Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động LỜI NÓI ĐẦU Trong bối cảnh đất nước ta phát triển cách nhanh chóng đà phát triển thành nước công nghiệp thời gian tới, vai trò ngành động đốt nói chung công nghiệp ôtô nói riêng quan trọng Cụ thể công nghiệp ôtô góp phần nhiều ngành nông nghiệp ,công nghiệp ,dịch vụ…,và đặc biệt khả di chuyển linh động làm cho phần lớn người dân Việt Nam chọn ôtô xe máy làm phương tiện di chuyển qua thúc đẩy ngành công nghiệp ôtô phát triển.Học qua môn kết cấu tính toán động đốt giúp phần hình dung cách tính toán thiết kế động đốt trong.Và thiết kế tính toán động đốt mà áp dụng kiến thức tính toán động để thiết kế.Hi vọng bạn đọc có góp ý giúp để rút kinh nghiệm thiết theo.Và xin cảm ơn thầy Phạm Hữu Truyền giúp đỡ em tận tình trình thực thiết kế Xin chân thành cảm ơn thầy cô! Vinh,ngày 27 tháng 12 năm 2010 Sinh viên thực Vũ Đình Công CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Đồ án : Môn học ĐCĐT SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động 1.1 Trình tự tính toán: 1.1.1 Số liệu ban đầu: – Công suất động Ne = 150 ( mã lực – Số vòng quay trục khuỷu n = 3100 ( v/ph ) – Đường kính xi lanh D = 100 ( mm ) – Hành trình piston S = 95 ( mm) – Dung tích công tác Vh = 0.74613 ( dm3 ) – Số xi lanh i=8 – Tỷ số nén ε = 6.5 ) – Thứ tự làm việc xi lanh 1–5–4–2–6–3–7–8 – Suất tiêu hao nhiên liệu ge = 220 ( g/ml.h) 10 – Góc mở sớm xupap nạp Góc đóng muộn xupap nạp 11 – Góc mở sớm xupap thải α1 = 31 ( o) α2 = 83 ( o) ( o) β1 = 67 β2 = 47 ( o) 12 – Chiều dài truyền ltt = 185 ( mm ) 13 – Khối lượng nhóm piston mpt = 1.187 ( mm ) 14 – Khối lượng nhóm truyền mtt = 1.272 ( mm ) Áp suất môi trường : pk = 0.1 ( Mpa) Nhiệt độ môi trường: Tk = 297 ( ok ) Áp suất cuối trình nạp: pa = 0.085 ( Mpa) Âp suất khí thải: pr = 0.105 ( Mpa) Mức độ sấy nóng môi chất: ∆T = ( o c) Nhiệt độ khí sót ( khí thải ): Tr = 1000 ( ok ) Hệ số hiệu đinh nhiệt: λt = 1.1 Hệ số quét buồng cháy: λ2 = Hệ số nạp thêm: λ1 = 1.02 10 Hệ số lợi dụng nhiệt z: ξz = 0.85 Góc đóng muộn xupap thải 1.1.2 Các thông số cần chọn: Đồ án : Môn học ĐCĐT SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động 11 Hệ số lợi dụng nhiệt b ξb = 0.856 12 Hệ số hiệu đính đồ thị công: φd = 0.929 13 Chỉ số mũ đa biến: m = 1.45 1.2 Tính toán trình công tác 1.2.1 Tính toán trình nạp: Hệ số khí sót γr : Hệ số khí sót γr dược tính theo công thức γr = γr = λ2 (Tk + ∆T ) pr Tr pa 1  ÷ m p  ε λ1 − λt λ2  r ÷  pa  1.(297 + 6) 0,105 1000 0, 085 =    ÷  0,105  1,45  = 0.0699 6,5.1, 02 − 1,1.1  ÷  0, 085  Trong đó: m số giãn nở đa biến trung bình khí sót m = 1,45 Nhiệt độ cuối trình nạp Ta: Nhiệt độ cuối trình nạp Ta tính theo công thức:  m −1   ÷ m   p  (Tk + ∆T ) + λt γ r Tr  a ÷  pr  Ta = 1+ γ r ( oK ) 1,45−1 1,45  0, 085  (297 + 6) + 1,1.0, 0699.1000  0,105 ÷   Ta = + 0, 0699 = 350,5 Ta > 310 o K → đạt yêu cầu Hệ số nạp ηv : 1   ÷   Tk pa  pr  m   ηv = ε λ1 − λt λ2  ÷ = ε − (Tk + ∆T ) pk  pa          ÷ 297 0, 085  0,105   1,45   ηv = 6,5.1, 02 − 1,1.1  ÷  = 0.8116 6,5 − (297 + 6) 