Đồ án Động cơ đốt trong

PHẦN I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG I ) Trình tự tính toán : 1.1 )Số liệu ban đầu : 1- Công suất của động cơ Ne Ne =12 (mã lực) =8,83(Kw) 2- Số vòng quay của trục khuỷu n n =2200 (vg/ph) 3- Đường kính xi lanh D D =95 (mm) 4- Hành trình piton S S =115 (mm) 5- Dung tích công tác Vh Vh = = 0,81515 (dm3) 6- Số xi lanh i i = 1 7- Tỷ số nén ε ε =16 8- Thứ tự làm việc của xi lanh (1-2-4-3) 9- Suất tiêu hao nhiên liệu ge =180 (g/ml.h) 10- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp α1 ; α2 α1 =10 (độ) α2 =29 (độ) 11- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp thải =32 (độ) =7 (độ) 12- Chiều dài thanh truyền ltt ltt =205 (mm) 13- Khối lượng nhóm pitton mpt mpt =1,15 (kg) 14- Khối lượng nhóm thanh truyền mtt mtt =2,262 (kg) 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 đông cơ (với đông cơ không tăng áp ta có áp suất khí quyển bằng áp suất trước khi nạp nên ta chọn pk =po Ở nước ta nên chọn pk =po = 0,1 (MPa) 2 )Nhiệt độ môi trường :Tk Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ trước xupáp nạp nên : Tk =T0 =24ºC =297ºK 3 )Áp suất cuối quá trình nạp :pa Áp suất Pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại đông cơ ,tính năng tốc độ n ,hệ số cản trên đường nạp ,tiết diện lưu thông… Vì vậy cần xem xét đông cơ đang tính thuộc nhóm nào để lựa chọn Pa Áp suất cuối quá trình nạp pa có thể chọn trong phạm vi: pa =(0,8-0,9).pk =0,9.0,1 = 0,08-0,09 (MPa) Căn cứ vào động cơ D12_3 dang tính ta chọn: pa =0,088 (Mpa) 4 )Áp suất khí thải P : Áp suất khí thải cũng phụ thuộc giống như p Áp suất khí thải có thể chọn trong phạm vi : p= (1,05-1,05).0,1 =0,105-0,105 (MPa) chọn P =0,11 (MPa) 5 )Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành hh khí ở bên ngoài hay bên trong xy lanh Với động cơ ddieeezeel : ∆T=20 ºC -40ºC Vì đây là đ/c D12-3 nên chọn ∆T=29,5ºC 6 )Nhiệt độ khí sót (khí thải) T Nhiệt độ khí sót T phụ thuộc vào chủng loại đông cơ.Nếu quá trình giản nở càng triệt để ,Nhiệt độ T càng thấp Thông thường ta có thể chọn : T=700 ºK -1000 ºK Thông thường ta có thể chọn : T =700 ºK 7 )Hệ số hiệu định tỉ nhiêt λ : Hệ số hiệu định tỷ nhiệt λ được chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiệu định .Thông thường có thể chọn λ theo bảng sau : α 0,8 1,0 1,2 1,4 λ 1,13 1,17 1,14 1,11 Đối với động cơ đang tính là động cơ diesel có α > 1,4 có thể chọn λ=1,10 8 )Hệ số quét buồng cháy λ : Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta chọn λ =1 9 )Hệ số nạp thêm λ Hệ số nạp thêm λ phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí .Thông thường ta có thể chọn λ =1,02÷1,07 ; ta chọn λ =1,0316 10 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ : Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ Với các loại đ/c điezen ta thường chọn : ξ=0,70-0,85 Chọn : ξ=0,75 11 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ : Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ tùy thuộc vào loại động cơ xăng hay là động cơ điezel .ξ bao giờ cũng lớn hơn ξ Với các loại đ/c điezen ta thường chọn : ξ =0,80-0,90 ta chọn ξ=0,85 12 )Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công dφφ : Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ với chu trình công tác thực tế .Sự sai lệch giửa chu trình thực tế với chu trình tính toán của động cơ xăng ít hơn của động cơ điezel vì vậy hệ số φ của đ/c xăng thường chọn hệ số lớn. Có thể chọn φ trong phạm vi: φ =0,92-0,97 Nhưng đây là đ/c điezel nên ta chọn φ =0,97 II )Tính toán các quá trình công tác : 2.1 .Tính toán quá trình nạp : 1 )Hệ số khí sót γ : Hệ số khí sót γ được tính theo công thức : γ= . . Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót m =1,45÷1,5 Chọn m =1,5 γ = . = 0,03823 2 )Nhiệt độ cuối quá trình nạp T Nhiệt độ cuối quá trình nạp T đươc tính theo công thức: T= ºK T= =340,8 (ºK) 3 )Hệ số nạp η : η = . . . η= . . . = 0.8139 4 )Lượng khí nạp mới M : Lượng khí nạp mới M được xác định theo công thức sau : M = (kmol/kg) nhiên liệu Trong đó p là áp suất có ích trung bình được xác định thao công thức sau: p = = =0,59059 (MPa) Vậy : M = = 0,8191 (kmol/kg nhiên liệu) 5 )Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M : Lượng kk lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M được tính theo công thức : M = . (kmol/kg) nhiên liệu Vì đây là đ/c điezel nên ta chọn C=0,87 ; H=0,126 ;O=0,004 M = . ( + - ) =0,4946 (kmol/kg) nhiên liệu 6 )Hệ số dư lượng không khí α Vì đây là động cơ điezel nên : α = = = 1,6560 2.2 )Tính toán quá trình nén : 1 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí : = 19,806+0,00209.T =19,806 (kJ/kmol.độ) 2 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phạm cháy : Khi hệ số lưu lượng không khí α >1 tính theo công thức sau : = + . .10 T (kJ/kmol.độ) = + . .10=20,8537 (kJ/kmol.độ) 3 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp : Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hh trong quá trình nén tính theo công thức sau : = = (kJ/kmol.