А) выпуклого профиля; б) вогнутого профиля

Определяем радиус начальной окружности кулачка

r₀ = 2h_{т max}, мм,

r₀ = 13,8 мм.

Определяем радиус дуги первого участка подъема кулачка

r₁ = 15h_{т max}, мм,

r₁ = 103,5 мм.

Определяем радиус второго участка r₂ =8 мм.

Определяем силы, прижимающие клапан к седлу

P_{пр max} = m _клК(r₀ – r₂)(l_кл / l_т)ω²_{к. в}, Н,

P_{пр min} = m_кл К a (l_кл / l_т)ω²_{к. в}, Н,

где m_{Σ кл}=100 г - масса клапана;

К – коэффициент запаса, 1,4;

l_кл/l_т=1,5;

а = r₀ + h_т – r₂=12,7 мм;

ω_{к. в}=0,3,

Н,

Н.

Определяем максимальное касательное напряжение в пружине при полностью открытом клапане

, [ ]=450...650МПа,

где К=1,13...1,24 - коэффициент, учитывающий неравномерное распределение напряжений по сечению витка;

δ = 5 – диаметр проволоки, мм;

d_пр = 47 – средний диаметр пружины, мм,

МПа.

Определяем минимальное касательное напряжение

, МПа,

МПа.

Определяем амплитуду напряжений

τ_а = (τ_max – τ_min)/2, МПа,

МПа.

Определяем среднее напряжение

τ_ср= (τ_max + τ_min)/2, МПа,

МПа.

Определяем запас прочности

,

где t_-1=350 МПа – предел выносливости для пружинных сталей;

a_t=0,1 (зависит от предельной амплитуды),

Определяем число рабочих витков пружины

,

где (f₀+h_{кл max}) = 2 – уменьшение длины пружины при полностью открытом клапане, см;

G = 8,3´10⁵ – модуль упругости второго рода, МПа,

.

Определяем полное число витков пружины

i_пр = i′_пр + 2, принимаем i_пр = 7.

Определяем частоту собственных колебаний пружины

, кол/мин,

кол/мин.

Определяем отношение частоты собственных колебаний к частоте вращения распределительного вала

n_c / n_р.в,

где n_р.в – частота вращения распределительного вала, мин^-1,

n_c / n_р.в=9823/900=10,914