Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ KAMAZ - 7403.10

ỹ thuật của động cơ. Kết quả của tính toán nhiệt là xây dựng được đồ thị công và đây là tài liệu cơ bản cho việc tính toán động lực học, tính sức bền và độ mài mòn của các chi tiết tiếp theo. Các thông số chọn : Áp suất khí nạp Pk (MN/m2) 0,098 Nhiệt độ khí nạp Tk (oK) 293 Tốc độ trung bình Cm=S.n/30 [m/s] : = 11,72 (Động cơ cao tốc) Hệ số dư lượng không khí: α ε =16 có α =1,5 1,8 1,68 Áp suất cuối kỳ nạp Pa (0,8 - 0,9)Pk 0,0882 Áp suất khí sót Pr (0,104 - 0,118) 0,104 Nhiệt độ khí sót (Tr = 700 - 900 oK ) 750 Độ sấy nóng khí nạp mới ∆T : (20 - 40) 20 Chỉ số đoạn nhiệt (giãn nở đa biến m =1,45 - 1,5) 1,5 Hệ số lợi dụng nhiệt tại z (xZ: 0,65- 0,85) 0,85 Hệ số lợi dụng nhiệt tại b (xb: 0,8- 0,9) 0,9 Tỷ số tăng áp λ (λ : 1,5 – 1,8 ) 1,8 Hệ số nạp thêm λ1 ( λ1: 1,02 - 1,07 ) 1,02 Hệ số quét buồng cháy λ2 ( Trường hợp có quét buồng cháy ) λ2 < 1 0,95 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λt 1,1 Hệ số điền đầy đồ thị φd 0,97 Tính quá trình nạp : 1) Tính hệ số khí sót gr : Thay các giá trị vào ta có: Thỏa mãn : 0,03 0,06. 2) Tính hệ số nạp hv : hv thoả mãn : khoảng 0,07 - 0,95. 3)Tính nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta(oK) : Thõa mãn trong khoảng : 310 – 340. 4) Tính số mol không khí để đốt cháy 1 kg nhiên liệu M0 [Kmol_ KK/kg_nl] . 5) Tính số mol không khí nạp mới M1 [Kmol_ kk/kg_nl] . Tính quá trình nén : 6) Tỷ nhiệt của không khí mCv_kk (kJ/kmol_oK) Trong đó : av = 19,806 bv = 0,00419. 7) Tỷ nhiệt mol của sản phẩm cháy mCv"_ch (kJ/kmol_oK) Trong đó : a”v = b”v = Vì: α = 1,68 >1 . 8) Tỷ nhiệt của hỗn hợp cháy mCv'_hh (kJ/kmol_oK) Ta có : . 9) Tính chỉ số nén đa biến trung bình n1 Chọn trước n1 thế vào giải khi sai số hai vế nhỏ hơn 0,001 thì lấy n1 ,giải bằng phương pháp mò nghiệm ta có : n1a n1x n1b F(a) F(x) F(b) Sai số Kết quả 1,34 1,36 1,38 0,0328 0,0106 -0,011 [0,001] 1,36 1,37 1,38 0,0111 -0,011 -0,011 0,01 Tính tiếp 1,36 1,365 1,37 0,0111 0,0057 -0,0001 0,005 Tính tiếp 1,365 1,3675 1,37 0,0057 0,003 -0,0001 0,0025 Tính tiếp 1,365 1,3663 1,3675 0,0057 0,0043 0,00261 0,0012 Tính tiếp 1,3663 1,36688 1,3675 0,0043 0,0037 0,00261 0,0006 OK 1,36688 Vậy ta có n1 = 1,36688. 10) Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc (oK) Tc thỏa mãn khoảng: 700 – 1050. 11) áp suất cuối quá trình nén Pc (MN/m2) . Thỏa mãn khoảng 3,5 – 6,0. Tính quá trình cháy : 12) Tinh ∆M (kmol/Kg_nl) 13) Số mol sản phẩm cháy M2(kmol/kg_nl) M2 = M1 + M = 0,831 + 0,0316 = 0,8626. 14) Hệ số biên đổi phân tử lý thuyết β0 . 15) Hệ số biên đổi phân tử thực tế β . 16) Hệ số biến đổi phân tử tại z (βz) . 17)Tính hệ số tỏa nhiệt tại z (xz) . 18)Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn Do α >1 thì ∆QH = 0 ( Động cơ diesel ). 19) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình môi chất tại z Tronh đó: 20) Nhiệt độ cực đại của chu trình Tz (oK) Nhiệt độ cực đại dược tình theo phương trình cháy : Công thức tính được đa về dạng bậc hai: A.Tz2+B.Tz+C = 0 Giải phơng trình bậc hai : Với : A = = 0,00275 B = Giải phơng trình bậc hai : Ta có nghiệm : TZ1 = -13068,242 TZ2 = 2110,37656 Tz2 thoả mãn khoảng 1900 – 2200 (oK). 21) áp suất cực đại chu trình Pz (MN/m2) PZ = Pc.λ = 3,90261,8 = 7,0246 (MN/m2) ( 4,8 – 9,6 ). Tính quá trình giản nở : 22)Tỷ số giản nở sớm ρ: ( 1,2 – 1,7 ). 23)Tỷ số giản nở sau δ . 24)Kiểm nghiệm lại trị số n2 Tính lặp n2 theo công thức : n2a 1,15 1,215 1,215 1,1988 1,1906 1,1906 n2x 1,215 1,1825 1,1988 1,1906 1,1866 1,1886 n2b 1,28 1,15 1,1825 1,1825 1,1825 1,18656 Tb1 1452,63 1235,57 1235,57 1286,59 1312,88 1312,88 Tbx 1235,6 1339,71 1286,59 1312,88 1326,23 1319,54 Tb2 1050,9 1452,6 1339,7 1339,7 1339,7 1326,2 F(a) 0,0953 0,0415 0,0415 0,0554 0,0622 0,0622 F(x) 0,0415 0,069 0,0554 0,0622 0,0656 0,0639 F(b) -0,016 0,0953 0,069 0,069 0,069 0,0656 Sai số [0,0025] 0,0325 0,0163 0,0081 0,0041 0,0020 Kết quả Tính tiếp Tính tiếp Tính tiếp Tính tiếp OK Vậy ta có : n2 = 1,1886. 25) Nhiệt độ cuối quá trình giản nở Tb (oK) (0K) Î (1000 – 1200). 26) áp suất cuối quá trình giãn nở pb [MN/m2] [MN/m2] thỏa mãn khoảng (0,2 – 0,6). 27) Kiểm nghiệm lại nhiệt độ khí sót Tr' Ta có: Độ sai lệch = Các thông số chi thị : 28) Áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết pi' (MN/m2) . P’i  ( 0,7 – 1,2 ) (MN/m2) . 29) Áp suất chỉ thị trung bình pi (MN/m2) Î (0,64 – 0,96) thỏa mãn. 30) Hiệu suất chỉ thị ηi Î (0,43 – 0,56) thảo mãn. 31) Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi (g/KW.h) Î (150 – 200) thỏa mãn. Các thông số có ích : 32) Tổn thất cơ giới Pm (MN/m2) Theo công thức kinh nghiệm : Pm = a + b.Cm + Pr – Pa Trong đó : a = 0,03 ; b = 0,012 Suy ra : Pm = 0,03 + 0,012 11,72 + 0,104 - 0,0882 = 0,1864 (MN/m2) . 33) Áp suất có ích trung bình Pe (MN/m2) Pe = Pi - Pm = 0,9067 - 0,1864 = 0,7203 (MN/m2) Pe thoả mãn trong khoảng ( 0,55 - 0,85 ) . 34) Hiệu suất cơ giới ηm (%) Î (0,7 – 0,9) thảo mãn. 35) Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge (g/KW.h) Î (200 – 285) thoả mãn. 36) Hiệu suất có ích ηe (%) ηe = ηm. ηi = 0,794 0,5174 = 0,411Î (0,3 – 0,43) thoả mãn. 37) Thể tích công tác của động cơ Vh (dm3) . 38) Kiểm ngiệm dờng kính xy lanh D(dm) (dm) = 120,0486 (mm). Kiểm tra sai lệch đường kính <= 0,1 (mm) DD =< 0,1 (mm) Vậy thoả mãn yêu cầu. Xây dựng đồ thị công : 39) Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén Ta có: phương trình đường nén đa biến: pc = pa . p.Vn1 = const, do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường nén thì : Từ đó rút ra : Đặt: Khi đó, áp suất tại điểm bất kỳ x: [MN/m2] (5-1) Ở đây: - áp suất cuối quá trình nén. Trong đó: pa - áp suất đầu quá trình nén. pa = 0,0882 [ MN/m2 ]. e - tỷ số nén, theo đề bài thì e = 16. n1 là chỉ số nén đa biến trung bình, theo tính toán trên có n1 = 1,36688 pc Vc (dm3) Vh (dm3) n1 n2 pz ρ n2 3.9026 0,09051 1,35758 1,36688 1,1886 7,0246 1,3266 1,1886 40) Xác định đường cong giãn nở Phương trình đường giản nở đa biến : P.Vn2 = const, do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì: Từ đó rút ra: Ở đây: pz - áp suất cực đại, theo đầu bài thì pz = 7,0246 [MN/m2]. Vz = r.Vc Trong đó: r - tỷ số giãn nở sớm, r = (1,2 ÷ 1,7). Ta có: r = 1,3266. Vc - Thể tích buồng cháy của động cơ, Vc = 0,09051 ( dm3) Þ Vz = 1,3266 × 0,09051 = 0,12007 (dm3). n2 - chỉ số giãn nở đa biến, theo tính toán trên ta có : n2 = 1,886 Ta đặt: Suy ra: [MN/m2]. (5-2) Từ công thức (1) và (2), kết hợp với việc chọn các thể tíchVnx và Vgnx, ta tìm được các giá trị áp suất pnx, pgnx. Việc tính các giá trị pnx, pgnx được thực hiện trong bảng sau: Bảng 5 – 1 . Xây dựng đường nén và đường giản nở. Vx i Đường nén Đường giản nở in1 1/in1 Pc/in1 in2 1/in2 pz. rn2.