Chương 8: Tính toán Cơ cấu phối khí
Xác định các thông số cơ bản của cơ cấu phân phối khí.
8.1.1. Xác định tỷ số truyền của cơ cấu phân phối khí:
Trên hình (8-1), tại một thời điểm nào đó con đội nâng được một đoạn Sc thì xupáp nâng được một đoạn Sx, khi đó tỷ số truyền của cơ cấu:
19 trang |
Chia sẻ: tlsuongmuoi | Lượt xem: 2123 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Chương 8: Tính toán Cơ cấu phối khí, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Ch¬ng 8 TÝnh to¸n C¬ cÊu phèi khÝ
X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña c¬ cÊu ph©n phèi khÝ.
X¸c ®Þnh tû sè truyÒn cña c¬ cÊu ph©n phèi khÝ:
Trªn h×nh (8-1), t¹i mét thêi ®iÓm nµo ®ã con ®éi n©ng ®îc mét ®o¹n Sc th× xup¸p n©ng ®îc mét ®o¹n Sx, khi ®ã tû sè truyÒn cña c¬ cÊu:
Thêng lx > lc vµ bè trÝ n»m ngang nªn coi nã lu«n vu«ng gãc víi ®êng t©m xilanh (gãc l¾c con ®éi bÐ).
Trong ®ã: vd: VËn tèc vßng cña ®ßn bÈy phÝa tiÕp xóc víi ®òa ®Èy
vx: VËn tèc xup¸p
vc: VËn tèc con ®éi.
ChiÕu vd vµ vc lªn ®êng t©m ®òa ®Èy ta cã vd' vµ vc' coi vd' » vc' ta cã:
H×nh 8-1 S¬ ®å tÝnh tû sè truyÒn c¬ cÊu ph©n phèi khÝ
=
=
Tõ c«ng thøc trªn rót ra:
(8-1)
Tû sè truyÒn i thêng n»m trong ph¹m vi i = 1,2 ¸ 1,5
Khi lµm viÖc i thay ®æi theo vÞ trÝ lµm viÖc (j vµ y) nhng thay ®æi kh«ng ®¸ng kÓ v× j vµ y bÐ. Khi tÝnh lÊy víi gi¸ trÞ i øng víi vÞ trÝ con ®éi n©ng 1/2 hµnh tr×nh.
Khi con ®éi, xup¸p, ®òa ®Èy bè trÝ th¼ng ®øng, c¸nh tay ®ßn cña ®ßn bÈy n»m ngang th× .
X¸c ®Þnh tiÕt diÖn lu th«ng vµ trÞ sè "thêi gian - tiÕt diÖn".
H×nh 8-2 TiÕt diÖn lu th«ng cña xu p¸p
TiÕt diÖn lu th«ng cña xup¸p
Khi tÝnh to¸n tiÕt diÖn lu th«ng ta thêng gi¶ thiÕt dßng khÝ ®i qua häng ®Õ xup¸p lµ æn ®Þnh, coi dßng khÝ n¹p, th¶i cã tèc ®é b×nh qu©n vµ tèc ®é pitt«ng kh«ng ®æi.
C¨n cø vµo gi¶ thiÕt tÝnh æn ®Þnh, liªn tôc cña dßng khÝ ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®îc tèc ®é khÝ qua häng xup¸p:
m/s (8-2)
vkh:Tèc ®é trung b×nh cña dßng khÝ qua häng ®Õ (m/s); fh:TiÕt diÖn lu th«ng cña häng ®Õ xup¸p (cm2); dh: §êng kÝnh häng ®Õ xup¸p (h×nh 8-2); i: Sè xup¸p; vp: VËn tèc trung b×nh qu©n cña; Fp: DiÖn tÝch ®Ønh piston.
Qua tÝnh to¸n vµ thùc nghiÖm tèc ®é cña dßng khÝ n¹p ë chÕ ®é toµn t¶i vkhn.
vkhn = 40 ¸ 115 m/s («t«, m¸y kÐo); vkhn = 30 ¸ 80 m/s (tµu thuû, tÜnh t¹i);
Tèc ®é cµng cao, tæn thÊt cµng lín, tuy nhiªn ®èi víi ®éng c¬ x¨ng do yªu cÇu viÖc h×nh thµnh hçn hîp, tèc ®é khÝ n¹p ph¶i lín h¬n 40 m/s. NÕu bÐ h¬n qu¸ tr×nh bèc h¬i cña x¨ng vµ hoµ trén h¬i x¨ng víi kh«ng khÝ sÏ xÊu. §èi víi dßng khÝ th¶i, vkht = (1,2 - 1,5 )vkhn.
