Актуальные проблемы в машиностроении. Том 10. № 3-4. 2023 Технологическое оборудование, оснастка и инструменты ____________________________________________________________________ 39 Рис. 5. Углубление CDE в отверстии направляющей втулки, вызванное деформацией ее материала Таким образом, показано, что в случае приложения к стержню клапана силы, направленной под углом к его продольной оси, в материале направляющей втулки клапана возникают деформации, обеспечивающие формирование в отверстии втулки с обеих его сторон двух углублений (постелей) сложной формы, по которым будет происходить процесс трения этих деталей, приводящий к еще более расширению и углублению этих поверхностей трения, что, в свою очередь, приведет к еще большему наклону стержня клапана и, соответственно, к еще большему усилию на клапан. Однако, увеличения контактного давления не будет происходить, так как увеличение поверхности контакта за счет изнашивания отверстия втулки будет происходить более быстро, чем возрастание силы на клапан. Для определения среднего по всей площади контакта давления σк ср. (причем, эта площадь контакта представлена в виде полуэллипса) можно использовать формулу: K K Kcp c l dxdydz q x y z / 0,5 ( , , ) , (9) где F = q(x,y,z) – подынтегральная функция трѐх переменных, описывающая 3D – эпюру распределения удельной нагрузки qxyz (см. рисунок 4) на поверхности контактирования стержня клапана со втулкой. Как выше было указано, эпюра контактного давления в каждом поперечном сечении втулки может быть представлена в виде единичной полуокружности. Проведенный по формуле (9) расчет показал, что среднее контактное давление σк ср. , эпюру которого по площади контакта CDE можно представить фигурой постоянной высоты с основанием в виде полуэллипса, составляет, примерно, 115 МПа. Выводы Таким образом, определено, что направляющая втулка клапана двигателей внутреннего сгорания в экстремальных условиях эксплуатации, а именно при перекосе в ней клапана, испытывает с его стороны высокое контактное давление, которое при диаметре стержня клапана 14 мм достигает 115 МПа. При этом температурные нагрузки достигают 900° С. Именно на эти значения должен опираться конструктор, разрабатывающий конструкцию направляющей втулки клапана, а так же подбирающий материал для указанной детали.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1