Đang tải... (xem toàn văn)
CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Trình tự tính toán : 1.1.1 Số liệu ban đầu: 1 Kiểu động cơ: xăng 2 Đường kính xilanh: 95 (mm) 3 Hành trình piston: S = 90 (mm) 4 Số xilanh i = 6 5 Công suất : Ne = 155 (mã lực) 6 Tỷ số nén: = 9,5 7 Số vòng quay định mức: n = 4600 (vòngphút) 8 Suất tiêu hao nhiên liệu: ge =170 (gml.h) 9 Xupap nạp mở sớm 10 Xupap nạp đóng muộn 11 Xupap thải mở sớm 12 Xupap thải đóng muộn 13 Góc phun sớm nhiên liệu 14 Áp suất cuối quá trình nạp = 0,94 15 Áp suất khí sót = 1,15 16 Áp suất cuối quá trình nén = 21,67 17 Áp suất cuối quá trình cháy = 68,4 18 Áp suất cuối quá trình dãn nở = 4,14 19 Trọng lượng nhóm piston ( KG) : 1,05 20 Trọng lượng nhóm thanh truyền Mtt ( kg): 1,45 21 Chiều dài thanh truyền Ltt (mm): 165 Yêu cầu: Tính chu trình nhiệt. Vẽ đồ thị công P= f (v), = f ( ), đồ thị véc tơ phụ tải TOZ , = f( ), đồ thị mài mòn. Tính bền thanh truyền. 1.1.2. Các thông số cần chọn: 1. Áp suất môi trường: pk Áp suất môi trường pk là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ pk = p0. Ở nước ta có thể chọn pk = p0 = 10 kgcm2 = 0,1 (MPa) ¬ 2. Nhiệt độ môi trường: Tk Nhiệt độ môi trường được lựa chọn theo nhiệt độ bình quân của cả năm. Tk = T0 = 240C =2970K 3. Áp suất cuối quá trình nạp: pa Áp suất pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại động cơ, tính năng tốc độ n, hệ số cản trên đường nạp, tiết diện lưu thông…Vì vậy cần xem xét động cơ đang tính thuộc nhóm nào để lựa chon pa. Áp suất cuối quá trình nạp pa có thể chọn trong phạm vi: Pa = (0,9 ÷ 0,98).po¬¬, chọn pa = 0,94 kgcm2 = 0,094 (Mpa) động cơ 4 kỳ tăng áp. 4. Áp suất khí thải: pr Áp suất khí thải cũng phụ thuộc vào các thông số như pa ¬. Áp suất khí thải có thể chọn trong phạm vi: Pr =(1,0 ÷ 1,2).p¬o, chọn pr = 1,15 kgcm2 = 0,115 ( Mpa) 5. Mức độ sấy nóng môi chất : Mức độ sấy nóng môi chất chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành khí hỗn hợp ở bên ngoài hay bên trong xilanh: Động cơ Xăng : = 200÷400C, chọn = 20 0C 6. Nhiệt độ khí sót (khí thải): Tr Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại động cơ. Nếu quá trình giản nở càng triệt để thì nhiệt độ Tr càng thấp. Thông thường ta có thể chọn: Tr =700÷1000 0K, chọn Tr = 8100K 7. Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt: Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt được chọn theo hệ số dư lượng không khí để hiệu đính. Thông thường có thể chọn theo khoảng sau : (1,11÷1,17) chọn 8. Hệ số quét buồng cháy λ2: Động cơ tăng áp chọn λ2 =0,95 9. Hệ số nạp thêm λ1: Hệ số nạp thêm λ1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí. Thông thường có thể chon: λ1 =1,03 ÷ 1,07, chọn λ1 =1,03 10. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ( ): Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ( ) phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ, thể hiện lượng nhiệt phát ra đã cháy ở điểm z so với lượng nhiệt phát ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu. Với động Xăng ta thường chọn =0,85÷0,95, chọn z =0,88 11. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ( ): Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b tuỳ thuộc vào loại động cơ Xăng hay động cơ Điêzen. Với động cơ Xăng ta thường chọn = 0,85÷0,95, chọn =0,9 12. Hệ số hiệu đính đồ thị công : Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ so với chu trình công tác thực tế , có thể chọn trong phạm vi: =0,92÷0,97, chọn =0,97 1.2. Tính toán các quá trình công tác : 1.2.1. Tính toán quá trình nạp : 1. Hệ số khí sót γr: Hệ số khí sót γr được tính theo công thức: γ r = . . = Với : trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót có thể chọn: m = 1,45 ÷ 1,5 chọn m = 1,5 2.Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta: Nhiêt độ cuối quá trình nạp Ta được tính theo công thức: Ta = = 3.Hệ số nạp : Hệ số nạp được xác định theo công thức: = 0,882 4.Lượng khí nạp mới M1 : Lượng khí nạp mới M1 được xác định theo công thức : M1 = (kmolkg nhiên liệu) Trong đó: là áp suất có ích trung bình được xác định theo công thức : (MPa) là thể tích công tác của động cơ được xác định theo công thức: 0,638 (lít) (MPa) (kmolkg nhiên liệu) 5.Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0: Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0 được tính theo công thức: M0 = (kmolkg nhiên liệu) Đối với nhiên liệu của động cơ Xăng ta có: C=0.855; H=0,145 ;O=0 Thay các giá trị vào ta có: Mo = (kmolkg nhiên liệu) 6.Hệ số dư lượng không khí : Đối với động cơ Xăng cần phải xét đến hơi nhiên liệu ,vì vậy: Với là trọng lượng phân tử của xăng thường chọn . Thay các giá trị vào ta có: 1.2.2. Tính toán quá trình nén: 1. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí: =19,806+0,00209.T (kJkmol.độ) Ta có: av = 19.806; bv2 = 0.00209 ; bv = 0
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG NHẬN XÉT , ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Kết đánh giá : GIÁO VIÊN BẢO VỆ : Kết đánh giá : `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG LỜI NĨI ĐẦU Ôtô ngày sử dụng rộng rãi nước ta phương tiện lại cá nhân vận chuyển hành khách , hàng hoá phổ biến Sự gia tăng nhanh chóng số lượng ơtơ xã hội , đặc biệt loại ôtô đời kéo theo nhu cầu đào tạo lớn nguồn nhân lực phục vụ ngành công nghiệp ôtô linh vực thiết kế Sau học xong giáo trình ‘ động đốt ’ chúng em tổ môn giao nhiệm vụ làm đồ án mơn học Vì bước đầu làm quen với cơng việc tính tốn , thiết kế ôtô nên không tránh khỏi bỡ ngỡ vướng mắc.Nhưng với quan tâm , động viên , giúp đỡ, hướng dẫn tận tình thầy giáo hướng dẫn , giáo viên giảng dạy thầy giáo khoa nên chúng em cố gắng để hoàn thành đồ án thời gian giao Qua đồ án giúp sinh viên chúng em nắm lực tác dụng , công suất động điều kiện đảm bảo bền số nhóm chi tiết ơtơ , máy kéo Vì thiết thực với sinh viên nghành công nghệ kỹ thuật ôtô Tuy nhiên trình thực dù cố gắng nhiều khơng tránh khỏi thiếu sót Vì chúng em mong nhận quan tâm đóng góp ý kiến thầy , bạn để em hồn thiện đồ án tốt qua rút kinh nghiệm quý giá cho thân nhằm phục vụ tốt cho trình học tập cơng tác sau Em xin chân thành cảm ơn ! Vinh ,tháng năm 2016 Sinh viên thực : Phan Văn Bằng `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG CHƯƠNG I TÍNH TỐN CHU TRÌNH CƠNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 1.1.1 Trình tự tính tốn : Số liệu ban đầu: 1- Kiểu động cơ: xăng 2- Đường kính xilanh: 95 (mm) -Hành trình piston: S = 90 (mm) 4- Số xilanh i = 5- Công suất : Ne = 155 (mã lực) ε 6- Tỷ số nén: = 9,5 7- Số vòng quay định mức: n = 4600 (vòng/phút) 8- Suất tiêu hao nhiên liệu: ge =170 (g/ml.h) 9- Xupap nạp mở sớm ϕ1 = 120 10- Xupap nạp đóng muộn 11- Xupap thải mở sớm ϕ2 = 460 ϕ3 = 520 12- Xupap thải đóng muộn ϕ4 = 180 13- Góc phun sớm nhiên liệu ϕs = 110 14- Áp suất cuối q trình nạp 15- Áp suất khí sót Pr = 1,15 Pa = 0,94 kg / cm kg / cm 16- Áp suất cuối trình nén Pe 17- Áp suất cuối trình cháy = 21,67 Pz 18- Áp suất cuối trình dãn nở = 68,4 Pb kg / cm kg / cm = 4,14 kg / cm `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 19- Trọng lượng nhóm piston ( KG) : 1,05 20- Trọng lượng nhóm truyền Mtt ( kg): 1,45 21- Chiều dài truyền Ltt (mm): 165 Yêu cầu: - Tính chu trình nhiệt - Vẽ đồ thị cơng P= f (v), mài mòn Pkt Qc α α = f ( ), đồ thị véc tơ phụ tải TOZ , = f( ), đồ thị - Tính bền truyền 1.1.2 Các thông số cần chọn: Áp suất môi trường: pk Áp suất môi trường pk áp suất khí trước nạp vào động pk = p0 Ở nước ta chọn pk = p0 = 10 kg/cm2 = 0,1 (MPa) Nhiệt độ môi trường: Tk Nhiệt độ môi trường lựa chọn theo nhiệt độ bình quân năm Tk = T0 = 240C =2970K Áp suất cuối trình nạp: pa Áp suất pa phụ thuộc vào nhiều thơng số chủng loại động cơ, tính tốc độ n, hệ số cản đường nạp, tiết diện lưu thơng…Vì cần xem xét động tính thuộc nhóm để lựa chon pa Áp suất cuối q trình nạp pa chọn phạm vi: Pa = (0,9 ÷ 0,98).po, chọn pa = 0,94 kg/cm2 = 0,094 (Mpa) động kỳ tăng áp Áp suất khí thải: pr Áp suất khí thải phụ thuộc vào thông số pa Áp suất khí thải có thể chọn phạm vi: Pr =(1,0 ÷ 1,2).po, chọn pr = 1,15 kg/cm2 = 0,115 ( Mpa) Mức độ sấy nóng mơi chất ∆T : ∆T Mức độ sấy nóng mơi chất chủ yếu phụ thuộc vào q trình hình thành khí hỗn hợp bên hay bên xilanh: Động Xăng : ∆T = 200÷400C, chọn ∆T = 20 0C Nhiệt độ khí sót (khí thải): Tr `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại động Nếu trình giản nở triệt để nhiệt độ Tr thấp Thơng thường ta chọn: Tr =700÷1000 0K, chọn Tr = 8100K Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt: λt Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt chọn theo hệ số dư lượng khơng khí λt thường chọn theo khoảng sau : (1,11÷1,17) chọn α để hiệu đính Thơng λt = 1,17 Hệ số quét buồng cháy λ2: Động tăng áp chọn λ2 =0,95 Hệ số nạp thêm λ1: Hệ số nạp thêm λ1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí Thơng thường chon: λ1 =1,03 ÷ 1,07, chọn λ1 =1,03 10 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm z ( ξz ): ξz Hệ số lợi dụng nhiệt điểm z ( ) 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 1kg nhiên liệu Với động Xăng ta thường chọn ξz =0,85÷0,95, chọn 11 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b ( Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b ξb ξ z =0,88 ): ξb tuỳ thuộc vào loại động Xăng hay động ξb ξb Điêzen Với động Xăng ta thường chọn = 0,85÷0,95, chọn =0,9 12 Hệ số hiệu đính đồ thị cơng ϕd : Thể sai lệch tính tốn lý thuyết chu trình cơng tác động so với ϕd ϕd chu trình cơng tác thực tế , chọn phạm vi: =0,92÷0,97, chọn =0,97 1.2 Tính tốn q trình cơng tác : 1.2.1 Tính tốn q trình nạp : Hệ số khí sót γr: `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Hệ số khí sót γr tính theo cơng thức: 1 Pr m ÷ λ2 Tt Pr ε λ1 − λt λ2 ÷ T r Pa Pa γr = 0,95.317 0,115 810 0,094 0,115 1,5 = 0,0534 9,5.1,03 − 1,17.0,95 ÷ 0,094 = Với : Tt = Tk + ∆T = 24o C + 20o C = 44o C = 317o K m số giãn nở đa biến trung bình khí sót chọn: m = 1,45 ÷ 1,5 chọn m = 1,5 2.Nhiệt độ cuối trình nạp Ta: Nhiêt độ cuối q trình nạp Ta tính theo cơng thức: Ta = p Tt + λt γ r