TKMH §éng C¬ §èt Trong Kiểu động cơ Ford Mondeo Đường kính xylanh D (mm) 87,5 Hành trình piston S (mm) 83,1 Số xylanh i 4 Công suất N e (mãlực) 145 Tỉ số nén ε 10,8 Số vòng quay n (v/p) 6000 Xúpap nạp mở sớm ϕ 1 12 0 Xúpap nạp đóng muộn ϕ 2 46 0 Xúpap thải mở sớm ϕ 3 40 0 Xúpap thải đóng muộn ϕ 4 16 0 Góc phun sớm nhiên liệu ϕ s 10 0 áp suất cuối quá trình nạp P a 0,092 Mpa áp suất khí xót P r 0,12 Mpa áp suất cuối quá trình nén P c 2,34 Mpa áp suất cuối quá trình cháy P z 9,307 Mpa áp suất cuối quá trình dãn nở P b 0,493 Mpa Khối lượng nhóm piston M pt (kg) 0,3 Khối lượng nhóm thanh truyền M tt (kg) 0,369 Nhiệm vụ - Lập bảng công tác thứ tự 1 - 3 - 4 -2 - Xây dựng đồ thị lực tác dụng cổ biên - Xây dựng đồ thị lực tác dụng cổ trục - Triển khai đồ thị lực tác dụng cổ trục 1 TKMH §éng C¬ §èt Trong PHẦN I - LẬP BẢNG CÔNG TÁC Góc lệch của trục khuỷu, tương ứng với hai cổ biên của hai xylanh làm việc hoặc sinh công kế tiếp nhau là : δ k = i τ *180° = 4 4*180° = 180 0 Ở đây τ - số kỳ công tác của động cơ i - số xylanh của động cơ Bảng công tác : Giả sử piston 1 đang ở đầu kỳ nạp 0 0 180 0 360 0 540 0 720 0 Xylanh 1 Nạp Nén Nổ Xả Xylanh 2 Nén Nổ Xả Nạp Xylanh 3 Xả Nạp Nén Nổ Xylanh 4 Nổ Xả Nạp Nén Khi trục khuỷu quay được nửa vòng thứ nhất, xylanh 1 đang ở kỳ nạp piston 1 từ ĐCT xuống ĐCD, khi đó piston của xylanh 4 cũng từ ĐCT xuống ĐCD nhưng lại trong quá trình cháy giãn nở . Piston của xylanh 2 và 3 cũng đi từ ĐCD lên ĐCT nhưng xylanh 2 đang trong quá trình nén, còn xylanh 3 đang trong quá trình thải. Khi trục khuỷu quay tiếp nửa vòng thứ hai (180 0 360 0 ) ,piston của xylanh 1 và 4 đi từ ĐCD lên ĐCT, nhưng xylanh 1 thực hiện quá trình nén còn xylanh 4 thực hiện quá trình thải. Đồng thời xylanh 2 và 3 đi từ ĐCT xuống ĐCD, xylanh 2 thực hiện quá trình nổ còn xylanh 3 là quá trình nạp Khi trục khuỷu quay tiếp nửa vòng thứ ba (360 0 540 0 ) ,piston của xylanh 1 và 4 đi từ ĐCT xuống ĐCD, nhưng xylanh 1 thực hiện quá trình nổ còn xylanh 4 thực hiện quá trình nạp. Đồng thời xylanh 2 và 3 đi từ ĐCD lên ĐCT, xylanh 2 thực hiện quá trình thải còn xylanh 3 là quá trình nén Khi trục khuỷu quay tiếp nửa vòng thứ tư (540 0 720 0 ) ,piston của xylanh 1 và 4 đi từ ĐCD lên ĐCT, nhưng xylanh 1 thực hiện quá trinh thải còn xylanh 4 thực hiện quá trình nén. Đồng thời xylanh 2 và 3 đi từ ĐCT xuống ĐCD, xylanh 2 thực hiện quá trình nạp còn xylanh 3 là quá trình nổ 2 TKMH §éng C¬ §èt Trong PHẦN II – XÂY DỰNG ĐỒ THỊ LỰC TÁC DỤNG LỰC TÁC DỤNG CỔ BIÊN Xác định vận tốc góc của động cơ : Với n = 6000 (vòng/phút) ⇒  = 60 2 n π = 60 6000 2 π = 628,3 (rad/s) Bán kính tay quay trục khuỷu: R = 2 S = 2 1,83 = 41,55 (mm) Chọn tham số kết cấu  = = 4 1 2.1 Tính toán thực tế cho động cơ với các thông số đã cho 2.1.1. Lực khí thể. V h = 4 . 