0,105   0, 085    Lượng khí nạp M1 : Đồ án : Môn học ĐCĐT SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động Lượng khí nạp M1 xác định theo công thức : M1 = 432.103 pk ηv g e pe Tk Trong đó: pe áp suất có ích trung bình dược xác định theo công thức: pe = 30.N e τ Vh n.i Vh thể tích công tác động xác định theo công thức: Vh = Π.D S 3,14.1002.95 = 10 = 0, 74613 4 ⇒ pe = 30.150.4 = 0, 7155 0, 74613.3100.8 ⇒ M1 = 432.103.0,1.0,8116 = 0,5516 220.0.7155.297 ( dm3 ) ( kmol/kg nhiên liệu ) Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy kg nhiên liệu Mo : Lượng không khí lí thuyết cấn để đốt cháy kg nhiên liệu Mo tính theo công thức : Mo = C H O  + − ÷ = 0,5120 0, 21  12 32  ( kmol/kg nhiên liệu ) Đối với nhiên liệu động xăng ta có: C = 0,855 ; H = 0,145 Hệ số dư lượng không khí α: Trọng lượng phân tử xăng μnl = 114 nên động xăng ta có: α= 1.2.2 M1 − µ nl Mo = 114 = 1, 0602 0,5120 0,5516 − Tính toán trình nén: Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình không khí: mcv = 19,806 + 0, 00209.T = 19,806 + 0, 00209.297 = 19,806 ( kJ/kmol.độ ) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản vật cháy (α = 1) Đồ án : Môn học ĐCĐT SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động mcv '' = (17,997 + 3,504α ) + (360,34 + 252, 4α )10 −5 T = mcv '' = (17,997 + 3,504.1, 05) + (360,34 + 252, 4.1, 05)10 −5 T =21,74337T (kJ/kmol.độ) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp Được tính theo công thức: mc 'v = mcv + γ r mcv'' b' = av' + v T 1+ γ r Ta đặt : bv = 0, 0209 av = 19,806 , av'' = 17,997 + 3,504.α = 17,997 + 3,504.1, 0602 = 21, 71197 bv'' = ( 360,34 + 252, 4.α ) 10 −5 = 0, 00314 2 av' = av + γ r av'' 19,806 + 0, 0699.21, 71191 = = 19,930 1+ γ r + 0, 0699  bv bv''  + γ  ÷ r  0, 00209 + 0, 0699.0, 00314 bv'  = = = 0, 0216 1+ γ r + 0, 0699 Vậy ta có tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp mcv' = 19,930 + 0, 00216.297 = 20,5712 ( kJ/kmol.độ ) Chỉ số nén đa biến trung bình n1: Được tính theo công thức: n1 − = 8,314 8,314 ⇒ n1 − = b n1 −1 19,930 + 0, 00216.350,5 6,5n1 −1 + a + Ta ε + ' v ' v ( ( ) ) (I) Ta chọn : n1 = 1.375 thay vào hai vế phương trình ( I ) ta phương trình tương đương : 0.375 = 0.3743 Sai số n1 = 0.1929 < 0.2% Áp suất cuối trình nén pc : Đồ án : Môn học ĐCĐT SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động Áp suất cuối trình nén pc xác định theo công thức pc = pa ε n1 = 0, 085.6,51,375 = 1,1147 ( MPa ) Nhiệt độ cuối trình nén Tc: Nhiệt độ cuối trình nén Tc tính theo công thức : Tc = Ta ε n1 −1 = 350,5.6,51,3750 −1 = 707, ( oK) 7.Lượng môi chất công tác trình nén Mc: Lượng môi chất công tác trình nén Mc tính theo công thức: Mc = M1 + Mr = M1 ( + γr) = 0.5516.( + 0.0699) = 0.590 1.2.3: Tính toán trình cháy : Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết βo : Ta có độ tăng mol ∆M loại động xác định theo công thức: H O  + − ÷  32 µnl  ∆M = 0.21.