Đề tài Thiết kế động cơ Diesel công suất 176 KW

l­îng s¶n vËt ch¸y kh«ng ®æi cho ®Õn khi më cöa th¶i.Trong qu¸ tr×nh nµy phÇn nhiÖt truyÒn tõ m«i chÊt cho v¸ch theo c«ng thøc (2.7) . Dùa vµo ph­¬ng tr×nh nãi trªn sÏ x¸c ®Þnh ®­îc ¸p suÊt m«i chÊt c«ng t¸c vµ tõ ®ã tÝnh ®­îc nhiÖt ®é theo ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cña m«i chÊt . Nh­ v©y, trªn c¬ së ph­¬ng tr×nh ®Þnh luËt nhiÖt ®éng thø nhÊt sÏ x¸c ®Þnh ®­îc ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é m«i chÊt c«ng t¸c t¹i thêi diÓm bÊt k× cña chu tr×nh, ®ã lµ c¬ së tÝnh c¸c th«ng sè c«ng t¸c cña chu tr×nh . Tuy nhiªn vËn dông ph­¬ng ph¸p nµy vµo viÖc x©y dùng m« h×nh vµ lËp ch­¬ng tr×nh tÝnh kh«ng ph¶i ®¬n gi¶n . Víi ph­¬ng ph¸p nµy cßn mét sè tån t¹i: ch­a tÝnh ®Õn ¶nh h­ëng cña chÊt l­îng phun s­¬ng vµ hoµ trén hçn hîp c«ng t¸c; tr¹ng th¸i kü thuËt ®éng c¬ nãi chung vµ sù hao mßn c¸c chi tiÕt chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi víi nhau; lo¹i dÇu b«i tr¬n; mèi quan hÖ gi÷a chÊt l­îng chu tr×nh c«ng t¸c víi hÖ thèng tù ®éng ®iÒu chØnh cÊp nhiªn liÖu; mèi quan hÖ phô t¶i vµ m« men quay . 1.4, Lùa chän c«ng thøc bæ sung tÝnh chu tr×nh c«ng t¸c cña ®éng c¬ diesel theo ph­¬ng ph¸p c©n b»ng n¨ng l­îng : §Ó x©y dùng thuËt to¸n vµ lËp ch­¬ng tr×nh tÝnh trªn c¬ së ph­¬ng tr×nh(2.1) th× ngoµi c«ng thøc chñ yÕu trong môc 2.2 cÇn lùa chän bæ sung c¸c c«ng thøc trong c¸c tµi liÖu vÒ tÝnh chu tr×nh c«ng t¸c cña ®éng c¬. Sau ®©y lµ c«ng thøc bæ trî : -Tèc ®é trung b×nh cña piston : cm, m/s ; Cm= (2.15) s: lµ hµnh tr×nh cña piston, m ; n: lµ vßng quay cña ®éng c¬, v/p; -Tèc ®é lín nhÊt cña piston khi n¹p qua xupap n¹p,m/s ; Cw=1,57.Cm.k (2.16) k: Tû sè diÖn tÝch ®Ønh piston vµ diÖn tÝch lç xupap (chän theo kÕt cÊu cña ®éng c¬ ). -NhiÖt trÞ thÊp cña nhiªn liÖu : QH,kj/kg : QH=100.[339.C+1256H-109(O-S)]-rw.(9H+W) (2.17) rw=2512kj/kg : nhiÖt Èn ho¸ h¬i cña n­íc trong nhiªn liÖu øng víi ¸p suÊt 101.2 kpa . C,H,O,S,W : hµm l­îng c¸cbon, hidro, oxi, l­u huúnh n­íc cã trong thµnh phÇn nhiªn liÖu, % Víi dÇu ®iesel : C=0,87;H=0,126,O=0,004 . -NhiÖt ®é kh«ng khÝ sau m¸y nÐn t¨ng ¸p, oK : (2.18) : tû sè t¨ng ¸p lÊy theo lý lÞch cña ®éng c¬,hoÆc ®éng c¬ mÉu : nk=1,5...2 chØ sè nÐn ®a biÕn trong m¸y nÐn . -NhiÖt ®é kh«ng khÝ tr­íc xup¸p n¹p, oK : Ts=Tk-ΔTlm (2.19) ΔTlm: ®é gi¶m nhiÖt ®é trong bÇu lµm m¸t kh«ng khÝ t¨ng ¸p,®é : -¸p suÊt kh«ng khÝ tr­íc xupap n¹p,Mpa : (2.20) : ®é gi¶m ¸p suÊt trong bÊu lµm m¸t kh«ng khÝ t¨ng ¸p,Mpa : pk: ¸p suÊt t¨ng ¸p lÊy theo lý lÞch ®éng c¬ hoÆc ®éng c¬ mÉu ,Mpa : -¸p suÊt kh«ng khÝ cuèi qu¸ tr×nh n¹p,Mpa : (2.21) w: hÖ sè tèc ®é -HÖ sè khÝ sãt : (2.22) ε : tû sè nÐn lý thuyÕt (lÊy theo lý lÞch ®éng c¬ ho¹c ®éng c¬ mÉu); pr,Tr: ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é khÝ sãt, kpa, 0K; Δt = 5...10oC: ®é t¨ng nhiÖt ®é kh«ng khÝ do tiÕp xóc víi v¸ch, ®é; -NhiÖt ®é kh«ng khÝ cuèi qu¸ tr×nh n¹pTa, oK : (2.23) -DiÖn tÝch bÒ mÆt xung quanh thÓ tÝch xilanh c«ng t¸c khi piston ë ®iÓm chÕt d­íi Fo, m2 : F0= (2.24) D,S : ®­êng kÝnh xilanh vµ hµnh tr×nh piston, m; -DiÖn tÝch bÒ mÆt c¸c chi tiÕt tiÕp xóc víi m«i chÊt c«ng t¸c Fvx, m2; Fvx=F0 + (2.25) : gãc quay cña trôc khuûu,rad. -ThÓ tÝch c«ng t¸c cña xilanh Vs,m3 : (2.26) -ThÓ tÝc buång ch¸y Vc, m3 : (2.27) -ThÓ tÝch c«ng t¸c xilanh khi piston ë ®iÓm chÕt d­íi Va,m3 : Va=Vc+Vs (2.28) -ThÓ tÝch c«ng t¸c cña xilanh tÝnh theo gãc quay cña trôc khuûu, m3 : ) (2.29) -Khèi l­îng riªng kh«ng khÝ sau m¸y nÐn:,kg/m3 ( 2.30) R=278(kj/kmol.K)- h»ng sè cña kh«ng khÝ . -L­îng kh«ng khÝ kh« cÇn thiÕt ®Ó ®èt ch¸y mét kg nhiªn liÖu Lo, kmol/kg . (2.31) -HÖ sè n¹p kh«ng kÓ ®Õn hµm l­îng Èm : (2.32) -HÖ sè n¹p kÓ ®Õn hµm l­îng Èm : (2.33) : hµm l­îng Èm lµ tû sè gi÷a l­îng kh«ng khÝ kh« vµ h¬i n­íc n¹p vµo trong xilanh trong mét chu tr×nh . -L­îng kh«ng khÝ thùc tÕ n¹p vµo trong xilanh trong mét chu tr×nh kh«ng kÓ ®Õn hµm l­îng Èmcña kh«ng khÝ, kg : (2.34) -HÖ sè d­ l­îng kh«ng khÝ α kh«ng kÓ ®Õn hµm l­îng Èm : (2.35) gct: l­îng cÊp nhiªn liÖu cho ®éng c¬ trong mét chu tr×nh, kg; Go: l­îng kh«ng khÝ lý thuyÕt ®Ó ®èt ch¸y mét kg nhiªn liÖu, kg/kg : =28,9 kg/kmol- khèi l­îng cña kmol kh«ng khÝ . -HÖ sè d­ l­îng kh«ng khÝ α cã kÓ ®Õn hµm l­îng Èm : (2.36) -Thêi gian ch¸y tr× ho·n tÝnh theo c«ng thøc V.X.Xemenov : (2.37) Tkf: nhiÖt ®é m«i chÊt trong xilanh lóc b¾t ®Çu phun nhiªn liÖu, oK; Pkf: ¸p suÊt m«i chÊt trong xilanh lóc b¾t ®Çu phun nhiªn liÖu, kPa; -HÖ sè truyÒn nhiÖt tõ khÝ ®Ðn v¸ch èng lãt xilanh cã thÓ ¸p dông theo c¸c c«ng thøc kh¸c nhau phô thuéc vµo lo¹i ®éng c¬. TÊt c¶ c¸c c«ng thøc tÝnh hÖ sè truyÒn nhiÖt tõ khÝ ®Õn v¸ch èng lãt xilanh ®Òu lµ c«ng thøc thùc nghiÖm øng víi c¸c ®iÒu kiÖn cô thÓ, v× vËy kh«ng thÓ sö dông c«ng thøc chung ¸p dông cho c¸c lo¹i ®éng c¬ . D­íi ®©y lµ mét c«ng thøc thùc nghiÖm tÝnh hÖ sè truyÒn nhiÖt tõ khÝ ®Õn v¸ch èng lãt xilanh : + C«ng thøc Nuxent ¸p dông cho ®éng c¬ Diesel thÊp tèc : (2.38) + C«ng thøc cña Iaklittr sö dông cho c¸c ®éng c¬ cao tèc: (2.39) + C«ng thøc tÝnh cña Briling- Nuxent dïng cho c¸c ®éng c¬ thÊp tèc cã t¨ng ¸p: (2.40) +C«ng thøc cña Briling sö dông cho c¸c ®éng c¬ cao tèc: (2.41) +C«ng thøc cña Haizenbek sö dông cho c¸c ®éng c¬ Diesel tµu thuû: (2.42) §èi víi ®éng c¬ Diesel t¨ng ¸p sö dông c«ng thøc sau ®©y: +C«ng thøc cña Xemnov sö dông cho ®éng c¬ hai kú vµ bèn kú: (2.43) + C«ng thøc cña Pflaum sö dông cho c¸c ®éng c¬ cã buång ch¸y tr­íc: (2.44) DÊu + øng víi Cm>3,6m/s: §èi víi l¾p xi lanh vµ piston: K’= 1,1 + 0,366. §èi víi èng lãt xilanh: K’= 0,36 + 0,12. + Pflaum còng ®­a ra c«ng thøc sau ®©y ®èi víi ®éng c¬ bèn kú cã buång ch¸y ph©n c¸ch vµ t¨ng ¸p: (2.45) §èi víi n¾p xilanh vµ piston :f(pk)=2,3.pk1/4; §èi víi èng lãt xilanh còng cã thÓ ¸p dông ®èi víi c¸c bÒ mÆt tiÕp xóc víi khÝ ch¸y c¸c lo¹i ®éng c¬ cã buång ch¸y thèng nhÊt : f(pk)=0,8.pk2/3; Trong c¸c c«ng thøc trªn: - HÖ sè truyÒn nhiÖt tõ khÝ ®Õn v¸ch èng lãt xilanh, KW/(m2.K); Pkc, Pk, P0 - ¸p suÊt khÝ ch¸y, kh«ng khÝ t¨ng ¸p, kh«ng khÝ m«i