ĐỒ ÁN HỌC PHẦN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Năm học 2015-2016 NGUYỄN TUẤN LỰC NGUYỄN NHẬT MINH ĐẶNG VĂN BÌNH NGUYỄN ĐỨC TRỌNG 13090711 13094341 13052291 13087881 BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ: Nguyễn Tuấn Lực: - Tính toán nhiệt phần nén Vẽ đồ thị động học piston Vẽ mô cấu trục khuỷu – truyền Nguyễn Đức Trọng: - Tính toán nhiệt phần nạp Tính toán vẽ đồ thị lực khí thể, lực quán tính Pj, lực momen-tiếp tuyến Tính toán vẽ đồ thị phụ tải lực tác dụng lên chốt khuỷu bạc đầu to truyền Đặng Văn Bình: - Tính toán nhiệt phần cháy Tính toán bền phần trục khuỷu Tính toán kiểm nghiệm bền nhóm piston Nguyễn Nhật Minh: - Tính toán nhiệt phần giãn nở - Tính toán bền phần trục khuỷu Tính toán kiểm nghiệm bền nhóm truyền MỤC LỤC Đề mục Chương 1: Tính toán nhiệt động đốt I Các thông số cho trước của động II Chọn thông số tính toán nhiệt III Tính toán nhiệt Quá trình nạp Qúa trình nén Qúa trình cháy Qúa trình dãn nở Kiểm tra hệ số khí sót Tính toán thông số đặc trưng của chu trình Trang (4-11) Trang Tính toán thông số kết cấu của động Vẽ đồ thị công chỉ thị Đường đặc tính Chương 2: Tính toán động học cấu trục khuỷu truyền I Tính toán động học trục khuỷu truyền II Tính toán động học piston Chuyển vị piston Vận tốc piston Gia tốc piston (12-13) Chương 3: Tính toán động lực học cấu trục khuỷu truyền (14-29) I Sơ đồ lực momen tác động lên cấu trục khuỷu-thanh truyền của xylanh của động II Lực khí thể III Khối lượng chi tiết của cấu trục khuỷu truyền IV Hệ lực tác dụng cấu trục khuỷu-thanh truyền V Đồ thị tổng lực tiếp tuyến momen tổng Momen tổng Đồ thị vectơ tải tác dụng lên bề mặt chốt khuỷu VI Đồ thị vecto phụ tải bạc đầu to truyền Chương 4: Tính toán nghiệm bền các chi tiết chính động đốt I Tính toán chi tiết của nhóm piston 1.Piston a) Đỉnh Piston b) Đầu piston c) Phần dẫn hướng d) Bệ chốt e) Chốt pít-tông f) Ứng suất uốn chốt g) Ứng suất cắt chốt h) Tính độ biến dạng của chốt i) Ứng suất biến dạng 2.Xéc măng (30-49) Trang Tính toán nhóm truyền Tính toán đầu nhỏ truyền Tính toán thân truyền Tính bền đầu to truyền Tính bền bulong truyền Tính bền trục khuỷu Tính bền cổ trục Tính bền chốt khuỷu Tính toán má khuỷu II III KẾT LUẬN Thuận lợi Khó khăn Kinh nghiệm rút 61 CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG I a b c d e f g h II CÁC THÔNG SỐ CHO TRƯỚC CỦA ĐỘNG CƠ : Động tham khảo: động xăng Aston Martin Cygnet 2011 Công suất: Ne = 72KW Số vòng quay: n = 6000 vòng/phút Số xylanh: i = Tỷ số nén: Thể tích công tác: Vh=1329cm3 Thứ tự làm việc của xy lanh: 1-3-4-2 Thông số kết cấu: - Tỷ số với động xăng thì a=[0,8 1,2] => a=0,87 Ta có: Vh=1329 cm3 Mà => S = 13,46cm với a=1,2 - Tỷ số R= = 6,73cm => L=26,91cm CHỌN CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN NHIỆT : Áp suất không khí nạp: p0 = 0,1 MPa Nhiệt độ không khí nạp mới: T0 = 3000K Áp suất khí nạp trước xupap nạp: pk = 0,1 MPa Trang Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp: Tk = 3000K Áp suất cuối trình nạp: pa = 0,09 MPa Áp suất khí sót: pr = 0,1 MPa [30] Nhiệt độ khí sót: Tr = 10000K Độ sấy nóng khí nạp: oK Hệ số nạp phụ: Hệ số quét buồng cháy: Hệ số dư lượng không khí: [34] Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt ([2],35) Chỉ số nén trung bình của không khí: m = 1,5 [29] Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b: ξb =0,9 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm z: ξz =0,8 Hệ số điền đầy đồ thị công: d=0,95 TÍNH TOÁN NHIỆT : Quá trình nạp: - Hệ số khí sót: 10 11 12 13 14 15 16 III = - = 0,03 Hệ số nạp: = = 0,88 Nhiệt độ cuối trình nạp: Quá trình nén: 2.