Расчет четвертого периода топливоподачи

 

Четвертый период топливоподачи длится от момента отсечки разгрузочного хода нагнетательного клапана, который наступает, когда прекращается подача топлива из надплунжерной полости в полость корпуса нагнетательного клапана вследствии уравнивания объемной скорости плунжера с объемной скоростью истечения топлива через отсечные отверстия и скоростью расширения топлива в надплунжерной полости из-за падения давления.

Давление Р_Л определяется по формуле:

Р_Л1+1 = Р_Л1 + ∆Р,МПа;

,МПа;

где  

Для удобства объединяем:

;

Тогда:

, МПа;

Количество топлива впрыскиваемого в цилиндр к определенному моменту времени определяется по той же формуле, что и для третьего периода топливоподачи.

Момент начала разгрузочного хода нагнетательного клапана определяется по формуле:

где  

Определение момента начала разгрузочного хода нагнетательного клапана оформляю в виде таблицы 4.6.1

Таблица 4.6.1 –Начало разгрузочного хода нагнетательного клапан

 

β	Δβ	Сп	A	Δp	К6·[Δp]	pн	fотс	B	К6·[Δp]+B	Разность
град	град	м/с	м³	МПа	м³	МПа	м²	м³	м³	м³
29,65	0,35	2,52	8,7327	5,8218	4,29321	164,486	0	4,8E-06	4,29321	4,439452
30	1	2,55	25,245	11,948	8,81123	170,308	0,4142	5,40478	14,216	-1,3

 

Расчёт четвёртого периода приведён в таблице 4.7.1

 

РАСЧЕТ ПЯТОГО ПЕРИОДА ТОПЛИВОПОДАЧИ

 

Пятый период топливоподачи длится от момента начала разгрузочного хода нагнетательного клапана до посадки иглы распылителя на запирающий конус корпуса распылителя форсунки, что происходит, когда давление топлива в линии высокого давления Р_Л станет равным:

Р_КВ = Р_НВ · δ = 28·0,64 = 18 МПа;

Расчет пятого периода производится по тем же формулам, что и расчет четвертого периода топливоподачи.

Для удобства,расчет четвертого и пятого периодов топливоподачи приводится в виде одной таблицы 4.7.1

Результаты основных расчетных параметров топливоподачи привожу в виде графиков зависимостей основных параметров от угла поворота кулачкового вала ТНВД, рисунок 4.7.1

Расчет деталей топливного насоса высокого давления.

Расчет пружины плунжера.

 

Выбор основных размеров пружины осуществляется таким образом, чтобы коэффициент превышения силой пружины силы инерции возвратно-поступательно движущихся деталей привода плунжера К в момент, когда ускорение плунжера становится отрицательным, а напряжение в ней от изгиба и кручения не превышало допустимое.

Исходные данные для проведения расчета:

5.1.1Частота вращения кулачкового вала n_к=475 мин^-1;

5.1.2Масса деталей совершающих возвратно-поступательное движение m = 1,5 кг;

5.1.3 Ход плунжера в момент, когда его ускорение становится отрицательным S_w = 15,3293 мм;

5.1.4 Отрицательное ускорение плунжера W= -293.737 м/с;

5.1.5 Диаметр проволоки, из которой изготовлена пружина плунжера и ее диаметр dпр = 7.5 мм, D₀ = 43 мм;

5.1.6 Предварительная затяжка пружины плунжера f₀ =6 мм;

5.1.7 Материал, из которого изготовлена проволока: 50ХФА;

5.1.8 Зазор между витками пружины в сжатом состоянии ∆_n = 1 мм;

5.1.9 Допустимое напряжение от кручения τ₀ = 450 МПа;

5.1.10 К=1,2;

5.1.11 Модуль упругости сдвига G = 82500 МПа;

Порядок расчета.

1.Максимально допустимая нагрузка на пружину:

Р_{п мах} =  =  =1733 Н;

2.Жесткость одного витка пружины:

К_ж1=  =  = 410396.5 Н/м;

3.Полная деформация пружины:

f_max = f₀ + Sп = 6 + 28 = 34 мм;

4.Число рабочих витков пружины:

i_рп = =  =8.035 принимаю i_рп=8;

5.Жесткость пружины:

K_ж=  =  = 51300 Н/м;

6.Деформация пружины в момент когда ускорение плунжера становится отрицательным:

f_w = f₀ + S_w = 0.06 + 0.015385 = 0.021 м;

7.Сила пружины когда ускорение плунжера становится отрицательным:

P_пw = f_w · K_ж = 0.021 · 51300 = 1097 Н;

8.Сила инерции деталей привода плунжера, совершающих возвратно- поступательное движение, в момент, когда ускорение становится отрицательным:

Р_и = m · / W₀ / = 1.5 · /293.733/ = 440.6 Н;

9. Коэффициент превышения силой пружины, силы инерции деталей, совершающих возвратно-поступательное движение:

K =  =  = 2.49  К_д = 1.2;

10. Длина пружины в свободном состоянии:

L_пр = (d_пр + ∆n) · i_p + f_max +i · d_пр = (7.5 + 1) · 8 + 34+1.7 · 7.5 = 114.75 мм;

11. Шаг витков пружины:

t = d_пр +  + ∆n = 7.5 +  + 1 =12.75 мм;

12. Определение запаса прочности пружины:

12.1. Поправочный коэффициент распределения кручения по окружности сечения витка, а также напряжения среза:

K_п =  = + = 1.26;

где С’ =  =  = 5.73 - индекс пружины

12.2.Максимальная сила пружины:

P_{n max} = f_max · K_ж = 0.034 ·51300= 1744 Н;

12.3. Максимальное напряжение в пружине от изгиба и кручения:

τ_max =  =  = 573.29 МПа;

12.4.Минимальная сила пружины:

Р_по = f₀ · K_ж = 0.006 · 51300 = 307,797 Н;

12.5. Минимальное напряжение в пружине от изгиба и кручения:

τ_min =  =  = 101.169 МПа;

12.6.Среднее напряжение цикла:

τ_m =  =  = 337,23МПа;

12.7.Амплитуда напряжения цикла:

τ_a =  =  = 236,061 МПа;

12.8. Для стали 50 ХФА предел текучести τ_s = 950 МПа,предел выносливости τ_-1 = 500 МПа, при тщательной обработке поверхности  = 1;

12.9. Запас прочности:

n =  =  = 1.209;

Пружина надежна, т.к. запас прочности превышает нижний предел допустимых значений.

13. Проверка пружины на резонанс:

низшая собственная частота колебаний пружины:

n_c = 2.17·10⁷ ·  = 2.17· 10⁷ ·  = 11002.56 мин^-1;

 =  = 23.136 > 10;

значит колебания пружины не опасны.