Thiết kế môn học Động đốt LỜI NÓI ĐẦU Thiết kế môn học động đốt phần thực hành thiếu sinh viên chuyên ngành Cơ khí, sau học xong phần lý thuyết nguyên lý động phần tính toán thiết kế Đây nhiệm vụ bắt buộc phải hoàn thành Qua thiết kế, sinh viên củng cố phần lý thuyết trang bị phần tiếp cận, bước chuẩn bị dần cho công việc chuyên môn sau Bài thiết kế hướng dẫn KS Ngô Văn Thanh giáo viên trực tiếp giảng dạy, đồng thời tham khảo thêm ý kiến đóng góp bạn lớp tài liệu khác Tuy nhiên, trình độ thời gian có hạn nên làm tránh khỏi thiếu sót, em mong muốn nhận bảo hưóng dẫn Thầy môn để thiết kế hoàn chỉnh Hà nội, ngày 10/11/2007 Sinh viên thực Cao Ngọc Toản Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 Thiết kế môn học Động đốt THIẾT KẾ MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Yêu cầu: Vẽ truyền tính bền truyền Các thông số cho trước: Ambassador Car Động 1800 ISZ MPFI ( Petrol ) MPFI with Cylinder OHC Đường kính xylanh (mm) D Hành trình piston S (mm) Số xylanh i Công suất Ne (hp) Số vòng quay n (rpm) Tỷ số nén ε Xupáp nạp mở sớm φ1 Xupáp nạp đóng muộn φ2 Xupáp thải mở sớm φ3 Xupáp thải đóng muộn φ4 Góc đánh lửa sớm φs Áp suất cuối hành trình nạp pa Áp suất khí sót pr Áp suất cuối hành trình nén pc Áp suất cuối hành trình cháy pz Áp suất cuối hành trình dãn nở pb Khối lượng nhóm piston Mpt Khối lượng nhóm truyền Mtt 84 82 in-line 74 mã lực 5000 vg/ph 8.5 80 460 520 180 90 0.92 kG/cm2 1.14 kG/cm2 17.26 kG/cm2 66.8 kG/cm2 4.50 kG/cm2 0.73 kg 0.92 kg Chương 1: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC Tính thông số động cơ: S 82 = 41 (mm) + Bán kính quay trục khuỷu: R = = 2 Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 Thiết kế môn học Động đốt + Chọn tham số λ = R = 41 × = 164 ( mm) λ π ⋅ n 3.14 × 5000 = = 523,33 ( rad/s) + Vận tốc góc trục khuỷu: ω = 30 30 λ   1.1 Tính chuyển vị: x = R (1 − cos ϕ ) + (1 − cos 2ϕ )    + đó, chiều dài truyền L = Trong đó: + x : độ chuyển vị piston (mm) + R: bán kính quay trục khuỷu (mm) + λ : Tham số kết cấu + φ : Góc quay trục khuỷu (độ) 1.1.1: Ta lập bảng giá trị chuyển vị piston: (Bảng 1.1): φ 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 - cosφ 0.000 0.015 0.060 0.134 0.234 0.357 0.500 0.658 0.826 1.000 1.174 1.342 1.500 1.643 1.766 1.866 1.940 1.985 2.000 1.985 1.940 1.866 1.766 1.643 1.500 1.342 1.174 1.000 0.826 x1 0.000 0.623 2.473 5.493 9.592 14.646 20.500 26.977 33.880 41.000 48.120 55.023 61.500 67.354 72.408 76.507 79.527 81.377 82.000 81.377 79.527 76.507 72.408 67.354 61.500 55.023 48.120 41.000 33.880 – cos2φ 0.000 0.060 0.234 0.500 0.826 1.174 1.500 1.766 1.940 2.000 1.940 1.766 1.500 1.174 0.826 0.500 0.234 0.060 0.000 0.060 0.234 0.500 0.826 1.174 1.500 1.766 1.940 2.000 1.940 x2 0.000 0.155 0.600 1.281 2.118 3.007 3.844 4.525 4.970 5.125 4.970 4.525 3.844 3.007 2.118 1.281 0.600 0.155 0.000 0.155 0.600 1.281 2.118 3.007 3.844 4.525 4.970 5.125 4.970 x 0.000 0.777 3.072 6.774 11.710 17.653 24.344 31.503 38.851 46.125 53.090 59.548 65.344 70.362 74.525 77.788 80.127 81.532 82.000 81.532 80.127 77.788 74.525 70.362 65.344 59.548 53.090 46.125 38.851 Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 Thiết kế môn học Động đốt 290 300 310 320 330 340 350 360 0.658 0.500 0.357 0.234 0.134 0.060 0.015 0.000 26.977 20.500 14.646 9.592 5.493 2.473 0.623 0.000 1.766 1.500 1.174 0.826 0.500 0.234 0.060 0.000 4.525 3.844 3.007 2.118 1.281 0.600 0.155 0.000 31.503 24.344 17.653 11.710 6.774 3.072 0.777 0.000 1.1.2 Vẽ đồ thị chuyển vị piston: Từ bảng kết có, ta có đồ thị hành trình piston: λ   Tính vận tốc v = Rω sin ϕ + sin 2ϕ    Trong đó: v – vận tốc piston (m/s) R = 0,042 m – bán kính quay trục khuỷu ω = 