(1/in2) 0,0905 1 1 1,0000 3,9026 1,0000 1,0000 7,0246 0,1201 1,327 1,4716 0,6795 2,6519 1,3993 0,7146 7,0246 0,1810 2 2,5791 0,3877 1,5131 2,2793 0,4387 4,3125 0,2715 3 4,4892 0,2228 0,8693 3,6907 0,2710 2,6633 0,3620 4 6,6518 0,1503 0,5867 5,1952 0,1925 1,8920 0,4525 5 9,0241 0,1108 0,4325 6,7732 0,1476 1,4512 0,5430 6 11,5781 0,0864 0,3371 8,4121 0,1189 1,1685 0,6335 7 14,2937 0,0700 0,2730 10,1036 0,0990 0,9729 0,7240 8 17,1558 0,0583 0,2275 11,8415 0,0844 0,8301 0,8145 9 20,1526 0,0496 0,1937 13,6209 0,0734 0,7216 0,9051 10 23,2742 0,0430 0,1677 15,4381 0,0648 0,6367 0,9956 11 26,5127 0,0377 0,1472 17,2899 0,0578 0,5685 1,0861 12 29,8611 0,0335 0,1307 19,1738 0,0522 0,5127 1,1766 13 33,3136 0,0300 0,1171 21,0875 0,0474 0,4661 1,2671 14 36,8650 0,0271 0,1059 23,0293 0,0434 0,4268 1,3576 15 40,5107 0,0247 0,0963 24,9974 0,0400 0,3932 1,4482 16 44,2468 0,0226 0,0882 26,9904 0,0371 0,3642 42) Xác định các điểm đặc biệt Vẽ hệ trục tọa độ (V, p) với các tỷ lệ xích: mv = 0,00905 [dm3/mm] mp = 0,04 [MN/m2.mm]. * Điểm r (Vc,pr) : Trong đó : Vc- thể tích buồng cháy: (5-3) Trong đó : Vh- thể tích công tác, Vh = 1,35758 [dm3] = 1,35758 [lít]. Khi đó: [lít] . pr - áp suất khí sót, pr = 0,104 (MN/m2). Vậy: r (0,09051 [lít]; 0,104 [MN/m2]) * Điểm a (Va, pa) : Trong đó : Va = e Vc = 16 × 0,09051 = 1,4482 [lít]. Þ a (1,4482 ; 0,0882 ). * Điểm b (Vb, pb) : Ở đây: pb - áp suất cuối quá trình giãn nở, pb ; Trong đó hệ số giản nở sau : d = Þ pb == = 0,0641 [MN/m2]. Þ b (1,4482 ; 0,0641 ). * Điểm c (Vc, pc) : Þ c (0,0905 ; 3,9026 ) . * Điểm y (Vc, pz) : Þ y (0,0905 ; 7,0246 ) . * Điểm z (Vz, pz) : Với Vz = rVc = 1,3266 × 0,0905 = 0,1201 [lít] Þ z (0,1201 ; 7,0246 ) . Nối các điểm trung gian của đường nén và đường giãn nở với các điểm đặc biệt, sẽ được đồ thị công lý thuyết. Dùng đồ thị Brick xác định các điểm - Phun sớm c’. - Mở sớm (b’), đóng muộn (r’’) xupáp thải. - Mở sớm (r’), đóng muộn (a’) xupáp nạp. Hiệu chỉnh đồ thị công : Động cơ Diesel lấy áp suất cực đại bằng pz = 7,0246 [MN/m2]. Xác định các điểm trung gian: - Trên đoạn cy lấy điểm c’’ với c’’c = 1/3 cy. - Trên đoạn yz lấy điểm z’’ với yz’’ = 1/2 yz. - Trên đoạn ba lấy điểm b’’ với bb’’ = 1/2 ba. Nối các điểm c’c’’z’’ và đường giãn nở thành đường cong liên tục tại ĐCT và ĐCD và tiếp xúc với đường thải, ta sẽ nhận được đồ thị công đã hiệu chỉnh. Hình 5 – 1 . Đồ thị công. 5.1.2. Xây dựng đồ thị chuyển vị Piston bằng phương pháp đồ thị Brick. Vẽ vòng tròn tâm O, bán kính R = S/2 = 120/2 = 60 [mm]. Chọn tỷ lệ xích: ms = 0,8 [mm/mm]. Giá trị biểu diễn của R là : [mm]. Từ O lấy đoạn OO’ dịch về phía điểm chết dưới một đoạn : Trong đó : l - thông số kết cấu; l = 0,25 Þ [mm] Giá trị biểu diễn là : [mm]. Muốn xác định chuyển vị của piston ứng với góc quay trục khuỷu là α ta làm như sau: từ O kẻ bán kính bất kì OB tạo với AD một góc a và kẻ O’B’ // OB như hình 5 – 2. Hạ B’C thẳng góc với AD, Theo Brick đoạn AC = x. Thật vậy, ta có thể chứng minh điều này rất dễ dàng. Từ hình 5 – 2, ta có : AC = AO - OC = AO - (CO’ - OO’) = R - B'O’.Cosa + R.l/2 Trong đó : Thay quan hệ trên vào công thức tính AC, sau khi rút gọn ta có công thức gần đúng sau : Hình 5 – 2 . Đồ thị Brick. 5.1.3. Xây dựng đồ thị vận tốc. Tỷ lệ xích : mv = w.ms Trong đó : w - tốc độ góc của trục khuỷu, Þ [mm/s.mm] Vẽ nữa vòng tròn tâm O có bán kính R1 : R = R.w = 60 × 306,67 = 18400,4 [mm/s]. Giá trị biểu diễn của R1 là: [mm]. Vẽ vòng tròn tâm O có bán kính R2 : [mm/s]. Giá trị biểu diễn của R2 là : [mm]. Chia nữa vòng tròn R1 và vòng tròn R2 thành n phần đánh số 1, 2, 3......, n và 1’, 2’, 3’,..... , n’theo chiều như hình 5 – 3. Từ các điểm 0, 1, 2, 3, ..., kẻ các đường thẳng góc với AB kẻ từ 0, 1’, 2’, 3’, ... tại các điểm O, a, b, c, ... Nối O, a, b, c, ... bằng đường cong ta được đường biểu diễn trị số vận tốc. Các đoạn thẳng a1, b2, c3, ... nằm giữa đường cong Oabc với nữa đường tròn R1 biểu diễn trị số của vận tốc ở các góc a tương ứng; điều đó có thể chứng minh dễ dàng. Từ hình 5 – 3, ở một góc a bất kỳ ta có : bb’ = R2.sin2a và b’2 = R1.sina Do đó : Hình 5 – 3 . Đồ thị xác định vận tốc của piston và chuyển vị S. 5.1.4. Xây dựng đồ thị gia tốc theo phương pháp TôLê. Chọn tỷ lệ xích: mJ = 70,53 [m/s2.mm] Lấy đoạn thẳng AB = S = 2R = 120 (mm) Giá trị biểu diễn là: [mm]. Tính jmax, jmin : + [mm/s2]. + [mm/s2]. Từ A dựng đoạn thẳng AC thể hiện jmax : Giá trị biểu diễn của jmax là: [mm]. Từ B dựng đoạn thẳng BD thể hiện jmin: Giá trị biểu diễn của jmin là: [mm]. Nối CD cắt AB ở E. Từ E kẻ đoạn EF thẳng góc với AB với : [mm/s2] = - 4232,092 [m/s2]. Giá trị biểu diễn của EF là : [mm]. Nối CF và DF, Phân các đoạn CF và DF thành các đoạn nhỏ bằng nhau ghi các số 1, 2, 3, 4, và 1’, 2’, 3’, 4’, như hình 5 – 4. Nối 11’, 22’, 33’, 44’, Đường bao của các đoạn thẳng này biểu thị quan hệ của hàm số j=f(s), Diện tích F1 = F2. Hình 5 – 4 . Đồ thị gia tốc. 5.1.5. Xây dựng đồ thị lực quán tính Pj – lực khí thể Pkt và tổng lực P1. 