tr­êng, MPa; Cm- tèc ®é trung b×nh piston, m/s; D - §­êng kÝnh xilanh, m; Tkc,Tvx-NhiÖt ®é khÝ ch¸y,nhiÖt ®é trung b×nh cña v¸ch èng lãt xilanh,K. - BÒ mÆt trao ®æi nhiÖt tøc thêi cña v¸ch víi m«i chÊt c«ng t¸c,m2: Fw= (2.46) S- §é dÞch chuyÓn tøc thêi piston,m: S ( 2.47) - L­îng nhiÖt to¶ ra vµ tèc ®é to¶ nhiÖt theo c«ng thøc Vibe: PhÇn tr¨m nhiÖt l­îng to¶ ra theo gãc quay trôc khuûu x: (2.48) Tèc ®é to¶ nhiÖt theo gãc quay trôc khuûu: (2.49) m- chØ sè ®Æc tr­ng cho sù ph¸t triÓn sù ch¸y chän theo thùc nghiÖm m = 0,31; - thêi gian ch¸y - gãc ch¸y ban ®Çu -gãc phun sím nhiªn liÖu ( lÊy theo ®éng c¬ hoÆc ®éng c¬ mÉu); - thêi gian ch¸y trÔ cña nhiªn liÖu. - ¸p suÊt chØ thÞ trung b×nh pi, Mpa: pi=Li/Vs (2.50) Li - c«ng chØ thÞ cña chu tr×nh,kj. - C«ng suÊt chØ thÞ, kW: Mi=i.Vs.pi..n.z/60 (2.51) i-Sè xilanh; z- hÖ sè kú. - SuÊt tiªu hao nhiªn liÖu chØ thÞ, kg/(kW.h): Gi= ( 2.52) - HiÖu suÊt chØ thÞ: (2.53) - ¸p suÊt cã Ých trung b×nh pe, Mpa: pc= pi-pm (2.54) pm=am+bmCm- ¸p suÊt tæn hao c¬ giíi, Mpa; §èi víi ®éng c¬ cã buång ch¸y thèng nhÊt: am= 0,088; bm= 0,0118; §èi víi ®éng c¬ cã buång ch¸y tr­íc: am= 0,103; bm= 0,0135; §èi víi ®éng c¬ buång ch¸y ph©n c¸ch: am= 0,103; bm= 0,015. - HiÖu suÊt c¬ giíi : = (2.55) - C«ng suÊt cã Ých Ne (kw): Ne= (2.56) HoÆc - SuÊt tiªu hao nhiªn liÖu cã Ých ge, kg/(kw.h): ge= hoÆc ge= gi/ (2.57) - HiÖu suÊt cã Ých: hoÆc (2.58) -SuÊt tiªu hao nhiªn liÖu trong 1 giê Bh, kg/h Bh= hoÆc Bh= ge. Ne (2.59) 1.5, øng dung ch­¬ng tr×nh tù ®éng tÝnh to¸n thiÕt kÕ vµo thùc hiÖn ®Ò tµi Ch­¬ng tr×nh tù ®éng tÝnh to¸n thiÕt kÕ ®éng c¬ Diesel lµ ®Ò tµi tèt nghiÖp cña sinh viªn: §ç Hïng C­êng thiÕt kÕ víi sù h­íng dÉn cña: Th.s §Æng Kh¸nh Ngäc. ThiÕt kÕ nµy ®­îc ®¸nh gi¸ cao kh«ng chØ bëi kh¶ n¨ng n¾m v÷ng lý thuyÕt thiÕt kÕ, tÝnh chÝnh x¸c cña ch­¬ng tr×nh mµ cßn lµ mét s¶n phÈm cã tÝnh øng dông rÊt cao trong thùc tiÔn gi¶ng dËy trong tr­êng còng nh­ cña c¸c ®éng gi¶. Trªn c¬ së m¾n vòng lý thuyÕt thiÕt kÕ ®éng co Diesel ®ång thêi lµm ®¬n gi¶n ho¸ viÖc tÝnh to¸n thiÕt kÕ T«i ®· øng dông ch­¬ng tr×nh nµy vµo viÖc thùc hiÖn ®Ò tµi. d­íi ®©y lµ kÕt qu¶ tÝnh to¸n bëi ch­¬ng tr×nh nµy: 1.6, KÕt luËn: Sau khi øng dông ch­¬ng tr×nh vµo thiÕt kÕ ®éng c¬ thÊy c¸c th«ng sè kÕt qu¶ tho¶ m·n c¸c yªu cÇu: Tmax=20500K < 2200= [Tmax] KiÓm nghiÖm sai sè cho phÐp cña c«ng suÊt VËy c«ng suÊt thiÕt kÕ lµ tho¶ m·n yªu cÇu. C¸c nhiÖt ®é Tb=995,290K < 10000K = [Tb] VËy ®éng c¬ ®· thiÕt kÕ tho¶ m·n c¸c th«ng sè yªu cÇu PhÇn II : ®éng häc vµ ®éng lùc häc A - C¸c th«ng sè cÇn cho tÝnh to¸n 1 - Träng l­îng cña c¸c chi tiÕt tham gia chuyÓn ®éng th¼ng Gt gåm : piston, chèt piston, xecm¨ng, ®Çu nhá biªn. Gt = Gnp + Gnb Trong ®ã Gnp : träng l­îng cña nhãm piston Gnp = k1.D3 = 3.1,6 3 = 12,288 [KG] k1 = 3 (kG/dm3) - HÖ sè, piston lµm b»ng gang. D = 3,5 (dm) - §­êng kÝnh piston Gb : Träng l­îng cña biªn Gb = k2.D3 = 3,5.1,63 =14,336 [KG] k2: hÖ sè biÖn ph¸p RÌn k2 = 3,5 KG/dm3 L¹i cã: Gnb = 0.4Gb => Gt = Gnp + 0.4Gb => Gt = 12,288 + 0,4.14,336 = 18.0224 (kG). 2 - DiÖn tÝch ®Ønh piston :Fp FP = (cm2) 3 - Khèi l­îng cña c¸c chi tiÕt tham gia chuyÓn ®éng th¼ng cña 1 xilanh víi mét ®¬n vÞ diÖn tÝch ®Ønh piston: mt = (KG.s2/m.cm2) mt = (KG.s2/m.cm2) 4 - Tèc ®é trung b×nh cña trôc khuûu: w = = (rad/s) 5 - Th«ng sè kÕt cÊu: l = chän l = 1/4 Trong ®ã: R = (mm) - B¸n kÝnh quay trôc khuûu. L = 112,5 x4 = 450 (mm) - ChiÒu dµi tay biªn 6 – Khèi l­îng biªn. mb = mnb + mtb mb = (KG.s2/m) m1 = mnb - Khèi l­îng quy ®æi vÒ ®Çu nhá biªn. m2 = mtb - Khèi l­îng quy ®æi vÒ ®Çu to biªn. m1 = 0,4. mb m1 = 0,4.1,4614 = 0,58456 (KG.S2/m.cm2) m2 = 0,65. mb m2 = 0,6.1,4614 = 0,87684 (KG.S2/m.cm2) 7 - Khèi l­îng cña nh÷ng phÇn chuyÓn ®éng quay: mtk = mcb + 2mmk + m2 Trong ®ã: mcb : khèi l­îng cæ biªn mcb = g : thÐp rÌn g = 7,848(KG/dm3) dcb : §­êng kÝnh ngoµi cña cæ biªn dcb = 0,7.D =0,7.1,6 = 1,12 (dm) do : §­êng kÝnh trong cæ biªn d0 = 0,65. dcb = 0,65.1,12 = 0,728(dm) lcb : ChiÒu dµi cæ biªn lcb = 0,8.dcb = 0,8.1,12 = 0.896 (dm) mcb =g. lcb .π.( dcb - d0)/4.g=0,896.7,848. (KG.s2/m.cm2) ®­êng kÝnh ngoµi cæ trôc Dct =(0.55-0.85)D=0,8.1,6=1,28 (dm) mmk: Khèi l­îng m¸ khuûu quay víi b¸n kÝnh r mmk = mmr mmr - Khèi l­îng m¸ khuûu quay víi b¸n kÝnh r mmr = (KG.s2/m.cm2) S - Diªn tÝch m¸ khuûu b = 1,4.dcb=1,4.1,12 =1.568 (dm) h = (dm) => S = b.h = 1,568.2,325 =3,646 (dm2): d : chiÒu dµy m¸ khuûu d = 0,35.dcb =0,35.1,12 = 0,392 (dm) r = (dm) => mmr = = = 1,143(KG.s2/m.) mmk = mmr = 1,143.1,685/1,125 = 1,712 (KG.s2/m) => mTK = mcb + 2mmk + m2 mTK = 0,0865 + 2.1.712 + 0,88 = 4.3905 (KG.s2/m) 8 - Khèi l­îng cña nh÷ng phÇn chuyÓn ®éng quay cña xilanh víi mét ®¬n vÞ diÖn tÝch ®Ønh piston: mq = (KG.s2/m.cm2) 9 - Lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng quay: Pq=- mq.R.w2 = - 0,0218.0,1125.78,542 = -15.128(KG/cm2) 10 - Khèi l­îng ®èi träng V× lùc Pq qu¸ lín sÏ ¶nh h­ëng rÊt nhiÒu ®Õn cæ biªn vµ cæ trôc nªn l¾p thªm ®èi träng vµo 2 bªn m¸ khuûu ®Ó gi¶m nhÑ t¶i träng t¸c dông lªn cæ biªn, cæ trôc.Khi l¾p ®èi träng lùc qu¸n tÝnh do nã sinh ra sÏ ng­îc chiÒu víi lùc qu¸n tÝnh vËn ®éng quay Pq. +ThiÕt kÕ ®èi träng sao cho kho¶ng c¸ch tõ t©m ®èi träng ®Õn t©m trôc khuûu: r® = R = 0.1125 ( m ) +Khèi l­îng ®èi träng: - m® .r®.w2= mq.F®.h - chän h=40.852 (mm) - F® =201.062 (cm²) DiÖn tÝch ®Ønh piston - mq=0.15 (KG/cm2.mm) Tû lÖ xÝch cña ®å thÞ lùc t¸c dông lªn cæ trôc - m= mq.F®.h/ r®.w2=0,15.201,062.40,852/(0.1125. 78,542)=1, 775 (KG.S2/m) B - x©y dùng c¸c ®å thÞ §å thÞ chuyÓn vÞ , vËn tèc, gia tèc.