2 SD π = 4 1,83*5,87* 2 π = 4,997.10 -4 (m 3 ) V c = 1− ε h V = 18,10 10.997,4 4 − − = 0,51.10 -4 (m 3 ) V a = V h + V c = 4,997.10 -4 + 0,51.10 -4 = 5,507.10 -4 (m 3 ) P a = 0.092 (MPa) = 0.92 (KG/cm 2 ) P c = 2,34 (MPa) = 23,4 (KG/cm 2 ) P b = 0,493 (MPa) = 4,93 (KG/cm 2 ) P z = 9,307 (MPa) = 93,07 (KG/cm 2 ) P r = 0.12 (MPa) = 1.2 (KG/cm 2 ) P o = 1 (at) = 0.1 (MPa)= 1 (KG/cm 2 ) Chỉ số nén đa biến trung bình n 1 : P c = P a .ε n 1 ⇒ n 1 = ε ln ln a c P P = 8,10ln 092,0 34,2 ln = 1.36 3 TKMH §éng C¬ §èt Trong Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n 2 : P b = P z .( ε ρ ) n 2 , chọn  = 1 ⇒ n 2 = ε ρ ln ln Z b P P = 8,10 1 ln 307,9 493,0 ln = 1.235 Bảng tính excel các giá trị trên đồ thị công p-v Quá trình nén Quá trình giãn nở i i n1 Pci pci (mm) (ρ/i) n2 Pbi pbi (mm) 1 1.00 23.40 70.20 1.00 93.07 279.21 2 2.57 9.12 27.35 0.42 39.55 118.65 3 4.46 5.25 15.76 0.26 23.97 71.92 4 6.59 3.55 10.65 0.18 16.81 50.42 5 8.92 2.62 7.87 0.14 12.76 38.28 6 11.44 2.05 6.14 0.11 10.19 30.56 7 14.10 1.66 4.98 0.09 8.42 25.26 8 16.91 1.38 4.15 0.08 7.14 21.42 9 19.85 1.18 3.54 0.07 6.17 18.52 10 22.91 1.02 3.06 0.06 5.42 16.26 10.8 25.43 0.92 2.76 0.05 4.93 14.79 Vẽ đồ thị công: Chọn hệ trục toạ độ PV như bản vẽ với gốc toạ độ 0,trục hoành V, trục tung P tỷ lệ xích  p =1/3( mm cmKG 2 / ) và  v = 2,5495 (cm 2 /mm) với các thông số trên ta tiến hành vẽ đồ thị công: Hiệu chỉnh đồ thị công : Bán kính vòng tròn bric R b = 2 S = 98(mm) Tham số kết cấu:  = 4 1 Khoảng di chuyển : ' OO = R. = 2.4 1 .98 = 12,25(mm). Hiện chỉnh điểm b 1 : P b1 = (P b + P a )/2 = 2,925 KG/cm 2 c 1 : P c1 = 1,25P c =1,25 . 23,4 =29,25 KG/cm 2 4 TKMH §éng C¬ §èt Trong z 1 : P z1 = P z . 85% = 79,1095 KG/cm 2 Dùng đường tròn bric để hoàn chỉnh đồ thị công: r , : Góc mở sớm van nạp : 1 ϕ =21 0 a , : Góc đóng muộn van nạp : 2 ϕ = 57 0 r ,, : Góc đóng muộn van thải : 4 ϕ = 21 0 b”: Góc mở sớm van thải : 3 ϕ = 57 0 c ’ : Góc đánh lửa sớm 0 10= s ϕ P V 2.1.2. Lực quán tính P j P j = -m .J p = - m j Rω 2 (cosα + λcos2α) (KG/cm 2 ) m j : khối lượng chuyển động tịnh tiến trên một đơn vị diện tích của piston: m j = ( m np + m 1 )/Fp )(10.42,5 4 0831,0. 4 . 23 22 m D F p − === ππ 5 TKMH §éng C¬ §èt Trong m np : Khối lượng nhóm pitton m np = 0,3(kg) m 1 : Khối lượng tập trung đầu nhỏ của thanh truyền m 1 = 0,3.Mtt = 0,3. 0,369= 0,1107(kg) ⇒ m = (0,3+0,1107) / 5,42.10 -3 = 75,72 (kg/m 2 ) P j = - m.Jp = -75,72.Jp ( N/m 2 ) = -75,72. J P .10 -5 ( KG/cm 2 ) 2.1.3. Tổng hợp lực khí thể và lực quán tính tác dụng lên cơ cấu: Cộng đồ thị: P  = P j + Pkt Dựa vào đồ thị P - V ta tìm được giá trị Pkt tương ứng với các góc quay  trục khuỷu. Ta cộng đại số với các giá trị của Pj tương ứng với góc  ta tìm được giá trị P  . 