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).
36 trang |
Chia sẻ: tueminh09 | Ngày: 26/01/2022 | Lượt xem: 653 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Động cơ đốt trong - Kiểu động cơ: I FA W50, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
PHẦN I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC
TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
I ) Trình tự tính toán :
)Số liệu ban đầu :
Kiểu động cơ:I FA W50 động cơ diesel 1 hàng không tăng áp buồng cháy hình cầu trên đỉnh piston
1- Công suất của động cơ Ne Ne =110(mã lực) = 82.06 kW
2- Số vòng quay của trục khuỷu n n =2200(vg/ph)
3- Đường kính xi lanh D D =120 (mm)
4- Hành trình piton S S =145 (mm)
5- Dung tích công tác Vh:
Vh = = 1.6391 (l)
6- Số xi lanh i i = 4
7- Tỷ số nén ε ε = 18.7
8- Thứ tự làm việc của xi lanh (1-3-4-2)
9- Suất tiêu hao nhiên liệu ge =183 (g/ml.h)
10- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp α1;α2 α1=8(độ);α2 =38(độ)
11- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp thải;=44(độ);=8 (độ)
12- Chiều dài thanh truyền ltt ltt = 280 (mm)
13- Khối lượng nhóm pitton mpt mpt =3.5 (kg)
14- Khối lượng nhóm thanh truyền mtt mtt = 4 (kg)
15- Góc đánh lửa sớm
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 ta lấy pa =0,09 (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= 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
Vì đây là đ/c điezel nên chọn ∆T= 20
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 =710 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
Ở đây ta chọn λ = 1,1
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 =1,02
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 đọng cơ Với đây là đ/c điezen nên ta chọn ξ=0,79
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
Do đây là đ/c điezel ta chọn ξ=0,9
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.Nhưng đây là đ/c xăng 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 =1,45
2 )Nhiệt độ cuối quá trình nạp T
Nhiệt độ cuối quá trình nạp T đươc tính theo công thức:
T= ºK
ºK
3 )Hệ số nạp η :
η = . . .
η=
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 = = (MPa)
Vậy : M = (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 diêzen nên ta chọn C=0,87 ; H=0,126 ;O=0,004
M = . (kmol/kg) nhiên liệu
6 )Hệ số dư lượng không khí α
Vì đây là động cơ điêzen nên :
α =
2.2 )Tính toán quá trình nén :
1 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí :
= 19,806+0,00209.T(kJ/kmol.độ)
= 19,806+0,00209.(273+24) =20,4267 (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 :
= (kJ/kmol.độ) ==26,2606 (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 :
= =
Thay số vào ta có : a' = 19,9465 ; b' = 0,0044
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 cơTuy 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.
n-1 = =
Sau khi chọn các giá trị của n ta thấy n = 1,365 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 = 0,09. = 4,9012 (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 = 329,4. = 959,3 ( 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. = 0,9879. (1+0,0306) = 1,0181
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 diesel : ΔM =
Do đó : β =
β = 1,0320
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 = =
=> : β = 1 + . χ =1,0273
4 )Lượng sản vật cháy M :
Ta có lượng sản vật cháy M đươc xác định theo công thức :
M= M +ΔM = β. M = 1,0320.0,9879 = 1,0195
5 )Nhiệt độ tại điểm z T :
Đối với động cơ diesel, nhiệt độ tại điểm z được xác định băng cách giải phương trình cháy:
(3)
Trong đó :-: nhiệt trị thấp của nhiên liệu , thông thường
tachọn(KJ/kg.nl)
- : là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy được xác định
theo công thức:
(4)
Giải (3),(4) ra ta được :=1282
6. Áp suất tại điểm z :
Áp suất tại điểm z được xác định theo công thức:
(MPa)
Với : là hệ số tăng áp
+
2.4 )Tính toán quá trình giãn nở :
1 )Hệ số giãn nở sớm ρ :
ρ =
Qua quá trình tính toán ta tính được ρ1thõa 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 = = 18,7
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 diesel : Q= Q =42500
Qua kiệm nghiêm tính toán thì ta chọn đươc n =1,273.Thay n vào 2 vế của pt trên ta so sánh ,ta thấy sai số giữa 2 vế là 0,001 <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 = = = 0,1618 (MPa)
6 )Tính nhiệt độ khí thải T :
T = T. ( ºK )
Ta tính được T =511,2884 ( ºK ).
