Chương 6 – Tính sức bền các chi tiết của cơ cấu phân phối khí 132 pdfMachine by Broadgun Software - a great PDF writer! - a great PDF creator! - http://www.pdfmachine.com http://www.broadgun.com Chương 6 – Tính sức bền các chi tiết của cơ cấu phân phối khí 133 Chương 6 TÍNH TOÁN SỨC BỀN CÁC CHI TIẾT CỦA CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ I. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ I.1. Xác đònh kích thước của tiết điện lưu thông Tiết diện lưu thông của xupap ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của quá trình nạp và thải trong động cơ bốn kỳ. Vì vậy khi thiết kế, cần cố gắng tăng đường kính xupap trong phạm vi đường kính xylanh đã đònh. Diện tích mặt nấm xupap của các động cơ ngày nay chiếm khoảng 25 ÷ 40% diện tích đỉnh piston. Chỉ khi dùng nhiều xupap (bốn xupap) diện tích lưu thông mới có thể đạt đến 40% diện tích đỉnh piston. Diện tích mặt nấm của xupap nạp thường lớn hơn diện tích mặt nấm của xupap thải khoảng 10 ÷ 20% và thường bằng 15 ÷ 20% diện tích đỉnh piston. Tính toán tiết diện lưu thông của xupap dựa vào giả thiết lưu động ổn đònh của dòng khi đi qua họng đế xupap. Coi dòng khi nạp (hoặc thải) có tốc độ bình quân và tốc độ của piston không đổi. Căn cứ vào điều kiện lưu động ổn đònh và liên tục của dòng khí, ta có: v k .i.f k .  k = v p .F p .  p (6-1) Trong đó: v k – tốc độ trung bình của dòng khí qua họng đế xupap (m/s). f k – tiết diện lưu thông của họng đế xupap (cm 2 ). 4 d. f 2 h k   d h – đường kính họng xupap (hình 6.1a). i – số xupap trên một xylanh.  h và  p – mật độ của dòng khí ở họng xupap và trong xylanh (  h =  p ). v p – tốc độ trung bình của piston (m/s). 30 n.S v p  F p – diện tích đỉnh piston (cm 2 ). 4 D. F 2 p   S – hành trình piston. n – số vòng quay của trục khuỷu. D – đường kính xylanh. Bỏ qua điều kiện khác nhau về mật độ của dòng khí tại họng xupap và mật độ của dòng khí trong xylanh (  h =  p ), phương trình (6-1) trở thành: v k .i.f k = v p .F p (6-2) Từ đó rút ra tốc độ trung bình của dòng khí qua họng đế xupap: 2 h 2 p k pp k d.i D .v f.i F.v v  (6-3) Chương 6 – Tính sức bền các chi tiết của cơ cấu phân phối khí 134 Đối với động cơ ngày nay, tốc độ lưu động của dòng khí nạp khi động cơ làm việc toàn tải nằm trong phạm vi sau: - Động cơ ôtô và máy kéo: v kn = 40 ÷ 115 (m/s). - Động cơ tàu thủy và tónh tại: v kn = 30 ÷ 80 (m/s). - Động cơ máy bay: v kn = 100 ÷ 125 (m/s). Tốc độ dòng khí càng cao, tổn thất càng lớn, hơn nữa độ mở xupap còn chòu ảnh hưởng của nhiều nhân tố khác như : điều kiện bố trí chung, quán tính của cơ cấu dẫn động xupap, Vì vậy nên cố gắng chọn tốc độ v kn nhỏ. Tuy nhiên, đối với động cơ xăng, do yêu cầu của việc