Отличия в клапанных пружинах

Несмотря на то, что не привыкать к сборке двигателей, я часто задавался вопросом, чем отличаются пружины клапанов и почему они нужны друг другу для разных применений. Мои вопросы:

• Есть ли корреляция между давлением в седле и подъемом клапана? (Я пытаюсь выяснить, есть ли линейный график, который можно отобразить.)
• Каковы различия между пружиной, используемой с роликовым кулачком и плоским кулачковым толкателем?
• Помимо потерь на трение, есть ли другие отрицательные стороны при работе пружины клапана с более высоким давлением седла, чем то, что вам нужно?

Отличный вопрос Сборка движка немного над моей головой (на данный момент), так что это может быть неполный ответ, но у меня есть некоторые идеи, которые слишком длинны для раздела комментариев.

Spring Design Stuff

Наиболее важными факторами при проектировании пружины клапана являются скорость, длина свободного стояния (FL), привязка витка (сплошная высота) и напряжение. Количество проволоки в пружине определяет скорость (меньше проволоки = более высокая скорость = более высокое напряжение), поэтому Ø проволоки, количество витков и Ø пружины являются размерными факторами, которые влияют на скорость.

Скорость и FL в сочетании с длиной штока клапана позволят вам рассчитать давление в седле. Чтобы увеличить давление на седло, вы можете увеличить FL или коэффициент, оба из которых увеличивают напряжение, когда пружина приближается к сплошной высоте. Напряжение является критически ограничивающим фактором в конструкции пружины клапана с учетом экстремальных условий. Однако для теоретического обсуждения это не имеет значения и не будет упомянуто снова. Я также буду игнорировать float, так как это довольно ситуативный феномен.

Рекомендуется, чтобы максимальный подъем клапана был некоторым числом (скажем, 0,050 дюйма) над сплошной высотой пружины, чтобы не сломать все вещи. Сплошная высота - это просто число витков * Ø проволоки.

Вопросов

1) Есть ли корреляция между давлением в седле и подъемом клапана? Да и нет, в зависимости от ваших ограничений. Учитывая приведенную выше информацию и поддерживая все остальные размерные факторы постоянными (FL, wireØ, количество витков, springØ), существует только два отдельных изменения размеров пружины, которые влияют как на давление в седле, так и на подъем клапана:

• Увеличение диаметра проволоки увеличит скорость пружины и, следовательно, давление в седле, но также увеличит твердую высоту, ограничивая подъем клапана. Ø провода рассчитывается до четвертой степени в уравнении скорости пружины, поэтому давление в седле будет увеличиваться экспоненциально по мере уменьшения подъема клапана.
• Уменьшение количества витков увеличило бы скорость пружины и снова давление на седло, но уменьшило бы твердую высоту, что позволило бы увеличить подъем клапана. Активная катушка имеет линейную зависимость от скорости, поэтому давление в седле увеличивается линейно с подъемом клапана.

Примечание. Все другие индивидуальные изменения в размерных переменных не имеют корреляции. Если вы хотите узнать эффект от изменения нескольких переменных, все станет намного сложнее, если у вас нет конкретных чисел для работы.

РЕДАКТИРОВАТЬ НА ОСНОВЕ КОММЕНТАРИЙ Я написал этот ответ с точки зрения дизайна пружины, как если бы вы покупали пружины для сборки двигателя. Согласно комментарию Paulster2, наиболее распространенный способ увеличить давление на седло уже имеющихся у вас пружин - установить прокладку между кулачком и корпусом пружины. Это увеличит давление в вашем седле на некоторое количество фунтов (скорость пружины * высота регулировочной шайбы), а также уменьшит подъем клапана, так как высота новой установленной вами пружины ниже, приближая пружину к ее твердой высоте. Итак, для повторного ответа на вопрос, если вы используете регулировочную шайбу для увеличения давления в седле, высота подъема клапана уменьшается линейно по мере увеличения давления в седле. Смотрите пример ниже.