độ) 4 ) Chỉ số nén đa biến trung bình n: Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào thong số kết cấu và thong số vận hành như kích thước xy lanh ,loại buồng cháy,số vòng quay ,phụ tải,trạng thái nhiệt độ của động cơ…Tuy nhiên n tăng hay giảm theo quy luật sau : Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n tăng.Chỉ số nén đa biến trung bình n được xác bằng cách giải phương trình sau : n-1 = Chú ý :thông thường để xác định được n ta chọn n trong khoảng 1,340÷1,390 Rất hiếm trường hợp đạt n trong khoảng 1,400 ÷ 1,410 → (theo sách Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong - trang 128 ) Vì vậy ta chọn n theo điều kiện bài toán cho đến khi nao thõa mãn điều kiện bài toán :thay n vào VT và VP của phương trình trên và so sánh,nếu sai số giữa 2 vế của phương trình thõa mãn <0,2% thì đạt yêu cầu. Sau khi chọn các giá trị của n ta thấy n =1,3685 thõa mãn điều kiện bài toán 5 )Áp suất cuối quá trình nén P : Áp suất cuối quá trình nén P được xác định theo công thức : P = P. ε = 0,088. 16 = 3,9037 (MPa) 6 )Nhiệt độ cuối quá trình nén T Nhiệt độ cuối quá trình nén T được xác định theo công thức T = T. ε = 340,8. 16 = 944,9 ( ºK ) 7 )Lượng môi chất công tác của quá trình nén M : Lượng môi chất công tác của quá trình nén M được xác định theo công thức : M = M+ M = M. = 0,8191.(1+0,03823) = 0,85 2.3 )Tính toán quá trình cháy : 1 )Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β : Ta có hệ số thay đổi phần tử lý thuyết β được xác định theo công thức : β = = = 1+ Trong đó độ tăng mol ΔM của các loại động cơ được xác định theo công thức sau: ΔM = 0,21.(1-α)M + ( + ) Đối với động cơ điezel : ΔM = ( + ) Do đó β = 1 + = 1 + = 1,0386 2 )Hệ số thay đổi phân tư thưc tế β: ( Do có khí sót ) Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác đinh theo công thức : β = = 3 )Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z β : (Do cháy chưa hết ) Ta có hệ số thay đổi phân tư thực tế tại điểm z β được xác định theo công thức : β = 1 + . χ Trong đó χ = = Nên: β =1 + . 4 )Lượng sản vật cháy M : Ta có lượng sản vật cháy M đươc xác định theo công thức : M= M +ΔM = β. M = 1,0386.0,8191 =0,8507 5 )Nhiệt độ tại điểm z T : * Đối với động cơ điezel,tính nhiệt độ T bằng cách giải pt cháy : + .T = β. . T Trong đó : Q : là nhiệt trị của dầu điezel ,Q =42,5. 10 ( kJ/kgn.l ) :là tỉ nhiệt mol đẳng áp trung bình của sản vật cháy tại z là : =8,314+ :là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy tại z được tính theo ct : = = a'' + b'' . T Chỉnh lý lại ta có : = a'' + b'' .T Thay (2) vào (1) ta được: ( a'' + b'' ). T Giải phương trình trên với a'' =29,05697 ; b''=0,00264 ta được : T =2032,7 ; T= -6524,06 (loại) 6 )Áp suất tại điểm z p : Ta có áp suất tại điểm z p được xác định theo công thức : p =λ. P ( MPa ) Với λ là hệ số tăng áp λ= β. CHÚ Ý : -Đối với động cơ điezel hệ số tăng áp λ được chọn sơ bộ ở phần thông số chọn. Sau khi tính toán thì hệ số giãn nở ρ (ở quá trình giãn nở) phải đảm bảo ρ<λ,nếu không thì phải chọn lại λ -λ được chọn sơ bộ trong khoảng 1,5 ÷2 Ở đây ta chọn λ =1,8 Vậy p =1,8.3,9037=7,0267 2.4 )Tính toán quá trình giãn nở : 1 )Hệ số giãn nở sớm ρ : ρ = = Qua quá trình tính toán ta tính được ρ = 1,2344 thõa mãn điều kiện ρ < λ 2 )Hệ số giãn nở sau δ : Ta có hệ số giãn nở sau δ được xác định theo công thức : δ = = 3 )Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n : n–1= Trong đó : T :là nhiêt trị tại điểm b và được xác định theo công thức : T= ( ºK ) Q :là nhiệt trị tính toán Đối với động cơ điezel Q= Q Q = 42.500 (kJ/kg n.l) Qua kiệm nghiêm tính toán thì ta chọn đươc n =1,244.Thay n vào 2 vế của pt trên ta so sánh ,ta thấy sai số giữa 2 vế <0,2% nên n chọn là đúng 4 )Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T : T= = ( ºK ) 5 )Áp suất cuối quá trình giãn nở p : Áp suất cuối quá trình giãn nở P được xác định theo CT : p = = (MPa) 6 )Tính nhiệt độ khí thải T : T = T. ==787,65 ( ºK ) Ta tính được T =787,65 ( ºK ).So sánh với nhiệt độ khí thải đã chon ban đầu thõa mãn điều kiện không vượt quá 15 % 2.5 )Tính toán các thông số chu trình công tác 1 )Áp suất chỉ thị trung bình p' : Đây là đông cơ điezel áp suất chỉ thị trung bình P' được xác định theo CT : p' = . Qua tính toán thực nghiệm ta tính được P' = 0,75919 (MPa) 2 )Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p : Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đó ta có áp suất chỉ thị trung bình Trong thực tế được xác định theo công thức : p= p'.