hình thành hỗn hợp nên tốc độ dòng khí nạp không thể bé hơn 40m/s. Nếu v kn < 40m/s, quá trình bốc hơi của xăng và quá trình hòa trộn hơi xăng với không khí trở nên xấu đi. Tốc độ trung bình của dòng khí thải thường lớn hơn của dòng khí nạp khoảng 20 ÷ 50%. Do đó xupap thải có thể làm nhỏ hơn xupap nạp và vì vậy mặt nấm của xupap thải có độ cứng vững lớn, khó biến dạng và diện tích chòu nhiệt nhỏ hơn. Từ hình 6.1a và b, có thể xác đònh được tiết diện lưu thông f kl.   1hkl dd 2 'h f    (6-4) do   sin'he ; h’ = h.cos  ; d 1 = d h + 2e nên    2 hkl cossinhcosd.hf (6-5) Từ phương trình (6-5) có thể thấy rằng góc  của mặt nấm xupap càng nhỏ, tiết diện lưu thông càng lớn. Khi  = 0 ; f kl =  hd h . Góc  càng lớn, tiết diện lưu thông càng nhỏ. e  h /  = 30 0 h’ d h d 1 = d h + 2e h d h e a) b ) O  = 0 o Hình 6. 1 . Tiết diện lưu thông của xupap. c ) Chương 6 – Tính sức bền các chi tiết của cơ cấu phân phối khí 135 Ngoài ra, tiết diện lưu thông của xupap còn phụ thuộc vào hành trình của xupap (h). Hành trình của xupap càng lớn thì tiết diện lưu thông càng lớn. Tuy vậy hành trình bò hạn chế bởi tiết diện của họng đế xupap, tiết diện lưu thông không thể lớn hơn tiết diện họng đế xupap. Từ đó suy ra (khi  = 0 0 ). 4 d hd 2 h h   . và hành trình xupap: 4 d h h max  Trong trường hợp  ≠ 0 0 , hành trình xupap thường phải lớn hơn 4 d h mới có thể đạt được tiết diện lưu thông bằng tiết diện họng đế xupap. Cụ thể là khi  = 30 0 , h max ≈ 0,31d h . Trong động cơ ngày nay, hành trình xupap thường nằm trong phạm vi: h = (0,18  0,3).d h Từ hình 6.1c ta thấy rằng  càng nhỏ, dòng khí lưu thông càng khó (dòng khí nạp vào xylanh bò gấp khúc), vì vậy tổn thất lưu động lớn mà xupap khó đóng kín (trường hợp  = 0 o không có mặt côn trên nấm xupap). Vì vậy, đối với xupap nạp, thường dùng góc  = 30 0 và  = 45 o còn đối với xupap thải thường chỉ dùng góc  = 45 0 . Kiểm tra tiết diện lưu thông thực f kl có thể dùng các công thức: kl p pkl f.i F .vv  (6-6) Khi thiết kế, nên khống chế tốc độ lưu động của dòng khí qua tiết diện lưu thông f k nằm trong phạm vi v kl ≤ (70  90m/s). I.2. Chọn dạng cam Khi chọn dạng cam, cần phải xét các điểm sau: - Dạng cam phải đảm bảo cơ cấu phối khí có trò số “thời gian – tiết diện” lớn nhất, nghóa là khả năng lưu thông dòng khí lớn nhất. Vì vậy yêu cầu cam phải mở xupap thật nhanh, giữ cho xupap ở vò trí lớn nhất thật lâu và khi đóng thật nhanh xupap. - Dạng cam phải thích hợp để giai đoạn mở và đóng xupap có gia tốc và vận tốc nhỏ nhất. Do đó cơ cấu phân phối khí làm việc êm, ít va đập và hao mòn. - Dạng cam phải đơn giản, dễ chế tạo. Trên cơ sở đảm bảo ba yêu cầu trên, động cơ đốt trong ngày nay thường dùng hai loại cam