Đề tài Tính toán và thiết kế nhóm piston thanh truyền của động cơ IFE

ng số cho trước: + Công suất động cơ : Ne= 85 (kW). + Số vòng quay: n= 5490 (vòng/ph). + Tỷ số nén: e= 9.4 + Đường kính xilanh: D= 90(mm) + Hành trình piston: S= 84 (mm) + Tham số kết cấu: l= 0.26 + Áp suất cực đại: Pz= 5.8 (MN/m2) + Khối lượng nhóm piston: mnp= 0.8 (Kg) + Khối lượng nhóm thanh truyền: + Góc phun sớm: + Góc phân phối khí: + Thứ tự làm việc của động cơ: 1- 3- 4-2. 1.2. Các thông số chọn: + Áp suất môi trường: + Chỉ số nén đa biến trung bình : + Chỉ số giãn nở đa biến trung bình :. + Áp suất cuối quá trình nạp : - Động cơ không tăng áp: pa = (0,8; 0,9)pk Chọn: pa = 0,806pk . Trong đó: pk- áp suất trước xupáp nạp Chọn pk = p0 = 0,098[MN/m2] Vậy: . [MN/m2] + Đối với động cơ Xăng tỷ số giãn nở sớm bằng: + Aïp suất cuối quá trình giãn nở : + Chọn áp suất khí sót : phụ thuộc vào loại động cơ Như vậy động cơ đang khảo sát là động cơ tốc độ cao, do đó áp suất khí sót pr được xác định [1]: . Vì động cơ không tăng áp Vậy chọn: Pr = 0,105(MN/m2) + Thể tích công tác : 1.3. Vẽ đồ thị công: Để vẽ đồ thị công ta cần xác định các điểm trên đường nén và đường giãn nở. 1.3.1. Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén: Ta xác định các điểm trên đường nén với chỉ số nén đa biến n1. Ta có phương trình đường cong nén đa biến : Nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường nén thì: Suy ra : Đặt : Þ 1.3.2. Xây dựng đường cong áp suất trên giãn nở: - Ta có phương trình của đường cong giãn nở đa biến : Gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì: - Suy ra : Với ; Đặt : Thì ta có: 1.3.3. Lập bảng xác định các điểm trên đường nén và đường giãn nở: Cho i tăng từ từ đó ta lập bảng xác định các điểm trên đường nén và đường giãn nỡ. 1.3.4.Xác định các điểm đặc biệt: Lập bảng: i 1 0.0636 1.6468 5.8000 1.4 0.0891 1.0456 3.8086 1.8 0.1145 0.7448 2.7819 2.2 0.1400 0.5680 2.1647 2.6 0.1654 0.4533 1.7568 3 0.1909 0.3737 1.4690 3.4 0.2163 0.3156 1.2563 3.8 0.2417 0.2716 1.0932 4.2 0.2672 0.2373 0.9646 4.6 0.2926 0.2099 0.8610 5 0.3181 0.1875 0.7757 5.4 0.3435 0.1690 0.7046 5.8 0.3690 0.1535 0.6444 6.2 0.3944 0.1403 0.5928 6.6 0.4199 0.1289 0.5483 7 0.4453 0.1191 0.5094 7.4 0.4708 0.1105 0.4752 7.8 0.4962 0.1029 0.4449 8.2 0.5217 0.0962 0.4180 8.6 0.5471 0.0902 0.3938 9 0.5726 0.0848 0.3721 9.4 0.5980 0.0800 0.3524 - Sau khi xác định được các điểm đặc biệt và các điểm trung gian ta tiến hành vẽ đồ thị công theo trình tự sau : - Vẽ hệ trục toạ độ P - V theo tỷ lệ xích : mV = 0.00299 (l/mm) mP = 0,029 (MN/m2/mm) - Theo cách chọn tỷ lệ xích như trên toạ độ của các điểm đặc biệt và trung gian là : +Điểm đặt biệt là: r(21,3;3,6207) b(200; 5,800) a(200; 2.75) c(21,3; 56,7859) z(21,3; 200) - Nối tất cả các điểm trung gian của đường nén và đường giãn nở với các điểm đặc biệt ta được đồ thị công lý thuyết. 2.TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN: Động cơ đốt trong kiểu piston thường có tốc độ lớn nên việc nghiên cứu tính toán động học và động lực học của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền là cần thiết, mục đích là để tìm quy luật vận động của chúng và để xác định lực quán tính tác dụng lên các chi tiết tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền dùng để tính toán cân bằng các chi tiết và tính toán mòn động cơ. 2.1.Động học của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền: Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền thuộc loại giao tâm, là cơ cấu mà đường tâm xylanh trực giao với đường tâm khuỷu trục tại 1 điểm. (hình vẽ). Với : R : bán kính quay của trục khuỷu. l : chiều dài thanh truyền. S : hành trình piston. : tham số kết cấu. w : vận tốc góc của trục khuỷu (rad/s). x : độ dịch chuyển của piston tính từ ĐCT ứng với góc quay a của khuỷu trục. b : góc lắc của thanh truyền ứng với góc a O : giao điểm của đường tâm xylanh và đường tâm khuỷu trục. B : giao điểm của đường tâm thanh truyền và đường tâm chốt khuỷu. A : giao điểm của đường tâm thanh truyền và đường tâm chốt piston. 2.1.1.Xác định độ dịch chuyển (x) của piston bằng phương pháp đồ thị Brích: Chuyển vị x của piston tuỳ thuộc vào vị trí của khuỷu trục, x thay đổi theo góc quay a của khuỷu trục. - Theo phương pháp giải tích chuyển dịch x của piston được tính theo công thức: .. -Giải x bằng phương pháp đồ thị Brích cho phép ta xác lập được mối quan hệ thuận nghịch giữa chuyển vị x của piston với góc quay a của trục khuỷu một cách thuận lợi và khá chính xác. + Các bước tiến hành vẽ đồ thị như sau: - Vẽ nữa vòng tròn tâm 0 bán kính R/, đường kính - Chọn tỉ lệ xích mS sao cho Þ [mm/mm]. Þ 178.7234 (mm). - Lấy về phía bên phải tâm 0 (phía ĐCD) trên AB một đoạn 00’ sao cho: - Từ kẻ các tia từ trái sang phải ứng với các góc từ , các tia này cắt nữa vòng tròn Brích tương ứng tại các điểm từ . - Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc phía dưới nữa vòng tròn(O; R/), trục thẳng đứng dóng từ A xuống biểu diễn giá trị từ với tỉ lệ xích: , trụcnằm ngang biểu diễn giá trị S với tỉ lệ xích: µs=0.47mm/mm). - Từ các điểm chia trên nữa vòng tròn Brích ta dóng các đường thẳng song song với trục. Và từ các điểm chia trên trục ứng với các giá trị ta kẻ các đường nằm ngang song song với. Các đường này tương ứng với các góc cắt nhau tại các điểm 1’,2’,3’,...,18’.Nối các điểm này lại ta đựơc đường cong biểu diễn độ dịch chuyển của piston (x) theo a : 2.1.2. Giải vận tốc v của piston bằng phương pháp đồ thị: - Theo phương pháp giải tích ta tính gần đúng vận tốc của piston là: . + Các bước tiến hành xây dựng đồ thị: - Vẽ nữa vòng tròn tâm O bán kính và 1đường tròn đồng tâm O có bán kính : . Với : . . . Ta chọn tỷ lệ xích sao cho giá trị vẽ bán kính nữa vòng tròn . -Từ đó suy ra: (mm/s.mm). Þ bán kính: + +. - Chia đều nữa vòng tròn bán kính , và vòng tròn bán kính ra 18 phần bằng nhau. Như vậy ứng với góc a ở nữa vòng tròn bán kính thì ở vòng tròn bán kính sẽ là , 18 điểm trên nữa vòng tròn bán kính r1 mỗi điểm cách nhau và trên vòng tròn bán kính r2 mỗi điểm cách