( – α ) Mo +  Nên hệ số thay đổi phan tử lý thuyết βo xác định theo công thức: H O 0.21 ( – α ) M o +  + −  32 µnl βo = + α M o + µnl  ÷ =  0,145  0.21 ( – 1,0602 ) 0,5120 +  − ÷ 114   βo = + = 1.0381 1, 0602.0,5120 + 114 Hệ số thay đổi phân tử thực tế β ( có khí sót ) Được xác định theo công thức: β= β o + γ r 1, 0381 + 0, 0699 = = 1, 0356 1+ γ r + 0, 0699 Hệ số thay đổi phân tử thực tế điểm z ( βz ) (do cháy chưa hết ): Ta có hệ số thay đổi thực tế điểm z, βz xác định theo công thức : βz = 1+ βo − χ z 1+ γ r Trong đó: Đồ án : Môn học ĐCĐT SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực χz = Khoa: Cơ Khí Động ξ z 0,85 = = 0,9930 ξb 0,856 ⇒ βz = 1+ 1, 0381 − 0,9930 = 1, 0353 + 0, 0699 Lượng sản vật cháy M2 : Ta có lượng sản vật cháy M2 xác định theo công thức: M2 = M1 + ∆M = βo.M1 = 1,0381+ 0,5516 = 0,5726 ( kmol/kg n.l ) Nhiệt độ điểm z Tz : Đối với động Xăng, nhiệt độ điểm z Tz xác định cách giải phương trình cháy : ξ z (QH − ∆QH ) + mcv' Tc = β z m.cvz'' Tz M1 ( + γ r ) (*) Trong : QH : nhiệt trị thấp nhiên liệu ta có, thông thường chọn QH = 44000 ( kJ/kgnl ) ∆QH : nhiệt lượng tổn thất nhiên liệu cháy không hết đốt kg nhiên liệu, thông thường xác định ∆QH theo α công thức sau: ∆QH = 120.103.(1- α)Mo ∆QH = (kJ/kgnl) α < α ≥ m.cvz'' : Là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản vật cháy xác định theo công thức:  γ  β o  χ z + r ÷.m.cv'' + ( − χ z ) m.cv βo   m.cvz'' = = avz'' + bvz'' Tz  γ  β o  χ z + r ÷+ ( − χ z ) βo   Ta có:  γ  β o av''  χ z + r ÷+ ( − χ z ) av' βo   avz'' = =  γr  β o  χ z + ÷+ ( − χ z ) βo   Đồ án : Môn học ĐCĐT SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động 0.0699   1, 0381.21, 71197  0,9930 + + ( − 0,9930 ) 19,930 1, 0381 ÷   = = 21, 70070 0, 0699   1, 0381  0,9930 + + ( − 0.9930 ) 1, 0381 ÷   βo bvz'' = bv''  b' γ   χ z + r ÷+ ( − χ z ) v  βo  =  γr  β o  χ z + ÷+ ( − χ z ) βo   0, 0699   1, 0381.0, 0314  0,9930 + + ( − 0,9930 ) 0, 00216 1, 0381 ÷   = = 0, 00313 0, 0699   1, 0381  0,9930 + + ( − 0,9930 ) 1, 0381 ÷   ⇒ mcvz'' = 21, 70070 + 0, 00313.Tz Thay vào phương trình ( * ) ta được: ξ z (QH − ∆QH ) + mcv' Tc = β z ( avz'' + bvz'' Tz ) Tz M1 ( + γ r ) ⇒ 0,85 ( 44000 − ) + 20,5712.707, = 1, 0353 ( 21, 70070 = 0, 00313Tz ) Tz 0,5516.(1 + 0, 699) ⇔ 0, 00324Tz2 + 22, 468Tz = 83876.71 T = 2689,1( t / m ) ⇔  z1 Tz = −4807, 26(loai)(âm) Vậy nhiệt độ điểm z Tz = 2689.1 Áp suất điểm z pz: Ta có hệ số tăng áp: λ = β z Tz = 3,937 Tc Áp suất điểm z pz xác định theo công thức: pz = λ.pc = 3,937 1,1147 = 4,389 (MPa) 1.2.4 Tính toán trình giản nở: Đồ án : Môn học ĐCĐT SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động Hệ số giản nở sớm ρ: ρ= β z Tz λ.Tc Đối với động xăng: ρ=1 Hệ số giản nở sau δ : Ta có hệ số giản nở sau δ xác định theo công thức: δ = ε ρ Với động xăng : δ = ε = 6,5 Chỉ số giản nở đa biến trung bình n2 : Ta có số giản nở đa biến trung bình n2 xác định từ phương trình cân sau: n2 − = 8,314 ( ξb − ξ z ) Q bvz'' '' + avz + ( Tz + Tb ) M ( + γ r ) β ( Tz − Tb ) * H Trong đó: Tb nhiệt trị điểm b xác định theo công thức : Tb = δ Tz n2 −1 = 2689,1 6,5n2 −1 ( oK ) QH* : Nhiệt trị tính toán Đối với động xăng: QH* = QH - ∆QH = 4400 – = 4400 ( kJ/kg.