Rót ra ®êng kÝnh häng : (8-3)
TiÕt diÖn lu th«ng fkx qua xup¸p (tiÕt diÖn vµnh kh¨n) ®îc x¸c ®Þnh:
; (8-4)
Mµ d1 = dh + 2e ; h' = h cosa ; e = h' sina
(8-5)
Khi a = 0, th× fkx = phdh, dßng khÝ lu ®éng khã (bÞ gÊp khóc)
Khi a = 300 th× fkx = ph(0,866dh + 0,375h), dïng cho xup¸p n¹p.
Khi a = 450 th× fkx = ph(0,707dh + 0,353h), dïng cho xup¸p n¹p, th¶i.
Râ rµng fk phô thuéc vµo a vµ h, khi a cµng nhá tiÕt diÖn lu th«ng cµng lín.Hµnh tr×nh h cµng lín fk cµng lín, tuy vËy tiÕt diÖn lu th«ng fk kh«ng thÓ lín h¬n tiÕt diÖn häng ®Õ xup¸p:
Khi a = 00 th× do ®ã
Trong trêng hîp a ¹ 0 hµnh tr×nh xup¸p ph¶i lín h¬n dh/4 míi cã thÓ ®¹t ®îc ®iÒu kiÖn tiÕt diÖn lu th«ng b»ng tiÕt diÖn häng ®Õ.
khi a = 300 hmax = 0,26dh vµ a = 450 hmax = 0,31dh
HiÖn nay thêng dïng h = (0,18 ¸ 0,3)dh.
TiÕt diÖn lu th«ng qua xup¸p ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau:
(8-6)
Khi ®· cã ®êng kÝnh vµ gãc c«n cña nÊm, tiÕt diÖn lu th«ng cña xup¸p quyÕt ®Þnh bëi quy luËt ®éng häc cña cam vµ pha ph©n phèi khÝ. NÕu lùa chän c¸c th«ng sè nµy hîp lý cã thÓ lµm cho trÞ sè tiÕt diÖn lu th«ng trung b×nh fktb ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt.
X¸c ®Þnh trÞ sè thêi gian tiÕt diÖn:
Tèc ®é b×nh qu©n tÝnh to¸n cña dßng khÝ n¹p (th¶i):
(8-7)
Vh: Dung tÝch c«ng t¸c cña xilanh; : Lµ trÞ sè "thêi gian - tiÕt diÖn" (diÖn tÝch g¹ch nghiªng bªn tr¸i h×nh 8-3); t1, t2: Thêi gian b¾t ®Çu vµ kÕt thóc n¹p (th¶i).
Khi tÝnh to¸n trÞ sè thêi gian - tiÕt diÖn, thêng bá qua giai ®o¹n më sím, ®ãng muén (phÇn diÖn tÝch øng víi gãc më sím a1 vµ ®ãng muén a2).
H×nh 8-3 X¸c ®Þnh trÞ sè thêi gian tiÕt diÖn cña xup¸p
Cã thÓ coi t1, t2 øng víi gãc ak1, ak2 do ®ã:
= (8-8)
VËy: fkltb = (8-9)
Thay vµo (8-7) ta cã:
(8-10).
Khi thiÕt kÕ cÇn b¶o ®¶m:
v'k = (1,3 ¸ 1,4)vkh (8-11)
§éng c¬ x¨ng: v'k = 90 ¸ 150 m/s ;§éng c¬ Diesel:v'k = 80 ¸110 m/s
Chän biªn d¹ng cam:
Yªu cÇu:
D¹ng cam ph¶i ®¶m b¶o sao cho trÞ sè thêi gian tiÕt diÖn lín nhÊt, cam ph¶i më xu p¸p nhanh, gi÷ ë vÞ trÝ më lín nhÊt l©u vµ ®ãng nhanh xup¸p.
H×nh 8-4 So s¸nh c¸c d¹ng cam.
1. Cam låi cung trßn
2 Cam låi cung parabol.
3. Cam tiÕp tuyÕn
D¹ng cam ph¶i ®¶m b¶o cho giai ®o¹n më vµ ®ãng xu p¸p cã gia tèc vµ vËn tèc nhá nhÊt ®Ó c¬ cÊu phèi khÝ lµm viÖc ªm Ýt va ®Ëp hao mßn.
D¹ng cam ph¶i ®¬n gi¶n, dÔ chÕ t¹o.
Ph¬ng ph¸p thiÕt kÕ cam:
Chän tríc qui luËt gia tèc cña con ®éi, sau ®ã suy ra qui luËt n©ng ®Ó x¸c ®Þnh d¹ng cam. Ph¬ng ph¸p nµy cã u ®iÓm chän ®îc qui luËt gia tèc tèi u nhng khã gia c«ng chÝnh x¸c, thêng chØ dïng cho ®éng c¬ cao tèc hiÖn ®¹i.