nhau là . Đánh số thứ tự điểm chia trên nữa vòng tròn ta đánh số từ 0,1,2,...,18 theo chiều ngược kim đồng hồ, còn trên vòng tròn bán kính ta đánh số 0’,1’,2’,...18’ theo chiều kim đồng hồ, cả hai đều xuất phát từ tia OA. - Từ các điểm chia trên 1/2 vòng tròn bán kính ta dóng các đường thẳng vuông góc với đường kính AB, và từ các điểm chia trên vòng tròn bán kính r2 ta kẻ các đường thẳng ngang song song với AB, các đường kẻ này sẽ cắt nhau tương ứng theo từng cặp 0-0’;1-1’;...;18-18’ tại các điểm lần lượt là 0, a, b, c, ... Nối các điểm này lại bằng 1 đường cong ta được đường biểu diễn trị số tốc độ, các đoạn thẳng đứng nằm giữa đường cong với nữa đường tròn r1 biểu diễn trị số tốc độ ở các góc a tương ứng , phần giới hạn của đường cong này và 1/2 vòng tròn lớn gọi là giới hạn vận tốc của pis ton. - Vẽ hệ toạ độ vuông góc v - s trùng với hệ toạ độ, trục thẳng đứng 0v trùng với trục 0aTừ các điểm chia trên đồ thị Brích, ta kẻ các đường thẳng song song với trục 0v và cắt trục 0s tại các điểm 0,1,2,3,..,18, từ các điểm này ta đặt các đoạn thẳng 00’’, 11’’, 22’’, 33’’, ... ,1818’’ song song với trục 0v có khoảng cách bằng khoảng cách các đoạn tương ứng nằm giữa đường cong với nữa đường tròn bán kính r1 mà nó biểu diển tốc độ ở các góc a tương ứng. Nối các điểm 0’’,1’’,2’’,...,18’’ lại với nhau ta có đường cong biểu diễn vận tốc piston v=f(s). 2.1.3. Giải gia tốc J bằng đồ thị Tôlê: - Theo phương pháp giải tích lấy đạo hàm của vận tốc theo thời gian ta có công thức để tính gia tốc của piston : . + Giải gia tốc của piston bằng phương pháp đồ thị thường dùng phương pháp Tôlê. Các bước tiến hành như sau : - Vẽ hệ trục J - s. Lấy đoạn thẳng AB trên trục 0s, AB = S/ = 178,7234 (mm). - Tại A dựng đoạn thẳng AC về phía trên AB, với: =17491,2868(m/s2) - Từ B dựng đoạn thẳng BD về phía dưới AB, với: =-10272,6605(m/s2) - Nối CD cắt AB tại E, dựng EF về phía dưới AB một đoạn : =-10827,93944(m/s2) -Chọn tỷ lệ xích : . Þ . . . - Nối đoạn CF và DF, ta phân chia các đoạn CF và DF thành 8 đoạn nhỏ bằng nhau và ghi số thứ tự cùng chiều, chẳng hạn như trên đoạn CF: C,1,2,3,...,7,F ; trên đoạn FD: F,1’,2’,3’,...,7’,D’. Nối các điểm chia Đường bao của các đoạn này là đường cong biểu diễn gia tốc của piston Hình 1.4. Đồ thị Tôlê. 2.2. Động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền: Tính toán động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền nhằm mục đích xác định các lực do hợp lực của lực quán tính và lực khí thể tác dụng lên các chi tiết trong cơ cấu ở mỗi vị trí của khuỷu trục để phục vụ cho việc tính toán sức bền, nghiên cứu trạng thái mài mòn của các chi tiết máy và tính toán cân bằng động cơ. Trong quá trình làm việc của động cơ, cơ cấu khuỷu trục thanh truyền chịu tác dụng của các lực sau: Lực quán tính do các chi tiết có khối lượng chuyển động ; Lực khí thể ; trọng lực ; Lực ma sát. Trừ trọng lực ra, chiều và trị số của các lực khác đều thay đổi theo vị trí của piston trong các chu kỳ công tác của động cơ. Trong các lực nói trên lực quán tính và lực khí thể có trị số lớn hơn cả, nên trong quá trình tính toán ta chỉ xét đến hai loại lực này. 2.2.1. Xác định khối lượng: 2.2.1.1. Khối lượng tham gia chuyển động thẳng: Các chi tiết máy trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền tham gia vào chuyển động tịnh tiến bao gồm các chi tiết trong nhóm piston và khối lượng của thanh truyền quy dẩn về đầu nhỏ thanh truyền. Ta có: Trong đó: : khối lượng nhóm piston. . : khối lượng thanh truyền tham gia chuyển động tịnh tiến quy dẫn về đầu nhỏ thanh truyền. m1 = (0,275 ¸ 0,35).. Ta chọn : . Vậy khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến là : . 2.2.1.2. Khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động quay: Khối lượng tham gia chuyển động quay trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền gồm phần khối lượng nhóm thanh truyền quy dẩn về đầu to, khối lượng khuỷu trục gồm có khối lượng chốt khuỷu và khối lượng má khuỷu quy dẩn về tâm chốtï khuỷu. Trong đó : : khối lượng chuyển động quay của thanh truyền quy dẫn về đầu to thanh truyền. :khối lượng của khuỷu trục. Khuỷu trục có kết cấu 2 má khuỷu như nhau Trong quá trình tính toán, thiết kế và để xây dựng các đồ thị được tiên lợi thì người ta thường tính toán khối lượng chuyển động tịnh tiến và khối lượng chuyển động quay của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền thường tính trên đơn vị diện tích đỉnh piston. - Diện tích đỉnh piston : . -Khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến tính trên đơn vị diện tích đỉnh piston là: 2.2.2.Xác định lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến: - Lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến: . Suy ra Đoạn E’F’ . -Ta vẽ đồ thị - theo phương pháp đồ thị Tôlê nhưng với tỷ lệ xích: Đồ thị này vẽ chung với đồ thị công p-v nhưng trục ngang lấy bằng po. . . . - Cách vẽ tiến hành như đối với đồ thị (j - s). 2.2.3. Khai triển các đồ thị: 2.2.3.1. Khai triển đồ thị p - V thành p - a: - Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc p - trục hoành 0 lấy bằng giá trị po , trên trục 0 ta chia 10o một ứng với tỷ lệ xích: . Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công như ta đã vẽ ở trên ta có cách vẽ như sau : Từ các góc 0, 100, 200, 300, ..., 1800 tương ứng với kỳ nạp của động cơ 1900, 2000, 2100, ..., 3600 tương ứng với kỳ nén của động cơ 3700, 3800, 3900, ..., 5400 tương ứng với kỳ cháy - giãn nở 5500, 5600, 5700, ..., 7200 tương ứng với kỳ thải của động cơ - Từ các điểm chia trên đồ thi Brick dóng các đường thẳng song song với 0p và cắt đồ thị công tại các điểm trên đường biểu diễn các quá trình nạp, nén, cháy-giản nỡ và thải. Qua các giao điểm này ta kẻ các đường ngang song song với trục hoành sang hệ trục toạ độ p-. - Từ các điểm chia trên trục 0 kẻ các đường song song với trục 0p, những đường này cắt các đường dóng ngang tại các điểm ứng với các góc chia của đồ thị Brick và phù hợp với quá trình làm việc của động cơ. Nối các giao điểm này lại ta có đường cong khai triển đồ thị p - với tỷ lệ xích : µP =0.029(MN/m2.mm). µα =2(0/mm) 2.2.3.2 .Khai triễn đồ thị Pj - V thành Pj -: Cách khai triễn đồ thị này giống như cách khai triễn đồ thị p -V thành p - nhưng giá trị của Pj trên đồ thị p - V khi chuyển sang đồ thị p - phải đổi dấu. 2.2.3.3. Cộng đồ thị p -và Pj - được P1 -: Cộng các giá trị với ở các trị số góc a tương ứng ta vẽ được đường biểu diễn hợp lực của lực quán tính và lực khí thể : (MN/m2). 