Đang tải... (xem toàn văn)
Chương 1: Cơ sở thiết kế động cơ đốt trong.Chương 2: Cơ sở tính toán bền các chi tiết của động cơ đốt trong.Chương 3: Nhóm piston.Chương 4: Thanh truyền.Chương 6: trục khuỷu và bánh đà......
5 mục lục Lời nói đầu 7 Ch-ơng 1. Cơ sở thiết kế động cơ đốt trong 9 1.1. Các nguyên tắc chung khi tính toán thiết kế động cơ 9 1.2. Sơ đồ kết cấu động cơ. 10 1.3. Các thông số cơ bản đặc tr-ng cho kết cấu động cơ 12 Ch-ơng 2. Cơ sở tính toán sức bền các chi tiết của động cơ đốt trong 16 2.1. ứ ng suất nhiệt và ứng suất cơ học của các chi tiết động cơ 16 2.2. Trạng thái ứng suất - biến dạng của chi tiết và ph-ơng pháp xác định 16 2.3. Trạng thái nhiệt của động cơ và ph-ơng pháp xác định 20 2.4. Chọn chế độ tính toán 25 2.5. Khái niệm về hệ số an toàn trong tính toán sức bền khi chịu tải trọng thay đổi. 26 2.6. Đánh giá khả năng làm việc của các chi tiết chịu phụ tải nhiệt của động cơ 32 Ch-ơng 3. Nhóm pít tông 36 3.1. Cơ sở thiết kế pít tông của động cơ. 36 3.2. Kết cấu của pít tông. 53 3.3. Tính toán trạng thái nhiệt của pít tông 76 3.4. Tính toán trạng thái ứng suất-biến dạng của pít tông. 89 3.5. Chốt pít tông 100 3.6. Xéc măng 111 Ch-ơng 4. Thanh truyền 131 4.1. Khái quát 131 4.2. Kết cấu của thanh truyền 132 4.3. Tính toán sức bền của các chi tiết trong nhóm thanh truyền. 154 Ch-ơng 5. Trục khuỷu và bánh đà 173 5.1. Chức năng, yêu cầu, vật liệu và ph-ơng pháp chế tạo trục khuỷu 173 5.2. Kết cấu trục khuỷu 177 5.3. Ph-ơng pháp tính bền trục khuỷu 195 5.4. Bánh đà 218 6 Ch-ơng 6. ổ trục khuỷu 229 6.1. Cơ sở lý thuyết thuỷ động về bôi trơn 229 6.2. ổ tr-ợt 238 6.3. ổ lăn 246 Ch-ơng 7. Nhóm chi tiết cố định 250 7.1. Khối thân xy lanh hộp trục khuỷu 250 7.2. Lót xy lanh 259 7.3. Nắp xy lanh. 267 7.4. Một số đặc điểm của thân máy và nắp máy động cơ làm mát bằng không khí 280 7.5. Đệm nắp máy và gu dông (bu lông) nối ghép 286 7.6. Tính bền các chi tiết cố định 289 Ch-ơng 8. Cơ cấu phối khí 308 8.1. Khái quát 308 8.2. Cơ cấu phối khí dùng xu páp 309 8.3. Các thông số chủ yếu của cơ cấu phối khí dùng xu páp và động học con đội 350 8.4. Lực tác dụng trong cơ cấu phối khí 374 8.5. Tính toán sức bền các chi tiết chính của cơ cấu phối khí 377 8.6. Một vài đặc điểm của cơ cấu phối khí động cơ hai kỳ và cơ cấu phối khí dùng van tr-ợt 387 Tài liệu tham khảo 400 9 Ch-ơng 1 Cơ sở thiết kế động cơ đốt trong 1.1. Các nguyên tắc chung khi tính toán thiết kế động cơ Thiết kế, chế tạo động cơ đốt trong hiện đại là công việc hết sức phức tạp, có sự tham gia của các nhà khoa học và các chuyên gia thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau. Những tiến bộ khoa học kỹ thuật đòi hỏi các nhà thiết kế phải tạo ra các động cơ có các thông số kỹ thuật cao, trong số đó tr-ớc hết phải kể đến: tính kinh tế của nhiên liệu, độ tin