§Þnh s½n d¹ng cam, x¸c ®Þnh gia tèc vµ kiÓm tra l¹i qui luËt gia tèc cã phï hîp hay kh«ng. Ph¬ng ph¸p nµy cã u ®iÓm dÔ gia c«ng.
Khi gia tèc d¬ng cña con ®éi lín dÉn ®Õn va ®Ëp gi÷a c¸c chi tiÕt trong hÖ thèng. Cßn khi gia tèc ©m lín t¶i träng t¸c dông lªn lß xo lín. Tõ h×nh 8-4 cã thÓ nhËn xÐt sau:
Cam tiÕp tuyÕn: §¬n gi¶n, dÔ chÕ t¹o, cã gia tèc d¬ng bÐ do ®ã khi ®ãng më xup¸p lùc va ®Ëp gi÷a con ®éi vµ xu p¸p, xup¸p víi ®Õ bÐ. Tuy nhiªn cam tiÕp tuyÕn cã trÞ sè tiÕt diÖn thêi gian bÐ, mÆt kh¸c gia tèc ©m lín, lß xo chÞu t¶i lín, ®Ó gi¶m t¶i cho lß xo ph¶i dïng trong c¬ cÊu phèi khÝ cã khèi lîng nhá, do v©y thêng ¸p dông trong hÖ thèng phèi khÝ dïng xup¸p ®Æt.
Cam låi: Cã trÞ sè thêi gian tiÕt diÖn lín nhÊt trong sè c¸c lo¹i cam, nhng gia tèc d¬ng lín g©y ra va ®Ëp lín. Tuy vËy lo¹i cam nµy cã gia tèc ©m bÐ nhÊt do vËy kh«ng ®ßi hái lß xo xu p¸p cã ®é cøng lín, gi¶m ®îc mµi mßn trôc cam.
Cam parabol: Cã c¸c gi¸ trÞ ®é n©ng vµ gia tèc trung gian so víi hai lo¹i cam trªn.
D¹ng cam låi vµ ®éng häc con ®éi.
Biªn d¹ng cam låi:
X©y dùng biªn d¹ng cam låi theo c¸c bíc sau:
Gãc c«ng t¸c cña cam n¹p ; a1, a2 lµ gãc më sím ®ãng muén xup¸p n¹p.
Gãc c«ng t¸c cña cam th¶i ; b1, b2 lµ gãc më sím ®ãng muén xup¸p th¶i.
Chän dc : ®êng kÝnh trôc cam (mm)
R: b¸n kÝnh c¬ së cña cam (mm)
(8-12)
h: ®é n©ng lín nhÊt cña con ®éi.
r: B¸n kÝnh cña cung ®Ønh cam (mm);
H×nh 8-6 X¸c ®Þnh b¸n kÝnh r cung tiÕp tuyÕn
H×nh 8-5 Dùng h×nh cam låi
VÏ vßng trßn t©m O b¸n kÝnh R, x¸c ®Þnh gãc AOA' = j.
Trªn ®êng ph©n gi¸c cña gãc AOA' ta lÊy EC = h.
VÏ vßng trßn ®Ønh cam cã t©m O1 b¸n kÝnh r n»m trªn ®êng ph©n gi¸c Êy, vßng trßn Êy ®i qua C.
VÏ cung trßn b¸n kÝnh r tiÕp tuyÕn víi hai vßng trßn trªn cã t©m O2 n»m trªn ®êng kÐo dµi cña AO, r x¸c ®Þnh nh sau:
KÎ O1M vu«ng gãc víi AO. XÐt tam gi¸c vu«ng O1MO2 cã:
(O1O2)2 = (O1M)2 + (MO2)2
§Æt D = R + h -r ta cã:
Tõ ®ã x¸c ®Þnh r :
(8-13)
§éng häc con ®éi ®¸y b»ng (con ®éi h×nh nÊm, h×nh trô)
Con ®éi ®¸y b»ng chØ lµm viÖc víi cam låi. Nghiªn cøu quy luËt ®éng häc cña con ®éi trªn hai cung AB b¸n kÝnh r vµ BC b¸n kÝnh r, mçi giai ®o¹n cã mét quy luËt riªng.
