Giới thiệu về động cơ dieze D243

Giới thiệu về động cơ D243 Động cơ dieze D243 là động cơ 4 thì 4 xylanh 1 hàng thứ tự nổ 1-3-4-2. Được sử dụng trên các loại máy kéo có công suất 80 mã lực Chương I : Tính toán nhiệt động động cơ 1.1 các thông số cho : Công suất Ne =80 mã lực =58,88 kW Số vòng quay n =2200 v/p Số kỳ τ =4 Suất tiêu hao nhiên liệu ge =180g/ml.h = 244.9897g/kW.h Đường kính xilanh D =110mm Hành trình piston S 125mm Tỷ số nén ε=16 Số xilanh i =14 Chiều dài thanh truyền Ltt =230mm Góc đánh lửa sớm α1 =100 Góc phun sớm θ=220 Góc mở sớm α2 =400 Góc đóng muộn của xupap nạp β1 =400 Góc đóng muộn của xupap thải β2 =100 Khối lượng nhóm pittông mpt =2,2kg Khối lượng thanh truyền mtt =3,9kg 1.2 Các thông số chọn : 1.2.1 Tính tốc độ trung bình của động cơ vtb = s.n30 =125.10-3.220030 = 9,16m/s > 6m/s (1.1) => đây là động cơ cao tốc P0 = 0.1 Mpa T0 = 24 + 273 = 297k 1.2.2 Áp suất cuối quá trình nạp (động cơ không tăng áp) Pa = (0,8 ÷ 0,9)p0 = (0,8 + 0,9)0,1=> chọn pa = 0,09 MPa 1.2.3 Áp suất nhiệt độ khí sót Pr = (1,10 ÷ 1,15)P0 = (1,10 + 1,15)0,1=> chọn pr = 0,112 MPa Tr = (700 ÷900) k => chọn Tr = 800k 1.2.4 Độ tăng nhiệt độ do sấy nóng khí nạp mới ∆T= 20 ÷ 40=>chọn ∆T = 30 1.2.5 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λt= 1,1 1.2.6 Hệ số quét buồng cháy λ2 = 1 (do không tăng áp) 1.2.7 Hệ số nạp thêm λ2 = 1,02 ÷ 1,07 => chọn λ2 = 1,04 1.2.8 Hệ số lợi dụng nhiệt tại z và b ξz = 0,7 ÷ 0,85 => chọn ξz = 0,8 ξb = 0,8 ÷ 0,90 => chọn ξb = 0,9 1.2.9 Hệ số hiệu đính đồ thị công φd= 0,92 ÷ 0,97 => chọn φd= 0,948 1.2.10 Hệ số tăng áp λ = 1,53 1.3 Quá trình nạp 1.3.1 Hệ số khí sót γr = γ2(T0+ΔT )Tr.prpa.1ε.λ1-λtλ1.(prpa)1m (1.2) m=1.5: chỉ số dãn nở đa biến γr = 1297+30800.0,1120,09.116.1,04-1,1.1,04(0,1120,09)11,5= 0,033 1.3.2 Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta = TO+ ΔT + λt..γr .Tr .(PaPr)m-1m1 + γr (1.3) = (297+ 30) + 1,1.0,033.800.(0,090,112)1,5-11,51 + 0,033 = 342,680K 1.3.3 Hệ số nạp ηv =1ε-1 . T0T0 + ΔT . PaP0(ε.λ1 -λt.λ2(PrPa)1m) (1.4) =116 -1 . 297(297 + 30) . 0,090,1(16.1,04- 1,1.1(0,090,112)11,5) = 0,837 1.3.4 Lượng khí nạp mới M1 M1= 432.103.pk.ηvge.pa.Tk (kmol/kg.nhiên liêu) (1.5) Trong đó:pa= 30.Ne.τVh.n.i (1.6) Vh=π.D2.S4 (1.7) =3,14(110.10-2)24.125.10-2=1,1873125(dm3) =>pa=30.0,7355.80.44.1,1873125.2200=0,675(Mpa) => M1 = 432.103.0,1.0,8371800,7355.0,675.297=0,737 kmol/kgnl 1.3.5 Lượng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu : M0 = kmol/kgnl (1.8) Đối với nhiên liệu diezel C=0,87, H=0,126, 0= 0,004 M0 = 0,494 kmol/kgn1 1.3.6 Hệ số dư lượng không khía: = = 1,49 1.4 Quá trình nén : 1.4.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới : kj/kmol.độ (1.9) 1.4.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí sót : (1.10) 1.4.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí hỗn hợp công tác : (1.11) 1.4.4 Chỉ số nén đa biến n1: (1.12) thay các giá trị đã biết và thử chọn với n1 = 1,367 ta được : 0,37 = 0,3698 với sai số như vậy thì n1 là chấp nhận được Vậy n1= 1,37 1.4.5 Áp suất cuối quá trình nén : pc = pa. en1 = 0,09.161,37 = 4,01 MPa (1.13) 1.4.6 Nhiệt độ cuối quá trình nén : Tc = Ta.en1 = 342,68.161,37-1 = 955,9 K (1.14) 1.4.7 Lượng môi chất công tác của quá trình nén : Mc =M1 + Mr = M1(1+gr) (1.15) Mc= 0,737(1+0,033) = 0,761 kmol/kgnl 1.5 Quá trình cháy : 1.5.1 Hệ số thay đổi của phân tử lý thuyết : (1.16) 1.5.2 Hệ số thay đổi của phân tử thực tế : (1.17) 1.5.3 Hệ số thay đổi của phân tử tại z : (1.18) xz = Þ bz = 1,037 1.5.4 Nhiệt độ tại z: (1.19) trong đó QH là nhiệt trị thấp QH = 42,5.103 kj/kgmol (1.20) kj/kmol.độ (1.21) (1.22) =20,85 +0,00269T Þ Thay tất cả vào[1.19] ta được : Û 0,002834066.Tz2 +30,363736.Tz =77612,95622 Giải hệ trên ta được: Tz = 2143 K 1.5.5 Tỷ số tăng áp suất : l = 1,53 1.5.6 Áp suất tại điểm z: pz = lpc = 1,53.4,01 = 6,135MPa (1.23) 1.5.7 Tỷ số giãn nở sớm : r = bz. =1,037.= 1,519<1,53 (1.24) 1.5.8 Tỷ số giãn nở sau : d = =10,533 (1.25) 1.6 Quá trình giãn nở: 1.6.1 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình : (1.26) Trong đó : Tb = (1.27) Chọn thử n2 = 1,23 thay tất cả vào(1.26) ta được PTCB sau: Û0,23 = 0,231 Từ phương trình ta thấy có thể chấp nhận n2 = 1,23 1.6.2 Áp suất cuối quá trình giãn nở : pb= (1.28) 1.6.3 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở : Tb = (1.29) 1.6.4 Kiểm tra nhiệt độ khí sót : Tr(tính) = Tb. (1.30) Kiểm tra : DTr = % = % = 7,2%< 15% Vậy Tr chọn như trên là đúng. 1.7Tính toán các thông số của chu trình công tác : 1.7.1 Áp suất trung bình chỉ thị lý thuyết : (Mpa) (1.31) pi’ = 0,878 Mpa 1.7.2 Áp suất trung bình chỉ thị thực tế : pi = pi’.jI (1.32) Chọn jI= 0,948 Þpi = 0,948. 0,878 = 0,8323 MPa 1.7.3 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị : (1.33) 1.7.4 Hiệu suất chỉ thị : (1.34) 1.7.5 Áp suất tổn thất cơ khí : pm = A + B.Cm (1.35) = 0,015 + 0,0156. 9,16 = 0,157 (MPa) 1.7.6 Áp suất có ích trung bình : pe = pi - pm (1.36) = 0,8323 - 0,157 = 0,6753 (MPa) 1.7.7 Hiệu suất cơ giới : hm = pe/pi = 0,6753/ 0,8323 = 0,811 (1.37) 1.7.8 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích : ge = gi/hm = 198,47/ 0,811 = 244,72 (g/kw.h) (1.38) 1.7.9 Hiệu suất có ích : he = hi. hm = 0,426. 