2.5 )Tính toán các thông số chu trình công tác :
1 )Áp suất chỉ thị trung bình p' :
Đây là đông cơ xăng áp suất chỉ thị trung bình P' được xác định theo CT :
p' = .
Qua tính toán thực nghiệm ta tính được p' = 0,3505 (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=0,3505.0,97= 0.6829 (MPa)
3 )Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g :
g= = (g/kW.h)
4 )Hiệu suất chỉ thi η:
η = = = 0,2305%
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)
Vì đây là đông cơ điêsel nên τ = 4 ;i =4 , D=120 mm và là buồng cháy thống nhất :
P= 0,09+0,0138.V= 0,09+0,0138.10,6333 = 0,6825 (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 =0,6829-0,687=0,0002 (MPa)
Ta có trị số P tính quá trình nạp P (nạp) =0,6827 va P=0,6829 thì không có sự chênh lệch nhiều nên có thể chấp nhận được .
7 )Hiệu suất cơ giới η :
η = = %
8 )Suất tiêu hao nhiên liệu g :
g= = = 360,43 (g/kW.h)
9 )Hiệu suất có ích η :
η = η .η = 0,3038.0,2305 = 0,07
10 )Kiểm nghiêm đường kính xy lanh D theo công thức :
D = (mm )
Mặt khác V = = ( l )
D = (mm)
Ta có sai số so với đề bài là :0,003 (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 = = ( l )
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 = 1,375
P : Áp suất cuối quá trình nén P = 1,1704( 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 = 1,654
V = ρ.V Vậy P = P. = = = P
n : Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n = 1,23
KÕt kuËn
KÕt kuËn
Quá trình nén
Quá trình giãn nở
i
i.V
P =
giá trị biểu diễn
P = P.
giá trị biểu diễn
1
0.10723
1.1704
51.45994518
4.5487
200.0012015
1.0000
0.10723
1.1704
51.45994518
4.5487
200.0012015
1.25
0.13404
0.8611
37.86326416
3.4569
151.9963954
1.5
0.16084
0.6702
29.46753704
2.7625
121.4619799
1.75
0.18765
0.5422
23.83921785
2.2854
100.4837432
2
0.21446
0.4512
19.84052113
1.9392
85.26400142
2.5
0.26807
0.3320
14.59828397
1.4737
64.79871507
3
0.32168
0.2584
11.36128865
1.1777
51.78136105
4
0.42891
0.1740
7.649566619
0.8267
36.34953131
5
0.53614
0.1280
5.628407892
0.6283
27.62482271
6
0.64337
0.0996
4.380375588
0.5021
22.07529759
6.7
0.71843
0.0856
3.763712709
0.4383
19.27350041
KÕt kuËn
3.3 ) Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt :
- Vẽ đồ thị P-V theo tỷ lệ xích : η : 0,0032
η : 0,0227435
Ta có V = V + V = 0,107228 + 0,6112 = 0,718428
Mặt khác ta có : V = ρ. V = 0,107228 .1 = 0,10722 ( 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 = = = = 0,547
Thông số kết cấu động cơ là :
λ = = = = 0,2669
Khoảng cách OO’ là :
OO’= = = 6,13 ( mm )
Giá trị biểu diễn của OO’ trên đồ thị :
gtbd = = = 12,4 ( mm )
Ta có nửa hành trình của piton là :
R = = ( mm )
Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị :
gtbd = = = 84 ( 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 :
Đối với động cơ điezel :
P’ = P + .( P - P ) = 1,2259 + .( 4,592- 1,2259 ) = 2,35 ( MPa )
Từ đó xác định được tung độ điểm c’trên đồ thị công :
y = = = 103,3 (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 xăng :
- Xác định điểm z từ góc 12º .Từ điểm O΄trên đồ thị Brick ta xác định góc tương
ứng với 372º 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 0,85P 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 ) = 0,115+ .( 0,4385- 0,115 ) = 0,2767 (MPa)
Từ đó xác định tung độ của điểm b’’ là :