§éng häc cña con ®éi ®¸y b»ng trong giai ®o¹n 1 (cung AB)
H×nh 8-7 §éng häc con ®éi ®¸y b»ng giai ®o¹n 1
H×nh 8-8 §éng häc con ®éi ®¸y b»ng giai ®o¹n 2
Trªn h×nh (8-7) ta xÐt chuyÓn vÞ, vËn tèc, gia tèc cña con ®éi theo gãc quay cña trôc cam. Gi¶ sö trôc cam quay mét gãc q th× chuyÓn vÞ con ®éi lµ hq, vËn tèc vq, gia tèc Jq sÏ ®îc x¸c ®Þnh nh sau:
a. ChuyÓn vÞ cña con ®éi: Khi cam quay mét gãc q, con ®éi tiÕp xóc víi cam t¹i M, chuyÓn vÞ:
(8-14)
b. VËn tèc cña con ®éi:
mµ vËn tèc trôc cam
nªn: (8-15)
c. Gia tèc con ®éi:
(8-16)
Khi con ®éi tiÕp xóc t¹i ®iÓm A cña cam th× q = 0. Khi con ®éi tiÕp xóc t¹i ®iÓm B th× q = qmax gãc qmax x¸c ®Þnh theo tam gi¸c O1O2M. O1M vu«ng gãc víi O2A.
(8-16)
NhËn xÐt thÊy khi q = 0 th× gia tèc ®¹t cùc ®¹i:
§éng häc con ®éi ®¸y b»ng trong giai ®o¹n 2 (cung BC) h×nh (8-8):
Khi ®ã cam tiÕp xóc víi con ®éi t¹i ®iÓm M trªn cung BC øng víi gãc g nµo ®ã.
a. ChuyÓn vÞ con ®éi hg:
(8-17)
b. VËn tèc con ®éi:
V× t¹i ®iÓm C cã g = 0 vµ t¹i B cã g = gmax nh vËy gãc g tÝnh ngîc l¹i víi chiÒu quay cña trôc cam nªn
Do ®ã rót ra (8-18)
c. Gia tèc con ®éi:
rót ra: (8-19)
gãc
§éng häc con ®éi con l¨n lµm viÖc víi cam låi:
Trªn cung AB (giai ®o¹n 1) (h×nh 8-9 ):
Khi con l¨n tiÕp xóc víi mÆt cam t¹i ®iÓm M bÊt kú øng víi gãc quay cña cam lµ q.
H×nh 8-9 §éng häc con ®éi con l¨n giai ®o¹n 1
H×nh 8-10 §éng häc con ®éi con l¨n giai ®o¹n 2
a. ChuyÓn vÞ cña con ®éi:
mµ HF = HO + OF
§Æt: vµ
Khi ®ã chuyÓn vÞ cña con ®éi ®îc tÝnh:
(8-20)
b. VËn tèc cña con ®éi:
Rót gän ta ®îc:
(8-21)
c. Gia tèc con ®éi:
(8-22)
Trªn cung BC (giai ®o¹n 2).H×nh 8-10, trªn cung nµy gãc quay cña cam lµ g
a. ChuyÓn vÞ con ®éi
víi D = O1O
§Æt :
Khi ®ã chuyÓn vÞ cña con ®éi ®îc tÝnh:
(8-23)
b. VËn tèc cña con ®éi:
(8-24)
c. Gia tèc cña con ®éi:
(8-25)
X¸c ®Þnh c¸c gãc giíi h¹n trªn c¸c cung (h×nh 8-11).
H×nh 8-11 X¸c ®Þnh c¸c gãc giíi h¹n khi con ®éi con l¨n lµm viÖc víi cam låi
XÐt tam gi¸c ONOl ta cã:
víi:
BiÕn ®æi ta ®îc:
(8-26)
Do ®ã (8-27)
§éng häc con ®éi con l¨n lµm viÖc víi cam tiÕp tuyÕn tham kh¶o s¸ch.
TÝnh nghiÖm bÒn lß xo xup¸p.
Qui dÉn khèi lîng c¸c chi tiÕt:
§èi víi c¬ cÊu phèi khÝ kh«ng cã ®òa ®Èy vµ ®ßn bÈy:
Khèi lîng qui dÉn mok chÝnh b»ng tæng khèi lîng cña xup¸p, con ®éi, mãng h·m vµ khèi lîng qui dÉn cña lß xo.
a. Khèi lîng qui dÉn cña lß xo:
Khèi lîng qui dÉn ®îc x¸c ®Þnh theo ®iÒu kiÖn c©n b»ng ®éng n¨ng:
Trong ®ã: molx lµ khèi lîng qui dÉn cña lß xo; vxp lµ tèc ®é xup¸p.
dmlx: khèi lîng cña ph©n tè lß xo c¸ch mÆt cè ®Þnh ®o¹n x
vx tèc ®é chuyÓn ®éng cña ph©n tè x; l lµ chiÒu dµi lß xo.
H×nh 8- 12 Qui dÉn khèi lîng lß xo
Gi¶ thiÕt khèi lîng lß xo ph©n bè ®Òu theo chiÒu dµi vµ tèc ®é cña ph©n tè lß xo quan hÖ tuyÕn tÝnh víi chiÒu dµi:
vµ
Do ®ã: .