0,811 = 0,345 (1.39) 1.7.10 Kiểm nghiệm đường kính xylanh : (1.40) (dm3) D tính toán= (1.41) D tính toán DD = 1.8. Vẽ và hiệu đính đồ thị công. 1.8.1 Lập bảng : 1.8.1.1 Xác định dung tích buồng cháy : Vc = (dm3) (1.42) * Giả thiết quá trình nạp áp suất bằng hằng số và bằng pa=0,09 Mpa * Giả thiết quá trình thải áp suất bằng hằng số và bằng pr=0,112 Mpa 1.8.1.2 Xác đính quá trình nén ac, quá trình giãn nở zb: Để xác định ta phải lập bảng : * quá trình nén : Ta có pvn1= const Þ pxvxn1 = pcvcn1 Đặt vx = ivc, trong đó i = 1¸e Þ px = pc.= pc. Þ px = pc. * quá trình giãn nở : pvn2= const Þ pxvxn2 = pzvzn2 đối với động cơ diesel : vz= rvc ( vìr= ) Þ px = pz. Bảng 1.8 Xác định quá trình nén và quá trình giãn nở i Vx= i*Vc Quá trình nén Quá trình giãn nở Gttt Gttbd Gttt Gtbd Gttt Gtbd mv = 0,0057527 (dm3/mm) mp = 0,02454 (Mpa/mm) 1 0.079 13.750 1 4.01 163.407 1 1.519 0.120 20.8864 1.773 2.261 92.158 1.672 6.135 250 2 0.158 27.500 2.584 1.551 63.221 2.345 4.373 178.233 3 0.237 41.250 4.504 0.890 36.275 3.862 2.656 108.242 4 0.316 55.000 6.680 0.600 24.459 5.502 1.864 75.984 5 0.395 68.750 9.069 0.442 18.017 7.239 1.417 57.746 6 0.474 82.500 11.643 0.344 14.034 9.059 1.132 46.145 7 0.553 96.250 14.381 0.278 11.362 10.951 0.936 38.175 8 0.632 110.005 17.267 0.232 9.463 12.906 0.794 32.393 9 0.711 123.751 20.291 0.197 8.053 14.918 0.687 28.024 10 0.791 137.501 23.442 0.171 6.971 16.982 0.604 24.618 11 0.870 151.251 26.712 0.150 6.117 19.094 0.537 21.895 12 0.949 165.001 30.094 0.133 5.429 21.251 0.482 19.672 13 1.028 178.750 33.582 0.119 4.865 23.450 0.437 17.828 14 1.107 192.501 37.170 0.107 4.396 25.688 0.399 16.274 15 1.186 206.258 40.854 0.098 3.999 27.963 0.366 14.950 16 1.265 220 44.631 0.089 3.661 30.273 0.338 13.809 Từ bảng trên ta có đồ thị công lý thuyết như sau : 1.8.2 Vẽ và hiệu đính đồ thị công : 1.8.2.1 vẽ Dựa vào bảng ta vẽ đồ thị nén và đồ thị giãn nở, vẽ tiếp đường biểu diễn của quá trình nạp và quá trình thải lý thuyết bằng hai đường song song với trục hoành đi qua hai điểm pa và pr ,sau khi vẽ xong ta phải hiệu đính để có đồ thị công chỉ thị, các bước hiệu đính như sau : - chọn mp = 0,02454 (Mpa/mm) - mv = 0,0057527(dm3/mm) - Vẽ đồ thị Brick đặt phía trên đồ thị công - Lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị * Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công: Ta chọn tỷ lệ xích của hành trình piston là: Thông số kết cấu của động cơ là : Khoảng cách OO’ là : Giá trị biểu diễn OO’ trên đồ thị : (mm) Ta có nửa hành trình piston là : (mm) Giá trị biểu diễn của R là : 102,999 (mm) 1.8.2.2 lần lượt hiệu chỉnh các điểm trên đồ thị công : - Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp: (điểm a) Từ O’ trên đường tròn Brick ta xác định góc đóng muộn của xupap thải b2 = 100, bán kính này cắt brick ở a’ từ a’ dóng đường song song với tung độ cắt đường pa ở tại r’ .Nối điểm r trên đường thải (là giao điểm giữa pr và trục tung) với r’ ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp. -Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén: (điểm c) Áp suất cuối quá trình nén thực tế do hiện tượng phun sớm(động cơ diezel) và đánh lửa sớm (động cơ xăng) nên thường lớn hơn cuối áp suất quá trình nén đã tính. Theo kinh nghiệm áp suất cuối quá trình nén thực tế pc’ được tính theo công thức sau: - Đối với động cơ điezel: Từ đó ta xác định tung độ điểm c’ trên đồ thị công -Hiệu chỉnh điểm phun sớm c’’ Do hiện tượng phun sớm nên đường nén trên thực té tách khỏi đường nén lý thuyết tại điểm c’’. Điểm c; được xác định bằng cách: từ điểm O’ trên đường tròn Brick ta xác định được góc phun sớm θ=220 cắt bán kính đường tròn Brick tại 1 điểm. Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường nén tại điểm ta được c’’. Dùng cung thích hợp nối điểm c’’ với điểm c’ -Hiệu đính điểm PZmax thực tế Áp suất PZmax trong quá trình cháy giãn nở không duy trì hằng số như động cơ Ddiezen nhưng cũng không đạt được trị số lý thuyết động cơ xăng. Theo thực nghiệm điểm đạt trị số áp suất cao nhất là điểm thuộc miền 3720÷3750 (tức là 120÷150sau điểm chết trên của quá trình cháy và giãn nở ) -Hiệu đính z trên động cơ Điezen Xác định điểm z từ góc 15o : từ điểm O’ trên đường tròn Brick ta xác định góc quay tương ứng 3750 góc quay trục khuỷu, bán kính này cắt vòng tròn tại 1 điểm. Điểm này ta giong đường song song với trục tung cắt đường Pz tại điểm z. Pz =250mm Dùng thích hợp nối c’ với z và lượn sát đường giãn nở -Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình thải thực tế : (điểm b’) Do hiện tượng mở xupap xả nên trong thực tế quá trình thải được thực hiện sớm hơn quá trình thải lý thuyết. Ta xác định điểm b’ bằng cách. Từ điểm O’ trên đường tròn Brick ta xác định góc mở sớm xupap xả β1=400, bán kính này cách đường tròn Brick 1 điểm.Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường giãn nở b’ - Hiệu đính điểm kết thúc quá trình giãn nở : (điểm b’’) Áp suất cuối quá trình nở thực tế Pb’’ thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở lý thuyết do xupap mở sớm theo công thức kinh nghiệm ta có thể xác định được: Suy ra tung độ của b’’ Sau khi xác định được các điểm b’ và b’’ ta dùng cung thích hợp nối với đường Pr Chương II : Tính toán động học và đông lực học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền 2.1 Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học : Các đường biểu diễn này đều vẽ trên một đường hoành độ thống nhất ứng với hành trình của pittông S=2R=125mm. Vì vậy đồ thị đều ứng với hoành độ tương ứng với vh của đồ thị công ( từ điểm 1 vc đến vc). 