КУЛАЧКИ АНФАС И В ПРОФИЛЬ
КУЛАЧКИ АНФАС И В ПРОФИЛЬ
КЛУБ
Автовладельцев
КУЛАЧКИ АНФАС И В ПРОФИЛЬ
Два года вспять журнальчик поведал о "быстром" распредвале для "москвичей" с уфимскими моторами (ЗР, 1995, № 4). Этот новый кулачковый вал приметно улучшает свойства мотора, в чем удостоверились многие читатели, ставшие клиентами фирмы-изготовителя "Мастер-Мотор". Возвратиться к теме распредвалов побудили бессчетные письма автомобилистов, заинтересовавшихся новинкой. Наш корреспондент Антон ЧУЙКИН дискутирует с Анатолием РОЖКОВЫМ, разработчиком "быстрых" валов и основным конструктором "Мастер-Мотора".
- Анатолий Павлович, какие цели вы преследуете, проектируя новый распредвал для старенького (по конструкции) мотора?
- Задачка - поднять кривую вращающего момента в области более применяемых рабочих режимов мотора. Говоря проще, приблизить свойства автомобиля к... троллейбусным. Это легкое троганье, уверенное движение при малых оборотах коленвала, отменная приемистость и тяговитость.
- К слову, конкретно этим вы и совратили наших читателей. Создатель 1-го письма - обладатель "40 первого" - отмечал, что с "быстрым валом" его "Москвич" легче тянет груженый прицеп, по дороге на дачу переключать передачи можно существенно пореже - машина уверенно берет подъемы на четвертой и даже пятой...
- В особенности пристально мы относимся к "низам", другими словами к частотам вращения коленвала от 1000 до 3500 об/мин, где и стремимся достигнуть большего роста вращающего момента. В то же время стараемся не понизить мощность, хотя наибольшее ее значение, обычно, представляет для обыденного водителя только теоретический энтузиазм - кто же ездит, держа стрелку тахометра за 5000 об/мин? А ведь наивысшую мощность движок развивает, обычно, исключительно в этом режиме. Вобщем, для Подвескасменов мы можем сделать валы, прибавляющие конкретно мощность.
Чтоб получить желаемые результаты, мы избираем рациональные подъемы кулачков и их обоюдное размещение на валу. Эта задачка не очень ординарна, довольно упомянуть об ограничениях: кулачки и Ремонт и эксплуатация привода клапанов не должны испытывать контактные напряжения выше допустимых, рычаг (коромысло, толкатель) не должен отрываться от поверхности кулачка, клапанные пружины лучше не изменять, и т.д., и т.п.
Приведу увлекательный пример, иллюстрирующий различные подходы к проектированию распредвалов. Казалось бы, ясно, что впускные и выпускные клапаны должны работать по-разному - все же на всех серийных движках ВАЗ и УЗАМ все кулачки на распределительном вале однообразные (движки модернизированной "Нивы" VAZ 21213 и "Оки" не в счет - их валы проектировал ваш собеседник). На наших валах (и на неких "иномарочных") кулачки всегда различные.
- В чем все-таки состоит ваш способ проектирования кулачков?
- В базе хоть какой методики проектирования профиля (грубо говоря, формы кулачка) лежит своя теория расчета.
Ранее, когда под рукою не было четкой вычислительной техники, методы расчета кулачка были, по нынешним меркам, обыкновенные. Обширно использовали так именуемый кулачок Курца - его профиль можно было высчитать вручную. Естественно, он был далек от эталона.
Америкосы выдумали "полидайн" - кулачок, профиль которого описан полиномом (многочленом) высочайшей степени. Есть патент на профиль, в базе которого лежит ряд Фурье.
Меня к проектированию кулачков подвел узнаваемый лет 15-20 вспять недостаток "жигулевского" распредвала, страдавшего резвым износом. Одна из обстоятельств была в негладкости профиля кулачка; моя задачка - сделать кулачок полностью гладкий, с плавным профилем, без резких переходов от 1-го участка к другому.