φ = 0,75919.0,97 = 0,7364 (MPa) Trong đó φ _hệ số hiệu đính đồ thị công.chọn theo tính năng và chung loại đông cơ. 3 )Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g : Ta có công thức xác định suất tiêu hoa nhiên liệu chỉ thị g: g= = (g/kW.h) 4 )Hiệu suất chỉ thi η: Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị η : η = = ( %) 5 )Áp suất tổn thất cơ giới P : Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và đươc biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ.Ta có tốc độ trung bình của động cơ là : V = = (m/s) Đối với động cơ diesel cao tốc dung cho ôtô (V >7) : P= 0,015+0,0156.V= 0,015+0,0156.8,433 = 0,1466 (MPa) 6 )Áp suất có ích trung bình P : Ta có công thức xđ áp suất có ích trung bình thực tế được xđ theo CT : P = P – P =0,7364 – 0,1466 = 0,5898 (MPa) Ta có trị số P tính quá trình nạp P (nạp) =0,6768 va P=0,6736 thì không có sự chênh lệch nhiều nên có thể chấp nhận được 7 )Hiệu suất cơ giới η : Ta có có thức xác định hiệu suất cơ giới: η = = % 8 )Suất tiêu hao nhiên liệu g : Ta có có thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là: g= = (g/kW.h) 9 )Hiệu suất có ích η : Ta có có thức xác định hiệu suất cơ có ích η được xác định theo công thức: η = η .η = 0,8010.0,4316 =0,3457 10 )Kiểm nghiêm đường kính xy lanh D theo công thức : D = (mm ) Mặt khác V = = ( md3 ) D = = 0,9502419(mm) Ta có sai số so với đề bài là :0,045 (mm) III ) Vẽ và hiệu đính đồ thị công : Căn cứ vào các số liệu đã tính , p , p , p , p ,n, n, ε ta lập bảng tính đường nén và đường giãn nở theo biến thiên của dung tích công tác V = i.V V : Dung tích buồng cháy V = = = 0,054343 ( dm3 ) Các thông số ban đầu: p = 0 ,11 MPa ; p = 0,088MPa; p= 3,9037 MPa p = 7,027 MPa ; p = 0,2903 MPa 3.1 ) Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén : - Phương trình đường nén đa biến : P.V = const Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường nén thì : P. V = P .V P = P. = P. = n : Chỉ số nén đa biến trung bình n = 1,3685 P : Áp suất cuối quá trình nén P = 3,9037 ( MPa) 3.2 ) Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở : - Phương trình của đường giãn nở đa biến : P.V = const Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì : P. V = P. V → P = P. Ta có : ρ = : Hệ số giãn nở khi cháy ρ = chọn ρ = 1,2344 V = ρ.V Vậy P = P. = = = P n : Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n = 1,2438 P : Áp suất tại điểm z : P = 7,027 (MPa) Quá trình nén Quá trình giãn nở i i.V P = Giá trị biểu diễn P = P. Giá trị biểu diễn : 1 0,09209 4,9416 (12,3; 115,1) =1,1654 0,10733 4,0080 (14,2; 102,8) 9,8832 (14,2; 250) 2 0,18418 1,9148 (24,5; 49) 5,0487 (24,5; 129,4) 3 0,27627 1,0997 (36,7; 28) 3,0490 (36,7; 78) 4 0,36836 0,7419 (49; 19,02) 2,1318 (49; 54,6) 5 0,46045 0,5468 (61,1; 14) 1,6152 (61,1; 41,1) 6 0,55254 0,4261 (73,3; 10,9) 1,2875 (73,3; 33) 7 0,64463 0,3451 (85,6; 8,84) 1,0628 ( 85,6; 27,3) 8 0,73672 0,2875 (97,8; 7,37) 0,9002 (97,8; 23) 9 0,82881 0,2447 (110; 6,27) 0,7775 (110; 20) 10 0,92090 0,2119 (122,3; 5,43) 0,6820 (122,3; 17,4) 11 1,01299 0,1860 (134,5; 4,76) 0,6058 (134,5; 15,5) 12 1,10508 0,1651 (146,8; 4,23) 0,5436 (146,8; 14) 13 1,19718 0,1480 ( 159; 3,79) 0,4921 (159;12,6) 14 1,28927 0,1337 (171,2; 3,42) 0,4488 (171,2; 11,5) 15 1,38136 0,1217 (183,4; 3,12) 0,4119 (183,4; 10,6) 16 1,47345 0,1114 (195,6; 2,86) 0,3801 (195,6; 9,74) 17 1,56554 0,1025 (207,9; 2,62) 0,3525 (207,9; 9,03) 18 1,65763 0,0948 (220; 2,43) 0,3288 (220; 8,43) 3.3 ) Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt : - Vẽ đồ thị P-V theo tỷ lệ xích : η = η = Ta có V = V + V = 0,054334 + 0,81515 = 0,8695 ( dm3) Mặt khác ta có : V = ρ. V = 1,2344 .0,054334 = 0,6707 ( l ) 3.4 ) Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công : Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piton S là : μ = = = = 0,546 Thông số kết cấu động cơ là : λ = = = = 0,28 Khoảng cách OO’ là : OO’= = = 8,05 ( mm ) Giá trị biểu diễn của OO’ trên đồ thị : gtbd = = = 14,91( mm ) Ta có nửa hành trình của piton là : R = = =57,5 ( mm ) Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị : gtbd = = = 105,31 ( mm ) 3.5 ) Lần lượt hiệu định các điểm trên đồ thị : 1 ) Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp : (điểm a) Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc đóng muộn xupáp thải β , bán kính này cắt đường tròn tại điểm a’ . Từ a’ gióng đường thẳng song song với trục tung cắt đường P tại điểm a . Nối điểm r trên đường thải ( là giao điểm giữa đường P và trục tung ) với a ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp. 2 ) Hiệu định áp suất cuối quá trình nén : ( điểm c’) Áp suất cuối quá trình nén thực tế do hiện tượng phun sớm (động cơ điezel ) và hiện tượng đánh lửa sớm (động cơ xăng ) nên thường chọn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết P đã tính . Theo kinh nghiệm , áp suất cuối quá trình nén thực tế P’ được xác định theo công thức sau : Vì đây là động cơ điezel : P’ = P + .( P - P ) = 3,9037 + .( 7,027- 3,9037 ) = 4,9448 ( MPa ) Từ đó xác định được tung độ điểm c’trên đồ thị công : y = = = 178,0128 (mm ) 3 ) Hiệu chỉnh điểm phun sớm : ( điểm c’’ ) Do hiện tương phun sớm nên đường nén trong thực tế tách khỏi đường nén lý thuyết tại điểm c’’. Điểm c’’ được xác định bằng cách .Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định được góc phun sớm hoặc góc đánh lửa sớm θ, bán kính này cắt vòng tròn Brick tại 1 điểm . Từ điểm gióng này ta gắn song song với trục tung cắt đường nén tại điểm c’’. Dùng một cung thích hợp nối điểm c’’ với điểm c’ 4 )Hiệu đính điểm đạt P thực tế Áp suất p thực tế trong quá trình cháy - giãn nở không duy trì hằng số như động cơ điezel ( đoạn ứng với ρ.V ) nhưng cũng không đạt được trị số lý thuyết như động cơ xăng. Theo thực nghiệm ,điểm đạt trị số áp suất cao nhất là điểm thuộc miền vào khoảng 372° ÷ 375° ( tức là 12° ÷ 15° sau điểm chết trên của quá trình cháy và giãn nở ) Hiệu định điểm z của động cơ điezel : - Xác định điểm z từ góc 15º .Từ điểm O΄trên đồ thị Brick ta xác định góc tương ứng với 375º góc quay truc khuỷu ,bán kính này cắt vòng tròn tại 1 điểm . Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường P tại điểm z . - Dùng cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát với đường giãn nở . 5 ) Hiệu định điểm bắt đầu quá trình thải thực tế : ( điểm b’ ) Do có hiện tượng mở sớm xupáp thải nên trong thực tế quá trình thải thực sự diễn ra sớm hơn lý thuyết . Ta xác định điểm b bằng cách : Từ điểm O’trên đồ thị Brick ta xác định góc mở sớm xupáp thải β,bán kính này cắt đường tron Brick tại 1 điểm.Từ điểm này ta gióng đường song song với trục tung cắt đường giãn nở tại điểm b’. 6 ) Hiệu định điểm kết thúc quá trình giãn nở : ( điểm b’’ ) Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế P thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở lý thuyết do xupáp thải mở sớm . Theo công thức kinh nghiệm ta có thể xác định được : P= P + .( P - P ) = 0,11 + .( 0,2903- 0,11 ) = 0,2003 (MPa) Từ đó xác định tung độ của điểm b’’ là : y = = = 7,209 ( mm ) Đồ thị công chỉ thị PHẦN II : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC I ) Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học : Các đường biểu diễn này đều vẽ trên 1 hoành độ thống nhất ứng với hành trình piston S = 2R .Vì vậy độ thị đều lấy hoành độ tương ứng với V của độ thị công ( từ điểm 1.V đến ε.V ) 1.1 ) Đường biểu diễn hành trình của piston x = ƒ(α) Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn hành trình của piston theo trình tự sau : 1 . Chọn tỉ xích góc : thường dùng tỉ lệ xích ( 0,6 ÷ 0,7 ) ( mm/độ ) 2 . Chọn gốc tọa độ cách gốc cách độ thị công khoảng 15 ÷ 18 cm 3 . Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 10° ,20° ,…….180° 4 . Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm 10° ,20° ,…….180° tương ứng trên trục tung của đồ thị của x = ƒ(α) ta được các điểm xác định chuyển vị x tương ứng với các góc 10°,20°,…..180° 5 . nối các điểm xác định chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ x = f(α). 1.2 ) Đường biểu diễn tốc độ của piston v = f(α) . Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn tốc độ của píton v = f(α). Theo phương pháp đồ thị vòng .Tiến hành theo các bước cụ thể sau: 1.Vẻ nửa vòng tròn tâm O bán kính R ,phía dưới đồ thị x = f(α). Sát mép dưới của bản vẽ 2. Vẽ vòng tròn tâm O bán kính là Rλ/2 3. Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R và vòng tròn tâm O bán kính là Rλ/2 thành 18 phần theo chiều ngược nhau . 4. Từ các điểm chia trên nửa vòng tâm tròn bán kính là 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 trên bán kính là Rλ/2 tại các điểm a,b,c,…. 5. Nối tại các điểm a,b,c,…. Tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ piton 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 α đến đường cong a,b,c…. Đồ thị này biểu diễn quan hệ v = f(α) trên tọa độ độc cực : V= Hinh 2.1: Dạng đồ thị v = f(α) 1.3 Đường biểu diễn gia tốc của piston j = f( x) Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston theo phương pháp Tôlê ta vẽ theo các bước sau : 1.Chọn tỉ lệ xích μ phù hợp trong khoảng 30 ÷ 80 (m/s .mm ) Ở đây ta chọn μ = 50 (m/s .mm ) 2.Ta tính được các giá trị : - Ta có góc : ω = = = 230,3835 (rad /s ) - Gia tốc cực đại : j= R.ω .( 1 + λ ) =57,5 10.230,3835.( 1 + 0,28 ) = 3,906.10( m/ s) Vậy ta được giá trị biểu diễn j là : = = = 78,129 ( mm ) -Gia tốc cực tiểu : j = –R.ω.( 1– λ ) = –57,5.10.230,3835.( 1–0,28 ) = –2,197.10( m/ s) Vậy ta được giá trị biểu diễn của j là : gtbd = = = –43,497 ( mm ) -Xác định vị trí của EF : EF = –3.R.λ.ω = –3.57,5.10.0,28.230,3835 = –2,563.10 ( m/s ) Vậy giá trị biểu diễn EF là : gtbd = = = - 51,29 ( mm ) 3. Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy AC = j , từ điểm B tương ứng điểm chết dưới lấy BD = j , nối CD cắt trục hoành ở E ; lấy EF = –3.R.λ.ω về phía BD Nối CF với BD ,chia các đoạn này làm 8 phần , nối 11, 22, 33 …Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33 …ta được đường cong biểu diễn quan hệ j = ƒ(x) x= f( α) j= f( x) v= f( α ) II )Tính toán động học : 2.1 )Các khối lượng chuyển động tịnh tiến : - Khối lượng nhóm piton m = 3,5 Kg - Khối lượng thanh truyền phân bố về tâm chốt piston + ) Khối lương thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m có thể tra trong các 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 nghiêm sau : Đối với động cơ điezel ta có : m = Trong đó là khối lượng thanh truyền mà đề bài đã cho. Ta chọn m = 0,28 . m = 0,28. 