độ ) Thay vào phương trình; n2 − = 8,314 ( 0,856 − 0,85) 44000 2689,1   + 21, 70070 + 0, 00313  2689,1 + 2689,1  6,5n2 −1 ÷    0,5516 ( + 0, 0699 ) 1, 0356  2659,1 − n2 −1 ÷ 6,5   Chọn n2 = 1.23 thay vào hai vế phương trình ta phương trình tương đương: 0,223 = 0,2303 Nhiệt độ cuối trình giản nở Tb : Ta có công thức xác định nhiệt độ cuối trình giản nở Tb : Đồ án : Môn học ĐCĐT SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động Tb = δ Tz n2 −1 = 2689,1 = 0.439 6,51.23 ( oK ) Áp suất cuối trình giản nở pb : Áp suất cuối trình giản nở pb xác định theo công thức : pb = pz 4,389 = = 0, 439 δ n2 6,51,23 ( MPa ) Tính nhiệt độ khí thải Trt : Tính nhiệt độ khí thải xác định theo công thức: m −1 1.45−1 p m  0.105  1.45 Trt = Tb  r ÷ = 1748  = 1121.56 ÷  0.4390   pb  ( oK ) Sai số nhiệt độ khí thải tính toán Trt nhiệt độ khí thải chọn ban đầu Tr = 1000 không vượt 15%, nghĩa : ∆Trt = Trt − Tr 1121,56 − 1000 100% = 100% = 0,108% < 15% Trt 1121,56 1.2.5 Tính toán thông số chu trình công tác Áp suất thị trung bình p’i : Với động Xăng áp suất thị trung bình p’i xác định theo công thức : pi' = = pc  λ      1 − n2 −1 ÷−  − n1 −1 ÷ ε −  n2 −  ε  n1 −  ε   = 1,1147  3,937   1    1 − − − 1,375−1 ÷ = 0,9411 ( MPa)  1,23−1 ÷ 6,5 − 1, 23 −  6,5  1,375 −  6,5  Áp suất thị trung bình thực tế pi : Do có sai khác tính toán thực tế ta có áp suất thị trung bình thực tế pi xác định theo công thức : pi = p’i φd = 0,9411 0,929 = 0,8743 ( MPa ) Trong φd – Hệ số hiệu đính đồ thị công Chọn theo tính chủng loại động Suất tiêu hao nhiên liệu thị gi : Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu thị gi : Đồ án : Môn học ĐCĐT 10 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động Do có hệ số giảm tải, lực kéo thực tế Nk nhỏ Nj Nk = χ.Nj = 0,766.2,82.10-3 = 2168.10-3 ( MN ) Ứng suất tổng tác dụng mặt đầu nhỏ tiết diện γ = đến γ = γ tính theo công thức sau:   6ρ − S σ tj =  −2M j + Nk  = S ρ − S l S ( ) d     6.17,5.10 −3.3.10 −3 −6 = − 2.1,56.10 + 2,168.10 −3  −3 −3 −3 −6 3.10 2.17,25.10 − 3.10   30.3.10 = 23,75 ( )   6ρ + S σ nj =  M j + Nk  = S ρ + S l S ( )   d =   6.17,25.10 −3 + 0,003 −6 , 56 10 + 2,168.10 −3  = 56,9  −3 −6 0,003 2.17,25.10 + 0,03   30.3.10 ( ) Trong đó: Đồ án : Môn học ĐCĐT 42 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động σtj, σnj - ứng suất tổng điểm mặt mặt đầu nhổ truyền đầu nhỏ chịu kéo, ứng suất phân bố hình 3.1.2 Ứng suất tổng đầu nhỏ truyền chịu nén Lực tác dụng lên đầu nhỏ truyền lực tổng: P∑ = Pkt + Pj Lực phân bố theo dạng cosin hình vẽ: Ta có: P∑ = Pkt Fpt + mnp R ω2 ( + λ ) Fpt = 4,3888 0,00875 + 1,187 0,0475 324,632 ( + 0,257 ) 0,00475 10-6 ⇒ P∑ = 0,0345 Đồ án : Môn học ĐCĐT ( MN ) 43 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động Lực moment hay ( NA MA ) theo Kinasôtxvili biến thiên theo góc ngàm γ theo quy luật parabol hình : Momen lực kéo tiết diện ngàm xác định theo công thức:  sin γ cos γ γ sin γ  − − = 66,92 10-6 π π ÷   Mz = MA + NA.ρ.( – cos γ ) – P∑.