là cam lồi và cam tiếp tuyến. Dạng cam lõm tuy có ưu điểm là tốc độ mở đóng xupap rất nhỏ, mở đóng nhanh nhưng không được dùng vì chủ yếu là do gia công mặt lõm rất khó. Thiết kế dạng cam có hai phương pháp: I.2.1. Lựa chọn quy luật chuyển động của cam (chủ yếu là quy luật gia tốc) Lựa chọn quy luật chuyển động (gia tốc) của cam, sau đó lấy tích phân hai lần để tìm quy luật của độ nâng supap biến thiên theo góc quay trục cam. Phương pháp này có ưu điểm là có thể thực hiện bất kỳ quy luật chuyển động nào ta cho là tốt nhất, nghóa là các quy luật chuyển động có gia tốc khi mở, đóng xupap nhỏ nhất. Chương 6 – Tính sức bền các chi tiết của cơ cấu phân phối khí 136 Nhược điểm cơ bản của phương pháp này là dạng cam ứng với quy luật lý tưởng trên rất khó gia công vì mặt cam có dạng đường cong rất phức tạp. Tuy vậy, ngày nay khi thiết kế các loại động cơ cao tốc, người ta vẫn thường thiết kế dạng cam theo phương pháp này. I.2.2. Đònh sẵn dạng cam Mặt cam được đònh dạng sẵn là tập hợp của những cung tròn, cung parabôn, để dễ gia công. Sau đó căn cứ vào quy luật nâng đã đònh, đạo hàm hai lần đối với góc quay của trục cam để tìm quy luật gia tốc rồi kiểm tra xem có phù hợp với yêu cầu về gia tốc của cơ cấu phân phối khí hay không. Phương pháp thứ hai này có ưu điểm là đảm bảo tính công nghệ khi gia công trục cam được thuận lợi. Vì vậy tuyệt đại bộ phận động cơ đốt trong tốc độ thấp và trung bình đều dùng cam đònh hình theo phương pháp thiết kế thứ hai. Lựa chọn dạng cam theo phương pháp này thường dùng các đường cong của nhiều cung tròn, cung tròn phối hợp với cung parabôn hoặc cung tròn phối hợp với đường thẳng. Dạng cam dùng cung tròn hoặc parabôn được gọi là cam lồi, dạng cam dùng cung tròn nối với đường thẳng được gọi là cam tiếp tuyến. Hình 6.2 giới thiệu quy luật nâng hạ h = f (  k ) và quy luật gia tốc j = f(  k ) của ba loại cam lồi cung tròn, cam lồi cung parabôn và cam tiếp tuyến. Từ hình 6.2b, có thể thấy rằng cam lồi cung tròn có trò số “thời gian – tiết diện” lớn nhất. Tuy nhiên loại này lại có gia tốc dương lớn nhất, Do đó khi làm việc, cơ cấu phân phối khí va đập rất mạnh trong giai đoạn đóng mở xupap nên lực quán tính tác dụng lên mặt cam có trò số rất lớn. Trò số cho phép của gia tốc dương phụ thuộc vào độ cứng của bề mặt tiếp xúc của cam với con đội, của con đội với xupap (hoặc đũa đẩy), độ cứng vững của trục cam và khả năng chòu tải của ổ trục cam. Trò số của gia tốc âm, phụ thuộc vào khả năng làm việc của lò xo. Để giảm kích thước của lò xo và giảm phụ tải tác dụng lên lò xo, thường phải khống chế trò số tuyệt đối của gia tốc âm ở phạm vi nhỏ nhất. J (m/s 2 )  k Cung tròn Cung parabôn Tiếp tuyến Góc quay của trục cam  k Hình 6. 