Đồ án Thiết kế động cơ đốt trong (XGV6 - 0315)

109367.873 1.109368 22.8264994 1.1 23.9265 180 3.14159 1109538.597 1.109539 22.8300123 1.1 23.9300 190 3.31613 1109367.873 1.109368 22.8264994 1.1 23.9265 200 3.49066 1106848.351 1.106848 22.7746574 1.1 23.8747 210 3.66519 1096261.716 1.096262 22.5568254 1.1 23.6568 220 3.83972 1069051.384 1.069051 21.9969421 1.1 23.0969 230 4.01426 1015153.336 1.015153 20.8879287 1.1 21.9879 240 4.18879 924615.4977 0.924615 19.0250102 2.0 21.0250 250 4.36332 789298.0257 0.789298 16.2407001 2.5 18.7407 260 4.53786 604434.2181 0.604434 12.4369181 3.0 15.4369 270 4.71239 369846.1991 0.369846 7.6100041 4.0 11.6100 280 4.88692 90649.27015 0.090649 1.86521132 5.5 7.3652 290 5.06145 -222660.7745 -0.222661 -4.5814974 8.0 3.4185 300 5.23599 -554769.2986 -0.554769 -11.415006 9.0 -2.4150 310 5.41052 -886707.0986 -0.886707 -18.245002 18.0 -0.2450 320 5.58505 -1197497.621 -1.197498 -24.639869 29.0 4.3601 330 5.75959 -1466107.915 -1.466108 -30.16683 47.0 16.8332 340 5.93412 -1673485.602 -1.673486 -34.43386 72.0 37.5661 350 6.10865 -1804451.361 -1.804451 -37.128629 117.0 79.8714 360 6.28319 -1849230.995 -1.849231 -38.05002 180.0 141.9500 370 6.45772 -1804451.361 -1.804451 -37.128629 2088.0 170.8714 380 6.63225 -1673485.602 -1.673486 -34.43386 155.0 120.5661 390 6.80678 -1466107.915 -1.466108 -30.16683 91.5 61.3332 400 6.98132 -1197497.621 -1.197498 -24.639869 61.5 36.8601 410 7.15585 -886707.0986 -0.886707 -18.245002 41.0 22.7550 420 7.33038 -554769.2986 -0.554769 -11.415006 28.0 16.5850 430 7.50492 -222660.7745 -0.222661 -4.5814974 21.0 16.4185 440 7.67945 90649.27015 0.090649 1.86521132 18.0 19.8652 450 7.85398 369846.1991 0.369846 7.6100041 13.0 20.6100 460 8.02851 604434.2181 0.604434 12.4369181 10.0 22.4369 470 8.20305 789298.0257 0.789298 16.2407001 9.0 25.2407 480 8.37758 924615.4977 0.924615 19.0250102 8.0 27.0250 490 8.55211 1015153.336 1.015153 20.8879287 7.0 27.8879 500 8.72665 1069051.384 1.069051 21.9969421 6.7 28.6969 510 8.90118 1096261.716 1.096262 22.5568254 6.5 29.0568 520 9.07571 1106848.351 1.106848 22.7746574 5.5 28.2747 530 9.25025 1109367.873 1.109368 22.8264994 5.0 27.8265 540 9.42478 1109538.597 1.109539 22.8300123 4.0 26.8300 550 9.59931 1109367.873 1.109368 22.8264994 2.5 25.3265 560 9.77384 1106848.351 1.106848 22.7746574 1.5 24.2747 570 9.94838 1096261.716 1.096262 22.5568254 0.2 22.7568 580 10.1229 1069051.384 1.069051 21.9969421 0.2 22.1969 590 10.2974 1015153.336 1.015153 20.8879287 0.2 21.0879 600 10.472 924615.4977 0.924615 19.0250102 0.2 19.2250 610 10.6465 789298.0257 0.789298 16.2407001 0.2 16.4407 620 10.821 604434.2181 0.604434 12.4369181 0.2 12.6369 630 10.9956 369846.1991 0.369846 7.6100041 0.2 7.8100 640 11.1701 90649.27015 0.090649 1.86521132 0.2 2.0652 650 11.3446 -222660.7745 -0.222661 -4.5814974 0.2 -4.3815 660 11.5192 -554769.2986 -0.554769 -11.415006 0.2 -11.2150 670 11.6937 -886707.0986 -0.886707 -18.245002 0.2 -18.0450 680 11.8682 -1197497.621 -1.197498 -24.639869 0.2 -24.4399 690 12.0428 -1466107.915 -1.466108 -30.16683 0.2 -29.9668 700 12.2173 -1673485.602 -1.673486 -34.43386 0.2 -34.2339 710 12.3918 -1804451.361 -1.804451 -37.128629 0.2 -36.9286 720 12.5664 -1849230.995 -1.849231 -38.05002 1.0 -37.0500 1.2.2.2.4. Đồ thị khai triển Pkt , Pj , P1 - a Hình 1.6.4. Đồ thị khai triển Pkt , Pj, P1. 1.2.2.3. Đồ thị T,Z,N- α Ta có lực tác dụng trên chốt Piston P1 là hợp lực của lực quán tính và lực khí thể. Nó tác dụng lên chốt Piston và đẩy thanh truyền. P1 = Pkt + Pj (1.5) Trong quá trình tính toán động lực học các lực này thường tính trên đơn vị diện tích đỉnh Piston nên sau khi chia hai vế của đẳng thức (1.5) cho diện tích đỉnh Piston Fpt ta có : p1 = pkt + pj, p1 =, pj = Áp dụng các công thức sau: , , N= P1.tan(β) . Với sinb = lsina Þb = arcsin(lsina) Vẽ hệ hệ trục tọa độ T, Z, N – α. Chọn tỉ lệ xích: μT = μZ = μN = 10.μP = 0,486 μα = 2 [độ/mm] Từ đồ thị p1 - a tiến hành đo giá trị biểu diễn của p1 theo a = 00,100, 200, 300¼,7200. Ứng với mỗi giá trị của a ta có giá trị của b tương ứng . Từ quan hệ ở các công thức trên ta lập được bảng giá trị của đồ thị T , Z , N - a như sau: a(độ) p1 tính sin(a+b)/cosb cos(a+b)/cosb tgb T Z N 0 -37.050 0.0000 1.0000 0.0000 0.0000 -37.00 0.0 10 -36.029 0.2164 0.9773 0.0435 -7.71 -35.2 -1.5 20 -33.334 0.4227 0.9103 0.0858 -14.089 -30.3 -2.8 30 -29.067 0.6091 0.8030 0.1260 -17.7 -23.3 -3.6 40 -23.540 0.7675 0.6614 0.1628 -18.0 -15.5 -3.8 50 -17.145 0.8915 0.4933 0.1951 -15.2 -8.4 -3.3 60 -10.315 0.9769 0.3079 0.2218 -10.0 -3.1 -2.2 70 -3.481 1.0224 0.1149 0.2417 -3.5 -0.4 -0.8 80 2.965 1.0289 -0.0765 0.2540 3.0 -0.2 0.7 90 8.710 1.0000 -0.2582 0.2582 8.7 -2.2 2.2 100 13.537 0.9407 -0.4238 0.2540 12.7 -5.7 3.4 110 17.341 0.8570 -0.5691 0.2417 14.8 -9.8 4.1 120 20.125 0.7551 -0.6921 0.2218 15.1 -13.9 4.4 130 21.988 0.6406 -0.7923 0.1951 14.0 -17.4 4.2 140 23.097 0.5181 -0.8707 0.1628 11.9 -20.1 3.7 150 23.657 0.3909 -0.9290 0.1260 9.2 -21.9 2.9 160 23.875 0.2614 -0.9690 0.0858 6.2 -23.1 2.0 170 23.926 0.1309 -0.9924 0.0435 3.1 -23.7 1.0 180 23.930 0.0000 -1.0000 0.0000 0.0 -23.9 0.0 190 23.926 -0.1309 -0.9924 -0.0435 -3.1 -23.7 -1.0 200 23.875 -0.2614 -0.9690 -0.0858 -6.2 -23.1 -2.0 210 23.657 -0.3909 -0.9290 -0.1260 -9.2 -21.9 -2.9 220 23.097 -0.5181 -0.8707 -0.1628 -11.9 -20.1 -3.7 230 21.988 -0.6406 -0.7923 -0.1951 -14.0 -17.4 -4.2 240 21.025 -0.7551 -0.6921 -0.2218 -15.8 -14.5 -4.6 250 18.741 -0.8570 -0.5691 -0.2417 -16.0 -10.6 -4.5 260 15.437 -0.9407 -0.4238 -0.2540 -14.5 -6.5 -3.9 270 11.610 -1.0000 -0.2582 -0.2582 -11.6 -2.9 -2.9 280 7.365 -1.0289 -0.0765 -0.2540 -7.5 -0.5 -1.8 290 3.419 -1.0224 0.1149 -0.2417 -3.4 0.3 -0.8 300 -2.415 -0.9769 0.3079 -0.2218 2.3 -0.7 0.56 310 -0.245 -0.8915 0.4933 -0.1951 0.2 -0.1 0.04 320 4.360 -0.7675 0.6614 -0.1628 -3.3 2.8 -0.7 330 16.833 -0.6091 0.8030 -0.1260 -10.2 13.5 -2.1 340 37.566 -0.4227 0.9103 -0.0858 -15.8 34.1 -3.2 350 79.871 -0.2164 0.9773 -0.0435 -17.2 78.0 -3.4 360 141.950 0.0000 1.0000 0.0000 0.0 141.9 0.0 370 160.871 0.2164 0.9773 0.0435 34.8 157.2 6.9 380 120.566 0.4227 0.9103 