Đề tài Tính toán chu trình công tác của động cơ đốt trong

Luận văn Đề tài: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG NHẬN XÉT , ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. .......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... LỜI NÓI ĐẦU Ôtô ngày càng được sử dụng rộng rãi ở nước ta như một phương tiện đi lại cá nhân cũng như vận chuyển hành khách , hàng hoá rất phổ biến . Sự gia tăng nhanh chóng số lượng ôtô trong xã hội , đặc biệt là các loại ôtô đời mới đang kéo theo nhu cầu đào tạo rất lớn về nguồn nhân lực phục vụ trong ngành công nghiệp ôtô nhất là trong linh vực thiết kế . Sau khi học xong giáo trình ‘ động cơ đốt trong ’ chúng em được tổ bộ môn giao nhiệm vụ làm đồ án môn học . Vì bước đầu làm quen với công việc tính toán , thiết kế ôtô nên không tránh khỏi những bỡ ngỡ và vướng mắc.Nhưng với sự quan tâm , động viên , giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn , cùng giáo viên giảng dạy và các thầy giáo trong khoa nên chúng em đã cố gắng hết sức để hoàn thành đồ án trong thời gian được giao. Qua đồ án này giúp sinh viên chúng em nắm được các lực tác dụng , công suất của động cơ ... và điều kiện đảm bảo bền của một số nhóm chi tiết ... ôtô , máy kéo . Vì thế nó rất thiết thực với sinh viên nghành công nghệ kỹ thuật ôtô . Tuy nhiên trong quá trình thực hiện dù đã cố gắng rất nhiều không tránh khỏi những thiếu sót . Vì vậy chúng em rất mong nhận được sự quan tâm đóng góp ý kiến của các thầy , các bạn để em có thể hoàn thiện đồ án của mình tốt hơn và cũng qua đó rút ra được những kinh nghiệm quý giá cho bản thân nhằm phục vụ tốt cho quá trình học tập và công tác sau này . Em xin chân thành cảm ơn ! CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG . Xác định các thông số tính toán : . Các thông số ban đầu: 1- Kiểu động cơ: 4a-fe.xe toyota. Động cơ 1 hàng, không tăng áp, buồng cháy thống nhất. 2- Số kỳ: τ = 4 (kỳ) 3- Số xilanh i = 4 4- Thứ tự làm việc cuả xilanh 1- 2-4-3 5- Hành trình piston: S = 85 (mm) 6- Đường kính xilanh: D = 83 (mm) 7- Góc mở sớm xupáp nạp: 1 = 130 8- Góc đóng muộn của xupáp nạp: 2 = 470 9- Góc mở sớm xupáp xả: 1 = 480 10- Góc đóng muộn xupáp xả: 2 = 140 11- Góc phun sớm: φi = 30º 12- Chiều dài thanh truyền: ltt = 135 (mm) 13- Công suất định mức: Ne = 108 (mã lực) 14- Số vòng quay định mức: n = 6000 (vòng/phút) 15- Suất tiêu hao nhiên liệu: ge =150 (g/ml.h) 16- Tỷ số nén: = 9 17- Khối lượng thanh truyền: mtt = 650 (gam) 18- Khối lượng nhóm piston: mpt = 435 (gam) 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 .Với động cơ không tăng áp thì áp suất khí quyển bằng áp suất trước xupáp nạp nên ta chọn pk = p0. Ở nước ta có thể chọn pk = p0 = 0,1 (MPa)  2. Nhiệt độ môi trường: Tk Nhiệt độ môi trường được lựa chọn theo nhiệt độ bình quân của cả năm. Với động cơ không tăng áp ta có nhiệt độ môi trưòng bằng nhiệt độ trước xupáp nạp nên: 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 , 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 = (0,8 ÷ 0,9).pk, chọn pa = 0,09 (Mpa) 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 chon trong phạm vi: Pr =(1,05 ÷ 1,15).pk, chọn pr = 0,107 ( 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 chọn =6 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 chon: Tr =700 ÷ 1000 0K, chọn Tr = 8500K 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 bảng sau: 0,8 1,0 1,2 1,4 1,13 1,17 1,14 1,11 Động cơ xăng có >1 nên chọn ,10 8. Hệ số quét buồng cháy λ2: Động cơ không tăng áp chọn λ2 =1 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 =1,02 ÷ 1,07, chọn λ1 =1,02 10. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z (z): Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z (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 chọn z =0,85 11. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (b): Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b b tuỳ thuộc vào loại động cơ Xăng hay động cơ Điêzen. Với động cơ xăng ta thường chọn b = 0,80÷0,90, chọn b =0,856 12. Hệ số hiệu đính đồ thị công d: 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: d =0,92÷0,97, chọn d =0,929 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 =.. Trong đó m là chỉ số giản nở đa biến trung bình của khí sót có thể chon: 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 = Ta= (0K) Hệ số nạp : Hệ số nạp được xác định theo công thức: 4 . Lượng khí nạp mới M1 : Lượng khí nạp mới M1 được xác định theo công thức : M1 = (kmol/kg 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: (dm3) (dm3) Nên: V ậy M1= (kmol/kg nhiên liệu) 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 = (kmol/kg nhiên liệu) Đối với nhiên liệu của động cơ x ăng ta có: C=0.855; H=0,145 ;O=0,004 Thay các giá trị vào ta có: Mo= =0,5023 (kmol/kg nhiên liệu) Hệ số dư lượng không khí : Trọng lượng phân tử của xăng là μnl = 114 nên đối với động cơ xăng ta có 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 (kJ/kmol.