Tìm hiểu về Bánh đà

- Đặt vấn đề : Khi làm việc dưới tác động của các lực máy sẽ hoạt động với những vận tốc góc của trục khuỷu khác nhau. Ở phần trên ta giả thiết vận tốc góc 1= const. Song trong thực tế nó vẫn thay đổi theo từng chu kì làm việc của máy. Xuất phát từ phương trình chuyển động thực của máy ta xác định được vận tốc góc thực đó. Vì ở động cơ đốt trong đối xứng ta xem như mômen cản không thay đổi còn mômen động là mômen thay thế. Phương trình chuyển động Ađ = 0 , là vị trí khâu dẫn ở thời gian t xác định mômen động thay thế. Trong đó - pk là lực phát động và trọng lượng các khâu - Mk là mômen phát động của khâu - Vk vận tốc của điểm đặt lực pk - k vận tốc góc của khâu thứ k với cơ cấu động cơ đốt trong đối xứng Mk=0 nên M Ta biết vk=hk.v =hk.1.l Mđtt =pk.hk.l (1) Ta xác định mômen động thay thế bằng phương pháp cánh tay đòn Rucôpski ta xoay hoạ đồ vận tốc 900 và đặt các ngoại lực và các điểm tương ứng lúc này công thức 1 được viết như sau : Mđtt = m2 ( ±P3.h3 ±P5.h5 ±G2.h2 ± G4.h4). Trong đó h2,h3,h4,h5 là khoảng cách cánh tay đòn của các lực G2,P3,G4,P5. G2G4 Trọng lượng khâu 2 và khâu 4 P2 và P5 là tác dụng vào đầu pitông (3) và (5) Bây giờ ta tiến hành tính lực P3 và P5 cho 17 vị trí Từ hoạ đồ vị trí ta xác định được vị trí của 2 pitong sau đó ta chiếu lên đồ thị biểu diễn lực 4 hành trình Hút-Nén-Nổ-Xả với tỉ lệ xích: p ==0,33 ) Ta tính lực tác động lên pittông 3 và 5:P =p.S với S là tiết diện của Pitông Với pitông 3: P1 = P2 = P3 = P4 = P5 = 2,96.37 =178,45 (N) P6 = -136,73 (N) P10 = 2893,82 (N) P7 = 352,56 (N) P11 = 2893,82 (N) P8 = 861,39 (N) P12 = 1003,67 (N) P9 = 1073,13 (N) P13 = P14= P15 = P16 = P17 = 178,45(N) Với pitông 5 P1 = 1073,13 (N) ; P2 = 2893,82 (N) P3 = 2893,82 (N) ; P4 =1003,67 (N) P5 = 178,45 (N) ; P6 = P7 = P8 = P9 = P10 = P11 = P12 = P13 = 178,45 (N) P14 = -136,73 (N) ; P15 = 352,56 (N) P16 = 861,39 (N) ; P17 = 1073,13 (N) Từ các giá trị trên ta lập được bảng giá trị lực phát động của pistông 3 và pistông 5 BẢNG GIÁ TRỊ LỰC PHÁT ĐỘNG P Với động cơ đốt trong đối xứng G2 = G4 , G3= G5 và khoảng cách từ điểm đặt G2 đến gốc P bẳng khoảng cách từ điểm G4 đến P mà các lực này lấy mômen với gốc P luôn ngược chiều nhau nên bị triệt tiêu ta có công thức thu gọn : Mđtt = (M2 C ± P3.h 3 ± P5h5). - Các lực gây mômen chống lại chiều xoay của hoạ đồ vận tốc lấy dấu (+) - Các lực gây ra mômen cùng chiều hoạ đồ vận tốc lấy dấu (-) Mđtt = 0 M2tt = ( p5 – p3).l .h =( 1487,5 – 74).42,6.0,00088 =53 (N) M3tt = ( p5 – p3).l .h = (1487,5 –74 ).50 .0,00088 =62,2 (N) M4tt = ( p5 – p3).l .h = (429,5 – 74 ) .42.0,00088 = 13,1 (N) M5tt = 0 M6tt = -( p3 + p5).l .h = -(15+74).42,6.0,00088 = -3,33 (N) M7tt = -( p3 + p5).l .h = -(151+74).50.0,00088 = -10 (N) M8tt = -( p3 + p5).l .h = -(351,5+74).42.0,00088 = -15,70 (N) Chọn M=0,518 () Ta tính được các giá trị Mtt là: M1tt = 0 M2tt = 102,5 (mm) M3tt =120 (mm) M4tt =25,2 (mm) M5tt = 0 M6tt = -6,42 (mm) M7tt = 19,3 (mm) M8tt = 30,3 (mm) Biểu đồ mômen động thay thế được vẽ với tỉ lệ xích M = = 0,518 () = = 30/mm =0,0523 () Cách vẽ đồ thị mômen động Mđtt -Ứng với từng giá