Диплом (1219484), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

На рисунке 3.1 приведены характеристики некоторых изношенных профилей. В таблице 3.1 приведены расчетные результаты исследования влияния изнашивания на показатели двигателя.

Рисунок 3.1 – Перемещение толкателя ТНВД по углу поворота кулачка для некоторых профилей: 1 – эталон; 2 – износ 1; 3 – износ 2; 4 – износ 3

Таблица 3.1 – Изменение основных показателей двигателя в процессе изнашивания кулачков

Следует отметить, что значения интенсивности изнашивания различных точек профиля, вычисляемые по формуле (3.1) и, следовательно, скорость изнашивания зависят от коэффициента . После проведенных экспериментального и расчетного исследований выявлено, что величина этого коэффициента существенно снизилась по сравнению с существующими рекомендациями, и составила 0,11·10^-7. Причиной данного является то, что ранее значение упомянутого коэффициента было получено для иных условий технологической обработки. В данной работе было выполнено исследование как для рекомендуемого (в частности, Ю. В. Воробьевым) значения , равного 0,5·10^-7, так и для уточненного. При этом величина максимального износа 1,15 мм в первом случае была достигнута после 12 тыс. часов работы сопряжения, а во втором – после 56 тыс. часов.

Вывод: Данная методика позволяет определить предельный износ кулачковой пары и ее долговечность в случае задания ограничений на ухудшение тех или иных выходных показателей двигателя.

3.2 Повышение эффективности топливоподачи путем численного профилирования кулачков

В данном подразделе приведены некоторые результаты дальнейшего развития численного метода в направлении модернизации алгоритма с целью расширения области применения метода, который позволяет на базе единого подхода формировать профиль кулачка в соответствии с предъявляемыми требованиями.

Ранее в подразделе 3.1 данного дипломного проекта рассматриваемом численном методе не предусматривалась возможность ограничения максимальной скорости перемещения поступательно движущегося толкателя с плоской тарелкой, от которой зависит получение максимального смещения точки контакта оси толкателя, т. е. требуемого размера его тарелки. Это имеет существенное значение в случае предъявления требований к габаритным размерам клапанного привода [16].

В ТНВД для того, чтобы независимо от регулировки угла опережения впрыскивания топлива подача осуществлялась при одной скорости плунжера, а значит, неизменном давлении и характеристике впрыскивания, требуется тангенциальный профиль кулачка.

В связи с изложенным, предлагается усовершенствовать численный метод путем введения ограничения на первую производную перемещения толкателя по углу поворота кулачка, т. е. аналога скорости толкателя. Данное ограничение позволяет получить кулачок с участком постоянной максимальной скорости толкателя, где ограничивается размер его тарелки и значение угла давления.

В ТНВД кулачок с участком постоянной скорости позволяет получить такой закон движения толкателя, при котором скорость перемещения плунжера максимальна на участке геометрического начала (ГНН) и геометрического конца нагнетания (ГКН). Это позволяет повысить максимальное давления впрыскивания.

Рассмотрим алгоритм формирования закона движения толкателя с учетом введения ограничения на первую производную перемещения толкателя. Участки положительных и отрицательных значений второй производной образуются, начиная соответственно от точек А и С (рисунок 3.2, а, б), в которых заданы начальные условия [16].

г

в

б

а

Рисунок 3.2 – Расчетная схема формирования закона движения толкателя с участком постоянной скорости: а, б – построение по второй производной; в, г – построение по первой производной

Участки формируются одновременно пошагово при равенстве значений в текущих точках и с требуемой степенью точности, определяемой величиной шага , который может быть выбран достаточно малым. Значение на каждом шаге выбираются максимальными по модулю, допускаемыми ограничениями на производные третьего и более высоких порядков, вычисляемые по формуле

, (3.6)

где – производная k-го порядка ( )в i-й точке стыка отрезков;

, – производные (k–1)-го порядка в i-й и (i–1)-й точках стыка отрезков;

, – углы поворота кулачка в i-й и (i–1)-й точках стыка отрезков.

Величины и в текущей точке определяются соотношением

, (3.7)

, (3.8)

где , – значения второй производной в i-й и (i–1)-й точках;

, – значения перемещения толкателя в i-й и (i–1)-й точках.

