Différences dans les ressorts de soupape

Bien que n'étant pas étranger à la construction de moteurs, je me suis souvent demandé quelles sont les différences avec les ressorts de soupape et pourquoi vous en avez besoin les uns par rapport aux autres pour différentes applications. Mes questions sont:

• Existe-t-il une corrélation entre la pression du siège et la levée de soupape? (J'essaie de savoir s'il existe un graphique linéaire qui pourrait être affiché.)
• Quelles sont les différences entre un ressort utilisé avec une came à galet et une came à poussoir plat?
• Outre les pertes par friction, y a-t-il d'autres inconvénients à faire fonctionner un ressort de soupape avec une pression de siège plus élevée que celle dont vous avez besoin?

Grande question. La construction de moteurs est un peu au-dessus de ma tête (pour l'instant), donc cela peut être une réponse incomplète, mais j'ai quelques idées qui sont trop longues pour la section des commentaires.

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Les facteurs les plus importants dans la conception d'un ressort de soupape vont être le taux, la longueur debout libre (FL), le liage de la bobine (hauteur pleine) et la contrainte. La quantité de fil dans le ressort détermine le taux (moins de fil = taux plus élevé = contrainte plus élevée), donc le Ø du fil, le nombre de bobines et le Ø du ressort sont les facteurs dimensionnels qui affecteront le taux.

Le taux et le FL, lorsqu'ils sont combinés avec la longueur de la tige de soupape, vous permettront de calculer la pression du siège. Pour augmenter la pression du siège, vous pouvez augmenter le FL ou le taux, les deux augmentant la contrainte lorsque le ressort approche de la hauteur solide. La contrainte est un facteur limitant critique dans la conception des ressorts de soupape, compte tenu de l'environnement extrême. Par souci de discussion théorique, cependant, cela n'a pas d'importance et ne sera pas mentionné à nouveau. J'ignorerai également le flottement, car il s'agit d'un phénomène assez situationnel.

La levée de soupape maximale est conseillée pour être un certain nombre (disons .050 ") sur la hauteur solide du ressort afin de ne pas tout casser. La hauteur solide est simplement le nombre de bobines * Ø du fil.

Des questions

1) Existe-t-il une corrélation entre la pression du siège et la levée de soupape? Oui et non, selon vos limites. Compte tenu des informations ci-dessus, et en maintenant tous les autres facteurs dimensionnels constants (FL, filØ, nombre de bobines, ressort Ø), il n'y a que deux changements dimensionnels individuels au ressort qui affecteraient à la fois la pression du siège ET la levée de soupape:

• L'augmentation du Ø du fil augmenterait la vitesse du ressort et donc la pression du siège, mais augmenterait également la hauteur du solide, limitant la levée de soupape. Le Ø du fil est calculé à la quatrième puissance dans l'équation de la valeur du ressort, de sorte que la pression du siège augmenterait de façon exponentielle à mesure que la levée de soupape diminue.
• La diminution du nombre de bobines augmenterait la vitesse du ressort et à nouveau la pression du siège, mais diminuerait la hauteur solide, permettant plus de levée de soupape. La bobine active a une relation linéaire avec le taux, donc la pression du siège augmente linéairement avec la levée de soupape.

Remarque: Toutes les autres modifications individuelles des variables dimensionnelles ne montrent aucune corrélation. Si vous voulez connaître l'effet de la modification de plusieurs variables, cela devient beaucoup plus compliqué, sauf si vous avez des nombres spécifiques avec lesquels travailler.

MODIFICATION SUR LA BASE DE COMMENTAIRES J'ai écrit cette réponse du point de vue de la conception des ressorts, comme si vous achetiez des ressorts pour la construction de votre moteur. Selon le commentaire de Paulster2, une façon courante d'augmenter la pression du siège pour les ressorts que vous avez déjà est d'installer une cale entre le lobe de came et le corps du ressort. Cela augmentera la pression de votre siège d'un certain nombre de livres (taux de ressort * hauteur de la cale) et diminuera également la levée de soupape, car la nouvelle hauteur de ressort installée est plus basse, ce qui rapproche le ressort de sa hauteur pleine. Donc, pour répondre à nouveau à la question, si vous utilisez une cale pour augmenter la pression du siège, la levée de soupape diminue de façon linéaire à mesure que la pression du siège augmente. Voir l'exemple ci-dessous.