T r a p r 1+ γr ÷ ÷ m −1 ÷ m 1,5−1 = 0,094 1,5 ÷ 317 + 1,17.0,0534.810 ÷ 0,115 = 345,85o K + 0,0534 3.Hệ số nạp Hệ số nạp ηv ηv : xác định theo công thức: p T k pa ηv = ε λ1 −λt λ2 r ÷ ÷ m ε − Tt p k pa `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 297 0,094 0,115 1,5 ÷ = 9,5.1,03 − 1,17.0,95 ÷ 9,5 − 317 0,1 0,094 = 0,882 4.Lượng khí nạp M1 : Lượng khí nạp M1 xác định theo công thức : M1 = Trong đó: pe 432.103.p k η v g e pe T k áp suất có ích trung bình xác định theo cơng thức : 30.N e τ pe = Vh (kmol/kg nhiên liệu) V h.n.i (MPa) thể tích cơng tác động xác định theo công thức: 3,14.952.90 π D 2.S = = = Vh 4 pe = M1 = 30.155.4 = 1,057 0,638.4600.6 0,638 (lít) (MPa) 432.103.0,1.0,882 = 0,714 170.1,057.297 (kmol/kg nhiên liệu) 5.Lượng khơng khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0: Lượng khơng khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0 tính theo cơng thức: M0 = C H + − ÷ 0, 21 12 32 (kmol/kg nhiên liệu) Đối với nhiên liệu động Xăng ta có: C=0.855; H=0,145 ;O=0 Thay giá trị vào ta có: `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mo = ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 0,855 0,145 + − ÷ = 0,512 0, 21 12 32 6.Hệ số dư lượng khơng khí α= α (kmol/kg nhiên liệu) : M1 − µnl M0 Đối với động Xăng cần phải xét đến nhiên liệu ,vì vậy: Với µnl trọng lượng phân tử xăng thường chọn α= µnl = 114 114 = 1,377 0,512 0,714 − Thay giá trị vào ta có: 1.2.2 Tính tốn q trình nén: Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khơng khí: mc v =19,806+0,00209.T (kJ/kmol.độ) Ta có: av = 19.806; bv/2 = 0.00209 ; bv = 0,00418 Với động Xăng có hệ số dư lượng khơng khí α >1 tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình khơng khí xác định theo công thức: '' mc v = (17,997 + 3,504α ) + (360,34 + 252, 4α )10 −5 T Thay α = 1,377 ta đươc : '' mc v = (17,997 + 3,504.1,377) + (360,34 + 252, 4.1,377)10−5 T =22,822 + 0,00708 T Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp: Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp q trình nén tính theo cơng thức : `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG '' mc v + γ r mc v b' mc v = = a 'v + v T 1+ γr ' (kJ/kmol.độ) 0,00728 19,806 + 0,00209T + 0,06 22,82 + T÷ = 19,976 + 0,00436 T = + 0,06 Suy : a 'v = 19,976 ; b 'v = 0,00436 Chỉ số nén đa biến trung bình n1: Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào nhiều thông số kết cấu thông số vận hành kích thước xilanh, loại buồng cháy, số vòng quay, phụ tải trạng thái nhiệt độ động …Tuy nhiên n1 tăng giảm theo quy luật sau: Tất nhân tố làm cho môi chất nhiệt làm cho n1 tăng Chỉ số nén đa biến trung bình n1 xác định cách giải phương trình: n1 − = Chọn n1 8.314 ( = 1,372 thay vào công thức ta được: 8.314 n1 − = ∆n = ) b′ a ′v + v T a ε n1 −1 + ( ) 0,00436 19,976 + 345,85 9,51,389 −1 + 0,372 − 0,37 100% = 0,146% < 0, 2% 1,372 = 0,37 ( đạt yêu cầu) Áp suất cuối trình nén pc: Áp suất cuối q trình nén pc xác định theo thơng số cho trước: pc = 21,67kg / cm = 2,167(MPa) (Mpa) Nhiệt độ cuối trình nén Tc: Được xác định theo công thức: T c = T a.ε n1−1 = 345,85.9,50,372 = 799,09 °K ( ) Lượng mơi chất cơng tác q trình nén Mc: `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Lượng môi chất công tác trìng nén Mc xác định theo cơng thức: γr Mc=M1+Mr=M1.(1+ ) = 0,714.