0.0858 50.9 109.7 10.3 390 61.333 0.6091 0.8030 0.1260 37.3 49.2 7.7 400 36.860 0.7675 0.6614 0.1628 28.2 24.3 6.0 410 22.755 0.8915 0.4933 0.1951 20.2 11.2 4.4 420 16.585 0.9769 0.3079 0.2218 16.2 5.1 3.6 430 16.419 1.0224 0.1149 0.2417 16.7 1.8 3.9 440 19.865 1.0289 -0.0765 0.2540 20.4 -1.5 5.0 450 20.610 1.0000 -0.2582 0.2582 20.6 -5.3 5.3 460 22.437 0.9407 -0.4238 0.2540 21.1 -9.5 5.6 470 25.241 0.8570 -0.5691 0.2417 21.6 -14.3 6.1 480 27.025 0.7551 -0.6921 0.2218 20.4 -18.7 5.9 490 27.888 0.6406 -0.7923 0.1951 17.8 -22.0 5.4 500 28.697 0.5181 -0.8707 0.1628 14.8 -24.9 4.6 510 29.057 0.3909 -0.9290 0.1260 11.3 -26.9 3.6 520 28.275 0.2614 -0.9690 0.0858 7.3 -27.3 2.4 530 27.826 0.1309 -0.9924 0.0435 3.6 -27.6 1.2 540 26.830 0.0000 -1.0000 0.0000 0.0 -26.8 0.0 550 25.326 -0.1309 -0.9924 -0.0435 -3.3 -25.1 -1.1 560 24.275 -0.2614 -0.9690 -0.0858 -6.3 -23.5 -2.0 570 22.757 -0.3909 -0.9290 -0.1260 -8.8 -21.1 -2.8 580 22.197 -0.5181 -0.8707 -0.1628 -11.4 -19.3 -3.6 590 21.088 -0.6406 -0.7923 -0.1951 -13.5 -16.7 -4.1 600 19.225 -0.7551 -0.6921 -0.2218 -14.5 -13.3 -4.2 610 16.441 -0.8570 -0.5691 -0.2417 -14.0 -9.3 -3.9 620 12.637 -0.9407 -0.4238 -0.2540 -11.8 -5.3 -3.2 630 7.810 -1.0000 -0.2582 -0.2582 -7.8 -2.0 -2.0 640 2.065 -1.0289 -0.0765 -0.2540 -2.1 -0.15 -0.5 650 -4.381 -1.0224 0.1149 -0.2417 4.4 -0.5 1.0 660 -11.215 -0.9769 0.3079 -0.2218 10.9 -3.4 2.4 670 -18.045 -0.8915 0.4933 -0.1951 16.0 -8.9 3.5 680 -24.440 -0.7675 0.6614 -0.1628 18.7 -16.1 3.9 690 -29.967 -0.6091 0.8030 -0.1260 18.2 -24.0 3.7 700 -34.234 -0.4227 0.9103 -0.0858 14.4 -31.1 2.9 710 -36.929 -0.2164 0.9773 -0.0435 7.9 -36.0 1.6 720 -37.050 0.0000 1.0000 0.0000 0.0 -37.0 0.0 Ý nghĩa đồ thị T, N, Z-α: qua đồ thị ta thấy được lực ngang N, lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền. Lực T, N, Z có trị số thay đổi theo góc quay trục khuỷu. Là căn cứ để xác định tất cả các đồ thị còn lại. 1.2.2.4. Đồ thị ΣT-α Để vẽ đồ thị ΣT-α ta thực hiện theo những bước sau: Lập bảng xác định góc ứng với góc lệch các khuỷu theo thứ tự làm việc. Góc lệch công tác: . Thứ tự làm việc của động cơ là: 1-5-3-6-2-4 Sau khi lập bảng xác định góc ứng với các khuỷu theo thứ tự làm việc. Lấy tỉ lệ xích μΣT = 0,0238(MN/m2.mm), ta lập được bảng tính . Trị số của ta đã tính, căn cứ vào đó tra bảng các giá trị đã tịnh tiến theo .Cộng tất cả các giá trị của ta có .(Với giá trị ΣT được tính theo μΣT).Ta có bảng giá trị sau: α1 T1 α2 T2 α3 T3 α4 T4 α 5 T5 α 6 T6 Tổng T 0 0.000 480 0.992 240 -0.772 600 -0.706 120 0.739 360 0.000 0.253 10 -0.379 490 0.868 250 -0.781 610 -0.685 130 0.685 370 1.692 1.401 20 -0.685 500 0.723 260 -0.706 620 -0.578 140 0.582 380 2.477 1.812 30 -0.860 510 0.552 270 -0.564 630 -0.380 150 0.449 390 1.816 1.013 40 -0.878 520 0.359 280 -0.368 640 -0.103 160 0.303 400 1.375 0.688 50 -0.743 530 0.177 290 -0.170 650 0.218 170 0.152 410 0.986 0.620 60 -0.490 540 0.000 300 0.115 660 0.532 180 0.000 420 0.787 0.945 70 -0.173 550 -0.161 310 0.011 670 0.782 190 -0.152 430 0.816 1.122 80 0.148 560 -0.308 320 -0.163 680 0.912 200 -0.303 440 0.993 1.279 90 0.423 570 -0.432 330 -0.498 690 0.887 210 -0.449 450 1.002 0.932 100 0.619 580 -0.559 340 -0.772 700 0.703 220 -0.582 460 1.026 0.436 110 0.722 590 -0.657 350 -0.840 710 0.388 230 -0.685 470 1.051 -0.019 120 0.739 600 -0.706 360 0 720 0 240 -0.772 480 0.992 0.253 Ta nhận thấy rằng ∑T lặp lại theo chu kỳ 1200 vì vậy chỉ cần tính tổng T từ 00 đến 1200 sau đó suy ra cho các chu kỳ còn lại. Vẽ đồ thị ∑T bằng cách nối các tọa độ điểm bằng một đường cong thích hợp cho ta đường cong biểu diễn đồ thị tổng T. Sau khi đã có đồ thị tổng ta vẽ (đại diện cho mô men cản). Phương pháp xác định như sau: . Ý nghĩa đồ thị ∑T = f (x): dựa vào đồ thị T và thứ tự làm việc của động cơ, ứng với mỗi góc quay trục khuỷu ta sẽ có giá trị ∑T tương ứng và lặp lại theo chu kỳ 1800. Đồng thời qua đồ thị xác định giá trị trung binh của ∑T (∑Ttb). 1.2.2.5. Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên chốt khuỷu ở mỗi vị trí của chốt khuỷu. Sau khi có đồ thị này ta tìm được trị số trung bình của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, cũng có thể dễ dàng tìm được lực lớn nhất và bé nhất, dùng đồ thị phụ tải có thể xác định được khu vực chịu tải ít nhất để xác định vị trí lỗ khoan dẫn dầu bôi trơn và để xác định phụ tải khi tính sức bền ổ trục. Các bước tiến hành vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu được tiến hành như sau: Vẽ hệ trục toạ độ TO’Z trong đó trục hoành O’T có chiều dương từ tâm O’ về phía phải còn trục tung O’Z có chiều dương hướng xuống dưới. Chọn tỉ lệ xích: (MN/m2/mm).L Dựa vào bảng tính , . Ta có được toạ độ các điểm ứng với các góc α = 100 ; 2007200. Cứ tuần tự như vậy ta xác định được các điểm từ cho đến . Nối các điểm trên hệ trục toạ độ bằng một đường cong thích hợp, ta có đồ thị biểu diễn phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Tính lực quán tính của khối lượng chuyển động quay của thanh truyền (tính trên đơn vị diện tích của piston). Từ công thức: Với: m2 : Khối lượng đơn vị của thanh truyền quy về tâm chốt khuỷu. Ta có khối lượng thanh truyền quy về tâm chốt khuỷu là: m2’ = mtt – m1 = mtt – 0,3mtt = 0,7mtt=0,7.1=0,7(kg) => Vậy: Từ gốc tọa độ O’của đồ thị lấy theo chiều dương của Z một khoảngO’O bằng giá trị biểu diễn của PRo: O’O = O là tâm chốt khuỷu, từ tâm chốt khuỷu ta kẻ đường tròn tượng trưng cho chốt khuỷu, giá trị của lực tác dụng lên chốt khuỷu là vectơ có gốc O và ngọn là một điểm bất kỳ nằm trên đường biểu diễn đồ thị phụ tải. Ý nghĩa đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu: qua đồ thị xác định được phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ứng với vị trí trục khuỷu. Xác định được vị trí phụ tải cực đại, cực tiểu. Đồng thời từ đồ thị ta xác định đồ thị đầu to thanh truyền và đồ thị mài mòn chốt khuỷu. 1.2.2.6.Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền Để vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền ta thực hiện theo các bước như sau: Vẽ tượng trưng đầu to thanh truyền lên tờ giấy bóng, đầu nhỏ hướng xuống, tâm của đầu to là O. Vẽ một vòng tròn bất kì tâm O. Giao điểm của đường tâm phần thân thanh truyền với vòng tròn tâm O tại 0o. Từ điểm 0o, ghi trên vòng tròn các điểm 0, 1, 236 theo chiều quay trục khuỷu (chiều kim đồng hồ) và tương tự ứng với các góc ; Từ giá trị góc β tính theo α ở phần trước ta có bảng xác định các góc như sau: α β α+β α β α+β α β α+β α β α+β 0 0 0 190 -2.5 187.5 380 4.9 384.9 570 -7.2 562.8 10 2.5 12.5 200 -4.9 195.1 390 7.2 397.2 580 -9.2 570.8 20 4.9 24.9 210 -7.2 202.8 400 9.2 409.2 590 -11 579 30 7.2 37.2 220 -9.2 210.8 410 11 421 600 -12.5 587.5 40 9.2 49.2 230 -11 219 420 12.5 432.5 610 -13.6 596.4 50 11 61 240 -12.5 227.5 430 13.6 443.6 620 -14.3 605.7 60 12.5 72.5 250 -13.6 236.4 440 14.3 454.3 630 -14.5 615.5 70 13.6 83.6 260 -14.3 245.7 450 14.5 464.5 640 -14.3 625.7 80 14.3 94.3 270 -14.5 255.5 460 14.3 474.3 650 -13.6 636.4 90 14.5 104.5 280 -14.3 265.7 470 13.6 483.6 660 -12.5 647.5 100 14.3 114.3 290 -13.6 276.4 480 12.5 492.5 670 -11 659 110 13.6 123.6 300 -12.5 287.5 490 11 501 680 -9.2 870.8 120 12.5 132.5 310 -11 299 500 9.2 509.2 690 -7.2 682.8 130 11 141 320 -9.2 310.8 510 7.2 517.2 700 -4.9 695.1 140 9.2 149.2 330 -7.2 322.8 520 4.9 524.9 710 -2.5 707.5 150 7.2 157.2 340 -4.9 335.1 530 2.5 532.5 720 0 720 160 4.9 164.9 350 -2.5 347.5 540 0 540 170 2.5 172.5 360 0 360 550 -2.5 547.5 180 0 180 370 2.5 372.5 560 -4.9 555.1 Đem tờ giấy bóng đặt chồng lên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu sao cho tâm O trùng với tâm O của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, đường tâm thanh truyền O’Z trùng với OZ của đồ thị. Lần lượt xoay tờ giấy bóng sao cho các điểm 0o;10o;20otrùng với trục O’z về phần dương (theo chiều ngược chiều kim đồng hồ), đồng thời đánh dấu các điểm mút của véc tơ , ,,,¼ của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu trên tờ giấy bóng bằng các điểm 0;10;20...Vì đây là động cơ 4 kỳ nên ta quay thêm một vòng nũa, tức là đến điểm ...720. Nối các điểm lại bằng một đường cong thích hợp cho ta đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền. Cách xác định lực trên đồ thị phụ tải như sau: Giá trị của lực tác dụng lên đầu to là dộ dài đoạn thẳng nối từ tâm O đến điểm trên đường vừa vẽ xong nhân với tỷ lệ xích. Chiều của lực hướng từ tâm O ra ngoài. Điểm đặt lực là giao điểm của đường nối từ tâm O đến điểm tính với vòng tròn tượng trưng cho đầu to thanh truyền. Ý nghĩa đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền: là đồ thị biểu diễn phản lực tác dụng lên ổ trượt đầu to thanh truyền do phụ tải Q chốt khuỷu gây nên. Qua đồ thị ứng với mỗi vị trí ta có một giá trị phụ tải xác định về điểm đặt, phượng, chiều, độ lớn. Hình 1.9. Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 1.2.2.7. Đồ thị mài mòn chốt khuỷu Đồ thị mài mòn chốt khuỷu là đồ thị biểu diễn trang thái chịu lực của chốt khuỷu trong một chu trình công tác của động cơ đồng thời phản ánh dạng mài mòn lý thuyết của chốt khuỷu, xác định vùng chịu lực bé nhất khi khoan lỗ dầu bôi trơn. Đảm bảo đưa dầu nhờn vào ổ trượt ở vị trí có khe hở giữa trục và bạc lót của ổ lớn nhất. Áp suất bé làm cho dầu nhờn lưu động dễ dàng. Để xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu ta dùng các giả thuyết sau: Tính toán động cơ ở tốc độ định mức Độ mài mòn tác tỷ lệ với lực tác dụng lên chốt khuỷu Tại một điểm trên chốt khuỷu lức tác dụng sẽ gây ảnh hưởng lên vùng lân cận về cả hai phía trong phạm vi 1200(mỗi phía 600). Để vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu ta thực hiện theo các bước như sau: Từ tâm O của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta vẽ đường tròn (O,R) với bán kính tùy ý (vòng tròn đặc trưng mặt chốt khuỷu). Chia đường tròn thành 24 phần bằng nhau, đánh số thứ tự theo chiều quy ước ngược chiều kim đồng hồ. Từ các điểm 0, 1, 223 trên vòng tròn gạch cát tuyến O0; O1;O2,,O23 cắt đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ở các điểm khác nhau. Tính hợp lực ∑Q’: từ các điểm 0, 1, 2...23 ta kẻ qua tâm O và kéo dài, các tia này sẽ cắt đồ thị phụ tải và có bao nhiêu điểm giao nhau thì có bấy nhiêu lực tác dụng tại một điểm. Nên ta có: ∑Q’i= Qi1+ Qi2+ Qi3.....+ Qin Với: i là điểm chia bất kỳ, n là số giao điểm của tia chia và đồ thị phụ tải Ghi kết quả tính được vào bảng trong pham vi tác dụng 1200. Tính ∑Q theo dòng: ∑Q = ∑Q’0 + ∑Q’1 +.....+∑Q’23 Chọn tỷ lệ xích:μ∑Q = 2,1[MN/m2.mm] Có được ta tiến hành thực hiện các bước vẽ đồ thị như sau: Vẽ đường tròn tượng trưng cho chốt khuỷu. Chia đường tròn thành 24 phần bằng nhau đồng thời đánh số thứ tự 0,1,223 theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. Đặt các giá trị từ đường tròn hướng về tâm theo thứ tự các điểm. Nối các điểm lại với nhau bằng một đường cong thích hợp ta được đường cong thể hiện đồ thị mài mòn chốt khuỷu. Ta có bảng giá trị 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 LỰC Tổng Q0 10,7 10,7 10,7 10,7 10,7 10,7 10,7 10,7 10,79 Tổng Q1 9,3 9,3 9,3 9,3 9,3 9,3 9,3 9,3 9,36 Tổng Q2 2,7 2,7 2,7 2,7 2,7 2,7 2,7 2,7 2,79 Tổng Q3  0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,36 Tổng Q4  0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3  Tổng Q5 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3  Tổng Q6 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3  Tổng Q7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7  Tổng Q8 0,90 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9  Tổng Q9 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1  Tổng Q10 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5  Tổng Q11 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0  Tổng Q12 5,9 5,9 5,9 5,9 5,9 5,9 5,9 5,9 5,9  Tổng Q13 6,9 6,9 6,9 6,9 6,9 6,9 6,9 6,9 6,9  Tổng Q14 4,8 4,8 4,8 4,8 4,8 4,8 4,8 4,8 4,8  Tổng Q15 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6  Tổng Q16 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 Tổng Q 17 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 Tổng Q 18 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 Tổng Q 19 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,09 Tổng Q 20 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,02 Tổng Q 21 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,02 Tổng Q 22 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,02 Tổng Q 23 8,9 8,9 8,99 8,9 8,9 8,9 8,9 8,9 8,99 Q(MN/m2) 36,69 36,01 35,36 34,07 25,98 16,31 8,48 8,70 14,31 20,95 25,42 27,65 28,82 29,43 29,57 29,14 27,14 22,19 17,23 21,4 29,6 37,0 38,3 37,45 (mm) 17,5 17,1 16,8 16,2 12,4 7,8 4,0 4,1 6,8 10,0 12,1 13,2 13,7 14,0 14,1 13,9 12,9 10,6 8,2 10,2 14,1 17,6 18, 17,8 Sau khi nối các điểm lại với nhau bằng đường cong thích hợp ta có đồ thị mài mòn chốt khuỷu. Hình 1 -10: Đồ thị mài mòn chốt khuỷu Ý nghĩa đồ thị mài mòn chốt khuỷu: biểu diễn trạng thái chịu lực của chốt khuỷu trong một chu trình công tác của động cơ. Phản ánh được dạng mài mòn lý thuyết của chốt khuỷu. Xác định vùng chịu tải bé nhất để khoan lỗ dầu bôi trơn 1.2.2.8.