वाल्व स्प्रिंग की डिज़ाइन विधि

वाल्व स्प्रिंग डिज़ाइन इंजन सिस्टम के प्रदर्शन के लिए उतना ही महत्वपूर्ण है जितना कि कैम डिज़ाइन। वाल्व स्प्रिंग के कार्यों में गैस दबाव भार के तहत वाल्व को वाल्व सीट से तैरने से रोकना और वाल्व ट्रेन को अलग होने से रोकने के लिए वाल्व की गति को नियंत्रित करना शामिल है। वाल्व स्प्रिंग डिज़ाइन कैम तनाव, वाल्व ट्रेन घर्षण और स्प्रिंग स्पंदन को प्रभावित करता है। इंजन के वाल्व स्प्रिंग्स आमतौर पर खुले होते हैं {{3}कॉइल हेलिकल कम्प्रेशन स्प्रिंग्स जिनके सिरे बंद होते हैं। अधिकांश इंजन स्थिर{{5}रेट स्प्रिंग्स का उपयोग करते हैं, हालांकि कुछ वेरिएबल{{6}रेट स्प्रिंग्स का उपयोग करते हैं। कम गति वाले डीजल इंजनों के लिए, आमतौर पर एक सिंगल स्प्रिंग डिज़ाइन पर्याप्त होता है, लेकिन कभी-कभी वाल्व स्प्रिंग स्पंदन की गंभीरता को कम करने के लिए डैम्पिंग स्प्रिंग या इनर स्प्रिंग के साथ डबल स्प्रिंग डिज़ाइन की आवश्यकता होती है। वाल्व स्प्रिंग डिज़ाइन एक बहुत ही जटिल कार्य है। यह दो या तीन कारणों से इंजन सिस्टम डिज़ाइन के सिद्धांतों को स्पष्ट करने के लिए एक उदाहरण के रूप में कार्य करता है। सबसे पहले, विश्लेषणात्मक स्प्रिंग डिज़ाइन विधि घटक डिज़ाइन पैरामीटर और सिस्टम डिज़ाइन पैरामीटर के बीच संबंध दिखाती है। दूसरा, विश्लेषणात्मक स्प्रिंग डिज़ाइन विधि से पता चलता है कि एक ही डिज़ाइन समस्या को दो अलग-अलग तरीकों से तैयार किया जा सकता है: एक इसे नियतात्मक समाधान के रूप में मानना ​​है, और दूसरा इसे अनुकूलन समस्या के रूप में हल करना है। अनुकूलन समस्या के गणितीय निर्माण में, उद्देश्य फ़ंक्शन और बाधा फ़ंक्शन दोनों को स्पष्ट कार्यों के उदाहरण के रूप में सूचीबद्ध किया गया है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इंजन सिस्टम डिज़ाइन के अन्य क्षेत्रों (जैसे चक्र प्रदर्शन, कैम डिज़ाइन और वाल्व ट्रेन गतिशीलता) में, अनुकूलन निर्माण के लिए उपयोग किए जाने वाले फ़ंक्शन आमतौर पर अधिक जटिल अंतर्निहित कार्य होते हैं। तीसरा, विश्लेषणात्मक स्प्रिंग डिज़ाइन विधि पैरामीटर स्वीप डिज़ाइन आरेखों के निर्माण के लिए ग्राफिकल डिज़ाइन विधियों का उपयोग करने का एक उदाहरण देती है। इन विशिष्ट पैरामीटर आरेखों का उपयोग डीजल इंजन सिस्टम डिज़ाइन में अक्सर आने वाली बहु-आयामी डिज़ाइन समस्याओं से निपटने के लिए किया जा सकता है।
वाल्व स्प्रिंग डिज़ाइन में, ज्ञात इनपुट डेटा में निम्नलिखित शामिल हैं:
① अधिकतम वाल्व लिफ्ट;
② स्प्रिंग स्थापना की लंबाई को देखते हुए;
③ आवश्यक स्प्रिंग प्रीलोड
④ आवश्यक स्प्रिंग कठोरता। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि स्प्रिंग प्रीलोड और कठोरता इंजन सिस्टम स्तर पर डिज़ाइन पैरामीटर हैं, जिन्हें अधिकतम स्वीकार्य स्प्रिंग बल और कैम तनाव, निकास वाल्व नॉन {{1}फ्लोटिंग, और वाल्व ट्रेन नॉन -फ्लाइंग की आवश्यकताओं को पूरा करने की आवश्यकता होती है। वाल्व स्प्रिंग डिज़ाइन और कैम डिज़ाइन के बीच एक मजबूत इंटरैक्शन है। यदि स्प्रिंग डिज़ाइन में समाधान ढूंढना मुश्किल है, तो इन इनपुट डेटा को संशोधित किया जाना चाहिए।