( + 0,0534) = 0,752 (kmol/kgnl) 1.2.3 Tính tốn q trình cháy: β0 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết : Ta có hệ số thay đổi phân tử lý thuyết M2 β M1 = Trong độ tăng mol ∆M ∆M = Đối với động xăng: = β0 xác định theo công thức: M1 + ∆M ∆M = 1+ M1 M1 loại động xác định theo công thức: α 0.21(1- )M0 + ( H + Ο − 32 µnl ) H O ∆M = 0, 21(1 − α ) + + ữ 32 ànl Do ú: H O 0, 21(1 − α )M + + ữ 32 ànl = + α M + µnl 0,145 + − ÷+ 0, 21(1 − 1,377).0,512 32 114 = 1+ 1,377.0,512 + 114 = 0,982 Hệ số thay đổi phân tử thực tế β: (Do khí sót) Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β xác định theo công thức: β +γ 0,982 + 0,0534 β= r = = 0,983 1+ γr + 0,0534 Hệ số thay đổi phân tử thực tế điểm z ( βz ): (Do cháy chưa hết) 10 `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG T = p∑ sin(α + β ) cos β Trong góc lắc truyền theo biểu thứ sau : β Z = p∑ ; cos ( α + β ) cos β xác định theo góc quay α trục sin β = λ sin α Vẽ đường theo trình tự sau : + µα = 20 / 1mm p kt α Bố trí hồnh độ đường , tỉ lệ xích cho đường biểu diễn nằm khoảng tờ giấy kẻ ly A0 (có thể chọn trùng với đường biểu diễn hoành độ đồ thị PΣ λsinα -44.964 j = f (x) ) α(rad β(rad) ) sin(α+β) cos(α+β) Cosβ T 0 0 1 Z -45 -41.149 0.093 0.093 0.349 0.428 0.904 0.996 -17.7 -37.3 -29.19 0.175 0.176 0.698 0.767 0.642 0.985 -22.7 -19 -13.14 0.236 0.238 1.047 0.959 0.282 0.972 -3.81 2.782 0.269 0.272 1.396 0.995 -0.1 0.963 -13 2.87 15.169 0.269 0.272 1.745 0.902 -0.43 0.963 14.2 -6.81 22.527 0.236 0.238 2.094 0.724 -0.69 0.972 16.7 -16 25.455 0.175 0.176 2.443 0.499 -0.87 0.985 12.9 -22.4 25.883 0.093 0.093 2.793 0.253 -0.97 0.996 6.57 -25.2 25.755 0 3.142 0 -25.8 -1 -0.28 α 0 28 `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 25.958 -0.093 -0.09 3.491 -0.25 -0.97 0.996 -6.62 -25.2 25.63 -0.175 -0.18 3.84 -0.5 -0.87 0.985 -13 -22.6 23.702 -0.236 -0.24 4.189 -0.72 -0.69 0.972 -17.7 -16.8 17.344 -0.269 -0.27 4.538 -0.9 -0.43 0.963 -16.2 -7.78 7.957 -0.269 -0.27 4.887 -1 -0.1 0.963 -8.22 -0.8 -6.965 -0.236 -0.24 5.236 -0.96 0.282 0.972 6.87 -2.02 -16.265 -0.175 -0.18 5.585 -0.77 0.642 0.985 12.6 -10.6 -15.974 -0.093 -0.09 5.934 -0.43 0.904 0.996 6.86 -14.5 121 121.696 0 6.283 124.214 0.12 0.11 6.258 0.22 0.975 0.999 35.0 130 42.026 0.093 0.093 6.632 0.428 0.904 0.996 18.0 38.1 19.985 0.175 0.176 6.981 0.767 0.642 0.985 15.5 13.0 20.035 0.236 0.238 7.33 0.959 0.282 0.972 19.7 5.81 26.957 0.269 0.272 7.679 0.995 -0.1 0.963 27.8 -2.72 33.344 0.269 0.272 8.029 0.902 -0.43 0.963 31.2 -15 37.202 0.236 0.238 8.378 0.723 -0.69 0.972 27.6 -26.4 -33.6 -35 -32.9 38.13 0.175 0.176 8.727 0.498 -0.87 0.985 19.2 36.058 32.93 0.093 0.093 9.076 9.425 0.253 -0.97 0.996 -1 9.15 0 2 0 3 0 4 4 0 5 29 `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 30.058 -0.093 -0.09 9.774 -0.25 -0.97 0.996 -7.64 -29.2 29.43 -0.175 -0.18 10.12 -0.5 -0.87 0.985 -14.9 -25.9 25.702 -0.236 -0.24 10.47 -0.72 -0.69 0.972 -19.1 -18.2 18.144 -0.269 -0.27 10.82 -0.9 -0.43 0.963 -17 -8.14 4.957 -0.269 -0.27 11.17 -1 -0.1 0.963 -5.12 -0.5 -11.165 -0.236 -0.24 11.52 -0.96 0.282 0.972 11.03 -3.24 -27.815 -0.175 -0.18 11.87 -0.77 0.641 0.985 21.6 -18.1 -40.174 -0.093 -0.09 12.22 -0.43 0.904 0.996 17.2 -36.5 -44.964 0 12.57 0 -45 2.2.10 Vẽ đường biểu diễn ∑ T = (α ) 1 0 6 6 0 động nhiều xilanh : Động nhiều xilanh có mơmen tích luỹ phải xác định mơmen Ta xác định chu kỳ mômen tổng phụ thuộc vào số xilanh số kỳ, Chu kỳ góc cơng tác khuỷu : δ ct = 180.