Đồ thị khai triển Q(α) Từ đồ thị phụ tải tác dụng trên đầu nhỏ thanh truyền tiến hành đo giá trị của các véc tơ lực ,,,,¼, sau đó khai triển theo hệ trục toạ độ mới Q- a. Chọn tỉ lệ xích: = Ta có bảng giá trị sau: α1 Q [mm] α2 Q [mm] α3 Q [mm] α4 Q [mm] 0 56,4300 360 122,5700 180 43,3100 540 46,2100 10 55,1436 370 142,1635 190 43,2370 550 44,6360 20 51,6826 380 103,7530 200 42,9711 560 43,3698 30 46,2449 390 47,8333 210 42,3788 570 41,4864 40 39,3428 400 28,7288 220 41,2635 580 40,3789 50 31,7578 410 21,8630 230 39,4039 590 38,5329 60 24,7050 420 21,5921 240 37,4613 600 35,7639 70 20,0977 430 24,2440 250 34,0694 610 32,0054 80 19,8428 440 29,2333 260 29,7126 620 27,4439 90 23,3168 450 32,1704 270 25,2102 630 22,7774 100 28,1607 460 35,7778 280 21,3348 640 19,6532 110 32,8082 470 40,0835 290 19,3062 650 20,3818 120 36,6108 480 43,2062 300 20,2615 660 25,3260 130 39,4039 490 45,1588 310 19,5021 670 32,5368 140 41,2635 500 46,7910 320 16,8323 680 40,1902 150 42,3788 510 47,7450 330 11,8109 690 47,1230 160 42,9711 520 47,3596 340 21,7182 700 52,5748 170 43,2370 530 47,1346 350 61,1690 710 56,0419 180 43,3100 540 46,2100 360 122,5700 720 56,4300 Hình 1.11. Đồ thị khai triển phụ tải chốt khuỷu PHẦN 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ CHỌN THAM KHẢO GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ CHỌN THAM KHẢO Động cơ DMV6-0113 là loại động cơ V6, các xilanh lệch nhau 60 độ. Dung tích của xy lanh là 3.0 lít, với 2 trục cam được bố trí trên nắp máy (DOHC), 24 van xả và van nạp ( 2 van xả và 2 van nạp cho mỗi xy lanh ).Động cơ này được lắp trên xe với các thông số kỹ thuật sau: Thông số kỹ thuật Động cơ chọn DMV6-0113 Động cơ yêu cầu Nhiên liệu Xăng Xăng Số xilanh - cách bố trí 6-V6 6-V6 Số kỳ 4 4 Đường kính×hành trình piston (mm×mm) 83.0 /91.4 83.0 /92.0 Công suất cực đại/ số vòng quay (kw/vg/ph) 165 / 4000 165 / 3800 Hệ thống nhiên liệu CRDI CRDI Hệ thống bôi trơn Cưỡng bức cácte ướt Cưỡng bức cácte ướt Hệ thống làm mát Cưỡng bức sử dụng môi chất lỏng Cưỡng bức sử dụng môi chất lỏng Hệ thống phân phối khí 24 valve, DOHC 24 valve, DOHC Tỉ số nén ( ε ) 17.7 17.7 Hình 2.1.1. Mặt cắt dọc động cơ DMV6-0113 Hình 2.1.2. Mặt cắt ngang động cơ DMV6-0113 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA MỘT SỐ CƠ CẤU, HỆ THỐNG CỦA ĐỘNG CƠ Cơ cấu piston thanh truyền trục khuỷu: * Piston: Các chi tiết được lắp với pít tông bao gồm: piston, các xéc măng khí, xéc măng dầu, chốt pít tông và các chi tiết khác. Cấu tạo của piston được thể hiện trên hình 2.2.1.1 Hình 2.2.1. Pít tông động cơ DMV6-0113 Vai trò: vai trò chủ yếu của pít tông là cùng với các chi tiết khác như xy lanh, nắp xy lanh bao kín tạo thành buồng cháy, đồng thời truyền lực khí thể cho thanh truyền cũng như nhận lực từ thanh truyền để nén khí. Điều kiện làm việc: Điều kiện làm việc của pít tông rất khắc nhiệt. Trong quá trình làm việc, pít tông phải chịu tải trọng cơ học lớn có chu kỳ, nhiệt độ cao. Pít tông của động cơ được chế tạo bằng hợp kim nhôm chịu nhiệt. Trên phần đầu pít tông có xẻ 3 rãnh để lắp các xéc măng khí và xéc măng dầu. Khe hở giữa phần đầu pít tông và thành xy lanh nằm trong khoảng 0,4 -0,6 mm. Thân pít tông có dạng hình côn tiết diện ngang hình ôvan và có hai bệ để đỡ chốt pít tông, trên thân có phay rãnh phòng nở để tránh bó kẹt pít tông. Xéc măng: a b Hình 2.2.2. a.Xéc măng dầu b.Xéc măng khí Xéc măng khí có nhiệm vụ bao kín buồng cháy của động cơ và dẫn nhiệt từ đỉnh pít tông ra thành xy lanh và tới nước làm mát. Mỗi pít tông được lắp 2 xéc măng khí vào hai rãnh trên cùng của đầu pít tông. Để xéc măng rà khít với thành xy lanh nó được mạ một lớp thiếc. Xéc măng khí phía trên được mạ crôm để giảm mài mòn. Vật liệu chế tạo xéc măng khí là thép hợp kim cứng. Xéc măng dầu được làm từ thép chống gỉ. Xéc măng dầu có nhiệm vụ san đều lớp dầu trên bề mặt làm việc và gạt dầu bôi trơn thừa từ thành xy lanh về cácte. Xéc măng dầu trong động cơ là xéc măng dầu tổng hợp có cấu tạo như hình 2.2.2 * Chốt piston: Chốt pít tông là chi tiết nối pít tông và đầu nhỏ thanh truyền. Tuy có kết cấu đơn giản nhưng chốt pít tông có vai trò rất quan trọng để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của động cơ. Hình 2.2.1.4. Chốt pít tông 1.Vòng hãm, 2.Chốt pít tong Chốt pít tông có dạng hình trụ rỗng. Các mối ghép giữa chốt pít tông và pít tông, thanh truyền theo hệ trục để đảm bảo lắp ghép dễ dàng. Chốt pít tông được lắp tự do ở cả hai mối ghép. Khi lắp ráp mối ghép giữa chốt và bạc đầu nhỏ thanh truyền là mối ghép lỏng, còn mối ghép với bệ chốt là mối ghép trung gian, có độ dôi. * Thanh truyền: Là chi tiết nối giữa piston và trục khuỷu. Nó có nhiệm vụ truyền lực khí thể tác dụng lên piston cho trục khuỷu và truyền lực từ trục khuỷu cho piston ở các hành trình còn lại. Được chế tạo từ thép hợp kim. Cấu tạo thanh truyền gồm: 1- Đầu nhỏ thanh truyền, 2- Thân thanh truyền, 3- Bulong, 4- Đai ốc, 5- Đai ốc khóa, 6- Nắp đầu to. Đầu nhỏ thanh truyền để lắp chốt khuỷu. Thân thanh truyền có mặt cắt dạng chữ I và có tiết diện thay đổi tăng dần từ đầu nhỏ đến đầu to thanh truyền. Đầu to thanh truyền gồm hai nửa được nối với nhau bởi bulong. Bác lót thanh truyền cũng gồm hai nửa ngăn cách giữa bề mặt khuỷu trục