_т и δ приведены в таблице 3.2, графики приведены на рис.3.2

 

ПОСТРОЕНИЕ ПРОФИЛЯ КУЛАЧКА

 

Профиль прямого хода кулачка при известных R₀, ρ и S = f(β) строю следующим образом:

3.3.1 Вычерчиваю начальную окружность радиусом R₀;

3.3.2 Из центра начальной окружности вычерчиваю окружность радиусом

R_П1 = R₀ + ρ = 50 +30 = 80 мм;

3.3.3 Угол профиля прямого хода разбиваю на 5⁰;

3.3.4 Из центра начальной окружности вычерчиваю окружность радиусом

R_П2 = R_П1 + S_П = 80 + 28 = 108 мм;

3.3.5 Начиная с вершины кулачка, от окружности радиуса R_П2 откладывается по радиусам величину ∆S = S_П – S, где S – соответствующий ход плунжера;

3.3.6 Соединяю полученные точки и таким образом получаю траекторию движения центра ролика толкателя. Из этих точек провожу окружности радиусом ρ;

3.3.7 Огибающая, проведенная касательно к окружности радиусом ρ, образует профиль кулачка;

3.3.8 Профиль обратного хода;

ПОЦЕСС ТОПЛИВОПОДАЧИ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

4.1.1 Цикловая подача топлива: Q_T = 1534 мм³ / цикл;

4.1.2 Частота вращения кулачкового вала топливного насоса n_k = 475 мин^-1;

4.1.3 Давление рабочих газов в цилиндре двигателя во время впрыскивания топлива, МПа

 МПа;

Р_сж = 7 МПа – давление рабочих газов в конце сжатия;

 Р_z = 12 МПа - максимальное давление цикла;

4.1.4 Плотность топлива ρ_т = 850 кг/м³;

4.1.5 Коэффициент сжимаемости топлива: α_сж = 800·10^-6 МПа^-1;

4.1.6 Параметры плунжерной пары топливного насоса:

- d_П = 19 мм – диаметр плунжера;

- S_П = 28 мм – полный ход плунжера;

- Ψ_ОТС = 30⁰ – угол наклона отсечной кромки;

- Ψ_ВП = 0 - угол наклона наполнительной кромки плунжера;

- d_Н = 5 мм – диаметр наполнительных отверстий плунжерной пары;

- i_Н = 2 – количество наполнительных отверстий плунжерной пары;

- d_ОТС = 5 мм – диаметр отсечных отверстий плунжерной пары;

- i_ОТС = 1 – количество отсечных отверстий плунжерной пары;

- F_П = 2,834 · 10 ^-4 м² - площадь поперечного сечения плунжера

4.1.7 Давление необходимое для поднятия нагнетательного клапана от запирающего конуса: P_K = 0.3 МПа;

4.1.8 Объем надплунжерной полости топливного насоса при его нахождении в НМТ:

V_Н = V_НП + V_ВП = 8,218·10^-6 + 1·10^-6 = 9.218·10^-6 м³;

 

V_НП = F_П ·(S_П +∆) = 2,834 ·10^-4 ·(28+1) = 8,218·10^{-6 м3} – объем полости над плунжером при его нижнем положении,

где ∆ = 1 мм – зазор между торцами плунжера и корпуса нагнетательного клапана;

V_ВП = 1 ·10^{-6 м3} – объем каналов и вырезов в золотниковой части плунжера;

4.1.9 Параметры форсунки:

- d_И = 8 мм – диаметр иглы распылителя;

- d_K = 4,8 мм – диаметр основания запирающего конуса иглы распылителя;

- δ = 0,64 – относительная величина дифференциальной площадки иглы распылителя;

- δ_И = 60 град – угол запирающего конуса иглы распылителя;

- d_КО = 3 мм – диаметр колодца распылителя;

- d_Р = 0,45 мм – диаметр распыливавающих отверстий;

- i_Р = 8 – количество распыливающих отверстий;

- h_И = 0,45 мм – подъем иглы распылителя;

- f _P = 1.11 мм² – суммарное проходное сечение распыливающих отверстий;

4.1.10 Давление начала впрыскивания

Р_ИВ = 28 МПа;

4.1.11 Остаточное давление в линии высокого давления

Р_ЛО = 3 МПа;

4.1.12 Давление топлива в полости низкого давления топливного насоса:

P₀ = 0.2 МПа;

4.1.13 Коэффициент расхода наполнительных отверстий плунжерной пары:

μ_Н = 0,8;

4.1.14  Коэффициент расхода отсечных отверстий плунжерной пары:

μ_ОТС = 0,8;

4.1.15 Коэффициент расхода минимального проходного сечения в запирающем конусе распылителя:

μ_ЗК = 0,75;

4.1.16 Коэффициент расхода распыливающих отверстий распылителя;

μ_P = 0,65;