cậy, tuổi thọ, vật liệu sử dụng, tính khả thi trong sản xuất và sự đơn giản trong bảo d-ỡng kỹ thuật. Để tạo ra đ-ợc các động cơ nh- vậy, trong quá trình thiết kế và chế tạo ng-ời ta đã phải sử dụng nhiều giải pháp kỹ thuật mới. Những tiến bộ khoa học kỹ thuật trong ngành chế tạo động cơ đốt trong phụ thuộc vào sự phát triển của rất nhiều lĩnh vực nh- vật liệu, công nghệ gia công, vật liệu bôi trơn và nhiên liệu. Nó đ-ợc thực hiện theo một kế hoạch tổng thể dựa trên cơ sở của các thành tựu đã đạt đ-ợc của nhiều chủng loại động cơ, đ-ợc xác định theo dãy công suất và các loại động cơ này có cùng một sơ đồ bố trí chung, có kết cấu giống nhau đối với các cụm và các chi tiết cơ bản. Khi thiết kế động cơ mới và họ động cơ mới phải hết sức chú ý đến tỷ lệ tiêu chuẩn hoá và cải tiến các bộ phận trong toàn bộ kết cấu của động cơ. Mức độ cải tiến cần phải đảm bảo đ-ợc tính tối -u của các giải pháp thiết kế bố trí chung và có tính kinh tế hợp lý. Việc không ngừng c-ờng hoá động cơ hiện đại theo công suất riêng gắn liền với sự tăng nhiệt độ và ứng suất trong các chi tiết của chúng. Vì vậy một trong những nhiệm vụ quan trọng khi thiết kế chế tạo các động cơ hiện đại là tính toán sức bền các chi tiết. Tính toán sức bền các chi tiết của động cơ bao gồm các b-ớc: thiết lập sơ đồ tính toán biểu diễn đầy đủ và đúng đắn nhất các đặc điểm về kết cấu và đặc điểm chịu tải của các chi tiết; tính toán theo sơ đồ này nhờ các ph-ơng pháp tính toán hiện đại hoặc truyền thống. Tr-ớc đây khi tính toán thiết kế động cơ ng-ời ta đã đơn giản hoá kết cấu rất nhiều và trong thực tế các chi tiết đều có hệ số an toàn bền rất lớn. Hiện nay do những thành tựu đạt đ-ợc trong công nghệ thông tin và các ph-ơng pháp tính toán 10 hiện đại nên đòi hỏi độ chính xác cao hơn khi mô tả hình dáng hình học của chi tiết và điều kiện phụ tải của chúng. 1.2. Sơ đồ kết cấu động cơ. Động cơ đốt trong đ-ợc sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau, do đó có những yêu cầu rất khác biệt về mặt kết cấu. Nhiệm vụ cơ bản của việc lựa chọn sơ đồ kết cấu động cơ là lựa chọn một số đặc điểm chính, trên cơ sở đó có thể tiến hành những cải tiến từng phần. Để lựa chọn các đặc điểm đó, cần phải căn cứ vào công dụng của động cơ. Sự đơn giản về kết cấu là một yêu cầu hết sức quan trọng, một mặt đảm bảo dễ dàng trong chế tạo và sử dụng, mặt khác có thể nâng cao đ-ợc độ tin cậy của động cơ. Các kích th-ớc của động cơ và khối l-ợng của nó phụ thuộc vào sơ đồ bố trí chung của động cơ, hình dạng kết cấu và các kích th-ớc của vỏ động cơ. Do đó khi lựa chọn sơ đồ kết cấu tr-ớc hết phải quan tâm đến hình dáng hình học và sau đó là việc bố trí các chi tiết bên trong không gian của vỏ động cơ cũng nh- bên ngoài vỏ động cơ. Một trong các thông số cơ bản xác định hình dáng của động cơ là số xy lanh