và thanh truyền. Hình 2.2.1.5. Thanh truyền Trục khuỷu: Trục khuỷu có nhiệm vụ: nhận lực từ piston để tạo ra mô men quay sinh công đưa ra bộ phận công tác và nhận năng lượng từ bánh đà truyền lại cho piston để thực hiện các quá trình sinh công. Ngoài ra trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính và lực quán tính ly tâm. Hình 2.2.3. Trục khuỷu Cấu tạo trục khuỷu gồm: 1- Đầu trục khuỷu, 2- Đối trọng, 3- Chốt khuỷu, 4- Má khuỷu, 5- Cổ trục chính, 6- Đuôi trục khuỷu. Đặc điểm: đây là loại trục khuỷu nguyên khối, gồm có năm cổ trục chính. Trên trục có khoan lỗ dầu bôi trơn, đảm bảo cho dầu bôi trơn di chuyển đều tới bề mặt các cổ trục trong quá trình làm việc. Cơ cấu phân phối khí Cơ cấu phối khí được dùng là cơ cấu phối khí dùng xu páp treo. Động cơ DMV6-0113 sử dụng cơ cấu phối khí thông minh VVT-i. Hệ thống VVT-i (Variable Valve Timing Intelligent) sử dụng áp suất thủy lực để xoay trục cam nạp và làm thay đổi thời điểm phối khí. Điều này có thể làm tăng công suất, cải thiện tính tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí xả ô nhiễm. Hình 2.2.4 cơ cấu VVT-i Như trong hình minh họa, hệ thống này được thiết kế để điều khiển thời điểm phối khí bằng cách xoay trục cam trong một phạm vi 40 độ so với góc quay của trục khuỷu để đạt được thời điểm phối khí tối ưu cho các điều kiện hoạt động của động cơ dựa trên tín hiệu từ các cảm biến. Nhiệm vụ - yêu cầu: Cơ cấu phối khí bao gồm tất cả các cụm, các chi tiết và các kết cấu với chức năng đảm bảo quá trình trao đổi khí giữa xy lanh động cơ với môi trường bên ngoài trong các quá trình nạp khí vào xy lanh và thải các sản phẩm cháy từ xy lanh ra môi trường bên ngoài. Yêu cầu đối với cơ cấu phối khí đó là: -Nạp đầy và thải sạch ở mọi chế độ làm việc của động cơ. -Tiếng ồn thấp, khả năng bao kín tốt. -Độ bền và độ tin cậy làm việc cao. -Dễ dàng lắp ráp thay thế chi tiết và sửa chữa bảo dưỡng điều chỉnh. Với cơ cấu phối khí xu páp treo bảo đảm cho buồng cháy nhỏ gọn, chống cháy kích nổ tốt nên có thể tăng được tỉ số nén và làm cho dạng đường thải, nạp thanh thoát, khiến sức cản khí động giảm nhỏ, đồng thời do có thể bố trí xu páp hợp lí hơn nên có thể tăng được tiết diện lưu thông của dòng khí khiến hệ số nạp tăng. Cấu tạo cơ cấu phối khí gồm các chi tiết chính sau : trục cam, xu páp Xu páp: Trên động cơ DMV6-0113 gồm 12 xu páp nạp và 12 xu páp xả. Các xu páp được dẫn động trực tiếp từ trục cam. Các xu páp làm việc trong điều kiện rất xấu, chịu tải động và phụ tải nhiệt rất lớn nhất là đối với xu páp thải. Hình 2.2.5 Kết cấu các phần của xu páp và lắp ghép xu páp với đế 1.Đuôi xu páp; 2.Thân xu páp; 3.Nấm xu páp * Xu páp nạp Giữa thân và tán nấm có bán kính góc lượn lớn để cải thiện tình trạng lưu thông của dòng khí nạp vào xi lanh, đồng thời tăng độ cứng vững cho xu páp, giảm được trọng lượng. Phần đuôi được tôi cứng. * Xu páp thải Xu páp thải làm bằng thép chịu nhiệt. Phần đuôi được tôi cứng để tránh mòn và có rãnh để lắp móng hãm giữa đuôi xu páp và lò xo xu páp. Móng hãm hình côn gồm 2 nửa với kiểu lắp này có kết cấu đơn giản, độ an toàn cao, và không gây nên ứng suất tập trung trên đuôi xu páp. Để dễ sửa và tránh hao mòn cho nắp xi lanh ở chỗ lắp xu páp người ta lắp ống dẫn hướng.ống dẫn hướng có dạng hình trụ rỗng được đóng ép vào nắp xi lanh đến một khoảng cách nhất định. + Đế xu páp hình ống, mặt trong được vát góc theo góc vát của tán nấm và được đóng trên nắp máy + Lò xo xu páp hình trụ hai đầu được quấn sít với nhau và mài phẳng. * Trục cam: Trục cam được chế tạo bằng thép hợp kim thành phần các bon thấp. Trên trục cam có 12 cam nạp và 12 cam thải. Các cam nạp và các cam thải được làm liền trục, trên trục cam còn có bánh lệch tâm để dẫn động bơm xăng.Trục cam được dẫn động từ trục khuỷu bằng bộ truyền đai. + Ống dẫn hướng xu páp: Ống dẫn hướng có chức năng dẫn hướng cho xu páp chuyển động tịnh tiến qua lại khi đóng mở. Ống được chế tạo bằng gang hợp kim hoặc gang dẻo nhiệt luyện. Ống có kết cấu hình trụ rỗng có vát mặt đầu để dễ lắp ráp. + Lò xo xu páp: Lò xo xu páp có kết cấu hình trụ, hai đầu mài phẳng để lắp ráp với đĩa xu páp. Hình 2.2.6 Trục cam và giàn cò mổ, xu páp của động cơ DMV6-0113 Hệ thống bôi trơn, làm mát Hệ thống bôi trơn Nhiệm vụ hệ thống bôi trơn: Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến các bề mặt làm việc của các chi tiết để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của động cơ cũng như tăng tuổi thọ của các chi tiết. Động cơ DMV6-0113 sử dụng phương pháp bôi trơn cưỡng bức. Dầu trong hệ thống bôi trơn được bơm đẩy đến các bề mặt ma sát với áp suất nhất định, do đó hoàn toàn có thể đủ lưu lượng để bảo đảm bôi trơn làm mát và tẩy rửa các bề mặt ma sát. Sơ đồ hệ thống bôi trơn được thể hiện trên hình 2.2.7. Hình 2.2.7. Sơ đồ hệ thống bôi trơn Nguyên lý làm việc: Dầu trong các te dầu được hút vào bơm qua phao hút dầu. Phao hút dầu có lưới chắn để lọc sơ bộ những tạp chất có kích thước lớn. Dầu được bơm đẩy qua bộ làm mát dầu 2, tại đây dầu được làm mát rồi tiếp tục đến đường dầu chính, rồi đến cốc lọc, dầu theo các nhánh đi bôi trơn trục khuỷu sau đó lên bôi trơn đầu to thanh truyền, chốt pít tông, và đi bôi trơn trục cam Các chi tiết chính: + Bơm dầu Bơm dầu có nhiệm vụ cung cấp dầu dưới áp suất cao vào đường dầu chính của động cơ và đến két làm mát. Hệ thống bôi trơn của động cơ sử dụng kiểu bơm bánh răng ăn khớp ngoài. Hình 2.2.3.2. Bơm bánh răng ăn khớp trong + Bầu lọc dầu Bầu lọc dầu có nhiệm vụ lọc sạch các tạp chất cơ học do sự mài mòn cơ học các chi tiết của động cơ, các loại bụi từ không khí lẫn vào các sản vật cháy có chứa trong dầu. Kiểu bầu lọc được dùng là kiểu bầu lọc cơ khí loại bầu lọc thấm dùng tấm kim loại. + Két làm mát dầu Ở chế độ nhiệt làm việc ổn định của động cơ, nhiệt độ của dầu bôi trơn cần nằm trong giới hạn 80-900C. Nhưng trong sử dụng do nhiệt độ của môi trường tương đối cao, do động cơ thường phải làm việc ở những chế độ phụ tải cao trong thời gian dài , nhiệt độ của dầu bôi trơn sẽ vượt quá giới hạn cho phép và do đó cần được làm mát trong két làm mát dầu. Trên hệ thống bôi trơn của động cơ sử