2.1.1. Đường biểu diễn hành trình pittông x = : 1. Chọn tỷ lệ xích góc : thường dùng tỷ lệ xích (0,6 ÷ 0,7) (mm/độ) 2. Chọn gốc tọa đọ cách gốc của đồ thị công khoảng 15 ÷ 18cm 3. Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 100, 200, 300.1800 4. Gióng các điểm đã chia trên cung brick xuống các điểm 100, 2001800 tương ứng trên trục tung của đồ thị x = ta được các điểm xác định chuyển vị x tương ứng với các góc 100, 200.1800 5. Nối các điểm chuyển vị x ta được đồ thị biể diễn quan hệ x = ĐCT ĐCD Đường biểu diễn hành trình của pittông X= f(α) 2.1.2. Đường biểu diễn tốc độ của pittông v = Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn của pittông theo phương pháp đồ thị vòng. Tiến hành theo các bước cụ thể sau : 1. Vẽ nửa đường tròn tâm O bán kính R, phía dưới đồ thị x =, sát mép dưới của bản vẽ ta có gía trị biểu diễn S chính bằng giá trị biểu diễn độ dài Vh vẽ đường tròn tâm O bán kính là R/2 2. Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R và vòng tròn tâm O bán kính R/2 thành 18 phần theo chiều ngược nhau. 3. Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn tâm O bán kính R kẻ các đường song song với tung độ, các đường này sẽ cắt các đường song song với hoành độ xuất phát từ các điểm chia tương ứng của vòng tròn tâm O bán kính R/2 tại các điểm a, b, c 4. Nối các điểm a, b, c...tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ pittông thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ các điểm cắt vòng tròn bán kính R tạo với trục hoành góc đến đường cong a, b, c. đồ thị này biểu diễn quan hệ v=trên tọa độ cực. Đường biểu diễn vận tốc của pittông V=f(α) 2.1.3. Đường biểu diễn gia tốc pittông j =: Ta tiến hành vẽ đường biểu gia tốc của pistong theo phương pháp Tôlê. Ta vẽ theo các bước sau: 1. Chọn tỉ lệ xích = 40(m/s2.mm) 2. Ta tính được các giá trị: - Gia tốc cực đại : jmax = Rw2(1+l) (2.1) + Trong đó : - Tốc độ góc : = 3,14.220030 = 230,2667 (rad/s) l = R/Ltt = => jmax = = 4214(m/s2) Vậy ta được giá trị biểu diễn jmax là : (2.2) =421440 = 105,35 mm Tính : jmin = -Rw2(1 - l) (2.3) jmin = - = -2413,5287 m/s2 ( m/s2) (2.4) = -2413,528740=-60,3382 (mm) - Xác định giá trị EF : EF = - (2.5) EF = -3.0,2717.= -2701,1709m/s2 (2.6) = -2701,170940= -67,5294(mm) -Từ điểm tương ứng điểm chết trên lấy AC = jmin, từ điểm B tương ứng điểm chết dưới lấy BD = jmin; nối liền CD cắt trục hoành tại E, lấy về phía BD. Nối CF và FD, chia các đoạn ra thành n phần, nối 11, 22, 33Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33.Ta được các đường cong biểu diễn quan hệ j = Đường biểu diễn gia tốc của pittông j = 2.2 Tính toán động lực học : 2.2.1 Tính các khối lượng chuyển động tịnh tiến. - Khối lượng nhóm pittông mpt =2,2 (kg) - Khối lượng thanh truyền mtt =3,9 (kg) được cho trong số liệu ban đầu của đề bài. Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt pittông tính theo công thức kinh nghiệm sau: m1 = (0,275- 0,285)mtt, lấy m1 = 0,280mtt = 0,280.3,9 = 1,092 (kg) (2.7) - Khối lượng chuyển động tịnh tiến trên một đơn vị pittông m = (kg/ m2) 2.2.2 Tính các khối lượng chuyển động quay. - Khối lượng của thanh truyền quy về đầu to thanh truyền: m2 = (mtt – m1) =3,9 - 1,092 =2,808 (kg) (2.8) 2.2.3 Lực quán tính: Lực quán tính chuyển động tịnh tiến: (2.9) Với thông số kết cấu l = R/Ltt = 0.2717,với mpj = mp = 0,02454 MPa/mm. ta có bảng tính pj: (độ) (rad) (-) (MPa) (-) (mm) 0 0 -1.461 -59.519 15 0,262 -1.379 -56.221 30 0,523 -1.151 -46.891 45 0,785 -0.812 -33.094 60 1,047 -0.418 -17.043 75 1,309 -0.027 -1.101 90 1,571 0.312 12.716 105 1,832 0.567 23.126 120 2,094 0.730 29.759 135 2,356 0.812 33.094 150 2,618 0.838 34.174 165 2,879 0.839 34.195 180 3,141 0.836 34.086 195 3,403 0.839 34.195 210 3,665 0.838 34.174 225 3,927 0.812 33.094 240 4,188 0.730 29.759 255 4,451 0.567 23.126 270 4,712 0.312 12.716 285 4,974 -0.027 -1.101 300 5,236 -0.418 -17.043 315 5,497 -0.812 -33.094 330 5,759 -1.151 -46.891 345 6,021 -1.379 -56.221 360 6,283 -1.461 -59.519 375 6,545 -1.379 -56.221 390 6,806 -1.151 -46.891 405 7,068 -0.812 -33.094 420 7,330 -0.418 -17.043 435 7,592 -0.027 -1.101 450 7,854 0.312 12.716 465 8,115 0.567 23.126 480 8,377 0.730 29.759 495 8,639 0.812 33.094 510 8,901 0.838 34.174 525 9,163 0.839 34.195 540 9,424 0.836 34.086 555 9,686 0.839 34.195 570 9,948 0.838 34.174 585 10,212 0.812 33.094 600 10,472 0.730 29.759 615 10,734 0.567 23.126 630 10,996 0.312 12.716 645 11,257 -0.027 -1.101 660 11,519 -0.418 -17.043 675 11,781 -0.812 -33.094 690 12,043 -1.151 -46.891 705 12,305 -1.379 -56.221 720 12,566 -1.461 -59.519 2.2.4Vẽ đường biểu diễn lực quán tính - pj = f(x) - Áp dụng phương pháp Tôlê để vẽ những hoành độ đặt trùng với đường pk ở đồ thị công và vẽ đường - pj = f(x) (tức cùng chiều với j =f(x)), tiến hành như sau: - Chọn tỷ lệ : mp = mkt = 0,02454 MPa/mm mx = mj = 0,00575 MPa/mm - Diện tích đỉnh pittông: (m2) (2.10) m = 346,58 (kg/ m2) +Gia tốc cực đại :pjmax=m.R.ω2.(1+λ).10-6 (MPa) (2.11) pjmax = 346,58.4214,435.10-6= 1,460638 (MPa). Giá trị biểu diễn pjmax là : (mm) +Gia tốc cực tiểu : pjmin=-m.R.ω2.(1-λ).10-6(Mpa) (2.12) pjmin = -346,58.2413,5986.10-6= -0,836505 (MPa). Giá trị biểu diễn pjmin là :(mm) +Xác định giá trị E’F’: E’F’ = -3m.R. 10=-3.346,58.0,0625.0,2717.230,272.10-6= -0,9362(MPa) Giá trị biểu diễn E’F’ là : (mm) - Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy A’C’=pjmax ,từ điểm B tương ứng điểm chết dưới lấy B’D’=pjmin .nối C’D’ cắt trục hoành ở E’.lấy E’F’ về phía B’D’. nối C’F’ và F’D’ chia các đoạn này ra làm n phần nối 11,22,33,...vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11,22,33,ta được đường cong biểu diễn quan hệ - pj = f(x). 