(B¶ng 1) Ta cã: R = 0,1125 (m); = 1/ 4 = 0,25; 78,54 (rad/s) B¶ng tÝnh chuyÓn vÞ, vËn tèc, gia tèc (B¶ng 1) α A B C 0 0 0 1.25 0 867.45 867.45 15 0.042448 0.321319 1.182432 0.004775 2.839 820.56 30 0.165225 0.608253 0.991025 0.018588 5.374 687.732 45 0.355393 0.832107 0.707107 0.039982 7.352 490.704 60 0.59375 0.974279 0.375 0.066797 8.608 260.235 75 0.857808 1.028426 0.042313 0.096503 9.087 29.363 90 1.125 1 -0.25 0.126563 8.836 -173.49 105 1.375446 0.903426 -0.47533 0.154738 7.982 -329.857 120 1.59375 0.757772 -0.625 0.179297 6.695 -433.725 135 1.769607 0.582107 -0.70711 0.199081 5.143 -490.704 150 1.897275 0.391747 -0.74103 0.213443 3.461 -514.242 165 1.974299 0.196319 -0.74942 0.222109 1.735 -520.067 180 2 9.19E-17 -0.75 0.225 0 -520.47 195 1.974299 -0.19632 -0.74942 0.222109 -1.735 -520.067 210 1.897275 -0.39175 -0.74103 0.213443 -3.461 -514.242 225 1.769607 -0.58211 -0.70711 0.199081 -5.143 -490.704 240 1.59375 -0.75777 -0.625 0.179297 -6.695 -433.725 255 1.375446 -0.90343 -0.47533 0.154738 -7.982 -329.857 270 1.125 -1 -0.25 0.126563 -8.836 -173.49 285 0.857808 -1.02843 0.042313 0.096503 -9.087 29.363 300 0.59375 -0.97428 0.375 0.066797 -8.608 260.235 315 0.355393 -0.83211 0.707107 0.039982 -7.352 490.704 330 0.165225 -0.60825 0.991025 0.018588 -5.374 687.732 345 0.042448 -0.32132 1.182432 0.004775 -2.839 820.56 360 0 -3.1E-16 1.25 0 0 867.45 §å thÞ c«ng: (B¶ng 2). §Ó x©y dùng ®­îc ®å thÞ c«ng ta lËp b¶ng 2, vµ x©y dùng ®­îc ®å thÞ P-V, sau ®ã dïng ph­¬ng ph¸p BrÝch khai triÓn thµnh ®å thÞ P - Ta cã: Va = Vs + Vc (1) Trong ®ã: Vs – ThÓ tÝch c«ng t¸c cña xilanh (m3). Vc – ThÓ tÝch buång ch¸y (m3). = 0,00453 (m3) Ta cã : (2) + e = 13 – TØ sè nÐn. Tõ(1)vµ(2) Tõ kÕt qu¶ tÝnh nhiÖt ta cã: Pa = 0,95Pk=1,33(KG/cm2); Pb = 3,852(KG/cm2): Pk = 1,4(KG/cm2) Pz = 79,018 (KG/cm2); Pc = 31,216 (KG/cm2); n1 = 1,35; n2 = 1,27 Vb = Va =0,004907(m3) Trong ®ã: Pa - ¸p suÊt m«i chÊt cuèi qu¸ tr×nh n¹p. Pk - ¸p suÊt kh«ng khÝ tr­íc cöa n¹p. Pb - ¸p suÊt m«i chÊt cu«i qu¸ tr×nh gi·n në. Pz - ¸p suÊt m«i chÊt cuèi qu¸ tr×nh ch¸y. Pc - ¸p suÊt m«i chÊt cuèi qu¸ tr×nh nÐn. * VÏ ®å thÞ c«ng: Víi ®éng c¬ 4 k× ta khai triÓn tõ a = 0o ¸ 720o. Bªn ph¶i cña P-V dùng hÖ to¹ ®é P- a. Trôc a ngang víi ®­êng Po cña ®å thÞ c«ng P-V Tõ ®å thÞ P = f(v) kÕt hîp víi vßng trßn Brich ta sÏ khai triÓn thµnh ®å thÞ P = f(a) theo c¸c b­íc sau : + D­íi ®å thÞ P = f(v) ta vÏ nöa vßng trßn t©m O, b¸n kÝnh (mm) + Tõ O lÊy vÒ phÝa §CD ®iÓm o1 saocho (mm) (gäi lµ ®o¹n hiÖu chØnh BrÝch) + VÏ nöa vßng trßn t©m O1 b¸n kÝnh vµ chia nöa vßng trßn ®ã thµnh n phÇn b»ng nhau + §¸nh sè tõ 1n víi kho¶ng c¸ch tõ 10-150, nèi O1víi c¸c ®iÓm ®· chia c¾t nöa vßng trßn t©m O t¹i c¸c ®iÓm 1',2',...n' t­¬ng øng + Tõ c¸c ®iÓm 1',2',...n' dãng lªn ®å thÞ c«ng P = f(v) c¾t ®å thÞ t¹i c¸c ®iÓm t­¬ng øng, råi dãng sang hÖ to¹ ®é P- a, tõ trôc a kÎ c¸c ®­êng th¼ng t­¬ng øng víi c¸c gãc quay a ë tõng qu¸ tr×nh chóng c¾t nhau; nèi c¸c ®iÓm ®ã l¹i b»ng 1 ®­êng cong ta ®­îc ®å thÞ P = f(a) B¶ng X¸c ®Þnh ®­êng c«ng qu¸ tr×nh nÐn vµ qu¸ tr×nh gi·n në ®a biÕn (b¶ng 2) Vx Vx Va 1 0.979 1 3.852 Vb 0.9Va 1.153 1.128 1.143 4.404 0.9Vb 0.8Va 1.352 1.323 1.328 5.114 0.8Vb 0.7Va 1.619 1.584 1.573 6.059 0.7Vb 0.6Va 1.993 1.95 1.913 7.369 0.6Vb 0.5Va 2.549 2.494 2.412 9.29 0.5Vb 0.4Va 3.445 3.371 3.202 12.333 0.4Vb 0.3Va 5.08 4.971 4.614 17.772 0.3Vb 0.2Va 8.782 8.593 7.721 29.743 0.2Vb 0.1Va 22.387 21.906 18.621 71.728 0.1Vb Vc 31.902 31.216 18.716 72.092 Vz §å thÞ c«ng khai triÓn, ®å thÞ lùc qu¸n tÝnh, ®å thÞ tæng hîp lùc.(B¶ng 3) Tæng hîp lùc: P1 = Pkt + Pj Pkt - Lùc khÝ thÓ, ®­îc suy ra tõ ®å thÞ c«ng b»ng c¸ch ®o trªn ®å thÞ c«ng, råi lÊy gi¸ trÞ ®o ®­îc nh©n víi tØ lÖ xÝch cña ®å th× ta sÏ ®­îc gi¸ trÞ cña Pkt PJ = mt J – Lùc qu¸n tÝnh. mt = 0,00915 - Khèi l­îng c¸c chi tiÕt tham gia chuyÓn ®éng th¼ng cña 1 xilanh víi 1 ®¬n vÞ diÖn tÝch ®Ønh piston. §Ó thuËn tiÖn cho viÖc tÝnh to¸n lËp b¶ng, víi ®éng c¬ 4 k×, a = 0o ¸ 720o A = B = B¶ng tÝnh tæng hîp lùc (b¶ng 3) a Pkt Pj = -mt.J J P1=Pkt+Pj A B T=P1.A Z=P1.B 0 0.8916 -7.93 867.45 -7.038 0 1 0 -7.038 15 0.00933 -7.501 820.56 -7.492 0.3216 0.9491 -2.409 -7.111 30 -0.12414 -6.287 687.732 -6.411 0.6091 0.803 -3.905 -5.148 45 -0.16434 -4.486 490.704 -4.65 0.8314 0.5801 -3.866 -2.697 60 -0.17037 -2.379 260.235 -2.549 0.9769 0.3079 -2.49 -0.785 75 -0.17844 -0.268 29.363 -0.446 1.0303 0.0185 -0.46 -0.008 90 -0.18654 1.586 -173.49 1.399 1 -0.2582 1.399 -0.361 105 -0.20862 3.016 -329.857 2.807 0.9016 -0.4991 2.531 -1.401 120 -0.26736 3.965 -433.725 3.698 0.7551 -0.6921 2.792 -2.559 135 -0.38577 4.486 -490.704 4.1 0.5801 -0.8341 2.378 -3.42 150 -0.41571 4.701 -514.242 4.285 0.3909 -0.929 1.675 -3.981 165 -0.4158 4.754 -520.067 4.338 0.1061 -0.9528 0.46 -4.133 180 -0.60861 4.758 -520.47 4.149 0 -1 0 -4.149 195 -0.44952 4.754 -520.067 4.304 -1.061 -0.9528 -4.567 -4.101 210 -0.1626 4.701 -514.242 4.538 -0.3909 -0.929 -1.774 -4.216 225 0.01209 4.486 -490.704 4.498 -0.5801 -0.8341 -2.609 -3.752 240 0.30939 3.965 -433.725 4.274 -0.7551 -0.6921 -3.227 -2.958 255 0.78963 3.016 -329.857 3.806 -0.9016 -0.4991 -3.431 -1.9 270 1.52937 1.586 -173.49 3.115 -1 -0.2582 -3.115 -0.804 285 3.06267 -0.268 29.363 2.795 -1.0303 0.0185 -2.88 0.052 300 7.97808 -2.379 260.235 5.599 -0.9769 0.3079 -5.47 1.724 315 16.00533 -4.486 490.704 11.519 -0.8314 0.5801 -9.577 6.682 330 28.47681 -6.287 687.732 22.19 -0.6091 0.803 -13.516 17.819 345 33.83781 -7.501 820.56 26.337 -0.3216 0.9491 -8.47 24.996 360 41.38188 -7.93 867.45 33.452 0 1 0 33.452 375 55.6701 -7.501 820.56 48.169 0.3216 0.9491 15.491 45.717 390 55.45476 -6.287 687.732 49.168 0.6091 0.803 29.948 39.482 405 25.43568 -4.486 490.704 20.95 0.8314 0.5801 17.418 12.153 420 21.0519 -2.379 260.235 18.673 0.9769 0.3079 18.242 5.749 435 10.68435 -0.268 29.363 10.416 1.0303 0.0185 10.732 0.193 450 6.46083 1.586 -173.49 8.047 1 -0.2582 8.047 -2.078 465 4.42425 3.016 -329.857 7.44 0.9016 -0.4991 6.708 -3.713 480 3.28062 3.965 -433.725 7.246 0.7551 -0.6921 5.471 -5.015 495 2.64066 4.486 -490.704 7.127 0.5801 -0.8341 4.134 -5.945 510 2.24133 4.701 -514.242 6.942 0.3909 -0.929 2.714 -6.449 525 2.04699 4.754 -520.067 6.801 0.1061 -0.9528 0.722 -6.48 540 1.94217 4.758 -520.47 6.7 0 -1 0 -6.7 555 1.8513 4.754 -520.067 6.605 -1.061 -0.9528 -7.008 -6.293 570 1.78332 4.701 -514.242 6.484 -0.3909 -0.929 -2.535 -6.024 585 1.71714 4.486 -490.704 6.203 -0.5801 -0.8341 -3.598 -5.174 600 1.64958 3.965 -433.725 5.615 -0.7551 -0.6921 -4.24 -3.886 615 1.58595 3.016 -329.857 4.602 -0.9016 -0.4991 -4.149 -2.297 630 1.50486 1.586 -173.49 3.091 -1 -0.2582 -3.091 -0.798 645 1.4499 -0.268 29.363 1.182 -1.0303 0.0185 -1.218 0.022 660 1.36317 -2.379 260.235 -1.016 -0.9769 0.3079 0.993 -0.313 675 1.25448 -4.486 490.704 -3.232 -0.8314 0.5801 2.687 -1.875 690 1.11657 -6.287 687.732 -5.17 -0.6091 0.803 3.149 -4.152 705 0.96873 -7.501 820.56 -6.532 -0.3216 0.9491 2.101 -6.2 720 0.8916 -7.93 867.45 -7.038 0 1 0 -7.038 3- §å thÞ tæng lùc tiÕp tuyÕn.(B¶ng 4) Thø tù lµm viÖc cña c¸c xi lanh nh­ sau; (®éng c¬ 4 kú 8 xi lanh) 1-3-5-7-8-6-4-2.Thêi gian gi÷a 2 lÇn næ liªn tiÕp lµ: Khuûu trôc cña xi lanh thø 1 ë vÞ trÝ a1 = 0o Khuûu trôc cña xi lanh thø 2 ë vÞ trÝ a2 = 90o Khuûu trôc cña xi lanh thø 3 ë vÞ trÝ a3 = 630o Khuûu trôc cña xi lanh thø 4 ë vÞ trÝ a4 = 180o Khuûu trôc cña xi lanh thø 5 ë vÞ trÝ a5 = 540o Khuûu trôc cña xi lanh thø 6 ë vÞ trÝ a6 = 270o Khuûu trôc cña xilanh thø 7 ë vÞ trÝ a7 = 450o Khuûu trôc cña xilanh thø 8 ë vÞ trÝ a8 = 360o B¶ng biÓu diÔn c¸c qu¸ tr×nh lµm viÖc cña ®éng c¬: Ta thÊy thêi gian ng¾n nhÊt tÝnh theo gãc quay trôc khuûu gi÷a 2 lÇn næ cña 2 xilanh kÒ nhau: + Gi÷a xilanh 1 vµ xilanh 2 lµ: 900 + Gi÷a xilanh 2 vµ xilanh 3 lµ: 1800 + Gi÷a xilanh 3 vµ xilanh 4 lµ: 2700 + Gi÷a xilanh 4 vµ xilanh 5 lµ: 3600 + Gi÷a xilanh 5 vµ xilanh 6 lµ: 2700 + Gi÷a xilanh 6 vµ xilanh 7 lµ: 180o + Gi÷a xilanh 7 vµ xilanh 8 lµ: 90o NhËn xÐt: + C¸c cæ trôc :1-2,7-8 lµ chÞu lùc nh­ nhau + C¸c cæ trôc : 2-3,6-7 lµ chÞu lùc nh­ nhau + C¸c cæ trôc : 3-4,5-6 lµ chÞu lùc nh­ nhau + Cæ trôc 4-5 chÞu phô t¶i lín nhÊt + Cæ trôc 0-1 chØ chÞu t¸c ®éng cña xilanh thø nhÊt + Cæ trôc 8-0 chØ chÞu t¸c ®éng cña xilanh thø 8 vµ träng l­îng cña b¸nh ®µ + Cæ trôc 4-5 chÞu lùc kh¸c c¸c cæ trªn vµ lµ cæ chÞu lùc lín nhÊt B¶ng ®å thÞ tæng lùc tiÕp tuyÕn (b¶ng 4) dk a1 T1 a2 T2 a3 T3 a4 T4 a5 T5 a6 T6 a7 T7 a8 T8 ∑T 0 0 0 90 1.399 630 -3.091 180 0 540 0 270 -3.115 450 8.047 360 0 3.24 15 15 -2.409 105 2.531 645 -1.128 195 -4.567 555 -7.008 285 -2.88 465 6.708 375 15.49 6.738 30 30 -3.905 120 2.792 660 0.993 210 -1.774 570 -2.353 300 -5.47 480 5.471 390 29.95 25.702 45 45 -3.866 135 2.378 675 2.687 225 -2.609 585 -3.598 315 -9.577 495 4.134 405 17.42 6.967 60 60 -2.49 150 1.675 690 3.149 240 -3.227 600 -4.24 330 -13.52 510 2.714 420 18.24 2.307 75 75 -0.46 165 0.46 705 2.101 255 -3.431 615 -4.149 345 -8.47 525 0.722 435 10.73 -2.495 90 90 1.399 180 0 720 0 270 -3.115 630 -3.091 360 0 540 0 450 8.047 3.24 Sau khi vÏ xong ta x¸c ®Þnh ®­êng STTB = Trong ®ã : F = 5839.05 (mm2) DiÖn tÝch giíi h¹n bëi ®­êng cong ΣT vµ trôc hoµnh. l = 135 (mm) – ChiÒu dµi ®o¹n t­¬ng øng víi gãc c«ng t¸c. = 0,8 tû lÖ xÝch ®å thÞ Þ ST = = 34.602 ( KG/cm2. §å thÞ lùc t¸c dông lªn cæ biªn Dïng ®Ó x¸c ®Þnh lùc t¸c dông lªn cæ biªn ë mçi vÞ trÝ gãc quay cña trôc khuûu, tõ ®å thÞ nµy t×m ®­îc trÞ sè trung b×nh cña phô t¶i. T×m ®­îc lùc max vµ min, t×m ®­îc khu vùc chÞu lùc min ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ khoan lç dÇu b«i tr¬n vµ tÝnh søc bÒn æ trôc. Khi vÏ ch­a xÐt ®Õn lùc qu¸n tÝnh chuyÓn ®éng quay Pq v× ë vßng quay kh«ng ®æi lùc nµy cã ph­¬ng vµ trÞ sè kh«ng ®æi. Sau khi vÏ xong míi xÐt ®Õn lùc nµy. §Ó vÏ ®å thÞ lùc t¸c dông lªn cæ biªn ta dïng ph­¬ng ph¸p sau: Dùng hÖ to¹ ®é T - Z gèc O, chiÒu hÖ trôc nh­ h×nh vÏ Tõ c¸c gi¸ trÞ T, Z ë b¶ng 3, x¸c ®Þnh trÞ sè cña c¸c lùc T vµ Z ë c¸c gãc a = 0o, 195o, 210o.... 720o sÏ ®­îc c¸c ®iÓm t­¬ng øng, nèi c¸c ®iÓm ®ã l¹i b»ng mét ®­êng cong liÒn ta ®­îc ®å thÞ phô t¶i t¸c dông lªn cæ biªn. Tõ O rêi xuèng phÝa d­íi 1 ®o¹n OO1 b»ng ®é lín Pq. VÐct¬ nµy n»m trªn trôc Z cã gèc O1 Pq = - mqRw2 (KG/cm2) mq = 0.0218 (KG s2/m.cm2) – Khèi l­îng chuyÓn ®éng quay tÝnh trªn 1 ®¬n vÞ diÖn tÝch cña piston. R = 112.5 (mm) – B¸n kÝnh quay w = 78,54 (rad/s) – VËn tèc gãc. Þ Pq=- mq.R.w2 = - 0,0218.0,1125.78,542 = -15,128(KG/cm2) §Ó t×m ®é lín cña 1 lùc t¹i gãc quay nµo ®ã ta chØ cÇn nèi ®iÓm ®ã víi gèc O1 Khai triÓn ®å thÞ lùc t¸c dông lªn cæ biªn trªn hÖ to¹ ®é T - Z thµnh ®å thÞ Qcb - a b»ng c¸ch Dùng hÖ to¹ ®é Qcb - a (a = 0o ¸ 720o) Trªn hÖ to¹ ®é ®ã ®Æt c¸c ®o¹n th¼ng b»ng ®é lín lùc Qcb ®o trªn ®å thÞ T - Z, nèi c¸c ®iÓm ®ã l¹i b»ng 1 ®­êng cong ta ®­îc Qcb = f(a). X¸c ®Þnh ®­êng phô t¶i trung b×nh: F/ l F = 7943.033 (mm2) – DiÖn tÝch giíi h¹n bëi ®­êng cong víi trôc hoµnh. l = 150 (mm) – ChiÒu dµi øng víi gãc c«ng t¸c a t­¬ng øng víi 1 chu tr×nh. TrÞ sè phô t¶i: mQ = 0,2 (KG/cm2/mm) – TØ lÖ xÝch cña ®å thÞ lùc t¸c dông cæ biªn TÝnh ®¬n vÞ phô t¶i trung b×nh vµ ®¬n vÞ phô t¶i max: Fp = 201,062 cm2 – DiÖn tÝch ®Ønh Piston. dcb = 11,2 cm - §­êng kÝnh cæ biªn. lcb = 0,8dcb = 8,96 cm - ChiÒu dµi cæ biªn. VËt liÖu lµm b¹c lµ hîp kim babit, bÒ mÆt cæ biªn ®­îc t«i do ®ã ta cã: {Kmax} = 220(KG/cm2) {KTB} = 60(KG/cm2) So s¸nh trÞ sè cña KTB vµ Kmax víi trÞ sè cho phÐp ta thÊy: TrÞ sè cña lùc KTB phô thuéc ®é cøng cæ biªn vµ kÕt cÊu cña cæ biªn; trÞ sè cña lùc Kmax phô thuéc vµo kh¶ n¨ng lµm viÖc vµ sù biÕn d¹ng cña cæ biªn , kh¶ n¨ng chÞu lùc cña mµng dÇu. §Ó ®¸nh gi¸ møc ®é va ®Ëp cña phô t¶i ta dïng hÖ sè va ®Ëp TÝnh hÖ sè va ®Ëp: = (víi ®éng c¬ th«ng th­êng ). §å thÞ lùc t¸c dông lªn b¹c biªn Víi ®éng c¬ 4 k×, vÏ tõ gãc a = 0o Sau khi vÏ ®å thÞ lùc t¸c dông lªn cæ biªn th× vÏ ®å thÞ lùc t¸c dông lªn b¹c biªn theo nguyªn t¾c sau: ChiÒu cña c¸c lùc t¸c dông Qo, Q1 ... øng víi ao, a1 ... trªn ®å thÞ lùc t¸c dông lªn cæ biªn vµ b¹c biªn b»ng nhau vÒ trÞ sè nh­ng ng­îc chiÒu nhau. VÞ trÝ cña c¸c ®iÓm t¸c dông øng víi c¸c gãc: ao, a1 cña ®å thÞ cæ biªn lµ vÞ trÝ t­¬ng øng víi c¸c gãc ao + bo, a1 + b1 ... cña ®Çu to biªn. ChiÒu quay cña ®Çu to biªn ng­îc víi chiÒu quay cæ biªn. XuÊt ph¸t tõ nguyªn t¾c trªn cã c¸ch vÏ nh­ sau: VÏ d¹ng cña ®Çu to biªn lªn tê giÊy bãng mê t©m O VÏ vßng trßn b¸n kÝnh bÊt kú t©m O Tõ ®iÓm 0o ®¸nh dÊu c¸c ®iÓm 150, 300,…theo chiÒu quay cña trôc khuûu t­¬ng øng víi gãc §Æt tê giÊy bãng mê chång lªn ®å thÞ phô t¶i t¸c dông lªn cæ biªn sao cho t©m O cña vßng trßn trïng víi t©m O cña ®å thÞ , lÇn l­ît xoay tê giÊy sao cho c¸c ®iÓm 150 ,300 ,450 ,…trïng víi trôc Z cña ®å thÞ phô t¶i t¸c dông lªn cæ biªn, ®ång thêi ®¸nh dÊu c¸c ®iÓm ®Çu mót cña c¸c vÐc t¬ Qcb00, Qcb150,… b»ng c¸c ®iÓm 00 , 150 ,…(vµo tê giÊy bãng mê) Nèi c¸c ®iÓm 00, 150, 300 b»ng 1 ®­êng cong th× ta ®­îc ®å thÞ phô t¶i t¸c dông lªn b¹c biªn §å thÞ lùc t¸c dông lªn cæ trôc.