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới: 2.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy: 2.3 = 19,806 + 0,02389T kj/kmolđộ Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trình nén: Trang = 19,806+0,00289T kj/kmolđộ 2.4 Chỉ số nén đa biến n1:  n1 = 1,37 Áp suất cuối trình nén: pc = 0,09 = 2,55 MPa - Nhiệt độ cuối trình nén: Tc => Tc = 341,1 = 842,1 0K - Quá trình cháy : - Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg xăng: Mo = 0,512 kmol kk [39] Lượng khí nạp mới thực tế vào xylanh M1: ([1],48) Trong đó: µnl: trọng lượng phân tử của xăng µnl = 110 ÷114 Chọn µnl = 112[Kg/Kmol] + - - 112 M1= 0,9.0,512 = 0,47 [Kmol/kgnl] Số mol của lượng sản phẩm cháy M2: Do α - Nhiệt độ cuối trình cháy Tz: Trong ξZ + Đối với động xăng: = 0,8 ([1],35) + Nhiệt độ cuối trình nén Tc= 842,10K  kJ   kg    + Nhiệt trị thấp QH = 43960 ; + Tổn thất nhiệt cháy không hoàn toàn:  kJ   kg    - ∆QH = 120.103 (1-α) M0 = 120.103 (1 -0,9).0,512 = 6144 [KJ/kgnl] Thế thông số vào phương trình (**):  Tz = 23750K (Tz=[2400-27000K]) Trang λP = β Tz Tc λP - Tỷ số tăng áp suất: = = 3,05 ( =[3-4,5]) - Áp suất cuối trình cháy: pz = λp pc = 3,05.2,55 = 7,7 [MPa] (pz=[3,5-5MPa]) Quá trình dãn-nở : - Chỉ số dãn nở đa biến trung bình n2 : =>Tb=1530,16 0K - Nhiệt độ cuối trình cháy giãn nở: => n2=1,18 =>Tb=1530,16 0K pb = - Áp suất cuối trình dãn nở: Kiểm tra nhiệt độ khí sót : pz ε n2 = = 0,43 MPa Sai số: Tính toán các thông số đặc trưng chu trình : - Áp suất chỉ thị trung bình tính toán pi’: => - Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi: pi=φd.pi’= 1,02 MPa Ngày nay, động có tỉ số nén cao nên với yêu cầu cao người ta áp dụng biện pháp thiết kế công nghệ chế tạo đạ nên ta chọn trước để kết thiết kế đạt thông số tối ưu Ta có pm=(1-).pi => pm=0,102 Mpa - Áp suất có ích trung bình pe: pe=pi-pm=1,02-0,102=0,918 MPa - Hiệu suất chỉ thị trung bình - Hiệu suất có ích==0,278 - Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi: Trang Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge: Tính toán thông số kết cấu động : -Thể tích công tác Vh: Trong : -số chu kì động i -số xi-lanh động ne -số vòng quay động cần thiết kế vòng/phút Ne -công suất động thiết kế kW pe -áp suất có ích trung bình MPa Vẽ đồ thị công chỉ thị :  Bước 1: Vẽ đồ thị với trục tung thể cho áp suất khí thể (p kt), trục hoành thể cho thể tích khí (Vxl)  Bước 2: đánh dấu điểm lên đồ thị • Điểm a: điểm cuối trình nạp có áp suất pa thể tích Va Va=Vh+Vc ; => =>Va=429,55 cm • Điểm c (Vc;pc): điểm cuối hành trình nén tính toán • Điểm z (Vz;pz): điểm cuối hành trình cháy tính toán, với Vz=Vc=37,35 cm • Điểm b (Vb;pb): điểm cuối hành trình cháy giãn nở với Vb=Va=429,55 cm • Điểm r (Vc;pr): điểm cuối hành trình thải  Bước 3: Dựng đường cong nén Trong