y = = = 12,1 ( 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
Hinh 2.1: Dạng đồ thị v = f()
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 = 80 (m/.mm )
2.Ta tính được các giá trị :
- Ta có góc :
ω = = 376,4 (rad/s)
- Gia tốc cực đại :
j= R.ω .( 1 + λ ) =46. =10,72.( m/ s)
Vậy ta được giá trị biểu diễn j là :
gtbd = = = 134 ( mm )
-Gia tốc cực tiểu :
j = –R.ω.( 1– λ ) = -46..= ( m/s )
Vậy ta được giá trị biểu diễn của j là :
gtbd = == –77,6 ( mm )
-Xác định vị trí của EF :
EF = –3.R.λ.ω = –3.46.0,2669.=-6,778. ( m/s )
Vậy giá trị biểu diễn EF là :
gtbd = = = - 84,7 ( 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
II )Tính toán động học :
2.1 )Các khối lượng chuyển động tịnh tiến :
- Khối lượng nhóm piton m = 0,75 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 ô tô ta có :
m = m
Ta chọn m = 0,285. m = 0,285.1= 0,275 (Kg )
Vậy ta xác định đươc khối lương tịnh tiến mà đề bài cho là :
m = m + m = 0,75 + 0,285 = 1,025 (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 = = 1 - 0,275 = 0,725 (Kg)
- Khối lượng của chốt trucj khuỷu : m
m = π. .ρ
Trong đó ta có :
d : Là đường kính ngoài của chốt khuỷu : 58
δ : Là đường kính trong của chốt khuỷu : 32
l : Là chiều dài của chốt khuỷu : 46
ρ : Là khối lượng riêng của vật liệu làm chốt khuỷu
ρ : 7800 Kg/ m = 7,8.10 ( Kg/ mm )
m = π. = 0,659
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 : 60
R :bán kính quay của khuỷu : R = S /2= 92/2 =46 (mm)
Ta có m = m = 0,105 ( kg )
2.3 ) Lực quán tính :
Lực quán tính chuyển động tịnh tiến :
P = - m.j = -m.R.ω.( cos α + λ.cos 2α ) = - 8,7.10.( cos α + λ.cos 2α )
Với thông số kết cấu λ ta co bảng tính P :
α
radians
A =cos α + λ.cos 2α
Pj = - 8,7.1000 .( cos α + λ.cos 2α )
=cos α +0,2669.cos 2α
= - 8,7.1000 . A
0
0
1.2669
-11022.03
10
0.174533
1.235611713
-10749.82191
20
0.349066
1.144149883
-9954.103979
30
0.523599
0.999475404
-8695.436013
40
0.698132
0.812391142
-7067.802933
50
0.872665
0.596440911
-5189.035926
60
1.047198
0.36655
-3188.985
70
1.22173
0.137562881
-1196.797069
80
1.396263
-0.077155783
671.2553105
90
1.570796
-0.2669
2322.03
100
1.745329
-0.424452138
3692.733602
110
1.919862
-0.546477405
4754.353425
120
2.094395
-0.63345
5511.015
130
2.268928
-0.689134308
5995.468482
140
2.443461
-0.719697744
6261.370377
150
2.617994
-0.732575404
6373.406013
160
2.792527
-0.735235359
6396.547623
170
2.96706
-0.734003793
6385.832995
180
3.141593
-0.7331
6377.97
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 –p =ƒ(x) (tức cùng chiều với j = ƒ(x))
Ta tiến hành theo bước sau :
1 ) Chọn tỷ lệ xích để của p 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 = = = 0,00664 ( m )
- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực đại :
P = = =1,274. N/m
P = 1,274 Mpa
Vậy ta được giá trị biểu diễn P là :
gtbd = = 56 ( mm )
-Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực tiểu :
P = = = 0,737.( N/m)
P = 0, 737 ( Mpa )
Vậy ta được giá trị biểu diễn P là :
gtbd = = = 32 ( mm )
-Ta xác định giá trị E’F’ là :
E’F’ = = = 0,8357 ( Mpa )
Vậy ta được giá trị biểu diễn của E’F’ là :
gtbd = = = 36,7 ( 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, 33Ta 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 2.3 Dạng đồ thị của = f ()
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.