2. So sánh cam lồi và cam tiếp tuyến 0 20 40 60 80 h (mm) 20 40 60 80 100 10 20 30 4 0 5 0 0 - 30 0 - 60 0 - 90 0 90 0 60 0 30 0 180 0 150 0 120 0 210 0 240 0 O 2 Chương 6 – Tính sức bền các chi tiết của cơ cấu phân phối khí 137 Cam tiếp tuyến có trò số “thời gian – tiết diện” nhỏ nhất (hình 6.2) gia tốc khi mở và khi đóng xupap cũng nhỏ nhất nhưng gia tốc âm thì lại có trò số tuyệt đối lớn nhất. Vì vậy cam tiếp tuyến chỉ sử dụng khi yêu cầu cao về giảm va đập (cơ cấu phân phối khí làm việc êm). Nhưng do gia tốc âm lớn nên lò xo xupap chòu tải lớn. Để giảm tải trọng tác dụng lên lò xo, khối lượng của cơ cấu dẫn động xupap phải nhỏ. Vì vậy cam tiếp tuyến thường dùng trong cơ cấu phân phối khí xupap đặt. Cam lồi cung parabôn có các thông số nằm trong phạm vi giới hạn bởi các thông số của hai loại cam trên. Do tính công nghệ của cam parabôn kém nên loại cam này ít được sử dụng. I.3. Trò số tiết diện thời gian của xupap Khi đường kính và gốc côn của nấm xupap đã xác đònh, tiết diện lưu thông tức thời của xupap quyết đònh bởi quy luật động học của cam phân phối khí và pha phân phối khí. Lựa chọn pha phân phối khí hợp lý có thể làm cho trò số tiết diện lưu thông trung bình f ktb đạt trò số lớn nhất. Xác đònh trò số f ktb bằng đồ thò biểu diễn trò số thời gian tiết diện như hình 6.3. Tốc độ trung bình tính toán của dòng khí trong suốt quá trình nạp (hoặc thải) xác đònh theo công thức sau:      2 1 2 1 t t kl 12p p t t kl h ' k dtfi ttF v dtfi V v (6-7) Trong đó: V h – dung tích công tác của xylanh.  2 1 t t kl dtf – trò số “thời gian – tiết diện” (phần gạch nghiêng bên trái trên hình 6.3) t 1 và t 2 – thời gian bắt đầu và kết thúc quá trình nạp (hoặc thải). Khi tính toán thời gian tiết diện, thường bỏ qua giai đoạn mở sớm và đóng muộn (phần diện tích ứng với góc mở sớm  1 và góc đóng muộn  2 ) nên có thể coi thời gian t 1 và t 2 ứng với góc  k1 và  k2 do đó:     2k 1k 2 1 dfdtf kl t t kl (6-8) do   1k2k kl ktb 2k 1k df f       (6-9) nên sau khi thay các quan hệ trên vào công thức (6-7) ta có: ktb p p ' k if F .vv  (6-10)  k2  k1  1 f klmax  k  Hình 6.3. Xác đònh trò số “thời gian - tiết diện” của xupap.  2 90 o f klb O 1 0 Chương 6 – Tính sức bền các chi tiết của cơ cấu phân phối khí 138 Khi thiết kế, cần đảm bảo sao cho: k ' k v)4,13,1(v  (6-11) Trò số của v’ k thay đổi trong phạm vi khá lớn. Đối với động cơ xăng, v’ k = 90  150m/s đối với động cơ diesel v’ k = 80  110 m/s. Trong thực tế, lựa chọn pha phân phối khí tốt nhất đều phải qua thí nghiệm. Số liệu thống kê và pha phân phối khí giới thiệu trên bảng 6.1. Bảng 6 – 1 Trò số pha phân phối khí của các loại động cơ (tính theo góc quay của trục khuỷu) Xupap