2.2.5 Đường biểu diễn v=f(x). Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn v=f(x) dựa trên 2 đồ thị là x= f(α) và v= f(α) (sử dụng phương pháp đồ thị vòng) ta tiến hành theo trình tự sau: -Từ tâm các điểm đã chia độ trên cung của đồ thị Brick ta gióng các đường song song với trục tung tương úng với các góc quay -Đặt các giá trị của vận tốc v này (đoạn thẳng biều diễn giá trị của v có một đầu mút thuộc đồ thị v= f(α), đầu thuộc nửa vòng tròn tâm O,bán kính R trên đồ thị) trên các tia song song với trục tung nhưng xuất phát từ các góc tương ứng trên đồ thị Brick gióng xuống hệ trục tọa độ của đồ thị x= f(α) -Nối các điểm nằm trên đồ thị ta được đường biểu diễn quan hệ v=f(x). 2.2.6Khai triển đồ thị p-v thành p=f(α) - Chọn tỷ lệ xích ma = 20/1mm, như vậy toàn bộ chu trình 7200 sẽ ứng với 360mm. Đặt hoành độ α này cùng trên đường đậm biểu diễn p0 và cách ĐCT của đồ thị công khoảng 4-5cm. -Chọn tỷ lệ mp = 0,02454 MPa/mm - Từ các điểm chia trên đồ thị Brick ta xác định trị số của pkt tương ứng các góc α rồi đặt các giá trị lên tọa độ p-α Chú ý : + Cần xác định điểm pmax theo kinh nghiệm điểm này thường xuất hiện 3720 -3750. + Khi khai triển cẩn thận đoạn có tốc độ tăng trưởng và đột biến lớn của p từ 3300 - 4000. 2.2.7 Khai triển đồ thị pj = f(x) thành pj = f(α): - Đồ thị pj = f(x) biểu diễn trên đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ của động cơ. - Nếu động cơ ở tốc độ cao,đường này cũng cắt đường nén ac, động cơ tốc độ thấp pj ít khi cắt đường nén.ngoài ra đường pj còn cho ta tìm được giá trị củamột cách dễ dàng vì giá trị của đường chính là khoảng cách giữa đường pj và đường biểu diễn pkt của các quá trình nạp ,nén, cháy, giãn nở và thải của động cơ. - Khai triển đồ thị pj = f(x) thành đồ thị tương tự như cách ta khai triển đồ thị công(thông qua vòng tròn Brick) chỉ có điều cần chú ý là ở đồ thị trước là ta biểu diễn đồ thị -pj = f(x) nên cần phải lấy giá trị pj cho chính xác. 2.2.8 Vẽ đồ thị = f(α): - Ta tiến hành vẽ đồ thị = f(α) bằng cách cộng hai đồ thị là đồ thị pj = f(α) và pkt = f(α). Ta có bảng sau: (độ) (rad) (-) (MPa) (-) (mm) Pkt (Mpa) Pkt (mm) p∑ (Mpa) p∑ (mm) 0 0 -1.461 -59.519 0.012 0.489 -1.449 -59.030 15 0,261 -1.379 -56.221 0 0.489 -1.380 -56.221 30 0,523 -1.151 -46.891 -0.01 -0.407 -1.161 -47.298 45 0,785 -0.812 -33.094 -0.01 -0.407 -0.822 -33.502 60 1,047 -0.418 -17.043 -0.01 -0.407 -0.428 -17.451 75 1,309 -0.027 -1.101 -0.01 -0.407 -0.037 -1.5083 90 1,571 0.312 12.716 -0.01 -0.407 0.302 12.309 105 1,832 0.568 23.126 -0.01 -0.407 0.558 22.719 120 2,094 0.731 29.759 -0.01 -0.407 0.720 29.35 135 2,356 0.812 33.095 -0.01 -0.407 0.802 32.687 150 2,618 0.839 34.174 -0.01 -0.407 0.829 33.767 165 2,879 0.839 34.195 -0.001 -0.407 0.829 33.788 180 3,141 0.836 34.086 0.008 -0.407 0.826 33.679 195 3,403 0.839 34.195 0.019 -0.075 0.837 34.120 210 3,665 0.839 34.174 0.033 0.321 0.847 34.495 225 3,927 0.812 33.094 0.050 0.791 0.832 33.885 240 4,188 0.730 29.759 0.071 1.355 0.764 31.114 255 4,451 0.567 23.1261 0.132 2.042 0.618 25.168 270 4,712 0.312 12.716 0.179 2.896 0.383 15.612 285 4,974 -0.027 -1.101 0.342 5.388 0.105 4.287 300 5,236 -0.418 -17.043 0.790 7.288 -0.239 -9.755 315 5,497 -0.812 -33.094 2.162 13.942 -0.470 -19.153 330 5,759 -1.151 -46.891 4.618 32.201 -0.360 -14.689 345 6,021 -1.379 -56.221 6.035 88.084 0.782 31.863 360 6,283 -1.461 -59.519 2.556 188.196 3.158 128.677 375 6,545 -1.379 -56.221 1.317 249.925 4.655 193.704 390 6,806 -1.151 -46.891 0.837 104.167 1.406 57.277 405 7,068 -0.812 -33.094 0.695 53.671 0.505 20.577 420 7,330 -0.418 -17.043 0.583 34.101 0.419 17.057 435 7,592 -0.027 -1.101 0.504 28.318 0.668 27.216 450 7,854 0.312 12.716 0.437 23.949 0.899 36.666 465 8,115 0.567 23.126 0.383 20.543 1.072 43.669 480 8,3776 0.730 29.759 0.338 17.819 1.168 47.579 495 8,6394 0.812 33.094 0.299 15.598 1.195 48.692 510 8,9012 0.838 34.174 0.128 13.753 1.1765 47.927 525 9,163 0.839 34.195 0.069 12.199 1.139 46.395 540 0.836 0.836 34.086 0.012 5.199 0.964 39.286 555 0.839 0.839 34.195 0.012 2.844 0.908 37.039 570 0.838 0.838 34.174 0.012 0.489 0.851 34.663 585 0.812 0.812 33.094 0.012 0.489 0.824 33.584 600 0.730 0.730 29.759 0.012 0.489 0.742 30.249 615 0.566 0.568 23.126 0.012 0.489 0.579 23.615 630 0.312 0.3121 12.716 0.012 0.489 0.324 13.205 645 -0.027 -0.0270 -1.1007 0.012 0.489 -0.015 -0.6118 660 -0.418 -0.418 -17.043 0.012 0.489 -0.406 -16.554 675 -0.812 -0.812 -33.095 0.012 0.489 -0.800 -32.606 690 -1.151 -1.151 -46.891 0.012 0.489 -1.139 -46.402 705 -1.379 -1.379 -56.221 0.012 0.489 -1.368 -55.732 720 -1.461 -1.461 -59.519 0.012 0.489 -1.449 -59.030 Đồ thị pkt = f(α), pj = f(α), p∑ = f(α). 