hành trình nén khí ta có: => 429,55 400 380 360 340 320 300 280 0,09 0,1 0,106 0,11 0,12 0,13 0,15 0,16 260 240 220 200 180 160 140 120 0,18 0,2 0,23 0,26 0,3 0,35 0,42 0,52 100 80 60 37,35 0,66 0,9 1,33 2,56  Bước 4: Dựng đường cong giãn nở Trong trình cháy ta có: 429,55 0,43 260 400 0,47 240 380 0,5 220 360 0,53 200 340 0,57 180 320 0,61 160 300 0,66 140 280 0,71 120 Trang  0,78 0,86 0,95 1,06 100 80 60 37,35 2,41 3,13 4,4 7,7 Bước 5: Dựng hiệu đính đồ thị công 1,20 1,38 1,62 1,94 Đường đặc tính ngoài : Ta có: Trong : Công suất có ích lớn tính được [kW ] Tốc độ trục khuỷu ứng với công suất lớn [v/ph] Momen xoắn có ích ứng với tốc độ quay nN [Nm] Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ứng với tốc độ nN [g/kW.h] Ta lại có a=b=c=1 nên: Trang 10 Trong đó: + dc: đường kính của chốt dc =0,02 [m] + b: khoảng cách của hai bệ chốt b=0,025[m] + a: chiều dài tiếp xúc với bạc đầu nhỏ a= [m]   + : chiều dài chốt piston = 0,104 [m] + dt: đường kính của chốt dt =0,017[m] α0 = dt dc Pz = πD pz + = 0,81 + = [MN] :là lực khí thể đầu hành trình dãn nở, bỏ qua áp suất phía dưới đỉnh piston b) Ứng suất cắt chốt: Chốt piston chịu cắt tiết diện nắm giữa bệ chốt bạc đầu nhỏ được xác định sau: τ= ( )( 0,85 P Z − P jp + α + α 20 ( d 2c − α 40 ) ) = MPa Các giá trị ứng suất uốn cắt cho phép: Bảng giá trị ứng suất cho phép đối với chốt piston, Vật liệu chốt [σu] [MPa] 60 ÷120 Thép cacbon 150 ÷250 Thép hợp kim 350 ÷450 Thép hợp kim cao cấp d) Bảng 29 [τ ] [MPa] 50 ÷60 50 ÷70 80 ÷130 Tính độ biến dạng chốt: Trang 35 Khi chịu lực, phân bố áp lực không đồng theo chu vi, người ta thường giả thiết áp lực phân bố theo quy luật hình cosin hình dạng ovan theo chu vi tiết diện ngang của chốt , Tiết diện giữa của chốt có độ biến dạng lớn được xác định theo biểu thức: ∆d max 0,09( PZ − Pjp )  + α  = E. 1−α0   k  = =0,56.10-6 (m) Trong đó: E: mođun đàn hồi, đối với thép: E = 2.105 [MPa];   : chiều dài chốt =0,104 [m], Hệ số hiệu chỉnh k theo α0 đươc xác định sau : k =1,5 -15 (α0 - 0,4)3 =0,4662 Biến dạng cho phép [∆dmax]=0,2 dc =0,2 0,02 =0,004 [mm] e) Ứng suất biến dạng Ứng suất biến dạng cực đại nằm mặt phẳng nằm ngang thằng (theo đường tâm xy lanh )tại điểm 1,2,3,4 Ứng suất kéo bề mặt điểm (ϕ =0o) σ1 = Ứng suất nén bề mặt điểm (ϕ =0o) σ2 = Ứng suất nén bề mặt điểm (ϕ = 90o) σ3 = Ứng suất kéo bề mặt điểm (ϕ =0o) Trang 36 σ1 = Theo tính toán, ứng suất nén điểm ứng suất kéo điểm có trị số lớn nhất, Đối với chốt có nằm khoản 60-170 Mpa II.1 Xéc măng Áp suất trung bình của xéc măng mặt gương xy lanh: = 0,1224 MPa Trong đó: E: mođun đàn hồi của vật liệu xéc măng MPa Thép hợp kim 2,2.105 MPa A: khe hở miệng secmang trạng thái tự do, A = 0,02 m t: chiều dày hướng kính của xec măng, t = 0,003m Trị số của khoảng 0,1 – 0,25 Mpa Đối với xec măng khí 0,2 – 0,4 Mpa đối với xecmang dầu, Ứng suất uốn làm việc lớn tiết diện đối xứng I-I ( ứng suất kéo bề mặt ngoài): = 40,5497 MPa Ứng suất uốn lắp ghép lớn bề mặt trong, tiết diện đối xứng I-I ( ứng suất kéo bề mặt trong): = = 43,545 MPa Trong đó, m: hệ số phụ thuộc vào phương pháp lắp xec măng vào rãnh Các trị số của ứng suất co phép sau : = (30 - 40) MPa = (40 - 45) MPa II.TÍNH TOÁN NHÓM THANH TRUYỀN 