575,67 (rad/s) – vận tốc góc quay trục khuỷu λ – tham số kết cấu = φ – góc quay trục khuỷu 1.2 1.2.1 φ Lập bảng giá trị vận tốc piston Bảng 1.2): sinφ 0.000 v1 0.000 sin2φ 0.000 v2 0.000 v 0.000 Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 Thiết kế môn học Động đốt 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 1.2.2 0.174 0.342 0.500 0.643 0.766 0.866 0.940 0.985 1.000 0.985 0.940 0.866 0.766 0.643 0.500 0.342 0.174 0.000 -0.174 -0.342 -0.500 -0.643 -0.766 -0.866 -0.940 -0.985 -1.000 -0.985 -0.940 -0.866 -0.766 -0.643 -0.500 -0.342 -0.174 0.000 3.726 7.339 10.728 13.792 16.437 18.582 20.163 21.131 21.457 21.131 20.163 18.582 16.437 13.792 10.728 7.339 3.726 0.000 -3.726 -7.339 -10.728 -13.792 -16.437 -18.582 -20.163 -21.131 -21.457 -21.131 -20.163 -18.582 -16.437 -13.792 -10.728 -7.339 -3.726 0.000 0.342 0.643 0.866 0.985 0.985 0.866 0.643 0.342 0.000 -0.342 -0.643 -0.866 -0.985 -0.985 -0.866 -0.643 -0.342 0.000 0.342 0.643 0.866 0.985 0.985 0.866 0.643 0.342 0.000 -0.342 -0.643 -0.866 -0.985 -0.985 -0.866 -0.643 -0.342 0.000 0.917 1.724 2.323 2.641 2.641 2.323 1.724 0.917 0.000 -0.917 -1.724 -2.323 -2.641 -2.641 -2.323 -1.724 -0.917 0.000 0.917 1.724 2.323 2.641 2.641 2.323 1.724 0.917 0.000 -0.917 -1.724 -2.323 -2.641 -2.641 -2.323 -1.724 -0.917 0.000 4.643 9.063 13.051 16.433 19.078 20.905 21.887 22.048 21.457 20.213 18.439 16.259 13.795 11.151 8.406 5.615 2.809 0.000 -2.809 -5.615 -8.406 -11.151 -13.795 -16.259 -18.439 -20.213 -21.457 -22.048 -21.887 -20.905 -19.078 -16.433 -13.051 -9.063 -4.643 0.000 Vẽ đồ thị vận tốc piston: Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 Thiết kế môn học Động đốt 1.3 Tính gia tốc : j = Rω [ cos ϕ + λ cos 2ϕ ] Trong đó: + J : gia tốc piston (m/s2) + R: bán kính quay trục khuỷu (m) + λ : Tham số kết cấu ( λ = 1/4 ) + φ : Góc quay trục khuỷu (độ) 1.3.1 Lập bảng giá trị gia tốc piston (bảng 1.3) φ cosφ 1.000 j1 11228.846 cos 2φ 1.000 j2 2807.211 j 14036.057 Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 Thiết kế môn học Động đốt 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 1.3.2 0.985 0.940 0.866 0.766 0.643 0.500 0.342 0.174 0.000 -0.174 -0.342 -0.500 -0.643 -0.766 -0.866 -0.940 -0.985 -1.000 -0.985 -0.940 -0.866 -0.766 -0.643 -0.500 -0.342 -0.174 0.000 0.174 0.342 0.500 0.643 0.766 0.866 0.940 0.985 1.000 11058.254 10551.664 9724.466 8601.795 7217.763 5614.423 3840.491 1949.869 0.000 -1949.869 -3840.491 -5614.423 -7217.763 -8601.795 -9724.466 -10551.664 -11058.254 -11228.846 -11058.254 -10551.664 -9724.466 -8601.795 -7217.763 -5614.423 -3840.491 -1949.869 0.000 1949.869 3840.491 5614.423 7217.763 8601.795 9724.466 10551.664 11058.254 11228.846 0.940 0.766 0.500 0.174 -0.174 -0.500 -0.766 -0.940 -1.000 -0.940 -0.766 -0.500 -0.174 0.174 0.500 0.766 0.940 1.000 0.940 0.766 0.500 0.174 -0.174 -0.500 -0.766 -0.940 -1.000 -0.940 -0.766 -0.500 -0.174 0.174 0.500 0.766 0.940 1.000 2637.916 2150.449 1403.606 487.467 -487.467 -1403.606 -2150.449 -2637.916 -2807.211 -2637.916 -2150.449 -1403.606 -487.467 487.467 1403.606 2150.449 2637.916 2807.211 2637.916 2150.449 1403.606 487.467 -487.467 -1403.606 -2150.449 -2637.916 -2807.211 -2637.916 -2150.449 -1403.606 -487.467 487.467 1403.606 2150.449 2637.916 2807.211 13696.170 12702.112 11128.071 9089.262 6730.296 4210.817 1690.043 -688.047 -2807.211 -4587.785 -5990.940 -7018.029 -7705.230 -8114.328 -8320.860 -8401.215 -8420.339 -8421.634 -8420.339 -8401.215 -8320.860 -8114.328 -7705.230 -7018.029 -5990.940 -4587.785 -2807.211 -688.047 1690.043 4210.817 6730.296 9089.262 11128.071 12702.112 13696.170 14036.057 Vẽ đồ thị gia tốc j = j(φ) Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 