Đồ án động cơ đốt trong ĐHKTCN

59 7 0
  • Loading ...
1/59 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 05/04/2019, 08:04

LỜI MỞ ĐẦU3NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN6Chương I TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ71.1.Thông số cho và thông số chọn.71.1.1.Thông số cho71.1.2. Các thông số cần chọn.81.1.2.1.Áp suất môi trường.81.1.2.2. Nhiệt độ môi trường.81.1.2.5. Mức độ sấy nóng môi chất.91.1.2.10. Hệ số lợi dung nhiệt tại điểm z: z.91.1.2.12. Hệ số hiệu dính đồ thị công d.91.2. Tính toán các quá trình…………………………..……………………….91.2.1. Tính toán quá trình nạp.91.2.1.1. Hệ số khí sót r.91.2.1.2. Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta. 101.2.1.3. Hệ số nạp v.101.2.1.5. Lượng không khí lý thuyết khi đốt cháy 1 kg nhiên liệu Mo.111.2.2.2. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy.111.2.2.4. Chỉ số nén đa biến trung bình n1.111.2.3. Tính toán quá trình cháy.121.2.3.1. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết o.121.2.3.2. Hệ số thay dổi phần thực tế : ( do có khí sót)121.2.3.5. Nhiệt độ tại điểm z, Tz.131.2.3.6. Áp suất tại điểm z :pz131.2.4.1. Hệ số giãn nở sớm :141.2.4.3 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình :141.2.4.4 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở:141.2.4.5 Áp suất cuối quá trình giãn nở :141.2.4.6 Kiểm tra nhiệt độ khí sót.151.2.5 Tính toán các thông số có ích của động cơ.151.2.5.1 Áp suất trung bình chỉ thị lý thuyết.151.2.5.2 Áp suất trung bình chỉ thị thực tế.151.2.5.3 Suất tiêu hao nhiêu liệu chỉ thị.151.2.5.4 Hiệu suất chỉ thị.151.2.5.5 Áp suất tổn thất cơ khí.151.2.5.6 Áp suất có ích trung bình.161.2.5.8 Suất tiêu hao nhiêu liệu có ích :161.2.5.10 Kiểm nghiệm đường kính xylanh :161.2.6 Vẽ và hiệu đính đồ thị công.161.2.6.2 Xác định quá trình nén ac, quá trình giãn nở zb.171.2.6.3 Vẽ đồ thị công hiệu đính.18Chương II. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC192.1. Động học.192.1.1. Đường biểu diễn hành trình pittông x = 192.1.3. Đường biểu diễn gia tốc pittông j = 212.2. Tính toán động lực học.222.2.1.Các khối lượng chuyển động tịnh tiến.222.2.2. Các khối lượng chuyển động quay222.2.3. Lực quán tính222.2.4. Vẽ đường biểu diễn lực quan tính .252.2.5. Đường biểu diễn 262.2.8. Vẽ đồ thị :272.2.9.Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến và đồ thị lực pháp tuyến ...292.2.10 Tính mô men tổng ST322.2.11. Đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu .332.2.13.Xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu.36Chương 3. TÍNH NGHIỆM BỀN TRỤC KHUỶU393.1.1 Trường hợp chịu lực PZmax413.1.2 Trường hợp chịu lực Tmax43 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA KT Ô TƠ & MÁY ĐỘNG LỰC CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn K - MSSV : Cơ khí động lực Lâm Minh T - MSSV : Cơ khí động lực Lớp: Chun ngành: KT Ơ TƠ & MÁY ĐỘNG LỰC Giáo viên hướng dẫn: Tên đề tài: ‘‘Tính tốn nhiệt động cơ,tính