Кратко скажу, что проектирование профиля "моего" кулачка начинается с его четвертой производной. Если она является гладкой кривой (а избрать таковую в наших силах) - то и сам кулачок будет плавным и гладким "от природы".
- Выходит, новый профиль освободил "жигулевский" распредвал от ненормально резвого износа?
- Да, в главном, хотя об этом обширно не понятно. Напомню - на рубеже 70-80-х годов вал для автомобилей ВАЗ стал наилучшим подарком автовладельцу - недостаток этих деталей был ужасный, а служили они очень недолго.
Кулачки первых движков закаливали ТВЧ, потом распредвал стали азотировать, в конце концов, применили отбел кулачков переплавом. Но почему-либо никто серьезно не рассматривал кинематику привода клапана, а меж тем конкретно в ней была, считаю, причина всех бед. Изменение технологии только оголило сокрытый недостаток.
Я в ту пору работал инженером на
Вуале и распредвалом, если честно, занялся случаем, как хобби. Анализ профиля кулачка показал, что на его верхушке есть притупление, которое плохо оказывает влияние на работу всего механизма. Кропотливые натурные исследования, опыты с тензометром и датчиком виброускорений тоже проявили, что при прохождении верхушки кулачка по рычагу привода клапана в механизме появляется завышенная вибрация, провоцирующая резвый износ.
Оказывается, в профиле кулачка таилась ошибка. Разработчик (компания ФИАТ) "разрезал" кулачок по оси, проходящей через верхушку, раздвинул половинки и воткнул в просвет кусочек цилиндра протяженностью три градуса, немного его загладив (рис. 1). Разумеется, целью было повышение "времени-сечения" открытия клапанов и наилучшее заполнение цилиндра рабочей консистенцией. Такие решения известны на тихоходных судовых движках, но тут прием сыграл злую шуточку - "кусочный" профиль в быстроходном механизме приводил к появлению ударных нагрузок и, естественно, сокращал жизнь валу и рокерам.
В 1983 году кулачки стали делать с новым профилем, разработанным по описанному чуть повыше способу (авторское свидетельство № 1237778), и неувязка "жигулевского" вала стала отступать (рис. 2). Тогда, при первом опыте внедрения такового профиля, подъем кулачка и фазы газораспределения были оставлены без конфигураций - стремились только повысить долговечность. Но позже стало любопытно, как вообщем оказывает влияние профиль на характеристики мотора, и я стал проектировать новые валы, чтоб сделать лучше свойства моторов...
- И что все-таки на данный момент сможете предложить автовладельцам?
- Компания "Мастер-Мотор" делает целую палитру распредвалов для движков УЗАМ хоть какого рабочего объема - от 1,5 до 2 л. Что они дают, видно по графикам на рис. 3, а. Тут в качестве базисного взят движок УЗАМ-3317 (рабочий объем 1,7 л), но схожая картина будет и на других моторах. Для УЗАМ мы хотим предложить сначала варианты, улучшающие свойства при низких оборотах. Нужно учесть, что уфимские моторы не очень обожают, когда их "раскручивают" - хотя бы поэтому, что у их недостаточно уравновешенный коленвал. Не стоит выводить движок на предельные режимы.
Практически все валы требуют несколько модифицированных коромысел, потому при их подмене приходится демонтировать головку блока цилиндров. Единственный вал, работающий с серийным коромыслом, хоть и проще установить, но получите вы наименьший эффект - приблизительно 3/4 от того, что дают другие.
- Как насчет "жигулевских" моторов?
- Есть валы и для движков 21011, 2103, 2106. "Действие" 1-го из новых валов, к примеру, в движке 2106 показано на рис. 3, б. Кстати, конкретно этот вал прекрасно подходит к мотору 21213.
- Как так, ведь на этом движке установлен вначале "ваш" распредвал?..
- ...спроектированный больше 10 годов назад! Сейчас я могу предложить нечто наилучшее. Сегодняшний наращивает вращающий момент на маленьких оборотах; с таким движком езда спокойнее и приятнее.
Есть и другие валы для моторов 21213 и 2130 (1,7 и 1,8 л), увеличивающие вращающий момент на всех режимах. Но при установке таких деталей, чтоб обеспечить больший ход клапана, нужно зенковать рабочие фаски седел клапанов, что просит специального оборудования и квалификации.
- Последний вопрос - обычный: каковы перспективы?
- Увлечены моторами 2108 - им большая тяговитость на малых оборотах была бы как раз кстати. Выработки есть, но пока они не узрели свет. Пробуем силы на ЗМЗ-402.
Не считая того, работаем над микропроцессорным зажиганием - правда, пока только для моторов УЗАМ. Эта новенькая система со специально подобранной чертой прекрасно дополняет наши валы. Правда, сбыт разработок вызывает некие опаски - АЗЛК стоит уже издавна, возлагать приходится на "Ижмаш", ВАЗ, ГАЗ. Судя по первым откликам клиентов, усилия наши нужны и работаем мы не напрасно.
Рис. 1. Профили кулачков распредвала VAZ 2101 с эпюрами кривизны: а - начальный ФИАТ; б - ФИАТ без цилиндрического участка на верхушке; в - новый профиль, разработанный А. Рожковым.
Рис. 2. Рекламации по износу кулачков "жигулевского" распредвала (на 1000 автомобилей в гарантийный период). После внедрения нового профиля летом 1983 года претензии пошли на убыль.
Рис. 3. Наружные скоростные свойства движков УЗАМ (слева) и VAZ 2106. Темные полосы - серийный вариант, цветные - с разными распредвалами "Мастер-Мотор".
НАША СПРАВКА. По бессчетным просьбам читателей публикуем заводские свойства серийных движков Уфимского моторного производственного объединения. Направьте внимание на их обозначения: движок 412 имеет рабочий объем не 1,5, а 1,6 л - это новенькая модель со старенькым индексом. Двухлитровому мотору присвоено обозначение 248.
КЛУБ
Автовладельцев
КУЛАЧКИ АНФАС И В ПРОФИЛЬ
Два года вспять журнальчик поведал о "быстром" распредвале для "москвичей" с уфимскими моторами (ЗР, 1995, № 4). Этот новый кулачковый вал приметно улучшает свойства мотора, в чем удостоверились многие читатели, ставшие клиентами фирмы-изготовителя "Мастер-Мотор". Возвратиться к теме распредвалов побудили бессчетные письма автомобилистов, заинтересовавшихся новинкой. Наш корреспондент Антон ЧУЙКИН дискутирует с Анатолием РОЖКОВЫМ, разработчиком "быстрых" валов и основным конструктором "Мастер-Мотора".
- Анатолий Павлович, какие цели вы преследуете, проектируя новый распредвал для старенького (по конструкции) мотора?
- Задачка - поднять кривую вращающего момента в области более применяемых рабочих режимов мотора. Говоря проще, приблизить свойства автомобиля к... троллейбусным. Это легкое троганье, уверенное движение при малых оборотах коленвала, отменная приемистость и тяговитость.
- К слову, конкретно этим вы и совратили наших читателей. Создатель 1-го письма - обладатель "40 первого" - отмечал, что с "быстрым валом" его "Москвич" легче тянет груженый прицеп, по дороге на дачу переключать передачи можно существенно пореже - машина уверенно берет подъемы на четвертой и даже пятой...
- В особенности пристально мы относимся к "низам", другими словами к частотам вращения коленвала от 1000 до 3500 об/мин, где и стремимся достигнуть большего роста вращающего момента. В то же время стараемся не понизить мощность, хотя наибольшее ее значение, обычно, представляет для обыденного водителя только теоретический энтузиазм - кто же ездит, держа стрелку тахометра за 5000 об/мин? А ведь наивысшую мощность движок развивает, обычно, исключительно в этом режиме. Вобщем, для Подвескасменов мы можем сделать валы, прибавляющие конкретно мощность.