độ) Ta có: av = 19.806; bv/2 = 0.00209 2. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình cuả sản phẩm cháy: Khi hệ số dư lượng không khí >1 ,tính theo công thức sau: =(19,876+ (kJ/kmol. độ) Thay số vào công thức trên ta có: =(19,876+ (kJ/kmol. độ) Ta có: av"=20.69548; bv"/2=0.00261 3. Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp: Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén tính theo công thức sau: = (kJ/kmol. độ) Thay các giá trị vào ta có: (kJ/kmol. độ) av'=19.836; bv'/2=0.00211 3. Chỉ số nén đa biến trung bình n1: Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào rất nhiều thông số kết cấu và thông số vận hành như kích thước xilanh, loại buồng cháy, số vòng quay, phụ tải trạng thái nhiệt độ của động cơ …Tuy nhiên n1 tăng giảm theo quy luật sau: Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ làm cho n1 tăng. Chỉ số nén đa biến trung bình n1 được xác định bằng cách giải phương trình: Chú ý: thông thường để xác định n1 ta phải chọn n1 trong khoảng 1,340 ÷ 1,390 .Chọn n1=1,3678. Ta có: vế trái =0,3683 sai số =0,0005 <0,2% vế phải =0,3678 thoả mãn điều kiện 4. Áp suất cuối quá trình nén pc: Áp suất cuối quá trình nén pc được xác định theo công thức sau: (MPa) 5.Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc: Được xác định theo công thức: (0K) 6.Lượng môi chất công tác của quá trình nén Mc: Lượng môi chất công tác của quá trìng nén Mc được xác định theo công thức: Mc=M1+Mr=M1.(1+) Thay các giá trị vào ta có: Mc =(kmol/kgn.l) 1.2.3. Tính toán quá trình cháy: 1. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết : Ta có hệ số thay đổi phân tử lý thuyết được xác định theo công thức: == Trong đó độ tăng mol của các loại động cơ được xác định theo công thức: 0.21(1-)M0 + (+) Thay số vào ta có: 2. Hệ số thay đổi phân tử thực tế β: (Do khí sót) Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác định theo công thức: Thay số vào ta có: 3. Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z (): (Do cháy chưa hết) Ta có hệ số thay đổi phân tử thưc tế tại điêm z () được xác định theo công thức: χ z Thay số vào ta có: Trong đó: χ z== 4. Lượng sản vật cháy M2: Ta có lượng sản vật cháy M2 được xác định theo công thức: (kmol/kg.nl) M2=1,0484.0,7603 = 0.7970 (kmol/kg.nl) 5. Nhiệt độ tại điểm z Tz : Đối với động cơ Xăng, nhiệt độ tại điểm z Tz được xác định bằng cách giải phương trình cháy : ( * ) Trong đó : QH : nhiệt trị thấp của nhiên liệu ta có, thông thường có thể chọn QH = 44000 ( kJ/kgnl ). ∆QH : nhiệt lượng tổn thất do nhiên liệu cháy không hết khi đốt 1 kg nhiên liệu, thông thường có thể xác định ∆QH theo α bằng công thức sau: ∆QH = 120.103.(1- α)Mo (kJ/kgnl) khi α < 1 ∆QH = 0 khi α ≥ 1 : Là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy được xác định theo công thức: Ta có: =20,689 =0,00260 mcv”=20,689+0.00260Tz Thay vào phương trình ( * ) ta được: 61725,0136=21,2351Tz+0,002668.Tz ² ↔ Tz1=2263,2 tm Tz2=-10222,3 lo ại Vậy nhiệt độ tại điểm z Tz = 2263,2 6. Áp suất tại điểm Z( pz): Ta có áp suất tại điểm Z( pz) được xác định theo công thức: Pz = λ.Pc = 3,11.1,817 = 5.661 (MPa) Với λ là hệ số tăng áp: λ== 1.2.4. Tính toán quá trình giản nở: 1. Hệ số giản nở sớm : Như vậy với động cơ xăng 2. Hệ số giản nở sau : Ta có hệ số giản nở sau δ được xác định theo công thức: δ = Với động cơ xăng : δ = ε = 9 3. Chỉ số giản nở đa biến trung bình n2 : Ta có chỉ số giản nở đa biến trung bình n2 được xác định từ phương trình cân bằng sau : Trong đó: Tb: Là nhiệt trị tại điểm b và xác định theo công thức: (0K) QH* : Nhiệt trị tính toán Đối với động cơ xăng: QH* = QH - ∆QH = 4400 0– 0 = 44000 ( kJ/kg.độ ) Thay vào công thức (10) các giá tri tương ứng ta có: Chú ý: Thông thường để xác định n2 ta chọn n2 trong khoảng (1,150÷1,250), (sách nguyên lý ĐCĐT – Nguyễn Tất Tiến, trang 184) vì vậy chọn n2 = 1,2438. Kiểm tra n2 bằng cách thay giá trị n2 vừa mới chon vào 2 vế của phương trình trên ta có: vế trái = 0,2438 sai số =0,0005<0,2% vế phải = 0,2848 thỏa mãn điều kiện 4. Nhiệt độ cuối quá trình giản nở Tb: Ta có công thức xác định nhiệt độ cuối quá trình giản nở Tb: Tb= (0K) Thay số vào ta có: (0K) 5. Áp suất cuối quá trình giản nở pb : Áp suất cuối quá trình giản nở pb được xác định theo công thức: (MPa) 6. Tính nhiệt độ khí thải Trt : Nhiệt độ khí thải được xác định theo công thức: (0K) Sai số của nhiệt độ khí thải tính toán Trt và nhiệt độ khí thải đã chọn ban đầu không được vượt quá 15%, nghĩa là: (thoả mãn điều kiện) 1.2.5. Tính toán các thông số chu kỳ công tác: 1. Áp suất chỉ thị trung bình được xác định theo công thức: Với động cơ Xăng áp suất chỉ thị trung bình p’i được xác định theo công thức : =1,387 ( MPa) Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi : Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đo ta