(B¶ng 5) - Lùc t¸c dông lªn cæ trôc lµ hîp lùc cña c¸c ph¶n lùc do c¸c lùc t¸c dung lªn 2 cæ biªn cã chung 1 cæ trôc . gi¸ trÞ cña lùc nµy phô thuéc vµo gãc gi÷a 2 trôc khuûu liÒn nhau vµ trÞ sè c¸c lùc t¸c dông lªn 2 cæ biªn cã chung 1 cæ trôc. - Víi ®éng c¬ 8 xilanh cã thó tù næ : 1-3-5-7-8-6-4-2 : th× cæ trôc 4 - 5 lµ cæ trôc chÞu t¶i lín nhÊt v× vËy chØ cÇn x¸c ®Þnh cho cæ trôc nµy. - Gäi ph¶n lùc t¸c dông lªn phÝa ®Çu trôc lµ : Zi’ , Ti’ ,Pqi’ - Gäi ph¶n lùc t¸c dông lªn phÝa ®u«i trôc lµ : Zi’’ , Ti’’ ,Pqi’’ - Ph¶n lùc do cæ biªn i t¸c dông lªn cæ trôc i-1,i vµ cæ trôc i,i+1 - Lùcdo cæ biªn i+1t¸c dông lªn cæ trôc i,i+1 vµ i+1,i+2 - Lùc t¸c dung lªn cæ trôc 4 - 5 T45 =T4’’ +T5’cosj - Z5 ’sinj Z45 =Z4’’ + Z5’cosj + T’5sinj Ta vÏ ®å thÞ phô t¶i t¸c dông lªn cæ trôc trªn hÖ to¹ ®é . x¸c ®Þnh c¸c trÞ sè cña Ti,i+1 vµ Zi,i+1 ë c¸c gãc a= 00, 150, 300 ... ,3600. (ë b¶ng 5) sau ®ã nèi c¸c ®iÓm ®ã l¹i b»ng 1 ®­êng cong ta ®­îc ®å thÞ lùc t¸c dông lªn cæ trôc Sau ®ã ta xÐt ®Õn lùc ly t©m P'q b»ng c¸ch dêi hÖ trôc to¹ ®é vÒ ®iÓm O ®Ó x¸c ®Þnh gèc to¹ ®é , viÖc x¸c ®Þnh gèc to¹ ®é ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau: () Sau khi cã ®å thÞ phô t¶i t¸c dông lªn cæ trôc trªn hÖ to¹ ®é T-Z, ta khai triÓn thµnh ®å thÞ Qct-a b»ng c¸ch lËp hÖ to¹ ®é Qct-a sau ®ã ®Æt c¸c ®o¹n th¼ng t­¬ng øng víi trÞ sè cña lùc t¸c dông lªn cæ trôc ë c¸c vßng quay ai ®o trªn hÖ to¹ ®é T-Z + T×m ®­êng:Qcttb = F/l = 5738,47/75 = 76,513 (KG/cm2/mm) F = 5738,47 mm2 – DiÖn tÝch giíi h¹n bëi ®­êng cong vµ trôc hoµnh. l = 75 mm – ChiÒu dµi øng víi gãc c«ng t¸c a t­¬ng øng víi 1 chu tr×nh. + TÝnh phô t¶i trung b×nh: Qcttb = Þ Qcttb = (KG/cm2). mQ = 0,15 – TØ lÖ xÝch ®å thÞ. + TÝnh ®¬n vÞ phô t¶i trung b×nh vµ ®¬n vÞ phô t¶i lín nhÊt Ktb = (KG/cm2) ( dct = dcb = 12,8(cm) ; lct = 0,7.dct = 8,96 (cm) ) Qct max = 89.95.mQ = 89,95.0,15 = 13,49 (KG/cm2) Kmax = (KG/cm2) HÖ sè va ®Ëp c = Kmax/Ktb = 23.64/20.121 = 1.175< [c] = 4 {Kmax} = 132(KG/cm2) {KTB} = 48(KG/cm2) Tháa m·n ®iÒu kiÖn §å thÞ lùc t¸c dông lªn b¹c trôc: Sau khi cã ®å thÞ lùc t¸c dông lªn cæ trôc ta vÏ lùc t¸c dông lªn b¹c trôc theo c¸ch sau ®©y: VÏ d¹ng ®å thÞ lªn giÊy bãng mê t©m O VÏ vßng trßn t©m O b¸n kÝnh bÊt k×, chia vßng trßn thµnh n phÇn b»ng nhau. §iÓm Oo lµ giao ®iÓm cña ®­êng t©m m¸ khuûu c¾t vßng trßn t¹i t©m O. C¸c ®iÓm cßn l¹i lÇn l­ît chia theo chiÒu kim ®ång hå. §Æt tê giÊy trïng víi ®­êng phô t¶i t¸c dông lªn cæ trôc sao cho t©m cña vßng trßn trïng t©m O1 cña ®å thÞ. LÇn l­ît xoay c¸c ®iÓm 0, 15, 30 ... trïng trôc Z vµ ®¸nh dÊu ®Çu mót cña c¸c vÐct¬ t­¬ng øng víi c¸c gãc quay trªn, nèi c¸c ®iÓm ®ã l¹i b»ng mét ®­êng cong ta ®­îc ®å thÞ lùc t¸c dông lªn b¹c trôc. §å thÞ mµi mßn: (B¶ng 6). §å thÞ mµi mßn cña cæ biªn hay cæ trôc thÓ hiÖn tr¹ng th¸i chÞu lùc cña c¸c ®iÓm trªn bÒ mÆt cæ cña trôc, ®å thÞ nµy thÓ hiÖn tr¹ng th¸i cña trôc , chØ râ khu vùc chÞu t¶i nhá nhÊt ®Ó khoan lç dÇu theo nguyªn t¾c ®¶m b¶o ®­a dÇu nhên vµo æ tr­ît ë vÞ trÝ cã khe hë gi÷a trôc vµ b¹c lµ lín nhÊt t¹i ®ã ¸p suÊt côc bé lµ bÐ nhÊt lµm cho dÇu nhên l­u ®éng dÔ dµng * C¸ch vÏ: + VÏ vßng trßn bÊt kú t­îng tr­ng cho cæ biªn hay cæ trôc, chia vßng trßn ®ã thµnh 24 phÇn b»ng nhau + TÝnh hîp lùc åQi cña c¸c lùc t¸c dông ë c¸c ®iÓm 0, 1, 2, 3 ...råi ghi trÞ sè cña c¸c lùc Êy vµo b¶ng 6 ( 7 ®iÓm) + Céng trÞ sè cña tÊt c¶ c¸c lùc ta ®­îc åQ, dïng tû lÖ xÝch thÝch ®¸ng ®Æt c¸c ®o¹n th¼ng biÓu diÔn cho c¸c lùc åQ ë c¸c ®iÓm 0, 1, 2 , 3...lªn vßng trßn trªn chiÒu tõ ngoµi vµo trong + Nèi ®Çu mót cña c¸c ®o¹n Êy b»ng 1 ®­êng cong ta ®­îc ®å thÞ mµi mßn cña cæ biªn hay cæ trôc + Tõ ®å thÞ nµy ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc vÞ trÝ khoan lç dÇu b«i tr¬n n¬i cã lùc nhá nhÊt 8 - M« men qu¸n tÝnh cña b¸nh ®µ: NhiÖm vô cña b¸nh ®µ bæ xung n¨ng l­îng kÞp thêi cho ®éng c¬ trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, tøc lµ tÝch luü n¨ng l­îng khi m« men quay lín h¬n m« men c¶n vµ gi¶i phãng n¨ng l­îng khi m« men quay nhá h¬n m« men c¶n: Chän vËt liÖu lµm b¸nh ®µ lµ thÐp, x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cña b¸nh ®µ: Tõ ®å thÞ tæng lùc tiÕp tuyÕn ta x¸c ®Þnh ®­îc ®­êng tæng lùc tiÕp tuyÕn trung b×nh nh­ ®· tÝnh ë phÇn tÝnh tæng lùc tiÕp tuyÕn 2 §å thÞ tæng hîp lùc tiÕp tuyÕn m T=0,8KG/cm.mm 75 60 90 45 30 15 0 a T F1 = -1,558(cm2). F2 = 22,088 (cm2) F3 =- 27,19 (cm2) TÝnh tæng ®¹i sè liªn tôc cña c¸c diÖn tÝch: F1 + F2 =-1,558+ 22,088 = 20,53 (cm2). F1 + F2 + F3 = -1,558+ 22,088 - 27,19 = -6,66 (cm2) Gi¸ trÞ lín nhÊt cña tæng ®¹i sè c¸c diÖn tÝch ©m vµ d­¬ng cña ®å thÞ tæng lùc tiÕp tuyÕn : Fmax = 20,53 (cm2) Fmin = -6,66 (cm2) Gãc quay trôc khuû øng víi mét chu kú lµ jc0 = 7200 TØ lÖ xÝch cña trôc tung mt = 8 TØ lÖ xÝch cña ®å thÞ tæng lùc tiÕp tuyÕn m= m = = 7,447 (KG/cm2) Gi¸ trÞ thùc tÕ lín nhÊt cña tæng ®¹i sè c¸c diÖn tÝch ©m vµ d­¬ng: + Fmax =20,53.7,447= 152,887 (KG). + Fmin = -6,66.7,447 = -49,597 (KG) Tèc ®é gãc trung b×nh cña trôc khuûu w = 78,54 (rad/s) ThÓ tÝch c«ng t¸c cña xilanh VS = 4530 (cm3) TÝnh kh«ng ®ång ®Òu cña ®éng c¬ d = M«men qu¸n tÝnh khèi l­îng cña nh÷ng phÇn chuyÓn ®éng quay J = (KG.cm.s2) (1) Thay sè: J = Þ J = 175181,92 (KG.cm.s2) M« men qu¸n tÝnh b¸nh ®µ Jb® = ; (2) víi : G0 _ Träng l­îng quy ®æi cña b¸nh ®µ Db® _®­êng kÝnh vßng trßn ch¹y qua träng t©m cña vµng ®ai b¸nh ®µ Dbd = (2 ¸3)S; Chän Db® = 3S = 3.0,225 = 0,675(m) S = 225 (mm) - Hµnh tr×nh piston. Trong thùc tÕ khèi l­îng b¸nh ®µ lín h¬n rÊt nhiÒu so víi c¸c khèi l­îng chuyÓn ®éng kh¸c nªn J Jb® vËy = Þ Go = 150872,73 (KG) Þ mo = = 15379,48 (kg) - Träng l­îng cña vµnh ®ai b¸nh ®µ: mv = 0,8m0 = 12303,586 (kg) - Träng l­îng toµn phÇn b¸nh ®µ: m® = 1,6mv = 19685,737 (kg) KiÎm tra l¹i vËn tèc vßng b¸nh ®µ v = Rb®w = = 26,507(m/s) Víi b¸nh ®µ b»ng thÐp v = 40 ¸45 (m/s) KÕt luËn b¸nh ®µ ®· tÝnh tho¶ m·n. PhÇn iii : kÕt cÊu ®éng c¬ Piston L L§ LT Lc D2 dn dc D1 KÝch th­íc: - ChiÒu dµy ®Ønh piston: () Piston lµm b»ng gang => = (0,12 ¸ 0,18)D = (0,12 ¸ 0,18).16 =(1.92 ¸ 2.88) Chän = 2.5 (cm) - ChiÒu cao t©m lç chèt piston : (Lc) §éng c¬ trung tèc: Lc = (0,9 ¸ 1,2)D = (0,9¸1,2).16 = (14.4 ¸ 19.2) Chän : LC =15 (cm) - ChiÒu dµi th©n piston: (LT) §éng c¬ thÊp tèc : LT= (1,3 ¸ 1,4)D = (1,3¸1,4).16= (20.8 ¸ 22.4) Chän : LT = 22 (cm) ChiÒu dµi toµn bé cña piston : (L) §éng c¬ thÊp tèc : L = (1,6 ¸ 1,8)D = (1,6¸1,8).16 = (25.6 ¸ 28.8) Chän : L = 28 (cm) - ChiÒu dµi phÇn ®Ønh piston : L§ = L - LT = 28 – 22 = 6 (cm) - §­êng kÝnh lç chèt piston: dc = (0,35 ¸ 0,5)D = (0,35 ¸ 0,5).16 = (5.6 ¸ 8) Chän : dc = 7 (cm) - §­êng kÝnh cña bÖ chèt piston : dn = (0,4 ¸ 0,7)D = (0,4 ¸ 0,7).16 = (6.4 ¸ 11.2) Chän : dn = 10 (cm) - ChiÒu dµy cña piston ë chç r·nh sec m¨ng: m =(0,05 ¸ 0,075)D = (0,05 ¸ 0,075).16 =(0.8 ¸ 1.2) Chän : m = 1 (cm) - Kho¶ng c¸ch tõ sec m¨ng thø nhÊt tíi ®Ønh :c = (0,15 ¸ 0,3)D =(0,15 ¸ 0,3).16 = (2.4 ¸ 4.8) Chän : c = 4 (cm) - §­êng kÝnh ®Çu piston : D1 = D - 2 D1 D1 - Khe hë h­íng t©m cña ®Çu piston. Víi piston lµm b»ng gang : D = (0.09 ¸ 0.08) Chän D1 = 0,08 (cm) D1 = 16 - 2.0,08 = 15.84 (cm) - §­êng kÝnh phÇn dÉn h­íng: D2 = D - 2D2 Víi D2 lµ khe hë gi÷a xi lanh vµ phÇn dÉn h­íng Piston b»ng gang D2 = ()D = (0.016 ¸ 0.178) Chän D2 = 0,035 (cm) D2 = 16 - 2.0,035 = 15.93 (cm) - Kho¶ng c¸nh gi÷a 2 bÖ chèt : b = (0,5¸1,4).D = (0,5¸1,4).16 = (8 ¸ 22.4) Chän b = 20 (cm) NghiÖm ®é bÒn: - NghiÖm ®é bÒn phÇn th©n piston: K = Víi Nmax - ¸p suÊt lín nhÊt t¸c dông lªn thµnh xi lanh [K] :¸p lùc riªng phÇn cho phÐp: Nmax= (0,09 ¸ 0,1).Pz = 0,1.79,018 = 7,902 (KG/cm2) Víi piston gang cã lµm m¸t : [K] =5,5 ¸ 6,5. Chän [K] = 6 [KG/cm2] K= = 2,24.10-2 [KG/cm2] Tháa m·n. - M« men uèn t¸c dông lªn ®¸y piston: Mu = 13485,74[KG/cm] - øng suÊt uèn t¸c dông lªn piston : Tháa m·n - øng suÊt nhiÖt : [KG/cm2] Víi piston lµm b»ng gang : +: HÖ sè gi·n në cña vËt liÖu: = 1,07.10-5 [1/k0] + E: M« dun ®µn håi cña vËt liÖu: E = 10.105[kG/cm2] +: ChiÒu dµy ®Ønh piston: = 0.025m + Px: HÖ sè Poat-Xong: Px = 0,3 +l: HÖ sè dÉn nhiÖt cña vËt liÖu: = 45 [kcal/m.h.0C] + q: MËt ®é dßng nhiÖt tÝnh theo c«ng thøccña A.K.KOSTIN: q= Víi b = 1: HÖ sè tÝnh ®Õn sè kú cña ®éng c¬, víi ®éng c¬ 4kú Cm : Tèc ®é trung b×nh cña piston .Cm = 5.625 (m/s) D: §­êng kÝnh xi lanh .D = 16 (cm) = 0.16 (m) : HÖ sè n¹p . = 0,934 + Ps,Pe : ¸p suÊt kh«ng khÝ tr­íc khi vµo xi lanh vµ ¸p suÊt cã Ých . Ps = 1,03 [KG/cm2] Pe = 7,78[KG/cm2] ge = 0,15 (kg/ cv.h) : suÊt tiªu hao nhiªn liÖu cã Ých +Ts,To : NhiÖt ®é cña kh«ng khÝ tr­íc xi lanh vµ nhiÖt ®é m«i tr­êng [oK] Ts = 304 oK To = 303 oK q = q = 10,5 [kcal/m2.h] [KG/cm2] øng suÊt tæng : Piston b»ng gang : (kG/cm2) > sT => Piston ®ñ bÒn . Biªn A) §Çu nhá biªn 1) §­êng kÝnh trong b¹c lãt. d2 = dcp + Khe hë gi÷a chèt piton vµ b¹c chèt = 0,002 dcp =0,002.70 = 0.14 (mm) d2 = 70 + 0.14 = 70,14 (mm) 2) ChiÒu dµy èng lãt. S = (0,08 ¸ 0,1)d2 lÊy S = 7 (mm) 3) ChiÒu réng ®Çu nhá biªn. l = (0,45 ¸ 0,6 )D lÊy l = 0,5D = 0,5* 160 = 80 (mm) 4) §­êng kÝnh trong ®Çu nhá biªn. d3 = dcp +2.S =70 + 2.7 = 84(mm) 5) §­êng kÝnh ngoµi ®Çu nhá biªn. d4 = 1,4. d3=1,4.84=117,6 (mm) 6) Lùc kÑt piston. Pb’ = = = 4019,2 (kG) Pk = 15 ¸20 (kG/cm2) 7) øng suÊt do lùc kÑt. sp = = =149,5( kG/cm2) 8) øng suÊt bÒn cho phÐp. [s] = 400 (kG/cm2 ) > sp vËy ®Çu nhá biªn ®ñ bÒn. 9) §­êng kÝnh trung b×nh cña ®Çu nhá . dtb = = = 100,8 (mm) 10) M« men qu¸n tÝnh tiÕt diÖn ®Çu nhá biªn. j = 0,01.l(d4 – d3) = 0,01.8.(11,76 –8,4) = 0,27 (cm3) 11) M« ®un ®µn håi cña vËt liÖu. ®èi víi thÐp 40 cã E = 2.106 (kG/cm) 12) §é biÕn d¹ng t­¬ng ®èi cña vËt liÖu. s = 0,017 = 0,017. = 0,00427 (mm/m) s < [s] =0,005 VËy ®Çu nhá biªn tho· m·n ®iÒu kiÖn biÕn d¹ng. b. Th©n biªn: - §­êng kÝnh t©m biªn c¸ch ®Çu nhá biªn: d = (0,25 ¸ 0,4)D lÊy d = 0,35.D = 0,35.160 = 49 (mm) - ChiÒu dµi th©n biªn: L = = =450 (mm) - B¸n kÝnh tiÕt diÖn ®Æc trßn: I = d/4 =49/4 = 12,25 (mm) - øng suÊt tíi h¹n: §èi víi biªn dïng thÐp c¸c bon. sk = 3350 - 6,2 = 3350 – 6,2 = 3122,245 (kG/cm2) - Lùc tíi h¹n: Pk = sk. = 3122,245. = 58847,605 (kG) B) §Çu to biªn: - Đường kính bul«ng biªn. Đường kính trong đÇu to biªn d =(0,650,75)D lÊy d = 0,7.D = 112 (mm) Đường kính bul«ng biªn db = (0,150,22)d lÊy db = 0,155d = 0,155.112 = 17,36 (mm) - Khoảng cách giữa 2 đường t©m bul«ng biªn. Bul«ng biªn có kÕt cÊu cè đÞnh b¹c nªn khỏang cách giữa hai đường t©m bul«ng biªn: l = (1,11,45)d lÊy l = 145,6 (mm) - Khoảng cách từ t©m trôc tới đáy th©n biªn. l1 = (0,650,75)d , lấy l1 =82 (mm) - ChiÒu dày b¹c lót. b = (0,060,1)d = 10 (mm) - ChiÒu dày của lớp hợp kim chÞu mòn S = 1,23 (mm) lÊy S = 2 (mm) - Chiều dày của nắp đầu to biªn tại tiết diện A-A. l2 = (0,20,4).d = (22,444,8) mm, chọn l2 = 40 (mm) - Chiều rộng đầu to biªn l3 = (0,51,5)d =(56168) mm, chọn l3 = 150 (mm) - NghiÖm bÒn ®Çu to biªn: Sử dụng c«ng thức Kinax«tsvily: Khi sử dụng c«ng thức này vị trÝ chịu lực và m«men lớn nhất là tại tiết diện A-A do lực Pdb g©y ra. Pdb được x¸c định như sau: Pdb = Rω2[mq(1+λ) + m2 – mn)] trong đã: mn - khối lượng của nắp, và được x¸c định coi như gần đóng như sau: mn = (γ.l2.l3.π.d)/g = (7,848.0.4.1,5.3,14.1,12)/9,81 = 1,688 (kGs2/m) m2 = 0,88 (kGs2/m) - khối lượng đầu to biªn mq = 4,338 (kGs2/m) → Pdb = 0.1125.78,542.