2.2.9 Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến T = f(α) và đồ thị lực pháp tuyến z = f(α) : Theo kết quá tính toán phần động lực học ta có công thức xác định lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến như sau : (Mpa) (2.13) (Mpa) (2.14) Vẽ hai đường này theo các bước sau : -Bố trí hoành độ α ở phía dưới đường pkt, tỷ lệ xích μα=20/1mm sao cho đường biểu diễn nằm ở khoảng giữa tờ giấy kẻ ly A0.,μp cùng tỷ lệ xích đã chọn. - căn cứ vào thông số kết cấu λ =R/l, góc lắc thanh truyền xác định từ : Sinβ = λ.sinα =>β = arc.sin(λsinα) (2.15) tra các trị số sin⁡(α+β)cosβvà cos⁡(α+β)cosβđã tính sẵn trong phụ lục rồi điền vào bảng sau : α (độ) α (Rad) β (Rad) α+β (rad) T (MPa) T (mm) Z (Mpa) Z (mm) 0 0 0 0 0 1 0 0 -1.449 -59.046 15 0.262 0.07 0.332 0.3267 0.948 -0.451 -18.378 -1.308 -53.301 30 0.524 0.136 0.66 0.6188 0.797 -0.718 -29.258 -0.925 -37.694 45 0.785 0.193 0.978 0.8451 0.569 -0.695 -28.321 -0.468 -19.071 60 1.047 0.237 1.284 0.9867 0.291 -0.423 -17.237 -0.125 -5.094 75 1.309 0.266 1.575 1.0364 -0.004 -0.038 -1.548 0.0001 0.004 90 1.571 0.275 1.846 0.9999 -0.282 0.302 12.306 -0.085 -3.464 105 1.833 0.266 2.099 0.8952 -0.522 0.499 20.334 -0.291 -11.858 120 2.094 0.238 2.332 0.745 -0.71 0.537 21.883 -0.511 -20.823 135 2.356 0.193 2.549 0.5691 -0.845 0.456 18.582 -0.678 -27.628 150 2.618 0.136 2.754 0.3815 -0.934 0.316 12.877 -0.774 -31.54 165 2.88 0.07 2.950 0.1909 -0.984 0.158 6.438 -0.816 -33.252 180 3.142 -0.0001 3.142 -0.0004 -1 -0.0002 -0.008 -0.827 -33.7 195 3.403 -0.07 3.333 -0.191 -0.984 -0.16 -6.52 -0.824 -33.578 210 3.665 -0.136 3.529 -0.381 -0.935 -0.323 -13.162 -0.791 -32.233 225 3.927 -0.193 3.734 -0.568 -0.845 -0.473 -19.275 -0.703 -28.647 240 4.189 -0.238 3.951 -0.744 -0.71 -0.569 -23.187 -0.542 -22.086 255 4.451 -0.266 4.185 -0.895 -0.522 -0.553 -22.535 -0.322 -13.121 270 4.712 -0.275 4.437 -0.999 -0.283 -0.383 -15.607 -0.108 -4.401 285 4.974 -0.266 4.708 -1.036 -0.005 -0.109 -4.442 -0.001 -0.041 300 5.236 -0.238 4.998 -0.987 0.29 0.236 9.617 -0.069 -2.812 315 5.498 -0.193 5.305 -0.845 0.569 0.397 16.178 -0.267 -10.88 330 5.76 -0.136 5.624 -0.618 0.798 0.223 9.087 -0.288 -11.736 345 6.021 -0.07 5.951 -0.326 0.948 -0.256 -10.432 0.741 30.196 360 6.283 -0.0001 6.283 -0.0002 1 -0.001 -0.041 3.158 128.688 375 6.545 0.07 6.615 0.326 0.948 1.52 61.94 4.413 179.829 390 6.807 0.136 6.943 0.618 0.797 0.870 35.452 1.12 45.64 405 7.069 0.193 7.262 0.8455 0.569 0.427 17.4 0.287 11.695 420 7.33 0.237 7.567 0.9867 0.291 0.413 16.83 0.122 4.971 435 7.592 0.266 7.858 1.0364 -0.004 0.692 28.199 -0.003 -0.122 450 7.854 0.275 8.129 1 -0.282 0.9 36.675 -0.254 -10.35 465 8.116 0.266 8.382 0.8953 -0.522 0.959 39.079 -0.559 -22.779 480 8.378 0.237 8.615 0.745 -0.709 0.87 35.452 -0.828 -33.741 495 8.639 0.193 8.832 0.5692 -0.845 0.68 27.71 -1.01 -41.157 510 8.901 0.136 9.037 0.3817 -0.934 0.449 18.297 -1.098 -44.743 525 9.163 0.07 9.233 0.1911 -0.984 0.218 8.883 -1.12 -45.64 540 9.425 -0.0001 9.425 -0.0002 -1 -0.0001 -0.0041 -0.964 -39.283 555 9.687 -0.07 9.617 -0.191 -0.984 -0.174 -7.09 -0.894 -36.43 570 9.948 -0.136 9.812 -0.381 -0.935 -0.324 -13.203 -0.795 -32.396 585 10.21 -0.193 10.017 -0.568 -0.845 -0.469 -19.112 -0.696 -28.362 600 10.472 -0.238 10.234 -0.747 -0.71 -0.553 -22.535 -0.527 -21.475 615 10.734 -0.266 10.468 -0.895 -0.522 -0.519 -21.149 -0.302 -12.306 630 10.996 -0.275 10.721 -1.0001 -0.282 -0.324 -13.203 -0.091 -3.708 645 11.257 -0.266 10.991 -1.036 -0.005 0.016 0.652 0.0001 0.004 660 11.519 -0.238 11.281 -0.987 0.29 0.401 16.341 -0.118 -4.808 675 11.781 -0.193 11.588 -0.845 0.569 0.676 27.547 -0.455 -18.541 690 12.043 -0.136 11.907 -0.618 0.798 0.704 28.688 -0.909 -37.042 705 12.305 -0.07 12.235 -0.3261 0.948 0.446 18.174 -1.297 -52.852 720 12.566 -0.0001 12.566 -0.0004 1 0.001 0.041 -1.449 -59.046 Biểu diễn các đường T = f(α) và Z = f(α) trên tọa độ đã chọn.chú ý kiểm tra các mối tương quan sau : +ở các điểm α = 00, 1800, 3600, 5400, 7200 ta đều có T = 0 nên đường T cắt trục hoành α. +các điểm p∑= 0 thì T và Z đều giao nhau trên trục hoành. Đồ thị T = f(α) và Z = f(α) 2.2.10 Vẽ đường ∑T = f(α) của động cơ nhiều xy lanh : - Động cơ nhiều xylanh có mômen tích lũy vì vậy phải xác định mômen này.chu kỳ của mômen tổng phụ thuộc vào số xy lanh và số kỳ,bằng đúng góc công tác của các khuỷu: δct= 1800.τi = 1800.44 =1800 (2.16) Trong đó:τ-số kỳ, i-số xy lanh. - Nếu trục khuỷu không phân bố các khuỷu theo đúng góc công tác (điều kiện đồng đều chu trình) thì chu kỳ của mômen tổng cũng thay đổi. - Động cơ 4 kỳ,4 xy lanh thứ tự làm việc là 1-3-4-2. + trục khuỷu của xy lanh thứ nhất nằm vị trí α1=00 + trục khuỷu của xy lanh thứ hai nằm vị trí α2=1800 + trục khuỷu của xy lanh thứ ba nằm vị trí α3=5400 + trục khuỷu của xy lanh thứ tư nằm vị trí α4=3600 ∑T = T1 + T2 + T3 +T4 (2.17) - Ta tính giá trị ∑Ttb bằng công thức: ∑Ttb =30.Ni.10-3π.R.Fp.φd.n (MN/mm2) (2.18) Trong đó: +Ni: công suất chỉ thị của động cơ , Ni=Neηm (2.19) Với ηm= (0,7÷0,95) chọn ηm= 0.81 => Ni =58,880,81 =72,6 (kw) +n: số vòng quay của động cơ, n=2200 (v/p) +Fp: diện tích đỉnh piston, Fp =0,0094985 (m2) +R: bán kính quay của trục khuỷu, R =0,0625 (m) +φd: hệ số hiệu đính đồ thị công, φd =0,948 =>∑Ttb =30.72,6.10-33,14.0,0625.0,0094985.0,948.2200 =0,560 (MN/mm2) Với tỷ lệ xích μT = μp =0,02454 (MPa/mm2) ∑Ttb = ∑TtbμT=22,83 (mm) Ta có bảng: α1(độ) T1(mm) α2(độ) T2(mm) α3(độ) T3(mm) α4(độ) T4(mm) ∑T(mm) 0 0 180 -0.008 540 -0.0041 360 -0.041 -0.053 15 -18.378 195 -6.52 555 -7.09 375 61.94 29.952 30 -29.258 210 -13.162 570 -13.203 390 35.452 -20.171 45 -28.321 225 -19.275 585 -19.112 405 17.4 -49.308 60 -17.237 240 -23.187 600 -22.535 420 16.83 -46.129 75 -1.548 255 -22.535 615 -21.149 435 28.199 -17.033 90 12.306 270 -15.607 630 -13.203 450 36.675 20.171 105 20.334 285 -4.442 645 0.652 465 39.079 55.623 120 21.883 300 9.617 660 16.341 