toán động học,động lực học cấu truyền trục khuỷu tính nghiệm bền trục khuỷu động D240 ‘‘ Các thông số cho trước: D240 Nội dung thuyết minh: -Tính tốn nhiệt -Tính tốn động học -Tính tốn động lực học - Tính nghiệm bền trục khuỷu Số lượng kích thước vẽ: 01 Bản vẽ A0 thể hiện: Đồ thị công, đồ thị lực tác dụng lên cấu, đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, đồ thị mài mòn 01 Bản vẽ A3 thể kết cấu chi tiết cần kiểm nghiệm bền Ngày giao đề tài: 07 tháng năm 2014 Ngày hoàn thành: 20 tháng 12 năm 2014 TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA KT Ô TÔ & MÁY ĐỘNG LỰC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc LỊCH TRÌNH THƠNG ĐỒ ÁN Họ tên Sinh viên: …………………………………Lớp: GVHD: … Tuần Nội dung Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage Nhận xét GV GV ký xác nhận Mục lục Tài liệu tam khảo [1] Nguyễn Kim Bình - Bài Giảng Học phần Động Cơ Đốt Trong – Đại Học Kỹ Thuật Công nghiệp Thái Nguyên.2013 [2].Trần Văn Tế - Nguyễn Đức Phú-Kết Cấu Tính Tốn Động Cơ Đốt Trong (Tập I ;II; III:) - Đại Học Bách Khoa Hà Nội.1990 [3] Pham Minh Tuấn - Động Cơ Đốt Trong -NSB.Khoa Học Kỹ Thuật.2007 [4].Chủ biên.GS TSKH Nguyễn Hữu Cẩn – Lý Thuyết Ô TÔ Máy Kéo – Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật.Hà Nội 2005 LỜI MỞ ĐẦU Động đốt đóng vai trò quan trọng kinh tế, nguồn động lực cho phương tiện vận tải ô tô, máy kéo, xe máy, tàu thuỷ, máy bay máy công tác máy phát điện, bơm nước… Động đốt nguồn cung cấp 80% lượng giới Chính việc tính tốn thiết kế Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage đồ án mơn học động đốt đóng vai trò quan trọng sinh viên chuyên ngành động đốt Đồ án tính tốn thiết kế đồ án môn học động đốt đồ án đòi hỏi người thực phải sử dụng tổng hợp nhiều kiến thức chuyên ngành kiến thức môn học sở Trong trình hồn thành đồ án khơng giúp cho em củng cố nhiều kiến thức học giúp em mở rộng hiểu sâu kiến thức chuyên ngành kiến thức tổng hợp khác Đồ án bước tập dượt quan trọng cho em trước tiến hành làm đồ án tốt nghiệp sau Mặc dù cố gắng nhiều để hoàn thành đồ án cách tốt nhất, song hạn chế kiến thức kinh nghiệm thực tế, nên q trình làm khơng tránh sai sót em mong đóng góp thầy toàn thể bạn để đồ án em hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Ths.Nguyễn Minh Châu toàn thể thầy cô giáo Bộ môn Động Cơ Đốt Trong tạo điều kiện giúp em hoàn thành đồ án tốt đẹp Thái Nguyên, Ngày 20 Tháng 12 Năm 2014 Họ Tên Sinh Viên : Nguyễn Văn Khánh Nguyễn Xuân Tùng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………….