Таким образом, зная на каждом шаге значения ускорения, скорости и перемещения толкателя, определяем по известным зависимостям текущие значения ограничиваемых параметров, связанных с работоспособностью и надежностью топливной аппаратуры.

Если на текущем шаге невозможно удовлетворить ограничениям, осуществляется уменьшение модуля значения на одном из предшествующих шагов, ближайших к текущему, причем это уменьшение должно допускаться имеющимися ограничениями на производные. Затем снова проверяется возможность формирования текущего шага, и эта процедура повторяется до тех пор, пока на текущем шаге не будет выбрано значение , удовлетворяющее ограничениям.

На рисунке 3.2, в, видно, что при активном ограничении на первую производную перемещения толкателя на определенном этапе формирования закона движения толкателя производится уменьшение до нуля модулей значений в точках и . При этом величины в точках и равны максимально допустимому значению с требуемой точностью, определяемой значениями и шагом коррекции , а величина отличается на величину разности между значениями перемещения толкателя в точках и , т. е.

, (3.9)

где , – значения перемещения толкателя в точках и (рисунок 3.2, в), определяемые по формуле (3.8).

Далее образуется участок постоянной максимальной скорости, где первая производная перемещения толкателя по углу поворота кулачка имеет максимально допустимое значение, а значение перемещения толкателя изменяется линейно (рисунок 3.2, г).

Протяженность этого участка определяется по формуле

, (3.10)

где – значение первой производной перемещения толкателя, задаваемое в исходных данных в качестве ограничения

Рассмотрим некоторые результаты, полученные при формировании закона движения толкателя усовершенствованным численным методом.

Профилирование кулачка осуществлялось при следующих значениях параметров кулачкового привода: максимальное перемещение толкателя 10 мм. Заданная угловая протяженность участка подъема составляла 100° угла поворота кулачка с верхним выстоем толкателя. Величина ограничения выбрана исходя из

требования по габаритным размерам тарелки плоского толкателя и составляет мм/рад.

На рисунке 3.3 приведены сравнительные характеристики двух законов движения толкателя [16].

Рисунок 3.3 – Первая и вторая производные перемещения толкателя в зависимости от угла поворота кулачка: 1 – кулачок с участком постоянной максимальной скорости; 2 – кулачок, спрофилированный численным методом

У кулачка с участком постоянной скорости максимальное смещение точки контакта от оси толкателя достигается ограничением на первую производную перемещения толкателя (кривые 1, рисунок 3.3).

В то же время у другого кулачка (кривые 2, рисунок 3.3) той же самой угловой протяжённости выполнение данного условия может быть достигнуто путем ужесточения ограничений на производные второго порядка и более высоких. Однако это снизит площадь под кривой перемещения толкателя (рисунок 3.4) [16].

Рисунок 3.4 – Подъем толкателя с плоской тарелкой в зависимости от угла поворота кулачка:

1 – кулачок с участком постоянной максимальной скорости; 2 – кулачок, спрофилированный численным методом

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что использование усовершенствованного метода позволяет увеличить на 5 % площадь под кривой перемещения.

Выполнено формирование закона движения толкателя плунжера ТНВД с ограничением на первую производную от его перемещения так (рисунок 3.5), чтобы точки ГНН и ГКН находились на участке его постоянной максимальной скорости [16].

Рисунок 3.5 – Скорость перемещения толкателя топливного насоса в зависимости от угла поворота кулачка

Вывод: Таким образом, анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что кулачок с участком постоянной максимальной скорости, спрофилированный усовершенствованным численным методом, может дать ряд преимуществ. Удовлетворение требований по габаритным размерам тарелки поступательно движущегося плоского толкателя может быть достигнуто путем ограничения на первую производную его перемещения. С ужесточением этого ограничения уменьшается максимальное значение угла давления в сопряжении кулачок толкатель при использовании толкателя с цилиндрической поверхностью контакта. Следует отметить, что использование получаемого кулачка с участком постоянной максимальной скорости в ТНВД будет способствовать повышению максимального давления впрыскивания вследствие того, что скорость перемещения плунжера будет максимальна на участке нагнетания.

4 определение влияния кулачковой шайбы на рабочий процесс дизеля в программе «дизель-рк»

Характеристики

Список файлов ВКР