có áp suất chỉ thị trung bình thực tế được xác định theo công thức: (MPa) Trong đó là số hiệu đính đồ thị công. Chọn theo tính năng và chủng loại động cơ. Suất tiêu hao nhiên liệu gi: Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi: (g/kW.h) (g/kW.h) Hiệu suất chỉ thị : Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị : Áp suất tổn thất cơ giới pm : Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và được biểu diễn bằng nhiều quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ . Ta có tốc độ trung bình của động cơ là : (m/s) Theo số thực nghiệm có thể tính pm theo công thức sau : Theo số liệu thực nghiệm, có thể tính pm theo công thức sau: Đối với động cơ xăng i = 4, S/D > 1: pm =0,116 (MPa) Áp suất có ích trung bình pe: Ta có công thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế được xác định theo công thức: (MPa) Hiệu suất cơ giới : Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới : Suất tiêu hao nhiên liệu ge: Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là : (gkW.h) Hiệu suất có ích : Công suất có ích được xác định theo công thức sau: Kiểm nghiệm đường kính xilanh theo công thức: (mm) Ta có thể tích công tác tính toán được xác định theo công thức : ( lit ) Ta có : (dm)- Sai số đường kính là: ∆D= Sai số đường kính không đươc vượt quá 0,1 mm nên thoả mãn điều kiện. 1.3. Vẽ và hiệu đính đồ thị công: Căn cứ vào các số liệu đã tính pa , pc , pz , pb , n1 , n2 , ε ta lập bảng tính đường nén và đường giản nở theo biến thiên của dung tích công tác Vx =i.Vc (Vc: dung tích buồng cháy). với Vc = Ta có bảng tính các giá trị của quá trình nén và quá trình giản nở như sau: (Xuất phát từ =const với Vx=i.Vc thay vào rút ra) Sau khi ta chọn tỷ lệ xích và hợp lý để vẽ đồ thị công. Để trình bày đẹp thường chọn chiều dài hoành độ tương ứng từ εVc = 220mm trên giấy kẻ ly. Ta có : Tung độ thường chọn tương ứng với pz khoảng 250 mm trên giây kẻ ly. Từ tỷ lệ xích trên ta tính được các giá trị biểu diễn (gtbd) của quá trình nén và quá trình giản nở sau: QUÁ TRÌNH NÉN QUÁ TRÌNH GIẢN NỞ i i.Vc Giá trị biểu diễn px =pc.(1/i^n1) Giá trị biểu diễn px=pz.(1/i)^n2 Giá trị biểu diễn 1 0.057 27.5362 1.87 71.923 5.661 217.73 1.25 0.0713 34.4203 1.376 52.924 4.2919 165.07 1.5 0.0855 41.3043 1.071 41.193 3.4205 131.56 1.75 0.0998 48.1884 0.8665 33.329 2.8234 108.59 2 0.114 55.0725 0.7212 27.737 2.3906 91.947 2.5 0.1425 68.8406 0.5305 20.404 1.8115 69.674 3 0.171 82.6087 0.4129 15.881 1.4438 55.529 4 0.228 110.145 0.278 10.692 1.0095 38.825 5 0.285 137.681 0.2046 7.8673 0.7648 29.415 6 0.342 165.217 0.1592 6.1227 0.6096 23.447 6.5 0.3705 178.986 0.1426 5.4844 0.5519 21.225 Để sau này khai triển đồ thị được dễ dàng, dễ xem, đường biểu diễn áp suất Pk song song với hoành độ phải chọn đường đậm của giấy kẻ ly. Đường 1Vc cũng phải đặt trên đường đậm của tung độ. Sau khi vẽ đường nén và đường giản nở , vẽ tiếp đường biểu diễn đường nạp và đường thải lý thuyết bằng hai đường thằng song song với trục hoành đi qua hai điểm pa và pr . Sau khi vẽ xong ta phải hiệu đính đồ thị công để có đồ thị công chỉ thị. Các bước hiệu đính như sau: * Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công: Ta chọn tỷ lệ xích của hành trình piston S là: (mm) Vì gtbd Vmax – gtbd Vmin = 236-16=220(mm) Thông số kết cấu của động cơ là: (mm) Khoảng cách OO’ là: (mm) Giá trị biểu diễn OO’ trên đồ thị: ,3 (mm) Ta có nửa hành trình của pistông là: (mm) Giá trị biểu diễn R trên đồ thị: (mm). Từ và ta có thể vẽ được vòng tròn Brick * Lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị: 1.3.1. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp: (điểm a) Từ điểm O’ trên đường tròn Brick ta xác định góc đóng muộn của xupáp thải bán kính này cắt vòng tròn Brick tại điểm a’ ,từ điểm a’ gióng đường song song với trục tung cắt đường pa tại điểm a . Nối điểm r trên đường thải (là giao điểm giữa đường pr và trục tung) với a ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp (mm). 1.3.2. Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén: (điểm c): Áp suất cuối quá trình nén thực tế do có hiện tượng đánh lửa sớm nên thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết pc đã tính. Theo kinh nghiệm áp suất cuối quá trình nén thực tế được xác định theo công thức sau: Đối với động cơ xăng: (Mpa) (Mpa) Từ đó ta xác định được tung độ của điểm c’ trên đồ thị công: (mm) 1.3.3. Hiệu đính điểm phun sớm: (điểm c’’ ) Do có hiện tượng phun sớm nên đường nén trong thực tế tách khởi 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 , bán kính này cắt đường tròn Brick tại một 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’. 1.3.4.Hiệu đính điểm đạt pzmax thực tế: của động cơ xăng. Theo thực nghiệm, điểm đạt trị số áp suất cao nhất là điểm thuộc miền 372o ÷ 375o ( tức là 12o ÷ 15o sau ĐCT của quá trình cháy và giãn nở). * Hiệu đính điểm z: Cắt đồ thị công bởi đường 0.85 Pz Xác định điểm Z từ góc 12o: Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc tương ứng với 372o góc quay trục khuỷu, bán kính này cắt vòng tròn tại 1 điểm. Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường 0.85pz tại điểm z. Dung cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát đường giãn nở. 1.3.5. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình thải thực tế: (điểm b’) Do có hiện tượng mở sớm xupap thải nên trong thực tế quá trình thải thực sự diễn ra sớm hơn lí thuyết. Ta xác định điểm b’ bằng cách: Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc mở sớm xupap thải β1, bán kính này cắt vòng tròn Brick tại 1 điểm . Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường giãn nở tại điểm b’. 1.3.6. Hiệu đính điểm kết thúc quá trình giản nở: (điểm b’’) Áp suất cuối quá trình giản nở thực tế thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giản nở lý thuyết do xupáp thải mở sớm. Theo công thức kinh nghiệm ta có thể xác định được: pb" 0.18662 yb" 6.78705 ω 157 =0,107+0,5(0,3681 - 0,107) = 0,2377 (Mpa) Từ đó ta xác định tung độ của điểm b’’ là: (mm) Sau khi xác định được các điểm b’ ,b’’ ta dùng các cung thích hợp nối với đường thải ra . Hình 1.2: Đồ thi công đã hiệu chỉnh CHƯƠNG II TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC , ĐỘNG LỰC HỌC 2.1. Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học: Các đường biểu diễn này đều vẽ trên một đường hoành độ thống nhất ứng với hành trình của pittông S = 2R. Vì vậy đồ thị đều ứng với hoành độ tương ứng với vh của đồ thị công (từ điểm 1 vc đến vc). 2.1.1. Đường biểu diễn hành trình piston x =: Ta tiến hành vẽ đường hành trình của piston theo trình tự sau: Chọn tỉ lệ xích góc: Thường dùng tỷ lệ xích (0,6 ÷ 0,7) (mm/độ) Chọn gốc tọa độ cách gốc đồ thị công khoảng 15 ÷ 18 (cm) Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 100, 200,….1800 Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm 100, 200…1800 tương ứng trên trục tung của đồ thị x = ta được các điểm xác định chuyển vị x tương ứng với các góc 100, 200….1800 Nối các điểm chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ x = ĐCT ĐCD Đường biểu diễn hành trình của piston X= f(α) 2.1.2. Đường biểu diễn tốc độ của piston v =: Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn của pittông theo phương pháp đồ thị vòng. Tiến hành theo các bước cụ thể sau : Vẽ nửa đường tròn tâm O bán kính R, phía dưới đồ thị x =, sát mép dưới của bản vẽ. Vẽ đường tròn tâm O bán kính là R/2 Chia nửa vòng tròn tâm O bán kínhR và vòng tròn tâm O bán kính R/2 thành 18 phần theo chiều ngược nhau. Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn tâm O bán kính R kẻ các đường song song với tung độ, các đường này sẽ cắt các đường song song với hoành độ xuất phát từ các điểm chia tương ứng của vòng tròn tâm O bán kính R/2 tại các điểm a, b, c,……. Nối các điểm a, b, c,….tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ piston thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ các điểm cắt vòng tròn bán kính R tạo với trục hoành góc đến đường cong a, b, c…. đồ thị này biểu diễn quan hệ v=trên tọa độ cực. Đường biểu diễn vận tốc của piston V=f(α) 2.1.3. Đường biểu diễn gia tốc của piston j =: Ta tiến hành vẽ đường biểu gia tốc của pistong theo phương pháp Toolê. Ta vẽ theo các bước sau: Chọn tỉ lệ xích = 45 (m/s2.mm) Ta tính được các giá trị: - Tốc độ góc: = (rad/s) - Gia tốc cực đại: = 0,0425.6282.(1+0,3148)=2203,778(m/s2) Chú thích: λ thông số kết cấu động cơ Vậy ta được giá trị biểu diễn jmax là: = (mm) - Gia tốc cực tiểu: Pj = - 0.00425.6282.(1-0,3148)=-1148,485 (m/s2) Vậy ta được giá trị biểu diễn jmin là : = - (mm) - Xác định giá trị EF : =-3.0,00425.0,3148,6282=-1582,93 (m/s2) Vậy ta được giá trị biểu diễn EF là: = (mm) Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy AC = jmin, từ điểm B tương ứng điểm chết dưới lấy BD = jmin; Nối liền CD cắt trục hoành tại E, lấy về phía BD. Nối CF và FD, chia các đoạn ra thành n phần, nối 11, 22, 33…Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33….Ta được các đường cong biểu diễn quan hệ j =. ĐCD ĐCT Đường biểu diễn gia tốc của piston 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 =0.435 (kg) được cho trong số liệu ban đầu của đề bài (kg). - Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m1: Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m1 có thể tra trong các sổ tay, có thể cân các chi tiết của nhóm để lấy số liệu hoặc có thể tính gần đúng theo bản vẽ. Hoặc có thể tính theo công thức kinh nghiệm sau: + Thanh truyền của động cơ ô tô : m1 = ( 0.275 ÷ 0.285 ).mtt ta chọn m1 = 0,28.mtt m1 = 0,28.0.650=0.182(kg) trong đó mtt = 0.650 (kg) là khối lượng thanh truyền đề bài đã cho. Vậy ta xác định được khối lượng tịnh tiến: m m = mnpt + m1 =0,435+0,182= 0,617(kg) 2.2.2. Các khối lượng chuyển động quay: Khối lượng