वाल्व स्प्रिंग डिज़ाइन में, आउटपुट डेटा की गणना निम्नलिखित मापदंडों से की जाती है:
① बुनियादी या स्वतंत्र स्प्रिंग डिजाइन पैरामीटर (यानी, स्प्रिंग औसत व्यास, स्प्रिंग कॉइल तार व्यास, काम करने वाले कॉइल की संख्या);
② व्युत्पन्न डिज़ाइन पैरामीटर (उदाहरण के लिए, स्प्रिंग मुक्त लंबाई, अधिकतम संपीड़न लंबाई, संकुचित लंबाई, कॉइल्स के बीच मुक्त अंतर, अधिकतम संपीड़न पर कॉइल्स के बीच ठोस अंतर, स्प्रिंग प्राकृतिक आवृत्ति और स्पंदन क्रम, अधिकतम स्प्रिंग लोड, अधिकतम स्प्रिंग टोरसन बल)। बुनियादी स्प्रिंग डिज़ाइन पैरामीटर स्प्रिंग की कठोरता निर्धारित करते हैं।
कुछ आउटपुट पैरामीटर डिज़ाइन बाधाओं के अधीन हैं। उदाहरण के लिए, स्थापना की लंबाई और स्प्रिंग का औसत व्यास पैकेजिंग स्थान द्वारा सीमित है। अधिकतम स्प्रिंग संपीड़न और संकुचित लंबाई पर स्प्रिंग टॉर्सनल तनाव स्प्रिंग थकान जीवन, शक्ति और अधिकतम स्वीकार्य तनाव सीमा द्वारा सीमित होता है। स्प्रिंग स्पंदन संरक्षण पर बाधाएं ठोस अंतराल और स्प्रिंग प्राकृतिक आवृत्ति को नियंत्रित करके प्राप्त की जाती हैं। स्प्रिंग स्पंदन का क्रम स्प्रिंग की प्राकृतिक आवृत्ति और इंजन की ऑपरेटिंग आवृत्ति के अनुपात को संदर्भित करता है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि ऑपरेशन के दौरान स्प्रिंग जोर से न फड़के। वाल्व स्प्रिंग की प्राकृतिक आवृत्ति आमतौर पर इंजन की ऑपरेटिंग आवृत्ति से कम से कम 13 गुना होनी चाहिए; अर्थात्, यह आशा की जाती है कि स्प्रिंग स्पंदन का क्रम 13 से अधिक है। स्प्रिंग प्राकृतिक आवृत्ति विश्लेषण से पता चलता है कि यदि स्प्रिंग कैम प्रोफ़ाइल के प्रमुख हार्मोनिक्स में से एक के प्रति बहुत संवेदनशील है, तो स्पंदन होने की प्रवृत्ति होती है। इस मामले में, कैम या स्प्रिंग डिज़ाइन को संशोधित करने की आवश्यकता है। कभी-कभी स्पंदन की समस्या को कम करने में मदद के लिए स्प्रिंग की आवृत्ति को बदलने के लिए परिवर्तनीय कठोरता या नेस्टेड स्प्रिंग्स का उपयोग किया जा सकता है।
स्प्रिंग डिज़ाइन एक बहु-आयामी पैरामीटर समस्या है जिसे पैरामीटर संवेदनशीलता प्रवृत्तियों की जांच करने के लिए ग्राफिकल तरीके से नियंत्रित किया जा सकता है। वाल्व स्प्रिंग डिज़ाइन अनुकूलन का लक्ष्य निम्नलिखित बाधाओं को पूरा करते हुए स्प्रिंग कंपन को कम करने के लिए स्प्रिंग प्राकृतिक आवृत्ति को अधिकतम करना है:
① इंजन प्रणाली द्वारा आवश्यक स्प्रिंग प्रीलोड और वाल्व स्प्रिंग कठोरता;
② अधिकतम स्वीकार्य स्प्रिंग तनाव;
③ स्प्रिंग स्पंदन को नियंत्रित करने के लिए उचित भौतिक निकासी।