…………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ………………………………… Chương I TÍNH TỐN NHIỆT ĐỘNG CƠ 1.1.Thơng số cho thông số chọn 1.1.1.Thông số cho Bảng I.1 Thông số cho trước động D240 TT Tên thông số Kiểu động Các thông số cho động D240 Ký hiệu Giá trị Đơn vị D240 Thẳng hàng Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage Ghi D/c Diesel không tăng áp 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Số kỳ Số xilanh Thứ tự nổ Hành trình piston Đường kính xilanh Góc mở sớm xupap nạp Góc đóng muộn xupap nạp Góc mở sớm xupap xả Góc đóng muộn xupap xả Góc đánh lửa sớm Chiều dài truyền Công suất động Số vòng quay động Suất tiêu hao nhiên liệu Tỉ số nén Khối lượng truyền Khối lượng nhóm pittong τ I S D α1 α2 β1 β2 ϕi ltt Ne N ge ε mtt mpt 4 1-3-4-2 125 110 10 46 46 10 24 230 80 2200 180 16.5 6,37 3,524 kỳ mm mm độ độ độ độ độ mm mã lực v/ph g/ml.h 58,88 kW 244,903 g/kW.h kg kg 1.1.2 Các thông số cần chọn 1.1.2.1.Áp suất môi trường Áp suất môi trường pk áp suất khí trước nạp vào động (với động khơng tăng áp có áp suất khí áp suất trước xupap nạp nên ta chọn p k = p0) (Mpa) Ta chọn po = 0,1 (MPa) 1.1.2.2 Nhiệt độ môi trường Nhiệt đô môi trường chọn lựa theo nhiệt độ bình quân năm,với động khơng tăng áp ta có nhiệt độ môi trường nhiệt độ trước xupap nạp nên Ta chọn Tk = T0 = 24oC (297oK) 1.1.2.3.Áp suất cuối trình nạp Áp suất pa phụ thuộc nhiều tham số chủng lọai động cơ, tính tốc độ n, hệ số cản đường nạp, tiết diện lưu thơng ta cần xem xét động tính thuộc nhóm để lữa chọn p a, áp suất cuối q trình nạp p a chọn pham vi: pa = (0,8 ÷ 0,9).pk ; Ta chọn pa = 0,09 (MPa) 1.1.2.4 Áp suất khí thải pr Áp suất khí thải phụ thuộc vào thơng số p a.áp suất khí thải chọn phạm vi Pr = (1,05÷1,15).pk ; Ta chọn Pr = 0,11 (MPa) 1.1.2.5 Mức độ sấy nóng mơi chất Mức độ sây nóng mơi chất ∆T chủ yếu phụ thuộc vào q trình hình thành khí hỗn hợp bên hay bên xylanh, với động Diezel ∆T= 20÷ 40oK (∆T = 20o K) Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage 1.1.2.6 Nhiệt độ khí sót ( khí thái ) Tr Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại động cơ, trình giãn nở nhiệt triệt để, nhiệt độ Tr thấp Thơng thường ta chọn: Tr = 700 ÷ 1000oK Ta chọn Tr = 900 oK 1.1.2.7 Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt λ t Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt λt chọn theo hệ số dư lượng khơng khí α để hiêu đính Thơng thường ta chọn λt theo bảng I.2 Bảng I.2 Tỉ nhiệt λt theo α 0,8 1,0 1,2 1,4 α λt 1,13 1,17 1,14 1,11 Các loại động Diezel có α > 1,4 chọn λt = 1,10: động ta chọn λt = 1,11 1.1.2.8 Hệ số quét buồng cháy λ Với động không tăng áp thường chọn λ2 = 1.1.2.9 Hệ số nạp thêm λ Hệ số nạp thêm λ1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí Thơng thường ta chọn: λ1 = 1,02 ÷ 1,07 ; Ta chọn λ1 = 1,05 1.1.2.10 Hệ số lợi dung nhiệt điểm z: ξ z Hệ só lợi dụng nhiệt điểm z, ξz phụ thuộc vào chu trình cơng tác động cơ, thể lượng nhiệt phát cháy điểm z so với lượng nhiệt phát đốt cháy hoàn toàn kg nhiên liệu Với động Diezel: ξz = 0,70 ÷ 0,85 ; Ta chọn ξz = 0,75 1.1.2.11 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b: ξ b Hệ số lợi dụng nhiệt diểm b, ξb tùy thuộc vào loại động xăng hay động Diezel ξb bao giời lớn ξzVới động Diezel ta chọn: ξb = 0,80 ÷ 0,90 Ta chọn: ξb = 0,85 1.1.2.12 Hệ số hiệu dính đồ thị công ϕ d Thể sai lệch tính tốn lý thuyết chu trình cơng