và cách bố trí xy lanh. Hình dạng kết cấu động cơ phụ thuộc vào vị trí của các chi tiết, các cơ cấu và các thiết bị lắp trên động cơ. Sơ đồ bố trí chung động cơ cũng còn phụ thuộc vào số l-ợng và cách bố trí trục cam (bố trí ở trên hay ở d-ới). Động cơ một hàng xy lanh là loại động cơ đơn giản về mặt kết cấu và dễ chế tạo. Ưu điểm này cùng với những kinh nghiệm trong thiết kế chế tạo và sử dụng khiến cho động cơ một hàng xy lanh thẳng đứng đ-ợc sử dụng rất phổ biến (hình1.1). Hình 1.1. Sơ đồ động cơ một hàng xy lanh thẳng đứng 11 Ưu điểm cơ bản của động cơ hình chữ V so với động cơ một hàng xy lanh có cùng công suất là kích th-ớc mà tr-ớc hết là chiều dài động cơ nhỏ hơn, do đó làm tăng đ-ợc độ cứng vững của các chi tiết quan trọng nh- thân máy, nắp xy lanh, trục khuỷu.v.v ở động cơ hình chữ V, góc nhị diện (góc giữa các đ-ờng tâm hai dãy xy lanh) là 45 90 0 và đ-ợc xác định theo yêu cầu đối với động cơ. Khi có yêu cầu đặc biệt về việc giảm kích th-ớc mà tr-ớc hết là giảm chiều cao, có thể chọn góc nhị diện lớn hơn 90 0 . Động cơ hình chữ W cũng có -u điểm t-ơng tự nh- động cơ hình chữ V nh-ng không đ-ợc sử dụng rộng rãi nh- động cơ hình chữ V là do sự phức tạp về kết cấu của thanh truyền, ổ trục và các bộ phận khác (hình1.3). Trong một vài tr-ờng hợp ng-ời ta làm động cơ với các xy lanh đ-ợc bố trí thành hình chữ X (hình 1.4) Những động cơ này có -u điểm là kích th-ớc chiều dài nhỏ. Các chi tiết của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền, vỏ động cơ và cơ cấu phân phối khí th-ờng có kết cấu rất phức tạp. Góc giữa các đ-ờng tâm xy lanh có thể khác nhau, có thể giống nhau và th-ờng là 45 o , 60 0 và 120 o . Với các động cơ có các xy lanh đ-ợc bố trí thành hình sao, việc tổ chức làm mát Hình 1.2. Sơ đồ động cơ hình chữ V Hình 1.3. Sơ đồ kết cấu động cơ hình chữ W Hình 1.4 . Sơ đồ kết cấu động cơ hình chữ X 12 bằng không khí đơn giản hơn so với việc bố trí động cơ thành một hàng, song thanh truyền và trục khuỷu của động cơ th-ờng chịu phụ tải rất lớn và có kết cấu phức tạp (hình 1.5). Đặc biệt những động cơ hình sao có nhiều dãy xy lanh (hình1.6) là loại động cơ có kích th-ớc và khối l-ợng nhỏ nh-ng lại có công suất lớn so với các động cơ một trục khác. Nhằm mục đích tạo ra các động cơ cao tốc có công suất lớn, ng-ời ta thiết kế những động có nhiều trục khuỷu. Sơ đồ kết cấu của những động cơ này rất khác nhau. Loại động cơ hai trục khuỷu có thể dùng sơ đồ hai trục khuỷu với hai hàng xy lanh bố trí song song với nhau (dạng hình chữ H, hình 1.7). Trong tr-ờng hợp này hai trục khuỷu sẽ đ-ợc nối với nhau bằng bộ truyền bánh răng. 1.3. Các thông số cơ bản đặc tr-ng cho kết cấu động cơ Khi thiết kế động cơ, ng-ời thiết kế phải giải quyết hàng loạt vấn đề phức tạp có liên quan đến các quá trình xảy ra bên trong xy lanh động Hình 1.7. Sơ đồ động cơ hình chữ H Hình 1.5. Sơ đồ động cơ hình sao Hình 1.6. Sơ đồ động cơ hình sao nhiều dã y 13 cơ, trong các hệ thống của chúng cũng nh- bố trí chung động cơ. Ng-ời thiết kế cũng phải tính đến khả năng và các biện pháp hoàn thịên động cơ về mặt kết cấu nhằm thoả mãn các yêu cầu hiện đại hoá động cơ trong t-ơng lai. Các thông số cơ bản của động cơ là vận tốc trung bình của pít tông V tb , tốc độ quay của trục khuỷu n, tỷ số S/D, áp suất có ích bình quân p e , số xy lanh i và đ-ờng kính xy lanh D. Khi xác định các kích th-ớc của xy lanh thì một vài thông số trong các thông số kể trên đã đ-ợc chọn tr-ớc. Thông th-ờng có thể chọn tr-ớc i, p e và S/D hoặc i, p e và V tb . Tổ hợp các thông số trên đặc tr-ng cho động cơ về mặt kết cấu. Tốc độ trung bình của pít tông và tốc độ quay của trục khuỷu: Một trong những thông số cơ bản phụ thuộc vào kiểu động cơ và công dụng của nó là tốc độ trung bình của pít tông. Thông số này xác định mức độ cao tốc của động cơ. Với việc tăng tốc độ trung bình của pít tông sẽ làm tăng phụ tải nhiệt cho các chi tiết của động cơ (tr-ớc hết là của nhóm pít tông), làm tăng lực quán tính tác dụng lên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền, làm tăng sự mài mòn của ổ trục khuỷu và ống lót xy lanh, làm giảm tuổi thọ của động cơ, làm tăng tốc độ chuyển động của dòng khí trong cơ cấu phối khí và do vậy làm tăng sức cản trên đ-ờng nạp, thải của động cơ. Trị số V tb đ-ợc lựa chọn có tính đến công dụng của động cơ. Tốc độ quay trục khuỷu n có thể từ vài trăm đến vài nghìn vòng/phút, trong những tr-ờng hợp cá biệt có thể đạt tới 12000 15000 vòng/ phút hoặc lớn hơn (động cơ dung tích nhỏ, động cơ xe đua và động cơ mô tô). Tốc độ quay của động cơ tĩnh tại có liên quan trực tiếp với máy phát điện, phụ thuộc vào tần số dòng điện quy chuẩn (50 Hz) ứng với số đôi cực đã cho của máy phát điện. Trong những năm gần đây đang có xu h-ớng hạn chế việc tăng quá mức tốc độ quay trục khuỷu động cơ. Tỷ số hành trình pít tông và đ-ờng kính xy lanh S/D Thông số này có liên quan trực tiếp đến vận tốc trung bình của pít tông và công suất độmg cơ. ở những động cơ cao tốc, trị số S/D th-ờng đ-ợc giảm đến một giới hạn xác định để giảm tốc độ trung bình của pít tông, nâng cao hiệu suất cơ khí, giảm kích th-ớc xy lanh theo h-ớng đ-ờng tâm xy lanh (đặc biệt là đối với động cơ 2 kỳ) và nâng cao độ cứng vững cho trục khuỷu. Việc giảm bán kính quay của trục khuỷu sẽ làm tăng độ trùng điệp của cổ trục và chốt khuỷu, ngoài ra còn làm giảm đ-ợc sự mài mòn của 14 xéc măng. Khi giảm tỷ số S/D sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc bố trí cơ cấu phối khí trên nắp máy. Song khi giảm S/D sẽ làm tăng chiều dài động cơ và có thể làm tăng cả khối l-ợng của động cơ. Sự mài mòn của ống lót xy lanh hầu nh- không