2,262= 0,63336 Vậy ta xác định đươc khối lượng tịnh tiến mà đề bài cho là : m = m + m = 1,15 + 0,63336 = 1,78336 (Kg) 2.2 ) Các khối lượng chuyển động quay : Hình 2.2 : Xác định khối lượng khuỷu trục Khối lượng chuyển động quay của một trục khuỷu bao gồm : - Khối lượng của thanh truyền quy dẫn về tâm chốt : m = = 2,262– 0,63336=1,6286 - Khối lượng của chốt trucj khuỷu : m m = π. .ρ Trong đó ta có : d : Là đường kính ngoài của chốt khuỷu : 65 δ : Là đường kính trong của chốt khuỷu : 26 l : Là chiều của chốt khuỷu : 47 ρ : Là khối lượng riêng của vật liệu làm chốt khuỷu ρ : 7800 Kg/ m = 7,8.10 Kg/ mm m = π. = 1,176 Khối lượng của má khuỷu quy dẫn về tâm chốt : m . Khối lượng này tính gần đúng theo phương trình quy dẫn : m = Trong đó : m khối lượng của má khuỷu r bán kính trọng tâm má khuỷu : R :bán kính quay của khuỷu : R = S /2= 115/2 =57,5 (mm) 2.3 ) Lực quán tính : Lực quán tính chuyển động tịnh tiến : P = - m.j = -m.R.ω.( cos α + λ.cos 2α ) = -( cos α + λ.cos 2α ) Với thông số kết cấu λ ta co bảng tính P : α radians A =cos α + λ.cos 2α = - 22,9. .( cos α + λ.cos 2α ) =cos α +0,2589.cos 2α = - 22,9. . A 0 0 1.2589 -28828.81 10 0.174533 1.228094173 -28123.35655 20 0.349066 1.138021527 -26060.69297 30 0.523599 0.995475404 -22796.38675 40 0.698132 0.81101956 -18571.9448 50 0.872665 0.597830096 -13690.30921 60 1.047198 0.37055 -8485.595 70 1.22173 0.143691237 -3290.529327 80 1.396263 -0.069638242 1594.715738 90 1.570796 -0.2589 5928.81 100 1.745329 -0.416934597 9547.802276 110 1.919862 -0.54034905 12373.99324 120 2.094395 -0.62945 14414.405 130 2.268928 -0.687745123 15749.36331 140 2.443461 -0.72108693 16512.8907 150 2.617994 -0.736575404 16867.57675 160 2.792527 -0.741363714 16977.22906 170 2.96706 -0.741521333 16980.83854 180 3.141593 -0.7411 16971.19 2.4)Vẽ đường biểu diễn lực quán tính : Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn lực quán tính theo pp Tolê nhưng hoành độ đặt trùng với đường p ở đồ thị công và vẽ đường -=ƒ(x) (tức cùng chiều với j = ƒ(x)) Ta tiến hành theo bước sau : 1 ) Chọn tỷ lệ xích để của là μ (cùng tỉ lệ xích với áp suất p ) (MPa/mm), tỉ lệ xích μ cùng tỉ lệ xích với hoành độ của j = ƒ(x) Chú ý : Ở đây lực quán tính p sở dĩ có đơn vị là MPa (tính theo đơn vị áp suất ) bởi vì được tính theo thành phần lực đơn vị (trên 1 đơn vị diện tích đỉnh piston )để tạo điều kiện cho công việc công tác dụng lực sau này của lực khí thể và lực quán tính. 2 ) Ta tính được các giá trị : - Diện tích đỉnh piston : F = = ( m ) - Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực đại : P = = = 0,983.10 N/m P = 0,983 ( Mpa) Vậy ta được giá trị biểu diễn là : gtbd = = = 38,38 ( mm ) -Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực tiểu : P = = = 0,553.10 N/m = 0,553 Mpa Vậy ta được giá trị biểu diễn là : gtbd = = = 19,9 ( mm ) -Ta xác định giá trị E’F’ là : E’F’ = = Mpa Vậy ta được giá trị biểu diễn của E’F’ là : gtbd = = = 23,22 ( mm ) 3 ) Từ điểm A’ tương ứng điểm chết trên lấy A’C’ = P từ điểm B tương ứng với điểm chết dưới lấy B’D’ = P ; 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 8 phần , nối 11, 22 , 33.. Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33…Ta đuợc đường cong biểu diễn quan hệ –P = ƒ(x) 2.5 ) Đường biểu diễn v = ƒ(x) Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn quan hệ v = ƒ(x) dựa trên 2 đồ thị là đồ thị đó là x = ƒ(x) và đồ thị v = ƒ(x) (sử dụng theo pp đồ thị vòng ).Ta tiến hành theo đồ thị sau : 1 ) Từ tâm các điểm đã chia độ trên cung của đồ thị Brick ta gióng các đường song song với trục tung tương ứng với các giá trị góc quay α = 10°, 20°, 30°…180° 2 ) Đặt các giá của vận tốc v này (đoạn thăng biểu thị giá trị của v có 1 đầu mút thuộc đồ thị v = ƒ(x) ,1 đầu thuộc nữa vòng tròn tâm O, bán kính R trên đồ thị ) trên các tia song song với các trục tung nhưng xuất phát tư các góc tương ứng trên đồ thị Brick gióng xuống hệ trục tọa độ của đồ thị v = ƒ(x). 3 ) Nối các điểm trên đồ thị ta được đường biểu diễn quan hệ v = ƒ(x) Chú ý : nếu vẽ đúng điểm v sẽ ứng với j = 0 2.6 ) Khai triển đồ thị công P–V thành p =ƒ(α) Để thuận tiện cho việc tính toán sau này ta tiến hành khai triển đồ thị công P–V thành đồ thị p =ƒ(α).Khai triển đồ thị công theo trình tự sau : 1 ) Chọn tỷ lệ xích μ = 2°/ 1mm .Như vậy toàn bộ chu trình 720° sẽ ứng với 360 mm .Đặt hoành độ α này cùng trên đường đậm biểu diễn P và cách điểm chết dưới của đồ thị công khoảng 4÷5 cm 2 ) Chọn tỷ lệ xích μ đúng bằng tỷ lệ xích μ khi vẽ đồ thị công (MN/mm) 3 ) Từ các điểm chia trên đồ thị Brick ta xác định trị số cua P tương ứng với các góc α rồi đặt các giá trị này trêb đồ thị P–α Chú ý : + ) Cần xác định điểm p .Theo kinh nghiệm , điểm này thường xuất hiện ở 372° ÷ 375°. + ) Khi khai triển cần cận thận 1 đoạn có độ dốc tăng trưởng và đột biến lớn của p từ 330° ÷ 400° ,nên lấy thêm điểm ở đoạn này để vẽ được chính xác. 4 ) Nối các điểm xác định theo 1 đường cong trơn ta thu được đồ thị biểu diễn quan hệ P = ƒ(α) Hình 2.6 : Dạng đồ thị của p =ƒ(α) 2.7 )Khai triển đồ thị P = ƒ(x) thành P = ƒ(α) Đồ thị P = ƒ(x) 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 đương