氣門彈簧座廠家為您分析氣門彈簧的設計的步驟有哪些?
氣門彈簧的沒計是一個復雜的系統設計課題。良好的彈簧設計可以減少配氣機構的摩擦和磨損?;诮Y構參變量敏感度設計圖的氣門彈簧設計分析方法如下:
(1)分析車輛下坡行駛性能和發動機制動,確定配氣機構的飛脫速度設計目標,以確定所需氣門彈簧的預緊力和彈簧剛度;
(2)第二步建立配氣機構動力學模型,以精準預測氣缸再壓壓力對飛脫的影響;
(3)通過對彈簧預緊力和彈簧剛度的不同取值,用參量掃值法計算出配氣機構的動力學參數,建立了配氣機構動力學參數圖,考察其對系統振動的影響。圖中需畫出推桿力、氣門加速度、彈簧減速與曲軸轉角之間的曲線,以表示出設計余量,因此,第4步可方便且明智地選擇彈簧預緊力與彈簧剛度所需的目標值;
(4)根據排氣門閥頭的靜態力平衡,計算所需的彈簧預緊力,防止排氣門跳浮。氣門彈簧座廠家為帶排氣制動器和無排氣制動器的發動機選擇排氣門彈簧第三步的設計參數圖選擇匹配的彈簧剛度;
(5)第五步是計算設計參數的參變量掃描值,采用圖形化設計方法為彈簧設計結構的參變量敏感度設計圖。選取彈簧平均直徑、線圈鋼絲直徑、線圈數,同時滿足彈簧扭轉應力、固有頻率、線圈間隙等設計限制。另外,還可以用分析式優化法直接求解。
氣門彈簧的設計方法
閥門彈簧設計與凸輪設計相同,對發動機系統性能同等重要。閥簧的作用包括防止氣門在氣壓作用下浮升離開氣門座,同時控制氣門運動,避免氣門分離。閥簧的設計影響凸輪應力、配氣機構的摩擦和彈簧的振動。發動機的閥門彈簧通常是兩端封閉的開圈螺旋壓縮彈簧。大部分引擎采用定剛度彈簧,但也有一些采用變剛度彈簧。對于轉速較低的柴油機來講,使用單彈簧設計通常足以滿足要求,但有時也需要使用帶一個阻尼彈簧或內簧的雙彈簧設計,以減小氣門彈簧顫振的嚴重程度。閥門彈簧設計是一項非常復雜的任務。發動機系統設計的原來解釋發動機系統設計的原則,原因有二三。一,分析型彈簧設計方法,給出了零件的無計參與系統設計參數之間的聯系。其次,用解析彈簧法說明,對于同一設計問題,可以有兩種不同的數學構造方法:一種是確定解,另一種是作為一種優化問題來解決。在優化問題的數學結構中,顯式函數列出了目標函數和約束函數。需要注意的是,在發動機系統設計的其他領域(如循環性能、凸輪設計、配氣機構動力學)。用來優化結構的函數通常是更復雜的隱式函數。第三,分析彈簧的設計方法給出了使用圖形設計方法構建參變量掃描值設計圖的例子。這兩種典型參數圖可用于解決柴油機系統設計中常遇到的多維設計問題。
關于閥簧的設計,已知的參數包括:①較大的氣門升程;②給定的彈簧安裝長度;③彈簧要求的預緊力;④彈簧的剛度。應注意,預緊力和剛度是發動機系統級的設計參數,必須滿足較大的彈簧力和凸輪應力、排氣門不跳浮、氣體分配機構不飛脫等要求。氣門彈簧設計凸輪設計有很強的相互作用。若在彈簧設計中難以找到解決方案,則必須修改這些輸入數據。
對于閥簧的設計,下列參數為計算輸出數據:①基本的或獨立的彈簧設計參數(如彈簧平均直徑、彈簧盤絲直徑、工作線圈數目);②導出的設計參數(如彈簧的自由長度、較大的壓縮長度、壓實長度、線圈之間的自由間隙、較大壓縮時線圈之間的實體間隙、彈簧的固有頻率和顫振階、較大彈簧載荷、較大彈簧扭力)?;镜膹椈稍O計參數決定了彈簧的剛度。
一些輸出參數受設計約束條件限制。比如,彈簧的安裝長度和平均直徑受到封裝空間的限制。彈簧大的彈簧壓縮量和壓實長度下,彈簧的扭轉應力受到彈簧疲勞壽命、強度和限的限制。通過控制實體間隙和彈簧固有頻率,實現了彈簧顫振保護的約束條件。彈性振動的階數是指彈簧的固有頻率與發動機工作頻率的比率。為了保證彈簧不在運行中發生強烈顫振。閥簧的固有頻率一般應至少為發動機工作頻率的13倍,即要求彈簧顫振的階數高于13。對彈簧的固有頻率分析表明,當彈簧對凸輪型線中主要諧波之一反應十分敏感時,就必然存在顫振趨勢。在這種情況下,需要修改凸輪或彈簧的設計。有時候氣門彈簧座廠家可以用變剛度或者嵌套彈簧來改變彈簧的頻率,有助于緩解顫振問題。
彈簧設計是一個多維參數的無汁問題,可以通過圖形處理來檢查參數的敏感性趨勢。對閥簧進行優化設計的目的是使彈簧的固有頻率達到較大值,降低彈簧振動,同時滿足下列限制條件:①對發動機系統而言,彈簧預緊力和氣門彈簧剛度;②較大允許的彈簧應力;③適當的實體間隙來控制彈簧顫振。