5.1.5.1. Đồ thị lực quán tính. Cách xây dựng hoàn toàn giống đồ thị gia tốc, ta chỉ thay các giá trị Jmax, Jmin và -3lRw2 bằng các giá trị Pmax, Pmin, -3mlRw. Trong đó: m- khối lượng chuyển động tịnh tiến của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền : m = mnp + m1, Trong đó: m1- khối lượng tập trung tại đầu nhỏ thanh truyền. m1 có thể xác định sơ bộ theo công thức kinh nghiệm sau đây : Đối với động cơ ô tô máy kéo : m1 = (0,275 ¸ 0,35)mtt Chọn m1 = 0,3 × mtt = 0,3×3,7 = 1,11 [kg]. mnp- khối lượng nhóm piston, mnp = 3,3 [kg]. Þ m = 3,3 + 1,11 = 4,41 [kg]. Lực quán tính Pjmax : Trong đó : FP- diện tích đỉnh piston, [mm2]. Þ [MN/m2]. Lực quán tính Pjmin: [MN/m2]. Từ A dựng đoạn thẳng AC thể hiện (-Pjmax). Giá trị biểu diễn của (-Pjmax) là : [mm]. Từ B dựng đoạn thẳng BD thể hiện (-Pjmin). Giá trị biểu diễn của (-Pjmin) là : [mm]. Nối CD cắt AB ở E. Từ E kẻ EF với : [MN/m2]. Giá trị biểu diễn của EF là: [mm]. Nối CF và DF, Phân các đoạn CF và DF thành các đoạn nhỏ bằng nhau ghi các số 1, 2, 3, 4, ... và 1’, 2’, 3’, 4’, ... như hình 5 – 5.. Nối 11’, 22’, 33’, .... Đường bao của các đoạn thẳng này biểu thị quan hệ của hàm số: -Pj= f(s), Diện tích F1 = F2. Hình 5 – 5 . Đồ thị lực quán tính. 5.1.5.2. Đồ thị khai triển Pkt. Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công như ta đã vẽ ở trên ta có cách vẽ như sau : Từ các góc 0, 100, 200, 300, .... 1800 tương ứng với kỳ nạp của động cơ 1900, 2000, 2100, .... 3600 tương ứng với kỳ nén của động cơ 3700, 3800, 3900, .... 5400 tương ứng với kỳ cháy - giãn nở của động cơ 5500, 5600, 5700, .... 7200 tương ứng với kỳ thải của động cơ trên đồ thị Brick ta giống các đoạn thẳng song song với trục p của đồ thị công sẽ cắt đường biểu diễn đồ thị công tương ứng các kỳ nạp, nén, cháy - giãn nở, thải của động cơ và lần lượt đo các giá trị được tính từ điểm cắt đó đến đường thẳng song song với trục V và có tung độ bằng p0, ta đặt sang bên phải bản vẽ các giá trị vừa đo ta sẽ được các điểm tương ứng các góc 00, 100, 200, 300, .... 7100, 7200 và lần lượt nối các điểm đó ta sẽ được đồ thị lực khí thể Pkt cần biểu diễn. Ta có đồ thị khai triển Pkt , theo góc quay trục khuỷu a. 5.1.5.3. Khai triển đồ thị Pj – V thành đồ thị Pj – α. Cách khai triển đồ thị này cũng giống như khi khai triển đồ thị P - V tuy vậy ta chú ý đến dấu của của lực -Pj . Do đó khi chuyển sang Pj - a phải đổi dấu. 5.1.5.4. Đồ thị lực tác dụng lên chốt piston P1. Lực tác dụng lên chốt piston là hợp lực của lực quán tính và lực khí thể: P1 = Pkt + Pj Từ đồ thị lực quán tính và lực khí thể đã vẽ ở trên, theo nguyên tắc cộng đồ thị ta sẽ được đồ thị P1 cần biểu diễn : Hình 5 – 6 . Đồ thị khai triển lực P1. 5.1.6. Xây dựng đồ thị lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z và lực ngang N. Các công thức để tính toán T, Z, N được chứng minh như sau : Trong đó : p1 = pkh + pJ p1 = P1/Fp pJ = PJ/Fp Phân p1 thành hai thành phần lực: Trong đó: ptt - lực tác dụng trên đường tâm thanh truyền. N- lực ngang tác dụng trên phương thẳng góc với đường tâm xy lanh. Từ quan hệ lượng giác ta có thể xác định được trị số của ptt và N: (5-4) (5-5) Phân ptt thành hai phân lực: lực tiếp tuyến T và lực pháp tuyến Z (sau khi đã dời xuống tâm chốt khuỷu ) ta cũng có thể xác định trị số của T và Z bằng các quan hệ sau: (5-6) (5-7) Lập bảng tính T, N, Z tương ứng với các góc quay trục khuỷu a = 00, 100, 200, .... 7200 và b = arcsin(l.sina). Hình 5 – 7 . Hệ lực tác dụng trên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền giao tâm. Chọn tỷ lệ xích mT = mZ =mN =0,04 [MN/m2,mm], ma = 2 [độ/mm], Sử dụng các công thức (5-5), (5-6), (5-7), ta tính được các giá trị T, Z, N ứng với các góc α. Bảng 5 – 2. Giá trị T, Z, N ứng với các góc α Tỷ lệ xích μT = μZ = μN = μN = 0,04 [MN/m2.mm]. a(độ) P1(mm) T(mm) Z(mm) tgb N(mm) 0 -68,800 0,000 0,000 1,000 -68,800 0,000 0,000 10 -67,410 0,216 -14,590 0,977 -65,877 0,043 -2,929 20 -62,590 0,423 -26,455 0,910 -56,978 0,086 -5,371 30 -54,680 0,609 -33,306 0,803 -43,910 0,126 -6,889 40 -44,770 0,768 -34,361 0,661 -29,610 0,163 -7,289 50 -33,050 0,891 -29,463 0,493 -16,304 0,195 -6,449 60 -20,620 0,977 -20,144 0,308 -6,350 0,222 -4,573 70 -8,320 1,022 -8,506 0,115 -0,956 0,242 -2,011 80 3,200 1,029 3,293 -0,077 -0,245 0,254 0,813 90 13,450 1,000 13,450 -0,258 -3,473 0,258 3,473 100 22,150 0,941 20,836 -0,424 -9,387 0,254 5,627 110 29,180 0,857 25,008 -0,569 -16,607 0,242 7,052 120 34,220 0,755 25,841 -0,692 -23,682 0,222 7,589 130 37,230 0,641 23,850 -0,792 -29,496 0,195 7,264 140 38,920 0,518 20,163 -0,871 -33,888 0,163 6,337 150 39,930 0,391 15,608 -0,929 -37,096 0,126 5,031 160 40,550 0,261 10,599 -0,969 -39,295 0,086 3,480 170 40,910 0,131 5,353 -0,992 -40,597 0,043 1,778 180 41,030 0,000 0,000 -1,000 -41,030 0,000 0,000 190 41,160 -0,131 -5,386 -0,992 -40,845 -0,043 -1,789 200 40,800 -0,261 -10,664 -0,969 -39,537 -0,086 -3,501 210 40,170 -0,391 -15,702 -0,929 -37,319 -0,126 -5,061 220 39,220 -0,518 -20,319 -0,871 -34,149 -0,163 -6,386 230 37,480 -0,641 -24,011 -0,792 -29,694 -0,195 -7,313 240 35,000 -0,755 -26,430 -0,692 -24,222 -0,222 -7,762 250 30,320 -0,857 -25,985 -0,569 -17,256 -0,242 -7,328 260 23,800 -0,941 -22,389 -0,424 -10,087 -0,254 -6,046 270 15,830 -1,000 -15,830 -0,258 -4,087 -0,258 -4,087 280 6,650 -1,029 -6,842 -0,077 -0,509 -0,254 -1,689 290 -3,360 -1,022 3,435 0,115 -0,386 -0,242 0,812 300 -12,950 -0,977 12,651 0,308 -3,988 -0,222 2,872 310 -21,380 -0,891 19,060 0,493 -10,547 -0,195 4,172 320 -25,870 -0,768 19,855 0,661 -17,110 -0,163 4,212 330 -23,490 -0,609 14,308 0,803 -18,863 -0,126 2,959 340 -10,570 -0,423 4,468 0,910 -9,622 -0,086 0,907 350 12,000 -0,216 -2,597 0,977 11,727 -0,043 -0,521 360 51,190 0,000 0,000 1,000 51,190 0,000 0,000 370 106,000 0,216 22,943 0,977 103,590 0,043 4,606 380 84,470 0,423 35,702 0,910 76,896 0,086 7,249 390 41,440 0,609 25,241 0,803 33,278 0,126 5,221 400 18,890 0,768 14,498 0,661 12,494 0,163 3,076 410 10,400 0,891 9,271 0,493 5,130 0,195 2,029 420 10,440 0,977 10,199 0,308 3,215 0,222 2,315 430 15,280 1,022 15,622 0,115 1,756 0,242 3,693 440 21,670 1,029 22,297 -0,077 -1,658 0,254 5,505 450 28,420 1,000 28,420 -0,258 -7,338 0,258 7,338 460 34,590 0,941 32,539 -0,424 -14,660 0,254 8,787 470 39,880 0,857 34,178 -0,569 -22,697 0,242 9,638 480 43,460 0,755 32,818 -0,692 -30,077 0,222 9,638 490 45,000 0,641 28,828 -0,792 -35,652 0,195 8,781 500 45,470 0,518 23,556 -0,871 -39,591 0,163 7,403 510 45,460 0,391 17,770 -0,929 -42,233 0,126 5,727 520 45,190 0,261 11,812 -0,969 -43,791 0,086 3,878 530 44,920 0,131 5,878 -0,992 -44,577 0,043 1,952 540 44,430 0,000 0,000 -1,000 -44,430 0,000 0,000 550 43,580 -0,131 -5,703 -0,992 -43,247 -0,043 -1,894 560 42,300 -0,261 -11,056 -0,969 -40,991 -0,086 -3,630 570 40,900 -0,391 -15,987 -0,929 -37,997 -0,126 -5,153 580 39,510 -0,518 -20,469 -0,871 -34,401 -0,163 -6,433 590 37,630 -0,641 -24,107 -0,792 -29,813 -0,195 -7,342 600 34,610 -0,755 -26,135 -0,692 -23,952 -0,222 -7,675 610 29,570 -0,857 -25,342 -0,569 -16,829 -0,242 -7,147 620 22,540 -0,941 -21,203 -0,424 -9,553 -0,254 -5,726 630 13,840 -1,000 -13,840 -0,258 -3,573 -0,258 -3,573 640 3,590 -1,029 -3,694 -0,077 -0,275 -0,254 -0,912 650 -7,920 -1,022 8,097 0,115 -0,910 -0,242 1,914 660 -20,220 -0,977 19,753 0,308 -6,227 -0,222 4,484 670 -32,650 -0,891 29,106 0,493 -16,107 -0,195 6,371 680 -44,340 -0,768 34,031 0,661 -29,326 -0,163 7,219 690 -54,410 -0,609 33,142 0,803 -43,693 -0,126 6,855 700 -62,180 -0,423 26,281 0,910 -56,605 -0,086 5,336 710 -67,010 -0,216 14,504 0,977 -65,486 -0,043 2,912 720 -68,650 0,000 0,000 1,000 -68,650 0,000 0,000 Hình 5 – 8 . Đồ thị T, N, Z. 5.1.7. Tính mômen tổng S T. Thứ tự làm việc của động cơ : 1 - 5 -4 - 2 - 6 - 3 - 7- 8 Góc công tác . Ta tính ST trong 1 chu k ỳ góc công tác Khi trục khuỷu của xylanh thứ nhất nằm ở vị trí: α1 = 00 Thì khuỷu trục của xylanh thứ 2 nằm ở vị trí: α2 = 4500 Khuỷu trục của xylanh thứ 3 nằm ở vị trí: α3 = 2700 Khuỷu trục của xylanh thứ 4 nằm ở vị trí: α4 = 5400 Khuỷ trục của xylanh thứ 5 nằm ở vị trí: α5 = 6300 Khuỷ trục của xylanh thứ 6 nằm ở vị trí: α6 = 3600 Khuỷ trục của xylanh thứ 7 nằm ở vị trí: α7 = 1800 Khuỷ trục của xylanh thứ 5 nằm ở vị trí: α1 = 900 Tính mômen tổng ST = T1 + T2 + T3 + T4+T5+T6+T7+T8 Tính giá trị của bằng công thức: Trong đó : : công suất chỉ thị của động cơ. Với: hm là hiệu suất cơ giới của động cơ [ I ] ; chọn Þ n: là số vòng quay của động cơ. n = 2930 (v/p). : là diện tích đỉnh piston. . R: là bán kính quay của trục khuỷu. . : là hệ số hiệu đính đồ thị công. , chọn Þ . . Với tỷ lệ xích : . Bảng 5 – 3 . Tính xây dựng đồ thị ST Tỷ lệ xích mST = mT = 0,04[MN/m2.mm]. Thứ tự làm việc: 1 – 5 – 4 – 2 – 6 – 3 – 7 – 8. a1 00 100 200 300 400 500 600 700 800 900 T1 0,00 -14,59 -26,46 -33,01 -34,36 -29,46 -20,14 -8,51 3,29 13,45 a2 4500 4600 4700 4800 4900 5000 5100 5200 5300 5400 T2 28,42 32,54 34,18 32,82 28,83 23,56 17,77 11,81 5,88 0,00 a3 2700 2800 2900 3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600 T3 -15,83 -6,84 3,44 12,65 19,06 19,86 14,31 4,47 -2,597 0,00 a4 5400 5500 5600 5700 5800 5900 6000 6100 6200 6300 T4 0,00 -5,70 -11,06 -15,99 -20,47 -24,12 -26,14 -25,34 -21,20 -13,84 a5 6300 6400 6500 6600 6700 6800 6900 7000 7100 7200 T5 -13,84 -3,69 8,10 19,75 29,11 34,03 33,14 26,28 14,50 0,00 a6 3600 3700 3800 3900 4000 4100 4200 4300 4400 4500 T6 0,00 22,94 35,70 25,24 14,5 9,27 10,2 15,62 22,3 28,42 a7 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 T7 0,00 -5,39 -10,66 -15,70 -20,32 -24,01 -26,43 -25,99 -22,39 -15,83 a8 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 T8 13,45 20,84 25,01 25,84 23,85 20,16 15,61 10,6 5,35 0,00 ST 12,2 40,11 58,25 51,6 40,2 29,29 18,32 8,94 -2,589 12,2 Hình 5 – 9 . Đồ thị tổng T. 5.1.8. Xây dựng đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng trên chốt khuỷu ở mỗi vị trí của trục khuỷu. Sau khi có đồ thị này ta có thể tìm trị số trung bình của phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu cũng như có thể tìm được dể dàng lực lớn nhất và lực bé nhất. Dùng đồ thị phụ tải ta có thể xác định khu vực chịu lực ít nhất để xác định vị trí khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn và để xác định phụ tải khi tính sức bền trục. Cách xây dựng được tiến hành như sau :  + Vẽ tọa độ T -Z gốc tọa độ O1 chiều dương hướng xuống dưới. + Tính lực quán tính của khối lượng chuyển động quay của thanh truyền (tính trên đơn vị diện tích piston) : PRo = -m2Rw2 Trong đó: m2 - khối lượng tập trung tại đầu to thanh truyền m2 =0,7mtt =0,7 × 3,7 = 2,59 [kg]. R - bán kính quay của trục khuỷu và R = 60 (mm) Þ [N]. Tính trên đơn vị diện tích piston: [MN/m2]. Chọn tỷ lệ xích mP = 0,04 (MN/m2.mm) nên giá trị biểu diễn lực pR0 là: [mm]. Vẽ từ O1 xuống phía dưới một véctơ -pR0 và có giá trị biểu diễn pR0 = 32,3(mm). Véctơ này nằm trên trục Z, gốc của véctơ là O, Điểm O là tâm chốt khuỷu. Trên tọa độ T -Z xác định các trị số của T và Z ở các góc độ a = 00, a = 100, a = 200, a = 300, .... a = 7200, trị số T và Z đã được lập ở Bảng 5 – 2, tính theo công thức như đã chứng minh ở phần 5.1.6, ta sẽ được các điểm 0, 1, 2, ...., 72 Dùng đường cong nối các điểm ấy lại ta có được đồ thị véctơ phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu. Hình 5 – 10 . Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. 5.1.9. Triển khai đồ thị phụ tải ở tọa độ cực thành đồ thị Q – α. Chọn tỷ lệ xích mQ = 0,04 [MN/m2.mm] và ma = 2 (độ/mm). Lập bảng xác định giá trị của Q theo a bằng cách đo các khoảng cách từ tâm O đến các điểm ai: a1 =100, a2 = 200, a3 = 300, ...., a72 = 7200 trên đồ thị véctơ phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu. Xác định trị số trung bình của phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu Qtb : Qmax = 137,838 × 0,04 = 5,514 (MN/m2). Qmin = 8,705 × 0,04 = 0,348 (MN/m2). Qtb = 32,56 × 0,04 =1,302 (MN/m2). Bảng 5 – 4 . Tính xây dựng đồ thị Q-α. Tỷ lệ xích: µQ = µT = µZ = µN = µpk0 = 0,04[MN/m2]. a [độ] Z [mm] T [mm] (Z – Pk0)[mm] Q [mm] 0 -68,800 0,000 -36,475 36,475 10 -65,877 -14,590 -33,552 36,587 20 -56,978 -26,455 -24,653 36,161 30 -43,910 -33,306 -11,585 35,263 40 -29,610 -34,361 2,715 34,468 50 -16,304 -29,463 16,021 33,537 60 -6,350 -20,144 25,975 32,871 70 -0,956 -8,506 31,369 32,502 80 -0,245 3,293 32,080 32,249 90 -3,473 13,450 28,852 31,833 100 -9,387 20,836 22,938 30,989 110 -16,607 25,008 15,718 29,537 120 -23,682 25,841 8,643 27,248 130 -29,496 23,850 2,829 24,018 140 -33,888 20,163 -1,563 20,224 150 -37,096 15,608 -4,771 16,321 160 -39,295 10,599 -6,970 12,685 170 -40,597 5,353 -8,272 9,853 180 -41,030 0,000 -8,705 8,705 190 -40,845 -5,386 -8,520 10,080 200 -39,537 -10,664 -7,212 12,874 210 -37,319 -15,702 -4,994 16,477 220 -34,149 -20,319 -1,824 20,400 230 -29,694 -24,011 2,631 24,154 240 -24,222 -26,430 8,103 27,644 250 -17,256 -25,985 15,069 30,038 260 -10,087 -22,389 22,238 31,556 270 -4,087 -15,830 28,238 32,372 280 -0,509 -6,842 31,816 32,544 290 -0,386 3,435 31,939 32,123 300 -3,988 12,651 28,337 31,033 310 -10,547 19,060 21,778 28,940 320 -17,110 19,855 15,215 25,015 330 -18,863 14,308 13,462 19,645 340 -9,622 4,468 22,703 23,138 350 11,727 -2,597 44,052 44,129 360 51,190 0,000 83,515 83,515 370 103,590 22,943 135,915 137,838 380 76,896 35,702 109,221 114,909 390 33,278 25,241 65,603 70,291 400 12,494 14,498 44,819 47,105 410 5,130 9,271 37,455 38,586 420 3,215 10,199 35,540 36,974 430 1,756 15,622 34,081 37,490 440 -1,658 22,297 30,667 37,916 450 -7,338 28,420 24,987 37,842 460 -14,660 32,539 17,665 37,025 470 -22,697 34,178 9,628 35,509 480 -30,077 32,818 2,248 32,895 490 -35,652 28,828 -3,327 29,019 500 -39,591 23,556 -7,266 24,651 510 -42,233 17,770 -9,908 20,346 520 -43,791 11,812 -11,466 16,462 530 -44,577 5,878 -12,252 13,589 540 -44,430 0,000 -12,105 12,105 550 -43,247 -5,703 -10,922 12,321 560 -40,991 -11,056 -8,666 14,048 570 -37,997 -15,987 -5,672 16,964 580 -34,401 -20,469 -2,076 20,574 590 -29,813 -24,107 2,512 24,237 600 -23,952 -26,135 8,373 27,444 610 -16,829 -25,342 15,496 29,704 620 -9,553 -21,203 22,772 31,115 630 -3,573 -13,840 28,752 31,909 640 -0,275 -3,694 32,050 32,262 650 -0,910 8,097 31,415 32,442 660 -6,227 19,753 26,098 32,731 670 -16,107 29,106 16,218 33,320 680 -29,326 34,031 2,999 34,163 690 -43,693 33,142 -11,368 35,037 700 -56,605 26,281 -24,280 35,780 710 -65,486 14,504 -33,161 36,194 720 -68,650 0,000 -36,325 36,325 Hình 5 – 11. Đồ thị khai triển Q – α. 5.1.10. Xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền. Sau khi đã vẽ được đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu, ta căn cứ vào đấy để vẽ đồ thị phụ tải của ổ trượt ở đầu to thanh truyền. Cách vẽ như sau : Vẽ dạng đầu to thanh truyền lên một tờ giấy bóng, đầu nhỏ hướng xuống dưới, lấy tâm của đầu to thanh truyền là O. Vẽ một vòng tròn bất kỳ, tâm O. Giao điểm của đường tâm phần thân thanh truyền với vòng tâm O là điểm góc 00. Chia vòng tròn tâm O thành n phần và chia theo chiều kim đồng hồ từ điểm 00 ứng với các góc a100 + b100, a200 + b200, a300 + b300,.... , a7200 + b7200. Để đơn giản trên các điểm chia của vòng tròn ta ghi theo giá trị αi có nghĩa là 0, 10, 20, 30, ...., 720.  Đem tờ giấy bóng này đặt chồng lên đồ thị phụ tải của chốt khuỷu sao cho tâm O trùng với tâm O của đồ thị phụ tải chốt khuỷu đường tâm thanh truyền trùng với trục OZ của đồ thị. Lần lượt xoay tờ giấy bóng cho các điểm 0, 10, 20, 30, .... , 720 trùng với trục (+Z) của đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu. Đồng thời đánh dấu các điểm đầu mút của các véctơ Q0, Q1, Q2,.... , Q72 của đồ thị phụ tải chốt khuỷu hiện trên tờ giấy bóng bằng các điểm 0, 10, 20, 30,.... , 720. Nối các điểm 0, 10, 20, 30,.... , 720 lại bằng một đường cong ta có đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền. Bảng 5 – 5 . Giá trị các góc a, b, (a+b). a(độ) a(rad) sina b(rad) b(độ) a+b(độ) 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 10 0,175 0,174 0,043 2,488 12,488 20 0,349 0,342 0,086 4,905 24,905 30 0,524 0,500 0,125 7,181 37,181 40 0,698 0,643 0,161 9,247 49,247 50 0,873 0,766 0,193 11,041 61,041 60 1,047 0,866 0,218 12,504 72,504 70 1,222 0,940 0,237 13,587 83,587 80 1,396 0,985 0,249 14,253 94,253 90 1,571 1,000 0,253 14,478 104,478 100 1,745 0,985 0,249 14,253 114,253 110 1,920 0,940 0,237 13,587 123,587 120 2,094 0,866 0,218 12,504 132,504 130 2,269 0,766 0,193 11,041 141,041 140 2,443 0,643 0,161 9,247 149,247 150 2,618 0,500 0,125 7,181 157,181 160 2,793 0,342 0,086 4,905 164,905 170 2,967 0,174 0,043 2,488 172,488 180 3,142 0,000 0,000 0,000 180,000 190 3,316 -0,174 -0,043 -2,488 187,512 200 3,491 -0,342 -0,086 -4,905 195,095 210 3,665 -0,500 -0,125 -7,181 202,819 220 3,840 -0,643 -0,161 -9,247 210,753 230 4,014 -0,766 -0,193 -11,041 218,959 240 4,189 -0,866 -0,218 -12,504 227,496 250 4,363 -0,940 -0,237 -13,587 236,413 260 4,538 -0,985 -0,249 -14,253 245,747 270 4,712 -1,000 -0,253 -14,478 255,522 280 4,887 -0,985 -0,249 -14,253 265,747 290 5,061 -0,940 -0,237 -13,587 276,413 300 5,236 -0,866 -0,218 -12,504 287,496 310 5,411 -0,766 -0,193 -11,041 298,959 320 5,585 -0,643 -0,161 -9,247 310,753 330 5,760 -0,500 -0,125 -7,181 322,819 340 5,934 -0,342 -0,086 -4,905 335,095 350 6,109 -0,174 -0,043 -2,488 347,512 360 6,283 0,000 0,000 0,000 360,000 370 6,458 0,174 0,043 2,488 372,488 380 6,632 0,342 0,086 4,905 384,905 390 6,807 0,500 0,125 7,181 397,181 400 6,981 0,643 0,161 9,247 409,247 410 7,156 0,766 0,193 11,041 421,041 420 7,330 0,866 0,218 12,504 432,504 430 7,505 0,940 0,237 13,587 443,587 440 7,679 0,985 0,249 14,253 454,253 450 7,854 1,000 0,253 14,478 464,478 460 8,029 0,985 0,249 14,253 474,253 470 8,203 0,940 0,237 13,587 483,587 480 8,378 0,866 0,218 12,504 492,504 490 8,552 0,766 0,193 11,041 501,041 500 8,727 0,643 0,161 9,247 509,247 510 8,901 0,500 0,125 7,181 517,181 520 9,076 0,342 0,086 4,905 524,905 530 9,250 0,174 0,043 2,488 532,488 540 9,425 0,000 0,000 0,000 540,000 550 9,599 -0,174 -0,043 -2,488 547,512 560 9,774 -0,342 -0,086 -4,905 555,095 570 9,948 -0,500 -0,125 -7,181 562,819 580 10,123 -0,643 -0,161 -9,247 570,753 590 10,297 -0,766 -0,193 -11,041 578,959 600 10,472 -0,866 -0,218 -12,504 587,496 610 10,647 -0,940 -0,237 -13,587 596,413 620 10,821 -0,985 -0,249 -14,253 605,747 630 10,996 -1,000 -0,253 -14,478 615,522 640 11,170 -0,985 -0,249 -14,253 625,747 650 11,345 -0,940 -0,237 -13,587 636,413 660 11,519 -0,866 -0,218 -12,504 647,496 670 11,694 -0,766 -0,193 -11,041 658,959 680 11,868 -0,643 -0,161 -9,247 670,753 690 12,043 -0,500 -0,125 -7,181 682,819 700 12,217 -0,342 -0,086 -4,905 695,095 710 12,392 -0,174 -0,043 -2,488 707,512 720 12,566 0,000 0,000 0,000 720,000 Hình 5 – 12 . Đồ thị lực tác dụng lên đầu to thanh truyền. 