này thế nào cũng cắt đường nén ac . Động cơ tốc độ thấp, đường P ít khi cắt đường nén. Ngoài ra đường P còn cho ta tìm được giá trị của P = P + P một cách dễ dàng vì giá trị của đường p chính là khoảng cách giữa đường nạp P với đường biểu diễn P của các quá trình nạp, nén ,cháy giãn nở và thải của động cơ. Khai triển đồ thị P = ƒ(x) thành đồ thị P = ƒ(α) tương tự như cách ta khai triển đồ thị công ( thông qua vòng tròn Brick ) chỉ có điều cần chú ý là đồ thị trước là ta biểu diễn đồ –P = ƒ(x) nên cần lấy lại giá trị P cho chính xác. pΣ= f( α) pj= f( α) pkt= f( α) Hình 2.7 : Đồ thị pkt= f( α), pj= f( α), pΣ= f( α) 2.8 ) Vẽ đồ thị P = ƒ(α). Ta tiến hành vẽ đồ thị P = ƒ(α) bằng cách ta cộng 2 đồ thị là đồ thị là độ thị P=ƒ(α) và đồ thị P = ƒ(α). 2.9 ) Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến T = ƒ(α) và đồ thị lực pháp tuyến Z = ƒ(α) 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 : T = P.  ; Z = P. Trong đó góc lắc của thanh truyền β được xác định theo góc quay α của trục theo công thức sau : sin β= λ.sinα Vẽ 2 đường này theo trình tự sau: Bố trí hoành độ α ở dưới đường P , tỷ lệ xích μ = 2°/ 1mm sao cho đường biểu diễn nằm ở khoảng giữa tờ giấy kẻ ly A ( có thể chọn trùng với đường biểu diển hoành độ của đồ thị j = ƒ(α) ) Căn cứ vào thông số kết cấu λ = R/l, dựa vào các công thức trên và dựa vào đồ thị P = ƒ(α) ta xác định được các giá trị cho trong bảng dưới đây theo góc quay α của trục khuỷu . Biểu diển đường và trên tọa độ đã chọn Chú ý : Kiểm tra các mối tương quan nhau : + ) Ở các điểm ta đều có T = 0 nên đường T đều cắt trục hoành . + ) Ở các điểm thì T = Z = 0 nên 2 đường này giao nhau trên trục hoành . α α(rad) β(rad) α+β  T   Z 0 0 0 0 0 1 -63 0 -63 10 0.1745 0.045 0.2195 0.218 0.977 -63 -13.73 -61.55 20 0.3491 0.0887 0.4377 0.4256 0.9093 -57 -24.26 -51.83 30 0.5236 0.1298 0.6534 0.6131 ]0.8008 -50 -30.65 -40.04 40 0.6981 0.1672 0.8653 0.7721 0.6576 -41 -31.66 -26.96 50 0.8727 0.1997 1.0723 0.8961 0.4878 -33 -29.57 -16.1 60 1.0472 0.2261 1.2733 0.9811 0.3008 -23 -22.56 -6.917 70 1.2217 0.2458 1.4675 1.0255 0.1063 -10 -10.25 -1.063 80 1.3963 0.2578 1.6541 1.0306 -0.086 5 0 0 90 1.5708 0.2619 1.8327 1 -0.268 15 15 -4.021 100 1.7453 0.2578 2.0031 0.939 -0.433 21 19.719 -9.1 110 1.9199 0.2458 2.1656 0.8539 -0.578 27 23.055 -15.6 120 2.0944 0.2261 2.3205 0.751 -0.699 32 24.032 -22.38 130 2.2689 0.1997 2.4686 0.636 -0.798 35 22.259 -27.92 140 2.4435 0.1672 2.6107 0.5135 -0.875 39 20.027 -34.11 150 2.618 0.1298 2.7478 0.3869 -0.931 40 15.478 -37.25 160 2.7925 0.0887 2.8812 0.2585 -0.97 41 10.598 -39.77 170 2.9671 0.045 3.012 0.1293 -0.993 41.5 5.3671 -41.19 180 3.1416 0 3.1416 0 -1 42 0 -42 190 3.3161 -0.045 3.2712 -0.129 -0.993 42.5 -5.496 -42.19 200 3.4907 -0.089 3.402 -0.258 -0.97 40 -10.34 -38.8 210 3.6652 -0.13 3.5354 -0.387 -0.931 38 -14.7 -35.39 220 3.8397 -0.167 3.6725 -0.514 -0.875 37 -19 -32.36 230 4.0143 -0.2 3.8146 -0.636 -0.798 35 -22.26 -27.92 240 4.1888 -0.226 3.9627 -0.751 -0.699 31 -23.28 -21.68 250 4.3633 -0.246 4.1176 -0.854 -0.578 28 -23.91 -16.18 260 4.5379 -0.258 4.28 -0.939 -0.433 23 -21.6 -9.966 270 4.7124 -0.262 4.4505 -1 -0.268 16 -16 -4.289 280 4.8869 -0.258 4.6291 -1.031 -0.086 10 -10.31 -0.86 290 5.0615 -0.246 4.8157 -1.025 0.1063 2 0 0 300 5.236 -0.226 5.0099 -0.981 0.3008 -10 9.8106 -3.008 310 5.4105 -0.2 5.2109 -0.896 0.4878 -18 16.13 -8.78 320 5.5851 -0.167 5.4179 -0.772 0.6576 -20 15.441 -13.15 330 5.7596 -0.13 5.6298 -0.613 0.8008 -10 5 -3.4 340 5.9341 -0.089 5.8455 -0.426 0.9093 10 -4.256 9.0929 350 6.1087 -0.045 6.0637 -0.218 0.977 70 -15.26 68.39 360 6.2832 0 6.2832 0 1 150 0 150 370 6.4577 0.045 6.5027 0.218 0.977 180 39.234 175.86 380 6.6323 0.0887 6.7209 0.4256 0.9093 178 75.749 161.85 390 6.8068 0.1298 6.9366 0.6131 0.8008 75 50.979 50.056 400 6.9813 0.1672 7.1485 0.7721 0.6576 45 34.743 29.59 410 7.1558 0.1997 7.3555 0.8961 0.4878 30 26.883 14.633 420 7.3304 0.2261 7.5565 0.9811 0.3008 20 19.621 6.015 430 7.5049 0.2458 7.7507 1.0255 0.1063 18 18.459 1.9138 440 7.6794 0.2578 7.9373 1.0306 -0.086 19 19.581 0 450 7.854 0.2619 8.1159 1 -0.268 23 23 -6.165 460 8.0285 0.2578 8.2863 0.939 -0.433 27 25.354 -11.7 470 8.203 0.2458 8.4488 0.8539 -0.578 30 25.617 -17.33 480 8.3776 0.2261 8.6037 0.751 -0.699 34 25.534 -23.77 490 8.5521 0.1997 8.7518 0.636 -0.798 36 22.895 -28.72 500 8.7266 0.1672 8.8938 0.5135 -0.875 38 19.513 -33.23 510 8.9012 0.1298 9.031 0.3869 -0.931 40 15.478 -37.25 520 9.0757 0.0887 9.1644 0.2585 -0.97 42 10.856 -40.74 530 9.2502 0.045 9.2952 0.1293 -0.993 43 5.5611 -42.68 540 9.4248 0 9.4248 0 -1 43 0 -43 550 9.5993 -0.045 9.5543 -0.129 -0.993 42 -5.432 -41.69 560 9.7738 -0.089 9.6852 -0.258 -0.97 40 -10.34 -38.8 570 9.9484 -0.13 9.8186 -0.387 -0.931 38 -14.7 -35.39 580 10.123 -0.167 9.9557 -0.514 -0.875 36 -18.49 -31.48 590 10.297 -0.2 10.098 -0.636 -0.798 33 -20.99 -26.33 600 10.472 -0.226 10.246 -0.751 -0.699 30 -21.53 -21.98 610 10.647 -0.246 10.401 -0.854 -0.578 25 -21.35 -14.44 620 10.821 -0.258 10.563 -0.939 -0.433 20 -18.78 -8.666 630 10.996 -0.262 10.734 -1 -0.268 15 -15 -4.021 640 11.17 -0.258 10.912 -1.031 -0.086 7 0 0 650 11.345 -0.246 11.099 -1.025 0.1063 -7 7.1784 -0.744 660 11.519 -0.226 11.293 -0.981 0.3008 -20 19.621 -6.015 670 11.694 -0.2 11.494 -0.896 0.4878 -31 27.779 -15.12 680 11.868 -0.167 11.701 -0.772 0.6576 -41 31.655 -26.96 690 12.043 -0.13 11.913 -0.613 0.8008 -50 30.653 -40.04 700 12.217 -0.089 12.129 -0.426 0.9093 -55 23.406 -50.01 710 12.392 -0.045 12.347 -0.218 0.977 -60 13.078 -58.62 720 12.566 0 12.566 0 1 -63 0 -63 ΣT= f( α) T= Z= f( α ) Hình 2.9 : Đồ thị các lực: T= f( α), Z= f( α), ΣT= f( α). 