Rót ra (8-28)
Nh vËy khèi lîng qui dÉn khèi lîng cña c¬ cÊu phèi khÝ mox sÏ lµ:
(8-29)
§èi víi c¬ cÊu phèi khÝ cã ®òa ®Èy, ®ßn bÈy:
§iÒu kiÖn qui dÉn c¸c chi tiÕt kh«ng ®ång t©m víi xu p¸p lµ ®éng n¨ng kh«ng ®æi.
a. §èi víi con ®éi vµ ®òa ®Èy: (mc®)
nªn (8-30)
ë ®©y: v lµ vËn tèc con ®éi (m/s), lc/lx lµ tû lÖ c¸nh tay ®ßn.
b. §èi víi ®ßn bÈy: (mo®b) Ph¶i ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn c©n b»ng
I®b, W®b lµ m« men qu¸n tÝnh vµ tèc ®é gãc cña ®ßn bÈy ®èi víi trôc quay.
V× vxp = W®b lxp nªn rót ra (8-31)
Trêng hîp qui dÉn vÒ ®êng t©m xu p¸p khèi lîng cña c¬ cÊu phèi khÝ cã ®òa ®Èy vµ ®ßn bÈy b»ng:
(8-32)
Trêng hîp qui dÉn vÒ ®êng t©m con ®éi, khèi lîng cña c¬ cÊu phèi khÝ cã ®òa ®Èy vµ ®ßn bÈy b»ng:
(8-33)
Lùc qu¸n tÝnh t¸c dông lªn ®êng t©m xup¸p:
(8-34)
Lùc qu¸n tÝnh qui dÉn vÒ ®êng t©m con ®éi:
(8-35)
jx, jc lµ gia tèc cña xup¸p vµ gia tèc con ®éi. Quan hÖ hai gia tèc nµy nh sau:
TÝnh to¸n lß xo xup¸p:
C¬ së tÝnh to¸n:
Giai ®o¹n cã gia tèc ©m (giai ®o¹n 2), c¸c chi tiÕt xup¸p vµ c¸c chi tiÕt chuyÓn ®éng cña hÖ thèng phèi khÝ cã xu híng rêi khái mÆt cam do ®ã lùc lß xo Plx ph¶i lín h¬n lùc qu¸n tÝnh Pjx (lùc qu¸n tÝnh ©m khi g = 0) ë mäi chÕ ®é tèc ®é do ®ã:
Plx = k.Pjx (8-36)
k: HÖ sè an toµn.( k=2.3 - 2.35 víi ®éng c¬ kh«ng cã ®iÒu tèc h¹n chÕ tèc ®é, k = 1.25 - 1.6 ®èi víi ®éng c¬ cã ®iÒu tèc).
Xup¸p th¶i ph¶i ®¶m b¶o lu«n ®ãng kÝn trong qu¸ tr×nh n¹p (nhÊt lµ ®èi víi ®éng c¬ x¨ng khi ch¹y kh«ng t¶i, bím ga ®ãng nhá, ®é ch©n kh«ng trong xilanh lín, ¸p suÊt cuèi qu¸ tr×nh n¹p pa cã thÓ gi¶m tíi 0,015MN/m2 trong khi ®ã ¸p suÊt trªn ®êng th¶i pr = 0,102 ¸ 0,11 MN/m2 cao h¬n ¸p suÊt khÝ trêi). §é chªnh ¸p Dp=pr-pa cã thÓ ®¹t Dp = 0,09 MN/m2. Díi t¸c dông cña Dp, xup¸p th¶i cã thÓ bÞ hót më ra nÕu lß xo yÕu, v× vËy lùc nÐn ban ®Çu cña lß xo Plxo ph¶i ®¶m b¶o lín h¬n lùc khÝ thÓ t¸c dông lªn xup¸p th¶i Pkxp:
(8-37)
dht: ®êng kÝnh häng ®Õ xup¸p th¶i.
X¸c ®Þnh ®Æc tÝnh lß xo:
H×nh (8-13) giíi thiÖu ph¬ng ph¸p x©y dùng ®êng ®Æc tÝnh lß xo th«ng thêng.
Chó ý:
Bíc 1: VÏ ®êng cong biÓu diÔn hµnh tr×nh n©ng xup¸p hx = f(j). VÏ ®êng biÓu diÔn lùc qu¸n tÝnh Pjx = f'(j). Sau khi lùa chän hÖ sè k, vÏ ®êng biÓu diÔn lùc t¸c dông lªn lß xo Plx = k.Pjx.
H×nh bªn ph¶i vÏ ®êng cong biÓu thÞ ®Æc tÝnh cña lß xo, trong ®ã tung ®é biÓu thÞ biÕn d¹ng, hoµnh ®é biÓu thÞ lùc lß xo.