[4,338(1+0,25) + 0.88 – 1,688)] = 3202,28 (kG). Ứng suất tổng lớn nhất t¸c dụng lªn nắp đầu to được x¸c định như sau: trong đã: Wu = l3.l22/6 = 40 (cm3) – m« đun chống uốn của nắp đầu to tại A-A Fb = b.l3 = 15 (cm2) - diện tÝch tiết diện bạc lãt Fd = l2l3 = 60 (cm2) - diện tÝch tiết diện nắp đầu to tại A-A Ib = l3.b3/12 = 1,25 (cm4 ) – m«men qu¸n tÝnh của tiết diện bạc lãt Id = l3.l23/12 = 80 (cm4 ) – m«men qu¸n tÝnh của tiết diện nắp đầu to tại A-A Kết quả : σΣ = 916 (kG/cm2) < [σΣ] = (6001000) (kG/cm2). Vậy đầu to biªn đủ bền. - Kiểm tra độ biến dạng hướng kÝnh của đầu to biªn: Kiểm tra độ biến dạng hướng kÝnh của đầu to biªn để đảm bảo điều kiện làm việc của mối ghÐp và dễ h×nh thành màng dầu b«i trơn trong mối ghÐp. Độ biến dạng được x¸c định theo c«ng thức sau đ©y: trong đã: Ed = 2.106 (kG/cm2) – m«đun đàn hồi vật liệu chế tạo đầu to biªn Kết quả : ∆d = 0,0024 (cm) = 0,024 (mm) [∆d] = (0,060,1) mm Vậy đầu to biªn đảm bảo điều kiện h×nh thành màng dầu b«i trơn mối ghÐp. SÐc m¨ng. TÝnh kÝch th­íc 1) Khe hë miÖng sÐc m¨ng ë tr¹ng th¸i tù do. A = ( 0,11 ¸ 0,15)D lÊy A = 0,125D = 0,125.160 = 20 (mm) 2) ChiÒu dµy h­íng t©m cña sec m¨ng . d = ( ¸ )D lÊy d = .D =6.4 (mm) 3) ChiÒu cao r·nh sÐc m¨ng. h = (0,6 ¸1) d LÊy h = 0,8.d = 0,8.6,4 = 5,12 (mm) 4) Khe hë nhá nhÊt gi÷a r·nh vµ sÐc m¨ng. - ®èi víi secm¨ng ®Çu tiªn : D = ( ¸ )h A LÊy D =h = 0,17(mm) -®èi víi secm¨ng cuèi cïng:D = (¸)h LÊy D = h = 0,073 (mm) KiÓm tra bÒn: 1) øng suÊt uèn vÒ phÝa bÞ kÐo. -sk =3.Pxl( - 1 )2 víi Pxl:tØ ¸p cña secm¨ng t¸c dông lªn bÒ mÆt c«ng t¸c cña xilanh Pxl = 0,5 ¸ 2 lÊy Pxl =1 sk =3.Pxl( - 1 ) = 3.1.( - 1 )2 = 1728 (kG/cm2) 2) øng suÊt uèn vÒ phÝa bÞ nÐn. sn = - sk = -sk = -1728 = -1829.18 (kG/cm2) 3) øng suÊt cho phÐp cña sec m¨ng. [sn] = 1860 ¸ 3430 (kG/cm2) VËy secm¨ng ®ñ bÒn. N¾p xilanh KÝch th­íc n¾p xilanh 1) Chän vËt liÖu chÕ t¹o n¾p xi lanh lµ thÐp 2) §­êng kÝnh ngoµi. D1 = (1,5 ¸1,8).D d LÊy D1 = 1,55.D = 1,6.160 = 256 (mm) 3) §­êng kÝnh vµnh vÞ trÝ bul«ng Dd = (1,4 ¸ 1,6)D LÊy Dd =1,4D = 1,4.160 = 224 (mm) §­êng kÝnh lç ®Æt xup¸p d1 = (0,35 ¸ 0,5)D LÊy d1 = 0,35D = 0,35.160 = 56 (mm) 8) §­êng kÝnh lç l¾p vßi phun d2 =(0,12 ¸ 0,16 )D LÊy d2 = 0,13D =0,14.160= 22.4 (mm) 9) §­êng kÝnh lç l¾p van khëi ®éng vµ van an toµn: d3 = (0,15 ¸0,2)D LÊy d3 = 0,15.D = 0,15.160 = 24 (mm) KiÓm tra ®é bÒn cña n¾p xi lanh. - øng suÊt tæng nÐn ë mÆt d­íi n¾p xilanh :s å = snT + snr + snT :øng suÊt nÐn do t¶i träng nhiÖt . snT = 0,0024qd1 q: nhiÖt l­îng truyÒn qua 1 m2 bÒ mÆt q = (6000 + 26.n)Pi = (6000 + 26.750) .9,137 = 232993,5 (kmol/m2.h) snT =0,0024qd1 = 0,0024.232993,5 . 0,2 =111,84 (kG/cm2) + snr :øng suÊt theo chiÒu dµy snr = = = 1714(kG/cm2) trong ®ã : E: M« ®u ®µn håi cña vËt liÖu E = 2.106 (kG/cm) a : hÖ sè gi·n dµi cña vËt liÖu khi nung nãng a = 12.10-6 D T : hiÖu nhiÖt ®é bÒ mÆt tiÕp xóc víi khÝ vµ n­íc DT = 1000K m : hÖ sè poatx«ng m =0,25 ¸0,45 chän m = 0,3 s å = snT + snr = 111,84 + 1714 = 1825,84 (kG/cm2) < [s] = 2500 (kG/cm2) Xilanh kÝch th­íc 1) §­êng kÝnh tai ®ì D0 = (1,25 ¸1,35)D Chän D0 = 1,2D = 1,2.160 = 192 (mm) 2) ChiÒu cao r·nh gio¨ng h’ = (0,11 ¸ 0,15)D D Chän h’ = 0,11D = 0,11.160 = 17.6 (mm) 3) ChiÒu réng r·nh gio¨ng b = (0,03 ¸ 0,035)D Chän b = 0,03.D = 0,03.160 = 4.8 (mm) 4) ChiÒu dµy phÇn ®u«i xi lanh. d’ =(0,05 ¸ 0,06)D Chän d’ = 0,058.160 = 9.28 (mm) 5) ChiÒu dµy phÇn ®Çu xi lanh d = (0,08 ¸0,12)D Chän d = 0,1D = 0,1.160 = 16 (mm) 6) ChiÒu dµy phÇn th©n xi lanh D = (0,06 ¸ 0,08)D Chän D =0,07.D = 0,07.160 = 11.2 (mm) 7) ChiÒu cao th©n xi lanh L1 = (1,2 ¸ 1,4)S Chän L1 = 1,4.S = 1,4.225 = 315 (mm) KiÓm tra bÒn. +øng suÊt kÐo ë phÇn trªn cña èng lãt sP = = =283.65 KG/cm2 +øng suÊt nhiÖt s T = = =255.165 KG/cm2 q CP = 1854.4 Kw/m2.K=159478.4 Kcal/m2.K (PhÇn tÝnh nhiÖt) +øng suÊt tæng trong èng lãt s cym = sP + s T = 283.65+255.165=538.8 KG/cm2 øng suÊt tæng cho phÐp [s] cym = 800 KG/cm2 > s cym à S¬ mi xilanh ®ñ bÒn. KiÓm tra miÖng gê l¾p ghÐp +Lùc kÐo cña guz«ng n¾p xilanh Pg = (1,2 ¸ 1,3). = 1,25. =21167,12 kG +øng suÊt kÐo s k = = = 124,82 kG/cm2 a = 420, h = 16,8 (mm), Dm = 215(mm) Df = 195 (mm), D2 = 230(mm), ( X¸c ®Þnh theo b¶n vÏ) +øng suÊt c¾t tc= = =138,69 kG/cm2 +øng suÊt uèn s u = = =532,984 kG/cm2 l=8 mm W: m«dun chèng uèn cña tiÕt diÖn ®ang xÐt w = = +øng suÊt tæng ë tiÕt diÖn nguy hiÓm sto = ==713,895 kG/cm2 [s]to = 400 ¸ 800 > sce à ®ñ bÒn +KiÓm tra chiÒu réng gê khi Ðp (øng suÊt t¹i tiÕt diÖn II) sCM = = =148.03 kG/cm2 [s]CM = 400 kG/cm2 > sCM à tho¶ m·n bÒn +KiÓm tra chiÒu réng r·nh lµm kÝn khi Ðp (øng suÊt nÐn do Pg) sn = = =384,11 kG/cm2 [s]n = 1000 kG/cm2 > sn à tho¶ m·n bÒn +øng suÊt nÐn trªn mÆt tùa snt = = =599,21 kG/cm2 D2=230 mm D3= 220 mm [s]n t = 1000 kG/cm2 > sn à tho¶ m·n bÒn VI. Chèt piston +§­êng kÝnh chèt d = (0,3 ¸ 0,5).D = 0,35.160 = 56 mm +§­êng kÝnh trong cña chèt d0 = (0,4 ¸ 0,7).d = 0,475.56 =26.6 mm +ChiÒu dµi æ ®ì ®Çu chèt l = (0,45 ¸ 0,6).D = 0,45.160 = 72 mm +ChiÒu dµi chèt Ln = (0,82 ¸ 0,85).D = 0,85.160 =136 mm +Kho¶ng c¸ch trung b×nh gi÷a ®Õ chèt l1 = = =104 mm +ChiÒu dµi hai mÆt bÝch bÖ ®ì a = = = 32mm +øng suÊt ph¸t sinh do t¸c dông cña Pz suz = = =434.54 kG/cm2 [s] uz = 600 ¸ 1200 kG/cm2 à §¶m b¶o ®ñ bÒn +øng suÊt c¾t ph¸t sinh khi Pz t¸c dông sCP = = =137.64s kG/cm2 +øng suÊt c¾t cho phÐp [s]CP = 500 - 600 kG/cm2 > sCP à §¶m b¶o ®ñ bÒn trôc khuûu KÝch th­íc: - §­êng kÝnh cæ biªn b»ng ®­êng kÝnh b¹c lãt céng víi 2 lÇn khe hë gi÷a b¹c vµ cæ biªn chän khe hë = 0,2 (mm) Chän Db = 0,7.D = 0,7.160 = 112 (mm) - §­êng kÝnh ngoµi cæ trôc: Chän Dc = Db = 112 (mm) - ChiÒu dµi cæ biªn:lb = (0,7¸0,8).Db Chän lb = 0,7Db = 78.4[mm] - ChiÒu dµi cæ trôc:lc = lb =78.4 (mm) - ChiÒu dµy m¸ khuûu : h = (0,15¸0,4).Db Chän h = 0,4Db= 44.8 [mm] - ChiÒu réng m¸ khuûu:b = (0,9¸1,5).D Chän b =1,1D =176 (mm) - Kho¶ng c¸ch gi÷a 2 ®­êng t©m xi lanh : Chän l = 1,5D = 240 (mm) - B¸n kÝnh gãc l­în : + Cæ biªn víi m¸ : r1=(0,1¸0,2).Db Chän r1 =0,15Db = 16.8 (cm) + Cæ trôc víi m¸ : r2 = (0,05¸0,07).Dc Chän r2 = 0,06Dc = 6.72 (mm) - Kho¶ng c¸ch tõ t©m cæ trôc R= 0,6 Db = 0,6.112 = 67,2 (mm) - Kho¶ng c¸ch tõ t©m m¸ khuûu ®Õn t©m gèi ®ì a : (mm) NghiÖm bÒn cho trôc khuûu . - chØ nghiÖm bÒn cho trôc khuûu t¹i 2 vÞ trÝ nguy hiÓm: VÞ trÝ §CT: ChÞu lùc Pz lín nhÊt vµ PJ = 0 Ta cã Pz'= Pz.Fp =79,018.201,062 = 15887,52 [KG] Trong ®ã Pz lµ ¸p lùc khÝ ch¸y t¸c dông lªn piston Fp lµ diÖn tÝch ®Ønh piston [cm2] Víi ®éng c¬ 4 kú 8 xi lanh, thø tù næ 1-3-5-7-8-6-4-2 cã gãc c«ng