τ 180.4 = = 120 i Trong : τ : Là số kỳ động i : Là số xilanh động Nếu trục khuỷu khơng phân bố khuỷu theo góc cơng tác (điều kiện đồng chu trình) chu kỳ mômen tổng thay đổi 30 `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ∑ T = (α ) Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn đường biểu diễn ∑ M = f (α ) ∑ M = ∑ T.R (do ta đãbiết ) Ta vẽ đường biểu diễn sau : αi Lập bảng xác định góc ứng với khuỷu theo thứ tự làm việc động cơ,đối với độnh kỳ,6 xilanh có thứ tự làm việc 1-5-3-6-2-4 : Xy lanh 0o − 120o 120o − 240o Nạp nén 240o − 360o 360o − 480o nén Nổ Nổ Nạp Nạp Nổ Nạp 600o − 720o Xả Xả Xả nén Xả Nổ 480o − 600o nén nén Xả Nổ Nạp nén Nổ Xả Xả Nạp nén α1 = 0o Tại thời điểm xy lanh góc cơng tác xy lanh 5,3,6,2,4đang α5 = 120o , α3 = 240o , α = 360o , α = 480o , α = 600o góc cơng tác tương ứng α1 T1 α2 T2 α3 T3 α4 T4 α5 T5 α6 19.14 12 16.779 36 T6 TΣ 48 27.672 24 17.655 60 20 17.683 50 19.278 26 16.245 62 16.995 14 12.895 38 18.059 40 -22.73 52 9.159 28 -8.221 64 -5.122 16 6.575 40 15.562 60 12.964 54 0 30 6.872 66 11.027 18 0 42 19.767 80 56 -7.635 32 12.665 68 21.027 20 -6.62 44 27.853 34 6.864 70 17.264 22 12.984 46 31.232 7.6 52 0,6 91 17 93 24 70 56 77 41 67 36 0 72 24 17.655 48 27.672 7.6 52 2.874 10 14.208 12 16.779 58 14.909 60 19.14 3.Từ bảng số liệu ta vẽ đường đồ thị ∑ T = (α ) góc đồ thị T Z 31 `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2.2.11 Đồ thị phụ tải tác dụng chốt khuỷu : Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên chốt khuỷu vị trí trục khuỷu sau có đồ thị ta xác định trị số trung bình phụ tải tác dung lên chốt khuỷu dễ dàng tìm lực lớn bé Dùng đồ thị phụ tải xác định vùng chịu lực lớn bé để từ xác định vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn Ta tiến hành vẽ đồ thị phụ tải tác dụng chốt khuỷu theo bước : Vẽ hệ trục toạ độ 0’TZ dựa vào bảng tính T = f (α ) ta xác định điểm điểm có toạ độ toạ độ T100 , Z100 … điểm 72 điểm có toạ độ T00 và T7200 , Z7200 Z = f (α ) Z0 dã tính bảng ; điểm điểm có p tt Thực chất đồ thị biểu diễn toạ độ T-Z ta thấy tính từ gốc toạ độ điểm (ví dụ ta nối điểm 380) ta có : r r r p tt = T + Z pk 2.Tìm gốc toạ độ phụ tải tác dụng chốt khuỷu cách đặt vectơ (đại diện cho lực quán tính ly tâm tác dụng lên chót khuỷu ) lên đồ thị Ta có cơng p k = m R.ω thức xác định lực quán tính ly tâm tác dụng lên chốt khuỷu : (MPa) Ở : m2 =0,62 (kg) khối lượng quy đầu to truyền ω =481,47 (rad/s) Nên ta có : p ko = m R.ω = 0,62.0,045.481, 47 = 6467,593MPa Tính đơn vị diện tích đỉnh pittong : p 6467,593 p ko = ko = = 913501pa = 0,913501MPa Fpt 7,08.10−3 ⇒ gtbd00' = pk0 µp = 0,913501 = 26,71 0,0342 (mm) Vậy ta xác định gốc O đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.Nối với điểm đồ thị ta có vecto biểu diễn phụ tải tác dụng chốt khuỷu tương ứng với góc quay trục khuỷu chiều vecto hình vẽ 32 `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Tìm điểm tác dụng vecto cần kéo dài véctơ phía gốc gặp vịng trịn tượng trưng cho bề mặt chốt khuỷu điểm b Rất dễ thấy véctơ Q hợp lực lực tác dụng lên chốt khuỷu r r r r Q = Pko + T + Z r Q r OA OA Trị số thể độ dài Chiều tác dụng chiều Điểm tác dụng điểm a phương kéo dài AO cắt vòng tròn tượng trưng cho mặt chốt