5.1.11. Xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu. Đồ thị mài mòn của chốt khuỷu ( hoặc cổ trục khuỷu )4 thể hiện trạng thái chịu tải của các điểm trên bề mặt trục. Đồ thị này cũng thể hiện trạng thái hao mòn lý thuyết của trục, đồng thời chỉ rõ khu vực chịu tải ít để khoan lỗ dầu theo đúng nguyên tắc đảm bảo đưa dầu nhờn vào ổ trượt ở vị trí có khe hở giữa trục và bạc lót của ổ lớn nhất, áp suất bé làm cho dầu nhờn lưu động dễ dàng. Sở dĩ gọi là mài mòn lý thuyết vì khi vẽ ta dùng các giả thuyết sau đây : + Phụ tải tác dụng lên chốt là phụ tải ổn định ứng với công suất Ne và tốc độ n định mức. + Lực tác dụng có ảnh hưởng đều trong miền 1200. + Độ mòn tỷ lệ thuận với phụ tải. + Không xét đến các điều kiện về công nghệ, sử dụng và lắp ghép . Vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu tiến hành theo các bước sau: + Vẽ vòng tròn bất kỳ tượng trưng cho vòng tròn chốt khuỷu, rồi chia vòng tròn trên thành 24 phần bằng nhau. + Tính hợp lực SQ của các lực tác dụng trên các điểm 0, 1, 2, ..., 23 rồi ghi trị số của các lực ấy trong phạm vi tác dụng trên Bảng 5 – 6. + Cộng trị số của SQ, chọn tỷ lệ xích måQ = 1,2[MN/m2.mm], dùng tỷ lệ xích vừa chọn đặt các đoạn thẳng đại biểu cho SQ ở các điểm 0, 1, 2, 3, .... , 23 lên vòng tròn đã vẽ, dùng đường cong nối các điểm đầu mút của các đoạn ấy lại ta sẽ có đồ thị mài mòn chốt khuỷu. Bảng 5 – 6 . Xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu måQ = 1,2 [MN/m2.mm] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 SQ0 379,3 379,3 379,3 379,3 379,3 SQ1 353,4 353,4 353,4 353,4 353,4 353,4 SQ2 122,8 122,8 122,8 122,8 122,8 122,8 122,8 SQ3 4,64 4,64 4,64 4,64 4,64 4,64 4,64 4,64 SQ4 3,66 3,66 3,66 3,66 3,66 3,66 3,66 3,66 3,66 SQ5 3,19 3,19 3,19 3,19 3,19 3,19 3,19 3,19 3,19 SQ6 3 3 3 3 3 3 3 3 3 SQ7 3,02 3,02 3,02 3,02 3,02 3,02 3,02 3,02 3,02 SQ8 3,26 3,26 3,26 3,26 3,26 3,26 3,26 3,26 SQ9 3,81 3,81 3,81 3,81 3,81 3,81 3,81 SQ10 4,97 4,97 4,97 4,97 4,97 4,97 SQ11 7,78 7,78 7,78 7,78 7,78 SQ12 18,9 18,9 18,9 18,9 SQ13 73,9 73,9 73,9 SQ14 65,3 65,3 SQ15 51,0 SQ16 SQ17 SQ18 SQ19 SQ20 23,62 SQ21 24,15 24,15 SQ22 224,6 224,6 224,6 SQ23 399,0 399,0 399,0 399,0 SQ 1535.1 7 1514.7 4 1493.5 9 1272.0 1 876.2 7 500.7 8 152.35 37.33 51.56 121.7 9 183.9 3 231.8 9 SQ Thực 61.40 7 60.58 9 59.74 36 50.88 04 35.05 08 20.03 12 6.094 1.493 2 2.062 4 4.87 16 7.357 2 9.275 6 Biểu diễn 51.17 50.49 49.79 42.40 29.21 16.69 5.08 1.24 1.72 4.06 6.13 7.73 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 SQ0 379,3 379,3 379,3 379,3 SQ1 353,4 353,4 353,4 SQ2 122,8 122,8 SQ3 4.64  SQ4 SQ5 SQ6 SQ7 SQ8 3,26 SQ9 3,81 3,81 SQ10 4,97 4,97 4,97 SQ11 7,78 7,78 7,78 7,78 SQ12 18,9 18,9 18,9 18,9 18,9 SQ13 73,9 73,9 73,9 73,9 73,9 73,9 SQ14 65,33 65,33 65,33 65,33 65,33 65,33 65,33 SQ15 51,0 51,0 51,0 51,0 51,0 51,0 51,0 51,0 SQ16 37,1  37,1  37,1  37,1  37,1  37,1  37,1  37,1  37,1  SQ17 28,7  28,7  28,7  28,7  28,7  28,7  28,7  28,7  28,7  SQ18  24,9  24,9  24,9  24,9  24,9  24,9  24,9  24,9  24,9 SQ19  23,7  23,7  23,7  23,7  23,7  23,7  23,7  23,7  23,7 SQ20 23,62 23,62 23,62 23,62 23,62 23,62 23,62 23,62 SQ21 24,15 24,15 24,15 24,15 24,15 24,15 24,15 SQ22 224,6 224,6 224,6 224,6 224,6 224,6 SQ23 399,0 399,0 399,0 399,0 399,0 SQ 228.87 225.61 221.8 216.8 232.8 237.9 388.7 722.3 1050.8 1404,1 1526.9 1526.9 SQ Thực 9.15 9.02 8.87 8.67 9.31 9.52 15.55 28.89 42.03 56.16 61.07 61.07 Biểu diễn 7.63 7.52 7.39 7.23 7.76 7.93 12.96 24.08 35.02 46.80 50.90 50.90 Hình 5 – 13 . Đồ thị mài mòn chốt khuỷu. 5.2. Tính toán các thông số cơ bản của bơm cao áp. 5.2.1. Thể tích nhiên liệu cung cấp cho một chu trình. ( 5-8 ) Trong đó: Vct – Thể tích nhiên liệu cung cấp cho một chu trình. Vh – Thể tích công tác của xylanh. ( 5-9 ) Với : D : Đường kính xylanh động cơ, D = 120 [mm]. S : Hành trình của piston, S = 120 [mm]. Thay vào (5-9), ta có : = 135758 [mm3] = 1,35758 [lít]. – Lượng nhiên liệu cung cấp cho một chu trình tính theo một đơn vị thể tích công tác xylanh. (5-10) Với : hv : Hệ số nạp, hv = 0,85112. α : Hệ số dư lượng không khí, α = 1,68. Thay vào (5-10), ta có: [mm3/l]. Theo (5-8), ta có: = 65,34 [mm3]. 5.2.2. Đường kính piston bơm cao áp. ( 5-11 ) Trong đó: hc – Hệ số cung cấp của bơm cao áp. Đối với hệ thống nhiên liệu dung bơm cao áp kiểu van piston có vành giảm áp trên van cao áp thì : hc = 0,6 0,95. Chọn hc = 0,75. k – Hệ số đánh giá tốc độ cung cấp cực đại với tôc độ trung bình, k = 1,2 1,5. Chọn k = 1,5. nc – Số vòng quay của trục cam, nc = = 1465 [vg/ph]. CP – Tốc độ piston bơm cao áp, CP = 0,001.C0.nc Với : C0 là hệ số tốc độ biến thiên theo góc quay trục cam của mỗi dạng cam. Với dạng cam lồi, ta có : C0 = 1,5. CP = 0,001 1,5 1465 = 2,1975 [m/s] = 2197,5 [mm/s]. jP – Góc Phun sớm, jP = 140. Thay các giá trị trên vào ( 5-11 ), ta có : [mm]. Chọn : dP = 7 [mm]. Kiểm tra: e = (5-12) e = = 0,015 =1,5 % 5.2.3. Hành trình có ích của piston bơm cao áp. ( 5-13 ) Trong đó: ha – Hành trình có ích của piston bơm cao áp. Vct – Thể tích nhiên liệu cung cấp cho một chu trình, Vct = 65,34 [mm3]. hc – Hệ số cung cấp của bơm cao áp, hc = 0,75. fP – Diện tích đỉnh piston bơm cao áp, 38,465 [mm2]. Thay các giá trị vào ( 5-13 ), ta có: [mm]. 5.3. Xác định các thông số cơ bản của vòi phun. Những thông số cơ bản của vòi phun phải đảm bảo tốc độ cấp nhiên liệu thích hợp và áp suất cần thiết. 