Thiết kế môn học Động đốt CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC 2.1 Vẽ hiệu chỉnh đồ thị công 2.1.1/ Cơ sở tính vẽ đồ thị Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 Thiết kế môn học Động đốt - Thể tích làm việc xylanh: Vh = - Dung tích buồng cháy Vc = πD S 3.14 × 0.084 × 0.082 = = 4,54 × 10 − ( m3 ) 4 Vh 4,54 × 10 −4 = = 0,61 × 10 − (m3 ) ε −1 8,5 − - Thể tích xylanh: V = Vh + Vc = (4,54 + 0,61).10-4 = 5,15.10-4 (m3 ) - Chỉ số nén đa biến trung bình n1 : Pc 17,26 ln ln n1 Pa 0,92 Ta có: Pc = Pa ε → n1 = = = 1,37 ln ε ln 8,5 - Chỉ số giãn nở trung bình n2 : n2 ρ Ta có: Pb = Pz   Động thuộc loại chạy xăng nên ta có độ dãn sớm ρ =1 ε  P 4,50 ln b ln Pz 66,8 = = 1,26 Suy ra: n2 = ρ ln ln ε 8,5 - Ta lập bảng giá trị P – V thời điểm nén giãn nở: Đặt : i = Vi/Vc , Vi thể tích xylanh thời điểm i i 10 in1 1.000 2.585 4.505 6.681 9.070 11.643 14.381 17.268 20.291 23.442 P Pnén = nc1 i kG/cm2 21.100 8.163 4.684 3.158 2.326 1.812 1.467 1.222 1.040 0.900 n2 độ dài ( mm ) 72.859 28.189 16.174 10.906 8.033 6.258 5.066 4.219 3.591 3.108 ρ   i n2 1.000 0.420 0.253 0.177 0.134 0.106 0.088 0.074 0.064 0.056 ρ Pgiãn = Pz   i kG/cm2 72.400 30.440 18.337 12.799 9.683 7.710 6.359 5.381 4.644 4.071 độ dài (mm) 250.000 105.112 63.320 44.194 33.437 26.623 21.957 18.581 16.038 14.059 2.1.2/ Hiệu chỉnh đồ thị công: - Bán kính vòng tròn Brick : Rb = Vh/(2.μV) = 4,54.10-4/(2.0,0252.10-4) = 90 (mm) - Tham số kết cấu: λ = 1/4 λ - Khoảng dịch chuyển tâm OO’ : OO’ = R = 90.0,25/2 = 11,25 mm - Hiệu chỉnh điểm c’ : góc đánh lửa sớm φs = 90 Pc’’ = (1,2 ÷ 1,25)Pc Chọn Pc’’ = 1,25.17,26 = 21,575 kG/cm2 - Hiệu chỉnh điểm z’: Pz’ = 0.,85Pz = 0,85.66,8 = 56,78 kG/cm2 - Hiệu chỉnh điểm b’: Pb’ = Pb – (Pb – Pr)/2 = 4,5 – (4,5 – 1,14)/2 = 2,82 kG/cm2 + góc đóng muộn xupap nạp : φ2 = 460 + góc nạp mở sớm φ1 = 80 + góc thải mở sớm φ3 = 520 Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 Thiết kế môn học Động đốt + góc thải đóng muộn φ4 = 180 - Từ thông số ta xây dựng đồ thị công p – V với tỷ lệ xích + μp = 0,2672 kG / cm mm m3 mm 2.2 Triển khai đồ thị công sang đồ thị Pkt = P(φ) - Kết tính nhiệt ta vẽ đồ thị công p – V Triển khai đồ thị p – V thành đồ thị p - φ ( biểu thị mối quan hệ áp suất p góc quay trục khuỷu φ) Qua ta biết biến thiên áp suất khí thể theo góc quay trục khuỷu Khi tính toán, ta tính toán với áp suất tương đối, đó: pkt = p – po (kG/cm2) Trong đó: pkt : áp suất khí thể tính theo áp suất tương đối p – áp suất khí thể đồ thị công po – áp suất khí - Sử dụng vòng tròn Brick ta triển khai đồ thị p – φ với tỷ lệ xích sau: + μV = 0.0252.10-4 kG / cm + μp = 0,2672 ( ) mm + μφ = o/mm 2.3 Tính lực quán tính: 2.3.1 Lực quán tính khối lượng chuyển động tịnh tiến Ta có: pj = -m.j = - m R.ω2 (cosφ + λcos2φ) ( kG/m2) Trong đó: + m : (kg/m2) - khối lượng nhóm piston khối lượng quy dẫn đầu nhỏ truyền M m pt + m1 = m = FP πD , với D đường kính xylanh (m) 0,73 + 0,3 × 0,92 = 181,623 Thay số ta : m = π (0,084) kg/m2 + R: bán kính quay trục khuỷu (R = 0,041m) + λ : Tham số kết cấu ( λ = 1/4 ) + φ : Góc quay trục khuỷu (độ) - Lập bảng tính giá trị pj theo góc quay trục khuỷu φ sau: Vì pj hàm tuần hoàn theo chu kỳ 2π nên ta cần tính pj khoảng – 3600 ; khoảng lại (370 – 7200 ) hoàn toàn đối xứng Bảng 2.4 – Giá trị pj ứng với góc quay trục khuỷu φ cosφ 1.000 λ cos2φ 0.250 Pj(kG/cm2) -25.493 dai(mm) -95.407 10 Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 Thiết kế môn học Động đốt 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 0.985 0.940 0.866 0.766 0.643 0.500 0.342 0.174 0.000 -0.174 -0.342 -0.500 -0.643 -0.766 -0.866 -0.940 -0.985 -1.000 -0.985 -0.940 -0.866 -0.766 -0.643 -0.500 -0.342 -0.174 0.000 0.174 0.342 0.500 0.643 0.766 0.866 0.940 0.985 1.000 0.235 0.192 0.125 0.043 -0.043 -0.125 -0.192 -0.235 -0.250 -0.235 -0.192 -0.125 -0.043 0.043 0.125 0.192 0.235 0.250 0.235 0.192 0.125 0.043 -0.043 -0.125 -0.192 -0.235 -0.250 -0.235 -0.192 -0.125 -0.043 0.043 0.125 0.192 0.235 0.250 -24.875 -23.070 -20.211 -16.508 -12.224 -7.648 -3.069 1.250 5.099 8.332 10.881 12.746 13.994 14.737 15.113 15.259 15.293 15.296 15.293 15.259 15.113 14.737 13.994 12.746 10.881 8.332 5.099 1.250 -3.069 -7.648 -12.224 -16.508 -20.211 -23.070 -24.875 -25.493 -93.096 -86.339 -75.640 -61.782 -45.748 -28.622 -11.488 4.677 19.081 31.184 40.722 47.703 52.374 55.155 56.559 57.105 57.235 57.244 57.235 57.105 56.559 55.155 52.374 47.703 40.722 31.184 19.081 4.677 -11.488 -28.622 -45.748 -61.782 -75.640 -86.339 -93.096 -95.407 2.3.2 Lực quán tính khối lượng chuyển động quay Lực quán tính ly tâm khối lượng chuyển động quay tính sau: pk = - mr Rω2 Trong đó: 11 Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 Thiết kế môn học Động đốt + pk : lực qtính ly tâm kl chđộng quay tính theo đvị dtích đỉnh piston(kG/cm2) + mr: khối lượng quy dẫn đầu to truyền (kg) 0,7.M tt 0,7.0,92 = = 116,27 Ta có: mr = F p (kg/m2) π 0,084 Thay số ta được: pk = - 116,27.0,041.523,332.10-5 = 13,06 kG/cm2 2.4 Tính PΣ - Áp lực tổng cộng lên piston : pΣ = pj + pkt Đồ thị biểu diễn lực tác dụng lên nhóm piston thể đồ thị p – φ, với tỷ lệ xích : + μp = 0,28672 kG / cm mm + μφ = o/mm - Sau cộng đồ thị chia cho tỷ lệ xích ta lập bảng giá trị độ lớn pΣ theo góc φ sau ( thể chung với bảng 2.5): 2.5 Vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu để xác định lực tác dụng lên chốt khuỷu vị trí trục khuỷu Ta tìm giá trị lực lớn nhất, bé nhất, phạm vi chịu lực để xác định vị trí khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn - Lực tác dụng lên chốt khuỷu: Q = pk + T + Z Trong đó: + pk : lực quán tính klg chuyển động quay, phương nằm tâm má, chiều ly tâm + T : Thành phần tiếp tuyến lực tác dụng lên truyền ptt + Z : thành phần pháp tuyền lực tác dụng lên truyền - Cách vẽ thực sau: + Chọn hệ trục toạ độ TOZ chiều dương Z hướng vào tâm khuỷu, chiều dương T thuận chiều quay + Trên hệ toạ độ đó, ta đánh số điểm 1, 2, 3,… theo thứ tự ( B2.5) với tỷ lệ kG / cm xích lực μT = μZ = μp = 0.2672 mm + Nối điểm lại ta đường cong biểu diễn đồ thị vectơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu + Tâm đồ thị vectơ điểm O c , nằm trục dương Z cách tâm O hệ TOZ khoảng giá trị lực quán tính ly tâm pk2 pk 13,06 = = 48,88 mm Khoảng dịch chuyển OOc = µ P 0,2672 Tại điểm M đồ thị, ta có vectơ lực tác dụng lên chốt khuỷu Q có gốc O c độ lớn OcM, điểm tác dụng A nằm chốt khuỷu theo phương pháp ngoại lực tác dụng Bảng 2.5 : giá trị lực tác dụng lên chốt khuỷu theo gqtk φ 12 Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 Thiết kế môn học Động đốt φ Pkt PΣ Pj sin(ϕ + β ) cos β T cos(ϕ + β ) cos β Z 13 Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 Thiết kế môn học Động đốt 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 -0.140 -0.080 -0.080 -0.080 -0.080 -0.080 -0.080 -0.080 -0.080 -0.080 -0.080 -0.080 -0.080 -0.080 -0.080 -0.080 -0.080 -0.080 -0.080 -0.032 -0.024 -0.018 0.036 0.115 0.222 0.362 0.545 0.814 1.176 1.702 2.464 3.610 5.339 7.859 11.009 14.611 21.601 44.153 57.064 34.376 25.606 18.835 14.210 11.079 8.887 7.341 6.224 -25.493 -24.875 -23.070 -20.211 -16.508 -12.224 -7.648 -3.069 1.250 5.099 8.332 10.881 12.746 13.994 14.737 15.113 15.259 15.293 15.296 15.293 15.259 15.113 14.737 13.994 12.746 10.881 8.332 5.099 1.250 -3.069 -7.648 -12.224 -16.508 -20.211 -23.070 -24.875 -25.493 -24.875 -23.070 -20.211 -16.508 -12.224 -7.648 -3.069 1.250 5.099 8.332 Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 -25.632 -24.955 -23.150 -20.291 -16.588 -12.304 -7.728 -3.149 1.170 5.019 8.253 10.801 12.666 13.915 14.658 15.033 15.179 15.213 15.216 15.261 15.234 15.094 14.773 14.109 12.968 11.242 8.878 5.912 2.425 -1.367 -5.184 -8.613 -11.169 -12.352 -12.061 -10.264 -3.892 19.278 33.994 14.164 9.098 6.611 6.562 8.009 10.137 12.439 14.557 0.000 0.216 0.422 0.609 0.766 0.890 0.975 1.021 1.028 1.000 0.942 0.859 0.757 0.642 0.519 0.391 0.262 0.131 0.000 -0.131 -0.262 -0.391 -0.519 -0.642 -0.757 -0.859 -0.942 -1.000 -1.028 -1.021 -0.975 -0.890 -0.766 -0.609 -0.422 -0.216 0.000 0.216 0.422 0.609 0.766 0.890 0.975 1.021 1.028 1.000 0.942 0.000 -5.401 -9.780 -12.348 -12.713 -10.949 -7.536 -3.215 1.203 5.019 7.771 9.274 9.587 8.936 7.609 5.885 3.970 1.991 0.000 -1.997 -3.985 -5.909 -7.669 -9.061 -9.816 -9.653 -8.359 -5.912 -2.493 1.396 5.055 7.665 8.560 7.517 5.095 2.221 0.000 4.172 14.361 8.620 6.973 5.883 6.399 8.176 10.421 12.439 13.707 0.977 0.91 0.803 0.662 0.495 0.311 0.119 -0.071 -0.253 -0.419 -0.565 -0.689 -0.79 -0.87 -0.929 -0.969 -0.992 -1 -0.992 -0.969 -0.929 -0.87 -0.79 -0.689 -0.565 -0.419 -0.253 -0.071 0.119 0.311 0.495 0.662 0.803 0.91 0.977 0.977 0.91 0.803 0.662 0.495 0.311 0.119 -0.071 -0.253 -0.419 -25.632 -24.381 -21.066 -16.294 -10.981 -6.090 -2.403 -0.375 -0.083 -1.270 -3.458 -6.103 -8.727 -10.992 -12.752 -13.965 -14.708 -15.092 -15.216 -15.139 -14.762 -14.022 -12.852 -11.146 -8.935 -6.352 -3.720 -1.496 -0.172 -0.163 -1.612 -4.264 -7.394 -9.919 -10.976 -10.028 -3.892 18.835 30.935 11.374 6.023 3.273 2.041 0.953 -0.720 -3.147 -6.099 14 Thiết kế môn học Động đốt 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 5.419 4.807 4.349 4.025 3.792 3.507 2.972 2.438 1.300 0.835 0.140 0.140 0.140 0.140 0.140 0.140 0.140 0.140 0.140 0.140 0.140 0.140 0.140 0.140 0.140 0.140 10.881 12.746 13.994 14.737 15.113 15.259 15.293 15.296 15.293 15.259 15.113 14.737 13.994 12.746 10.881 8.332 5.099 1.250 -3.069 -7.648 -12.224 -16.508 -20.211 -23.070 -24.875 -25.493 16.300 17.553 18.343 18.762 18.905 18.766 18.265 17.734 16.593 16.093 15.252 14.877 14.134 12.886 11.021 8.472 5.238 1.389 -2.930 -7.508 -12.084 -16.368 -20.071 -22.930 -24.736 -25.353 0.859 0.757 0.642 0.519 0.391 0.262 0.131 0.000 -0.131 -0.262 -0.391 -0.519 -0.642 -0.757 -0.859 -0.942 -1.000 -1.028 -1.021 -0.975 -0.890 -0.766 -0.609 -0.422 -0.216 0.000 13.995 13.286 11.780 9.740 7.400 4.909 2.391 0.000 -2.172 -4.210 -5.971 -7.724 -9.077 -9.754 -9.462 -7.978 -5.238 -1.428 2.991 7.321 10.754 12.545 12.214 9.687 5.353 0.000 -0.565 -0.689 -0.79 -0.87 -0.929 -0.969 -0.992 -1 -0.992 -0.969 -0.929 -0.87 -0.79 -0.689 -0.565 -0.419 -0.253 -0.071 0.119 0.311 0.495 0.662 0.803 0.91 0.977 -9.209 -12.094 -14.491 -16.323 -17.562 -18.184 -18.119 -17.734 -16.460 -15.594 -14.169 -12.943 -11.166 -8.879 -6.227 -3.550 -1.325 -0.099 -0.349 -2.335 -5.982 -10.836 -16.117 -20.866 -24.167 -25.353 2.6 Triển khai đồ thị vectơ phụ tái tác dung lên chốt khuỷu sang đồ thị Q = Qφ Bảng 2.6: Giá trị lực phụ tải Q theo góc quay trục khuỷu φ φ Q (độ dài) 10 141 20 30 146 130.5 120 40 50 60 70 80 102 87 67 53 52.5 15 Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 Thiết kế môn học Động đốt 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 58 66 80 90 98 103 106 107 107.5 107 106 105 104 101 97.5 96.5 80 70 58 50.5 46 55 70 82 91 93 82 61 28 73 34 36 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 140 720 42 49.5 56 64.5 76 85 96 104.5 112 117 118 119 117 115 112 107 102 98 94 88 80 73 61 50 56.5 63 85 103 118 131 165 146 Đồ thị triển khai phụ tải toạ độ độc cực thành Q – φ thể hình vẽ vẽ Ao Xác định hệ số va đập χ: S 36214 = 100.59 mm + Phụ tải trung bình Qtb : = tb = L 360 k max Qmax 168 = = = 1.67 < [ χ ] = (đối với động hàng xylanh) Hệ số va đập χ = k tb Qtb 100.59 2.7 Đồ thị mài mòn Đồ thị mài mòn chốt khuỷu thể trạng thái chịu tải điểm bề mặt chốt khuỷu Đồ thị thể trạng thái hao mòn cổ trục, đồng thời rõ khu vực chịu tải để khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn theo nguyên tắc đảm bảo đưa dầu nhờn vào ổ trượt vị trí có khe hở trục bạc lót ổ lớn nhất, áp suất bé làm cho dầu lưu thông dễ dàng Khi vẽ đồ thị mài mòn ta cần sử dụng số giả thiết sau: + Lượng mòn tỷ lệ thuận với lực tác dụng 16 Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 Thiết kế môn học Động đốt + Lực tác dụng gây mài mòn bề mặt trục phạm vi 1200 ( 600 bên) + Không xét đến điều kiện làm việc thực tế cổ trục, cổ chốt Cách vẽ thể sau: + Vẽ vòng tròn bán kính ρ = 80 mm biểu chốt khuỷu + Chia vòng tròn thành 24 phần nhau, đánh số 0, 1, 2, …, 23 + Xác định tổng QΣi tác dụng lên điểm thứ i (dựa vào đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu) sau ta lập bảng giá trị QΣi (B.2.7) + Xác định ΣQi bàng cách cộng tất lực QΣp tác dụng lên điểm + Chọn tỷ lệ mài mòn (a = 1/66) , tỷ lện lượng mòn Δ lực tác dụng Từ xác định lượng mòn Δi ghi vào bảng 2.7 + Đặt lên vòng tròn vẽ theo phương hướng tâm đoạn giá trị Δi điểm i tương ứng nối điểm đầu mút lại ta hình dáng cổ trục sau mòn Từ xác định vùng mòn để khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn Căn vào đồ thị mài mòn ta xác định vị trí khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn vị trí * Nhận xét: Trên thực tế điểm chốt khuỷu bị mài mòn điều kiện làm việc không giống với điều kiện giả thiết Do kết thu tương đối Bảng 2.7 – Xác định hợp lực tác dụng chốt khuỷu (Xem trang bên) 17 Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 III,Tính bền truyền: 1,Tính sức bền đầu nhỏ mỏng chịu kéo: Xét tỷ số: d2/d1 = 52/39 = 1,333 < 1,5 => loại đầu nhỏ mỏng, tính theo lý thuyết cong bị ngàm tiết diện chuyển tiếp từ dầu nhỏ đến thân, lực tác dụng lên đầu nhỏ chịu kéo lực quán tính nhóm PISTON Giáo sư Kinaxotsvili đề xuất phương pháp tính sở giả thiết sau: + Coi đầu nhỏ dầm cong ngàm hai đầu, vị trí ngàm vị trí chuyển tiếp đầu nhỏ thân (tiết diện C-C) ứng với góc γ bằng: H 28 + ρ1 + 28 γ = 90 o + arccos = 90 o + ar cos = 128,9 o r2 + ρ1 26 + 28 + Do tính chất đối xứng ngàm nên tính toán, cắt bỏ nửa thay lực pháp tuyến mô men uốn NA MA, tính gần theo biểu thức sau: MA = Pj.ρ(0,00033γ – 0,0297) MNm NA = Pj(0,572 – 0,0008γ) MN Giá trị γ biểu thức tính theo độ: ρ = (d1 + d2)/4 = (52+39)/4 = 22,75 (mm) : bán kính trung bình dầu nhỏ Pj = mnp.R.ω2 = 2,4.0,062.219,912 = 7196 N = 7,196.10-3 MN => MA = 7,196.10-3.0,02275(0,00033.128,9o – 0,0297) = 2,101.10-6 MNm NA = 7,196.10-3(0,572 – 0,0008γ) = 3,374.10-3 MN * Lực tác dụng dầm cong có bán kính cong bán kính trung bình đầu nhỏ ρ lực phân bố có giá trị bằng: m np R.ω (1 + λ) 2,4.0,062.219,912 (1 + 0,25) q = Pj/2ρ = = = 0,197693(MN/m) 2.0,02275 2ρ Từ giả thiết sơ đồ tính, ta tính giá trị lực pháp tuyến mô men uốn tiết diện Người ta chứng minh lực mô men tiết diện ngàm C – C lớn tiết diện nguy hiểm, mô men uốn lực kéo tiết diện ngàm C – C là: Mjc = MA + NA.ρ(1- cosγ) – 0,5Pj.