pkt=f()
Đồ thị
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 :
α( o)
α( rad)
β( rad)
β+α
pΣ
T
gtbd T
10
0.17453
0.04636
0.22089
0.21934
0.976751
-1.26602
-0.27769
-12.2095
20
0.34906
0.09141
0.44047
0.42815
0.908340
-1.17338
-0.50239
-22.0894
30
0.52359
0.13384
0.65744
0.61661
0.798698
-1.02683
-0.63316
-27.8388
40
0.69813
0.17241
0.87054
0.77618
0.654108
-0.83732
-0.64992
-28.5758
50
0.87266
0.20590
1.07857
0.90030
0.482785
-0.61857
-0.5569
-24.486
60
1.04719
0.23325
1.28044
0.98481
0.294254
-0.3857
-0.37984
-16.7011
70
1.22173
0.25350
1.47524
1.02830
0.098561
-0.15375
-0.1581
-6.95133
80
1.39626
0.26596
1.66223
1.03211
-0.094636
0.06375
0.06580
2.89320
90
1.57079
0.27017
1.84097
1
-0.276945
0.25595
0.25595
11.2540
100
1.74532
0.26596
2.01129
0.93750
-0.441932
0.41555
0.38958
17.1292
110
1.91986
0.25350
2.17337
0.85108
-0.585479
0.53915
0.45886
20.1756
120
2.09439
0.23325
2.32764
0.74723
-0.705746
0.62725
0.46871
20.6084
130
2.26892
0.20590
2.47483
0.63178
-0.80279
0.68366
0.43193
18.9912
140
2.44346
0.17241
2.61587
0.50938
-0.87798
0.71462
0.36402
16.0054
150
2.61799
0.13384
2.75184
0.38338
-0.933352
0.72766
0.27897
12.2662
160
2.79252
0.09141
2.88393
0.25588
-0.971045
0.73036
0.18688
8.21709
170
2.96706
0.04636
3.01342
0.12795
-0.992864
0.72911
0.09329
4.10205
180
3.14159
0
3.14159
0
-1
0.72820
0
0
190
3.31612
-0.0463
3.26976
-0.1279
-0.992864
0.72961
-0.09336
-4.10486
200
3.49065
-0.0914
3.39924
-0.2558
-0.971045
0.73258
-0.18746
-8.24211
210
3.66519
-0.1338
3.53134
-0.3833
-0.933352
0.73290
-0.28098
-12.3544
220
3.83972
-0.1724
3.66731
-0.5093
-0.87798
0.72436
-0.36898
-16.2237
230
4.01425
-0.2059
3.80834
-0.6317
-0.80279
0.69976
-0.4421
-19.4386
240
4.18879
-0.2332
3.95554
-0.7472
-0.705746
0.65209
-0.48727
-21.4244
250
4.36332
-0.2535
4.10981
-0.8510
-0.585479
0.57586
-0.4901
-21.5491
260
4.53785
-0.2659
4.27188
-0.9375
-0.441932
0.46840
-0.43913
-19.3081
270
4.71238
-0.2701
4.44221
-1
-0.276945
0.33097
-0.33097
-14.5524
280
4.88692
-0.2659
4.62095
-1.0321
-0.094636
0.16952
-0.17496
-7.6929
290
5.06145
-0.2535
4.80794
-1.0283
0.098561
-0.0047
0.00483
0.21256
300
5.23598
-0.23325
5.00273
-0.9848
0.294254
-0.1749
0.17226
7.57436
310
5.41052
-0.20591
5.20461
-0.9003
0.482785
-0.31908
0.28726
12.6306
320
5.58505
-0.17241
5.41264
-0.77619
0.654108
-0.41136
0.31929
14.0388
330
5.75958
-0.13385
5.62573
-0.61661
0.798698
-0.42824
0.26406
11.6103
340
5.93411
-0.09141
5.84270
-0.42816
0.908340
-0.36515
0.15634
6.87418
350
6.10865
-0.04636
6.06228
-0.21934
0.976751
-0.14049
0.03081
1.35485
360
6.28318
-0
6.28318
0
0.68574
0
0
370