1)Tính toán đầu nhỏ truyền: Trang 37 Đầu nhỏ truyền chịu lực kéo nén thay đổi có tính chất chu kỳ, được ép bạc trượt thì đầu nhỏ còn chịu ứng suất biến dạng (kéo) mối ép căng gây nên, Với động tĩnh tại, động có tốc độ trục khuỷu thấp kết cấu đầu nhỏ ( , phổ biến kết cấu đầu nhỏ mỏng ( Tính toán đầu nhỏ mỏng ( theo Kinasochlivi + Khi chịu kéo (ở ĐCT cuối thải, đầu nạp) Trên sở thực nghiệm tính toán giáo sư Kinasochlivi đưa giả thiết tính tón công thức sau, Coi lực quán tính Pj (bỏ qua khối lượng nửa đầu nhỏ) phân bố theo hướng kính đường chu vi trung bình của đầu nhỏ p = 1,1765 MPa = = 0,01275 m Coi đầu nhỏ dầm cong đối xứng ngàm tiết diện C-C phía, Góc ngàm γ được xác định sau: γ = + arccos = + arccos = 158,810 Coi bạc ép căng vào đầu nhỏ biến dạng tương đương đầu nhỏ, Cắt dầm cong tiết diện đối xứng A-A thay bằng lực kéo, Momen uốn tương đương NA MA: NA = Pj (0,572-0,0008.γ)= 0,03 (0,572-0,0008.158,81) = 0,0133 MPa MA = Pj (0,00033γ -0,0297) = 0,03 0,01275 (0,00033 158,81-0,0297) = 8,69 10-6 MNm Theo sở vậy, toán chuyển sang dạng đơn giản xác định lực pháp tuyến ứng suất tồn tiết diện bất kì giữa A-A C-C, Qua khảo sát người ta thấy rằng tiết Trang 38 diện C-C nguy hiểm, Tại ứng suất kéo bề mặt ngoài, tức vùng chuyển tiếp lớn nhất, Ứng suất tổng cộng bề mặt : 158,2222 MPa Tương tự, bề mặt là: = 184,1270 MPa Trong : =là chiều dày đầu nhỏ, m γ) – 0,5γ-γ) = 8,69 10-6 +0,0133.0,01275.(1-cos(158,81)) - 0,5.0,03.0,01275.(sin158,81-cos158,81) =0,000009 MNm γ + 0,5γ-γ) =0,0133.cos158,81+0,5.0,03.(sin158,81-cos158,81) = 0,007 MN γ góc ngàm, góc giữa tiết diện C-C tiết diện A-A ld=0,025 mm hệ số phụ, để đến ảnh hưởng của ứng suất nén dư với bạc lót đầu nhỏ, mô đun đàn hồi vật liệu đầu nhỏ bạc tiết diện dọc của đầu nhỏ bạc Khi chịu nén ( ĐCT, đầu hành trình dãn nở ) Lực nén được phân bố nửa dưới đầu nhỏ theo quy luật cosin tổng lực khí thể lực quán tính của nhóm piston: Pn = Pz – mnp.R2(1+).10-6 =0,045-0,564.0,0673.(200)2.1,25.10-6 =0,02158 MN Tại tiết diện nguy hiểm C-C: Mnc = MA + NA ρ(1 – cos�) – Pn ρ(+ ) = 8,69.10-6+0,0133.0,01275.(1- cos) - 0,02158.0,01275( = 0,000007 MN Nnc = NA.cosχPn( = = 0,0087 MN Trong công thức � được tính bằng gradian: σnZ = Trang 39 = 152 MN σtZ = = = 172,1481 MN Ứng suất biến dạng: Xuất mối lắp ghép căng giữa bạc lỗ đầu nhỏ ( có ) giãn nở nhiệt động làm việc , Nhiệt độ làm việc cũa đầu nhỏ khoảng 370- 450K, chọn to=400K Độ dôi dãn nở nhiệt được xác định sau : o -5 m t = t d1= 8,4.10 hệ số dãn nở nhiệt của đầu nhỏ,chọn =1.105() Tổng độ dôi t gây áp suất lên bề mặt lắp ghép được xác định sau: p = = 3,0426 MPa Ứng suất biến dạng p gây nên được tính theo công thức Lame: Trên bề mặt đầu nhỏ: MPa Trên bề mặt đầu nhỏ: MPa Ứng suất biến dạng (kéo) đạt tới 100-150 MPa Hệ số an toàn chung cho đầu nhỏ: Do đầu nhỏ bị kéo, nén nên ứng suất thay đổi có tính chất chu kì không đối xứng nên phải tính theo hệ số an toàn chung, Ứng suất cực đại cho chu trình: σmax = σnj + =MPa Ứng suất cực tiểu cho chu trình: σmin = σnz + MPa Tại tiết diện nguy hiểm C-C điểm nguy hiểm nằm bề mặt của đầu nhỏ hệ số an toàn được xác định theo biểu thức sau: nσ = = 350-380 MPa chọn MPa Độ biến dạng của đầu nhỏ theo hướng kính = 0,00062 mm Trong đó: Trang 40 J = :momen quán tính tiết diện dọc của đầu nhỏ, Để tránh kẹt chốt piston, mà khe hở lắp ghép giữa chốt bạc nằm khoảng 0,04-0,06 mm 2.Tính toán thân truyền: Thân truyền động cao tốc: Khi tính toán cần xét tốc loại lực quán tính để tính bền mỏi thao tải trọng thay đổi có tính chất chu kỳ Lực tác dụng truyền chịu nén uốn dọc tiết diện trung bình piston vị trí ĐCT: P∑ = Pk – (mnp + mtt1)2R(1+λ),10-6 = - (0,56224 + 0,22278) (200.3,14)2.0,0673.1,25 10-6 =65,2062 MN Lực quán tính tịnh tiến khối lượng nhóm piston mnp phần khối lượng tiết diện trung bình của thân mtt1 gây nên, Chọn kx = ky = 1,15 Fmin = 125,12 mm2 Fmax = 158,81 mm2 Ftb = 141,965mm2 Ứng suất tổng theo công thức Nave-Rankin: σx = = 364,5265 MPa σy = = 364,5265 MPa Cùng từ vị trí ĐCT của piston cuối hành trình thải, đầu hành trình nạp, lực quan tính nêu gây ứng suất kéo tiết diện trung bình: Trang 41 σk = = 210,6253 MPa (mnp + mtt1)2R(1+λ),10-6 = (0,56224 + 0,22278) (200.3,14)2.0,0673.1,25 10-6 = 0,026 MN lấy với dấu dương Hệ số an toàn tiết diện trung bình của thân: nσx = = Thay bằng σy vào biểu thức ta được nσy Trong : = 0,9203 Ngoài tiết diện trung bình ta còn phải xác định hệ số an toàn của tiết diện nhỏ nhất, Các bước tính toán tương tự đối với tiết diện trung bình cần lưu ý đặc điểm sau: Lực quán tính chuyển động tịnh tiến ví trí piston ĐCT khối lượng nhóm piston khối lượng phía tiết diện nhỏ gây nên: Tại tiết diện nhỏ : (mnp + mtt2)2R(1+λ),10-6 =(0,56224 + ) (200.3,14)2.0,0673.1,25 10-6 =0,0579 MN Trên sở ,ta xác định được hệ số an toàn của tiết diện nhỏ Trị số nσx , nσy nσ thường nằm khoảng 2,5-3 Với những động có tôc độ trục khuỷu khoảng 3000v/phút trở lên ta xét thêm tới ảnh hưởng của momen quán tính chuyển động lắc quanh chốt piston, Lực quán tính lắc đơn vị điểm A được xác định gần sau: q = mttR210-6 = 1403,21.0,0673.(200.3,14)2.10-6= 0,0373 MN/m Trong mtt (kg/m) khối lượng truyền tính theo đơn vị chiều dài Momen lực quán tính uốn ngang thân truyền thường có trị số không vượt 30MPa nên thường được bỏ qua 3) Tính bền đầu to truyền: Trang 42 Do thức tế cấu trúc của đầu to nên chỉ cần tính toán cho trường hợp chịu kéo tức piston ĐCT cuối thải, đầu nạp, Tổng lực kéo đầu to lực quán tính chuyển động tịnh tiến mj gây nên lực quán tính chuyển động quay của phần khối lượng quy dẫn tâm đầu to mb ( bỏ qua phần khối lượng của năp đầu to mn) gây nên: Pj∑ = Pj + P’r = [mj.R.2 (1 +λ ) + (mB – mn)R2].10-6 =MN Lực quán tính Pj∑ được phân bố theo quy luật cosin: p' = pcosβ = MN/m Cắt dầm cong A-A thay tác dụng tương đương bằng momen MA lực pháp tuyến NA MA = Pj∑ ( 0,0127 + 0,00083γo) MNm NA = Pj∑(0,522 + 0,003 γo) MNm γo góc ngàm tiết diện B-B (độ) Ứng suất tổng cộng lớn (kéo uốn )tại bề mặt tiết diện A-A có xét tới ảnh hưởng của bạc lót: σ∑ = Pj∑ Trong đó: Momen chống uốn: = , m3 Momen quán tính tiết diện nắp: Jd= , m4 Momen quán tính tiết diện bạc: Jb = , m4 δ chiều rộng chiều dày tiết diện nắp, m chiều rộng chiều dày tiết diện bạc, m Nếu trị số σ∑ được tính gần bằng trị số [σ∑ ] thì cần phải kiểm tra độ biến dạng theo hướng kính đ của đầu to theo biểu thức sau: đ = m = 0,023174mm đ =(0,06-0,1)] mm Tính bền bulong truyền: Bu lông truyền cố định nắp với đầu to nên siết chặt bu lông (hoặc đai ốc) bulong bị kéo xoắn, Ngoai ra, động làm việc, bulo6ng còn chịu ứng suất kéo thay đổi có tính chất chu kỳ lực quán tính của nhóm piston truyền Pj∑ gây nên, Thời 4) Trang 43 điểm tính bền vị trí piston ĐCT cuối thải, đầu nạp, Lực Pj∑ xác định theo biểu thức tính toán đầu to truyền, Lực kéo bulong, Pb = = Trong đó: z: số bulong của truyền Lực siết bulong truyền ,,phải đủ lớn để động hoạt động đảm bảo chặt không lớn để tránh biến dạng dẻo, chọn: PA = (2)Pb Chọn PA =3 Pb =3.0,0222=0,0666 MN Khi chịu lực Pb , bulong chỉ chịu thêm phần của lực Pb thông qua hệ số χ bulong phần đầu to tiếp xúc với bulong biến dạng tiếp nên siết lực PA thực tế giảm χ= Với = 35 thì χ = 0,15 0,25 Vậy tổng lực kéo bolong là: Pbt = (2,15 4,25)Pb Chọn Pbt=2,15Pb =2,15.0,0222 = 0,0477 MN Ứng suất kéo làm việc: σk = =607,3353 MPa diện tích tiếp xúc ngang nguy hiểm của bulong Ngoài ứng suất kéo, bolong còn bị xoắn lực siết ,,Ứng suất xoắn: τx = = 216,9753 đường kính trung bình của ren, đường kính chân ren( đường kính tiết diện ngang nhỏ chịu xoắn của bulong), Ứng suất tổng: σ∑ = = =741,8154 MPa Trị số ứng suấ cho phép,,như sau: Động ô tô, máy kéo, xe xích, tàu thủy tốc độ cao, bulong bằng thép hợp kim: [σ∑] = (120 180) MPa Đối với loại nắp đầu to truyền mà bề mặt phân chia nghiêng góc α so với bề mặt ngang thì công việc xác định Pb cần ý tới cos α theo nguyên tắc tính lực III TÍNH BỀN TRỤC KHUỶU Trang 44 Ta chia trục khuỷu thành nhiều đoạn, đoạn khuỷu xác định lực momen tác dụng lên khuỷu Các lực bao gồm: Lực pháp tuyến: Zi = P∑ Lực tiếp tuyến: Ti = P∑ Lực quán tính ly tâm của khối lượng tập trung chốt khuỷu: Prc = (mB + mChk)Rω2.10-6 = (1,01732+0,70746).0,0673.(200.3,14)2.10-6=0,0458 MN Lực quán tính ly tâm của hai má khuỷu: Pm = 2mmr.ρω2.10-6 =2.2,58338 Trang 45 ρ= Lực quán tính ly tâm của hai đối trọng: Pđ = 2mđ.ω2.10-6 = 0,87068 0,1015.= 0,0698 MN 1.Tính bền cổ trục Một cách tổng quát: Mi+1 =Mi + TiR Với cổ trục có đường kính thì ta chỉ cần xác định cổ trục có trị số Mmax =0,0023MNm Mmin = -0,0024 MNm τx max = = = 33,5276 MPa τx = = = -34,9854 MPa α = =0 tỷ số giữa đường kính đường kinh cổ trục τα = = MPa τtb = = -0,7289 MPa Hệ số an toàn theo xoắn đối với cổ trục: nτ = = = 280300MPa đối với thép hợp kim, chọn = 2,5 ; = 0,10,2, chọn Gía trị cho phép của nτ = 34 Ứng suất uốn theo phương pháp tuyến: 0,0702 σuz = = MPa Ứng suất uốn theo phương tiếp tuyến: Dựa vào bảng biến thiên lực Ti, chọn Timax =0,014 MN σuT = = 6,1224 MPa σu = = = 61,703 Ứng suất xoắn lớn nhất: MPa Trang 46 Ứng suất tổng cộng: σ∑ = [σ∑] Trị số của σ∑ sau: 60100MPa đối với động ô tô, xe xích loại 2.Tính bền chốt khuỷu ( cổ khuỷu) Tiết diện ngang giữa chốt khuỷu chịu ứng suất uốn lớn nên tiết diện nguy hiểm Mmax= 0,00381 Mmin=-0,00401 Timax= 0,014 Timin= -0,015 Mchmax = Mmax+T’max.R = 0,00381+.0,0673 =4,2811.10-3 MNm Mch =Mmin +T’min.R = -0,00401+.0,0673 = -4,514.10-3 MNm Trang 47 τx max = = = 62,406 MPa τx = = = -73,177 MPa Xác định hệ số an toàn uốn của chốt khuỷu: nσ = = = 500 đối với thép hợp kim = 1,9 hệ số tập trung ứng suất hệ số kích thước hệ số quy dẫn chu trình chịu lực Hệ số an toàn chung