H×nh 8-13 X¸c ®Þnh ®êng ®Æc tÝnh cña lß xo xup¸p
Tõ c¸c ®iÓm a', b', c' trªn ®å thÞ hx = f(j) kÎ c¸c ®êng song song víi tung ®é, c¾t ®êng biÓu diÔn Plx ë a, b, c. Do ®ã x¸c ®Þnh ®îc lùc lß xo trªn c¸c ®iÓm nµy, ®em trÞ sè c¸c lùc nµy ®Æt trªn c¸c ®êng song song víi hoµnh ®é qua c¸c ®iÓm a", b", c" nèi c¸c ®iÓm nµy víi nhau b»ng mét ®êng th¼ng kÐo dµi cho c¾t tung ®é cña trôc to¹ ®é f, Plx ë 0" ta cã ®êng ®Æc tÝnh biÕn d¹ng lß xo.
Lùc Plxmax øng víi biÕn d¹ng fmax, lùc Plxo øng víi biÕn d¹ng ban ®Çu fo khi l¾p ghÐp (lóc nµy hµnh tr×nh xup¸p hx = 0).
Khi biÕt ®îc ®Æc tÝnh cña lß xo, cã thÓ x¸c ®Þnh ®îc ®é cøng C.
(8-38)
H×nh (8-14) cho phÐp lùa chän ®êng ®Æc tÝnh cña lß xo. Khi t¨ng Plxo, nÕu gi÷ nguyªn biÕn d¹ng ban ®Çu fo ph¶i t¨ng ®é cøng lß xo (®êng chÊm) P'lx lµm cho lùc lß xo t¨ng lªn khiÕn hÖ thèng ph©n phèi khÝ chãng mßn.
Ngîc l¹i nÕu gi÷ nguyªn lùc lß xo cùc ®¹i Plxmax (®êng p"lx) th× ph¶i gi¶m ®é cøng lß xo khiÕn lß xo qu¸ dµi nhÊt lµ khi Plxo gÇn b»ng Plxmax. Ngêi ta thêng c¨n cø vµo ®iÒu kiÖn bè trÝ chung ®Ó lùa chän miÔn lµ ph¶i tho¶ m·n hai ®iÒu kiÖn:
H×nh 8-14 Chän ®êng ®Æc tÝnh cña lß xo xup¸p
Plx ³ k.Pjx vµ Plxo > Pkxp
Sau khi lùa chän ®Æc tÝnh lß xo, cã thÓ ®Þnh kÝch thíc lß xo:
Dtb: §êng kÝnh trung b×nh lß xo
Dtb = (0,8 ¸ 0,9)dhn.
dhn: §êng kÝnh häng ®Õ xup¸p n¹p.
Lùc lß xo khi xup¸p më hÕt cã thÓ tÝnh theo ®é biÕn d¹ng vµ ®é cøng.
Plxmax = C.fmax (8-39)
C lµ ®é cøng lß xo: fmax lµ ®é biÕn d¹ng cùc ®¹i.
NÕu lùc lß xo Plx t¸c dông trªn ph¬ng ®êng t©m cña lß xo th× m«men xo¾n lß xo b»ng:
(8-40)
øng suÊt xo¾n:
(8-41)
Wx: M«dun chèng xo¾n cña tiÕt diÖn d©y cuèn lß xo ,
(8-42)
Do øng suÊt ph©n bè trªn tiÕt diÖn d©y cuèn kh«ng ®Òu, øng suÊt lín nhÊt xuÊt hiÖn trªn ®iÓm gÇn t©m lß xo vµ Plx cßn g©y øng suÊt c¾t nªn ph¶i cã hÖ sè hiÖu ®Ýnh øng suÊt xo¾n.
(8-42)
c: HÖ sè hiÖu ®Ýnh biÕn thiªn theo tû sè Dtb/d.
TrÞ sè c cã thÓ x¸c ®Þnh qua b¶ng
Dtb/d
6
7
8
9
c
1,24
1,2
1,17
1,15
Tû sè Dtb/d cña lß xo xup¸p trong ph¹m vi 5 ¸ 12
Cã thÓ tÝnh hÖ sè c nÕu gãc xo¾n lß xo a < 100.
(8-43)
C¨n cø vµo c¸c ®êng ®Æc tÝnh biÕn d¹ng lß xo, øng suÊt xo¾n cho phÐp [tx], hÖ sè hiÖu ®Ýnh c cã thÓ tÝnh ®êng kÝnh d©y cuèn lß xo theo c«ng thøc sau:
(8-44)
øng suÊt xo¾n cho phÐp [tx] = 350 ¸ 600 MN/m2.
Sau khi tÝnh ®îc ®êng kÝnh d©y cuèn d, cÇn tÝnh nghiÖm l¹i tx < [tx].