khuỷu α Ptt 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 375 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 Pko Q -44.964 -55.031 -41.755 -16.776 2.594 7.403 0.788 -9.511 -18.58 -25.755 -31.822 -35.544 -34.48 -24.025 -9.022 4.851 2.064 -7.634 121.696 165,15 56.203 28.588 25.58 25.138 16.274 1.263 -14.284 -25.849 -32.93 -36.818 -40.813 -37.389 -25.134 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 52.3 61.2 49.6 31.5 26.8 27.7 26.7 28.4 32.5 37.1 41.5 44.5 43.6 35.9 28.2 27.1 26.8 27.8 125 191,86 62.2 39.1 37 36.7 31.3 26.7 30.3 37.2 42.4 45.5 48.8 45.9 36.7 33 `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 640 660 680 700 720 -5.621 7.788 3.558 -19.199 -44.964 2.2.12.Vẽ đường biểu diễn 26.71 26.71 26.71 26.71 26.71 Q = f (α ) Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn Chọn hoành độ α thị p = f( ) ; Z α 27.3 27.8 26.9 32.9 52.3 Q = f (α ) theo trình tự bớưc sau : gần sát mép tờ giấy vẽ đặt µα với đồ 2.Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta lập bảng giá trị Q theo α góc quay trục khuỷu : α α 3.Vẽ Q = f( ) toạ độ Q - 4.Xác định Q tb α cách đếm diện tích bao Q = f( ) trục hoành chia cho chiều dài trục hoành ta có Q tb = Với FQ µQ 360 = Q tb : 710 = 57(MPa) 0,0342.360 µQ = µp = 0,0342 χ= Hệ số va đập : Q max 125 = = 2,78 Q tb 45 2.2.13 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu Đồ thị mài mòn chốt khuỷu biểu diễn trạng thái mài mòn lý thuyết chốt khuỷu từ xác định miền phụ tải bé để khoan lỗ dầu bôi trơn chốt khuỷu Sở dĩ ta gọi đồ thị mài mòn lý thuyết vẽ ta dùng giả thiết sau: - Phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu phụ tải ổn định ứng với công suất Ne tốc độ n định mức - Lực tác dụng có ảnh hưởng miền 120o - Độ mòn tỉ lệ thuận với phụ tải 34 `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG - Khơng xét đến điều kiện công nghệ sử dụng, lắp ghép… ví dụ khơng xét đến vật liệu, độ cứng bề mặt, độ bóng, độ chặt lỏng, dầu mỡ bơi trơn… Trên sở ta tiến hành vẽ đồ thị mài mòn lý thuyết theo bước sau: 1) Chia vòng tròn tượng trưng mặt chốt khuỷu thành 24 phần, đánh số thứ tự từ 0,1,2,3 24 2) Từ điểm chia 0,1,2 23 vòng tròn tâm o , gạch cát tuyến 0.0, 0.1, 0.2 0.23 cắt đồ thị phụ tải tác dụng chốt khuỷu điểm a,b,c,d,e,f cát tuyến 1.0 hình vẽ 3) Ta xác định tổng phụ tải tác dụng điểm là: ΣQ1 = Oa + Ob + Oc + Od + Oe + Of + Og + Oh + Oi Gía trị ∑Q1 giá trị khác ghi bảng sau: 4) Chọn tỉ lệ xích µm =1/100 35 `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 36 `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG TÍNH NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH Thơng số truyền Đường kính đầu nhỏ d1 (mm) 25,5 Đường kính ngồi đầu nhỏ d2 (mm) 36,5 Chiều dài đầu nhỏ tt ld (mm) 40 Goc lượn ρ (mm) 15 Đường kính bạc lót db (mm) 25mm Nhieetj độ làm việc bạc lót với đầu 150 nhỏ truyền (oC) Khối lượng đầu to mo (kg) 0,62 Khối lượng nắp đầu to mn (kg) 0,3 Chieu dày bạc đầu to h1 (mm) 1,8 Chiều dài bạc đầu to lb (mm) 33 Chiều dài nắp đầu to lo (mm) 30 Số bulon z H;h (mm) 27mm;18mm Do với loại truyền mỏng d 36,5 = = 1, 43 d1 25,5 nên ta tính theo ly thuyết γ cong bị ngàm tiết diện chuyển tiếp từ đầu nhỏ đến thân (tiết diện ngàm có góc hình vẽ) 37 `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3.1.1.1 Úng suất tổng truyền chịu kéo Kinasotxvili tính với giả thiết sau: + Coi lực quán tính phân bố đường kính trung bình đầu nhỏ: P q = J max 2ρ (MN/m) Trong : d + d1 36,5.10−3 + 25,5.10−3 ρ= = = 0,0155 4 (m) PJ max = m np Rω (1 + λ ) = 1,05.0,045.481, 47 2.