của chốt khuỷu: n== Đối với động ô tô, xe tải:[n] = 2,53 Chú ý: phải tính riêng cho từng chốt khuỷu rồ so sánh n để tìm chốt khuỷu có n thấp động nhiều chốt khuỷu 3.Tính toán má khuỷu: Ứng suất nén (kéo) tiết diện nguy hiểm: = = -15,75 MPa : diện tích tiêt diện ngàm (m2) = b.h=0,032.0,07 = 2,74.10-3 Ứng suất uốn mặt phẳng chứa khuỷu trục ( Z gây nên ): σuzmax = = = =176,2834 MPa h: chiều rộng má khuỷu b: chiều dày má khuỷu tiết diện nguy hiểm Ứng suất uốn mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng khuỷu trục ( lực T’’ Mi gây nên ): σTmax = = = 155,16 MPa r: khoảng cách từ tâm cổ trục tới tiết diện ngàm (m) σzmax = σuTmax+ σuzmax = 176,2834 + 155,16 = 331,443 MPa Ứng suất xoắn tiết diện ngàm ( T’’ gây nên) τmax = = MPa Trong bảng trên, ứng suất σ∑ được xác định theo công thức sau: σ∑ = = IV KẾT LUẬN Trang 48 Sau hoàn thành đồ án nghiên cứu thiết kế động đốt trong, Nhóm phát triển được những kỹ hữu ích cho công việc học tập: - Kỹ làm việc nhóm, xếp công việc - Kỹ tính toán, thiết kế ( Autocad, Solidworks) - Kỹ tra cứu thông số, tìm tài liệu, dịch thuật tài liệu tiếng Anh Thuận lợi: - Sự hướng dẫn cụ thể giám sát thường xuyên của Giáo viên - Tài liệu tham khảo ( sách hướng dẫn + internet) đầy đủ - Thời gian chuẩn bị dài - Sự trao đổi của Nhóm Khó khăn: - Một số ghi không cụ thể dẫn tới việc chọn số liệu tính tóan chưa xác - Kiến thức chuyên ngành hạn chế Nhận xét kết làm việc: - Các thông số tính toán có phần sai lệch nhẹ so với yêu cầu cho phép - Trong suốt trình làm việc nhóm phải xem lại thông số nhiều lần động nhóm thiết kế có thông số ban đầu cao loại động thông dụng - Sau tính toán thông số mà môn học yêu cầu thì nhóm nhận kết mà nhóm tính toán thì chỉ hoàn thành được phần nhỏ trình thiết kế Trang 49 [...]... lượng chuyển động tịnh tiến: Lực quán tính do khối lượng chuyển động tịnh tiến m j gây nên thường được gọi là lực quán tính chuyển động tịnh tiến, ký hiệu là Pj  Trong đó: R- bán kính quay trục khuỷu -vận tốc góc trục khuỷu -hệ số kết cấu Dấu “-“ là tượng trưng về sự ngược chiều giữa gia tốc và lực quán tính Gọi: =là lực quán tính tịnh tiến cấp 1 = là lực quán tính tịnh tiến cấp 2 => là hàm điều... áp suất trên đồ thị công chỉ thị • Xác định quan hệ giữa piston và góc quay α thực hiện bằng phương pháp vòng tròn Brich - Ta xác định được điểm O’ tương tự cách vẽ đồ thị công chỉ thị - Từ O’ dựng các tia tạo góc α với O’A, tia này cắt vòng tròn Brich tại 1 điểm từ điểm đó dựng đường song song với trục áp suất cắt đồ thị công tại điểm tương ứng Từ giao điểm đó gióng sang đồ thị lực khí... Đồ thị phản ánh sự tác dụng của lực T,Z và lên mặt chốt khuỷu thông qua bạc trong một chu trình công tác của xilanh theo phương trình vecto Cần chú y: lực quán tính ly tâm của bản thân khuỷu trục P rk không có tác dụng nào lên bề mặt chốt khuỷu của nó Trình tự vẽ đồ thị vecto phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu: 4 Vẽ tọa độ vuông góc TZ với góc tọa độ 0 5 Chọn tỉ lệ xích đồ thị 6 Xác... 908550 150 -1795356 330 2401056 360 3028500 CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN I SƠ ĐỒ LỰC VÀ MOMEN TÁC ĐỘNG LÊN CƠ CẤU TRỤC KHUỶU-THANH TRUYỀN CỦA 1 XYLANH CỦA ĐỘNG CƠ: Quy ước chiều