t¸c = 900 C¨n cø vµo b¶ng 3 ë phÇn tÝnh to¸n ®éng lùc häc th× lùc tiÕp tuyÕn( lùc cña mét ®¬n vÞ khuûu trôc) ®­îc biÓu thÞ ë b¶ng sau: B¶ng 1: a 0 90 180 270 360 450 540 630 T [KG/cm2] 0 1,399 0 -3,15 0 8,047 0 -3,091 §Ó tÝnh to¸n ta lËp b¶ng sau (Pz lÊy ë phÇn tÝnh nhiÖt- phÇn 1): B¶ng2: STT Tªn lùc Gãc quay trôc khuûu Xilanh [kG/cm2] 0 90 180 270 360 450 540 630 1 Pz 79,018 T 0 1,339 0 -3,15 0 8,047 0 -3,091 ΣT 0 2 Pz 79,018 T 1.339 0 -3.15 0 8.047 0 -3.091 0 ΣT -3.091 3 Pz 79,018 T -3.091 0 1.339 0 -3.15 0 8.047 0 ΣT 1.339 4 Pz 79,018 T 0 -3.15 0 8.047 0 -3.091 0 1.339 ΣT 4.956 5 Pz 79,018 T 0 -3.091 0 1.339 0 -3.15 0 8.047 ΣT -1.811 6 Pz 79,018 T -3.15 0 8.047 0 -3.091 0 1.339 0 ΣT 1.806 7 Pz 79,018 T 8.047 0 -3.091 0 1.339 0 -3.15 0 ΣT 6.236 8 Pz 79,018 T 0 8.047 0 -3.091 0 1.339 0 -3.15 ΣT 3.145 C¨n cø vµo b¶ng trªn th× ta thÊy khuûu trôc t¹i xi lanh thø 7 chÞu mét lùc åT = 6,236 (kG/cm2) lín nhÊt so víi xi lanh kh¸c . KiÓm tra bÒn cæ biªn. Trong tr­êng hîp khëi ®éng: - ¸p lùc cuèi qu¸ tr×nh ch¸y: Pz'=Pz.Fp = 15887,52 [KG] - D­íi t¸c dông cña lùc Pz' sinh ra m« men uèn Mu øng suÊt uèn : -M«men uèn: Muzb = = = 95325,12 (kG.cm) -HÖ sè chèng uèn : Wub== 0,1.=0,1.11,23 = 140,49 (cm3) su zb = == 678,5 (kG/cm2) øng suÊt xo¾n: -M«men xo¾n: Mx = P.R = åT '.R. = 6,236.6,72.3,14.16² = 33685,65 (kG.cm) -HÖ sè chèng xo¾n : Wxb = 2.Wub= 2.140,49 = 280,98 (cm3) øng suÊt xo¾n txb = = 33685,65/280,98 = 119,886 (kG/cm2) øng suÊt tæng : så = = så = 719,62 (kG/cm2) Víi thÐp hîp kim ta cã KG/cm2 => tho¶ m·n ®iÒu kiÖn bÒn. KiÓm tra cæ trôc: *Ph¶n lùc Pz'/2 sÏ t¹o nªn øng suÊt uèn Muz ®èi víi cæ trôc : - M«men uèn : Muzc = = = 31139,54 (kG.cm) - HÖ sè chèng uèn cña cæ trôc Wuc : + Víi trôc ®Æc : Wuc = 0,1.Dc3 = 0,1.11,23 = 140,493 (cm3) øng suÊt uèn : suzc = = (kG/cm2) -HÖ sè chèng xo¾n cña cæ trôc : Wxc Wxc = 2Wuc = 280,986 (cm3) øng suÊt xo¾n : txc = (kG/cm2) øng suÊt xo¾n: v× cæ trôc lÊy gièng cæ biªn lªn øng suÊt xo¾n cña cæ trôc vµ cæ biªn lµ nh­ nhau. øng suÊt tæng : så = = så = 326,52 (KG/cm2) < [så] = 600¸1200 (ThÐp HK) Þ Tho¶ m·n KiÓm tra m¸ khuûu: øng suÊt uèn: - M«men uèn : Muz = = =261,15 (kG.cm) - HÖ sè chèng uèn theo chiÒu réng m¸ : Wum = = Wum = 58,873 (cm3) - øng suÊt uèn theo chiÒu réng m¸: suzm = = suzm = 3,67 (kG/cm2) - HÖ sè chèng uèn theo chiÒu dµy m¸ khuûu: Wyz= = Wyz = 231,287 (cm3) - øng suÊt uèn theo chiÒu dµy m¸ khuûu do t¹o nªn: = suzym = 145,644 (KG/cm2). øng suÊt nÐn: do lùc t¹o nªn : = sn =100,74 (KG/cm2) M¸ khuûu chÞu tæng øng suÊt : så = 3,67 + 145,644 +100,74 = 250,054 (KG/cm2) Víi thÐp hîp kim (KG/cm2) så < [ sn ] M¸ khuûu ®ñ bÒn. 2) Tr­êng hîp nguy hiÓm 2 : Khi trôc khuûu chÞu lùc tiÕp tuyÕn lín nhÊt. Gi¸ trÞ gãc t¹i vÞ trÝ nguy hiÓm 2 c¸ch §CT mét gãc tõ 10 ¸ 30 ®é gãc quay trôc khuûu (kho¶ng c¸ch nµy tuú thuéc vµo kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÓm chia ë ®å thÞ c«ng). Gi¶ sö kho¶ng c¸ch ®ã lµ 15 ®é th× cø c¸ch mét gãc = gãc th× ta t×m ®­îc trÞ sè cña lùc c¾t vµ b»ng c¸ch lËp b¶ng ( Víi = 90o) B¶ng 3: a 15 105 195 285 375 465 555 645 T [KG/cm2] -2,409 2,531 -4,567 -2,88 15.491 6.708 -7.008 -1.218 Z [KG/cm2] -7.111 -1,401 -4,101 0,052 15.717 -3.713 -6.293 0.022 §Ó tiÖn cho tÝnh to¸n ta lËp b¶ng sau: B¶ng 4: STT Tªn lùc Gãc quay cña trôc khuûu Xi lanh [KG/cm2] 15 105 195 285 375 465 555 645 1 Z -3.42 -2.287 -0.047 11.85 89 3.12 -4.1 -5.67 T -2,409 2,531 -4,567 -2,88 15.491 6.708 -7.008 -1.218 ΣT' -2,409 2 Z T 2.531 -4.567 -2.88 15.491 6.708 -7.008 -1.218 -2,409 -4,567 -2,88 15.491 6.708 -7.008 -1.218 ΣT' -3.627 3 Z T -1.218 -2,409 2,531 -4,567 -2,88 15.491 6.708 -7.008 ΣT' -4.445 4 Z T -4.567 -2.88 15.491 6.708 -7.008 -1.218 -2,409 2.531 ΣT' -3.927 5 Z T -7.008 -1.218 -2,409 2,531 -4,567 -2,88 15.491 6.708 ΣT' 8.166 6 Z T -2.88 15.491 6.708 -7.008 -1.218 -2,409 2,531 -4,567 ΣT' 8.648 7 Z T 6.708 -7.008 -1.218 -2,409 2,531 -4,567 -2,88 15.491 ΣT' 7.866 8 Z T 15.491 6.708 -7.008 -1.218 -2,409 2,531 -4,567 -2,88 ΣT' 6.585 Cæ biªn : øng suÊt uèn: Lùc tiÕp tuyÕn lín nhÊt cña mét xi lanh , biÓu diÔn theo ®¬n vÞ diÖn tÝch piston T = 15,491 (KG/cm2) Lùc tiÕp tuyÕn lín nhÊt cña mét xi lanh : T’ = T.Fp = 15,491 . 201,062 = 3114,65 (KG) Lùc h­íng t©m lín nhÊt cña mét xi lanh biÓu diÔn theo ®¬n vÞ diÖn tÝch ®Ønh piston : Z = 15,717 (KG/cm2) - Lùc h­íng t©m lín nhÊt cña mét xi lanh : Z’ = Z.Fp = 15,717. 201,062 = 3160,1 (KG) M« men uèn do lùc tiÕp tuyÕn lín nhÊt : MuzT= T’.l/4 = 3114,65.7,84/4 = 6104,714 (KG.cm) M« men uèn do lùc ph¸p tuyÕn lín nhÊt : Muzz= Z’.l/4 = 3160,1.7,84/4 = 6193,8 (KG.cm) øng suÊt uèn do t¸c dông cña m«men MuzT: = 6104,714 /140,49 = 43,453 (KG/cm2) Wub lµ hÖ s« chèng uèn cña cæ biªn . Wub = 140,49 (cm3) øng suÊt uèn do t¸c dông cña momen Muzz: 6193,8 /140,49 = 44,087 (KG/cm2) øng suÊt uèn tæng: = 61,902 (KG/cm2) Lùc tiÕp tuyÕn tæng céng cña c¸c xi lanh ®­îc ph©n bè tr­íc truyÒn tíi; Ta cã: ΣTi-1 = 8,648 (kG/cm2) T = -2,409 (kG/cm2) =0,298 (KG/cm2) øng suÊt xo¾n: do m« men Mxb’ g©y ra: = 74,491 (KG/cm2) Tæng øng suÊt xo¾n : 74,491 + 0,298 = 74,789 (KG/cm2) øng suÊt tæng trong cæ biªn: = 161,88 ( kG/cm2) < [sb] = 1000 ¸ 2000 (kG/cm2) Cæ trôc : M«men uèn do lùc T’ sinh ra : Muz’=T’.lc/4= 3114,65.7,84/4 = 6104,714 (KG.cm) M«men uèn do lùc Z’ sinh ra : Muz’’=Z’. lc /4= 3160,1.7,84/4 = 6193,796 (KG.cm) Tæng m«men uèn : = 8696,588 (KGcm) øng suÊt uèn: = 61,9 (KG/cm2) M«men xo¾n cæ trôc : Mxc = T’.R= 3114,65.6,72 = 2,093.104 (KG.cm) øng suÊt xo¾n : = 74,49 (KG/cm2) øng suÊt tæng trong cæ trôc : = 161,33(KG/cm2) < [sc] = 1000 ¸ 2000 (kG/cm2) => cæ trôc ®¶m b¶o bÒn. M¸ khuûu : - M« men uèn chiÒu réng cña m¸ khuûu do lùc h­íng t©m g©y ra : Muz’=Z’.a/2= 3160,1.6,16/2 = 9733,108 (KG.cm) - øng suÊt uèn theo chiÒu réng m¸ khuûu : = 165,32 (KG/cm2) øng suÊt uèn theo chiÒu dµy m¸ khuûu do m«men xo¾n (M’xb+Mxb’’) sinh ra: = 90,677 (KG/cm2) Víi Wum vµ Wyz ®· tÝnh ë phÇn m¸ khuûu trõng hîp 1. øng suÊt kÐo do lùc Z’/2 sinh ra: = 20,039 (KG/cm2) Tæng øng suÊt : = 276,036 < [sm] VËy m¸ khuûu ®ñ bÒn.