(1 + 0, 273) = 0,0139MN ⇒q= + Góc ngàm γ 0,0139 = 0, 44 2.0,0155 (MN/m) tính theo cơng thức: H ( + ρ1) γ = 900 + arccos = 900 + arccos (r2 + ρ1) ( 27.10−3 + 0,015 ÷ ÷ = 120, 27 18, 25.10−3 + 0,015 ) 38 `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Với ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG d 36,5 = = 18, 25 r2 2 = (mm) bán kính ngồi đầu nhỏ truyền + Khi cắt nủa cong siêu tĩnh ,mômen lực pháp tuyến thay xác định theo phương trình sau: M A = p j.ρ (0,00033γ − 0,0297) = 0,010953.0,0155.(0,00033.120, 27 − 0,0297) = 1, 73.10−6 (MNm) N A = p j.(0,572 − 0,0008γ ) ⇒ N A = 0,010953.(0,572 − 0,0008.120, 27) = 5, 21.10 −3 Với Với (MN) PJ = m np Rω = 1,05.0,045.481, 47 = 10953N = 0,010953MN γ : Góc ngàm tính theo độ Mơ men lưc pháp tuyến diện tích ngàm C-C tính theo cơng thức: M j = M A + N A ρ (1 − cos γ ) − 0,5.Pj.ρ (sin γ − cos γ ) M j = 1,73.10−6 + 5, 21.10−3.0,0155.(1 − cos120, 27) −0,5.0,010953.0,0155.(sin120, 27 − cos120, 27) = 7, 22.10−6 (MNm) N j = N A cos γ + 0,5.Pj.(sin γ − cos γ ) ⇒ N j = 5, 21.10−3.cos120, 27 + 0,5.0,010953.(sin120, 27 − cos120, 27) = 4,86.10−3 Do ép căng bạc lót vào đầu nhỏ nên hệ số giảm tải χ= Trong đó: E d , Fd : χ (MN) tính theo cơng thức sau: Ed Fd E d Fd + E b.Fb Mômen đàn hồi tiết diện đầu nhỏ 39 `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG E b , Fb : Mômen đàn hồi tiết diện bạc lót Fd = (d − d1)ld = (36,5.10−3 − 25,5.10 −3 ).40.10 −3 = 4, 4.10−4 Fb = (d1 − d b ).ld = (25,5.10 −3 − 25.10 −3 ).40.10 −3 = 2.10 −5 χ= Vậy 2, 2.105.4, 4.10 −4 2, 2.105.4, 4.10−4 + 1,15.105.2.10−5 Do có hệ số giảm tải, lực kéo Nk = 0,9 nhỏ Nj N k = χ N j = 0,9.4,86.10−3 = 4,374.10−3 (MN) Ứng suất mặt mắt đầu nhỏ tiết diện γ =γ tính theo cơng thức sau: σ tj = (−2M j 6.0,0155 − 5,5.10−3 ( 5,5.10−3 2.0,0155 − 5,5.10−3 ) + 4,374.10−3 ) 40.10−3.5,5.10−3 −20,92MN / m σ nj = (2M j 6ρ + S + Nk ) S(2 ρ + S) ld S ⇒ σ nj = (2.7, 22.10 = đến 6ρ − S + N k ) S(2 ρ − S) ld S ⇒ σ tj = ( −2.7, 22.10−6 = γ =0 −6 6.0,0155 + 5,5.10 −3 ( 5,5.10−3 2.0,0155 + 5,5.10−3 ) + 4,374.10 −3 ) −3 40.10 5,5.10 −3 52,16MN / m 40 `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG σ tj ,σ nj Trong đó: : ứng suất tổng diểm mặt mặt đầu nhỏ truyền đầu nhỏ chịu kéo, ứng suât phân bố Thõa mãn ứng suất kéo cho phép: [ σ k ] = 30 − 60MN / m 3.1.1.2 ứng suất tổng đầu nhỏ truyền chiụ nén Lực tác dụng lên đầu nhỏ truyền lực tổng: P∑ = Pkt + Pj = p kt Fp − m np Rω (1 + λ ).Fp = 0,0484(MPa) Lực phân bố theo hình dạng cosin hình vẽ: Lực mômen thay (MA NA) theo kinasôtvili biến thiên theo góc ngàm theo quy luật parabol hình dưới: γ 41 `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Từ biểu đồ ta xác định MA , NA 0,001 0,0025 Mômen lực kéo tiết diện ngàm xác định theo công thức : M z = M A + N A ρ (1 − cos γ ) − P∑ ρ ( sin γ cos γ γ sin γ − − ) π π 0,864 0,504 0,577 = 0,001 + 0,0025.0,0155.(1 + 0,504) − 0,0484.0,0155 + − 3,14 3,14 ÷ = 7, 45.10 −4 sin γ cos γ γ sin γ N z = N A cos γ + P∑ ( − − ) π π 0,864 0,504 0,577 ⇒ N z = 0,0025.( −0,504) + 0,0484 + − = 0,0185 3,14 3,14 ÷ ứng suất mặt đầu nhỏ chịu kéo: 42 `SVTH: Phan Văn Bằng GVHD: Lưu Đức Lịch