§é biÕn d¹ng lín nhÊt fmax = f0 + hmax
+) Sè vßng c«ng t¸c cña lß xo
HoÆc: (8-45)
tmax:tÝnh víi Plxmax;
G :M«dun ®µn håi vËt liÖu khi chÞu c¾t G=(0,8¸0,85)105 MN/m2.
Th«ng thêng ict = 5 ¸ 12 vßng.
NÕu c¶ hai vßng ®Çu ®îc mµi ph¼ng th×:
i = ict + (2 ¸ 3) vßng
+) Bíc xo¾n lß xo t:
Khi biÕn d¹ng lín nhÊt gi÷a c¸c vßng cña lß xo cÇn ph¶i cã khe hë D min = 0,5 ¸ 0,9 mm.
Víi ®éng c¬ cao tèc nªn chän sè nhá ®Ó lß xo Ýt dao ®éng ë tr¹ng th¸i tù do. Bíc xo¾n t x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:
t = d + (8-46)
ChiÒu dµi lß xo khi xup¸p më lín nhÊt:
lmin = id + ictDmin (8-47)
ChiÒu dµi lß xo khi xup¸p ®ãng kÝn:
l0 = lmin + hmax (8-48)
ChiÒu dµi lß xo ë tr¹ng th¸i tù do:
llx = lmin + fmax = lo + fo (8-49)
§Ó tr¸nh céng hëng, yªu cÇu tÇn sè dao ®éng tù do cña lß xo (nlx) ph¶i lín gÊp 10 lÇn sè vßng quay trôc cam (nc).
nlx/nc > 10.
nlx =
Trong ®ã: C, m - ®é cøng vµ khèi lîng lß xo.
NÕu dïng nhiÒu lß xo (2lß xo) th× ph¶i b¶o ®¶m ®iÒu kiÖn kh«ng céng hëng:
TÝnh kiÓm nghiÖm søc bÒn trôc cam
Gi¶ thiÕt trôc cam nh dÇm cã tiÕt diÖn ®ång ®Òu ®Æt tù do trªn hai gèi tùa nh h×nh 8- .
H×nh 8 - 15 S¬ ®å tÝnh søc bÒn trôc cam
NÕu bá qua ma s¸t vµ träng lùc th× lùc t¸c dông trªn trôc cam sÏ lµ:
PTmax = Plxo + Pjt + Pkt
Pot lùc nÐn ban ®Çu cña lß xo xup¸p.
Pjt lùc qu¸n tÝnh c¬ cÊu phèi khÝ khi b¾t ®Çu më xu p¸p.
Pkt lùc khÝ thÓ t¸c dông trªn mÆt nÊm xup¸p th¶i qui dÉn vÒ ®êng t©m con ®éi.
øng suÊt uèn:
M« men uèn trôc cam sÏ lµ:
MNm (8-50)
l1, l2 lµ kho¶ng c¸ch tõ hai gèi tùa ®Õn cam chÞu lùc PTmax
MN/m2 (8-51)
d vµ do lµ ®êng kÝnh ngoµi vµ ®êng kÝnh trong cña trôc cam.
øng suÊt xo¾n:
M« men xo¾n ®¹t cùc ®¹i khi lùc Pt ë xa t©m trôc cam nhÊt, con ®éi trît hÕt phÇn cung b¸n kÝnh r.
M« men xo¾n trôc cam do lùc lß xo vµ lùc qu¸n tÝnh g©y ra trªn mÆt cam (khi dïng cam låi) x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:
Mx = PTq A = A [(Plx)t + (Pj)t]q (8-52)
[(Plx)t + (Pj)t]q lµ lùc lß xo vµ lùc qu¸n tÝnh khi cam quay ®Õn ®iÓm B
A lµ c¸nh tay ®ßn lín nhÊt cña lùc PTq;
M« men xo¾n tæng céng trªn trôc cam ph¶i xÐt ®Õn m« men xo¾n trªn c¸c cam kh¸c ®ang cïng lµm viÖc còng nh m« men dÉn ®éng c¸c c¬ cÊu kh¸c. M« men xo¾n tæng hîp t¹i mét thêi ®iÓm sÏ lµ MS.