trị của cơ cấu ta xác định được toạ độ của Mđtt nối tất cả các điểm Mđtt này với nhau ta được đồ thị của Mđtt đó là một đường cong thể hiện sự thay đổi của Mđ trong từng hành trình . Vẽ đồ thị Ađ và Ac A = E = .H. M = 0,0523.60.0,518 = 1,625 () Dùng phương pháp tích phân đồ thị Mđtt = Mđtt() Ta được đồ thị công Ađ =Ađ() Với cực tích phân h = 60 (mm) 9khoảng cách từ H 0) ở động cơ đốt trong đối xứng thì Mctt là một hằng số nên công cản sẽ là đường bậc 1. Để xác định đường Ađ thì ta dóng các giá trị của Mđtt tương ứng với kẻ các đường song song trục cắt trục Mđtt ở đâu thì nối điểm đó với cực H. Từ gốc O của hệ trục Ađ O ta kẻ các đường song song với các đường tươmg ứng nối từ cực H.Nối tất cả các điểm này lại ta được đồ thị Mặt khác trong giai đoạn máy chuyên động bình ổn sau 1 chu kỳ ta có Ađ = Ac nên ta nối điểm đầu và điểm cuối của đồ thị Ađ(s) với cực tích phân H = 60 mm ta được Mđ(s). 3.Vẽ đồ thị DE(s) Thực hiện cộng đại số 2 biểuđồ Ađ(s) với Ac(s) ta được đồ thị DE(s) có mA = mE 4. Vẽ đồ thị Jtt(s) Từ biểu thức Jtt = +mK : Khối lượng khâu thứ k +JSK : Mômen quán tính đối với trục đi ua trọng tâm của khâu thứ k. +VSK : là vận tốc tại trọng tâm khâu thứ k. +wK : Vận tốc khâu thứ k Với động cơ đốt trong đối xứng ta đang xét thì : Þ Trong đó Js2 = m2.l2AB = .2,548.0,1394 = 0,006. +Ps2 : biểu diễn vận tốc trọngtâm S2 thuộc khâu 2. +Pa : Biểu diễn vận tốc tương đối của khâu 2 +rOA : Bán kính trụckhuỷu = 0,044 (m). LAB : Chiều dài khâu 2 . LAB = 0,1694 (m) Vì đây là động cơ đối xứng nên ta chỉ việc xét 4 vị trí còn lại thì tương ứng với các vị trí đầu. Chọn mJ = 0,00011(Kg2/mm). Vậy ta có giá trị biểu diễn tương ứng : (mm) Vẽ đồ thị J = J(s) từ 2 đồ thị DE(s) và J(s) ta khử bỏ thông số (s) từ đó ta vẽ được đồ thị DE(s) là một đường cong khép kín gọi là đường cong Vitten bao. 6.Tính khối lượng bánh đà. Theo đầu bài ta có hệ số không đều cho phép. w = 408 rad/s Vậy để kiểm tra máy có cần bánh đà hay không thì ta phải tính d ( hệ số không đều thật của máy khi chưa lắp bánhđà) Nếu khi tính toán ta tìm được d > [d] thì cần lắp thêm bánh đà để tăng phần cố định của mômen quán tính thay thế tăng thêm ® để giảm hệ số không đều d. Vì J = Jtt + Jđ Khi đó hệ số không đều d của máy khi lắp thêm bánh đà : ® Máy chuyển động đều Từ điều kiện ban đầu ta có : (1). Từ (1) và (2) ta tìm được ® Cũng từ (1) và (2) ta tìm được ® Vậy : = = 409,275 ( rad/s). + = 460,725 ( rad/s). Có : ® vậy ta tìm được : [jmax] = arctg 3,862 = 75,480. [jmin] = arctg [3,795] = 75,230. Bây giờ tiến hành vẽ tiếp tuyến trên T1 và tiếp tuyến dưới T2 đốivới đường cong ứng với [jmax] ; [jmin] tiếp tuyến T1 , T2 giao nhau tại O’ (O’ chính là gốc của đồ thị F(J) ứng với máy lúc đã lắp bánh đà). Trị số thu gọn của Mômen quán tính bánh đà là : Jđ = m5.O’P. Vì jmax » jmin do [d] nhỏ. Do đó tiếp tuyến T1, T2 gần như song song Þ điểm O’ ở quá xa ( bên ngoàibản vẽ). Muốn tìm Jđ ta đo đoạn ab Î DE có ab = 254,2 (mm). Chọn đường kính bánh đà D = 0,4 (m). Ta có khối lượng bánh đà tính theo công thức : Thay vào các gía trị ta được khối lượng bánh đà : Vậy khối lượng bánh đà : 11,96(Kg).