ρ(sinγ - cosγ) = = 2,101.10-6 + 3,374.10-3.0,02275(1- cos128,9) – 0,5.7,196.10-3.0,02275(sin128,9 – cos128,9) = 1,2.10-5 MNm Njc = NAcosy + 0,5Pj(sinγ - cosγ) = 3,374.10-3.cos128,9 + 0,5.7,196.10-3(sin128,9 – cos128,9) = 2,94.10-3 MN Đầu nhỏ ép căng bạc lót nên có biến dạng đồng thời đầu nhỏ bạc lót Trong đầu nhỏ chịu biến dạng kéo, bạc lót chịu biến dạn nén Do trình làm việc, đầu nhỏ truyền không chịu toàn lực kéo Njc mà chịu phần lực kéo đó, đặc trưng hệ số giảm tải χ Hệ số χ phụ thuộc vào độ cứng chi tiết mối ghép( bạc lót đầu nhỏ) xác định sau: χ= E đ Fđ E đ Fđ + E b Fb Eđ ,Fđ: mô men đàn hồi tiết diện dọc đầu nhỏ; Eđ = 2,2.105 (MN/m2) Fđ = ld(d2 – d1) = 0,034(0,052 – 0,039) = 4,42.10-4(m2) Eb,Fb: mô men đàn hồi tiết diện dọc bạc lót: Eb = 1,15.105 (MN/m2) Fb = 0,032(0,039- 0,036) = 9,6.10-5 (m2) 2,2.10 5.4,42.10 −4 = 0,898 => χ = 2,2.10 5.4,42.10 −4 + 1,15.10 5.9,6.10 −5 Do vậy, ứng suất đầu nhỏ là:   6ρ + s + χN jc  σnj = 2.M jc = s( 2ρ + s )   l d s   6.0,02275 + 0,0065 −5 −3 2.1,2.10 0,0065(2.0,02275 + 0,0065) + 2,94.10 0,898 0,034.0,0065 = 57,9 (MN/m )     6ρ − s + χN jc  σtj = − 2M jc = s( 2ρ − s )   lds  6.0,02275 − 0,0065 −5 −3  − 2.1,2.10 0,0065( 2.0,02275 − 0,0065) + 0,898.2,94.10  0,034.0,0065 = - 49,3 (MN/m )   Ứng suất kéo cho phép [σk] = 30 – 60 MN/m 2,Tính sức bền đầu nhỏ chịu nén: Lực nén tác dụng lên đầu nhỏ truyền hợp lực lực khí thể lực quán tính khối lượng nhóm piston: PΣ = Pkt + Pjp = pz.Fp + mnp.R.ω2(1+λ) = = 70,9.10-3 + 2,4.0,062.219,912(1 + 0,25).10-6 = 79,9.10-3 MN Theo Kinaxotsvili, lực PΣ gây phân bố đầu nhỏ truyền theo quy luật đương cosin: 2PΣ cos α q= πρ Ta coi đầu nhỏ dẩm cong tính chất đối xứng ta cắt bỏ nửa tiết diện A-A, thay vào lực mô men tương ứng N A, MA: NA/PΣ = 0,008 => NA = 0,008 79,9.10-3 = 6,392.10-4 (MN) MA/PΣ.ρ = 0,0027 => MA = 0,0027 79,9.10-3.0,02275 = 4,9.10-6(MNm) Người ta chứng minh lực mô men sinh tiết diện ngàm C – C lớn Cho nên ta tính giá trị lực ứng suất tiết diện này:  sin γ γ  − sin γ − cos γ  = Mz = MA + NA.ρ(1 - cosγ) – PΣ  π π    sin 128,9 2,25  − sin 128,9 − cos128,9  = 4,9.10-6 + 6,392.10-4.0,02275(1 – cos128,9) – 79,9.10-3  3,14 3,14   -3 = - 2,48.10 MNm  sin γ γ  − sin γ − cos γ  = Nz = NAcosγ + PΣ  π π    sin 128,9 2,25  − sin 128,9 − cos128,9  = 6,392.10-4 cos128,9+ 79,9.10-3  3,14 3,14   -3 = 2,11.10 MN Ứng suất gây cho đầu nhỏ chịu nén là: Trên mặt ngoài:   6ρ + s + χN z  σnz = 2.M z = s( 2ρ + s )   l d s   6.0,02275 + 0,0065 −3 + 2,11.10 −3.0,898 = − 2.2,48.10 = 0,0065(2.0,02275 + 0,0065)   0,034.0,0065 Trên mặt trong:   6ρ − s + χN z  σtz = − 2M z = s( 2ρ − s )   lds   6.0,02275 − 0,0065 −3 + 0,898.2,11.10 −3  = 2.2,48.10 = 0,0065( 2.0,02275 − 0,0065)   0,034.0,0065 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tên sách Tác giả 1.Kết cầu tính toán động đốt PGS.TS Nguyễn Duy Tiến NXB Giao thông Vận tải – 2006 Động đốt PGS.TS Nguyễn Minh Tuấn NXB Khoa học kỹ thuật – 2005 Nguyên lý động đốt PGS.TS Nguyễn Tất Tiến NXBGD – 2001 Motor Vehicle Engines M Khovakh Mir Publishers Moscow - 1971 MỤC LỤC Nội dung Lời nói đầu Chương 1: Tính toán động học 1.1 Tính chuyển vị piston 1.2 Tính vận tốc piston 1.3 Tính gia tốc piston Trang 3…7 3…4 4…6 6…7 Chương 2: Tính toán động lực học 2.1 Vẽ đồ thị công p – V 2.2 Khai triển đồ thị công sang p – φ 2.3 Tính lực quán tính pj 2.4 Tính lực tổng pΣ 2.5 Vẽ đồ thị vectơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 2.6 Khai triển đồ thị vectơ phụ tải sang Q – φ 2.7 Vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu 8…16 8…9 9…10 11 11…13 14 15…16 Chương 3: Tính bền trục khuỷu 3.1 Tính bền chốt khuỷu 3.2 Tính bền mà khuỷu 3.3 Tính bền cổ trục 17…18 17 18 18 Tài liệu tham khảo Mục lục 19 20 [...]