6.45771
0.04636
6.50408
0.21934
0.976751
2.57613
0.56504
24.8442
380
6.63225
0.09141
6.72366
0.42815
0.908340
2.31507
0.99122
43.5824
390
6.80678
0.13384
6.94063
0.61661
0.798698
1.7015
1.04920
46.1319
400
6.98131
0.17241
7.15372
0.77618
0.654108
1.24658
0.96758
42.5430
410
7.15585
0.20590
7.36175
0.90030
0.482785
0.97864
0.88107
38.7396
420
7.33038
0.23325
7.56363
0.98481
0.294254
0.86009
0.84703
37.2427
430
7.50491
0.25350
7.75842
1.02830
0.098561
0.84102
0.86483
38.0251
440
7.67944
0.26596
7.94541
1.03211
-0.094636
0.87840
0.90661
39.8241
450
7.85398
0.2701
8.12415
1
-0.276945
0.94003
0.94003
41.3318
460
8.02851
0.26596
8.29443
0.93750
-0.441932
1.00391
0.94117
41.3819
470
8.20304
0.25350
8.45655
0.85108
-0.585479
1.05672
0.89935
39.5433
480
8.37758
0.23325
8.61083
0.74723
-0.705746
1.09218
0.81611
35.8834
490
8.55211
0.20590
8.75802
0.63178
-0.80279
1.10949
0.70096
30.8202
500
8.72664
0.17241
8.89905
0.50938
-0.87798
1.11174
0.56631
24.8997
510
8.90117
0.13384
9.03502
0.38338
-0.933352
1.10430
0.42337
18.6152
520
9.07571
0.09141
9.1672
0.25588
-0.971045
1.06838
0.27338
12.0200
530
9.25024
0.04636
9.29660
0.12795
-0.992864
1.02868
0.13162
5.78743
540
9.42477
0
9.42477
0
-1
0.91683
0
0
550
9.59931
-0.0463
9.55294
-0.1279
-0.992864
0.80159
-0.10257
-4.50981
560
9.77384
-0.0914
9.68243
-0.2558
-0.971045
0.76654
-0.19614
-8.62413
570
9.94837
-0.1338
9.81452
-0.3833
-0.933352
0.75218
-0.28838
-12.6796
580
10.1229
-0.1724
9.95049
-0.5093
-0.87798
0.73914
-0.37651
-16.5546
590
10.2974
-0.2059
10.0915
-0.6317
-0.80279
0.70818
-0.44742
-19.6724
600
10.4719
-0.2332
10.2387
-0.7472
-0.705746
0.65177
-0.48703
-21.4141
610
10.6465
-0.2535
10.393
-0.8510
-0.585479
0.56367
-0.47974
-21.0932
620
10.8210
-0.2659
10.5550
-0.9375
-0.441932
0.44007
-0.41257
-18.1399
630
10.9957
-0.2701
10.7254
-1
-0.276945
0.28047
-0.28048
-12.3321
640
11.1701
-0.2659
10.9041
-1.0321
-0.094636
0.08827
-0.09111
-4.00593
650
11.34464
-0.253
11.09113
-1.0283
0.0985612
-0.1292
0.132884
5.842706
660
11.51917
-0.2332
11.28592
-0.9848
0.2942544
-0.3611
0.355695
15.63936
670
11.69371
-0.2059
11.4878
-0.9003
0.482785
-0.5940
0.534825
23.5154
680
11.86824
-0.1724
11.69583
-0.7761
0.6541087
-0.8128
0.630884
27.73897
690
12.04277
-0.1338
11.90892
-0.6166
0.7986985
-1.0023
0.618036
27.17406
700
12.2173
-0.0914
12.12589
-0.4281
0.9083405
-1.1488
0.491893
21.62777
710
12.39184
-0.0463
12.34547
-0.2193
0.9767511
-1.2415
0.272311
11.97307
720
12.56637
0
12.56637
0
1
-1.2732
0
0
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 : 4 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.