480 35.452 83.293 135 18.582 315 16.178 675 27.547 495 27.71 90.017 150 12.877 330 9.087 690 28.688 510 18.297 68.949 165 6.438 345 -10.432 705 18.174 525 8.883 23.063 180 -0.008 360 -0.041 720 0.041 540 -0.0041 -0.012 Đồ thị ∑T = f(α) 2.2.11 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu : - Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên chốt khuỷu ở mỗi vị trí của trục khuỷu. sau khi có đồ thị này ta có thể xác định được trị số trung bình của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu cũng như có thể dễ dàng tìm được lực lớn nhất và bé nhất. Dùng đồ thị phụ tải có thể xác định được vùng chịu lực lớn nhất và bé nhất để từ đó xác định vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn. - Ta tiến hành vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu theo các bước : 1.Vẽ hệ trục tọa độ 0’TZ và dựa vào bảng tính T= f(α) và Z = f(α) đã tính ở bảng trên ta xác định được các điểm 0 là điểm có tọa độ T00 và Z00 . điểm 1 là điểm có tọa độ T100, Z100,.điểm 72 là điểm có tọa độ T7200, Z7200. - Thực chất đây chính là đồ thị ptt biểu diễn trên tọa độ T-Z do ta thấy tính từ gốc tọa độ tại bất kỳ điểm nào (ví dụ ta nối điểm 380) ta đều có : ptt = T + Z (2.20) 2.Tìm gốc tọa độ của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu bằng cách đặt véctơ pk0 (đại diện cho lực quán tính ly tâm tác dụng lên chốt khuỷu) lên đồ thị. Ta có công thức xác định lực quán tính ly tâm tác dụng lên chốt khuỷu : Pk0 = -m2.R.ω2 (Mpa) (2.21) Trong đó : m2 :Khối lượng của thanh truyền quy về đầu to thanh truyền, m2 = 2,808 (kg) R :bán kính quay của trục khuỷu, R =62,5(mm) =0,0625(m) = 3,14.220030 = 230,2667 (rad/s) =>pk0 = -9305,4932 (N) = -0,0093054932 (MN) Tính trên đơn vị diện tích đỉnh pistông : pk0 = pk0Fpt= -0,0093054932 0,0094985 = -0,9796803 (MN/m2) => giá trị biểu diễn pk0 =pk0μp= -0,97968030,02454= -39,921773 (mm) Vậy ta xác định được góc O của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Nối với bất cứ điểm nào trên đồ thị ta đều có véctơ biểu diễn phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu tương ứng với góc quay của trục khuỷu.chiều của véctơ này như hình vẽ. Tìm điểm tác dụng của véctơ chỉ cần kéo dài véctơ về phía gốc cho đến khi gặp vòng tròn tượng trưng cho bề mặt chốt khuỷu tại điểm b. rất dễ thấy rằng véctơ Q là tập hợp lực của tất cả các lực tác dụng lên chốt khuỷu. (2.22) Ta có bảng: α (độ) T (mm) Z (mm) -Z (mm) -Z – Pko (mm) Q (mm) Qtb (mm) 0 0 -59.046 59.046 98.967 98.967 66.306 15 -18.378 -53.301 53.301 93.222 95.017 66.306 30 -29.258 -37.694 37.694 77.615 82.947 66.306 45 -28.321 -19.071 19.071 58.992 65.438 66.306 60 -17.237 -5.094 5.094 45.015 48.203 66.306 75 -1.548 0.004 -0.004 39.917 39.947 66.306 90 12.306 -3.464 3.464 43.385 45.097 66.306 105 20.334 -11.858 11.858 51.779 55.629 66.306 120 21.883 -20.823 20.823 60.744 64.566 66.306 135 18.582 -27.628 27.628 67.549 70.058 66.306 150 12.877 -31.54 31.54 71.461 72.612 66.306 165 6.438 -33.252 33.252 73.173 73.456 66.306 180 -0.008 -33.7 33.7 73.621 73.621 66.306 195 -6.52 -33.578 33.578 73.499 73.788 66.306 210 -13.162 -32.233 32.233 72.154 73.345 66.306 225 -19.275 -28.647 28.647 68.568 71.226 66.306 240 -23.187 -22.086 22.086 62.007 66.201 66.306 255 -22.535 -13.121 13.121 53.042 57.631 66.306 270 -15.607 -4.401 4.401 44.322 46.990 66.306 285 -4.442 -0.041 0.041 39.962 40.208 66.306 300 9.617 -2.812 2.812 42.733 43.802 66.306 315 16.178 -10.88 10.88 50.801 53.315 66.306 330 9.087 -11.736 11.736 51.657 52.4509 66.306 345 -10.432 30.196 -30.196 9.725 14.262 66.306 360 -0.041 128.688 -128.688 -88.766 88.766 66.3063 375 61.94 179.829 -179.829 -139.907 153.005 66.306 390 35.452 45.64 -45.64 -5.718 35.910 66.306 405 17.4 11.695 -11.695 28.226 33.158 66.306 420 16.83 4.971 -4.971 34.951 38.791 66.306 435 28.199 -0.122 0.122 40.043 48.976 66.306 450 36.675 -10.35 10.35 50.271 62.227 66.306 465 39.079 -22.779 22.779 62.701 73.882 66.306 480 35.452 -33.741 33.741 73.662 81.749 66.306 495 27.71 -41.157 41.157 81.078 85.683 66.306 510 18.297 -44.743 44.743 84.664 86.619 66.306 525 8.883 -45.64 45.64 85.561 86.0216 66.306 540 -0.0041 -39.283 39.283 79.205 79.204 66.306 555 -7.09 -36.43 36.43 76.352 76.680 66.306 570 -13.203 -32.396 32.396 72.317 73.513 66.306 585 -19.112 -28.362 28.362 68.283 70.907 66.306 600 -22.535 -21.475 21.475 61.396 65.401 66.306 615 -21.149 -12.306 12.306 52.227 56.347 66.306 630 -13.203 -3.708 3.708 43.629 45.583 66.306 645 0.652 0.004 -0.004 39.917 39.923 66.306 660 16.341 -4.808 4.808 44.729 47.621 66.306 675 27.547 -18.541 18.541 58.462 64.627 66.306 690 28.688 -37.042 37.042 76.963 82.136 66.306 705 18.174 -52.852 52.852 92.773 94.537 66.306 720 0.041 -59.046 59.046 98.967 98.967 66.306 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Trị số Q thể hiện bằng độ dài OA .chiều tác dụng là chiều OA .Điểm tác dụng là điểm a trên phương kéo dài của A0 cắt vòng tròn tượng trung cho mặt chốt khuỷu. 