tác động với chu trình cơng tác thực tế,sự sai lệch chu trình thực tế với chu trình tính tốn động xăng động Diezel Vì hệ số ϕd động Diezel thường có trị số nhỏ hơn, chọn ϕd=0,92 ÷ 0,97 ; Ta chọn ϕd = 0,92 1.2 Tính tốn q trình cơng tác 1.2.1 Tính tốn q trình nạp 1.2.1.1 Hệ số khí sót γ r Hệ số khí sót γr tính theo cơng thức: Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage γr = λ2 ( Tk + ∆T ) pr Tr pa p  ελ1 − λt λ2  r   pa  1   m (1-1) Thay thay thơng số chọn vào (1-1) ta có: 1( 297 + 20 ) 0,11 γr = = 0,02679   900 0,09  ÷  0,11  1.5  16,5.1,05 − 1,1.1 ÷  0,09  Trong m số giãn nở đa biến khí sót chọn m = 1,45 ÷ 1,5 Ta chọn m = 1.5 1.2.1.2 Nhiệt độ cuối trình nạp Ta Nhiệt độ cưới trình nạp Ta tính theo cơng thức:  m −1    m    ( Tk + ∆T ) + λt γ r Tr  p a   pr  Ta = 1+ γ r (oK) Thay thơng số có phần vào (1-2) ta có: Ta = + 0,02679  1,5−1   ÷  1,5   0,09  ÷  0,11  ( 297 + 20 ) + 1,1.0,02678.900  (1-2) = 332,889 o K 1.2.1.3 Hệ số nạp η v Hệ số nạp ηv xác định theo công thức: 1      Tk pa  pr  m   ηv = ε λ1 − λt λ2   ε − ( Tk + ∆T ) p k  pa      Thay thông số vào (1-3) ta có:     ÷ 297 0,09   0,11  1,5   ηv = 16,5.1,05 − 1,1.1 ÷  = 0,874 16,5 − ( 297 + 20 ) 0,11  0, 09     Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage (1-3) 1.2.1.4 Lượng khí nạp M1 Lượng khí nạp M1 xác định theo công thức: 432.10 p k η v M1 = g e p e Tk (kmol/kg nhiên liệu) Thay thơng số tính tốn vào (1-4) ta có: (1-4) 432.103.0,1.0,874 M1 = = 0,767696 244,903.0,67624.297 (kmol/kg nhiên liệu) Trong đó: Pe: Áp suất cố ích trung bình xác định theo cơng thức: pe = 30.N e τ Vh n.i (MPa) pe = (1-5) 30.58,88.4 = 0, 67624 1,1873.2200.4 Thay thông số vào (1-5) ta có: (MPa) Với Vh: Là thể tính cơng tác động xác định theo công thức: πD S Vh = (dm3) Vh = (1-6) −2 −2 3,14.(110.10 ) (125.10 ) = 1,1873 Thay số cho vào (1-6): (dm3) 1.2.1.5 Lượng khơng khí lý thuyết đốt cháy kg nhiên liệu M Lượng khơng khí lý thuyết cháy kh nhiên liệu Mo tính theo cơng thức: C H O Mo =  + −  0,21  12 32  (Kmol/ kg nhiên liệu) (1-7) Thay số chọn vào (1-7):  0,87 0,126 0,004  Mo =  + −  = 0,4958 0,21  12 32  (Kmol/ kg nhiên liệu ) Với động Diezel: C = 0,87; H = 0,126; O = 0,004 1.2.1.6 Hệ số dư lượng khơng khí α Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage α= M 0,767696 = = 1,5483 M 0, 4958 Với động Diezel: 1.2.2 Tính tốn q trình nén 1.2.2.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khơng khí mcv = 19,806 + 0,00209.T (KJ/kmol.độ ) 1.2.2.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản phẩm cháy Khi hệ số dư lượng khơng khí α =1,5483 > 1, ta tính theo cơng thức: ,, 1,634   187,36  −5  mcv = 19,876 + ÷+  427,86 + ÷10 T α  2 α   (KJ/kmol.độ) (1-8) Thay α = 1,5483 vào (1-8) ,, 1, 634   187,36  −5  mcv = 19,876 + +  427,86 + 10 T ÷ = 20,93 + 0,002744T 1,5483   1,5483 ÷   1.2.2.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp: Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp q trình nén cơng thức: ,, mcv + γ r mcv b, v , mcv = = av + T 1+ γr , 19,835 + 0,00421415 T mcv , tính theo = (KJ/kmol.