giảm vì rằng độ mài mòn của ống lót xy lanh tỷ lệ thuận với tốc độ quay của trục khuỷu và không phụ thuộc vào hành trình của pít tông. Đối với động cơ 2 kỳ quét thẳng, khi giảm S/D sẽ làm giảm chất l-ợng quá trình trao đổi khí. ở động cơ hình chữ V, nếu tỷ số S/D lớn sẽ làm cho khoảng cách giữa các đ-ờng tâm xy lanh tăng lên mà một phần đáng kể thể tích giữa hai hàng xy lanh sẽ không đ-ợc sử dụng. ở động cơ hình chữ V với S/D nhỏ, chiều dài nhỏ nhất của động cơ đ-ợc xác định bằng việc tính toán kích th-ớc của trục khuỷu. Do vậy việc giảm S/D đặc biệt hợp lý đối với các động cơ hình chữ V và động cơ nhiều xy lanh. Việc sử dụng kết cấu có tỷ số S/D nhỏ cũng sẽ làm giảm chiều cao và chiều rộng của động cơ hình chữ V, đặc biệt đối với các động cơ có góc nhị diện lớn. Vì vậy đối với động cơ có xy lanh đối đỉnh ( =180 0 ), hợp lý nhất là dùng S/D có trị số nhỏ. Đối với các động cơ đốt cháy c-ỡng bức, vấn đề tạo hỗn hợp đ-ợc giải quyết dễ dàng hơn, trị số S/D đ-ợc chọn nhỏ hơn so với động cơ diesel. Cũng cần phải nhớ rằng trị số của lực tác dụng lên các chi tiết của động cơ phụ thuộc chủ yếu vào đ-ờng kính xy lanh và ít phụ thuộc vào hành trình của pít tông. á p suất có ích trung bình á p suất có ích trung bình p e phụ thuộc vào ph-ơng pháp và chất l-ợng tạo hỗn hợp, chất l-ợng quá trình cháy và trao đổi khí, hiệu suất cơ khí m , trị số áp suất và nhiệt độ trong đ-ờng ống nạp và số kỳ của động cơ. Khi thiết kế động cơ, trị số p e đ-ợc chọn sơ bộ trên cơ sở các số liệu thực nghiệm và đ-ợc chính xác hoá bằng việc tính toán chu trình công tác của động cơ, có tính đến khả năng tiếp tục nâng cao công suất động cơ bằng cách tăng áp. Việc tăng khối l-ợng của môi chất công tác nạp vào xy lanh nhờ tăng áp sẽ làm tăng đáng kể áp suất có ích trung bình của động cơ. Trị số lớn nhất của áp suất có ích trung bình phụ thuộc vào chu trình đ-ợc thực hiện, tỷ số nén, loại nhiên liệu, ph-ơng pháp tạo hỗn hợp và các nhân tố khác. Thông th-ờng khi thiết kế động cơ, trị số p e đ-ợc lựa chọn có tính đến công dụng của động cơ và ph-ơng pháp tạo hỗn hợp. Khi đó vấn đề có ý nghĩa quyết định là đảm bảo sức bền và tuổi thọ cho các chi tiết cơ bản mà tr-ớc hết là khả năng làm việc của các ổ trục khuỷu. 15 Số xy lanh và đ-ờng kính xy lanh Số xy lanh i của động cơ có liên quan trực tiếp đến đ-ờng kính xy lanh, đ-ợc xác định bởi các kích th-ớc bao của động cơ, mức độ đồng đều của mô men xoắn; phụ thuộc vào sự diễn biến của chu trình công tác, số kỳ, ứng suất nhiệt của nhóm pít tông, sự cân bằng lực quán tính của các khối l-ợng tham gia chuyển động và mô men của chúng, điều kiện chế tạo động cơ (khi chế tạo động cơ nhiều xy lanh có đ-ờng kính xy lanh nhỏ, giá thành chế tạo động cơ sẽ rẻ hơn, đặc biệt là khi chế tạo hàng loạt lớn); sự nguy hiểm khi dao động xoắn và khả