2.2.4. Xây dựng đồ thị lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z, lực ngang N: - Ta có : + Lực tiếp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu: . +Lực pháp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu: . +Lực ngang tác dụng lên phương thẳng góc với đường tâm xylanh: . - Ta lập bảng tính theo giá trị góc a. + ta xác định được trên đồ thị tương ứng với các giá trị của a. + Xác định các giá trị : Ta có các giá trị ,,phụ thuộc vào giá trị cho trong bảng phụ lục sách Kết Cấu và Tính Toán Động Cơ tập I. Sau khi lập bảng xác định các giá trị . Ta vẽ đồ thị theo a trên hệ trục toạ độ vuông góc chung ( - a). Với tỷ lệ xích : . (độ/mm). Bảng tính a0 P1 (MN/m2) tg(b) N (MN/m2) (a+b) Cos(a+b) Sin(a+b) cos(b) T Z 0 -3.0 0.0000 0.0000 0.0000 1.0000 0.000 1.000 0.0000 -3.0244 10 -3.0 0.0452 -0.1333 0.2197 0.9760 0.218 0.999 -0.6436 -2.8824 20 -2.7 0.0893 -0.2439 0.4381 0.9056 0.424 0.996 -1.1634 -2.4834 30 -2.4 0.1311 -0.3138 0.6540 0.7937 0.608 0.992 -1.4683 -1.9156 40 -1.9 0.1695 -0.3266 0.8660 0.6478 0.762 0.986 -1.4887 -1.2660 50 -1.4 0.2032 -0.2873 1.0732 0.4773 0.879 0.980 -1.2675 -0.6885 60 -0.9 0.2311 -0.2005 1.2743 0.2922 0.956 0.974 -0.8516 -0.2602 70 -0.3 0.2520 -0.0828 1.4685 0.1021 0.995 0.970 -0.3371 -0.0346 80 0.2 0.2649 0.0468 1.6552 -0.0843 0.996 0.967 0.1821 -0.0154 90 0.6 0.2693 0.1671 1.8338 -0.2600 0.966 0.966 0.6208 -0.1671 100 1.0 0.2649 0.2636 2.0043 -0.4200 0.908 0.967 0.9341 -0.4323 110 1.3 0.2520 0.3268 2.1667 -0.5612 0.828 0.970 1.1071 -0.7507 120 1.5 0.2311 0.3480 2.3215 -0.6822 0.731 0.974 1.1302 -1.0544 130 1.6 0.2032 0.3351 2.4694 -0.7825 0.623 0.980 1.0477 -1.3166 140 1.7 0.1695 0.2905 2.6114 -0.8627 0.506 0.986 0.8792 -1.4998 150 1.7 0.1311 0.2277 2.7484 -0.9237 0.383 0.992 0.6713 -1.6181 160 1.8 0.0893 0.1568 2.8816 -0.9664 0.257 0.996 0.4534 -1.7043 170 1.8 0.0452 0.0796 3.0122 -0.9916 0.129 0.999 0.2275 -1.7489 180 1.8 0.0000 0.0000 3.1416 -1.0000 0.000 1.000 0.0000 -1.7582 190 1.8 -0.0452 -0.0793 3.2710 -0.9916 -0.129 0.999 -0.2265 -1.7411 200 1.8 -0.0893 -0.1563 3.4016 -0.9664 -0.257 0.996 -0.4519 -1.6988 210 1.7 -0.1311 -0.2283 3.5348 -0.9237 -0.383 0.992 -0.6728 -1.6219 220 1.7 -0.1695 -0.2912 3.6718 -0.8627 -0.506 0.986 -0.8810 -1.5029 230 1.7 -0.2032 -0.3367 3.8137 -0.7825 -0.623 0.980 -1.0527 -1.3228 240 1.5 -0.2311 -0.3519 3.9617 -0.6822 -0.731 0.974 -1.1428 -1.0661 250 1.3 -0.2520 -0.3337 4.1165 -0.5612 -0.828 0.970 -1.1304 -0.7665 260 1.0 -0.2649 -0.2774 4.2789 -0.4200 -0.908 0.967 -0.9833 -0.4551 270 0.7 -0.2693 -0.1865 4.4494 -0.2600 -0.966 0.966 -0.6927 -0.1865 280 0.3 -0.2649 -0.0741 4.6280 -0.0843 -0.996 0.967 -0.2882 -0.0244 290 -0.2 -0.2520 0.0479 4.8146 0.1021 -0.995 0.970 0.1950 -0.0200 300 -0.7 -0.2311 0.1536 5.0089 0.2922 -0.956 0.974 0.6525 -0.1993 310 -1.1 -0.2032 0.2252 5.2100 0.4773 -0.879 0.980 0.9937 -0.5398 320 -1.5 -0.1695 0.2487 5.4171 0.6478 -0.762 0.986 1.1334 -0.9639 330 -1.7 -0.1311 0.2207 5.6292 0.7937 -0.608 0.992 1.0327 -1.3473 340 -1.7 -0.0893 0.1515 5.8451 0.9056 -0.424 0.996 0.7229 -1.5432 350 -1.4 -0.0452 0.0621 6.0635 0.9760 -0.218 0.999 0.2995 -1.3414 360 -0.1 0.0000 0.0000 6.2832 1.0000 0.000 1.000 0.0000 -0.0836 370 1.9 0.0452 0.0870 6.5029 0.9760 0.218 0.999 0.4200 1.8811 380 1.3 0.0893 0.1132 6.7213 0.9056 0.424 0.996 0.5402 1.1532 390 0.5 0.1311 0.0641 6.9372 0.7937 0.608 0.992 0.2998 0.3911 400 0.1 0.1695 0.0188 7.1492 0.6478 0.762 0.986 0.0855 0.0727 410 0.1 0.2032 0.0136 7.3564 0.4773 0.879 0.980 0.0602 0.0327 420 0.2 0.2311 0.0548 7.5575 0.2922 0.956 0.974 0.2329 0.0711 430 0.5 0.2520 0.1326 7.7517 0.1021 0.995 0.970 0.5398 0.0554 440 0.9 0.2649 0.2293 7.9384 -0.0843 0.996 0.967 0.8922 -0.0755 450 1.2 0.2693 0.3204 8.1170 -0.2600 0.966 0.966 1.1899 -0.3204 460 1.5 0.2649 0.3918 8.2874 -0.4200 0.908 0.967 1.3887 -0.6427 470 1.7 0.2520 0.4303 8.4499 -0.5612 0.828 0.970 1.4578 -0.9885 480 1.9 0.2311 0.4339 8.6047 -0.6822 0.731 0.974 1.4090 -1.3145 490 2.0 0.2032 0.4052 8.7526 -0.7825 0.623 0.980 1.2666 -1.5917 500 2.0 0.1695 0.3363 8.8946 -0.8627 0.506 0.986 1.0178 -1.7362 510 2.0 0.1311 0.2655 9.0315 -0.9237 0.383 0.992 0.7826 -1.8865 520 2.0 0.0893 0.1808 9.1648 -0.9664 0.257 0.996 0.5228 -1.9651 530 2.0 0.0452 0.0910 9.2954 -0.9916 0.129 0.999 0.2601 -1.9997 540 2.0 0.0000 0.0000 9.4248 -1.0000 0.000 1.000 0.0000 -1.9726 550 2.0 -0.0452 -0.0902 9.5541 -0.9916 -0.129 0.999 -0.2577 -1.9810 560 1.9 -0.0893 -0.1656 9.6848 -0.9664 -0.257 0.996 -0.4787 -1.7992 570 1.8 -0.1311 -0.2356 9.8180 -0.9237 -0.383 0.992 -0.6945 -1.6741 580 1.8 -0.1695 -0.2999 9.9550 -0.8627 -0.506 0.986 -0.9075 -1.5481 590 1.7 -0.2032 -0.3458 10.0969 -0.7825 -0.623 0.980 -1.0811 -1.3585 600 1.6 -0.2311 -0.3600 10.2449 -0.6822 -0.731 0.974 -1.1690 -1.0906 610 1.3 -0.2520 -0.3372 10.3997 -0.5612 -0.828 0.970 -1.1422 -0.7745 620 1.0 -0.2649 -0.2761 10.5621 -0.4200 -0.908 0.967 -0.9785 -0.4529 630 0.7 -0.2693 -0.1781 10.7326 -0.2600 -0.966 0.966 -0.6616 -0.1781 640 0.2 -0.2649 -0.0506 10.9112 -0.0843 -0.996 0.967 -0.1968 -0.0167 650 -0.3 -0.2520 0.0767 11.0978 0.1021 -0.995 0.970 0.3124 -0.0321 660 -0.9 -0.2311 0.1965 11.2921 0.2922 -0.956 0.974 0.8344 -0.2549 670 -1.4 -0.2032 0.2843 11.4932 0.4773 -0.879 0.980 1.2544 -0.6814 680 -1.9 -0.1695 0.3249 11.7003 0.6478 -0.762 0.986 1.4809 -1.2594 690 -2.4 -0.1311 0.3114 11.9124 0.7937 -0.608 0.992 1.4574 -1.9014 700 -2.7 -0.0893 0.2432 12.1283 0.9056 -0.424 0.996 1.1603 -2.4767 710 -2.9 -0.0452 0.1330 12.3467 0.9760 -0.218 0.999 0.6420 -2.8751 720 -3.0 0.0000 0.0000 12.5664 1.0000 0.000 1.000 0.0000 -3.0174 2.2.5.Tính mômen tổng ST : - Thứ tự làm việc của động cơ 4 xi lanh thẳng hàng là: 1 - 3 - 4 - 2. - Góc công tác .3 - Bảng thứ tự làm việc của động cơ là: 00 1800 3600 5400 7200 Khuỷu trục1 Hút Nén Cháy nổ Thải Khuỷu trục2 Nén Cháy nổ Thải Hút Khuỷu trục3 Thải Hút Nén Cháy nổ Khuỷu trục4 Cháy nổ Thải Hút Nén + Khi khuỷu trục của xylanh thứ nhất nằm ở vị trí .thì: Khuỷu trục của xylanh thứ 2 nằm ở vị trí α2 = 1800 Khuỷu trục của xylanh thứ 3 nằm ở vị trí α3 = 5400 . Khuỷu trục của xylanh thứ 4 nằm ở vị trí α4= 3600. Tính mômen tổng ST = T1 + T2 + T3 + T4. * Lập bảng tính tổng như sau : a1 T1 a2 T2 a3 T3 a4 T4 ∑T 0 0.0000 180 0.0000 540 0.0000 360 0.0000 0.0000 10 -0.6436 190 -0.2265 550 -0.2577 370 0.4200 -0.7078 20 -1.1634 200 -0.4519 560 -0.4787 380 0.5402 -1.5538 30 -1.4683 210 -0.6728 570 -0.6945 390 0.2998 -2.5358 40 -1.4887 220 -0.8810 580 -0.9075 400 0.0855 -3.1917 50 -1.2675 230 -1.0527 590 -1.0811 410 0.0602 -3.3411 60 -0.8516 240 -1.1428 600 -1.1690 420 0.2329 -2.9305 70 -0.3371 250 -1.1304 610 -1.1422 430 0.5398 -2.0699 80 0.1821 260 -0.9833 620 -0.9785 440 0.8922 -0.8875 90 0.6208 270 -0.6927 630 -0.6616 450 1.1899 0.4563 100 0.9341 280 -0.2882 640 -0.1968 460 1.3887 1.8378 110 1.1071 290 0.1950 650 0.3124 470 1.4578 3.0722 120 1.1302 300 0.6525 660 0.8344 480 1.4090 4.0261 130 1.0477 310 0.9937 670 1.2544 490 1.2666 4.5625 140 0.8792 320 1.1334 680 1.4809 500 1.0178 4.5113 150 0.6713 330 1.0327 690 1.4574 510 0.7826 3.9439 160 0.4534 340 0.7229 700 1.1603 520 0.5228 2.8594 170 0.2275 350 0.2995 710 0.6420 530 0.2601 1.4292 180 0.0000 360 0.0000 720 0.0000 540 0.0000 0.0000 190 -0.2265 370 0.4200 10 -0.6436 550 -0.2577 -0.7078 200 -0.4519 380 0.5402 20 -1.1634 560 -0.4787 -1.5538 210 -0.6728 390 0.2998 30 -1.4683 570 -0.6945 -2.5358 220 -0.8810 400 0.0855 40 -1.4887 580 -0.9075 -3.1917 230 -1.0527 410 0.0602 50 -1.2675 590 -1.0811 -3.3411 240 -1.1428 420 0.2329 60 -0.8516 600 -1.1690 -2.9305 250 -1.1304 430 0.5398 70 -0.3371 610 -1.1422 -2.0699 260 -0.9833 440 0.8922 80 0.1821 620 -0.9785 -0.8875 270 -0.6927 450 1.1899 90 0.6208 630 -0.6616 0.4563 280 -0.2882 460 1.3887 100 0.9341 640 -0.1968 1.8378 290 0.1950 470 1.4578 110 1.1071 650 0.3124 3.0722 300 0.6525 480 1.4090 120 1.1302 660 0.8344 4.0261 310 0.9937 490 1.2666 130 1.0477 670 1.2544 4.5625 320 1.1334 500 1.0178 140 0.8792 680 1.4809 4.5113 330 1.0327 510 0.7826 150 0.6713 690 1.4574 3.9439 340 0.7229 520 0.5228 160 0.4534 700 1.1603 2.8594 350 0.2995 530 0.2601 170 0.2275 710 0.6420 1.4292 360 0.0000 540 0.0000 180 0.0000 720 0.0000 0.0000 370 0.4200 550 -0.2577 190 -0.2265 10 -0.6436 -0.7078 380 0.5402 560 -0.4787 200 -0.4519 20 -1.1634 -1.5538 390 0.2998 570 -0.6945 210 -0.6728 30 -1.4683 -2.5358 400 0.0855 580 -0.9075 220 -0.8810 40 -1.4887 -3.1917 410 0.0602 590 -1.0811 230 -1.0527 50 -1.2675 -3.3411 420 0.2329 600 -1.1690 240 -1.1428 60 -0.8516 -2.9305 430 0.5398 610 -1.1422 250 -1.1304 70 -0.3371 -2.0699 440 0.8922 620 -0.9785 260 -0.9833 80 0.1821 -0.8875 450 1.1899 630 -0.6616 270 -0.6927 90 0.6208 0.4563 460 1.3887 640 -0.1968 280 -0.2882 100 0.9341 1.8378 470 1.4578 650 0.3124 290 0.1950 110 1.1071 3.0722 480 1.4090 660 0.8344 300 0.6525 120 1.1302 4.0261 490 1.2666 670 1.2544 310 0.9937 130 1.0477 4.5625 500 1.0178 680 1.4809 320 1.1334 140 0.8792 4.5113 510 0.7826 690 1.4574 330 1.0327 150 0.6713 3.9439 520 0.5228 700 1.1603 340 0.7229 160 0.4534 2.8594 530 0.2601 710 0.6420 350 0.2995 170 0.2275 1.4292 540 0.0000 720 0.0000 360 0.0000 180 0.0000 0.0000 550 -0.2577 10 -0.6436 370 0.4200 190 -0.2265 -0.7078 560 -0.4787 20 -1.1634 380 0.5402 200 -0.4519 -1.5538 570 -0.6945 30 -1.4683 390 0.2998 210 -0.6728 -2.5358 580 -0.9075 40 -1.4887 400 0.0855 220 -0.8810 -3.1917 590 -1.0811 50 -1.2675 410 0.0602 230 -1.0527 -3.3411 600 -1.1690 60 -0.8516 420 0.2329 240 -1.1428 -2.9305 610 -1.1422 70 -0.3371 430 0.5398 250 -1.1304 -2.0699 620 -0.9785 80 0.1821 440 0.8922 260 -0.9833 -0.8875 630 -0.6616 90 0.6208 450 1.1899 270 -0.6927 0.4563 640 -0.1968 100 0.9341 460 1.3887 280 -0.2882 1.8378 650 0.3124 110 1.1071 470 1.4578 290 0.1950 3.0722 660 0.8344 120 1.1302 480 1.4090 300 0.6525 4.0261 670 1.2544 130 1.0477 490 1.2666 310 0.9937 4.5625 680 1.4809 140 0.8792 500 1.0178 320 1.1334 4.5113 690 1.4574 150 0.6713 510 0.7826 330 1.0327 3.9439 700 1.1603 160 0.4534 520 0.5228 340 0.7229 2.8594 710 0.6420 170 0.2275 530 0.2601 350 0.2995 1.4292 720 0.0000 180 0.0000 540 0.0000 360 0.0000 0.0000 Tính giá trị của bằng công thức: (bđ)=570,46*0,057=32,53(MN/m2.mm) 2.2.6.Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu : - Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên chốt khuỷu ở mỗi vị trí của trục khuỷu. Từ đồ thị này ta có thể tìm trị số trung bình của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu cũng như có thể dễ dàng tìm được lực lớn nhất và lực bé nhất. Dùng đồ thị phụ tải ta có thể xác định khu vực chịu lực ít nhất để xác định vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn và để xác định phụ tải khi tính sức bền ở trục. - Khi vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu có thể chưa cần xét đến lực quán tính chuyển động quay của khối lượng thanh truyền m2 quy về tâm chốt khuỷu vì phương và trị số của lực quán tính này không đổi. sau khi vẽ xong ta xét. - Vẽ hệ toạ độ T - Z gốc toạ độ trục 0’Z có chiều dương hướng xuống dưới. - Chọn tỉ lệ xích :µT = µN = µZ = 0,029 (MN/m2.mm) - Đặt giá trị của các cặp (T.Z) theo các góc a tương ứng lên hệ trục toạ độ T - Z. Ứng với mỗi cặp giá trị (T.Z) ta có một điểm. đánh dấu các điểm từ ứng với các góc a từ nối các điểm lại ta có đường cong biểu diễn véctơ phụ tải tác dung lên chốt khuỷu. - Dịch chuyển gốc toạ độ. Trên trục 0’Z (theo chiều dương) ta lấy điểm 0 với (lực quán tính ly tâm). + Lực quán tính ly tâm :. : khối lượng thanh truyền quy dẫn về đầu to; Þ Với tỷ lệ xích ta dời gốc toạ độ 0’ xuống 0 một đoạn 0’0. . + Đặt lực về phía dưới tâm 0’. ta có tâm 0 đây là tâm chốt khuỷu. - Từ tâm O vẽ vòng tròn tượng trưng chốt khuỷu. + Xác định . giá trị, phương chiều và điểm đặt lực. Giá trị của lực là độ dài véctơ tính từ gốc 0 đến vị trí bất kì mà ta cần. Chiều của lực hướng từ tâm 0 ra ngoài. Điểm đặt của lực là giao của phương kéo dài về phía 0 của véctơ lực và đường tròn tượng trưng cho chốt khuỷu. . . a : là điểm bất kỳ trên đồ thị. Qa : là hợp lực của các lực tác dụng lên chốt khuỷu. a T Z 0 0.0000 -3.0244 10 -0.6436 -2.8824 20 -1.1634 -2.4834 30 -1.4683 -1.9156 40 -1.4887 -1.2660 50 -1.2675 -0.6885 60 -0.8516 -0.2602 70 -0.3371 -0.0346 80 0.1821 -0.0154 90 0.6208 -0.1671 100 0.9341 -0.4323 110 1.1071 -0.7507 120 1.1302 -1.0544 130 1.0477 -1.3166 140 0.8792 -1.4998 150 0.6713 -1.6181 160 0.4534 -1.7043 170 0.2275 -1.7489 180 0.0000 -1.7582 190 -0.2265 -1.7411 200 -0.4519 -1.6988 210 -0.6728 -1.6219 220 -0.8810 -1.5029 230 -1.0527 -1.3228 240 -1.1428 -1.0661 250 -1.1304 -0.7665 260 -0.9833 -0.4551 270 -0.6927 -0.1865 280 -0.2882 -0.0244 290 0.1950 -0.0200 300 0.6525 -0.1993 310 0.9937 -0.5398 320 1.1334 -0.9639 330 1.0327 -1.3473 340 0.7229 -1.5432 350 0.2995 -1.3414 360 0.0000 -0.0836 370 0.4200 1.8811 380 0.5402 1.1532 390 0.2998 0.3911 400 0.0855 0.0727 410 0.0602 0.0327 420 0.2329 0.0711 430 0.5398 0.0554 440 0.8922 -0.0755 450 1.1899 -0.3204 460 1.3887 -0.6427 470 1.4578 -0.9885 480 1.4090 -1.3145 490 1.2666 -1.5917 500 1.0178 -1.7362 510 0.7826 -1.8865 520 0.5228 -1.9651 530 0.2601 -1.9997 540 0.0000 -1.9726 550 -0.2577 -1.9810 560 -0.4787 -1.7992 570 -0.6945 -1.6741 580 -0.9075 -1.5481 590 -1.0811 -1.3585 600 -1.1690 -1.0906 610 -1.1422 -0.7745 620 -0.9785 -0.4529 630 -0.6616 -0.1781 640 -0.1968 -0.0167 650 0.3124 -0.0321 660 0.8344 -0.2549 670 1.2544 -0.6814 680 1.4809 -1.2594 690 1.4574 -1.9014 700 1.1603 -2.4767 710 0.6420 -2.8751 720 0.0000 -3.0174 2.2.7.Khai triển đồ thị phụ tải trong hệ toạ độ cực thành đồ thị Q - a : - Khai triển đồ thị phụ tải ở toạ độ độc cực trên thành đồ thị Q - rồi tính phụ tải trung bình . - Vẽ hệ trục Q -. Chọn tỉ lệ xích µQ= 0,029 (MN/m2.mm). . Trên các điểm chia của trục 0 -. ta lần lượt đặt các véctơ tương ứng với các góc a từ . Với và trị số của được lấy ở đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Nối các đầu nút véctơ lại ta sẽ có đường cong biểu diển đồ thị khai triển . - Bảng 1.3. Bảng tính xây dựng đồ thị Q-α a0 Z (thực) T (thực) PR0 Z-PR0 Q 0 -3.0244 0.0000 1.5275 -4.5519 4.5519 10 -2.8824 -0.6436 1.5275 -4.4099 4.4566 20 -2.4834 -1.1634 1.5275 -4.0109 4.1762 30 -1.9156 -1.4683 1.5275 -3.4431 3.7431 40 -1.2660 -1.4887 1.5275 -2.7935 3.1654 50 -0.6885 -1.2675 1.5275 -2.2160 2.5529 60 -0.2602 -0.8516 1.5275 -1.7876 1.9801 70 -0.0346 -0.3371 1.5275 -1.5621 1.5980 80 -0.0154 0.1821 1.5275 -1.5429 1.5536 90 -0.1671 0.6208 1.5275 -1.6946 1.8047 100 -0.4323 0.9341 1.5275 -1.9598 2.1711 110 -0.7507 1.1071 1.5275 -2.2782 2.5329 120 -1.0544 1.1302 1.5275 -2.5818 2.8184 130 -1.3166 1.0477 1.5275 -2.8441 3.0309 140 -1.4998 0.8792 1.5275 -3.0273 3.1523 150 -1.6181 0.6713 1.5275 -3.1456 3.2164 160 -1.7043 0.4534 1.5275 -3.2318 3.2634 170 -1.7489 0.2275 1.5275 -3.2764 3.2843 180 -1.7582 0.0000 1.5275 -3.2856 3.2856 190 -1.7411 -0.2265 1.5275 -3.2686 3.2764 200 -1.6988 -0.4519 1.5275 -3.2262 3.2577 210 -1.6219 -0.6728 1.5275 -3.1494 3.2205 220 -1.5029 -0.8810 1.5275 -3.0304 3.1559 230 -1.3228 -1.0527 1.5275 -2.8503 3.0385 240 -1.0661 -1.1428 1.5275 -2.5936 2.8342 250 -0.7665 -1.1304 1.5275 -2.2940 2.5574 260 -0.4551 -0.9833 1.5275 -1.9826 2.2130 270 -0.1865 -0.6927 1.5275 -1.7140 1.8487 280 -0.0244 -0.2882 1.5275 -1.5519 1.5784 290 -0.0200 0.1950 1.5275 -1.5475 1.5597 300 -0.1993 0.6525 1.5275 -1.7268 1.8460 310 -0.5398 0.9937 1.5275 -2.0673 2.2937 320 -0.9639 1.1334 1.5275 -2.4914 2.7371 330 -1.3473 1.0327 1.5275 -2.8748 3.0546 340 -1.5432 0.7229 1.5275 -3.0706 3.1546 350 -1.3414 0.2995 1.5275 -2.8688 2.8844 360 -0.0836 0.0000 1.5275 -1.6111 1.6111 370 1.8811 0.4200 1.5275 0.3536 0.5491 380 1.1532 0.5402 1.5275 -0.3743 0.6572 390 0.3911 0.2998 1.5275 -1.1364 1.1752 400 0.0727 0.0855 1.5275 -1.4548 1.4573 410 0.0327 0.0602 1.5275 -1.4948 1.4960 420 0.0711 0.2329 1.5275 -1.4563 1.4748 430 0.0554 0.5398 1.5275 -1.4721 1.5679 440 -0.0755 0.8922 1.5275 -1.6030 1.8346 450 -0.3204 1.1899 1.5275 -1.8479 2.1978 460 -0.6427 1.3887 1.5275 -2.1702 2.5765 470 -0.9885 1.4578 1.5275 -2.5160 2.9078 480 -1.3145 1.4090 1.5275 -2.8420 3.1721 490 -1.5917 1.2666 1.5275 -3.1192 3.3666 500 -1.7362 1.0178 1.5275 -3.2637 3.4187 510 -1.8865 0.7826 1.5275 -3.4140 3.5025 520 -1.9651 0.5228 1.5275 -3.4926 3.5315 530 -1.9997 0.2601 1.5275 -3.5271 3.5367 540 -1.9726 0.0000 1.5275 -3.5001 3.5001 550 -1.9810 -0.2577 1.5275 -3.5085 3.5179 560 -1.7992 -0.4787 1.5275 -3.3267 3.3609 570 -1.6741 -0.6945 1.5275 -3.2015 3.2760 580 -1.5481 -0.9075 1.5275 -3.0756 3.2067 590 -1.3585 -1.0811 1.5275 -2.8860 3.0818 600 -1.0906 -1.1690 1.5275 -2.6181 2.8672 610 -0.7745 -1.1422 1.5275 -2.3020 2.5698 620 -0.4529 -0.9785 1.5275 -1.9803 2.2089 630 -0.1781 -0.6616 1.5275 -1.7056 1.8294 640 -0.0167 -0.1968 1.5275 -1.5441 1.5566 650 -0.0321 0.3124 1.5275 -1.5595 1.5905 660 -0.2549 0.8344 1.5275 -1.7824 1.9681 670 -0.6814 1.2544 1.5275 -2.2089 2.5402 680 -1.2594 1.4809 1.5275 -2.7869 3.1559 690 -1.9014 1.4574 1.5275 -3.4289 3.7257 700 -2.4767 1.1603 1.5275 -4.0042 4.1689 710 -2.8751 0.6420 1.5275 -4.4026 4.4492 720 -3.0174 0.0000 1.5275 -4.5449 4.5449 Để tính và . Xác định trị số đơn vị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu (hoặc ổ trục) theo các công thức sau : Phụ tải cực đại . Phụ tải bé nhất . Phụ tải trung bình . Trong đó : và là phụ tải cực đại, cực tiểu và trung bình được xác định trên đồ thị Q -. đơn vị là . Qmax= 4,549 . Qmin= 0.5491 . Tải trọng trung bình tác dụng lên chốt khuỷu: Qtb= 2,7123 . - Hệ số va đập biểu thị mức độ va đập của phụ tải: ; hệ số thoả mãn. 2.2.8.Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền: Dựa trên nguyên lý lực và phản lực tác dụng tại một điểm bất kỳ trên chốt khuỷu và đầu to thanh truyền và xét đến sự chuyển động tương đối giữa chúng. ta có thể xây dựng được đồ thị phụ tải tác dụng lên trục khuỷu. Sau khi vẽ được đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta căn cứ vào đó để vẽ đồ thị phụ tải của ổ trượt ở đầu to thanh truyền. Cách vẽ như sau : - Chiều của lực tác dụng lên chốt khuỷu. ngược chiều với lực tác dụng lên đầu to thanh truyền nhưng trị số của chúng bằng nhau. Vẽ dạng đầu to thanh truyền lên một tờ giấy bóng, tâm của đầu to thanh truyền là O. Vẽ một vòng tròn bất kỳ, tâm O. Giao điểm của đường tâm phần thân thanh truyền với vòng tâm O là điểm 00. Từ điểm 00, ghi trên vòng tròn các điểm 1, 2, 3, ..., 72 theo chiều quay trục khuỷu và tương ứng với các góc a100 + b100, a200 + b200, a300 + b300, ..., a7200 + b7200.  Đem tờ giấy bóng này đặt chồng lên đồ thị phụ tải của chốt khuỷu sao cho tâm O trùng với tâm O của đồ thị phụ tải chốt khuỷu. Lần lượt xoay tờ giấy bóng cho các điểm 0, 1, 2, 3, ..., 72 trùng với trục (+Z) của đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu. Đồng thời đánh dấu các điểm đầu mút của các véctơ Q0, Q1, Q2, ..., Q72 của đồ thị phụ tải chốt khuỷu hiện trên tờ giấy bóng bằng các điểm 0, 1, 2, 3, ..., 72. Nối lần lượt các điểm vừa đánh dấu trên tờ giấy bóng theo đúng thứ tự ta được đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền. - Xác định giá trị . phương chiều. và điểm đặt lực : + Giá trị là độ dài của véctơ tính từ tâm O đến bất kỳ vị trí nào ta cần xác định trên đồ thị. + Chiều của lực từ tâm O đi ra. + Điểm đặt là giao điểm của véctơ và vòng tròn tượng trưng cho đầu to thanh truyền. ađộ) b độ ) a+b ađộ) b độ ) a+b 0 0.0000 0.0000 370 2.5877 372.5877 10 2.5877 12.5877 380 5.1018 385.1018 20 5.1018 25.1018 390 7.4696 397.4696 30 7.4696 37.4696 400 9.6207 409.6207 40 9.6207 49.6207 410 11.4885 421.4885 50 11.4885 61.4885 420 13.0127 433.0127 60 13.0127 73.0127 430 14.1417 444.1417 70 14.1417 84.1417 440 14.8358 454.8358 80 14.8358 94.8358 450 15.0701 465.0701 90 15.0701 105.0701 460 14.8358 474.8358 100 14.8358 114.8358 470 14.1417 484.1417 110 14.1417 124.1417 480 13.0127 493.0127 120 13.0127 133.0127 490 11.4885 501.4885 130 11.4885 141.4885 500 9.6207 509.6207 140 9.6207 149.6207 510 7.4696 517.4696 150 7.4696 157.4696 520 5.1018 525.1018 160 5.1018 165.1018 530 2.5877 532.5877 170 2.5877 172.5877 540 0.0000 540.0000 180 0.0000 180.0000 550 -2.5877 547.4123 190 -2.5877 187.4123 560 -5.1018 554.8982 200 -5.1018 194.8982 570 -7.4696 562.5304 210 -7.4696 202.5304 580 -9.6207 570.3793 220 -9.6207 210.3793 590 -11.4885 578.5115 230 -11.4885 218.5115 600 -13.0127 586.9873 240 -13.0127 226.9873 610 -14.1417 595.8583 250 -14.1417 235.8583 620 -14.8358 605.1642 260 -14.8358 245.1642 630 -15.0701 614.9299 270 -15.0701 254.9299 640 -14.8358 625.1642 280 -14.8358 265.1642 650 -14.1417 635.8583 290 -14.1417 275.8583 660 -13.0127 646.9873 300 -13.0127 286.9873 670 -11.4885 658.5115 310 -11.4885 298.5115 680 -9.6207 670.3793 320 -9.6207 310.3793 690 -7.4696 682.5304 330 -7.4696 322.5304 700 -5.1018 694.8982 340 -5.1018 334.8982 710 -2.5877 707.4123 350 -2.5877 347.4123 720 0.0000 720.0000 360 0.0000 360.0000 2.2.9.Đồ thị mài mòn chốt khuỷu : Đồ thị mài mòn của chốt khuỷu ( hoặc cổ trục khuỷu ... ) thể hiện trạng thái chịu tải của các điểm trên bề mặt trục. Đồ thị này cũng thể hiện trạng thái hao mòn lý thuyết của trục, đồng thời chỉ rõ khu vực chịu tải ít để khoan lỗ dầu theo đúng nguyên tắc đảm bảo đưa dầu nhờn vào ổ trượt ở vị trí có khe hở giữa trục và bạc lót của ổ lớn nhất. Aïp suất bé làm cho dầu nhờn lưu động dễ dàng. Sở dĩ gọi là mài mòn lý thuyết vì khi vẽ ta dùng các giả thuyết sau đây : + Phụ tải tác dụng lên chốt là phụ tải ổn định ứng với công suất Ne và tốc độ n định mức. + Lực tác dụng có ảnh hưởng đều trong miền 1200. + Độ mòn tỷ lệ thuận với phụ tải. + Không xét đến các điều kiện về công nghệ, sử dụng và lắp ghép + Các bước tiến hành vẽ như sau : - Trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta vẽ vòng tròn bất kỳ và chia thành 24 phần bằng nhau tức là chia theo 15o. theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. bắt đầu tại điểm 0 tai giao điểm của vòng tròn với trục OZ (theo chiều dương) tiếp tục đánh số thứ tự 0.1.2.....23. - Từ các điểm chia vòng tròn này. ta kẻ các tia qua tâm O và kéo dài, các tia này sẽ cắt đồ thị phụ tải phụ tải tai nhiều điểm, có bao nhiêu điểm cắt đồ thị thì sẽ có bấy nhiêu lực tác dụng tại vị trí đó. Do đó ta có : Lập bảng ghi kết quả vào bảng. - Tính theo các dòng: . - Chọn tỉ lệ xích : - Vẽ vòng tròn bất kỳ tượng trưng cho chốt khuỷu. vẽ các tia ứng với số lần chia. lần lượt đặt các giá trị lên các tía tương ứng theo chiều từ ngoài vào tâm vòng tròn. Nối các đầu mút lại ta có dạng đồ thị mài mòn chốt khuỷu. - Các hợp lực được tính theo bảng sau : Điểm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 ΣQi ΣQ0 838 838 838 838 838 838 838 838 838 ΣQ1 537,4 537,4 537,4 537,4 537,4 537,4 537,4 537,4 537,4 ΣQ2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ΣQ3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ΣQ4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ΣQ5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ΣQ6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ΣQ7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ΣQ8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ΣQ9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ΣQ10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ΣQ11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ΣQ12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ΣQ13 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ΣQ14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ΣQ15 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 ΣQ16 27.5 27.5 27.5 27.5 27.5 27.5 27.5 27.5 27.5 ΣQ17 25,2 25,2 25,2 25,2 25,2 25,2 25,2 25,2 25,2 ΣQ18 24,7 24,7 24,7 24,7 24,7 24,7 24,7 24,7 24,7 ΣQ19 25,8 25,8 25,8 25,8 25,8 25,8 25,8 25,8 25,8 ΣQ20 28,7 28,7 28,7 28,7 28,7 28,7 28,7 28,7 28,7 