Теоретический пример: скажем, у вас есть пружина высотой 1.000 "(без нагрузки FL) со скоростью 100 фунтов / дюйм, и ваша пружина связывается с натяжением .300". Прямо сейчас вы устанавливаете свою пружину на 0,800 дюйма, которая перемещается на 0,22 дюйма при 100 фунтах / дюйм, для давления в седле 20 фунтов. Это означает, что оставшееся расстояние от установленной высоты до твердой высоты составляет 0,55 дюйма, поэтому теоретически ваш максимальный подъем клапана составляет 0,499 ".

Теперь скажите, что вы хотели увеличить давление на сиденье до 30 фунтов. Для этого вы устанавливаете прокладку .100 "где-то между концом пружины и кулачком. Это снижает установленную длину пружины до .700", давая вам необходимое давление на седло 30 фунтов, но это также уменьшает расстояние перемещения между установленной длиной и полной высотой до 0,400 дюйма, в результате чего теоретический максимальный подъем клапана составляет 0,399 дюйма.

2) Каковы различия между роликовыми и толкающими кулачковыми пружинами? Я понятия не имею. Я не понимаю, почему будет разница. Я думал, что ролик позволил бы повысить давление в седле, но в идеале вы должны иметь самое низкое возможное давление в седле, чтобы более быстро пропускать воздух через клапан, поэтому я не понимаю, зачем вам нужны разные пружины. Опять же, я могу ошибаться, пожалуйста, дайте мне знать, если у вас есть более конкретные вопросы.

3) Каковы недостатки использования более высокого давления на сиденье, чем требуется? Как вы упомянули, потери на трение, которые увеличивают тепло в уже жаркой среде. Как вы знаете, при увеличении нагрева (за пределами определенной точки материала) жесткость проволоки при кручении будет уменьшаться, что может привести к выходу из строя, что определенно приведет к падению давления / скорости седла. С точки зрения пружины, более высокое, чем необходимо, давление на седло не приносит никаких существенных и значительных убытков.

Мы также можем обсудить вес клапана (и материал пружины), который, как и системы подвески, будет влиять на то, как быстро пружина может реагировать на изменения. Независимо от того, открыт клапан или закрыт, центральные витки пружин клапана постоянно движутся при работающем двигателе из-за веса материала в пружине.

Надеюсь, это ответило на некоторые ваши вопросы. Пожалуйста, дайте мне знать, если я могу уточнить, добавить, ответить, или удалить этот пост!

Главным образом, это сводится к домашней работе. Приложение, которое вы собираетесь после. Вы хотите мощность или крутящий момент? Это верхний кулачок или качающийся рокер? Вы хотите, чтобы они длились или длились достаточно долго? Получаете ли вы качественно изготовленные пружины или самые дешевые, и пытаетесь ли вы сопоставить их все? Ваша камера более продолжительна?

1) Слишком слабый и пружина не будет держать клапан закрытым. Спецификации manu двигателя обычно перечисляют только то, что должно быть самым слабым. Кроме этого, кто-то еще должен будет просветить меня.

2) Пружина сжатия. Рокеры обычно используются для двигателей с более длинным ходом и меньшими оборотами, они, как правило, должны сжимать большие расстояния. У них также есть различные проекты, доступные как стиль улья. Плоские толкатели обычно имеют одну пружину внутри другой для дополнительной прочности, при этом избегая связывания витка со слишком большим количеством материала. Они также могут быть легче.

3) Если вы работаете с многоцепным клапанным механизмом (V-образный Dohc), можно увеличить или замедлить синхронизацию, так как есть вероятность замедления (физическая синхронизация, а не синхронизация зажигания). Натяжение клапана может изменить то, как сторона v попадает и выпускает воздух. Еще одно соображение: поверхность клапана, седло клапана и качество головки клапана. Являются ли материалы достаточно высокого качества, чтобы выдерживать дополнительное давление? Достаточно лица, или сиденье подрезано правильно?

Если бы я строил двигатель Harley и ездил с очень агрессивным кулачком. Я бы начал смотреть на то, какие рекомендуемые пружины будут необходимы. Привязка катушки является наиболее важной, если кулачок имеет очень высокий подъем. Затем найти лучшую пружину, которую я могу (лучший удар по доллару, весу, дизайну и ограничениям). После того, как я заказал около 30 пружин для впуска и выпуска каждой, найти те, которые соответствуют. Это означает, что все впускные пружины имеют одинаковую прочность и связывание витков, а выхлопные газы одинаковы.