LFY MP7.3
Вчера 23:54
Сжатие клапанных пружин и вращение распределительного вала
Как вы знаете, в большинстве автомобилей не так-то просто провернуть впускной или выпускной распределительный вал вручную. Скорее всего, вам придётся взяться за звёздочку распределительного вала обеими руками и приложить немало усилий, чтобы провернуть её, даже если ремень ГРМ снят. Это связано с тем, что клапанные пружины сопротивляются сжатию. Однако, когда вы провернёте распределительный вал на несколько градусов, пружины начнут разжиматься, и вам будет гораздо легче продолжать вращать распределительный вал. Но что происходит дальше? Я думаю, распределительный вал будет с трудом поворачиваться на все 360 градусов, потому что, даже если некоторые пружины разжимаются, другие пружины других клапанов начинают сжиматься. Поправьте меня, если я ошибаюсь.
Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/87660/compression-of-valve-springs-and-camshaft-rotation
В целом ваше утверждение о том, что при сжатии одной пружины другая пружина разжимается, верно. Однако здесь есть некоторые оговорки. В основном это связано с конструкцией распределительного вала (например, OHV, SOHC или DOHC) и количеством цилиндров. Вот почему это имеет значение...
В четырёхтактном двигателе на распределительном валу есть впускные и выпускные кулачки, которые приводят в действие соответствующие клапаны. Чем больше кулачков на распределительном валу, тем выше суммарное напряжение на этих кулачках из-за особенностей работы клапанного механизма. Если это один распределительный вал, как в конфигурации с верхним расположением клапанов, то напряжение на распределительном валу будет примерно одинаковым, так как одни кулачки будут сжимать клапанные пружины, а другие — ослаблять их. Чем больше цилиндров, тем более равномерным будет напряжение. Из-за этого вы, скорее всего, не получите эффекта привязки, о котором спрашивали.
Если это V-образный двигатель с одним верхним распределительным валом (например, двигатель Ford Mod), то кулачки распределены между двумя распределительными валами. Пока два распределительных вала соединены цепью ГРМ, вы, скорее всего, не столкнетесь с проблемой, о которой спрашиваете. Если распределительные валы не соединены, вероятность возникновения этой проблемы гораздо выше. Я лично сталкивался с проблемой, о которой вы говорите, на небольших двигателях с одним верхним распределительным валом (например, рядных 4-цилиндровых). Кулачков недостаточно для того, чтобы обеспечить равные силы сжатия/разжатия во время вращения распределительного вала, поэтому он сломается (или треснет, или самопроизвольно провернётся) под воздействием этих сил.
В конфигурации DOHC этот показатель становится ещё выше, поскольку фазы газораспределения распределяются между четырьмя кулачками (в V-образной конфигурации) или двумя кулачками в четырёхцилиндровом двигателе. Опять же, если кулачки соединены цепью (или ремнём) газораспределительного механизма, вы заметите гораздо меньше таких случаев, но чем меньше цилиндров, тем выше вероятность.
Вы не спрашивали об этом, но я хотел бы обратить ваше внимание на следующее. При сжатии и разжатии кулачкового вала и пружины происходит базовое сохранение энергии. Да, для открытия клапана требуется энергия, когда он поднимается на коромысле. Затем энергия возвращается в систему, когда клапан закрывается. При вращении кулачка в отверстиях для кулачков, а также при движении толкателей относительно кулачка происходят некоторые потери энергии из-за трения, но в целом система по большей части возвращает энергию обратно.