năng khởi động động cơ ở bất kỳ vị trí nào của trục khuỷu. Số xy lanh trong các kết cấu hiện nay nằm trong khoảng từ 1 24, trong tr-ờng hợp đặc biệt i = 42 56. Thông th-ờng ở động cơ một hàng xy lanh i = 410, động cơ hình chữ V i = 4 20. Số xy lanh trong 1 dãy của động cơ hình sao i = 5 9. Sự thay đổi số xy lanh (khi giữ nguyên công suất động cơ) sẽ ảnh h-ởng đến hiệu suất chỉ thị và hiệu suất cơ khí của động cơ. ở những động cơ có nhiều xy lanh, khi tăng số xy lanh i, kích th-ớc xy lanh sẽ giảm, khối l-ợng của các chi tiết chuyển động cũng sẽ giảm và cho phép tăng đ-ợc tốc độ quay trục khuỷu mà không v-ợt quá ứng suất cho phép trong các chi tiết. Khi xác định kích th-ớc xy lanh ng-ời ta sử dụng các số liệu của các động cơ đã đ-ợc sử dụng và kết quả thực nghiệm trên động cơ 1 xy lanh. Khi tăng đ-ờng kính xy lanh sẽ làm tăng hiệu suất có ích do giảm đ-ợc tổn thất nhiệt cho hệ thống làm mát. Song khi đó sẽ làm tăng ứng suất nhiệt của pít tông và nắp xy lanh, làm tăng phụ tải lên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền và các ổ trục. Điều này có liên quan đến động cơ làm mát bằng không khí, ở những động cơ này đ-ờng kính xy lanh th-ờng không đ-ợc v-ợt quá 150 mm. Đối với động cơ đốt cháy c-ỡng bức, việc tăng đ-ờng kính xy lanh cũng sẽ không hợp lý xét về nguy cơ cháy kích nổ của động cơ. Khối l-ợng và kích th-ớc động cơ Khối l-ợng và kích th-ớc là những thông số quan trọng nhất đặc tr-ng cho chất l-ợng kết cấu của động cơ. Khi đánh giá so sánh về mặt kết cấu, ng-ời ta hay sử dụng thông số g n là khối l-ợng động cơ tính trên một KW công suất. Trị số g n phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố nh- công dụng động cơ, sơ đồ kết cấu, vật liệu chế tạo và các thông số khác đã đ-ợc trình bày ở phần trên. Trị số g n dao động từ 1kg/KW (đối với các động cơ ô tô) đến 30 40 kg/KW (đối với động cơ tàu thuỷ tốc độ thấp). Trong các chi tiết của động cơ thì các chi tiết vỏ có khối l-ợng lớn nhất, có thể chiếm tới 60 70% khối l-ợng chung của động cơ. 16 Ch-ơng 2 Cơ sở tính toán sức bền các chi tiết của động cơ đốt trong 2.1. ứng suất nhiệt và ứng suất cơ học của các chi tiết động cơ Việc thiết kế và chế tạo các động cơ có các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật cao đòi hỏi phải giải quyết hàng loạt các vấn đề rất phức tạp, một trong số đó là ứng suất nhiệt và ứng suất cơ học rất lớn đối với các chi tiết động cơ. Trạng thái tới hạn, khả năng chịu lực và hệ số an toàn phụ thuộc vào điều kiện làm việc của các chi tiết. Điều kiện làm việc đặc tr-ng của các chi tiết động cơ đốt trong là sự phá hỏng sau một thời gian dài làm việc do sự biến dạng dẻo và hiện t-ợng mỏi của vật liệu chế tạo. Vì vậy để giải quyết vấn đề một cách hoàn chỉnh cần phải tiến hành một loạt các bài toán có liên quan, bắt đầu từ việc