ρ  (MN.m )  sin γ cos γ γ sin γ  − − π π ÷   Nz = NA.cosγ + P∑  Đồ án : Môn học ĐCĐT 44 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động  sin 110 cos 110 110 sin 110  −4 − −  = 1,282.10 π π   −3 = 2,873.10 cos 110 + 0,00345. Ứng suất mặt đầu nhỏ chịu kéo:   6ρ + S σ nz =  M z + χ Nz  = S ρ + S l S ( ) d    −6 = 2.66.92.10  6.17,25.10 −3 + 3.10 −3 + 0,766 − 0.982.10 −3 −3 −3 −3 3.10 2.17,25.10 + 3.10 ( ( ) ) 30.31.10  −6 ( MN/m2 ) = 463 Ứng suất nặt đầu nhỏ chịu nén:   6ρ − S σ tz =  M tz + Ntz  = S ( 2ρ − S )   ld S   6.17,25.10 −3 − 3.10 −3 −6 − 66 92 10 + 0,766.2,168.10 −3  =  −3 −3 −3 −6 3.10 2.17,25.10 − 3.10   30.3.10 ( ) ( MN/m2 ) = - 1468,74 Ứng suất mặt vặt thể hình dưới: Đồ án : Môn học ĐCĐT 45 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động 3.1.3 Ứng suất biến dạng ép căng bạc lót: p= ∆ + ∆t d +d  d 22 + db2  d − d + µ d2 − d2 − µ  b  d1  + Ed Eb       2 2 2 Trong đó: Δ, Δt – Độ dôi lắp ghép độ dôi giãn nở không bạc lót đầu nhỏ Δt = ( αb – αd )d1to = ( 1,8 10-5 - 10-5 ) 37,5.10-3.150o = 45.10-3 ( mm ) t-o – Nhiệt độ làm việc đầu nhỏ, t-o ≈ 150o d1, d2, db – Lần lượt đường kính lỗ đầu nhỏ, đường kính đầu nhỏ đường kính bạc d1 = 37,5 ( mm ); Đồ án : Môn học ĐCĐT d2 = 31,5 ( mm ); 46 db = 28 ( mm ) SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động αb, αd – Hệ số giãn nở nhiệt vật liệu αb = 1,8.105 ( bạc đồng ) αd = 1.105 ( đầu nhỏ thép ) μ : Hệ số poatxông μ = 0.3 Eb, Eđ – Môdul đàn hồi vật liệu bác đầu nhỏ: Eb = 1.15 105 MN/m2 Eđ = 2.2 105 MN/m2 Từ ta có ứng suất ép căng bạc lót p= ( ( ) ( ) ( 0,01 + 45.10 −3  37,5.10 −3 + 31,5.10 −3  −3 − 31,5.10 −3 −3  37,5.10 37,5.10  2,2.105   = 15.10-3 ) ) 2 (31,5.10 ) + ( 28.10 ) + 0,3 (31,5.10 ) − ( 28.10 ) + −3 −3 −3 −3 1,15.105  − 0,3      ( MN ) Ứng suất mặt đầu nhỏ σ ∆n = p 2.d12 2.37,5 −3 = 15 10 = 0.1019 37,52 − 31.52 ( d 22 − d12 ) ( ) Ứng suất mặt đầu nhỏ σ ∆t (d = p (d 2 + d12 ) 2 −d ) = 15.10 −3 (37.5 (37.5 ) ) + 31.52 = 0,087 − 31.52 3.1.4 Hệ số an toàn đầu nhỏ: Ứng suất cực đại cực tiểu đầu nhỏ chịu kéo nén xác định theo phương trình sau: σmin = σnj + σΔn = 56,9 + 0,1019 = 57,0019 σmax = σnz + σΔn = 463 + 0,1019 = 463,1019 Đồ án : Môn học ĐCĐT 47 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động - Biên độ ứng suất σa = σ max − σ 463,1019 − 57,0019 = 203,5 = 2 - Ứng suất trung bình σm = σ max + σ 463,1019 + 57,0019 = = 260.05 2 - Hệ số an toàn đầu nhỏ: nσ = Trong đó: σ −1 σ a +ψ σ σ m ψ σ - hệ số: ψσ = 2σ −1 − σ o = −1 σ σo o σ −1 σo = 1,5 ( chọn ) σ −1 ta có: ⇒ ψ σ = ⇒ nσ = 1 −1 = 1,5 500 = 1,72 203,5 + 260,05 3.2 Tính kiểm nghiệm bền thân truyền: Ta có vận tốc trung bình động là: Cm = S n 3100 = 95.10 −3 = 9,82 30 30 ( m/s ) Suy động tốc độ cao Đồ án : Môn học ĐCĐT 48 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động Tính nghiệm bền thân truyền động tốc độ cao phải xét đến lực quán tính phải tính theo hệ số an toàn a Ứng suất tổng tiết diện trung bình: σΣ = PΣ k Ftb ( MN/m2 ) Trong đó: Ftb - Tiết diện trung bình thân, Ftb = ( H − h ).B + h.( B − b ) = ( 27,5 − 19 ).21 + 19.