2.2.13 Vẽ đường biểu diễn Q = f(α) theo các bước sau : - Chọn hoành độ α gần sát mép dưới của tờ giấy vẽ và đặt cùng μα với các đồ thị P= f(α) , T = f(α) và Z = f(α). - Lập bảng giá trị của Q theo α bằng cách đo các khoảng cách từ tâm 0 đến các điểm α1trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. - Vẽ Q = f(α) trên tọa độ Q-α. Chú ý điểm Qmin thường xuất hiện ở vùng giữa α = 3400 ÷ 3500 biểu thị rất rõ trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Lực Q không bao giờ có giá trị âm. - Xác định Qtb bằng cách đếm diện tích bao bởi Q = f(α) và trục hoành rồi chia cho chiều dài trục hoành có Qtb : Qtb = FQ360= 21900360 = 60,83333 (mm) (2.23) Tính hệ số va đập  χ: χ =QmaxQtb≤ 4 (2.24) Ta có : χ = 153,005214860,83333= 2,515 < 4 thỏa mãn Đồ thị Q = f(α) 2.2.13 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu : - Xây dựng đồ thị theo trình tự các bước sau đây: + Vẽ vòng tròn bất kỳ tượng trưng cho vòng tròn chốt tâm là K, các lực cắt trục dương Z tại O và chia vòng tròn đó ra làm 24 phần bằng nhau, mỗi phần 150và đánh số các điểm chia từ 0 ÷ 23. + Xác định tổng các lực tác dụng lên trên các điểm 0,1,2,3,,23 tương ứng ∑Q0, ∑Q1, ∑Q2,., ∑Q23 Di = a.QSi(2.25) a: là tỷ lệ mài mòn, chọn a= 0,02 + Vẽ vòng tròn tượng trưng cho bề mặt chốt trên giấy kẻ ly và trên vòng tròn đó chia làm 24 điểm bằng nhau và đánh số điểm chia từ 0 ÷ 23, từ các điểm chia đó lấy theo phương hướng tâm các đoạn có độ lớn bằng Di ,đánh dấu đầu mút các đoạn đó ta được dạng bề mặt của chốt sau khi đã mòn. Bảng xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu các lần cắt tổng lần 1 lần 2 lần 3 lần 4 lần 5 lần 6 lần 7 mm 0 27 27 27 27 67 71 103 349 1 18 28 28 28 67 68 97 334 2 12 36 40 40 56 56 78 318 3 8 8 4 7 7 5 6 6 6 5 5 7 6 6 8 7 7 9 8 8 10 11 11 11 20 20 12 79 79 13 122 122 14 90 90 15 50 50 16 38 38 17 29 29 18 23 23 19 21 21 20 20 20 21 21 21 22 22 30 37 40 54 70 73 326 23 29 29 29 45 68 75 96 371 23 349 334 318 8 21 20 21 326 371 1768 43,39 22 349 334 318 23 21 20 21 326 371 1783 43,75 21 349 334 29 23 21 20 21 326 371 1494 36,66 20 349 38 29 23 21 20 20 326 371 1198 29,4 19 50 38 29 23 21 20 20 326 371 899 22,06 18 90 50 38 29 23 21 20 21 326 618 15,17 17 22 90 50 38 29 23 21 20 21 414 10,16 16 79 122 90 50 38 29 23 21 20 472 11,58 15 20 79 122 90 50 38 29 23 21 472 11,58 14 11 20 79 122 90 50 38 29 23 462 11,34 13 8 11 20 79 122 90 50 38 29 447 10,97 12 7 8 11 20 79 122 90 50 38 425 10,43 11 6 7 8 11 20 79 122 90 50 393 9,64 10 5 6 7 8 11 20 79 122 90 348 8,54 9 6 5 6 7 8 11 20 79 122 264 6,48 8 7 6 5 6 7 8 11 20 79 149 3,66 7 8 7 6 5 6 7 8 11 20 78 1,91 6 318 8 7 6 5 6 7 8 11 376 9,23 5 334 318 8 7 6 5 6 7 8 699 17,15 4 349 334 318 8 7 6 5 6 7 1040 25,52 3 349 334 318 8 7 6 5 6 371 1404 34,45 2 349 334 318 8 7 6 5 326 371 1724 42,3 1 349 334 318 8 7 6 21 326 371 1740 42,7 0 349 334 318 8 7 20 21 326 371 1754 43,04 Điểm lực SQ0 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6 SQ7 SQ8 SQ9 SQ10 SQ11 SQ12 SQ13 SQ14 SQ15 SQ16 SQ17 SQ18 SQ19 SQ20 SQ21 SQ22 SQ23 QS (Mpa) QS (mm) Đồ thị mài mòn chốt khuỷu Chương III : Tính nghiệm bền thanh truyền 3.1 Tính nghiệm bền đầu nhỏ thanh truyền Với thanh truyền dài (d2/d1<=1,5). Giả thiết lấy d1=72(mm), d2=58 (mm) (3.1) Tính theo lý thuyết thanh cong bị ngàm ở tiết diện chuyển tiếp tiếp diện chuyển tiếp từ đầu nhỏ đến thân. Ứng suất tổng khi đầu nhỏ thanh truyền chịu kéo: Kinasôtxvili tính với giả thiết sau. + Coi lực quán tính phân bố đều trên đường kính trung bình của đầu nhỏ 1. Ứng suất tổng khi đầu nhỏ thanh truyền chịu kéo Kinasôtxvili tính với giả thiết. + Coi lực quán tính phân bố đều trên đường kính trung bình của đầu nhỏ q = ( MN/m2). (3.2) Với : = = = 32,5 = 0,0352 [m] Pj=pj.Fp=0,98861.=0,01312[MN] q = = 0,202[MN/m2]. + Góc ngàm γ tính theo công thức (3.3) Trong đó : H = 44 (mm), (mm), (mm), r = 36 (mm) =>=139,55 0 (3.4) Khi một nữa thanh cong chịu siêu tĩnh mômen và áp lực pháp tuyến thay thế xác định theo hệ phương trình sau : MA = Pj. r(0,00033g - 0,0297) MA = 0,01312.0,0325(0,00033.139,55-0,0297) NA = Pj. r(0,752 - 0,0008g) NA =0,01312 . 0,0325 (0,572-0,0008.139,55) MA =6,9723.10-6 [MNm] NA =1,963.10-4(MN) γ góc ngàm theo độ Mômen và áp lực pháp tuyến trên tiết diện ngàm C-C tính theo công thức Mj = MA + NA.r(1 - cosg) – 0,5 Pjr( sing - cosg) Mj = 6,9723.10-6 +1,963.10-4.0,0325(1-cos139,55)- 0,5.0,01312.0,0325(sin139,55 - cos139,55) Mj =2,824.10-4[MNm] Nj = NA.cosg + 0,5 Pj (sing - cosg) Nj =1,963.10-4.cos139,55 +0,5. 0,01312 (sin139,55-cos139,55) Nj =0,0091[MN] Do bạc ép cang vào đầu nhỏ nên hệ số giảm tải c tính theo công thức sau : c = (3.5) Trong đó : + Ed, Fd – Mômen đàn hồi và tiết diện đầu nhỏ + Eb, Fb– Mômen đàn hồi và tiết diện bạc lót Ta biết : Lđ =0,043(m), d2 = 72(mm),d1= 58(mm),dd=48(mm). Eb=2,2. 105 [MN/m2 ] Eđ=1,5. 105 [MN/m2 ] Fđ=( d2 – d1 ). Lđ =0,014.0,043=0,000602(m2 ) Fb=( d1 – dd ). Lđ =0,01.0,043=0,00043(m2) =>c = = 0,4884 Do hệ số giảm tải, lực kéo thực tế Nk nhỏ hơn Ni: Nk = c. Nj (3.6) Nk = 0,4884. 0,0091 =0,00444(MN) Ứng suất tổng tác dụng trên mặt trong và mặt ngoài stj , snjứng suất của các điểm trên mặt trong và mặt ngoài đầu nhỏ khi chịu kéo ứng suất này phân bố như sau: 2.Ứng suất tổng khi đầu nhỏ thanh truyền chịu nén: Lực tác dụng lên đầu nhỏ thanh truyền là lực tổng På På = Pkt + Pj [mpa]. (3.7) På = på.Fpt=5,724 =0,0759 [MN]. Lực (NA)và mômen thế (MA) theo Kinasôtxvili biến thiên theo góc ngàm γ theo quy luật parabol. Mômen và lực kéo tiết diện ngàm được tính theo công thức sau đây : Mz = MA + NA.r(1 - cosg) – Pår (3.8) Mz = 6,9723.10-6+1,963.10-4.0,0325[1-cos(139,55)]- 0,0759.0,0325 Nz = NA.cosg + På (3.9) Nz =1,963.10-4.cos139,55 + 0,0759 Thay số ta có : Mz =6,97.10-4[MNm] Nz =-0,02144(MN) Ứng suất mặt ngoài khi đầu nhỏ chịu kéo: snz = [MN/m2]. (3.10) snz = (MN/m2). snz =19,16[MN/m2]. Ứng suất mặt trong khi đầu nhỏ chịu nén: stz = (MN/m2). (3.11) stz = (MN/m2). Ứng suất mặt trong và mặt ngoài phân bố như hình vẽ : 3.