giải bài toán trong tr-ờng hợp tổng quát của quá trình truyền dẫn nhiệt không ổn định phi tuyến và kết thúc bằng việc xác định các tiêu chuẩn về giới hạn bền của các chi tiết trong những điều kiện phụ tải nhiệt không đồng đều. Việc tính toán trong lĩnh vực đàn hồi dẻo, đặc biệt là khi ở nhiệt độ cao có tính đến nhân tố thời gian là một khối l-ợng công việt rất lớn và đối với các chi tiết phức tạp hầu nh- không thể thực hiện đ-ợc. Thông th-ờng việc tính toán trong lĩnh vực đàn hồi chỉ đủ để đánh gía sức bền cho các chi tiết khi chịu tác dụng của tải trọng cơ học. Tuy nhiên đối với các chi tiết chịu phụ tải nhiệt, khi phân tích so sánh các ph-ơng án kết cấu khác nhau của chi tiết cũng có thể sử dụng các kết quả tính toán trong lĩnh vực đàn hồi một cách có hiệu quả. Vì vậy tr-ớc hết phải nghiên cứu cơ sở xác định trạng thái ứng suất biến dạng của các chi tiết trong khuôn khổ bài toán đàn hồi nhiệt. [...]... suốt từ cuối quá trình nén, quá trình cháy - dãn nở đến hết quá trình thải Hình 3.1 Tr-ờng nhiệt độ của một số loại pít tông a- động cơ xăng ; b- động cơ diesel; 1- động cơ ầẩậ 130; 2- động cơ ầ 21; 3- động cơ òèầ 238; động cơ xe tăng B 2; 4- động cơ diesel trung tốc c-ờng hoá; 5- động cơ diesel trung tốc c-ờng hoá, kiểu tổ hợp 39 - Đỉnh pít tông chỉ thực hiện quá trình toả nhiệt trong một thời gian... (2.20) ' ' q0T0dF F2 ' 2 ỏ3 ' ' 2 T0 - Tcp3 dF F3 trong đó: F- miền tích phân, S- biên của miền tích phân, F2,S 2 và F3,S 3 t-ơng ứng với điều kiện biên loại 2 và loại 3 2.4 Chọn chế độ tính toán Trong quá trình tính toán dao động và sức bền của các chi tiết máy của động cơ đốt trong sự lựa chọn chế độ tính toán sẽ ảnh h-ởng trực tiếp đến lực quán tính, lực khí thể và mô men tác dụng lên các chi tiết... nh- số chu trình làm việc của động cơ sau một thời gian làm việc là rất lớn thì số chu trình gắn liền với sự thay đổi đáng kể chế độ làm việc của động cơ, bao gồm cả việc khởi động động cơ và dừng động cơ là nhỏ hơn và chỉ khoảng hàng nghìn hoặc chục nghìn chu trình Những chu trình này gắn liền với sự thay đổi đáng kể trạng Tmax nhiệt của các chi tiết chịu phụ tải nhiệt- sự thay đổi thái có tính chất... tr-ng nhất của phần lớn các động cơ trong quá trình sử dụng) trạng thái nhiệt của động cơ còn thay đổi theo thời gian Trong tr-ờng hợp này, bài toán xác định tr-ờng nhiệt độ ở những điểm riêng biệt của vật thể theo thời gian là bài toán giải ph-ơng trình truyền nhiệt; khi các tính chất cơnhiệt của vật liệu là hằng số có thể biểu diễn d-ới dạng: 2T Q 1 ở a T , ụ (2.8) trong đó: T - nhiệt độ của chi... khối l-ợng Khi chuyển động tịnh tiến qua lại có gia tốc sẽ xuất hiện lực quán tính nh- đã trình bày trong phần động lực học Lực quán tính Pj này kết hợp với lực khí thể Pk thành lực P rồi đ-ợc truyền cho thanh truyền thông qua chốt và cho