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= = = = 25,44 ( 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 = 51,48 ( KW )
: Diện tích đỉnh piston = 0,0066
R : Bán kính quay trục khuỷu R = 46. ( m )
n: Số vòng quay của động cơ n = 4100 ( v/ph )
= chọn = 0,8027
= 0,5603
Giá trị biểu diễn của là
= = = 24,63 ( mm )
.100% = = 3,28 %
So sánh 2 giá trị và ta thấy 3,28% < 5%. Đạt yêu cầu bài toán
a1
T1
a2
T2
a3
T3
a4
T4
ΣT
0
0
180
0
540
0
360
0
0
10
-12.2095
190
-4.10486
550
-4.50981
370
24.84425
4.020039
20
-22.0894
200
-8.24211
560
-8.62413
380
43.58243
4.626813
30
-27.8388
210
-12.3544
570
-12.6796
390
46.13197
-6.74088
40
-28.5758
220
-16.2237
580
-16.5546
400
42.54304
-18.811
50
-24.486
230
-19.4386
590
-19.6724
410
38.73962
-24.8574
60
-16.7011
240
-21.4244
600
-21.4141
420
37.24277
-22.2968
70
-6.95133
250
-21.5491
610
-21.0932
430
38.02518
-11.5684
80
2.893201
260
-19.3081
620
-18.1399
440
39.86241
5.307603
90
11.25404
270
-14.5524
630
-12.3321
450
41.33188
25.70143
100
17.12922
280
-7.6929
640
-4.00593
460
41.38199
46.81239
110
20.17566
290
0.212565
650
5.842706
470
39.54332
65.77425
120
20.60849
300
7.574363
660
15.63936
480
35.88348
79.70569
130
18.99127
310
12.63068
670
23.5154
490
30.82025
85.9576
140
16.00542
320
14.03889
680
27.73897
500
24.89979
82.68307
150
12.26624
330
11.61035
690
27.17406
510
18.61522
69.66587
160
8.21709
340
6.874185
700
21.62777
520
12.02008
48.73912
170
4.10205
350
1.35485
710
11.97307
530
5.787434
23.2174
180
0
360
0
720
0
540
0
0
2.2.11 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)
=> = 31,31 ( 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.-----------
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:
α
Q
α
Q
α
Q
α
Q
0
87.11385
180
63.15129
360
0.982418
540
71.44521
10
86.37162
190
63.11822
370
83.29312
550
66.28039
20
81.06371
200
62.95338
380
75.23559
560
64.44092
30
72.73173
210
62.44461
390
54.28934
570
63.28503
40
62.17115
220
61.28298
400
42.8039
580
61.92088
50
50.58526
230
59.12049
410
40.10081
590
59.47805
60
39.79749
240
55.65689
420
42.27585
600
55.64399
70
32.55062
250
50.75885
430
46.92066
610
50.28216
80
31.53173
260
44.62809
440
52.90794
620
43.63389
90
36.05175
270
38.05591
450
59.3413
630
36.68377
100
42.78646
280
32.75501
460
65.39834
640
31.75444
110
49.32754
290
31.15454
470
70.47547
650
32.22751
120
54.63355
300
34.24476
480
74.2684
660
39.07281
130
58.43707
310
39.95554
490
76.75529
670
49.66356
140
60.86259
320
45.19979
500
78.12493
680
61.16166
150
62.2167
330
47.60968
510
78.68577
690
71.68234
160
62.85597
340
46.23095
520
77.6841
700
79.99589
170
63.09627
350
37.19147
530
76.26024
710
85.29577
- 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:
( 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 khuỷu sơ 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 = = 4,549.0,00664 = 0,03 ( MN )
Lúc này :
l’= l’’= ( mm )
;
Z ’= Z’’= = = 0,015 ( MN )
a )Tính nghiệm bền chốt khuỷu và momen uốn chốt khuỷu :
. l’ = 0,015.60,5. = 0,9075. ( MN.m )
Ứng suất uốn chốt khuỷu là :
(MN.)