quay và dấu Chiều quay của động cơ quy ước là “+” nếu động cơ quay theo chiều kim đồng hồ nhìn từ phía bánh đà ngược trở lại Trang 13 Dấu của các lực và momen... trình công tác của động cơ, luôn luôn tác dụng lên đường tâm của xilanh và có hướng thay đổi khi piston đổi chiều Khi piston ở DCT P j có dấu “-“ , khi piston ở DCD Pj có dấu “+” Đồ thị lực quán tính này có dạng dấu đồ thị lực gia tốc nhưng có chiều ngược lại  Lực quán tính (lực ly tâm) của khối lượng chuyển động quay Pk: Lực này tác dụng trên đường tâm của má khuỷu, chiều ly tâm và... quán tính của khối lượng chuyển động quay của phần khối lượng quy về đầu to thanh truyền), Từ hình vẽ, ta thấy hợp lức tác dụng lên chốt khuỷu Q ch là vecto lực xác định bằng phương trình vecto sau: Mà  Trong đó Với m2- khối lượng nhóm thanh truyền quy về đầu to thanh truyền Trang 27 Đồ thị vecto phụ tải tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu trục hoặc chốt khuỷu gọi tắt là đtvtpt chốt khuỷu Đồ. .. ứng gióng từ trục α lên Giao điểm đó là độ lớn của lực khí thể tại góc α tương ứng trên đồ thị lực khí thể Pkt –α - Dựng lần lượt các góc α (α=0 0,300,600,900, ) tiến hành tương tự như bước trên ta tập hợp được các điểm trên đồ thị Pkt –α - Nối các điểm tìm được bằng cách đường cong liên tục ta được đồ thị biến thiên của lực khí thể tại các quá trình nạp, nén, cháy-giãn nở, thải Trang 15... với trị số của TZ tương ứng với các góc Sau đó nối các điểm ta được đồ thị lực thanh truyền Ptt trong hệ tọa độ mà trục khuỷu đứng yên còn thanh truyền quay tương đối góc so với trục khuỷu về phía trái Đồ thị vecto tải tác dụng lên bền mặt chốt khuỷu Chọn tâm chốt khuỷu giả định nằm tại điểm Och(0;0,05) Dựa vào đồ thị vecto tải tác dụng lên bề mặt chốt khuỷu và tâm chốt khuỷu giả định... CỦA NHÓM PISTON: Piston Đỉnh Piston: Tính theo ứng suất uốn (phương pháp Back) với những giả thiết sau: - Coi đỉnh là đĩa tròn, dày đồng đều và đặt tự do trên ống hình trụ rỗng, - Áp suất khí thể Pzmax tại ĐCT, cuối nén và phân bố đồng đều, - Bỏ qua lực quán tính và trọng lực Đỉnh sẽ chịu uốn lớn nhất tại tâm đĩa ( mặt dưới chịu kéo) do lực tác dụng phía trên và dưới mặt đỉnh piston Lực... Gnl: Ta được: 600 1200 7,85 16,70 124,91 132,93 0,63 0,69 4,95 11,52 Ta được đồ thị: 1800 26,13 138,62 0,75 19,6 2400 35,71 142,09 0,83 29,64 3000 45 143,24 0,91 40,95 3600 53,57 142,1 1 53,57 4200 60,98 138,65 1,1 67,08 4800 66,82 132,93 1,21 80,85 5400 70,63 124,9 1,32 93,23 6000 72 114,59 1,44 103,68 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN I PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU ... Tuấn Lực: - Tính toán nhiệt phần nén Vẽ đồ thị động học piston Vẽ mô cấu trục khuỷu – truyền Nguyễn Đức Trọng: - Tính toán nhiệt phần nạp Tính toán vẽ đồ thị lực khí thể, lực quán tính Pj, lực momen-tiếp... toán vẽ đồ thị phụ tải lực tác dụng lên chốt khuỷu bạc đầu to truyền Đặng Văn Bình: - Tính toán nhiệt phần cháy Tính toán bền phần trục khuỷu Tính toán kiểm nghiệm bền nhóm piston Nguyễn Nhật Minh: ... toán nhiệt III Tính toán nhiệt Quá trình nạp Qúa trình nén Qúa trình cháy Qúa trình dãn nở Kiểm tra hệ số khí sót Tính toán thông số đặc trưng của chu trình Trang (4-11) Trang Tính toán