Thảo luận độ lệch ắc 2 doc THẢO LUẬN VỀ ĐỘ LỆCH ẮC NHÓM PÍT TÔNG KHUỶU TRỤC – THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ ĐẶT VẤN ĐỀ Trong các đông cơ cao tốc, hành trình pít tông ngắn, ngưới ta thường dùng cơ cấu KT TT lệc.
THẢO LUẬN VỀ ĐỘ LỆCH ẮC NHĨM PÍT TƠNG KHUỶU TRỤC – THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ ĐẶT VẤN ĐỀ Trong đơng cao tốc, hành trình pít tơng ngắn, ngưới ta thường dùng cấu KT- TT lệch tâm Trong cấu này, tâm ắc pít tơng khơng nằm trùng đường tâm xylanh Sử dụng cấu trục khuỷu truyền lệch tâm nhằm: - Giảm lực ngang N tác dụng lên xy lanh giảm độ va đập, độ rung, độ mịn pít tơng , xéc măng xy lanh… - Tăng mô men quay Tăng dung tích cơng tác xy lanh giữ nguyên đường kính xy lanh D bán kính quay khuỷu trục R Các phương án lệch tâm: - Đường tâm xylanh lệch khỏi đường tâm trục khuỷu (hai đường tâm trực giao khơng gian) - Tâm ắc pít tơng lệch khỏi đường tâm xylanh (là phương án đơn giản hơn, giữ đường tâm xy lanh thẳng góc với đường tâm trục khuỷu nằm mặt phẳng cấu KT- TT giao tâm) Muốn giảm lực tác dụng ngang N nên độ lệch tâm phải lệch phía chiều quay trục khuỷu Nghĩa là, chiều quay trục khuỷu quay phải (theo chiều kim đồng hồ) độ lệch ắc nằm phía bên phải ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PÍT TƠNG, THANH TRUYỀN 1.1 Điểm chết (ĐCT), điểm chết (ĐCD) Do bố trí lệch tâm nên quy luật động học nhóm pít tơng thay đổi Vị trí điểm chết điểm chết thay đổi Đây nguyên nhân quan trọng cần tập trung nghiên cứu ảnh hưởng đến lực, mơ mem, hao mịn, tiếng gõ, góc thời điểm phối khí động Từ hình vẽ, pít tơng lên ĐCT A’ tâm chốt khuỷu A1 đến vị trí ĐCT vịng R, lệch khỏi phương thẳng đứng góc ϕ1 Khi pít tơng xuống đến điểm chết A”, tâm chốt khuỷu lúc nằm vị trí ĐCD (điểm A2) vịng R quay qua điểm gốc (ĐGT) góc ϕ2 Do ϕ2-ϕ1>1800 nên ta kết luận: q trình nạp lý thuyết (piston từ ĐCT xuống ĐCD) động dùng cấu khuỷu trục truyền lệch tâm kéo dài Một số ký hiệu: e - độ lệch tâm (OE) l - chiều dài truyền R - bán kính quay trục khuỷu k = e/R - hệ số ξ = R/l - thông số kết cấu S - hành trình piston β - góc hợp truyền hợp lực P1 (β - phụ thuộc ϕ R, l) S2 - khoảng cách từ A” đến trục hoành tâm O A - tâm ắc piston A’ - vị trí piston ĐCT, lúc tâm chốt khuỷu (cổ biên) A A” - vị trí piston ĐCD, lúc tâm chốt khuỷu (cổ biên) A A3 - khoảng cách từ phân lực N đến đường tâm trục khuỷu X - chuyển vị piston Vị trí điểm chết xác định dễ dàng góc ϕ1, ϕ2 Do piston ĐCT ĐCD, điểm A’, A1, A”, 0, A2 thẳng hàng nên từ hai tam giác vuông A’0E A”0E dễ dàng suy ra: (1) (sin ϕ2 dấu âm góc ) 1.2 Hành trình pít tơng - Về mặt lý thuyết, trị số giới hạn độ lệch tâm (e) đạt tới l-R (e = l-R) - Tuy nhiên, độ lệch tâm e thường nhỏ e 5mm nên k = e/R= 0,04 0,20 - Do tồn độ lệch tâm, hành trình S >2R (Cơ cấu TK - TT giao tâm S = 2R) (2) ξ = R/l 2R 1.3 Chuyển vị, vận tốc gia tốc pít tơng 1.4 Thanh truyền (tự đọc) - Chuyển vị truyền - Vận tốc góc truyền - Gia tốc góc truyền ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU KHUỶU TRỤC – THANH TRUYỀN (Nội dung khác biệt quan trọng lực mô men tác dụng lên cấu) 2.1 Cơ cấu KT- TT giao tâm: Trong trình làm việc cấu KT-TT chịu tác dụng lực: P1 = Pkh+ PJ + PTrọng lực+ Pms = Pkh+ PJ Lực khí thể: Lực quán tính (3) Pkh = pkhFp (4) PJ = PJ1 + PJ2 PK (5) PJ1 = - mRω2cosϕ lực quán tính cấp 1của nhóm pít tơng chuyển động tịnh tiến PJ2 = - ξmRω2cos2ϕ lực quán tính cấp khối lượng qui đổi truyền chuyển động tịnh tiến pK = - mrRω2 = const lực quán tính chuyển động quay (tác dụng đường tâm má khuỷu, chiều ly tâm) Phân P1 (3) thành thành phần: (6) (7) Phân ptt thành phân lực: lực tiếp tuyến T lực pháp tuyến Z (sau rời xuống tâm cổ khuỷu), ta có: (8) Phân lực tiếp tuyến T gây mômen quay trục khuỷu động Mơmen tính theo cơng thức: M = T.R (9) Lực N tạo thành mô men ngược chiều (mô men lật) MN- Lật Chú ý : p1 công thức 6, 7, 8, 10 sửa lại P1 (10) 2.2 Cơ cấu khuỷu trục – truyền lệch tâm Trong cấu KT- TT lệch tâm, quan hệ góc quay ϕ trục khuỷu với góc lắc β truyền xác định công thức Các cơng thức tính lực mơ men hệ lực hồn tồn giống cơng thức tính lực mơmen cấu KT- TT giao tâm Tuy nhiên số hạng có chứa thơng số góc β tồn cơng thức phải thay quan hệ vừa nêu Từ hệ lực giới thiệu ta có: (11) (12) nên ta có giá trị: (13) Cũng phân ptt thành lực pháp tuyến Z lực tiếp tuyến T, ta có: (14) Và Mô men lật: (15) NN ) Tuy nhiên, cấu cấu lệch tâm nên ngồi mơ men MN cịn sinh thêm mơ men lật khác, lực P1 gây ra: (16) Vì thân máy động dùng cấu KT- TT lệch tâm chịu mô men lật tổng cộng là: (17) Như vậy: dựa vào công thức (17) cho thấy mô men lật động dùng cấu KT- TT lệch tâm mơ men động công thúc (9) tức M=T.R Chú ý: p1 công thức 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 sửa lại P1 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ LỆCH ẮC (độ lệch ắc bên phải, động quay phải).……ĐẾN LỰC, MƠ MEN, TIẾNG GÕ VÀ GĨC PHỐI KHÍ 3.1 Lực tác dụng Xét hai trường hợp: Lắp lắp sai hình sau: Giả sử hai trường hợp trục khuỷu quay góc ϕ góc lắc truyền trường hợp a nhỏ góc lắc trường hợp b Vậy β1 < β2 a, b, Gọi p1 hợp lực tác dụng lên đỉnh pít tơng, dời lực p1 xuống ắc pít tơng ta lực p1 mơ men M = P1.e (Hình a- trái): β1 < β2 (Hình b- phải): (18) (19) (20) (21) Do β1 < β2 nên tg β1 < tgβ2 Theo (19) thấy N1< N2 Như vậy,với độ lệch ắc phải lắp sai lực ngang N tăng lên, hay nói cách khác tăng ma sát làm tăng hao mịn nhóm pít tơng - xy lanh động Chú ý: p1 công thức 18, 19, 20, 21 sửa lại P1 3.2 Tiếng gõ Do pít tơng xy lanh có khe hở Nên nén, đầu pít tơng nghiêng bên phải, thân + pít tơng nghiêng phía trái (ngược chiều quay) tỳ sát vào thành xylanh Khi