chuyển động quay của một khuỷu bao gồm: - Khối lượng của thanh truyền quy dẫn về tâm chốt: m2 m2 = (mtt – m1) = 0,650 – 0,182= 0,468 (kg) - Khối lượng của chốt khuỷu (Cổ biên): mch Trong đó ta có: dch: Là đường kính ngoài của chốt khuỷu = 65 (mm) : Là đường kính trong của chốt khuỷu = 0 (mm) lch: Là chiều dài của chốt khuỷu = 48 (mm) : Là khối lượng của vật liệu làm chốt khuỷu = 7800 (kg/mm3) Thay số vào ta có: - Khối lượng của má khuỷu quy dẫn về tâm chốt: m0m 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 Với thông số kết cấu ta có bảng tính : α(do) α(rad) cosα+λcos2α pj=-m.Rω(cosα+λcos2α) Làm tròn 0 0 1.3148 -0.003448 -11072043 10 0.175 1.2795972 -10794184 -10794184 20 0.349 1.1801368 -9982274 -9982274 30 0.524 1.0234 -8699064 -8699064 40 0.698 0.8204604 -7041888 -7041888 50 0.873 0.5875396 -5132667 -5132667 60 1.047 0.3426 -3105573 -3105573 70 1.222 0.1008632 -1093768 -1093768 80 1.396 -0.122597 783277.32 783277.32 90 1.571 -0.3148 2430448.4 2430448.4 100 1.745 0.1418 3784471.5 3784471.5 110 1.92 -0.046403 4817430.8 4817430.8 120 2.094 -0.258863 5536021.4 5536021.4 130 2.269 -0.4846 5976752.7 5976752.7 140 2.443 -0.71154 6197802.4 6197802.4 150 2.618 -0.92046 6268616 6268616 160 2.793 -1.0964 6258610.9 6258610.9 170 2.967 -1.225137 6226434.7 6226434.7 180 3.142 -1.295597 6211145.9 6211145.9 2.2.4. Vẽ đường biểu diễn lực quán tính . Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn lực quán tính theo phương pháp Tôlê nhưng hoành độ đặt trùng với đường ở đồ thị công và vẽ đường (tức cùng chiều với f=(x)). Tiến hành theo các bước sau : 1. Chọn tỉ lệ xích để của và (cùng tỉ lệ xích với áp suất ) (MPa/mm), tỉ lệ xích cùng tỉ lệ xích với hoành độ của j = (x). 2. Ta tính được các giá trị: - Diện tích đỉnh piston: (m2) Gia tốc cực đại Vậy ta được giá trị biểu diễn là: (mm) + Giá trị cực tiểu: Vậy ta được giá trị biểu diễn là: (mm) - Ta xác định giá trị E’F’: Vậy ta được giá trị biểu diễn E’F’ là: (mm) 3. Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy A’C’=, từ điểm B tương ứng điểm chết dưới lấy B’D’=; Nối C’D’ cắt trục hoành ở E’; Lấy E’F’ về phía B’D’. Nối C’F’ và F’D’, chia các đoạn này ra làm n phần nối 11, 22, 33… Vẽ đương bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33… ta được đường cong biểu diễn quan hệ 2.2.5. Đường biểu diễn Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn quan hệ dựa trên hai đồ thị là đồ thị và (sử dụng phương pháp đồ thị vòng ).Ta tiến hành theo trình tự sau: Từ tâm các điểm đã chia độ trên cung của đồ thị Brich ta gióng các đường song song với trục tung tương ứng với các góc quay Đặt các giá trị của vận tốc v này (đoạn thẳng biểu diễn giá trị của v có một đầu mút thuộc đồ thị ,đầu thuộc nửa vòng tròn tâm O, bán kính R trên đồ thị) trên các tia song song với trục tung nhưng xuất phát từ các góc tương ứng trên đồ thị Brich gióng xuống hệ trục toạ độ của đồ thị . Nối các điểm nằm trên đồ thị ta được đường biểu diễn quan hệ Chú ý : Nếu vẽ đúng, điểm sẽ ứng với điểm j = 0. 2.2.6. Khai triển đồ thị công P-V thành : Để thuận tiện cho việc tính toán sau này ta tiến hành khai triển đồ thị công P – V thành đồ thị . Khai triển đồ thị công theo trình tự sau : 1. Chọn tỉ lệ xích . Như vậy toàn bộ chu trình sẽ ứng với 360 mm. Đặt hoành độ này cùng trên đường đậm biểu diễn pvà cách ĐCT của đồ thị công khoảng 4 ÷ 5 cm. 2. Chọn tỉ lê xích đúng bằng tỉ lệ xích khi vẽ đồ thị công (MN/mm) 3. Từ các điểm chia trên đồ thị Brich ta xác định trị số của tương ứng với các góc rồi đặt các giá trị này trên toạ độ . + Cần xác định điểm . Theo kinh nghiệm, điểm này thường xuất hiện . + Khi khai triển cần cẩn thạn ở đoạn có độ dốc tăng trưởng và đột biến lớn của p từ , nên lấy thêm điểm ở đoạn này vẽ được chính xác. 4. Nối các điểm xác định được theo một đường cong trơn ta thu được đồ thị biểu diễn quan hệ 2.2.7. Khai triển đồ thị thành . Đồ thị 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 tốc độ thấp, đường ít khi cắt đường nén. Ngoài ra đường còn cho ta tìm được giá trị của một cách dễ dàng vì giá trị của đường chính là khoảng cách giữa đường với đường biểu diễn của các quá trình nạp, nén ,cháy, giãn nở và thải của động cơ. Khai triển đồ thị thành đồ thị tương tự như cách ta khai triển đồ thị công (thông qua vòng tròn Brich) chỉ có điều cần chú ý là ở đồ thị trước là ta biểu diễn đồ thị nên cần phải lấy giá trị cho chính xác. 2..2.8. Vẽ đồ thị  : Ta tiến hành vẽ đồ thị bằng cách ta cộng hai đồ thị là đồ thị và đồ thị Đồ thị , , 2.2.9. Vẽ đồ thị lực tiếp tuyếnvà đồ thị lực pháp tuyến  : Theo kết quả tính toán ở phần động lực học ta có công thức xác định lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến như sau :  ; Trong đó góc lắc của thanh truyền được xác định theo góc quay của trục theo biểu thứ sau : Vẽ 2 đường này theo trình tự sau : Bố trí hoành độ ở dưới đường , tỉ lệ xích sao cho đường