... theo phương pháp ngoại lực tác dụng Bảng 2.5 : giá trị lực tác dụng lên chốt khuỷu theo gqtk φ 12 Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 Thiết kế môn học Động cơ đốt trong φ Pkt PΣ Pj sin(ϕ + β ) cos β T cos(ϕ + β ) cos β Z 13 Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 Thiết kế môn học Động cơ đốt trong 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320... mặt trong:   1 6ρ − s + χN z  σtz = − 2M z = s( 2ρ − s )   lds   6.0,02275 − 0,0065 1 −3 + 0,898.2,11.10 −3  = 2.2,48.10 = 0,0065( 2.0,02275 − 0,0065)   0,034.0,0065 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tên sách Tác giả 1.Kết cầu và tính toán động cơ đốt trong PGS.TS Nguyễn Duy Tiến NXB Giao thông Vận tải – 2006 2 Động cơ đốt trong PGS.TS Nguyễn Minh Tuấn NXB Khoa học kỹ thuật – 2005 3 Nguyên lý động cơ đốt. .. -28.622 -45.748 -61.782 -75.640 -86.339 -93.096 -95.407 2.3.2 Lực quán tính của khối lượng chuyển động quay Lực quán tính ly tâm của khối lượng chuyển động quay được tính như sau: pk = - mr Rω2 Trong đó: 11 Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 Thiết kế môn học Động cơ đốt trong + pk : lực qtính ly tâm của kl chđộng quay tính theo đvị dtích đỉnh piston(kG/cm2) + mr: là khối lượng quy dẫn về đầu to thanh truyền... ở vị trí có khe hở giữa trục và bạc lót của ổ lớn nhất, áp suất bé làm cho dầu lưu thông dễ dàng Khi vẽ đồ thị mài mòn ta cần sử dụng một số giả thiết sau: + Lượng mòn tỷ lệ thuận với lực tác dụng 16 Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 Thiết kế môn học Động cơ đốt trong + Lực tác dụng gây mài mòn bề mặt trục trên phạm vi 1200 ( 600 về mỗi bên) + Không xét đến điều kiện làm việc thực tế của cổ trục, cổ chốt... sang đồ thị Q = Qφ Bảng 2.6: Giá trị của lực phụ tải Q theo góc quay trục khuỷu φ φ Q (độ dài) 0 10 141 20 30 146 130.5 120 40 50 60 70 80 102 87 67 53 52.5 15 Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 Thiết kế môn học Động cơ đốt trong 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 58 66 80 90 98 103 106 107 107.5 107 106 105 104 101.. .Thiết kế môn học Động cơ đốt trong 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 0.985 0.940 0.866 0.766 0.643 0.500 0.342 0.174... -14.022 -12.852 -11.146 -8.935 -6.352 -3.720 -1.496 -0.172 -0.163 -1.612 -4.264 -7.394 -9.919 -10.976 -10.028 -3.892 18.835 30.935 11.374 6.023 3.273 2.041 0.953 -0.720 -3.147 -6.099 14 Thiết kế môn học Động cơ đốt trong 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 5.419 4.807 4.349 4.025 3.792 3.507 2.972 2.438 1.300 0.835 0.140 0.140 0.140... Khoa học kỹ thuật – 2005 3 Nguyên lý động cơ đốt trong PGS.TS Nguyễn Tất Tiến NXBGD – 2001 4 Motor Vehicle Engines M Khovakh Mir Publishers Moscow - 1971 MỤC LỤC Nội dung Lời nói đầu Chương 1: Tính toán động học 1.1 Tính chuyển vị của piston 1.2 Tính vận tốc của piston 1.3 Tính gia tốc của piston Trang 1 3…7 3…4 4…6 6…7 Chương 2: Tính toán động lực học 2.1 Vẽ đồ thị công p – V 2.2 Khai triển đồ thị... mòn ta xác định được vị trí khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn là vị trí 9 * Nhận xét: Trên thực tế thì các điểm của chốt khuỷu đều bị mài mòn do điều kiện làm việc không giống với các điều kiện của giả thiết ở trên Do đó kết quả thu được chỉ là tương đối Bảng 2.7 – Xác định hợp lực tác dụng trên chốt khuỷu (Xem trang bên) 17 Cao Ngoc toan - CKGTCC – K45 III,Tính bền thanh truyền: 1,Tính sức bền đầu nhỏ mỏng chịu... thuyết thanh cong bị ngàm tiết diện chuyển tiếp từ dầu nhỏ đến thân, lực tác dụng lên đầu nhỏ khi chịu kéo chỉ là lực quán tính của nhóm PISTON Giáo sư Kinaxotsvili đề xuất phương pháp tính như trên cơ sở các giả thiết như sau: + Coi đầu nhỏ là 1 dầm cong ngàm hai đầu, vị trí ngàm là vị trí chuyển tiếp giữa đầu nhỏ và thân (tiết diện C-C) ứng với góc γ bằng: H 28 + ρ1 + 28 γ = 90 o + arccos 2 = 90 o + ar ... TRONG Yêu cầu: Vẽ truyền tính bền truyền Các thông số cho trước: Ambassador Car Động 1800 ISZ MPFI ( Petrol ) MPFI with Cylinder OHC Đường kính xylanh (mm) D Hành trình piston S (mm) Số xylanh