2.10 )Vẽ đường biểu diễn ΣT = ƒ(α) của động cơ nhiều xy lanh. Động cơ nhiều xy lanh có nhiều momen tích lũy vì vậy phải xác định momen này.Ta xác định chu kỳ của momen tổng phụ thuộc vào số xy lanh và số kỳ ,chu kỳ này bằng đúng góc công tác của các khuỷu : δ = Trong đó : τ :Là số kỳ của động cơ : 4 kỳ i : Số xy lanh của động cơ : 1 xy lanh Nếu trục khuỷu không phân bố các khuỷu theo đúng góc canh tác (điều kiện đồng đều chu trình ) thì chu kỳ của momen tổng cũng thay đổi Ví dụ : Động cơ điezel 2-20 của nhà máy cơ khí TRẦN HƯNG ĐẠO có góc lệch khuỷu công tác của 2 xy lanh là 180° nên chu kỳ công tác của momen tổng vẫn là 720° Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn ΣT = ƒ(α) cũng chính là đường biểu diễn ΣM =ƒ(α) (do ta đã biết ΣM = Σ T.R ) .Ta vẽ đường biểu diễn này như sau : 1 ) Lập bảng xác định các góc α ứng với các khuỷu theo thứ tự làm việc của động cơ.Do ở đây là động cơ 4 kỳ ,4 xy lanh có thứ tự làm việc 1-3-4-2 : 0° 180° 360° 540° 720° 1 Nạp Nén Cháy Thải 2 Nén Cháy Thải Nạp 3 Thải Nạp Nén Cháy 4 Cháy Thải Nạp Nén α = 0° α = 180° α = 540° α = 360° Chú thích :Tại thời điểm xy lanh đang ở góc công tác là α = 0° thì các xy lanh 2, 3, 4 đang ở góc công tác tương ứng α = 180°, α = 540° , α = 360° 2 ) Ta có bảng tính ΣT = ƒ(α) : 3 ) Từ bảng số liệu trên ta vẽ đường đồ thị ΣT=ƒ(α) ở góc trên của đồ thị T và Z 4 ) Vẽ đường ngang xác định ΣT (đại diện cho momen cản ) trực tiếp trên đồ thị bằng cách đếm diện tích bao bởi đường ΣT với trục hoành α (F) rồi chia diện tích này cho chiều dài của trục hoành. Nghĩa là : ΣT= = = = 17 ( mm ) Trong đó là tỷ lệ xích của lực tiếp tuyến. Tiếp đến ta tính theo công suất động cơ : Trong đó : : Công suất động cơ = 8,83 ( KW )  : Diện tích đỉnh piston = 7,088.10 R : Bán kính quay trục khuỷu R = 57,5. ( m ) n: Số vòng quay của động cơ  n = 2200 ( v/ph ) = chọn = 0,8012 = 0,117 Giá trị biểu diễn của là = = = 4,212 ( mm ) Ta kiểm nghiệm bằng công thức thực nghiệm như sau : .100% = = 4,75 % So sánh 2 giá trị và ta thấy 4,75% < 5%. Đạt yêu cầu bài toán 0 0 180 0 540 0 360 0 0 10 -13.73 190 -5.496 550 -5.432 370 39.234 14.574 20 -24.26 200 -10.34 560 -10.34 380 75.749 30.814 30 -30.65 210 -14.7 570 -14.7 390 45.979 -14.08 40 -31.66 220 -19 580 -18.49 400 34.743 -34.4 50 -29.57 230 -22.26 590 -20.99 410 26.883 -45.93 60 -22.56 240 -23.28 600 -22.53 420 19.621 -48.75 70 -10.25 250 -23.91 610 -21.35 430 18.459 -37.05 80 5.153 260 -21.6 620 -18.78 440 19.581 -15.64 90 15 270 -16 630 -15 450 23 7 100 19.719 280 -10.31 640 -7.214 460 25.354 27.553 110 23.055 290 -2.051 650 7.1784 470 25.617 53.8 120 24.032 300 9.8106 660 19.621 480 25.534 78.997 130 22.259 310 16.13 670 27.779 490 22.895 89.064 140 20.027 320 15.441 680 31.655 500 19.513 86.636 150 15.478 330 6.1306 690 30.653 510 15.478 67.739 160 10.598 340 -4.256 700 23.406 520 10.856 40.604 170 5.3671 350 -15.26 710 13.078 530 5.5611 8.7486 180 0 360 0 720 0 540 0 0 2.11 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Ta tiến hành vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu theo các bước: - Vẽ hệ trục tọa độ 0’TZ và dựa vào bảng tính T= f( α) và Z= f( α) đã tính ở bảng trên để xác định được các điểm 0 là điểm có tọa độ , ; điểm 1 là các điểm , …điểm 72 là điểm có tọa độ , . Thực chất đây là đồ thị ptt biểu diễn trên đồ thị T- Z do ta thấy tính từ gốc tọa độ tại bất kỳ điểm nào ta đều có : . - Tìm gốc của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu bằng cách đặt vec tơ pko ( đại diện cho lực quán tính ly tâm tác dụng lên chốt khuỷu) lên đồ thị. Ta có công thức xác định lực quán tính ly tâm tác dụng lên chốt khuỷu là: ( MN) => ( mm) Vậy xác định được gốc O của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Nối O với bất cứ điểm nào trên đồ thị ta đều có: Trị số thể hiện bằng độ dài . Chiều tác dụng là chiều . Điểm tác dụng là a trên phương kéo dài của AO cắt vòng tròn tượng trưng cho mạt chốt khuỷu. Hình 2.11 : Đồ thì phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 2.12 Vẽ đường biểu diễn Q= f( α). Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn Q= f( α) theo trình tự sau: - Chọn hoành độ α gần sát mép dưới của tờ giấy vẽ và đặt cùng μα với các đồ thị p= f( α), T= f( α), Z= f( α). - Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta lập được bảng giá trị của Q theo góc quay α của trục khuỷu:   Q   Q   Q   Q 0 98 180 78 360 114 540 80 10 95 190 74 370 145 550 78 20 83 200 70 380 147 560 76 30 70 210 69 390 50 570 73 40 60 220 66 400 45 580 72 50 48 230 63 410 40 590 57 60 38 240 61 420 42 600 53 70 36 250 59 430 43 610 50 80 40 260 50 440 47 620 45 90 42 270 45 450 52 630 42 100 50 280 40 460 59 640 40 110 59 290 36 470 65 650 45 120 61 300 37 480 71 660 56 130 63 310 42 490 73 670 60 140 65 320 50 500 75 680 68 150 69 330 33 510 78 690 80 160 71 340 30 520 79 700 90 170 73 350 32 530 80 710 97 720 98 - Vẽ Q= f( α) trên đồ thị Q- α. - Xác định Qtb bằng cách đếm diện tích bao bởi Q= f( α) và trục hoành rồi chia cho chiều dài trục hoành ta có Qtb: = 81,74 ( MPa) Hệ số va đập χ: Chương III :TÍNH NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH I )Tính nghiệm bền trục khuỷu : Ta biết trục khuỷu là một dầm siêu tĩnh ,chịu lực phức tạp .Để đơn giản cho quá trình xét và tính kiểm nghiệm , ta phân thành nhiều đoạn với đoạn dầm đó trở thành dầm tĩnh định ứng với 1 khuỷusơ đồ tính được giới thiệu trên hình : Ký hiệu trên sơ đồ như sau : T va Z lần lượt là lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu : Lực quán tính ly tâm của má khuỷu : Lực quán tính ly tâm của chốt khuỷu . : Lực quán tính ly tâm của : Lực quán tính ly tâm của đối trọng. T’, T’’, Z’, Z’’ : là các phản lực do T và Z sinh ra khi tác dụng lên trục làm việc. , : Momen xoắn tác dụng lên cổ trục bên trái và bên phải. Người ta giả thiết rằng ứng suất lớn nhất tác dụng lên khuỷu nguy hiểm nhất có thể xảy ra trong các trường hợp sau : 1 . Trường hợp chịu lực khi khởi động. 2 . Trường hợp chịu lực khi làm việc . 3 . Trường hợp chịu lực khi làm việc 4 . Trường hợp chịu lực Trong thực tế khi vận hành động cơ , lực tác dụng trong trường hợp (1) bao giờ cũng lớn hơn trường hợp (2).Và lực tác dụng lên cổ khuỷu ở trường hợp (3) bao giờ cũng lớn hơn trường hợp (4) . Vì vậy ta chỉ cần xét hai trường hợp 1 và 3. 1 ) Trường hợp chịu lực () : Đối với động cơ điezel thì đây là trường hợp khởi động . Lúc này ta xét vị trí trục khuỷu ở vị trí điểm chết trên (ĐCT) nên ta có : , T = 0 , n = 0 , , Z = = 9,8832.0,011 = 0,108 ( MN ) Lúc này : l’= l’’= ( mm ) ; Z ’= Z’’= = = 0,054 ( MN ) a )Tính nghiệm bền chốt khuỷu và momen uốn chốt khuỷu : . l’ = 0,054.59,5. = 3,213. ( MN.m ) Ứng suất uốn chốt khuỷu là : (MN.) Trong đó : : mođun chống uốn của tiết diện ngang chốt : Đối với chốt đặc: ( ) Trong đó : : Đường kính ngoài và trong của chốt khuỷu = = 62,7 ( MN ) b )Tính nghiệm bền của má khuỷu : Lực pháp tuyến Z gây uốn và nén má khuỷu tại tiết diện (A-A) * )Ứng suất uốn má khuỷu : b’= = 0,0245 ( mm ) 115 ( MN ) * ) Ứng suất nén má khuỷu . ( MN /) Tổng ứng suất tác dụng lên má khuỷu là : = 115 +19 = 134 ( MN / ) c ) Tính nghiệm bền cổ trục. Ứng suất uốn do lực Z tạo ra hai bên cổ trục: ( MN /) 2 ) Trường hợp chịu lực ( ) Vị trí tính toán của khuỷu trục xét nguy hiểm nhất lệch so với ĐCT một góc α= αTmax. Lúc này n≠ 0; T= Tmax các lực quán tính khác đều tồn tại. Cần căn cứ vào đồ thị T= f( α) để tính giá trị của lực tiếp tuyến và các góc tương ứng. Tính nghiệm bền chốt khuỷu. Ứng suất uốn trong mặt phẳng khuỷu trục: Trong đó : c - khoảng cách từ trọng tâm đối trọng đến đường tâm xy lanh, nếu khuỷu hoàn toàn đối xứng thì : c = c’ = c’’ = 38 ( mm ) a - Khoảng cách từ tâm phần không bằng của má khuỷu đến đường tâm xy lanh. - Lực quán tính quay của má khuỷu -Lực quán tính quay của đối trọng ( V: thể tích của má khuỷu ) V= b.h’= 24.170= 4,08. ( ) 4,08..7800. = 0,21 ( MN ) = = 41 ( ) Ứng suất uốn trong mặt phẳng thẳng góc với mặt phẳng khuỷu trục: ( ) Ứng suất tổng cộng tác dụng lên chốt khuỷu : ( ) Ứng suất xoắn chốt khuỷu: = = 7 ( ) Ứng suất tổng cộng khi chịu xoắn chốt khuỷu: =42,5 2 Tính nghiệm bền cổ trục. Chúng ta chỉ cần tính cho cổ trục bên phải vì cổ này thường chịu lực lớn hơn cổ trục bên trái . Ứng suất do lực pháp tuyến Z” gây ra: = 18,5 Ứng suất uốn do lực tiếp tuyến T” gây ra: = 6,4 ( MN/m2) Ứng suất uốn tổng cộng : = 19,5 ( MN/m2) Ứng suất xoắn chốt khuỷu: ( MN/m2) = ( MN/m2) Ứng suất xoắn tổng cộng khi chịu uốn và chịu xoắn. = 22,56 ( MN/m2) 3. Tính kiểm nghiệm bền má khuỷu. Ta chỉ cần tính nghiệm bền má bên phải vì ma này thường chịu lực lớn hơn. Ứng suất do lực pháp tuyến Z” gây ra: ( MN/m2) Ứng suất uốn do lực tiếp tuyến T” gây ra: ( MN/m2) Ứng suất uốn do momen xoắn Mk” gây ra: = 30,2 ( MN/m2) Ứng suất xoắn má khuỷu do lực tiếp tuyến T” gây ra: ( MN/m2) Trong đó Wk momen chống xoắn của tiết diện má hình chữ nhật như hình dưới Ở điểm I và II ta có : ( MN/m2) Ở điểm III và IV ta có: ( MN/m2) Các hệ số g1 và g2 phụ thuộc vào tỉ số h/b như hình dưới: Ứng suất nén má khuỷu do lực phương pháp tuyến: ( MN/m2) Khi lập bảng để tính ứng suất tổng trên các điểm của má khuỷu, ta quy ước ứng suất kéo mang dấu “+” , ứng suất nén mang dấu “-“. Căn cứ vào vào bảng tính ứng suất ta thấy ứng suất tổng tại các điểm 1, 2, 3, 4 bằng Σσi cộng theo cột dọc. Ứng suất tổng tại điểm I và II bằng: ( MN/m2) Ứng suất tổng tại điểm III và IV bằng: ( MN/m2)