nạp Xupap thải Loại động cơ Mở sớm trước ĐCT Đóng muộn sau ĐCD Mở sớm trước ĐCD Đóng muộn sau ĐCT - Tónh tại và tàu thủy 10 ÷ 25 15 ÷ 30 30 ÷ 50 10 ÷ 25 - Diesel tăng áp 40 ÷ 75 30 ÷ 50 40 ÷ 60 30 ÷ 60 - Ô tô máy kéo -10 ÷ 25 30 ÷ 35 35 ÷ 60 0 ÷ 30 - Ô tô du lòch -5 ÷ 25 40 ÷ 70 45 ÷ 65 5 ÷ 25 - Động cơ cường hóa có công suất lớn, khối lượng nhỏ 10 ÷ 75 30 ÷ 70 40 ÷ 80 15 ÷ 50 I.4. Tốc độ va đập của xupap Trong quá trình làm việc, để đảm bảo xupap đóng kín trên đế xupap, trong cơ cấu dẫn động xupap phải có khe hở nhiệt. Nhưng có khe hở này, cơ cấu dẫn động của xupap phát sinh hiện tượng va đập khi mở và đóng xupap khiến các mặt tiếp xúc nhất là mặt nấm xupap và đế xupap bò mòn rất nhanh. Kết quả nghiên cứu về mài mòn của đế xupap chứng thấy rằng tốc độ va đập của xupap trên đế xupap có ảnh hưởng rất lớn tới độ mòn của đế. Độ mòn của đế phụ thuộc rất ít vào chiều rộng của mặt tiếp xúc nhưng chòu ảnh hưởng rất nhiều của vật liệu làm đế xupap và nhiệt độ của đế xupap (khi tăng tốc độ va đập từ 0,36 m/s lên 0,72 m/s độ mòn của đế xupap tăng lên tám lần). Theo thực nghiệm, tốc độ va đập cho phép của xupap cần lựa chọn trong phạm vi sau: - Đối với đế xupap bằng gang xám: v a = 0,3  0,4 m/s. - Đối với đế xupap bằng đồng thanh : v a = 0,4  0,5 m/s. - Đối với đế xupap bằng thép cacbon : v a = 0,5  0,6 m/s. - Đối với đế xupap bằng thép hợp kim chòu nhiệt:v a = 0,7  0,8 m/s. Tốc độ va đập của xupap khi dùng con đội hình nấm có thể xác đònh bằng công thức sau:   ak1a sinRv  (6-12) Với cos  a xác đònh bằng công thức:   1 a R 1cos    (6-13) Trong đó:  a – góc giảm va đập.  – khe hở nhiệt của xupap. Chương 6 – Tính sức bền các chi tiết của cơ cấu phân phối khí 139 Thay vào (6-13) vào (6-12), ta có:   a 2 k1a cos1Rv                 1 1k R2 1R2 (6-14) do   1 R2   rất nhỏ nên cũng có thể tính gần đúng tốc độ va đập theo công thức sau:   1ka R2v  (6-15) Khi   2 k1 Rj,0   nên công thức (6-15) còn có thể viết dưới dạng:   j2v a (6-16) Tốc độ va đập của xupap khi dùng con đội con lăn xác đònh theo công thức gần đúng (6-15)     RR2j2v 1ka (6-17) Trong đó: j  – xác đònh bằng công thức:               2 2 2 k1 cos cos2 RRj khi   2 k1 RRj,0   Góc giảm va đập  a xác đònh bằng công thức:             1 cos 1 RRh 1 khi a ,h   ta có    RR 1cos 1 a (6-18) B  /2 R 1 O O 1 r A B R o  /2   a A v h h v = const Cung chuyển tiếp Hình 6.4. Dạng cam điển hình và quy luật động học trong vùng cung chuyển tiếp. v h B A Nâng theo đường cong parabôn J = const h Nâng theo đường cong Acsimét a) b ) c ) Chương 6 – Tính sức bền các chi tiết của cơ cấu phân phối khí 140 Trò số của khe hở nhiệt  của các loại động cơ đốt trong thường nằm trong phạm vi 0,2  0,4 mm (trò số