5.3.1. Tốc độ phun nhiên liệu lớn nhất trong một chu trình. Qmax = = k..6.n (5-14) Qmax = = 20512[mm3/s] = 20,512[cm3/s] 5.3.2. Tổng số tiết diện lưu thông của lỗ phunåm.f1. = Qmax . (5-15) Trong đó: m1 – Hệ số lưu lượng, m1= 0,75. rnl – Khối lượng riêng của nhiên liệu phun vào xylanh, rnl = 0,85.10-3 [kg/dm3]. PP – Áp suất nhiên liệu trong thân vòi phun. Đối với động cơ cao tốc PP= 45 [MN/m2]. Pz – Áp suất cực đại của chu trình, Pz= 7,0246 [MN/m2]. åm.f1 = 20,512.= 2,17.10-3 [cm2]= 0,217 [mm2]. 5.3.3. Tiết diện lưu thông của một lỗ phun. åf1 = (5-16) i: số lỗ phun, i = 4 m= 0,75 åf1 = = 0,072 [mm2] 5.3.4. Đường kính lỗ phun tính toán. dlt = (5 -17) dlt = = 0,303[mm] Đường kính lỗ phun thực tế d = 0,300 [mm] Sai số: e1 = = = 0,01 (5 -18) 5.3.5. Thời gian phun. Ta có: Dt = [s]. 6. Tìm hiểu các dạng hư hỏng, cách khắc phục của hệ thống nhiên liệu. 6.1. Các hư hỏng, cách khắc phục của bơm cao áp. Cặp piston – xylanh bị mòn. Động cơ qua lâu ngày sử dụng thì các chỉ tiêu công tác của bơm cao áp dần bị giảm do có lẫn tạp chất cơ học có trong nhiên liệu tạo ra các hạt mài, khi piston chuyển động trong xylanh các hạt mài này gây mòn piston – xylanh. Trong quá trình làm việc cặp piston – xylanh bơm cao áp thường bị mòn và cào xước bề mặt ở các khu vực cửa nạp, cửa xả của xylanh, và cạnh đỉnh piston. Do điều kiện làm việc của cặp piston – xylanh bơm cao áp chịu áp lực cao, mài mòn... , nên trong hành trình nén áp lực dầu tác dụng lên các phần trên đầu piston không cân bằng gây ra va đập. Điều đó làm cho phần đầu piston và xylanh mòn nhiều nhất. Khi piston – xylanh mòn làm áp suất nhiên liệu trong thời kỳ nén nhiên liệu giảm, áp suất nhiên liệu đưa đến vòi phun không đúng giá trị qui định gây ảnh hưởng đến chất lượng phun nhiên liệu. Lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình giảm làm cho động cơ khó khởi động, động cơ không phát huy được công suất, suất tiêu hao nhiên liệu tăng. Để sửa chữa những hư hỏng này, cần phải tháo bơm cao áp ra sau đó rửa sạch các chi tiết bằng dầu mazut sạch. Sau khi rửa sạch cần kiểm tra tỉ mỉ và thật cẩn thận từng cặp piston – xylanh. Loại hỏng hóc này có thể sửa chữa được trong các xưởng sửa chữa chuyên môn, bằng cách khôi phục các chi tiết của cặp piston – xylanh bằng phương pháp rà không mạ crôm. Muốn vậy cần dùng bột rà bóng hết những chỗ không nhăn của xylanh. Sau đó dùng một piston có đường kính lớn hơn so với đường kính của xylanh mới rà, và cũng dùng phương pháp rà để giảm kích thước xuống bằng kích thước của xylanh đồng thời đảm bảo khe hở quy định. Sau khi sửa xong phải rửa sạch piston – xylanh bằng dầu mazut sạch, dùng dầu mazut đã được lọc sạch bôi lên cặp piston – xylanh, rồi lắp. Sau khi thử kỹ độ kín của từng cặp mới có thể lắp vào bơm. Trong trường hợp không sửa chữa được thi ta thay bơm mới, ta thiết lập giá trị ban đầu, cân lượng nhiên liệu cung cấp từ bơm. 6.2. Các hư hỏng, cách khắc phục của vòi phun. Tắc lỗ đầu vòi phun: Do trong quá trình sử dụng muội than bám vào đầu vòi phun làm tắc lỗ phun. Trong nhiên liệu và quá trình cháy tạo ra các axít ăn mòn đầu vòi phun làm ảnh hưởng đến chất lượng phun. Khi bị tắc một vài lỗ đầu vòi phun sẻ làm cho động cơ không phát được hết công suất cần thiết. Khi ấy ta cần tháo vòi phun ra dùng thanh gỗ có tẩm dầu mazut đánh sạch những bẩn bên ngoài. Phần bên trong của vòi phun cũng được rữa sạch bằng dầu mazut sạch, sau đó thông sạch các lỗ phun bằng sợi thép kẹp chặt trong cái kẹp đặc biệt. Kim phun mòn: Tăng khe hở phần dẫn hướng làm giảm áp suất phun, lượng nhiên liệu hồi tăng lên giảm lượng nhiên liệu cung cấp vào buồng cháy. Công suất động cơ giảm. Kim phun bị kẹt trong thân kim phun: Do nhiệt độ từ buồng cháy truyền ra làm cho kim phun nóng lên và giãn nở. Do sự giãn nở không đồng đều làm tăng ma sát giữa kim phun và phần dẫn hướng làm kim phun khó di chuyển. Trường hợp này cần tháo đầu vòi phun và rửa sạch các chi tiết, lau và cạo sạch muội than. Sau đó dùng một đoạn đồng thau có quấn xung quanh giấy thuốc lá, mà lau sạch mặt trong của đầu vòi phun sau đó thông rửa các lỗ vòi phun. Các vết xây xát ở đế tỳ của kim phunphair được rà nhẵn bằng các bột rà. Các vòi phun có nhiều vết do quá nóng gây ra hoặc vết xây xát sâu trên mặt thì phải bỏ đi và thay bằng vòi phun mới. Lò xo kim phun bị yếu, gãy do mỏi: Khi đó chỉ cần một lực nhỏ cũng có thể nâng được kim phun lên. Do đó nhiên liệu phun vào buồng cháy không tơi, nhỏ giọt. Động cơ không khởi động được, khi động cơ làm việc thì công suất không cao, động cơ hoạt động có khói đen. Trường hợp này cần phải thay mới lò xo. 6.3. Các hư hỏng, cách khắc phục của bầu lọc. Lõi lọc của bầu lọc thô bị tắc sẻ làm cho nhiên liệu đi vào bơm cao áp không đủ, công suất máy bị giảm và máy bắt đầu nổ không đều, đứt quảng. Khi lõi lọc bị tắc ta cần thay lõi lọc mới. Lõi lọc của bầu lọc tinh bị tắc do các cặn bẩn cơ học lẫn trong nhiên liệu khi đó sẻ làm cho không có đủ nhiên liệu đi vào bơm cao áp. Vì vậy máy nổ đứt quảng không liên tục công suất máy bị giảm. Muốn không xảy ra tình trạng trên vào lần bảo dưỡng kỹ thuật cấp 2 phải thay lõi lọc của bầu lọc tinh. 6.4. Các hư hỏng, cách khắc phục của đường ống dẫn nhiên liệu. Các đường ống hở không khí lọt vào làm động cơ không nổ. Tại các điểm nối bị hở, ống bị thủng. Làm rò rỉ nhiên liệu, nhiên liệu không cung cấp đến bơm cao áp hay vòi phun, nhiên liệu cung cấp không đủ áp suất làm động cơ không nổ. Các đường ống bị va đập làm dẹp, các chỗ uốn bị gãy gây trở lực lớn trong đường ống hoặc bị tắc ống dẫn. Các van an toàn, van một chiều lắp trên đường ống không điều chỉnh đúng áp lực mở theo qui định. Đường ống bị hỏng cần phải thay mới. 6.5. Các triệu chứng của động cơ khi hư hỏng hệ thống nhiên liệu. 6.5.1. Động cơ không khởi động được. - Không có nhiên liệu vào xylanh: + Không có nhiên liệu trong thùng chứa. + Khóa nhiên liệu không mở hoặc đường ống bị tắc. + Tay ga chưa để ở vị trí cung cấp nhiên liệu hoặc bị kẹt. + Lọc dầu bị tắc. + Trong đường ống có không khí. + Van của bơm chuyển đóng khônng kín. + Van cao áp đóng không kín, bị