dụng két làm mát dầu kiểu ống được làm mát bằng không khí, bố trí trước két nước của động cơ. + Van an toàn Van an toàn dùng để đảm bảo áp hệ thống không bị hư hỏng khi áp suất dầu quá lớn,vượt quá khả áp suất dầu cho phép của hệ thống. Hệ thống làm mát Nhiệm vụ hệ thống làm mát Khi động cơ làm việc, các chi tiết của động cơ nhất là các chi tiết trong buồng cháy tiếp xúc với khí cháy nên có nhiệt độ rất cao. Nhiệt độ đỉnh pít tông có thể đến 6000C còn nhiệt độ xu páp thải có thể lên đến 9000C. Nhiệt độ các chi tiết cao có thể dẫn đến các tác hại đối với các động cơ: - Giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ các chi tiết; - Bó kẹt giữa các cặp chi tiết chuyển động như pít tông - xy lanh, trục khuỷu - bạc lót; - Giảm hệ số nạp nên giảm công suất động cơ; - Kích nổ trong động cơ. Hệ thống làm mát có tác dụng tản nhiệt khỏi các chi tiết, giữ cho nhiệt độ của các chi tiết không vượt quá giới hạn cho phép và do đó bảo đảm điều kiện làm việc của động cơ. Trên động cơ DMV6-0113 sử dụng hệ thống làm mát bằng nước, kiểu kín tuần hoàn cưỡng bức nhờ bơm nước. Nguyên lí của hệ thống làm mát được trình bày trên (hình 2.2.8). Khi động cơ làm việc thông qua cơ cấu dẫn động làm cho bơm nước làm việc. Nước lạnh từ két mát được bơm nước đẩy vào các đường dẫn vào các khoang trong nắp máy rồi theo các đường dẫn trên nắp máy trở về két mát và bơm nước. Để duy trì nhiệt độ nước làm mát trong hệ thống được ổn định trên hệ thống làm mát có bố trí van hằng nhiệt . Khi nhiệt độ nước trong hệ thống nhỏ hơn 70 0 C van hằng nhiệt 5 đóng đường nước ra két mát. Nước được tuần hoàn cưỡng bức từ bơm nước đến các khoang trên nắp máy để làm mát cho hệ thống. Khi nhiệt độ nước làm mát lớn hơn 800C, dưới tác dụng của nhiệt độ van hằng nhiệt mở hoàn toàn. Nước từ bơm nước vào các khoang trên nắp máy.Khi ra khỏi nắp máy nước có nhiệt độ cao được dẫn vào trong két mát nhờ van hằng nhiệt mở . Sau khi qua két nước. Nước được làm mát quay trở về bơm nước thực hiện chu trình tiếp theo Để kiểm tra nhiệt độ của nước làm mát trên bảng đồng hồ có lắp đồng hồ báo nhiệt độ nước. Ngoài ra còn lắp một bộ cảm biến báo lên đèn nguy hiểm trên ca bin buồng lái, khi đèn sáng là báo hiệu động cơ quá nóng. Hình 2.2.8 Hệ thống làm mát * Các chi tiết chính: +Bơm nước và quạt gió Bơm nước trên hệ thống làm mát của động cơ là bơm ly tâm có nhiệm vụ cung cấp nước tuần hoàn cưỡng bức trong hệ thống làm mát của động cơ. Được dẫn động bằng đai từ trục khuỷ động cơ. Quạt gió có nhiệm vụ tạo ra dòng khí hút đi qua két nước để tăng hiệu quả làm nguội nước nóng sau khi đã làm mát cho động cơ. Quạt gió được lắp trên đầu phía trước của trục bơm nước. Các cánh quạt được chế tạo bằng thép lá. Để nâng cao năng suất và tạo hướng cho dòng khí vành quạt gió có hom khí. +Két nước làm mát Két nước là thiết bị trao đổi nhiệt dùng để truyền nhiệt từ nước làm mát cho dòng không khí chuyển động qua. Hình 2.2.9. Két nước làm mát 1. Nắp két nước, 2. Ống nước hồi, 3. Ống nước đi. Két nước làm mát bao gồm các ống dẫn bằng đồng đỏ. Các ống này được hàn với các cánh tản nhiệt hình gợn sóng nhằm tăng tiết diện tiếp xúc với không khí để tăng khả năng toả nhiệt của két làm mát. Ngăn trên có miệng đổ nước và được đậy bằng nắp. Nắp két nước có hai van, van xả có tác dụng giảm áp khi áp suất trong hệ thống cao (khoảng 1,15-1.25 kG/cm2) do bọt hơi sinh ra trong hệ thống, nhất là khi động cơ quá nóng. Còn van hút sẽ mở để bổ sung không khí khi áp suất chân không trong hệ thống lớn hơn giá trị cho phép (khoảng 0,05-0,1 kG/cm2). +Van hằng nhiệt Van hằng nhiệt có nhiệm vụ rút ngắn thời gian sấy nóng khi động cơ bắt đầu khởi động và tự động duy trì chế độ nhiệt của động cơ trong giới hạn cho phép. Khi nhiệt độ nước làm mát thấp hơn 750C, hỗn hợp chất lỏng trong hộp (1) chưa bị giãn nở, van đóng (5) và nước sẽ đi qua đường dẫn (2) trở về bơm mà không qua két làm mát. Khi nhiệt độ nước tăng cao hơn 750C, hỗn hợp chất lỏng trong hộp giãn nở, áp suất tăng nên đẩy cán lên làm mở van và nước theo đường ống đến két làm mát. Khi nhiệt độ nước băng 900c thì van được mở hoàn toàn. 2.2.4 Hệ thống nhiên liệu: Hệ thống cung cấp nhiên liệu CRDI (common rail diesel injection) được điều khiển bằng điện tử có các ưu điểm lớn như: áp suất phun cao, có thể thay đổi áp suất và thời điểm phun thích hợp tùy theo các chế độ làm việc của động cơ. Trong động cơ Diesel DMV6-0113, áp suất phun được thực hiện cho mỗi vòi phun một cách riêng lẽ, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong hộp chứa (Rail) hay còn gọi là “Ắcquy thủy lực”và được phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu. Lợi ích của vòi phun Common Rail là làm giảm mức độ tiếng ồn, nhiên liệu được phun ra ở áp suất rất cao nhờ kết hợp điều khiển điện tử, kiểm soát lượng phun, thời điểm phun. Do đó làm hiệu suất động cơ và tính kinh tế nhiên liệu cao hơn. So với hệ thống cũ dẫn động bằng cam, hệ thống Common Rail khá linh hoạt trong việc đáp ứng thích nghi để điều khiển phun nhiên liệu cho động cơ diesel như: - Phạm vi ứng dụng rộng rãi (cho xe du lịch, khách,tải nhẹ, tải nặng, xe lửa và tàu thủy). - Áp suất phun đạt đến 2000 bar. - Thay đổi áp suất phun tùy theo chế độ hoạt động của động cơ. - Có thể thay đổi thời điểm phun. - Phun chia làm ba giai đoạn: Phun sơ khởi, phun chính và phun kết thúc. Hình 2.2.10 Hệ thống nhiên liệu động cơ DMV6-0113 Nguyên lý hoạt động : Tương tự như hệ thống nhiên liệu diesel thông thường, trên hình 1 nhiên liệu được bơm cung cấp đẩy đi từ thùng nhiên liệu trên đường ống thấp áp qua bầu lọc (3) đến Bơm cao áp (2), từ đây nhiên liệu được bơm cao áp nén đẩy vào ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (7) hay còn gọi ắc quy thủy lực- và được đưa đến vòi phun Common Rail (9) sẵn sàng để phun vào xy lanh động cơ. Việc tạo áp suất và phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với nhau trong hệ thống Common Rail. Áp suất phun được tạo ra độc lập với tốc độ và lượng nhiên liệu phun ra. Nhiên liệu được trữ với áp suất cao trong ắc quy thủy lực. Lượng phun ra được quyết định bởi điều khiển bàn đạp ga, thời điểm phun