Trong đó :
: mođun chống uốn của tiết diện ngang chốt :
Đối với chốt rỗng: ( )
Trong đó : : Đường kính ngoài và trong của chốt khuỷu
= ( 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’= ( mm )
a. Ứng suất uốn má khuỷu :
(MN/m)
Trong đó: b’=0,0355(m) -khoảng cách từ tâm trục khuỷu đến tâm má khuỷu
h=122.10-3 (m) -chiều rộng của má khuỷu
b=25.10-3 (m) -chiều dày của má khuỷu
Ta có : (MN/m)
Giới hạn bền cho phéo của má khuỷu < =120 ÷ 180 (MN/m)
Vật liệu làm má khuỷu là quá bền
b, Ứng suất nén má khuỷu :
(MN/m)
(MN/m)
Tổng ứng suất tác dụng lên má khuỷu là:
(MN/m).
( MN/m).
Giới hạn bền cho phép của má khuỷu =120÷180 (MN/m)
Vật liệu làm má khuỷu quá bền
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.
Tương ứng ta có T = 2.95 ( MN/) , lực tiếp tuyến ở các góc cần tính được kê
trong bảng dưới :
390
570
210
30
T
1,046
-0,28
-0,281
-0,633
Ta lập bảng để tìm khuỷu nguy hiểm :
Khuỷu
390
570
210
30
1
1,046
-0,28
-0,281
-0,633
2
-0,281
-0,633
1,046
-0,28
3
-0,28
-0,281
-0,633
1,046
4
-0,663
1,046
-0,28
-0,281
1)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 :
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
0,105.7800. = 0,116 ( MN )
= ( )
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:
= ( )
Ứng suất tổng cộng khi chịu xoắn chốt khuỷu:
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:
Ứng suất uốn do lực tiếp tuyến T” gây ra:
( MN/m2)
Ứng suất uốn tổng cộng :
( MN/m2)
Ứng suất xoắn chốt khuỷu:
( MN/m2)
= ( MN/m2)
Ứng suất xoắn tổng cộng khi chịu uốn và chịu xoắn.
( 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:
( 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:
Ta có :
Từ trên hình vẽ ta có : = 0,29 , =0,75
Vậy ( MN/m2)
=0,75.41 = 30,8 ( MN/m2 )
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)
Ứng suất cho phép của trục khuỷu giới thiệu trên bảng sau :
Kiểu động cơ
Vật liệu
Chốt khuỷu
Má khuỷu
Cổ trục khuỷu
Tĩnh tại và tàu thuỷ
Thép cacbon
70 ÷ 100
MN/m
80 ÷ 120
Mn/m
50 ÷ 80
Mn/m
Ôtô, máy kéo và động cơ cao tốc
Thép hợp kim
80 ÷ 120 MN/m
120 ÷ 180
MN/m
60 ÷ 100
MN/m
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Giáo trình hướng dẫn làm đồ án môn học động cơ đốt trong:
Tác giả: PGS Nguyễn Đức Phú.
Bộ môn Động cơ đốt trong- Viện động lực- ĐHBK HN
Nguyên lý động cơ đốt trong:
Tác giả: GS.TS. Nguyễn Tất Tiến.
Nhà xuất bản giáo dục.
Kết cấu và tính toán Động cơ đốt trong T1, T2.
Tác giả: Hồ Tấn Chuẩn- Nguyễn Đức Phú- Trần Văn Tế- Nguyễn Tất Tiến- Phạm Văn Thể.
Nhà xuất bản ĐH và TH chuyên nghiệp.
Động cơ đốt trong :
Tác giả: PGS.TS Phạm Minh Tuấn.
Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
Hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy:
Tác giả: GS.TS Nguyễn Đắc Lộc – Lưu Văn Nhang.
Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- do_an_dong_co_dot_trong_kieu_dong_co_i_fa_w50.doc