kẹt. + Piston bơm cao áp bị kẹt. + Lò xo piston bị gãy. + Cặp piston – xylanh của bơm bị mòn nghiêm trọng. + Vành răng bị lỏng không kẹp được ống xoay. + Kim phun bị kẹt hoặc bị tắc lỗ phun. - Vẫn có nhiên liệu vào trong buồng cháy: + Vòi phun bị kẹt, mòn mặt côn đóng không kín. + Lò xo vòi phun bị yếu hoặc bị gãy. - Có không khí trong đường ống cao áp. - Rò rỉ nhiên liệu ở đường ống cao áp. - Trong nhiên liệu có nước hoặc bị biến chất. - Điều chỉnh thời điểm phun không đúng. 6.5.2. Động cơ khi nổ có khói đen hoặc xám. Do nhiên liệu cháy không hết. Thừa nhiên liệu: Lượng nhiên liệu không đồng đều trong các nhánh bơm, nhiên liệu phun muộn quá, động cơ bị quá tải. Thiếu không khí: Sức cản đường thải lớn, bị tắc ống thải gây ra lượng khí sót nhiều. Sức cản đường ống hút lớn hoặc do bầu lọc không khí bị tắc, khe hở xupáp mở không hết. Chất lượng phun của nhiên liệu không tốt do vòi phun, do nhiên liệu sai lại hoặc không đúng phẩm chất. Động cơ có khói trắng hoặc khói xanh nhạt chứng tỏ có vòi phun không làm việc, khi đó động cơ cũng làm việc không đều, ngắt quảng và có dầu nhờn ở cạcte lọt vào buồng cháy. Dầu nhờn lọt vào lọt vào buồng cháy do các chi tiết của nhóm piston và xylanh bị mòn. Nhiệt độ nước trong hệ thống làm mát thấp, nếu nhiệt độ nước làm mát thấp sẻ làm cho nhiên liệu cháy không hết làm cho khí thải có mà nâu. Van cao áp của bơm cao áp không hoạt động, khi đó nhiên liệu sẻ bị nhỏ giọt ở lỗ vòi phun khí thải có khói đen và động cơ giảm công suất. 6.5.3. Động cơ không phát huy được công suất. Cung cấp nhiên liệu vào động cơ không đủ: Lọc, đường ống thấp áp bị tắc, có không khí lọt vào đương thấp áp, bơm chuyển bị yếu, van khống chế áp suất trong bơm cao áp chỉnh thấp quá, piston – xylanh bơm bị mòn, lượng nhiên liệu giữa các nhánh bơm không đồng đều… Chất lượng phun không đúng yêu cầu: Không đảm bảo được độ phun tơi, phân bố hạt nhiên liệu không đúng trong không gian buồng cháy. Thời điểm phun không đúng: Cặp piston – xylanh bị mòn, đặt không đúng dấu, lắp không đúng dấu cặp bánh răng truyền động. Chỉnh góc lệch giữa các nhánh không đúng. Quy luật phun nhiên liệu sai: Cặp piston – xylanh mòn nhiều, chiều cao con đội chỉnh sai, cam bị mòn, lỗ phun bị tắc, độ nâng kim phun không đúng, dùng sai vòi phun. 6.5.4. Động cơ làm việc không ổn định. Có hiện tượng bỏ máy hoặc nổ không đều: Có xylanh không được cung cấp nhiên liệu, có không khí trong đường ống nhiên liệu, điều kiện cháy không đảm bảo. Hiện tượng máy rú liên hồi: Piston bơm cao áp bị kẹt, vít kẹp vành răng bị lỏng, lò xo quả văng điều tốc không đều. Tốc độ máy tăng cao quá: Ốc hạn chế tốc độ chỉnh sai, thanh răng bị kẹt, mức dầu trong điều tốc cao, mức dầu trong lọc khí quá cao. 6.5.5. Động cơ có tiếng gõ khi làm việc. Trong bộ điều tốc không có dầu nhờn. Nếu hộp bộ điều tốc không có dầu nhờn, sẻ sinh ra tiếng kêu làm hỏng các bánh răng dẫn động. Hiện tượng này thường xảy ra sau khi sửa chữa, hoặc người lái quên đổ dầu vào. Phun nhiên liệu quá sớm Điều chỉnh xupáp không đúng quy định Bánh răng dẫn động bộ điều tốc bị mòn sẻ gây ra tiếng ồn khi bộ điều tốc làm việc. 7. Kết luận Sau 15 tuần làm đồ án với đề tài “ Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ Kamaz – 7403.10” với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn PGS.TS.Trần Văn Nam và các thầy giáo trong khoa đến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp được giao. Qua quá trình tìm hiểu và nghiên cứu để thực hiện đồ án, kiến thức thực tế cũng như kiến thức cơ bản của em được nâng cao hơn. Trong đồ án trình bày khái quát chung về các hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng trên động cơ diesel, đi sâu phân tích những ưu nhược điểm của động cơ dùng bơm cao áp vòi phun thông thường và động cơ sử dụng hệ thống nhiên liệu Common Rail. Phần chính của đồ án trình bày các hệ thống của động cơ Kamaz – 7403.10, đi sâu tìm hiểu phần hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ. Đồng thời tính toán các thông số nhiệt động cơ, tìm hiểu các hư hỏng thường gặp trên hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm cao áp vòi phun thông thường. Qua đồ án này giúp cho em nắm vững hơn về kiến thức của động cơ nói chung và của hệ thống cung cấp nhiên liệu nói riêng, từ đó giúp cho việc nghiên cứu và tiếp cận với những công nghệ mới tốt hơn. Đồ án này cũng góp phần xây dựng nguồn tài liệu tham khảo trong việc bảo dưỡng, sửa chữa động cơ Kamaz. Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều, tài liệu tham khảo còn ít nên đồ án của em không tránh khỏi những sai sót nhất định, em rất mong được sự lượng thứ và đóng góp ý kiến bổ sung của các thầy cô giáo. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tất Tiến. “ Nguyên lý động cơ đốt trong ”. Nhà xuất bản giáo dục; 2000. [2] Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyến Tất Tiến. “Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong, tập 1”. Hà Nội: NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp; 1977. [3] Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyến Tất Tiến. “Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong, tập 2”. Hà Nội: NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp; 1977. [4] Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyến Tất Tiến. “Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong, tập 3”. Hà Nội: NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp; 1977. [5] TS. Dương Việt Dũng. “ Bài giảng kết cấu động cơ ”. Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng. [6] TS. Trần Thanh Hải Tùng. “ Bài giảng tính toán hệ thống ”. Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng. [7] Lê Viết Lượng. “ Lý thuyết động cơ diesel ”. Nhà xuất bản giáo dục. [8] TS. Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Lê Thành Châu. “Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô ”. Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng; 2005. [9] Tài liệu động cơ Kamaz 7403.10 và các tài liệu liên quan của Kamaz.