Gute Frage. Der Motorenbau ist (vorerst) etwas über meinem Kopf, daher ist dies möglicherweise eine unvollständige Antwort, aber ich habe einige Erkenntnisse, die für den Kommentarbereich zu lang sind.
Frühlings-Design-Zeug
Die wichtigsten Faktoren bei der Konstruktion einer Ventilfeder sind Geschwindigkeit, freistehende Länge (FL), Schraubenbindung (feste Höhe) und Spannung. Die Drahtmenge in der Feder bestimmt die Rate (weniger Draht = höhere Rate = höhere Spannung), daher sind Draht-Ø, Spulenzahl und Feder-Ø die Maßfaktoren, die die Rate beeinflussen.
Mit Rate und FL können Sie in Kombination mit der Ventilschaftlänge den Sitzdruck berechnen. Um den Sitzdruck zu erhöhen, können Sie den FL oder die Geschwindigkeit erhöhen. Beide erhöhen die Spannung, wenn sich die Feder der festen Höhe nähert. In Anbetracht der extremen Umgebung ist Spannung ein kritisch begrenzender Faktor bei der Konstruktion von Ventilfedern. Für die theoretische Diskussion spielt es jedoch keine Rolle und wird nicht noch einmal erwähnt. Ich werde Float auch ignorieren, da dies ein ziemlich situatives Phänomen ist.
Es wird empfohlen, den maximalen Ventilhub über der festen Höhe der Feder auf eine bestimmte Zahl (z. B. 0,050 Zoll) zu beschränken, um nicht alle Teile zu beschädigen. Die feste Höhe ist einfach die Anzahl der Spulen * Draht-Ø.
Fragen
1) Gibt es einen Zusammenhang zwischen Sitzdruck und Ventilhub? Ja und nein, abhängig von Ihren Einschränkungen. Angesichts der obigen Informationen und unter Konstanthaltung aller anderen Maßfaktoren (FL, DrahtØ, Spulenzahl, FederØ) gibt es nur zwei individuelle Maßänderungen an der Feder, die sowohl den Sitzdruck als auch den Ventilhub beeinflussen würden:
- Das Erhöhen des Draht-Ø würde die Federrate und damit den Sitzdruck erhöhen, aber auch die Feststoffhöhe erhöhen und den Ventilhub begrenzen. Der Draht-Ø wird mit der vierten Potenz in der Federratengleichung berechnet, sodass der Sitzdruck exponentiell ansteigen würde, wenn der Ventilhub abnimmt.
- Eine Verringerung der Spulenzahl würde die Federrate und erneut den Sitzdruck erhöhen, aber die feste Höhe verringern, was mehr Ventilhub ermöglicht. Die aktive Spule hat ein lineares Verhältnis zur Geschwindigkeit, sodass der Sitzdruck linear mit dem Ventilhub ansteigt.
Hinweis: Alle anderen individuellen Änderungen an Dimensionsvariablen zeigen keine Korrelation. Wenn Sie wissen möchten, wie sich das Ändern mehrerer Variablen auswirkt, wird dies viel komplizierter, es sei denn, Sie haben bestimmte Zahlen, mit denen Sie arbeiten können.
BEARBEITEN AUF DER GRUNDLAGE VON KOMMENTAREN
Ich habe diese Antwort unter dem Gesichtspunkt des Federdesigns geschrieben, als würden Sie Federn für Ihren Motorbau kaufen. Gemäß dem Kommentar von Paulster2 besteht eine übliche Möglichkeit, den Sitzdruck für die bereits vorhandenen Federn zu erhöhen, darin, eine Unterlegscheibe zwischen dem Nocken und dem Federkörper anzubringen. Dies erhöht Ihren Sitzdruck um einige Pfund (Federrate * Unterlegscheibenhöhe) und VERRINGERT auch Ihren Ventilhub, da Ihre neu installierte Federhöhe niedriger ist und die Feder näher an ihre feste Höhe bringt. Um die Frage erneut zu beantworten: Wenn Sie eine Unterlegscheibe verwenden, um den Sitzdruck zu erhöhen, nimmt der Ventilhub mit zunehmendem Sitzdruck linear ab. Siehe Beispiel unten.
Theoretisches Beispiel:
Angenommen, Sie haben eine 1.000 "große (unbelastete FL) Feder mit einer Geschwindigkeit von 100 lb / in und Ihre Federspule bindet bei .300". Im Moment installieren Sie Ihre Feder bei .800 ", die die Feder .200 Zoll bei 100 lbs / Zoll bewegt, bei einem Sitzdruck von 20 lbs. Das bedeutet, dass Ihr verbleibender Weg von der installierten Höhe zur festen Höhe .500" beträgt Theoretisch beträgt Ihr maximaler Ventilhub 0,499 ".
Angenommen, Sie wollten Ihren Sitzdruck auf 30 Pfund erhöhen. Zu diesem Zweck installieren Sie irgendwo zwischen dem Ende der Feder und dem Nocken eine 0,100-Zoll-Unterlegscheibe. Dadurch wird die installierte Länge der Feder auf 0,700 Zoll gesenkt, wodurch Sie den gesuchten 30-Pfund-Sitzdruck erhalten, aber es Reduziert außerdem den Hub zwischen Ihrer installierten Länge und der festen Höhe auf 0,400 ", sodass Sie einen theoretischen maximalen Ventilhub von 0,399" erhalten.
2) Was sind die Unterschiede zwischen Rollen- und Stößelnockenfedern? Ich habe keine Ahnung. Ich verstehe nicht, warum es einen Unterschied geben würde. Ich dachte, eine Rolle würde einen höheren Sitzdruck zulassen, aber im Idealfall haben Sie den niedrigsten möglichen Sitzdruck, um schneller Luft am Ventil vorbei zu lassen, sodass ich nicht verstehe, warum Sie andere Federn benötigen würden. Auch hier könnte ich mich irren, bitte lassen Sie mich wissen, wenn Sie spezifischere Fragen haben.
3) Was sind die Nachteile eines höheren Sitzdrucks als erforderlich?
Wie Sie bereits erwähnt haben, Reibungsverluste, die die Wärme in einer bereits gerösteten Umgebung erhöhen. Wie Sie wissen, nimmt die Torsionssteifigkeit des Drahtes mit zunehmender Wärme (über einen bestimmten materialspezifischen Punkt hinaus) ab, was möglicherweise zu einer Streckgrenze führt und definitiv zu einem Abfall des Sitzdrucks / der Sitzgeschwindigkeit führt. Vom Standpunkt der Feder aus hat ein höherer als der erforderliche Sitzdruck keinen Vorteil und keine unbedeutenden Nachteile.
Wir können auch auf das Ventiltriebgewicht (und das Federmaterial) eingehen, das wie Aufhängungssysteme beeinflusst, wie schnell die Feder auf Änderungen reagieren kann. Unabhängig davon, ob das Ventil geöffnet oder geschlossen ist, bewegen sich die Mittelspulen in einer Ventilfeder aufgrund des Gewichts des Materials in der Feder ständig, wenn der Motor läuft.
Hoffentlich hat dies einige Ihrer Fragen beantwortet. Bitte lassen Sie mich wissen, ob ich diesen Beitrag klären, ergänzen, zusätzlich beantworten oder löschen kann!