Чтоб получить желаемые результаты, мы избираем рациональные подъемы кулачков и их обоюдное размещение на валу. Эта задачка не очень ординарна, довольно упомянуть об ограничениях: кулачки и Ремонт и эксплуатация привода клапанов не должны испытывать контактные напряжения выше допустимых, рычаг (коромысло, толкатель) не должен отрываться от поверхности кулачка, клапанные пружины лучше не изменять, и т.д., и т.п.
Приведу увлекательный пример, иллюстрирующий различные подходы к проектированию распредвалов. Казалось бы, ясно, что впускные и выпускные клапаны должны работать по-разному - все же на всех серийных движках ВАЗ и УЗАМ все кулачки на распределительном вале однообразные (движки модернизированной "Нивы" VAZ 21213 и "Оки" не в счет - их валы проектировал ваш собеседник). На наших валах (и на неких "иномарочных") кулачки всегда различные.
- В чем все-таки состоит ваш способ проектирования кулачков?
- В базе хоть какой методики проектирования профиля (грубо говоря, формы кулачка) лежит своя теория расчета.
Ранее, когда под рукою не было четкой вычислительной техники, методы расчета кулачка были, по нынешним меркам, обыкновенные. Обширно использовали так именуемый кулачок Курца - его профиль можно было высчитать вручную. Естественно, он был далек от эталона.
Америкосы выдумали "полидайн" - кулачок, профиль которого описан полиномом (многочленом) высочайшей степени. Есть патент на профиль, в базе которого лежит ряд Фурье.
Меня к проектированию кулачков подвел узнаваемый лет 15-20 вспять недостаток "жигулевского" распредвала, страдавшего резвым износом. Одна из обстоятельств была в негладкости профиля кулачка; моя задачка - сделать кулачок полностью гладкий, с плавным профилем, без резких переходов от 1-го участка к другому.
Кратко скажу, что проектирование профиля "моего" кулачка начинается с его четвертой производной. Если она является гладкой кривой (а избрать таковую в наших силах) - то и сам кулачок будет плавным и гладким "от природы".
- Выходит, новый профиль освободил "жигулевский" распредвал от ненормально резвого износа?
- Да, в главном, хотя об этом обширно не понятно. Напомню - на рубеже 70-80-х годов вал для автомобилей ВАЗ стал наилучшим подарком автовладельцу - недостаток этих деталей был ужасный, а служили они очень недолго.
Кулачки первых движков закаливали ТВЧ, потом распредвал стали азотировать, в конце концов, применили отбел кулачков переплавом. Но почему-либо никто серьезно не рассматривал кинематику привода клапана, а меж тем конкретно в ней была, считаю, причина всех бед. Изменение технологии только оголило сокрытый недостаток.
Я в ту пору работал инженером на
Вуале и распредвалом, если честно, занялся случаем, как хобби. Анализ профиля кулачка показал, что на его верхушке есть притупление, которое плохо оказывает влияние на работу всего механизма. Кропотливые натурные исследования, опыты с тензометром и датчиком виброускорений тоже проявили, что при прохождении верхушки кулачка по рычагу привода клапана в механизме появляется завышенная вибрация, провоцирующая резвый износ.
Оказывается, в профиле кулачка таилась ошибка. Разработчик (компания ФИАТ) "разрезал" кулачок по оси, проходящей через верхушку, раздвинул половинки и воткнул в просвет кусочек цилиндра протяженностью три градуса, немного его загладив (рис. 1). Разумеется, целью было повышение "времени-сечения" открытия клапанов и наилучшее заполнение цилиндра рабочей консистенцией. Такие решения известны на тихоходных судовых движках, но тут прием сыграл злую шуточку - "кусочный" профиль в быстроходном механизме приводил к появлению ударных нагрузок и, естественно, сокращал жизнь валу и рокерам.