ΣQ21 33,8 33,8 33,8 33,8 33,8 33,8 33,8 33,8 33,8 ΣQ22 207,5 207,5 207,5 207,5 207,5 207,5 207,5 207,5 207,5 ΣQ23 654,6 654,6 654,6 654,6 654,6 654,6 654,6 654,6 654,6 ΣQ 2300 2271,3 2237,5 2030 1375,4 537,4 0 0 0 0 0 32,5 60 85,2 110 135,8 164,5 198,2 405,8 1060,4 1865,9 2375,8 2350,5 2325,8 ΣQthực[mm] 66,7 65,9 64,9 58,9 39,9 15,6 0 0 0 0 0 0,9 1,7 2,5 3,2 3,9 4,8 5,7 11,8 30,8 54,1 68,9 68,2 67,4 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu II>Phân tích kết cấu đặc điểm chung của động cơ chọn tham khảo 1>Thông số động cơ chọn tương đương Loại động cơ 1ZZ-FE Yêu câu của đề Số xilanh 4-xilanh (thẳng hang) 4-xilanh (thẳng hang) Đường kính x hành trình 79 x 91,5 90 x 84 Tỷ số nén 9,5 9,4 Cơ cấu phối khí DOHC 16-xupáp, dẫn động xích DOHC 16-xupáp, dẫn động xích Công suất tối đa 92KW x 6000v/p 85KW x 54900v/p Momen xoắn tối đa 162N.m x 4400v/p Thời điểm phối khí Nạp Mở 60 60 Đóng 460 460 Xã Mở 420 420 Đóng 20 40 Trị số octan của nhiên liệu 90 hay hơn Mặt cắt ngang của động cơ 1ZZ-FE Mặt cắt dọc của động cơ 1ZZ-FE 2)Các kết cấu sơ bộ của động cơ 2.1)Nắp của nắp máy Nắp của nắp máy được đúc bằng nhôm có độ cứng cao và nhẹ gioăng làm kín và vòng đệm bugi được làm liền với nhau để giảm số chi tiết gioăng làm kín được làm bằng cao su Acrylic có các tính chất nhanh khô, chịu thời tiết và tia tử ngoại tốt, độ bám dính cao nhưng khả năng chịu hóa chất, dung môi và chống ăn mòn kim loại không tốt. 2.2)Nắp máy Cửa thải được làm đứng để tăng hiệu suất thải Các vòi phun được được đặt trong nắp xilanh để ngăn chặn nhiên liệu bám dính ở cửa nạp nên giảm lượng khí thải Đường đi trong áo làm mát đã được tối ưu hóa để làm mát cao hơn . Việc sử dụng buồng cháy dạng côn giúp giảm hiện tượng kích nổ và hiệu suất được cải thiện 2.3) Thân máy , Nắp máy được chế tạo bằng hợp kim nhôm Ống lót xilanh làm bằng gang đúc mỏng, độ chính xác gia công cao Nắp bạc lót được chế tạo liều bằng nhôm hợp kim để tăng độ cứng vững Lổ thông khí được tạo ra tại bạc của trục khuỷu trong than máy giúp khí dưới cilanh chảy êm nên áp suất của bơm giảm cùng với công suất đầu ra 2.4) Nhóm Piston và thanh truyền Piston được chế tạo bằng hợp kim nhôm, phần đáy gọn nhẹ, đỉnh piston có vát hình côn, chốt pistin lắp lỏng hoàn toàn. Độ chính xác gia công cao hơn Thanh truyền được chế tạo bắng thép cường độ cao và gọn nhẹ, chiều rộng thanh truyền giảm để giảm ma sát, bỏ đai ốc dung bulông siết chặt 2.5)Nhóm trục khuỷu Trục khuỷu năm cổ trục và tám khối lượng cân bằng.Chiều rộng bạc nhỏ, tăng độ chính xác và độ nhẵn bề mặt để giảm ma sát Trên trục khuỷu có khoan các lổ dầu để bôi trơn đến các cổ biên Chốt và ngõng trục được chế tạo chính xác hơn và giảm thiểu tối đa bề mặt gồ gề 2.6)Hệ thống bôi trơn Hệ thống bôi trơn kiểu cưỡng bức dùng để đưa dầu bôi trơn và làm mát các bề mặt ma sát của các chi tiết chuyển động của động cơ. Hệ thống bôi trơn gồm có: bơm dầu, bầu lọc dầu, cácte dầu, các đường ống... dầu sẽ từ cácte được hút bằng bơm dầu, qua lọc dầu, vào các đường dầu dọc thân máy vào trục khuỷu, lên trục cam, từ trục khuỷu vào các bạc biên, theo các lỗ phun lên thành xylanh, từ trục cam vào các bạc trục cam, rồi theo các đường dẫn dầu tự chảy về cácte. 2.7)Cơ cấu phân phối khí Giảm chấn xích cam Vòi phun dầu Thanh tỳ xích cam Bộ căng xích cam Con đội xupáp Lò xo vấu hãm Vấu hãm Cần đẩy Lò xo Cơ cấu phối khí DOHC(Double Overhead camshaft :Hai trục cam trên nắp máy) dẫn động bằng xích có mắt 8mm, không có đệm điều chỉnh xupáp bộ căng xích hoạt động bằng lo xo và áp suất dầu bôi trơn 2.8)Hệ thống làm mát Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt truyền cho các chi tiết tiếp xúc với khí cháy như: piston, xecmăng, xupap, nắp xilanh, thành xilanh chiếm khoảng 25 ¸ 35% nhiệt lượng do nhiên liệu cháy toả ra. Vì vậy các chi tiết đó thường bị đốt nóng mãnh liệt-nhiệt độ đỉnh pittông có thể lên tới 600oC,còn nhiệt độ của nấm xupap có thể lên 900oC. Nhiệt độ của các chi tiết máy cao gây ra những hậu quả xấu như: - Phụ tải nhiệt làm giảm sức bền làm giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ của các chi tiết máy - Do nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của dầu bôi trơn nên làm tăng tổn thất ma sát. - Có thể gây bó kẹt piston trong cylinder do hiện tượng giản nở nhiệt. - Giảm hệ số nạp. - Đối với động cơ xăng dễ phát sinh hiện tượng cháy kích nổ. Hệ thống làm mát động cơ có nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy rồi đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ của các chi tiết không quá nóng nhưng cũng không quá nguội Làm mát dầu bôi trơn vì trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt độ của dầu bôi trơn tăng lên Két nước được làm nhôm, đường nước đi tắt trong thân máy và nắp máy, nước làm mát chạy quanh thân máy 2.9)Hệ thống nhiên liệu Hệ thống nhiên liệu động cơ đóng vai trò rất quan trọng, nó không đơn thuần là hệ thống phun nhiên liệu, nhưng nó hợp thành một hệ thống đó là hệ thống điều khiển điện tử (ECU), hệ thống đánh lửa điện tử, điều khiển tốc độ động cơ, tạo ra sự tương trợ lẫn nhau, kim phun hoạt động như các kim phun của các xe đời mới. Khả năng điều khiển tốt, công suất động cơ tăng, giảm tiêu hao nhiên liệu. Lượng không khí nạp được lọc sạch khi đi qua lọc không khí và được đo bởi cảm biến lưu lượng không khí. Tỷ lệ hoà trộn được ECU tính toán và hoà trộn theo tỷ lệ phù hợp nhất. Có cảm biến ôxy ở đường ống xả để cảm nhận lượng ôxy dư, điều khiển lượng phun nhiên liệu vào tốt hơn Bộ giảm rung động Bộ điều áp nhiên liệu Bình xăng ống phân phối Vòi phun Cụm bơm nhiên liệu Bơm xăng Lọc xăng Van cắt nhiên liệu Đến bộ lọc than hoạt tính Đến động cơ Van cắt nhiên liệu Lọc xăng Bộ đo mức nhiên liệu Bơm xăng Bộ điều áp nhiên liệu Dùng hệ thống nhiên liệu không có đường dầu hồi, bộ điều áp, lọc nhiên liệu và bơm nhiên liệu lắp thành cụm và đặt trong bình xăng 2.10)Hệ thống dẫn động đai Dung đai gân chử V dẩn động toàn bộ hệ thống,cùng với bộ căng đai tự động 2.11)Hệ thống đánh lửa Hệ thống đánh lửa được điều khiển bằng điện