cũng như áp suất phun được tính toán bằng ECU dựa trên các biểu đồ dữ liệu đã lưu trên nó. Sau đó ECU và EDU sẽ điều khiển các kim phun của các vòi phun tại mỗi xy lanh động cơ để phun nhiên liệu nhờ thông tin từ các cảm biến (10) với áp suất phun có thể đến 1500bar. Nhiên liệu thừa của vòi phun đi qua ắcquy thủy lực trở về bơm cao áp, van điều khiển áp suất tại bơm mở để nó trở về thùng nhiên liệu (1). Trên ắcquy thủy lực có gắn cảm biến áp suất và đầu cuối có bố trí van an toàn (8), nếu áp suất tích trữ trong ắc quy thủy lực (7) lớn quá giới hạn van an toàn sẽ mở để nhiên liệu tháo về thùng chứa Hình 2.2.11 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ DMV6-0113 Thùng nhiên liệu; 2. Bơm cao áp Common rail; 3. Lọc nhiên liệu; 4. Đường cấp nhiên liệu cao áp; 5. Đường nối cảm biến áp suất đến ECU ; 6. Cảm biến áp suất; 7. Common Rail tích trữ &điều áp nhiên liệu (hay còn gọi ắcquy thuỷ lực) ; 8. Van an toàn (giới hạn áp suất); 9. Vòi phun; 10. Các cảm biến nối đến ECU và Bộ điều khiển thiết bị (EDU); 11.Đường về nhiên liệu (thấp áp) ; EDU: (Electronic Driver Unit) và ECU : (Electronic Control Unit). PHẦN 3: PHÂN TÍCH KẾT CẤU- TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC NHÓM PISTON THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ DMV6-0113 3.1. Nhiệm vụ - yêu cầu – nguyên lý làm việc. 3.1.1 Nhiệm vụ: Đối với piston: + Tiếp nhận trực tiếp lực khí thể để truyền đến trục khuỷu sinh công cho động cơ. + Cùng với xylanh tạo thành buồng cháy của động cơ. + Đảm bảo bao kín không cho khí lọt xuống cácte và dầu nhờn từ cácte sục lên buồng cháy. +Ngoài ra piston còn phối hợp với cơ cấu phân phối khí hút hỗn hợp cháy vào động cơ ở kỳ nạp, nén khí ở kỳ nén và thải khí ra ngoài ở kỳ thải. Đối với thanh truyền: + Nối piston với trục khuỷu. +Tiếp nhận lực khí thể từ piston truyền đến trục khuỷu của động cơ để biến chuyển động tịnh tiến của động cơ thành chuyển động quay của trục khuỷu. 3.1.2 Yêu cầu: + Chịu được áp suất và nhiệt độ cao. + Đảm bảo buồng cháy kín, không chó khí cháy lọt xuống các te và dầu bôi trơn sục lên buồng cháy. + Độ cứng vững của thanh truyền phải đảm bảo để có thể truyền tốt lực từ piston. + Ít mòn, tiếng ồn nhỏ, dễ dàng điều chỉnh, sửa chữa, giá thành chế tạo thấp. 3.2. Phân tích đặc điểm, lựa chọn kết cấu của cơ cấu 3.2.1 Piston: a. Điều kiện làm việc: Pis ton có điều kiện làm việc rất nặng nhọc vừa chịu tải trọng cơ học vừa chịu tải trọng nhiệt.ngoài ra piston còn chịu ma sát và ăn mòn. + Tải trọng cơ học: trong quá trình cháy, khí hỗn hợp cháy sinh ra áp suất rất lớn trong buồng cháy, trong chu kỳ công tác áp suất khí thể thay đổi rất lớn vì vậy piston chịu tải trọng cơ học rất lớn. +Tải trọng nhiệt: trong quá trình Piston trực tiếp tiếp xúc với sản vật cháy có nhiệt độ rất cao (2300 – 28000K). Mà như vậy nhiệt độ của piston và nhất là nhiệt độ của phàn đỉnh Piston cũng rất cao. + Ma sát và ăn mòn: Trong quá trình làm việc Piston chịu ma sát khá lớn do thiếu dầu bôi trơn và lực ngang N ép Piston vào xylanh, ma sát càng lớn do biến dạng của piston. Ngoài ra đingr piston tiếp xúc trực tiếp với sản vật cháy nên còn chịu ma sát và ăn mòn. b. Vật liệu chế tạo Piston: Vật liệu chế tạo piston phải đáp ứng điều kiện làm việc của nó là có độ bền cao, chịu được nhiệt độ cao , độ biến dạng dài nhỏ, ma sát nhỏ. Trên thực tế không có loại vật liệu nào đáp ứng được tất cả các yêu cầu trên. Do đó cần chọn vật liệu tối ưu nhất, so với hợp kim gang thì hợp kim nhôm có độ bền thấp hơn, độ biến dạng dài lớn hơn nhưng hợp kim nhôm có khối lượng riêng nhỏ và tính đúc tốt hơn nên chọn hợp kim nhôm làm vật liệu làm piston. c. Kết cấu của piston động cơ: Piston gồm 3 phần chính: + Đỉnh piston: Động cơ DMV6- 0113 là động cơ xăng, do đó đỉnh piston chịu nhiệt độ rất cao. Tuy nhiên đây là động cơ cao tốc, piston làm việc với tốc độ rất lớn do đó ta chọn đỉnh piston lõm nhằm tạo ra xoáy lốc nhẹ giúp quá trình cháy diễn ra tốt hơn. Mặc khác trong quá trình hoạt động xupap đóng mở liên tục nên có thể xảy ra trường hợp piston và xupap chạm nhau do đó ta khoét lõm ứng với 4 vị trí xupap. + Đầu piston: Bao gồm phần dưới đỉnh piston và vùng đai lắp xéc măng khí và xéc măng dầu làm nhiệm vụ bao kín buồng cháy. Số lượng xéc măng khí chọn từ 2-3( động cơ xăng cao tốc ), số lượng xéc măng dầu chọn từ 1-3. Để giảm nhiệt cho xéc măng khí thứ nhất cần bố trí xéc măng khí thứ nhất gần khu vực nước làm mát càng tốt. Chọn số xéc măng khí theo nguyên tắc: áp suất khí thể càng cao, tốc độ càng thấp thì chọn số xéc măng khí càng nhiều. Động cơ DMV6-0113 có áp suất khí thể Pz =10.2 [MN/m2] và n = 4000 vg/ph nên ta chọn số xéc măng khí là 3, số xéc măng dầu là 1. + Thân piston: Là phần dưới xéc măng dầu cuối cùng, có nhiệm vụ dẫn hướng cho piston và chịu lực ngang. Chiều dài của than piston càng dài thì khả năng dẫn hướng càng tốt nhưng khối lượng piston càng lớn và ma sát lớn. Vị trí của lỗ bệ chốt: Khi chịu lực ngang, nếu chốt piston đặt ở chính giữa thì ở trạng thái tĩnh áp suất phân bố đều. Nhưng khi piston chuyển động thì piston có xu hướng xoay quanh chốt nên áp suất trên xy lanh phân bố không đều, do đó chốt piston thường đặt ở vị trí cao hơn. Các kích thước cơ bản của piston được thể hiện qua bảng 3.1 Thông số Công thức Giá trị tính Giá trị vẽ Chiều dày đỉnh piston δ (0.1-0.2).D 8,3 – 16,6 8,3 Khoảng cách h từ đỉnh đến xec măng khí thứ nhất (0.8 – 1.5).δ 6,6 – 12,45 6,6 Chiều dày phần đầu s (0.06 – 0.12).D 4,98 – 9,96 8 Chiều cao của piston H (0.6 – 1).D 49,8 – 83 77 Vị trí chốt piston (0.35 – 0.45).D 29,05 – 37,35 Đường kính chốt Piston dcp (0.3 – 0.5).D 24,9 – 41,5 25 Đường kính bệ chốt db (1.3 – 1.6)dcp 45,5 – 56 50 Đường kính trong của chốt piston d0 (0.6 – 0.8).dcp 21 – 28 25 Chiều dài phần thân s1 (0.02 – 0.03).D 1.66 – 2.49 2,4 Số xéc măng khí 2 Số xéc măng dầu 1-3 1 3.2.1 Xéc măng: 3.2.1.1 Điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo xéc măng a. Điều kiện làm việc: Xéc măng khí có nhiệm vụ bao kín buồng cháy, ngăn không cho khí cháy xuống cácte, còn xéc măng dầu có nhiệm vụ ngăn không cho dầu nhờn sục lên buồng cháy. Xéc măng khí làm việc trong điều kiện chịu nhiệt độ cao, áp suất và va đập lớn, ma sát và ăn mòn hóa học lớn. Ngoài ra, khi làm việc xéc măng còn chịu ứng suất uốn. b. Vật liệu chế tạo xéc măng: Với điều kiện làm việc của xéc măng như trên thì vật liệu chế tạo xéc măng phải có đầy đủ các tính chất sau: + Chịu được mài mòn tốt ở điều kiện ma sát tới hạn. + Có hệ số ma sát nhỏ đối với xy lanh. + Có sức bền và độ đàn hồi cao và ổn định trong điều kiện nhiệt độ cao. + Có khả năng tạo khít với mặt xylanh một cách nhanh chóng. Ta chọn hợp kim gang làm vật liệu chế tạo xéc măng vì nôcs nhiều ưu điểm mà các vật liệu khác không có được: + Nếu mặt ma sát bị cào xước trong quá trình làm việc thì vết xước dần bị mất đi và được khôi phục lại như cũ. + Gơraphit trong hợp kim gang có khả năng bôi trơn mặt ma sát do đó làm giảm hệ số ma sát. + Ít nhạy cảm với ứng suất tập trung sinh ra tại các vùng có vết xước. 3.2.1.2 Kết cấu của xéc măng Xéc măng có kết cấu đơn giản. Đường kính ngoài của xéc măng ở trạng thái lắp ghép trong xylanh. Xéc măng gồm mặt đáy, mặt lưng, mặt bụng, chiều dày của xéc măng là khoảng cách giữa hai mặt đáy. Theo nhiệm vụ xéc măng gồm có xéc măng dầu và xéc măng khí. a.Xéc măng khí: Xéc măng có nhiều kiểu tiết diện khác nhau.Tùy vào loại động cơ, áp suất khí thể và tốc độ động cơ mà ta lựa chọn tiết diện phù hợp nhất. Đối với động cơ X5V6 – 0113, đây là động cơ cao tốc, có áp suất khí thể lớn do đó ta lựa chọn xéc măng có tiết diện có dạng chữ “L” bởi vì xéc măng và xylanh chỉ tiếp xúc một phần ở mặt lưng xéc măng. Vì vậy áp suất tiếp xúc cao và chóng rà khít. b.Xéc măng dầu: Xéc măng dầu có nhiều loại khác nhau.Xéc măng có tiết diện hình thang, lưỡi dao, tổ hợp,Động cơ DMV6 -0113 là động cơ cao tốc nên phải đảm bảo yêu cầu về bôi trơn piston do đó ta chọn xéc măng dầu là loại tổ hợp, có kết cấu gồm 1 lò xo hình song ( 4 ) và 1 còng đệm ( 5 ) được kẹp chặt lại nhờ 2 vòng thép ( 3 ). Kích thước cơn bản của xéc măng động cơ DMV6 – 0113: + Số xéc măng khí 3; số xéc măng dầu 1. + Chiều dày hướng kính của xéc măng dầu và xéc măng khí: t =(1/25-1/32).D. Chọn t = 3,5 ( mm) + Chiều cao a của xéc măng khí và xéc măng dầu: a = (0,3-0,6)t, chọn a= 3 (mm). + Chiều dày rãnh xéc măng: a1 = 3,5 (mm). + Số lỗ khoang lỗ bôi trơn trên rãnh xéc măng dầu: 6 lỗ ϕ2 3.2.3 Chốt piston: 3.2.3.1 Điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo chốt piston a. Điều kiện làm việc: Chốt piston làm việc trong điều kiện tải trọng cơ học, tải trọng nhiệt, tải trọng va đập cao. b. Vật liệu chế tạo chốt piston: Vật liệu làm chốt piston phải đảm bảo độ bền cơ học, độ bền về nhiệt cao, có khả năng chịu va đập cao. Thông thường vật liệu chế tạo chốt piston là thép hợp kim. 3.2.3.1 Kết cấu chốt piston: Kết cấu chốt piston có cấu tạo đơn giản, chốt piston có dạng hình trị rỗng ( mặt ngoài hình trụ, mặt trong làm rỗng để làm nhẹ chố). Kích thước cơ bản của chốt piston: + Đường kính chốt piston: dchốt = 25 mm + Đường kính trong của chốt: d0 = 17,5 mm. + Chiều dài chốt piston: lchốt =70 mm. 3.2.4 Thanh truyền: 3.2.4.1 Nhiệm vụ - điều kiện làm việc của thanh truyền: * Nhiệm vụ: Thanh truyền dùng để nối piston và trục khuỷu . Biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu. * Điều kiện làm việc: Chịu tác động của lực khí thể. Chịu tác dụng của lực quán tính do nhóm piston gây ra. Chịu tác dụng của lực quán tính do thanh truyền gây ra. * Vật liệu chế tạo thanh truyền Vật liệu chế tạo thanh truyền phải có độ cứng vững, độ bền cơ học cao, Thông thường là thép các bon hợp kim. 3.2.4.2 Kết cấu thanh truyền: Thanh truyền được chia làm 3 phần: + Đầu nhỏ thanh truyền: lắp ghép với chốt piston. + Đầu to thanh truyền: lắp ghép với trục khuỷu động cơ. + Thân thanh truyền:là phần nối giữa đầu nhỏ với đầu to. Đầu nhỏ thanh truyền: Đầu nhỏ thanh truyền lắp với chốt piston là mối ghép lỏng nên đầu nhỏ có dạng hình trụ rỗng. Trong quá trình làm việc, giữa chốt piston và đầu nhỏ thanh truyền có chuyển động quay tương đối với nhau nên cần phải bôi trơn bề mặt ma sát. Để bôi trơn đầu nhỏ thanh truyền, dầu bôi trơn được đưa lên mặt chốt piston và bạc lót đầu nhỏ bằng đường dẫn dầu trên piston. Ngoài ra trên đầu nhỏ thanh truyền còn có một lỗ hứng dầu vung tóe từ trục khuỷu động cơ lên. Kết cấu đầu nhỏ như hình vẽ: Hình 3.2.3 Kết cấu đầu nhỏ thanh truyền Thông số cơ bản của đầu nhỏ thanh truyền: + Đường kính ngoài của bạc: d1= (1.1 – 1.25) dcp, chọn d1= 29mm. + Đường kính ngoài d2= (1.3 – 1.7) dcp, chọn d2= 41mm. + Chiều dài đầu nhỏ ld = (0.28 – 0.32) D , chọn ld = 25 mm + Chiều dày bạc đầu nhỏ (0.07 – 0.085) dcp. Chọn 2 mm Thân thanh truyền: Thân thanh truyền dùng để nối đầu nhỏ với đầu to và truyền lực khí thể từ piston xuống trục khuỷu động cơ nên chịu tải trọng rất lớn, ứng suất uốn và nén cao. Thân thanh truyền dùng trong động cơ X5V6 có tiết diện hình chữ I vì nó sử dụng vật liệu rất hợp lý, tăng được độ cứng vững cho thanh truyền trong khi khối lượng không quá lớn. Loại thân thanh truyền tiết diện hình chữ I được chế tạo theo phương pháp rèn khuôn. Để phù hợp với quy luật phân bố của lực quán tính trong mặt phẳng lắc thì chiều rộng của thanh truyền tăng dâng từ đầu nhỏ tới đầu to. Đầu to thanh truyền: Đầu to thanh truyền dùng để nối thanh truyền với trục khuỷu,giúp biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu, sinh công cho động cơ. Đầu to thanh truyền làm việc trong điều kiện nặng nhọc nên khi tính toán phải đáp ứng các yêu cầu sau: Có độ cứng vững lớn để bạc lót không bị biến dạng. Kích thước nhỏ gọn để giảm lực quán tính chuyển động quay và kích thước hộp trục khuỷu. Chỗ chuyển tiếp giữa thân và đầu to phải có góc lượn để giảm ứng suất tập trung. Dễ lắp ghép cụng chi tiết piston – thanh truyền với trục khuỷu động cơ. Kết cấu đầu to như hình vẽ: Hình 3.2.4 Kết cấu đầu to thanh truyền. Các kích thước cơ bản của đầu to thanh truyền: + Đường kính chốt khuỷu: dck = (0.56 – 0.75) D, chọn dck= 53 mm. + Chiêu dày bạc lót: tbl = 0.1.dck = 5.3 mm. + Khoảng cách 2 tâm bulong, c = (1.3- 1.75) dck, chọn c= 72 mm. + Chiều dài đầu to lđt= (0,45-0,95) dck , chọn lđt = 33 mm