2.1.4. Vẽ đồ thị tác dụng lên chốt khuỷu: Xác định các giá trị lực T và Z. Xác định sự biến thiên của lực tiếp tuyến T(KG/cm 2 ) và lực pháp tuyến Z(KG/cm 2 ): β βα cos )sin( + = ∑ PT (KG/cm 2 ) ; β βα cos )cos( . + = ∑ PZ (KG/cm 2 ) ) 4 sin arcsin()sinarcsin( α αλβ == Ta lập bảng tính T và Z như sau : Vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu: - Vẽ trục tọa độ (O,T,Z) góc tọa độ O 1 , chiều dương của trục T từ trái sang phải còn trục Z từ trên xuống dưới, trong đó trục hoành là trục O 1 T, trục tung là trục O 1 Z. - Chọn tỷ lệ xích µ = 0,2 (KG.cm -2 /mm) - Xác định tâm chốt khuỷu: Từ gốc tọa độ O 1 của trục tọa độ TO 1 Z ta dịch xuống phía dưới một đoạn P Ko , ta xác định được điểm O, điểm này chính là tâm chốt của khuỷu cần tìm . P Ko chính là lực quán tính của khối lượng chuyển động quay của thanh truyền tính trên một đơn vị diện tích đỉnh piston (KG/cm 2 ) P Ko = -m 2 .R.ω 2 /Fpt(KG/cm 2 ) 6 TKMH §éng C¬ §èt Trong Trong đó m2: Là khối lượng thanh truyền qui dẫn về tâm chốt khuỷu. m2 = Mtt -m1 = 0,369 - 0,1107 = 0,2583(kg). m 1 : Khối lượng tập trung đầu nhỏ của thanh truyền. )(10.42,5 4 0831,0. 4 . 23 22 m D F p − === ππ )(7,0 10.42,5 3,62810.55,41.2583,0 3 23 0 MpaP k −= − =⇒ − − = -7,82 (KG/cm 2 ) Trên hệ toạ độ T-Z xác định các trị số của T-Z khác nhau tuỳ thuộc vào các giá trị . Véc tơ P KO có gốc tại O , chiều dương hướng lên trên Trên toạ độ T-Z xác định các giá trị củaT và Z ở các góc α khác nhau(0 ÷ 720 o ); Trị số của T và Z được tính ở bảng ta được các điểm 0, 30, 60. . .720. Dùng đường cong nối các điểm này ta được đồ thị vectơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. 2.1.5. Vẽ đồ thị lực tác dụng lên cổ trục * Vị trí công tác của các xylanh Ta có công thức : 720 ( 1) k j j α = − − δ Khi xylanh thứ nhất ở đầu quá trình nạp thì vị trí trục khuỷu của các xylanh còn lại là : 0 0 0 2 720 (4 1).180 180α = − − = 0 0 0 3 720 (2 1).180 540α = − − = 0 0 0 4 720 (3 1).180 360α = − − = * Góc lệch công tá giữa hai xylanh kề nhau Giữa xylanh 1 và 2 là 180 0 Giữa xylanh 2 và 3 là 0 0 Giữa xylanh 3 và 4 là 180 0 7 TKMH §éng C¬ §èt Trong Do đó các cổ : 0.1 chịu lực giống cổ 4-0 1.2 chịu lực giống cổ 3-4 Sơ đồ tổng quát lực tác dụng lên cổ trục : Zi P ki Ti T i+1 Z i+1 P ki+1 Z'' i Z' i+1 T' i+1 T'' i P'' ki P' ki+1 l' i l'' i l' i+1 l'' i+1 l i+1 l i Z'' i Z' i+1 P'' ki P' ki+1 P ki Ti Zi P ki+1 T i+1 Z i+1 T' i+1 T'' i Z' T' f  Phản lực trên cổ i - i+1 là : ' . '' Z l i i Z i l i = ; '' . ' 1 1 Z l i i Z i l i + = + ; ' . '' T l i i T i l i = ; '' . ' 1 1 T l i i T i l i + = + ' . '' P l ki i P ki l i = ; '' . ' 1 1 P l ki i P ki l i + = + Véc tơ lực tác dụng lên cổ là : 8 TKMH §éng C¬ §èt Trong '' '' ' ' '' '' 1 1 1 1 2 Q T Z T Z P P R R i i i i ki ki = + + + + + = + + + + uur uur uuuur uuuuur uuur uuuuur ur uur uur Trong đó '' '' ' ' 1 1 1 '' '' 2 1 R T Z T Z i i i i R P P ki ki = + + + + + = + + uur uur uuuur uuuuur uur uuur uuuuur uur Ta thấy véc tơ '' '' 2 1 R P P ki ki = + + uuur uuuuur uur có chiều và cường độ không đổi so với vị trí của cổ trục nên chưa xét khi vẽ đồ thị mà để định tâm đồ thị khi vẽ xong. Chiếu các véc tơ R1 và R2 và các thành phần