biểu diễn nằm ở khoảng giữa tờ giấy kẻ ly A0 (có thể chọn trùng với đường biểu diễn hoành độ của đồ thị ). α(độ) α(Rad) β(Rad) α+β PΣ sin(α+β)/cosβ cos(α+β)/cosβ T Z 0 0.000 0 0.000 -22 0.000 1.000 0 -22 10 0.174 0.04 0.218 -22 0.216 0.977 -5 -22 20 0.349 0.09 0.434 -22 0.422 0.910 -9 -20 30 0.523 0.13 0.649 -19 0.609 0.803 -12 -15 40 0.698 0.16 0.859 -16 0.767 0.662 -12 -11 50 0.872 0.19 1.065 -11 0.891 0.494 -10 -5 60 1.047 0.22 1.265 -6 0.977 0.309 -6 -2 70 1.221 0.24 1.458 -2 1.022 0.116 -2 0.3 80 1.396 0.25 1.644 2 1.029 -0.076 2 0 90 1.570 0.25 1.823 5 1.000 -0.257 5 -1 100 1.744 0.25 1.993 7 0.941 -0.423 7 -3 110 1.919 0.24 2.156 9 0.858 -0.568 8 -5 120 2.093 0.22 2.312 10 0.756 -0.691 8 -7 130 2.268 0.19 2.461 11 0.641 -0.792 7 -9 140 2.442 0.16 2.604 11.5 0.519 -0.870 6 -10 150 2.617 0.13 2.742 11.5 0.392 -0.929 5 -11 160 2.791 0.09 2.877 11.5 0.262 -0.969 3 -12 170 2.966 0.04 3.009 11.5 0.132 -0.992 1 -13 180 3.140 0.00 3.140 11.5 0.001 -1.000 0 -14 190 3.314 -0.04 3.271 11.5 -0.130 -0.993 -1 -13 200 3.489 -0.09 3.404 11.5 -0.260 -0.969 -3 -11 210 3.663 -0.12 3.538 11.5 -0.390 -0.930 -4 -11 220 3.838 -0.16 3.677 11.5 -0.517 -0.871 -5 -10 230 4.012 -0.19 3.820 11 -0.639 -0.793 -6 -9 240 4.187 -0.22 3.969 11 -0.754 -0.693 -8 -8 250 4.361 -0.24 4.124 10 -0.856 -0.571 -8 -6 260 4.536 -0.25 4.287 9 -0.940 -0.426 -8 -4 270 4.710 -0.25 4.457 8 -0.999 -0.261 -8 -2 280 4.884 -0.25 4.636 6 -1.029 -0.079 -7 0.4 290 5.059 -0.24 4.822 2 -1.023 0.112 -2 0.3 300 5.233 -0.22 5.015 0 -0.978 0.305 0 0 310 5.408 -0.19 5.215 -2 -0.893 0.491 2 -1 320 5.582 -0.16 5.420 -3 -0.770 0.659 2 -2 330 5.757 -0.13 5.631 0 -0.612 0.801 0 0 340 5.931 -0.09 5.845 44 -0.426 0.909 -19 40 350 6.106 -0.04 6.061 91 -0.220 0.976 -20 89 360 6.280 0.00 6.279 142 -0.004 1.000 0 142 365 6.367 0.02 6.388 162.5 0.105 0.995 14 162 370 6.454 0.04 6.497 204 0.212 0.978 43 200 375 6.542 0.06 6.606 224.5 0.318 0.950 71 213 380 6.629 0.08 6.714 204 0.419 0.912 65 186 390 6.803 0.12 6.928 82 0.606 0.806 50 66 400 6.978 0.16 7.138 51 0.765 0.665 39 34 410 7.152 0.19 7.344 34 0.889 0.497 30 17 420 7.327 0.22 7.544 25 0.976 0.312 24 8 430 7.501 0.24 7.738 26 1.022 0.119 26 3 440 7.676 0.25 7.924 27 1.029 -0.072 29 -2 450 7.850 0.25 8.103 23 1.001 -0.254 28 -6 460 8.024 0.25 8.273 22 0.942 -0.420 27 -9 470 8.199 0.24 8.436 22 0.859 -0.566 25 -12 480 8.373 0.22 8.592 21 0.758 -0.689 20 -14 490 8.548 0.19 8.741 20 0.644 -0.790 13 -16 500 8.722 0.16 8.884 19 0.521 -0.869 10 -17 510 8.897 0.13 9.023 18 0.394 -0.928 7 -18 520 9.071 0.09 9.158 17 0.265 -0.968 5 -19 530 9.246 0.04 9.290 16 0.134 -0.992 2 -18 540 9.420 0.00 9.421 13.5 0.004 -1.000 0 -17 550 9.594 -0.04 9.552 13.5 -0.127 -0.993 -2 -15 560 9.769 -0.08 9.684 13.5 -0.258 -0.970 -5 -13 570 9.943 -0.12 9.819 13.5 -0.387 -0.930 -7 -12 580 10.118 -0.16 9.957 13.5 -0.514 -0.873 -8 -11 590 10.292 -0.19 10.100 13 -0.637 -0.795 -8 -10 600 10.467 -0.22 10.249 12 -0.752 -0.695 -9 -8 610 10.641 -0.24 10.404 11 -0.854 -0.573 -9 -6 620 10.816 -0.25 10.567 9 -0.938 -0.429 -8 -4 630 10.990 -0.25 10.737 7 -0.999 -0.264 -7 -2 640 11.164 -0.25 10.915 4 -1.029 -0.083 -4 0.3 650 11.339 -0.24 11.101 0 -1.023 0.109 0 0 660 11.513 -0.22 11.294 -4 -0.979 0.302 4 -1 670 11.688 -0.19 11.494 -9 -0.895 0.487 8 -4 680 11.862 -0.16 11.700 -13 -0.772 0.656 10 -9 690 12.037 -0.13 11.910 -17 -0.615 0.799 11 -14 700 12.211 -0.09 12.124 -20 -0.430 0.907 9 -18 710 12.386 -0.04 12.341 -21 -0.224 0.976 5 -20 720 12.560 0.00 12.558 -22 -0.008 1.000 0 -22 cùng tỉ lệ xích đã chọn. Căn cứ vào thông số kết cấu , dựa vào các công thức trên và dựa vào đồ thị ta xác định được các giá trị cho bảng dưới đây theo góc quay của trục khuỷu : Biểu diễn đường T = f() và Z = f() trên toạ độ dã chọn. Chú ý : kiểm tra các mối tương quan sau : Ở các điểm ta đều có T= 0 nên đường T đều cắt trục hoành Ở các điểm thì T = 0 nên 2 đường này giao nhau trên trục hoành. Đồ thị , 2.2.11. Đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu : Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên chốt khuỷu ở mỗi vị trí của trục khuỷu. sau khi có đồ thị này ta có thể xác định được trị số trung bình của phụ tải tác dung lên chốt khuỷu cũng như có thể dễ dàng tìm được lực lớn nhất và bé nhất . Dùng đồ thị phụ tải có thể xác định được vùng chịu lực lớn nhất và bé nhất để từ đó xác định vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn. Ta tiến hành vẽ đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu theo các bước : 1. Vẽ hệ trục toạ độ 0’TZ và dựa vào bảng tínhvà dã tính ở bảng trên ta xác định được các điểm 0 là điểm có toạ độ và  ; điểm 1 là điểm có toạ độ … điểm 72 là điểm có toạ độ . Thực chất đây chính là đồ thị biểu diễn trên toạ độ T-Z do ta thấy tính từ gốc toạ độ tại bất kỳ điểm nào (ví dụ ta nối điểm 380) ta đều có : 2.Tìm gốc toạ độ của phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu bằng cách đặt vectơ (đại diện cho lực quán tính ly tâm tác dụng lên chót khuỷu ) lên đồ thị. Ta có công thức xác định lực quán tính ly tâm tác dụng lên chốt khuỷu : (MPa) Ở đây : m2 =4,0464 (kg) khối lượng quy về đầu to thanh truyền. R =90 (mm) bán kính quay của trục khuỷu . ω =157 (rad/s) Nên ta có : Pko= m2.R.w2 =4,0464.90.10-3.1572=8,98.103 (N) Tính trên đơn vị diện tích đỉnh pittong : Pko = (N/cm2) = 1,27 (MPa) (mm) Vậy ta xác định được gốc O của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.Nối với bất cứ điểm nào trên đồ thị ta đều có vecto biểu diễn phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu tương ứng với góc quay của trục khuỷu .chiều của vecto nay như hình vẽ. Tìm điểm tác dụng của vecto chỉ cần kéo dài véctơ về phía gốc cho đến khi gặp vòng tròn tượng trưng cho bề mặt chốt khuỷu tại điểm b. Rất dễ thấy rằng véctơ Q là hợp lực của các lực tác dụng lên chốt khuỷu. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TÁC DỤNG LÊN CHỐT KHUỶU Trị số thể hiện bằng độ dài .Chiều tác dụng là chiều .Điểm tác dụng là điểm a trên phương kéo dài của AO cắt vòng tròn tượng trưng cho mặt chốt khuỷu. 2.2.12.Vẽ đường biểu diễn . Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn theo trình tự các bớưc như sau : 1. Chọn hoành độ gần sát mép dưới của tờ giấy vẽ và đặt cùng với các đồ thị p = f() ; Z = f()(xem cách bố trí trên hình trang…) α (độ) T Z Q 0 0 -22 30 10 -5 -22 30 20 -9 -20 30 30 -12 -15 26 40 -12 -11 23 50 -10 -5 17 60 -6 -2 12 70 -2 0.3 8 80 2 0 9 90 5 -1 11 100 7 -3 13 110 8 -5 16 120 8 -7 17 130 7 -9 19 140 6 -10 19 150 5 -11 20 160 3 -12 21 170 1 -13 21 180 0 -14 22 190 -1 -13 21 200 -3 -11 20 210 -4 -11 20 220 -5 -10 19 230 -6 -9 18 240 -8 -8 18 250 -8 -6 16 260 -8 -4 15 270 -8 -2 13 280 -7 0.4 11 290 -2 0.3 8 300 0 0 8 310 2 -1 10 320 2 -2 11 330 0 0 8 340 -19 40 37 350 -20 89 83 360 0 142 134 365 14 162 154 370 43 200 196 375 71 213 217 380 65 186 189 390 50 66 76 400 39 34 47 410 30 17 31 420 24 8 24 430 26 3 27 440 29 -2 31 450 28 -6 31 460 27 -9 32 470 25 -12 33 480 20 -14 30 490 13 -16 27 500 10 -17 27 510 7 -18 27 520 5 -19 28 530 2 -18 26 540 0 -17 25 550 -2 -15 23 560 -5 -13 22 570 -7 -12 22 580 -8 -11 21 590 -8 -10 20 600 -9 -8 19 610 -9 -6 17 620 -8 -4 15 630 -7 -2 12 640 -4 0.3 9 650 0 0 8 660 4 -1 10 670 8 -4 15 680 10 -9 20 690 11 -14 25 700 9 -18 28 710 5 -20 29 720 0 -22 30 2.Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta lập được bảng giá trị của Q theo góc quay của trục khuỷu : 3.Vẽ Q = f() trên toạ độ Q - . Chú ý : điểm thường xuất hiện ở vùng giữa biểu thị rất rõ trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt. Lực Q không bao giờ có giá trị âm. 4.Xác định bằng cách đếm diện tích bao bởi Q = f() và trục hoành rồi chia cho chiều dài trục hoành ta có  : 29 (mm) Tính hệ số va đập : 5,85 2.2.1.3. Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền : Căn cứ vào đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu để vẽ. Cách vẽ xuất phát từ những nguyên lý sau : - Chiều của lực tác dụng : , , , … trên đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền, nhưng trị số chúng bằng nhau. Vị trí của điểm tác dụng tương ứng với góc quay , , … của chốt khuỷu là vị trí tương ứng với góc quay , , …của đầu to thanh truyền. Đồng thời chú ý, chiều quay của đầu to thanh truyền là ngược chiều với chiều quay chốt khuỷu. Các bước vẽ : 1.Vẽ dạng đầu to thanh truyền lên một tờ giấy bóng, tâm của đầu to thanh truyền là O. 2.Vẽ 1 vòng tròn bất kỳ tâm O. Giao của đường tâm thanh truyền với vòng nói trên là điểm . 3.Từ điểm , ghi trên vòng tròn các điểm 10, 20, 30,….720 theo chiều quay trục khuỷu, tương ứng với các góc quay , ,(chú ý dấu của ) Đem tờ giấy bóng đặt chồng lên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu sao cho tâm O của 2 đồ thị là trùng nhau. Lần lượt xoay tờ giấy bống sao cho các điểm 0, 10, 20, 30,….720 lần lượt trùng với trục +Z của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Đồng thời đánh dấu các điểm đầu mút vectơ , , , …của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu bằng các điểm 0’, 10’,20’, …720’ lên tờ giấy bóng. Nối các điểm 0’, 10’, 20’, …720’ lại bằng 1 đường cong ta sẽ có đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền. Z T A 2 A0=A72 A 1 A 5 A 15 A 25 A 35 A 36 A 37 A 38 A 39 A 40 A 50 A 30 A 70 A 60 Z T A 2 A0=A72 A 1 A 5 A 15 A 25 A 35 A 36 A 37 A 38 A 39 A 40 A 50 A 30 A 70 A 60 O T’ Z’ O O 10 20 50 100 150 200 250 CHƯƠNG III TÍNH NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH Với đề bài yêu cầu là kiểm nghiệm bền piston Tính nghiệm bền đỉnh piston. 