( 21 − 15,8) = 277,3 (mm2) k - Hệ số tải trọng, k = 1.15 P Σ = 0.0345 ⇒σΣ = ( MN ) 0,0345 1,15 = 143 277,3.10 −6 ( MN/m2 ) b Ứng suất kéo tiết diện trung bình σk = Pjt Ftb = 8,9.10 −3 = 32.1 277,3.10 −6 ( MN/m2) c Hệ số an toàn tiết diện trung bình: nσ = 2.σ −1 2.500 = = 3,77 (σ Σ − σ k ) +ψ σ (σ Ξ + σ k ) (143 − 32,1) + (143 + 32,1) Hệ số an toàn thân truyền nσ ≥ 2,5 Sơ đồ tính nghiệm bền thân truyền giới thiệu hình dưới: Đồ án : Môn học ĐCĐT 49 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động 3.3 Tính nghiệm bền đầu to truyền: Đầu to truyền giả thiết cong bị ngàm tiết diện với thân hình vẽ: Đồ án : Môn học ĐCĐT 50 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động Lực quán tính tác dụng đầu to phân bố theo quy luật cosin, xác định theo công thức sau: Pd = Pj + Pkt = R.ω2.Fp.[ m.( + λ ) + (m2 - mn ) ] Trong đó: mn : khối lượng nắp đầu to mn = 0,31 ( kg ) γo - Góc ngàm, thường chọn γo = 40o Fp : Diện tích đỉnh piston Fp = 0,00785 ( m2 ) Lực quán tính tác dụng đầu to : Pd = 0,0475.324,632.0,00785.[ 1,54316.( + 0,2567 ) + ( 0,91584 - 0,31 ) = 124,37.10-4 ( MN ) Ứng suất tổng tác dụng đầu to truyền xác định theo công thức sau: Đồ án : Môn học ĐCĐT 51 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động    0.23C 0.4   + σ∑ = Pd  W (1 + J b ) ( Fb + Fd )   u  Jd   Trong đó: Wu - momen chống uốn tiết diện A - A Wu = S d2 l d 15 2.10 −6.29.10 −3 = 1,0875.10 −6 = 6 Jb, Jd - Momen quán tính tiết diện bạc lót nắp đầu to A - A Jb = lb sb3 27.10 −3.2,5 2.10 −6 = 14,0625.10 −9 = 12 12 Jd = l d sb3 29.10 −3.2,5.10 −6 = 15,1.10 −9 = 12 12 Fb, Fd - Tiết diện bạc lót nắp đầu to A - A Fb = lb.sb = 27 10-3 2,5.10-3 = 67,5.10-6 Fd = ld.sd = 29.10-3.15.10-3 = 435.10-6 C: Khoảng cách tâm hai bulong truyền C = 80.10-3 ( m ) Ứng suất tổng tác dụng đầu to truyền :   0,23.80.10 −3 0,4 -4  σ Σ = 124,37.10 + − −6 −  14,0625.10  67,5.10 + 435.10 −6   1,0875.10 1 + 15,1.10 −9    ( )       σ Σ = 175,3 ( MN/m2 ) Ứng suất cho phép động ô tô máy kéo: [σn∑ ] = 150 ÷ 200 (MN/m2) Đồ án : Môn học ĐCĐT 52 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động Độ biến dạng hướng kính đầu to truyền xác định theo công thức sau: 0,0024 p d C 0,0024.124,37.10 −4.80 3.10 −9 = 2,381.10 −6 Δd = = −9 −9 E d ( J b + J d ) 2,2.10 14,0625.10 + 15,1.10 ( ) (m) ⇒ ∆ d = 0.02381 ( mm ) Trong đó: Ed : Modul đàn hồi vật liệu làm truyền Ed = 2,2.105 MN/m2 Độ biến dạng cho phép: [ Δd ] = 0,06 ÷ 0,1 ( mm ) 3.4 Tính nghiệm bền bulong truyền: Lực tác dụng lên bulong truyền lực kéo tác dụng lên đầu to truyền Nếu số lượng bulong z lực tác dụng lên bulong là: Pb = Pd 124,37.10 −4 = 62,185.10 −4 = z ( MN ) Lực siết ban đầu tính theo công thức kinh nghiệm Ps = ( ÷ ).Pb Chọn Ps = 2.Pb = 2.62,185.10-4 = 124,37.10-4 ( MN ) Lực tác dụng lên bulong động làm việc Pbl = Ps + χPb = 124.37.10-4 + 0,2.62,185.10-4 = 136,81.10-4 Trong đó: χ - Hệ số giảm tải χ = 0,15 ÷ 0,25 ( MN ) chọn χ = 0.2 Ứng suất kéo bulong truyền: Đồ án : Môn học ĐCĐT 53 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực σk = Khoa: Cơ Khí Động Pbl Fbl Trong đó: Fbl - Tiết diện bulong truyền đường kính chân ren π d 02 3,14.112.10 −6 = = 94,99.10 −6 Fbl = 4 ⇒ σk = Pbl 136,81.10 −4 = 144 = Fbl 94,99.10 −6 ( m2 ) ( MN/m2 ) Momen xoắn bulong ma sát siết bulong tính theo công thức sau: Mx = μ.Ps d tb ( MNm ) Trong đó: μ - Hệ số ma sát µ = 0,1 dtb - Đường kính trung bình phần ren dtb = 10,5 ( mm ) ⇒ 10,5.10 −3 = 65,29.10 −7 Mx = 0,1.124,37.10 -4 Ứng suất xoắn bulong τx = Mx µPs 0,1.124,37.10 −4 ≈ 28,2 ≈ ≈ Wx 0,4d 2tb 0,4.10,52.10 −6 Ứng suất tổng: σ∑ = σ k2 + 4.τ x2 = 144 + 4.28,2 = 154.65 Ứng suất cho phép bulong truyền động ô tô máy kéo: [σ∑ ] = 120 ÷ 180 (MN/m2 ) Đồ án : Môn học ĐCĐT 54 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động MỤC LỤC Phần mục I II III Đồ án : Môn học ĐCĐT Tên nội dung thuyết minh Tính toán chu trình động đốt Tính toán động học động lực học Tính nghiệm bền chi tiết truyền 55 trang 19 42 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình tính toán kết cấu Đcơ đốt – Tài liệu nội Trường ĐHSP kt Vinh Hướng dẫn thiết kế đồ án môn Động đốt -Tài liệu nội Trường ĐHSP kt Vinh Nguyên lý động đốt – NXB GD GT sức bền vật liệu – NXB GD Đồ án : Môn học ĐCĐT 56 SVTH: Vũ Đình Công [...]... được đồ thị biểu diễn quan hệ pkt = f ( α ) Pkt = f(α) P∑ = f ( α) 0 180 360 540 720 Pj = f ( α) 2.2.7 Khai triển đồ thị pj = f ( x ) thành pj = f ( α ) Đồ án : Môn học ĐCĐT 26 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động Đồ thị pj = f ( α ) biểu diễn trên đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ của động cơ Nếu động cơ ở tốc độ cao, đường này thế nào cũng cắt đường nén ac Động cơ. .. ta dùng cung thích hợp nối với đường thải rr Đồ án : Môn học ĐCĐT 16 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động VßNG TRßN BRICK ĐỒ THỊ CÔNG µ µ 0.00199 0409 -Pj=f(x) 0 b' CHƯƠNG II TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC Đồ án : Môn học ĐCĐT 17 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động 2.1 Vẽ các đường biểu diễn các quy luật động học Các đường biểu diễn này điều vẽ trên một... thải của động cơ Khai triển đồ thị pj = f ( x ) thành đồ thị pj = f ( α ) tương tự như cách ta khai triển đồ thị công ( thông qua vòng tròn Brick) chỉ có điều cần lưu ý là ở đồ thị trước là ta biểu diễn đồ thị - pj = f ( α ) nên cần phải lấy lại giá trị pj cho chính xác 2.2.8 Vẽ đồ thị p∑ = f ( α ) Ta tiến hành vẽ đồ thị p∑ = f ( α ) bằng cách ta cộng hai đồ thị là đồ thị pj = f ( α ) và đồ thị p =... quy dẫn về tâm chốt : m0m Đồ án : Môn học ĐCĐT 21 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực - Khoa: Cơ Khí Động Khối lượng này tính gần đúng theo phương trình quy dẫn: m0 m = mm rmk 0, 26.58 = = 317, 47 R 0, 0475 Trong đó: m0m – khối lượng của má khuỷu rmk – bán kính trọng tâm má khuỷu rmk = 58 ( MN/m2 ) R – bán kính quay của khuỷu 2.2.3 Lực quán tính: Lực quán tính chuyển động tịnh tiến: pj = - m.j... nối 11, 22, 33 Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33, ta được đường cong biểu diễn quan hệ j = f ( x ) j §å THÞ GIA TèC µ = 80,001 j f(x) 2.2 Tính toán động lực học 