В 1983 году кулачки стали делать с новым профилем, разработанным по описанному чуть повыше способу (авторское свидетельство № 1237778), и неувязка "жигулевского" вала стала отступать (рис. 2). Тогда, при первом опыте внедрения такового профиля, подъем кулачка и фазы газораспределения были оставлены без конфигураций - стремились только повысить долговечность. Но позже стало любопытно, как вообщем оказывает влияние профиль на характеристики мотора, и я стал проектировать новые валы, чтоб сделать лучше свойства моторов...
- И что все-таки на данный момент сможете предложить автовладельцам?
- Компания "Мастер-Мотор" делает целую палитру распредвалов для движков УЗАМ хоть какого рабочего объема - от 1,5 до 2 л. Что они дают, видно по графикам на рис. 3, а. Тут в качестве базисного взят движок УЗАМ-3317 (рабочий объем 1,7 л), но схожая картина будет и на других моторах. Для УЗАМ мы хотим предложить сначала варианты, улучшающие свойства при низких оборотах. Нужно учесть, что уфимские моторы не очень обожают, когда их "раскручивают" - хотя бы поэтому, что у их недостаточно уравновешенный коленвал. Не стоит выводить движок на предельные режимы.
Практически все валы требуют несколько модифицированных коромысел, потому при их подмене приходится демонтировать головку блока цилиндров. Единственный вал, работающий с серийным коромыслом, хоть и проще установить, но получите вы наименьший эффект - приблизительно 3/4 от того, что дают другие.
- Как насчет "жигулевских" моторов?
- Есть валы и для движков 21011, 2103, 2106. "Действие" 1-го из новых валов, к примеру, в движке 2106 показано на рис. 3, б. Кстати, конкретно этот вал прекрасно подходит к мотору 21213.
- Как так, ведь на этом движке установлен вначале "ваш" распредвал?..
- ...спроектированный больше 10 годов назад! Сейчас я могу предложить нечто наилучшее. Сегодняшний наращивает вращающий момент на маленьких оборотах; с таким движком езда спокойнее и приятнее.
Есть и другие валы для моторов 21213 и 2130 (1,7 и 1,8 л), увеличивающие вращающий момент на всех режимах. Но при установке таких деталей, чтоб обеспечить больший ход клапана, нужно зенковать рабочие фаски седел клапанов, что просит специального оборудования и квалификации.
- Последний вопрос - обычный: каковы перспективы?
- Увлечены моторами 2108 - им большая тяговитость на малых оборотах была бы как раз кстати. Выработки есть, но пока они не узрели свет. Пробуем силы на ЗМЗ-402.
Не считая того, работаем над микропроцессорным зажиганием - правда, пока только для моторов УЗАМ. Эта новенькая система со специально подобранной чертой прекрасно дополняет наши валы. Правда, сбыт разработок вызывает некие опаски - АЗЛК стоит уже издавна, возлагать приходится на "Ижмаш", ВАЗ, ГАЗ. Судя по первым откликам клиентов, усилия наши нужны и работаем мы не напрасно.
Рис. 1. Профили кулачков распредвала VAZ 2101 с эпюрами кривизны: а - начальный ФИАТ; б - ФИАТ без цилиндрического участка на верхушке; в - новый профиль, разработанный А. Рожковым.
Рис. 2. Рекламации по износу кулачков "жигулевского" распредвала (на 1000 автомобилей в гарантийный период). После внедрения нового профиля летом 1983 года претензии пошли на убыль.
Рис. 3. Наружные скоростные свойства движков УЗАМ (слева) и VAZ 2106. Темные полосы - серийный вариант, цветные - с разными распредвалами "Мастер-Мотор".
НАША СПРАВКА. По бессчетным просьбам читателей публикуем заводские свойства серийных движков Уфимского моторного производственного объединения. Направьте внимание на их обозначения: движок 412 имеет рабочий объем не 1,5, а 1,6 л - это новенькая модель со старенькым индексом. Двухлитровому мотору присвоено обозначение 248.