1. Công thức Back: Công thức Back giả thiết đỉnh có chiều dày đồng đều và đặt tự do trên gối đỡ hình trụ. Công thức này thường thích hợp với các loại đỉnh bằng của động cơ xăng và động cơ diêzel buồng cháy xoáy lốc và dự bị. Sau khi xác định kích thước cụ thể, ta tính mômen uốn đỉnh: Coi Di»D ta có : (MN.m) Mômen chống uốn của tiết diện ngang đỉnh: Do đó ứng suất đỉnh: ứng suất cho phép đối với đỉnh piston Nhôm hợp kim: - Nếu đỉnh có gân tăng bền: [su] = 100 ¸ 190 (MN/m2) - Nếu đỉnh không có gân tăng bền [su] = 20 ¸ 25 (MN/m2) Ta thấy ứng suất uốn đỉnh piston ta tính nằm trong khoảng đỉnh có gân tăng bền. Vì vậy ta chọn thiết kế loại piston này có gân chịu lực. Công thức Orơlin cho đỉnh mỏng. Vì = 17 < 0,2.150 nên ta sử dụng công thức Orơlin đỉnh mỏng. Công thức Orơlin giả thiết đỉnh Piston là một đĩa tròn bị ngàm cứng trong gối tựa hình trụ Ứng suất hướng kính : = ( MN/m) Ở đây:- Hệ số xét đến tính chất của ngàm cố định ; chọn - Chiều dày đỉnh pittong ;δ = 17 (mm) Pz - Áp suất lực khí thể ; Pz = 6,874 (MPa) r - Khoảng cách từ tâm đỉnh pittong đến mép ngàm cố định của đỉnh Trong đó: D- Đường kính đỉnh pittong D =150 (mm) s- chiều dày phần đầu pittong . s = (0,05÷0,1).D =0,1.150=15 (mm) (mm) Ứng suất hướng tiếp tuyến : ( MN/m) Trong đó: - Hệ số poát xông (đối với gang =0,26) Ta thấy ở vùng ngàm, ứng suất uốn có trị số lớn nhất do đó ta chỉ cần tính ứng suất ở ngàm cố định : ( MN/m) Với : (MN/m2) (MN/m2) Vậy (MN/m2) Chọn vật liệu làm đỉnh pittong là nhôm nên Ứng suất uốn cho phép với nhôm là = 60 ( MN/m) 1.2. Tính nghiệm bền đầu piston. Ta có tiết diện nguy hiểm nhất là tiết diện I-I, cắt qua rãnh xécmăng dầu cuối cùng trên đầu piston. Tiết diện này chịu kéo bởi lực quán tính âm lớn nhất do khối lượng mI-I của phần đầu piston sinh ra. Ngoài ra còn chịu nén do lực khí thể pzmax gây ra. Ta xác định khối lượng phần đầu piston mI-I và thể tích phần đầu piston Vđầu để lấy thông số tính toán. 1. Ứng suất kéo: Ta có với mI-I là khối lượng của đầu piston .Nó được xác định bằng cách: mI-I = rnhom.V Trong đó : rnhom là khối lượng riêng của Nhôm. rnhom = 2700 (Kg/m3) V thể tích của đầu piston. Căn cứ vào hình dạng tỷ lệ của đầu piston loại động cơ này ta có thẻ xác định nó bằng việc thực hiện đo 1 đầu piston đã được thiết kế trong các động cơ, rồi lấy giá trị biểu diễn của 1 kích thứơc mà ta đã tính được ở giá trị thực ta tính được tỷ lệ xích. Sau đó chúng ta xác định các kích thước thực còn lại của đầu piston bàng cách lấy các kết quả đo được ở các kích thước nhân với tỷ lệ xích đó. Ta có hình vẽ mô phỏng piston: Vậy ta có : V= V1 – V2 – 4.V3 Với V1 = (m3) V2= (m3) V3 = (m3) Þ V = 1,325.10-3 - 4,92.10-4 – 4.6,865.10-6 = 8,0554.10-4 (m3) Vậy : mI-I = rnhom.V = 2700. 8,0554.10-4 =2,175 (Kg) Và FI-I = (m2) Như vậy ta có: = 0,674 (MN/m2) Ta thấy sk = 0,674 < [sk] = 10 (MN/m2) Ứng suất nén : (N/m2) = 10,62 (MN/m2) Như vậy đã thoả mãn được ứng suất nén cho phép là [sn] = 25 (MN/m2) Tính nghiệm bền thân piston. Áp suất tiếp xúc trên thân. Trong đó : D - Đường kính xy lanh : D = 150 (mm) = 0,15 (m) hp – Chiều dài thân piston : hp = 73 (mm) = 0,073 (m) Nmax – Lực ngang lớn nhất, có thể lập đồ thị N= f(a) để xác định Nmax hoặc lấy theo số liệu kinh nghiệm : Nmax = (0,005-0,006)på20 på20 – Hợp lực của lực khí thể và lực quán tính ở 20o sau ĐCT của quá trình cháy và giãn nở : på20 = på20do.mP = 220.0,0275 =4,95 (MPa)=485,43.104 (N/m2) Nmax = 0,005.485,43.104= 2,43.104 (N)= 0,0243 (MN) Như vậy: (MN/m2) Áp suất tiếp xúc trên bề mặt chốt : Trong đó: Fp : diện tích pittông =10662,5.10-6(m2) dch - Đường kính ngoài của chốt piston: dch = 42 (mm) lb – chiều dài tiếp xúc xủa bệ chốt : l1 = 30 (mm) Vậy : (N/m2) = 29,85 (MN/m2) Áp suất tiếp cho phép: = (20 ÷ 30) (MN/m). kb < thoả mãn. Kết luận: Theo kết quả của kiểm nghiệm và tra bảng ta thấy: Khi chế tạo pisston phải chế tạo đỉnh pisston bằng thép và đầu pisston bằng nhôm mới đủ TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình nguyên lý động cơ đốt trong NXB GD-TG :Nguyễn Tất Tiến Đồ án mẫu. ĐH Bách Khoa Hà Nội. Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong NXB Giao thông vận tải-TG :PGSTS Nguyễn Tất Tiến Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong tập I , II , III NXB ĐH Giao thông vận tải và trung học chuyên nghiệp – TG :Hồ Tất Chuẩn , Nguyễn Đức Phú . Nguyên lý tính toán động cơ đốt trong tập I , II , III ĐH SPKT TP Hồ Chí Minh – TG : GVC Th s :Nguyễn Tấn Quốc Dung sai và lắp ghép NXB GD 2003 – TG : GSTS Ninh Đức Tốn . Bài giảng công nghệ chế tao phụ tùng : NXB ĐH GTVT Hà Nội MỤC LỤC Nhận xét, đánh giá của giáo viên hướng dẫn.....................................Trang 1 Lời nói đầu ....................................................................................... Trang 2 Chương I : Tính toán chu trình công tác của động cơ đốt trong .... Trang 3 Chương II : Tính toán động học , động lực học ............................... Trang 22 Chương III : Tính nghiệm bền các chi tiết chính ............................. Trang 47 Tài liệu tham khảo ........................................................................... Trang 53