2.2.1 Các khối lượng chuyển động tịnh tiến: - Khối lượng nhóm piston mnpt được cho trong số liệu ban đầu của đề bài ( kg ) Đồ án : Môn học ĐCĐT 20 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động - Khối lượng của thanh... C’F’ và min Đồ án : Môn học ĐCĐT 24 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động F’D’, chia các đoạn thẳng này ra làm 8 phần, nối 11, 22, 33, … Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33, … Ta được đường cong quan hệ - pj = f ( x ) j ĐỒ THỊ LỰC QUÁN TÍNH µ = 80,001 j f(x) 2.2.5 Đường biểu diễn v = f ( x) Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn quan hệ v = f ( x ) dựa trên hai đồ thị là đồ thị x... kết cấu của động cơ là: λ= R S 95 = = = 0, 2566 Ltt 2.Ltt 2.185 Khoảng cách OO’ là: OO ' = λ.R λ.S 0, 2566.95 = = = 6, 094 2 4 4 Đồ án : Môn học ĐCĐT 14 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động Giá trị biểu diễn của OO’ trên đồ thị: gtbd OO' = gttOO' 6.094 = = 12,82 µS 0, 475 ( mm ) Ta có nửa hành trình của piston là: R= S 95 = = 47,5 2 2 ( mm ) Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị :... quán tính chuyển động tịnh tiến cực đại: p jmax m.R.ϖ 2 ( 1 + λ ) = Fpt ( MPa ) Trong đó: m: Khối lượng chuyển động tịnh tiến: m = 1,54316 (kg ) S = 0, 0475 2 R : Bán kính quay trục khuỷu: R= ω: Tốc độ góc trục khuỷu : ω = 324,63 λ: Thông số kết cấu: λ = 0,2566 Fpt: Diện tích đỉnh piston: Fpt = 7,654 10-3 Đồ án : Môn học ĐCĐT 23 (m) ( rad/s ) ( m2 ) SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ. .. nén trong thực tế tách khỏi đường nén lý thuyết tại điểm c’’ Điểm c’’ được xác định bằng cách: Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc đánh lửa sớm θ, bán kính này cắt vòng tròn Brick tại 1 điểm Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường nén tại điểm c’’ Dùng một cung thích hợp nối điểm c’’ với điểm c’ Đồ án : Môn học ĐCĐT 15 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động. .. triển đồ thị công theo trình tự sau: Đồ án : Môn học ĐCĐT 25 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động 1 Chọn tỉ lệ xích μα = 2o / 1mm Như vậy toàn bộ chu trình 720o sẽ ứng với 360 mm Đặt hoành độ α này cùng trên đường đậm biểu diễn po và cách ĐCD của đồ thị công khoảng 4 ÷ 5 cm 2 Chọn tỉ lệ xích μp đúng bằng tỉ lệ xích μp khi vẽ đồ thị công μp = 0,0199 (MN/mm) 3 Từ các điểm chia trên đồ ... rr Đồ án : Môn học ĐCĐT 16 SVTH: Vũ Đình Công Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động VßNG TRßN BRICK ĐỒ THỊ CÔNG µ µ 0.00199 0409 -Pj=f(x) b' CHƯƠNG II TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC Đồ án. .. Đại học SPKT Vinh Lực Khoa: Cơ Khí Động Đồ thị pj = f ( α ) biểu diễn đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính tốc độ động Nếu động tốc độ cao, đường cắt đường nén ac Động tốc độ thấp, đường pj cắt... cho xác 2.2.8 Vẽ đồ thị p∑ = f ( α ) Ta tiến hành vẽ đồ thị p∑ = f ( α ) cách ta cộng hai đồ thị đồ thị pj = f ( α ) đồ thị p = f ( α ) 2.2.9 Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến T = f ( α ) đồ thị lực pháp