øng suÊt xo¾n trôc cam:
MN/m2 (8-53)
øng suÊt tæng tÝnh theo c«ng thøc Xanh - Vª n¨ng:
MN/m2 (8-54)
§é vâng cho phÐp cña trôc:
NÕu trªn ®o¹n trôc cam cã mét cam n¹p vµ mét cam th¶i:
(8-55)
NÕu trªn ®o¹n trôc cã hai cam cïng tªn th×:
[f] = 0.05 - 0.1 mm (8-56)
øng suÊt tiÕp xóc mÆt cam:
§èi víi con ®éi h×nh trô, h×nh nÊm:
MN/m2 (8-57)
§èi víi con ®éi con l¨n:
MN/m2 (8-58)
Rl lµ b¸n kÝnh con l¨n. [stx] = 600 - 1200MN/m2
TÝnh søc bÒn con ®éi
Con ®éi h×nh nÊm hoÆc h×nh trô:
H×nh 8-16 S¬ ®å tÝnh ¸p suÊt trªn th©n con ®éi
Thêng tÝnh kiÓm nghiÖm ¸p suÊt tiÕp xóc trªn th©n con ®éi. Khi cam tiÕp xóc víi con ®éi ë ®iÓm B m« men xo¾n trôc cam Mx cã trÞ sè lín nhÊt. M« men nµy lµm th©n con ®éi bÞ nghiªng vµ tiÕp xóc kh«ng ®Òu.
¸p suÊt tiÕp xóc:
(8-59)
Víi l,d lµ chiÒu dµi tiÕp xóc vµ ®êng kÝnh cña th©n con ®éi (m).
Con ®éi con l¨n:
Lùc t¸c dông lªn con ®éi tÝnh theo c«ng thøc sau:
PN = PT tgg
Lùc nµy g©y ¸p suÊt cùc ®¹i t¹i mÐp díi lç dÉn híng:
; [Kmax] £ 10MN/m2 (8-60)
¸p suÊt trªn mÆt chèt:
[Kch] = 90 MN/m2 (8-61)
PP lµ lùc t¸c dông lªn chèt con l¨n; l lµ chiÒu dµi con l¨n; L,d lµ chiÒu dµi vµ ®êng kÝnh chèt.
¸p suÊt trªn b¹c chèt:
[Kb] = 80 MN/m2 (8-62)
øng suÊt c¾t chèt:
[tc] = 90MN/m2 (8-63)
øng suÊt uèn chèt:
[su]= 200MN/m2 (8-64)
TÝnh søc bÒn ®òa ®Èy
§òa ®Èy ®îc tÝnh theo hÖ sè an toµn æn ®Þnh däc:
[n] >= 4 (8-65)
E: m« dun ®µn håi vËt liÖu; I® : M« men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn ®òa ®Èy
l® , P® chiÒu dµi vµ lùc t¸c dông ®òa ®Èy;
øng suÊt tiÕp xóc ®Çu ®òa ®Èy tÝnh theo c«ng thøc:
[stx]=1000 - 2000MN/m2 (8-66)
r1,r2 lµ b¸n kÝnh ®Çu ®òa ®Èy vµ b¸n kÝnh mÆt tiÕp xóc ( con ®éi, ®ßn bÈy).
TÝnh søc bÒn ®ßn bÈy
H×nh 8- 17 S¬ ®å tÝnh ®ßn bÈy
Lùc t¸c dông lªn hai ®Çu ®ßn bÈy lu«n c©n b»ng nªn:
Pk.a = PT.b (8-67)
Lùc t¸c dông lªn phÝa bªn ®Çu xup¸p b»ng:
víi a, b lµ kho¶ng c¸ch tõ lùc ®Õn t©m quay ®ßn bÈy.
øng suÊt tæng t¸c dông lªn tiÕt diÖn x - x lµ:
H×nh 8- 18 S¬ ®å tÝnh xup¸p
[sS]=100 - 150MN/m2 (thÐp cacbon - thÐp hîp kim)
lxx lµ kho¶ng c¸ch tõ lùc Px ®Õn tiÕt diÖn x - x; Wx m« ®un chèng uèn cña tiÕt diÖn x - x; Fx tiÕt diÖn x - x; a gãc lÖch gi÷a ph¬ng lùc Pk víi ®êng t©m ®ßn bÈy;
øng suÊt tiÕp xóc ®u«i xu p¸p tÝnh theo c«ng thøc:
;[stx]= 4500 MN/m2 (8-68)
TÝnh søc bÒn xup¸p
TÝnh søc bÒn cña nÊm xup¸p cã thÓ dïng c«ng thøc Back, gi¶ thiÕt nÊm xup¸p nh ®Üa trßn ®Æt trªn ®Õ tùa h×nh trô.
øng suÊt uèn mÆt nÊm sÏ lµ:
[su] =80 - 120MN/m2 (thÐp c¸c bon - thÐp hîp kim)
pz ¸p suÊt khÝ thÓ lín nhÊt; d,d ®êng kÝnh trung b×nh vµ chiÒu dµy trung b×nh cña nÊm.
Khi trôc cam dÉn ®éng trùc tiÕp xup¸p th× cÇn kiÓm tra ¸p suÊt tiÕp xóc nÐn trªn th©n, c¸ch x¸c ®Þnh nh trêng hîp con ®éi h×nh nÊm.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Tính toán Cơ cấu phối khí.doc