tử ECU đánh lửa trực tiếp. Mỗi xylanh có một bugi loại đầu dài và một cuộn dây đánh lửa được điều khiển bằng mạch bán dẫn dùng transitor. . Hệ thống đánh lửa điện tử luôn luôn gắn liền với hệ thống phun nhiên liệu, nó điều khiển tia lửa, góc đánh lửa luôn phù hợp với góc phun của nhiên liệu nhờ các cảm biến Cảm biến vị trí trục cam Cảm biến vị trí trục khuỷu Cảm biến khác Cuộn đánh lửa và IC ECU động cơ Xylanh số 1 Xylanh số 2 Xylanh số 3 Xylanh số 4 2.12)Hệ thống điều khiển động cơ Các bộ phận chính Khái quát Số lượng Cảm biến lưu lượng Loại dây sấy 1 Cảm biến vị trí trục khuỷu Loại cuốn dây phát tín hiệu(36-2) 1 Cảm biến vị trí trục cam Loại cuốn dây phát tín hiệu(3) 1 Xảm biến vị trí bướm ga Loại liên tục 1 Cảm biến kích nổ Loại phần tử áp điện 1 Vòi phun Loại 4 lỗ 4 Van ISC Loại cuộn dây quay (1 cuộn) 1 Hệ thống điều khiển động cơ 3)Đặc điểm kết cấu và nguyên lý làm việc của cơ cấu phối khí (kiểu DOHC) 3.1)Kết cấu các chi tiết 3.1.1 Xupáp Xupap có nhiệm vụ đóng mở các đường nạp và xả, đầu xupap có dạng đĩa dẹt, đường kính nắp xupap nạp lớn hơn của xupap xả Làm việc trong môi trường chịu tác dụng của lực khí thể lớn nên xupáp phải độ bền, khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn do các chất sinh ra trong quá trình cháy,Xupap nạpn xupap xả làm bằng thép 40X. Mặt làm việc của xupap được chế tạo vát 45° được gia công kỹ và mài rà với đế xupap. Thân xupap chuyển động trong ống dẫn hướng, phần đuôi được gia công rãnh lắp các móng hãm để bắt chặt vòng chặn lò xo xupap. Số lượng xupáp trong động ứng với mỗi xylanh là bốn (hai xupáp nạp, hai xupáp thải) việc bố trí them xupáp giúp tăng tiết diện lưu thông cho quá nạp và thải giúp nạp đầy và thải hoàn toàn 1.Nấm xupap 2.Thán xupap 3.Đuôi xupap 3.1.2 Con đội Con đội:dùng để truyền lực từ cam trục phân phối, được chế tạo thép C35 có dạng hình trụ, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ dễ chế tạo, kích thước vừa bằng đường kính mặt tiếp xúc Con đội 3.1.3 Ống dẫn hướng xupap Ống dẫn hướng Ống dẫn hướng xupap: dẫn hướng chuyển động cho xupap, tránh hao mòn cho thân tại chỗ lắp xupap Loại ống lót hình trụ được sử dụng rộng rãi vì có tính công nghệ đơn giản. Ông dẫn hướng đuợc đóng ép vào nắm xilanh đến một khoảng cách nhất định. Chiều dài của ống dẫn hướng phụ thuộc vào chiều dày và đường kính của thân xupáp lấy 1.95 lần đường kính của thân xupáp, với bề dày thì 3mm. Khe hở giữa thân xupáp và ống dẫn hướng phụ thuộc vào nhiệt độ và kết cấu của xupáp. 3.1.4 Lò xo xupap Lò xo xupap đảm bảo trong quá trình mở, đóng xupáp không có hiện tượng va đập trên mặt cam. Đảm bảo cho xupáp chuyển động theo đúng quy luật cam phân phối Lò xo xupap làm việc trong điều kiện tải trọng động thay đổi rất đột ngột. Vật liệu chế tạo xupap thường dùng dáy thép có đường kính 3-5 mm loại thép C65 Lò xo 3.1.5 Vòng hãm xupáp Vòng hãm: gồm 2 nửa hình côn có tác dụng liên kết và giữ đĩa chặn và lò xo với đuôi xupap, dung móng hãm không gây nên ứng suất tập trung trên đuôi xupáp Vòng hãm xupáp 3.1.6 Đế xupáp Đế xupáp Mục đích để giảm hao mòn cho thân máy khi chịu va đạp và lực của xupáp Kết cấu đế xupáp rất đơn giản thường chỉ có một vòng hình trụ trên có vát mặt côn tiếp xúc với mặt con của nấm xupáp Mặt ngoài của đế xupáp có thể là mặt trụ trên có tiện rãnh đàn hồi để lắp cho chắc. Mặt ngoài có độ côn khoảng 120 . Loại đế xupáp hình côn này thường không ép sát đáy mà để khe hở nhỏ hơn 0.04 mm. 3.1.7 Trục cam và dẫn động Trục cam và dẫn động: trục cam được chế tạo bằng thép C45, có nhiệm vụ điều khiển việc đống mở xupap đúng thời điểm, được lắp trong thân máy . Trên trục cam ngoài các cam còn có các cổ đỡ, 2 đầu trục lắp bánh răng dẫn động .Cam và các cổ trục chế tạo bằng thép được tôi cao tần và được nhiệt luyện. Trục cam tiếp nhận chuyển động quay từ trục khuỷu, trong 1 chu trình làm việc của động cơ, trục cam quay 1 vòng để điều khiển xupap nạp , xả của mỗi xilanh chỉ mở 1 lần. Như vậy bánh răng của trục cam có số răng lớn gấp 2 lần số răng của bánh răng đầu trục cơ. Các bánh răng này được lắp ăn khớp với nhau theo những vị trí tương ứng giữa trục khuỷu và trục cam, những vị trí này được xác định rất chặt chẽ và được đánh dấu trên các bánh răng phân phối. Trên trục cam có khoan lỗ dầu nhằm bôi trơn, việc khoan lổ dâu và số lượng cần tính toán vì trục làm việc trong môi trường tải trọng nên việc khoan lổ dầu làm trục cam yếu đi Cơ câu phôi khí DOHC gồm có hai trục cam (một trục cam thải, một trục cam nạp) 3.2Nguyên Lý Hoạt Động Cơ cấu phối khí cam xupáp được sử dụng phổ biến trong các loại động cơ vì có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ điều chỉnh, giá thành không cao lắm, đây là xupap kiểu treo Trục khuỷu quay truyền chuyển động đến trục cam , các cam công tác này tác tụng lên con đội xuống xupáp nhờ lò xo xupáp đóng mở xupáp nạp, xã.Việc điều khiển nạp, xã là do pha phối khi quy định *Nhận xét về cơ cấu phối khí DOHC -  Việc tăng thêm số lượng xupáp tạo điều kiện hoàn thiện chế độ nạp xả theo nguyên tắc: nạp đầy khí nạp và xả hết khí cháy. Như vậy thực chất việc sử dụng DOHC cho phép tăng số lượng xupáp tức là tăng tiết diện thông qua của dòng khí nạp và thải. -  Động cơ DOHC còn tạo nên sự đóng mở xupáp cùng tên lệch pha, tạo dòng xoáy khí nạp, cải thiện chất lượng cháy của động cơ, góp phần hoàn thiện công suất động cơ. -  Trên các động cơ hiện đại sử dụng có cấu điều khiển góc đóng mở xupáp bằng điện tử do vậy tối ưu cho quá trình đóng mở xupáp theo tốc độ vòng quay trục khuỷu. Nhờ các ưu việt trên mà công suất động cơ có thể tăng thêm, giải quyết tốt hơn quá trình cháy, chất lượng khí xả, đảm bảo giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu. III)Tài liệu tham khảo 1) Hồ Tấn Chuẩn-Nguyễn Đức Phú, Kết cấu và tính toán động cơ (1,2,3), nhà xuất bản đại học và trung cấp chuyên nghiệp, năm 1976 2) Nguyễn Thành Lương, Nguyên lý động cơ đốt trong, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, năm2007 3)Dương Việt Dũng, Giáo trình môn học kết cấu động cơ đốt trong, năm 2007