của nó lên hai trục của hệ tọa độ OTZ có trục Z nằm trên phương má khuỷu thứ i ta có : '' ' ' .cos .sin 1 1 1 '' ' ' .cos .sin 1 1 1 R T T Z T i i i R Z Z T Z i i i = − − ϕ+ ϕ + + = − − ϕ− ϕ + + Sau khi vẽ xác định tâm đồ thị bởi hệ phương trình sau : * ' 2 1 * '' ' 2 1 sin cos T ki Z ki ki R P R P P + + = ϕ = − − ϕ * Xét cổ trục 1-2 hoặc 3-4 áp dụng công thức tổng quát trên ta lập được bảng sau : 9 TKMH §éng C¬ §èt Trong Tâm của đồ thị : * ' 1 2 1 ' '' * '' ' 1 2 1 .40 sin .0 0 80 . . cos 0 ki T ki ki i ki i Z ki ki i i P R P P l P l R P P l l + + + + − = − ϕ = = = + ϕ = − = Ta có đồ thị như hình sau : T' Z' Z T o C? 1-2; 3-4 * Xét cổ trục 0-4 và cổ trục 4-0 10 [...]... LỤC 720 TKMH §éng C¬ §èt Trong Phần I: Tính toán động học 1.1 Tính độ dịch chuyển của piston……………………………………… 1.2 Tính vận tốc của piston………………………………………………… 1.3 Tính gia tốc của piston………………………………………………… Phần II: Tính toán động lực học 2.1 Khái quát………………………………………………………………… 2.2 Dựng các đồ thị véctơ phụ tải…………………………………………… 2.3 Tính toán thực tế cho động cơ với các thông số đã cho………………… 2.1.1 Lực khí... tải…………………………………………… 2.3 Tính toán thực tế cho động cơ với các thông số đã cho………………… 2.1.1 Lực khí thể………………………………………………………… 2.1.2 Lực quán tính Pj…………………………………………………… 2.1.3 Tổng hợp lực khí thể và lực quán tính……………………………… 2.1.4 Vẽ đồ thị tác dụng lên chốt khuỷu………………………………… 2.1.5 Vẽ đồ thị lực tác dụng lên cổ trục 3.Triển khai đồ thị Q(α) 16 ... tổng quát ta có bảng số liệu sau : 12 TKMH §éng C¬ §èt Trong Tâm của đồ thị − Pki +1.40 0 = 0 80 Pki li' Pki +1.li'' '' ' = Pki + Pki +1 cos ϕ = + 1 = −7,82 li li * ' R2T = − Pki +1 sin ϕ = * R2 Z Ta vẽ được đồ thị sau : O T T' Z' 3.Triển khai đồ thị Q(α): 13 TKMH §éng C¬ §èt Trong -Xác định trị số trung bình của phụ tải Qtb =>Áp suất tác dụng lên mặt chốt k max,ktb và hệ số va đập χ kmax= Qtb= 8929,9189 = 26,58 336 720 14 TKMH §éng C¬ §èt Trong 95,19 χ= = = 26,58 = 3,5 (Qmax=95,19 kG/cm2) *Tính cho cổ trục (0,1)&(4,0): Q(kG/cm2) Q tb 360 0 Qtb= 7880, 2517 = 23, 45 336 71,51 χ= = = 23, 45 = 3, 05 (Qmax=71,51 kG/cm2) a 720 15 TKMH. ..11 TKMH §éng C¬ §èt Trong Áp dụng công thức tổng quát ta lập được bảng sau : Dịch tâm đồ thị theo biểu thức sau : − Pki +1.40 0 = 0 80 Pki li' Pki +1.li'' '' ' = Pki + Pki +1 cos ϕ = + = −7,82 li li * ' R2T . xylanh 1 và 2 là 180 0 Giữa xylanh 2 và 3 là 0 0 Giữa xylanh 3 và 4 là 180 0 7 TKMH §éng C¬ §èt Trong Do đó các cổ : 0.1 chịu lực giống cổ 4-0 1.2 chịu lực giống cổ 3-4 Sơ đồ tổng quát lực tác. toán thực tế cho động cơ với các thông số đã cho………………… 2.1.1. Lực khí thể………………………………………………………… 2.1.2. Lực quán tính Pj…………………………………………………… 2.1.3. Tổng hợp lực khí thể và lực quán tính……………………………… . = -75,72. J P .10 -5 ( KG/cm 2 ) 2.1.3. Tổng hợp lực khí thể và lực quán tính tác dụng lên cơ cấu: Cộng đồ thị: P  = P j + Pkt Dựa vào đồ thị P - V ta tìm được giá trị Pkt tương ứng với