Exemple théorique: Supposons que vous ayez un ressort de 1,000 "de hauteur (FL non chargé) avec un taux de 100 lb / po, et que votre bobine de ressort se lie à 0,300". À l'heure actuelle, vous installez votre ressort à 0,800 ", qui parcourt le ressort de 200 pouces à 100 livres / pouce, pour une pression de siège de 20 livres. Cela signifie que votre déplacement restant de la hauteur installée à la hauteur solide est de 500", donc en théorie, la levée de soupape maximale est de .499 ".

Supposons maintenant que vous vouliez augmenter la pression de votre siège à 30 lb. Pour ce faire, vous installez une cale de 0,100 "quelque part entre l'extrémité du ressort et le lobe de came. Cela réduit la longueur installée du ressort à 0,700", vous donnant la pression de siège de 30 lb que vous recherchiez, mais elle réduit également la distance de déplacement entre la longueur installée et la hauteur solide à .400 ", vous laissant avec une levée de soupape maximale théorique de .399".

2) Quelles sont les différences entre les ressorts à cames des rouleaux et des poussoirs? Je n'ai aucune idée. Je ne vois pas pourquoi il y aurait une différence. Je pensais qu'un rouleau permettrait une pression de siège plus élevée, mais idéalement, vous avez la pression de siège la plus basse possible afin de permettre plus rapidement à l'air de passer la valve, donc je ne vois pas pourquoi vous auriez besoin de ressorts différents. Encore une fois, je peux me tromper, faites-moi savoir si vous avez des questions plus précises.

3) Quels sont les inconvénients de l'utilisation d'une pression de siège plus élevée que nécessaire? Comme vous l'avez mentionné, les pertes par friction, qui augmentent la chaleur dans un environnement déjà grillé. Comme vous le savez, à mesure que la chaleur augmente (au-delà d'un certain point spécifique du matériau), la rigidité en torsion du fil diminue, ce qui peut entraîner un rendement, provoquant définitivement une baisse de la pression / vitesse du siège. Du point de vue du ressort, une pression de siège plus élevée que nécessaire n'a aucun avantage et aucun inconvénient non négligeable.

Nous pouvons également entrer dans la discussion sur le poids de la soupape (et le matériau du ressort), qui, comme les systèmes de suspension, affectera la rapidité avec laquelle le ressort peut réagir aux changements. Que la soupape soit ouverte ou fermée, les ressorts centraux d'une soupape se déplacent constamment lorsque le moteur tourne en raison du poids du matériau dans le ressort.

J'espère que cela a répondu à certaines de vos questions. Veuillez me faire savoir si je peux clarifier, ajouter, répondre à des questions supplémentaires ou supprimer ce message!

Cela se résume principalement à des devoirs. L'application que vous recherchez. Est-ce la puissance que vous voulez ou le couple? Est-ce une came aérienne ou un rocker roulant? Voulez-vous qu'ils durent ou durent assez longtemps? Obtenez-vous des ressorts fabriqués de qualité ou moins chers, et essayez-vous de les faire correspondre tous? Votre caméra a-t-elle une durée supérieure?

1) Trop faible et le ressort ne maintient pas la valve fermée. Les spécifications du moteur ne répertorient généralement que les plus faibles. A part ça, quelqu'un d'autre devra aussi m'éclairer.

2) Compression du ressort. Les culbuteurs sont généralement utilisés pour les moteurs à course plus longue et à bas régime, ils ont tendance à avoir besoin de comprimer une distance plus longue. Ils ont également différents modèles disponibles comme le style ruche. Les poussoirs plats auront généralement 1 ressort à l'intérieur de l'autre pour plus de résistance tout en évitant la liaison de la bobine avec trop de matière. Ils peuvent également être plus légers.

3) Si vous utilisez un système de soupapes à chaînes multiples (style V dohc), il est possible d'avancer ou de retarder la synchronisation car il y a un risque de ralentissement (synchronisation physique par opposition à la synchronisation d'allumage). La tension du train de soupapes pourrait modifier la façon dont le côté du v obtient et libère son air. Une autre considération: la face de la soupape, le siège de soupape et la qualité de la tête de soupape. Les matériaux sont-ils d'une qualité suffisamment élevée pour résister à la pression supplémentaire? Assez de visage ou le siège est-il coupé?

Si je construisais un moteur Harley et que j'y suis allé avec une came très agressive. Je commencerais à chercher les ressorts recommandés qui seraient nécessaires. La liaison de bobine est la plus importante si la came a une portance très élevée. Puis trouver le meilleur ressort possible (meilleur rapport qualité / prix, poids, conception et limites). Après avoir commandé environ 30 ressorts pour l'admission et l'échappement chacun, trouver ceux qui correspondent. Cela signifie que tous les ressorts d'admission ont la même résistance et le même lien de bobine, et que l'échappement est le même.