độ) (1-9) 1.2.2.4 Chỉ số nén đa biến trung bình n1 Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc nhiều vào thơng số kết cấu thơng số vận hành.như kích thước xilanh, loại buồng cháy, số vòng quay,phụ tải, trạng thái nhiệt độ động , nhiên n1 tăng giảm theo quy luật sau,tất nhân tố làm cho môi chất nhiệt làm cho n1 tăng lên Thơng thường ta xác định n1 chọn n1 khoảng 1,3 ÷ 1,9 ; Ta chọn n1 = 1,3666 Chỉ số nén đa biến trung bình n1 xác định cách giải phương trình: 8,314 n1 − = , bv av, + Ta ε n1−1 + (1-10) Thay n1 = 1,3666 chọn vào vế phương trình (1-10) ta có: Vtr = 0,3666; Vp = 0,366607 ( ) Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage 10 Từ Bảng ta có đồ thị mài mòi chốt khuỷu Chương TÍNH NGHIỆM BỀN TRỤC KHUỶU 3.1 Kiểm nghiệm bền trục khuỷu Tính sức bền trục khuỷu bao gồm tính sức bền tĩnh tính sức bền động Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage 45 Do trục khuỷu dầm siêu tĩnh nên tính tốn gần đúng, người ta phân trục khuỷu làm nhiều đoạn, đoạn dầm tĩnh định nằm hai gối tựa hai ổ trục Thơng thường, đoạn khuỷu Khi tính tốn ta phải xét khuỷu chịu lực lớn để tính cho khuỷu pr1 a pr1 a Z b T' b Z' T'' C2 dck Z'' A C1 A T dch c c pr2 pr2 l'' l' l0 pr1 A A b pr1 T'' Z'' T h Z T' Z' pr2 pr2 Ký hiệu lực sơ đồ sau : T, Z: Lực tiếp tuyến lực pháp tuyến tác dụng chốt khuỷu (MN) Pr1, Pr2: Lực quán tính ly tâm má khuỷu đối trọng (MN) C1, C2: Lực quán tính ly tâm chốt khuỷu khối lượng truyền quy dẫn đầu to (MN) Z’, Z’’: Các phản lực gối tựa nằm mặt phẳng khuỷu (MN) T’, T’’: Các phản lực gối tựa nằm mặt phẳng vng góc với mặt phẳng khuỷu (MN) Mk’, Mk’’: mômen xoắn cổ trục bên trái cổ trục bên phải khuỷu trục tính tốn (MNm) Đồ án mơn học Đơng Cơ Đốt TrongPage 46 Do ta có : Mk’ = ΣTi-1.R Mk’’ = Mk’ + T.R = ΣTi.R R: bán kính khuỷu (m) ΣTi-1: tổng lực tiếp tuyến khuỷu đứng trước khuỷu tính tốn Các thơng số tính tốn : Ta có: a = 35 (mm);h=90(mm); l’=68 (mm); b = 33 (mm) = 33.10-3 (m); c = 35 (mm) = 35.10-3(m); b’ = b’’ = 33 (mm) = 33.10-3 (mm) Khối lượng lượng ly tâm má khuỷu: mmk = 0.9 ( kg ) Khoảng cách từ trọng tâm khối lượng ly tâm đến tâm quay : Rmk= 52 (mm) = 52.10-3 ( m ) Khối lượng đối trọng : mdt = 1,044 ( kg ) Khoảng cách tâm đối trọng đến tâm quay : rdt = 75 (mm) = 75.10-3 (m) ρ Khối lượng riêng vật liệu làm trục khuỷu : = 7800 Kg/m3 Người ta giả thiết ứng suất lớn tác dụng khuỷu nguy hiểm xảy trường hợp sau: + Trường hợp : Chịu lực PZmax khởi động + Trường hợp : Chịu lực Zmax làm việc + Trường hợp : Chịu lực Tmax làm việc + Trường hợp : Chịu lực ΣTmax Trong thực tế vận hành động lực tác dụng trường hợp lớn trường hợp lực tác dụng lên trục khuỷu trường hợp lớn trường hợp Vì ta tính nghiệm bền hai trường hợp 3.1.1 Trường hợp chịu lực PZmax Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage 47 Đây trường hợp khởi động Do tốc độ động nhỏ nên ta bỏ qa