thành vách xy lanh Với xu h-ớng c-ờng hoá động cơ theo tốc độ trục khuỷu hiện nay (động cơ xe máy, xe đua tới 11 12 nghìn vòng/phút) thì lực quán tính P j có thể đạt... lớn th-ờng đạt giá trị lớn nhất, đặc biệt là đối với các động cơ tăng áp Chế độ tính toán thứ hai th-ờng đ-ợc áp dụng cho các động cơ không tăng áp, đó là chế độ ứng với mô men xoắn lớn nhất của động cơ Memax Trong tr-ờng hợp này, khi tốc độ quay của trục khuỷu nM = ( 0,5 0,7) nN, lực khí thể ở bên trong xy lanh sẽ có giá trị lớn nhất Khi tính toán ng-ời ta coi áp suất của lực khí thể lớn nhất p zmax... biến thiên theo chu trình tần số thấp Mỗi chu trình này đ-ợc bắt đầu từ lúc khởi động động cơ ở trạng thái nguội, cho nhận tải rồi dừng động cơ và kết thúc khi nhiệt độ pít tông nói riêng (và các chi tiết khác của động cơ nói chung) hạ thấp xuống bằng nhiệt độ môi tr-ờng 3.1.2.3 Những điều kiện làm việc của pít tông Pít tông phải làm việc trong những điều kiện sau: a) Chịu tải trọng cơ học - Phụ tải áp... phần chứa trong ph-ơng trình (2.31) phù hợp với giả thuyết tuyến tính của tổng các h- hỏng Việc xác định các thành phần trong ph-ơng trình (2.31) khi có tính đến động học biến dạng của vật liệu khi chi tiết làm việc là ph-ơng pháp chính xác hơn cả Song để thực hiện đ-ợc ph-ơng pháp này cần phải tiến hành một khối l-ợng tính toán rất lớn, đặc biệt là trong khu vực từ biến không ổn định Ph-ơng trình (2.31)... đối với động cơ đốt cháy c-ỡng bức nmax = (1,05 1,10) nN, đối với động cơ diesel 25 nmax = (1,05 1,07) nN Khi không có bộ hạn chế tốc độ, có thể chọn nmax lớn hơn 40 50% so với số vòng quay định mức Ne Pz Me Nemax Ne Nemax Ne Pz Me Pz Pz Ne Memax Memax Me Me 0 n min nM nN nđt n max nvu 0 nmin n M n N nmax n đt a) b) Hình 2.3 Đ-ờng đặc tính ngoài của động cơ a) động cơ xăng; b) động cơ diesel 2.5... xem xét các điều kiện đó 3.1.2.1 Phụ tải cơ học Phụ tải cơ học do lực áp suất khí thể và lực quán tính chuyển động tịnh tiến gây nên Ngoài ra sự tr-ợt t-ơng đối giữa bề mặt phần dẫn h-ớng và thành vách xy lanh (cũng nh- giữa chốt và bệ chốt) gây nên lực ma sát tr-ợt Trong quá trình cháy, áp suất cực đại p z trong xy lanh nằm trong khoảng 3 14 MPa, đối với động cơ tăng áp siêu pz có thể đạt trị số lớn . Ch-ơng 1. Cơ sở thiết kế động cơ đốt trong 9 1.1. Các nguyên tắc chung khi tính toán thiết kế động cơ 9 1.2. Sơ đồ kết cấu động cơ. 10 1.3. Các thông số cơ bản đặc tr-ng cho kết cấu động cơ 12. bên trong không gian của vỏ động cơ cũng nh- bên ngoài vỏ động cơ. Một trong các thông số cơ bản xác định hình dáng của động cơ là số xy lanh và cách bố trí xy lanh. Hình dạng kết cấu động cơ. đặc tính ngoài của động cơ a) động cơ xăng; b) động cơ diesel 2.5. Khái niệm về hệ số an toàn trong tính toán sức bền khi chịu tải trọng thay đổi. Các chi tiết máy quan trọng của động cơ đốt