này thường thay đổi trong quá trình động cơ làm việc). Từ hình 6.4a, ta thấy điểm B là điểm con đội đã bắt đầu nâng lên, nhưng đến A con đội mới đẩy xupap mở ra. Cung chuyển tiếp từ A đến B có thể dùng cung Acsimét, cung parabôn hoặc cung tròn đơn giản. Quy luật động học con đội trong vùng cung chuyển tiếp này giới thiệu trên hình 6.4b, c. tốc độ trong vùng cung chuyển tiếp này thường không vượt quá 0,1  0,15 m/s. Đối với loại động cơ dùng cơ cấu phân phối khí xupap đặt, khe hở nhiệt khi máy lạnh lớn hơn khe hở nhiệt khi máy nóng vì độ giản nở của xupap khi chòu nhiệt vượt quá độ giản nở của thân máy. Đối với loại động cơ dùng cơ cấu phân phối khí xupap treo, cam trực tiếp dẫn động xupap, khe hở nhiệt khi máy lạnh cũng lớn hơn khe hở nhiệt khi máy nóng. Nhưng đối với loại động cơ dùng cơ cấu xupap treo, trục trục cam dẫn động xupap qua cơ cấu trung gian (con đội, đũa đẩy, ) khe hở nhiệt khi máy lạnh lại nhỏ hơn khe hở nhiệt khi máy nóng. Đó là do độ giản nở của xupap không lớn bằng độ giản nở tổng cộng của thân máy, nắp xylanh và trụ đòn bẩy. I.5. Gia tốc của xupap Gia tốc dương của xupap càng lớn, hiện tượng va đập trong cơ cấu phân phối khí càng mạnh. Trò số tuyệt đối của gia tốc âm càng lớn, lò xo xupap chòu tải càng nhiều. Vì vậy khi thiết kế cam cần đảm bảo trò số gia tốc nằm trong giới hạn thống kê trong bảng 6.2. Bảng 6.2 Trò số cho phép của gia tốc dương và gia tốc âm Kiểu động cơ (+) j, (m/s 2 ) (-) j, (m/s 2 ) - Động cơ ô tô máy kéo. 1500  2500 500  800 - Động cơ tónh tại và tàu thủy. 100  1500 50  700 - Động cơ cao tốc, cường hóa, khối lượng nhỏ. 1500  2800 700  1000 Trò số của gia tốc liên quan rất nhiều đến hệ số hình dạng  : 2    Để thấy rõ ảnh hưởng của  , ta xét quy luật động học của ba loại cam có cùng độ nâng cực đại và đều có quy luật gia tốc là hằng số (hình 6.5). Lúc này tốc độ cực đại ứng với điểm uốn của đường cong h = f(  k ). Trục hoành trên hình 6.5 biểu thò góc quay  k của trục cam, do đó có thể dùng quan hệ thời gian với tốc độ  k =  k t để thay thế (  k là tốc độ góc của trục cam). Như thế, diện tích bao bởi đường cong tốc độ và trục hoành sẽ bằng hành trình nâng cực đại của xupap (cơ cấu xupap đặt). Ta có: hvdt 2 0    Nhưng diện tích trên có thể xác đònh bằng quan hệ sau : h 2 v 2 1 tv 2 1 k 22     Chương 6 – Tính sức bền các chi tiết của cơ cấu phân phối khí 141 Do đó :    k 2 h4 v (6-19) Từ quan hệ (6-19) ta thấy tốc độ cực đại không có quan hệ gì với hệ số hình dạng  . Ngược lại, gia tốc gia tốc có quan hệ mật thiết với  . Khi  tăng, gia tốc dương giảm nhưng gia tốc âm lại tăng (trò số tuyệt đối). Do đó, khi thay đổi  sẽ làm thay đổi gia tốc của con đội (hoặc xupap). Điều đó có thể chứng minh dễ dàng. Thật vậy, gia tốc j 1 ở điểm 1 và j 2 ở điểm 3 trên hình 6.6 có thể tính theo hệ thức sau: 2 h 2vj k 2 k 1      thay 2 .   ta có: 2 2 k 1 2 h 2j           và do 2 h 2v 2 j k 2 k 2             Suy ra:   2 2 k 2 2 1 h 2j           Từ các công thức trên ta thấy khi  tăng, j 1 giảm nhưng j 2 lại tăng. II. ĐỘNG HỌC CỦA CON ĐỘI II.1. Cam tiếp tuyến và động học của con đội con lăn II.1.1. Dựng hình cam tiếp tuyến (hình 6.6) - Căn cứ vào các thông số của động cơ (n, S/D, loại động cơ, số kỳ, ) để lựa chọn pha phân phối khí. Từ đó xác đònh góc làm việc của cam (góc  ). Đối với cam nạp (tính theo góc quay của trục cam): 2 180 21 0 2   đối với cam thải: 2 180 21 0 1   Trong đó:  1 và  2 – góc mở sớm và đóng muộn của xupap nạp.  1 và  2 – góc mở sớm và đóng muộn của xupap thải.  k Hình 6.5. Đường cong biểu diễn hành trình vận tốc và gia tốc của cam có gia tốc bằng hằng số. h v J 1 2 3 0  k  k  2 2  2 1 0 3 O 1 2 3 h v 2 [...]... cos  2 2   2 do đó ta có: 2 2 2 A/ D A 2 C r O1 E  /2  /2 O h B  R1 O2 O2 Hình 6. 9 Dựng hình cam lồi 145 Chương 6 – Tính sức bền các chi tiết của cơ cấu phân phối khí R r O1  K 2 D –r max max M O R1  Hình 6. 10 Xác đònh bán kính của cung tiếp tuyến () và bán kính của mặt nấm con đội (R) Từ đó suy ra:  Trong đó: 2 D 2  r 2  R 1  2R 1D cos   2 R 1  r  D cos  2   2 ( 6- 32) D =...    2 2 2 R  r   D sin        ( 6- 3 0) 144 Chương 6 – Tính sức bền các chi tiết của cơ cấu phân phối khí - Gia tốc của con đội con lăn Lấy đạo hàm hai vế của phương trình ( 6- 3 0) đối với thời gian, ta có công thức tính gia tốc của con đội con lăn   2 2 4 2    D 2 D sin   R  r  2 sin   1  D cos   f    32   dt R  r 2  D 2 sin 2    dv   2 k     D D 2 sin 4... (6 -2 1 ) Từ tam giác OO1K, ta có: cos do đó: D  R1  r  2 D R1  r  cos 2 (6 -2 2 ) Thay quan hệ trên vào (6 -2 1 ), ta có:         R1  r R1 r 1  1  R1  hr   h  r và R 1 1   h  r 1         cos  cos  cos cos cos    2  2 2 2 2  h 2 r  R1   R1  1  1 1  cos  2 cos 2 h cos từ đó rút ra: (6 -2 3 ) II.1 .2 Động học của con đội con lăn Do mặt cam tiếp tuyến gồm hai... hàm hai vế của phương trình (6 -2 5 ) đối với thời gian ta có công thức tính gia tốc của con đội con lăn như sau 143 Chương 6 – Tính sức bền các chi tiết của cơ cấu phân phối khí j   1  sin 2   dv  dv  d    R  R 1  2  k 2  dt d dt  cos   do đó:  2  cos 2    j  R  R 1  2  k 2   cos   Trong đó: (6 -2 6 ) k – tốc độ góc của trục cam, (1/s) (6 -2 7 ) Thay các trò số từ... 2 x    u 2         ( 6- 5 1)     50  150MN / m 2 (500  1500kG / cm 2 ) IV.3 Độ võng cho phép Độ võng của trục cam khi chòu uốn xác đònh theo công thức sau: f  Trong đó: 2 2 PT l1 l 2 64 PT l1 l 2 2 2  2 E.J.l 3.E.l.(d 4  d 4 ) 0 ( 6- 52) E – muyn đàn hồi của vật liệu chế tạo trục cam, đối với thép có thể chọn: E  (2  2, 2)10 5 MN / m 2 Độ võng cho phép của trục cam nằm trong phạm vi... Pp 2F  2Pp ( d 2   2 ) - Ứng suất cắt cho phép:   90MN / m 2 (900kG / cm 2 ) - ( 6- 5 9) Ứng suất uốn: u  - Pp L 8Wu Ứng suất uốn cho phép:  u   20 0MN / m 2 ( 20 00kG / cm 2 ) VI TÍNH SỨC BỀN CỦA XUPAP Để tính sức bền của mặt nấm xupap, ta coi mặt nấm xupap như một đóa tròn đặt tự do trên đế tựa hình trụ - Ứng suất uốn mặt nấm xupap xác đònh theo công thức sau: u  1 d2 p z 2 , (MN/m2) 4... 6. 16) của con đội con lăn kiểm nghiệm theo các công thức sau: - K ch  Áp suất trên mặt chốt: Trong đó: Pp ( 6- 5 7) (L  l)d Pp – lực tác dụng lên chốt con lăn L – chiều dài của chốt l – chiều dài của con lăn  D d – đường kính chốt - Áp suất cho phép: - Áp suất trên bạc lót: K ch   90MN / m 2 (900kG / cm 2 ) Kb  l L Pp ( 6- 5 8) ld - Áp suất cho phép: K b   80MN / m 2 (800kG / cm 2 ) - Hình 6. 16. .. b ( 6- 3 6) - max  M Gia tốc của con đội hình nấm  O R1  – R1 Lấy đạo hàm hai vế của phương trình ( 6- 3 7) đối với thời gian ta có gia tốc của con đội hình nấm j  dv  dv  d    2   R 1  cos  k dt d dt ( 6- 3 7) Hình 6. 11 Động học của con đội hình trụ (hoặc hình nấm) trong giai đoạn I Khi  = 0, gia tốc đạt trò số cựu đại: j max    R 1  2 k ( 6- 3 8) b) Động học của con đội hình nấm trong. ..    D D 2 sin 4   R  r 2 cos 2     cos   =   D 32 2  R  r   D 2 sin 2     2 k   ( 6- 3 1) II .2 Cam lồi và động học của con đội hình nấm II .2. 1 Dựng hình cam lồi (hình 6. 9) - Sau khi lựa chọn pha phối khí, căn cứ điều kiện bố trí chung vẽ vòng chuẩn R1 - Vẽ tọa độ vuông góc qua tâm O, vẽ bán kính OA và OB làm thành với tung độ một góc  bằng 2 - Từ điểm vòng tròn R1 cắt tung...  D sin  2  D cos   R  R 1  (6 -2 9 ) D R+r C A O2 max O1 R a / b  O R1 A Hình 6. 8 Động học của con đội con lăn trong giai đoạn II của can tiếp tuyến - Tốc độ của con đội con lăn Lấy đạo hàm hai vế của phương trình (6 -2 9 ) đối với thời gian, ta có công thức tính tốc độ của con đội con lăn v     k   dt  dh  D 2 sin  cos  R  r 2  D sin  2   D sin      D sin 2  =  k D .                cosD sinDrR 1sin2rRsinD D dt dv f 23 22 2 2 2 42 22 k =                       cos sinDrR 2cosrRsinDD D 23 22 2 2 42 2 k ( 6- 3 1) II .2. Cam lồi và động học của con. r (6 -2 0 ) do đó: R 1 = D – h + r (6 -2 1 ) Từ tam giác OO 1 K, ta có: D rR 2 cos 1    do đó: 2 cos rR D 1    (6 -2 2 ) Thay quan hệ trên vào (6 -2 1 ), ta có: rh 2 cos r 2 cos R rh 2 cos rR R 11 1         . thống kê trong bảng 6 .2. Bảng 6 .2 Trò số cho phép của gia tốc dương và gia tốc âm Kiểu động cơ (+) j, (m/s 2 ) (-) j, (m/s 2 ) - Động cơ ô tô máy kéo. 1500  25 00 500  800 - Động cơ tónh