ảnh hưởng lực qn tính lực tác dụng lại lực áp suất lớn khí thể xylanh pzmax Giả thiết lúc lực xuất điểm chết ( gần ) nên α = 0; T = 0; PJ = 0, Pr = Z a Z' a b'' b' l' Z'' l'' l0 Ta có: Z = PZmax = 6.75 pZmax.FP = πD2 pZ max (3-1) π (110.10−3 )2 Z= = 0,064 MN (3-2) Do trục khuỷu hoàn toàn đối xứng nên: Z 0, 0641 2 Z’ = Z’’ = = = 0,032 MN 3.1.1.1 Tính nghiệm bền chốt khuỷu, mô men uốn chốt khuỷu Mômen uốn tác dụng lên chốt khuỷu Mu =Z’.l’ = 0,032.0,068 = 2,176.10-3 MN/m2 ( Với l’ = 68 (mm) (3-3) Mu Wu Ứng suất uốn chốt khuỷu là: σu = (MN/m2) Trong đó: Wu mơđun chống uốn tiết diện ngang chốt,vì chốt chốt đặc nên: Wu = 0,1d ch3 = 0,1.(68.10-3)3 =31,443.10-6 m3 Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage 48 (3-4) Mu Wu 2,176.10−3 31, 443.10−6 Mu Wu Z' b' hb2 ⇒ σu = = = 69,204 MN/m2 Đối với trục khuỷu động làm thép hợp kim nên ta có: [σu] = 120 MN/m2 so sánh ta có: σu =69,204 < [σu] = 120 MN/m2 3.1.1.2 Tính nghiệm bền má khuỷu Lực pháp tuyến Z gây uốn nén A-A Ứng suất uốn má khủyu: σu = = (MN/m2) (3-5) 0, 032.33.10−3 90.10−3.(33.10 −3 ) σu = = 64,646 MN/m2 Ứng suất nén má khuỷu Z 0, 0641 2bh 2.33.10 −3.90.10−3 σn = = =10,791 MN/m2 Ứng suất tổng σΣ = σu + σn = 64,646 + 10,791 = 75,437 MN/m2 So sánh : σΣ = 75,437 MN/m2 < [σu] = 180 MN/m2 Do má khuỷu đủ độ bền 3.1.1.3 Tính nghiệm bền cổ trục Ứng suất uốn cổ trục Mu Z ' b ' Wu Wu σu = = MN/m2 0,1d Wu = σu = Mu Wu ch = = 0,1.(68.10-3)3 =31,443.10-6 m3 Z ' b ' Wu = 0,032.33.10−3 31, 443.10−6   = 33,58 MN/m2 ⇒ σu = 33,58 MN/m2 < [σu] = 100 MN/m2 ( Thỏa mãn ) Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage 49 (3-6) 3.1.2 Trường hợp chịu lực Tmax Vị trí tính tốn khuỷu trục nguy hiểm lệch so với vị trí ĐCT góc α = αTmax Lúc n ,T=Tmax,các lực quán tính tồn tại.Căn vào đồ thị T = f( α) ta xác định trị số : α = αTmax =3700 T = Tmax = 1,44 (MPa ) α Đồ thị T=f( ) động Diezel kỳ xylanh pr1 Z a c1 pr1 a Tmax c2 A T' Z' A A b' b'' T'' Z'' A III M''k II c' l' I h M'k c'' pr2 l'' pr2 IV b l0 Lúc n ≠ 0, T = Tmax tồn lực quán tính Căn vào đồ thị T = f(α) ta xác định trị số lực tiếp tuyến góc tương ứng α0 3750 T (MN/m2) 1,44 5550 -0,27 Bảng 3.1 : Bảng tìm khuỷu nguy hiểm Đồ án mơn học Đông Cơ Đốt TrongPage 50 150 -0,73 1950 -0,259 α khuỷu 3750 5550 150 1950 Tmax = 1,44 ∑Ti-1 =0 -0,27 -0,27 -0,73 -0,259 -0,73 -0,259 Tmax = 1,44 ∑Ti-1 =-0,73 -0,27 Tmax = 1,44 ∑Ti-1 =-0,259 -0,73 -0,259 Tmax = 1,44 ∑Ti-1 = -0,27 -0,259 -0,73 -0,27 Từ bảng ta thấy khuỷu thứ có (∑Ti-1)max đồng thời chịu Tmax ta tính tốn cho khuỷu Ta có : 1, 44.Fp = 1, 44.0, 0095 Tmax = = 13,68.10-3(MN) ⇒ T’ = T” = Z 5550 = Tmax 13, 68.10−3 = 2 z.Fp = −0, 73.0, 0095 C1 = mch.R.ω2 = = 6,84.10-3(MN) = - 6,935.10-3(MN) π (d ch2 ) Lck ρ R.ω π ( 68.10−3 ) 37.10−3.7800.62,5.10−3.230, 667 C1 = ⇒ = 3483,652 Kgm/s2 =3,48.10-3(MN) C2 = m2.R.