chuyển tiếp từ nén sang nổ, chiều pít tơng thay đổi đột ngột (đi qua ĐCT) lực ngang N tăng mạnh, chiều thay đổi (do tác dụng lực khí cháy tăng làm tăng cường độ phân lực ngang N) ép mạnh phần đầu pít tông sang trái (phần thân + đuôi chuyển dịch sang phải), va đập vào xy lanh sinh tiếng gõ (do có thêm mơ men phụ M = P1.e chiều dịch chuyển pít tơng), động sử dụng khoảng thời gian dài Điều phản ảnh lý động Nga SX thông thường độ lệch tâm nhỏ e≤ 2,5mm (độ lệch tâm phải, với tiêu chí giảm phân lực ngang N, giảm hao mịn cho nhóm xilanh, pít tơng, bạc xéc măng động ) Đối với động Mỹ sản xuất, độ lệch tâm lớn hơn, thường đạt đến e = 5mm nằm phía trái (độ lệch tâm trái, với tiêu chí nhằm làm tăng mơ men quay) Nếu lắp đúng, nổ ngồi lực khí thể P1 đặt tâm ắc, cịn có thêm mơ men phụ M = P1.e – có tác dụng chống lại xoay đột ngột va đập thân + pít tơng nên pít tơng chuyển động êm, không gây tiếng gõ Nếu lắp sai cho kết ngược lại 3.3 Góc độ phân phối khí Xét hai trường hợp: lắp (hình c – trái ); lắp sai (hình d - phải) Trường hợp lắp pít tơng ĐCT, vị trí ĐCT cốt máy điểm A lắp sai điểm A’ Khi pít tơng ĐCD, trường hợp lắp vị trí ĐCD cốt máy điểm B lắp sai điểm B’ Trong trình lắp ráp, thực việc cân cam Do chuyển động trục khuỷu ảnh hưởng đến vị trí trục cam Như vậy: 1, Đối với động chiều quay phải độ lệch ắc nằm bên phải: - Khi lắp pít tơng sai (sai độ lệch ắc) thì: ∙ Lực N tăng làm tăng hao mịn nhóm pít tơng - xi lanh ∙ Góc phân phối khí động sai, thời điểm mở sớm xu páp hút trễ (nhỏ hơn, biểu thị độ dài cung A A’- điểm chết cũ mới), thời điểm đóng trễ sớm (nhỏ hơn, biểu thị độ dài cung BB’ ) 2, Đối với động chiều quay phải độ lệch ắc nằm bên trái: - Khi lắp pít tơng sai: ∙ Lực N giảm lực đẩy truyền Ptt giảm làm cho mô men động yếu đi; ∙ Pít tơng lại va đập mạnh vào xi lanh gây tiếng gõ; ∙ Góc phân phối khí động sai, thời điểm mở sớm xu páp hút sớm lên (lớn hơn, biểu thị độ dài cung AA’- điểm chết cũ mới), thời điểm đóng trễ trễ (biểu thị độ dài cung BB’) Hậu quả: động làm việc khơng bình thường, máy nóng, gõ, cơng suất động giảm tiêu hao nhiên liệu tăng TRÂN TRỌNG CẢM ƠN THANK - YOU, SEE YOU AGAIN ... chuyển động trục khuỷu ảnh hưởng đến vị trí trục cam Như vậy: 1, Đối với động chiều quay phải độ lệch ắc nằm bên phải: - Khi lắp pít tơng sai (sai độ lệch ắc) thì: ∙ Lực N tăng làm tăng hao mịn nhóm. .. mô men lật động dùng cấu KT- TT lệch tâm mơ men động cơng thúc (9) tức M=T.R Chú ý: p1 công thức 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 sửa lại P1 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ LỆCH ẮC (độ lệch ắc bên phải, động quay... kết luận: trình nạp lý thuyết (piston từ ĐCT xuống ĐCD) động dùng cấu khuỷu trục truyền lệch tâm kéo dài Một số ký hiệu: e - độ lệch tâm (OE) l - chiều dài truyền R - bán kính quay trục khuỷu