Ứng suất biến dạng do ép căng bạc lót : Áp suất trên lỗ dầu nhỏ khi ép căng bạc lót tinh theo đôi dôi Dtính theo công thức sau : p = (3.12) Trong đó: D,Dt - Độ dôi lắp ghép và độ dôi do giãn nở không đều giữa bạc lót và đầu nhỏ Dt = (ab - ad) d1.t0. t0– nhiệt độ làm việc của đầu nhỏ : t0 = 1500. d1– đường kính lỗ đầu nhỏ. ab ,ad– hệ số giãn nở của vật liệu. ab= 1,8.105(bạc đồng) ad= 1,1.105đầu nhỏ bằng thép) p = p = 3,09617 (MN/m2) Ứng suất trên mặt ngoài đầu nhỏ: sDn = p. [MN/m2] (3.13) sDn =11,446(MN/m2) Ứng suất trên bề mặt trong đầu nhỏ : sDt = p. [MN/m2]. (3.14) sDt=14,5418 (MN/m2) 4.Hệ số an toàn đầu nhỏ. Ứng suất cực đại và cực tiểu khi đầu nhỏ chịu kéo và nén xác định theo phương trình sau : smax = snz + sDn =19,16+11,446=30,06 (MN/m2) (3.15) smin = snj + sDn =557,8+11,446=557,8(MN/m2) (3.16) - Biên độ ứng suất (3.17) -Ứng suấ trung bình : (3.18) -Hệ số an toàn đầu nhỏ : ns = (3.19) s-1= 0,5.1200= 600[MN/ m2] ys= 0,2 Trong đó: s-1, ys - giới hạn mỏi của vật liệu ở chu kỳ đối xứng và hệ số ứng suất có thể tra bảng trong chương 1 Với ns = 2,75>2,5 thỏa mãn điều kiện. 3.2 Tính kiểm nghiệm bền thân thanh truyền. Tính kiểm nghiệm thân thanh truyền thường căn cứ vào tính năng tốc độ của động cơ. Đối với động cơ tốc độ cao 1.Ứng suất tổng trên tiết diện trung bình. så = k (3.20) = Trong đó Påmax= Pjt + Pz (Mpa) Pjt =( mnp + mtt).R Pjt =( 2,3+ 3,2).0,07 Pjt =16086 (N)=0,01609[MN] Pz = pz . Fp =5,954. 0,07899[MN] Påmax =0,07899+0,01609=0,09508 [MN] Ftb =2.(0,009.0,034)+0,025.0,008=0,000812[m2] 2.Ứng suất kéo trên tiết diện trung bình så = =19,82 [MN/ m2] (3.21) Trong đó: Ftb – tiết diện trung bình của thân với thanh truyền làm bằng thép cacbonså [så]= 80- 120[ MN/m2]. 3.Hệ số an toàn của thiết diện trung bình (3.22) Hệ số an toàn của thân thanh truyền phải lớn hơn 2,5 3.3.Tính kiểm nghiệm bền đầu to thanh truyền Đầu to thanh truyền được giả thiết như như một thanh cong bị ngàm ở tiết diện nối tiếp với thân như sơ đồ sau Lực quán tính tác dụng lên đầu to phân bố theo quy Luật cosin, xác định theo công thức sau: Pđ = Pj + Pkt = [ m.R.w2(1+l)+ ( m2 –mn).R .w2] (3.23) Trong đó : ma – khối lượng nắp đầu to. FP – tiết diện đỉnh pittông. Pđ = R.w2.[m(1+l)+ ( m2 –mn)] Pđ = 0,07. Pđ = 0,01862[MN] Góc ngàm thường chọn Ứng suất tổng tác dụng trên đầu to thanh truyền xác định theo công thức sau så = Pđ (3.24) Trong đó : Wu – môđun chống uốn của chi tiết A – A Jb,Jd – mômen quán tính của chi tiết bạc lót và nắp đầu to ở A – A Fb,Fd – tiết diện bạc lót và nắp đầu ở A – A C – khoảng cách tâm của 2 bulông thanh truyền Vậy ta có: Fđ==0,00166[m2] Fb==0,001385[m2] = 1,45.10-9[m4] = 22.67.10-9[m4] = 0,354.10-2[m3] C=110(mm) så =0,01862. så =2,45 [MN/m2] Động cơ ô tô máy kéo [så]=150÷ 200 Độ biến dạng hướng kính của đầu to thanh truyền xác định theo công thức sau : d= (3.25) Trong đó: Ed – môdun đàn hồi của vật liệu làm thanh truyền Từ đó suy ra : = 0,0016 [mm] Độ biến dạng cho phép Δd=0,06 ÷ 0,1 [mm] 3.4. Tính kiểm nghiệm bền bulông thanh truyền : 1. Lực tác dụng lên bulông thanh truyền cũng là lực kéo tác dụng trên đầu to thanh truyền nếu số bulông là z thì lực tác dụng trên mỗi bulông sẽ bằng: Pb= (3.26) 2.Lực siết ban đầu ps (3.27) 3.Lực tác dụng lên bulông khi động cơ làm việc (3.28) Trong đó - hệ số giảm tải 4. Ứng suất bulôngthanh truyền ở đường kính chân ren. (3.31) Trong đó : tiết diện bulông thanh truyềnở đường kính chân ren 5. Mômen xoắn bulông do ma sát khi siết bulông tính theo công thức sau: (3.29) - hệ số ma sát đường kính trung bình phần ren d =15 6. Ứng suất xoắn bulông (3.30) 7. Ứng suất tổng =131,5[MN/m2] (3.31) Ứng suất cho phép đối với bulông thanh truyền TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Bài giảng động cơ đốt trong 2 - Trường ĐHKTCN Thái Nguyên Tác giả : Th.S Nguyễn Kim Bình 2.Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong tập III nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp Hà Nội – 1997 3.Giáo trình Nhiệt Động Lực Học – Trường ĐHKTCN Thái Nguyên 4.Giáo trình hướng dẫn làm đồ án môn học động cơ đốt trong Tác giả : PGS. Nguyễn Đức Phú 5.Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Phạm Minh Tuấn MỤC LỤC Chương I : Tính Toán Nhiệt Động Cơ .1 Các thông số chọn ...1 Tính tốc độ trung bình của động cơ 2 Quá trình nạp...2 Quá trình nén ..4 Quá trình cháy 5 Quá trình giãn nở 8 Tính thông số của chu trình công tác ..9 Vẽ và hiệu đính đồ thị công...11 Chương II : Tính toán động học và đông lực học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền.16 2.1 Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học...16 2.1.1 đường biểu diễn hành trình của pittong x= f(α)....17 2.1.2 Đường biểu diễn tốc độ của pittong v= f(α)......17 2.1.3 Vẽ đường biểu thị v=f(x)19 2.1.4 Vẽ đường biểu diễn gia tốc của pittong j=f(x)...21 2.2 Tính toán động học....21 2.2.1 Tính các khối lượng chuyển động tịnh tiến21 2.2.2 Tính các khối lượng chuyển động quay..21 2.2.3 Vẽ đường biểu diễn lực quán tính..22 2.1.4 Khai triển đồ thị .24 Chương III: tính nghiệm bền thanh truyền47 3.1Tính nghiệm bền đầu nhỏ thanh truyền .47 3.2 Tính nghiệm bền thân thanh truyền...54 3.3 Tính nghiệm bền đầu to thanh truyền56 3.4 Tính kiểm nghiệm buông ..58 3.5 Kết luận và các tài liệu tham khảo.59