ω2 = 4,554.62,5.10-3.230,667 = 15144,117 N = 15,144.10-3(MN) Z − (C1 + C2 ) −6,935.10 −3 − (3, 48.10 −3 + 15,144.10−3 ) = 2 Z’=Z”= ⇒ = -12,78.10-3(MN) Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage 51 (3-7) (3-8) 3.1.2.1 Tính nghiệm bền chốt khuỷu Ứng suất uốn mặt phẳng khuỷu trục M xu Z' l ' + pr1a − pr2c Wux Wux x σu = = (MN/m2) Wux = Wuy = 0,1dch3 = 0,1.(68.10-3)3 =31,443.10-6 (m3) Pr1 = mmk.rmk.ω2 = 0,9.52.10-3.230,6672 10-6= 2,49.10-3 (MN) (3-9) Pr2 = mđt.rđt.ω2 =1,044.75.10-3 230,6672 10-6= 4,166 10-3 (MN) ⇒ σux = −12, 78.10−3.68.10−3 + 2, 49.10−3.35.10 −3 − 4,166 10−3.35.10−3 31, 443.10−6   = -29,58 (MN/m2) Ứng suất uốn mặt phẳng thẳng góc với mặt phẳng khuỷu trục σuy = M yu Wuy = T ' l ' 6,84.10−3.33.10−3 = Wuy 31, 443.10−6   = 7,178(MN/m2) Ứng suất uốn tổng cộng (σ ) + (σ ) x u y u σu = = Ứng suất xoắn chốt khuỷu τx= = 30,364 (MN/m2) ( ΣT '' Mk Wx (−29,5)2 + 7,178 i −1 Fp + Tmax ) Rchkh 2Wux = 13, 68.10−3.0,034 2.31, 443.10−6   = Ứng suất tổng chịu uốn xoắn σΣ = σ u + 4τ x = = (3-10) = 7,396 (MN/m2) 30,3642 + 7,396 = 31,252 (MN/m2) ⇒ σ∑ =31,252 (MN/m2) < [σu] = 120 (MN/m2) Do chốt khuỷu đủ bền Đồ án môn học Đơng Cơ Đốt TrongPage 52 3.1.2.2 Tính nghiệm bền cổ trục Ta tính cổ bên phải cổ chịu lực lớn cổ bên trái Ứng suất uốn lực pháp tuyến Z’’ gây ra: '' '' −3 −3 M xu Z b = −12,78.10 33.10 31, 443.10−6 σ xu Wux Wux = = = -13,41(MN/m2) Ứng suất uốn lực T’’ gây mặt phẳng thẳng góc với mặt phẳng khuỷu: σuy = M yu Wuy T '' b'' Wuy = Ứng suất xoắn cổ trục: = ( ΣT '' Mk Wx τx= i −1 6,84.10−3.33.10−3 31, 443.10 −6 Fp + Tmax ) Rcokh 2Wux = 13, 68.10−3.32,5.10−3 2.31, 443.10 −6   = Ứng suất tổng chịu uốn xoắn: σΣ= (σ ) + (σ ) x u y u = 7,178 (MN/m2) + 4τ x = (3-11) = 7,07 (MN/m2) (−13, 41) + 7,178 +4.7, 07 = =20,77(MN/m2) ⇒ σ∑ = 20,77 (MN/m2 < [σu] = 100(MN/m2) Do cổ trục đủ bền 3.1.2.3 Tính sức bền má khuỷu Ta tính nghiệm bền má khuỷu bên phải má thường chịu lực lớn má bên trái Ứng suất uốn lực pháp tuyến Z’’ gây ra: σuz = M uz Wu = Z ''b '' bh Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage 53 (3-12) −12, 78.10−3.33.10 −3 33.10−3.902.10−6 = -9,467(MN/m2) = Ứng suất uốn lực T’’ gây ra: σuT = M uT WuT = T ''r bh2 (3-13) 6,84.10−3.52.10−3 33.10−3.902.10 −6 = = 7,983(MN/m2) Với r : khoảng cách từ tâm cổ trục khuỷu đến tiết diện nguy hiểm má Ứng suất uốn lực Mk’’ gây ra: ( ΣT i −1 '' σuM = Mk WuM = Fp + Tmax ) Rcokh bh = 13, 68.10−3.32,5.10−3 33.10−3.902.10−6 (3-14) = 9,979 (MN/m2) ,, Ứng suất nén má khuỷu lực phương pháp tuyến Z là: σn = Z '' − Pr bh = −12, 78.10−3 − 4,166.10 −3 33.90.10−6 Ứng suất kéo má khuỷu lực P σ Pr = Pr bh = r2 4,166.10−3 33.90 10−6 là: =1,23(MN/m2) Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage 54 = -5,7 (MN/m2) Ứng suất kéo má khuỷu lực p σ pr p r1 bh r1 2, 49.10−3 33.90.10−6 = = ’’ Ứng suất xoắn T gây ra: = 0,84(MN/m2) T '' b'' Wx τx = (MN/m2) Trong đó: Wx mơ đun chống xoắn má (m3) Do tiết diện chịu xoắn má tiết diện hình chữ nhật nên (3-15) + điểm 1, 2, 3, : τx = + điểm I, II : τx = τmax + điểm III, IV: τx = τmin τmax τmin xác định: T ''b '' g1.h b τmax = (MN/m2) τmin = g2τmax(MN/m2) (3-16) (3-17) Các hệ số g1 g2 phụ thuộc vào tỷ số , = 2,72 tra đồ thị hình (VIII-17a) [Sách kết cấu tính tốn động đốt trong] Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage 55 Đồ thị xác định gx Ta xác định g1 = 0,26; g2 = 0,78 ⇒ τmax = T ''b '' g1.h b 6,84.10 −3.33.10 −3 0, 26.332.90 10 −9 = = 8,858 (MN/m2) ⇒ τmin = g2τmax= 0,78.19,700 = 6,90 (MN/m2) Để tìm ứng suất tổng má ta phải lập bảng xét dấu với quy ước ứng suất gây nén tiết diện dương ứng suất kéo âm Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage 56 Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage 57 Đồ thị mô dụng lên − − (σur +σuz ) II + tả ứng suất tác trục khuỷu σuM σuM IV − σur III σn I b (σur +σuz ) + + σur h Bảng dấu má khuỷu τ Điểm ứs II σ nz,, =-27,232 σuz= -39,621 σur= σut= 35,044 σuM=132,47 Σσ τx σ∑ III IV + 3.2 : Bảng xét ứng suất + + + + + + + - + + + + + + Σσ1 Σσ2 Σσ3 Σσ4 σ∑1 σ∑2 σ∑3 σ∑4 I I II III IV + + + + + 0 0 0 + - 0 + ΣσI τmax σ∑I ΣσII τmax σ∑II ΣσIII τmin σ∑III ΣσIV τmin σ∑IV τmax Căn vào bảng tính ứng suất ta thấy Σσi điểm 1, 2, 3, , I, II, III, IV cách cộng theo cột dọc (theo dấu) sau: Σσi = σnz ± σuzi ± σuri ± σuTi ± σuMi σ∑ tính theo cơng thức sau : ∑ σ 2i + 4τ 2i ∑i = σ Bảng giá trị ứng suất tác dụng má khuỷu Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage 58 σ I II III IV σn 5,7 5,7 5,7 5,7 5,7 5,7 5,7 5,7 9,467 -9,467 9,467 -9,467 9,467 -9,467 0 σ ur 0 0 0 σ uT σ uM 7,983 7,983 -7,983 -7,983 -9,979 -9,979 9,979 9,979 0 0 7,983 -9,979 -7,983 9,979 13,171 -5,763 17,163 1,771 15,167 -3.767 3,804 7,696 8,858 6,90 6,90 7,879 10,336 σ uz ∑σ τx σ∑ 0 13,171 5,763 0 17,163 1,771 8,858 17,564 9,625 Các giá trị tổng σΣI,i < [σ] = 180 (MN/m2) má khuỷu đủ bền Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage 59 ... thiết kế Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage đồ án mơn học động đốt đóng vai trò quan trọng sinh viên chun ngành động đốt Đồ án tính tốn thiết kế đồ án môn học động đốt đồ án đòi hỏi người thực phải... hình vẽ Như ta có đồ thị cơng thị dùng cho phần tính tốn động lực học Đồ thị công thực tế Đồ án môn học Đông Cơ Đốt TrongPage 20 Chương II TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC 2.1 Động học Vẽ đường... có đồ thị cơng thị,các bước hiệu đính sau: Đồ án mơn học Đơng Cơ Đốt TrongPage 18 Chọn µp = 0,027(Mpa/mm) Chọn µv = 0,0057(mm3/mm) Chọn µs = 0,60 (mm/mm) -Vẽ đồ thị Brick đặt phía đồ thị cơng
- Xem thêm -

Xem thêm: Đồ án động cơ đốt trong ĐHKTCN, Đồ án động cơ đốt trong ĐHKTCN, Chương I TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ, Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi:, Chương II. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC, Chương 3. TÍNH NGHIỆM BỀN TRỤC KHUỶU, 1 Kiểm nghiệm bền trục khuỷu., Mômen uốn tác dụng lên chốt khuỷu., Bảng 3.1 : Bảng tìm khuỷu nguy hiểm.

Từ khóa liên quan

Mục lục

Xem thêm

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay