Bài tập lớn môn dao động động lực học m¸y LỜI NĨI ĐẦU Mơn học dao động động lực học máy môn học quan trọng sinh viên ngành MÁY TÀU THUỶ Nó cung cấp cho sinh viên kiến thức dao động kĩ thuật ,mà cụ thể dao động hệ thống động lực tàu thủy Để hồn thành mơn học , sinh viên giao nhiệm vụ hoàn thành tập lớn ,tính dao động cho hệ trục tàu thủy Bài tập lớn thực công việc quan trọng thiếu sinh viên Nó giúp sinh viên cố kiến thức học , đồng thời tăng tư sáng tạo giúp cho sinh viên làm quen với công việc thực tế sau Với cố gắng thân , giúp đỡ tận tình giáo Bùi Thị Hằng , em hồn thành nhiệm vụ giao Mặc dù số liệu tính tốn , cơng thức sử dụng giáo viên hướng dẫn từ tài liệu tin cậy , với kiến thức hạn chế trải nghiệm thực tế chưa có Chắc chắn đề tài em cịn nhiều hạn chế thiếu sót , em mong bảo thầy cô Em xin chân thành cảm ơn Hải Phòng , ngày 14 tháng năm 2014 SINH VIÊN Đoàn Văn Mười Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy Đề : Tính dao động hệ trục cho tàu hàng khô 11000 , lắp máy 6UEC33LSII Loi tàu vỏ thép,đáy đôi,kết cấu hàn điện hồ quang.Tàu thiết kế trang bị diesel kì truyền động trực tiếp cho hệ trục chong chóng Tàu thiết kế dùng để chở hàng rời C¬ së liệu tính toán 1/ Loại tàu Tàu hàng khô 11000T , lắp máy 6UEC33LSII 2/ Máy Máy cã kÝ hiƯu 6UEC33LSII ,là động Diesel kì tác dụng đơn,tăng áp tuabin,dạng thùng hang xilanh thẳng đứng,làm mát gián tiếp vịng tuần hồn,bơi trơn áp lực tuần hồn kín,khởi động khơng khí nén,tự đảo chiều,điều khiển chỗ từ xa buồng lái Thơng số máy chính: KiĨu m¸y 6UEC33LSII H·ng chế tạo MISIBISHI Nớc sản xuất JAPAN Công suất định mức [N] 3400/4625 kW/ hp Vòng quay định mức [n ] 127 rpm Sè k× [τ ] Sè xilanh [i ] Đờng kính xilanh [D] 240 mm Hành trình piston [S ] 1050 mm Thứ tự làm việc xilanh 1-3-5-6-2-4 Vòng quay lớn [nmax] 225 rpm Vòng quay nhỏ [nmin] 75 rpm Bán kính quay trơc khủu [R] 525 mm §êng kÝnh cỉ trơc [dct] 350 mm Đờng kính cổ biên [dcb] 350 mm Khoảng cách hai tâm xilanh [H] 580 mm Khoảng cách tâm xilanh cuối đến bánh đà [Hc] 1065 mm Chiu di tay biờn [L] 2100 mm Quán tính bánh đà [GD ] 6598 kGcm2 / Chong chãng VËt liÖu Đồng – Nhơm – Niken §êng kÝnh chong chãng [D] 3,5 m Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 Bài tập lớn môn dao động ®éng lùc häc m¸y Sè c¸nh chong chãng [Z] Tû sè ®Üa [θ] 0,47 Tû sè bíc [H/D] 0,65 Khối lợng [G] 4145 kg Chiều quay Phải Tỷ trọng vËt liƯu lµm chong chãng [γ] 8,6.10-3 kg/cm3 / Trơc VËt liƯu KSF 45 Tû träng vËt liƯu lµm trơc [γ] 7,85.10-3 kg/cm3 a Trơc chong chãng §êng kÝnh [dcc] 33 cm ChiỊu dµi [lcc] 605 cm b Trục trung gian Đường kính trục trung gian Chiều dài trục trung gian Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 31 460 cm cm Bài tập lớn môn dao động động lực học máy Phần I : Tính dao động xoắn tự Mô hình hệ trục Bánh đà Động Trục chong chóng Chong chãng ϕ7 ϕ1 ϕ2 e12 e23 I1 I2 e45 e34 I3 I4 ϕ6 ϕ5 ϕ4 ϕ3 ϕ8 I5 e78 e67 e56 I6 I8 I7 Ta cã thĨ lËp m« hình dao động tự hệ cân xoắn tơng đơng gồm n khối lợng tập trung nh sau : Các khối lợng tập trung ( đĩa ) phần hệ trục có khối lợng quán tÝnh lín nh c¸c trơc khủu cïng piston , b¸nh đà , chong chóng thể moomen quán tính khối lợng Ii Các khối lợng đợc nối với đoạn trục khối lợng có tính chất đàn hồi , biểu thị độ mền e , nối khối lợng Mô men quán tính khối lợng 2.1 Mô men quán tính khối lợng nhóm biên khuỷu (Ibk ) Theo c«ng thøc Cheski: I bk = 1,25.10 −5.R D b 1,4.D b + R (α D b + H d ) (kG.cm.s2) Trong đó: R _ Bán kính khủu : R = 52,5 (cm) D _ §êng kÝnh xilah : D = 33(cm) H _ Khoảng cách tâm xilanh liên tiếp : H = 58 (cm) d _ Đờng kính trung bình cổ biên cỉ trơc : d = 35 (cm) Sinh Viªn : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy _ Hệ số hiệu chỉnh có xét đến chiều dài biên, đờng kính vật liệu chế tạo piston: Với piston b»ng gang : α = 0,22 L D b + 0,6 Trong ®ã: + b _ HƯ sè khoang xilanh (công đơn b 1) + L _ Chiều dài biªn : L = 210 (cm) => α = 0,22 L D b + 0,6 = 0,22 210 33 + 0,6 = KÕt qu¶: Ibk= 2544,84 (kG.cm.s2) 2 Mô men quán tính khối lợng bánh đà Mô men quán tính khối lợng bánh đà đợc tính theo công thức: Ibđ= 2,55.G.D2 = 16824,9 (kG.cm.s2) 2.3 Mô men quán tính khối lợng chong chóng Theo công thức: Icc= Ibt + Ink (kG.cm.s2) Trong đó: Ibt _ Mô men quán tính khối lợng thân chong chãng: Ibt= 28.10-8.γ.D5(θ + 3)θ Víi: γ _ Träng lợng riêng vật liệu chế tạo chong chóng: = 8,6.10-3 (kG/cm3) D _ §êng kÝnh cđa chong chãng : D = 350 (cm) θ _ Tû sè ®Üa cđa chong chãng : θ = 0,47 KÕt qu¶: Ibt= 20626,42 (kG.cm.s2) Ink _ Mô men quán tính khối lợng nớc kèm Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy H H θ + θ − 0,1 Ink= 6,7.10-10.D5 D D Víi: H H _ Tû sè bíc cđa chong chãng : =0, 65 D D Kết quả: Ink= 3836,65 (kG.cm.s2) Vậy mô men quán tính khối lợng chong chóng là: Icc= Ibt + Ink = 20626,42 + 3836,65 = 24463,07 (kG.cm.s2) 2.4 M« men quán tính khối lợng đoạn trục Mô men quán tính khối lợng đoạn trục đợc tính theo c«ng thøc sau: I= γ π l.d4 32.g (kG.cm.s2) Trong đó: _ Trọng lợng riêng vật liệu chÕ t¹o trơc, γ = 7,85.10-3 (kG/cm3) g _ Gia tèc träng trêng : g = 981 (cm/s2) l _ Chiều dài đoạn trục (cm) d _ Đờng kính đoạn trục (cm) a Với đoạn trục từ xilanh cuối đến bánh đà l = Hc= 106,5 (cm) d = dct= 35 (cm) Kết quả: Ic=125,48(kG.cm.s2) b Với đoạn trục từ bánh đà đến chong chóng l = lCC = 605 (cm) d =dCC= 33 (cm) KÕt qu¶: Itr= 563,36 (kG.cm.s2) c Trục trung gian l = l tg = 460 (cm) d = dtg = 31 (cm) Kết quả: Itg = 333,56 (kG.cm.s2) Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy Hệ số mềm đoạn trục 3.1 Độ mềm biên khuỷu (ebk) Theo c«ng thøc: e= 11.10 −6 ( H + 0,5.R) d (kG-1.cm-1) Trong đó: H _ Khoảng cách hai tâm xilanh liên tiếp : H = 58 (cm) R _ B¸n kÝnh khủu : R = 52,5 (cm) d _ §êng kÝnh cỉ trơc : dct= 35 (cm) _ Hệ số trục rỗng : = Kết quả: ebk=6,18 10 10 (kG-1.cm-1) 3.2 Độ mềm đoạn trục Theo công thức: e= 32 l x Kc π G d x4 (kG-1.cm-1) Trong ®ã: G _ Môđun đàn hồi xoắn vật liệu : G = 8,1.105 (kG/cm2) lx _ Chiều dài đoạn trục (cm) dx _ Đờng kính đoạn trục (cm) Kc _ Hệ số trục rỗng : Kc= a Với đoạn trục từ tâm xilanh cuối đến bánh đà(ebđ) lx= Hc= 106,5 (cm) dx= dct= 35 (cm) KÕt qu¶: ec= 8,92.10-10 (kG-1.cm-1) b Víi đoạn trục từ bánh đà đến chong chóng (ecc) lx= lCC = 605 (cm) Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy dx=dCC= 33 (cm) Kết qu¶: etr= 6,41.10-9 (kG-1.cm-1) c Trục trung gian lx = ltg = 460 (cm) dx = dtg = 31 (cm) Kết quả: etg= 6,26.10-9 (kG-1.cm-1) Thành lập sơ đồ hệ thống dao động xoắn tơng đơng Hệ dao động xoắn thực đợc quy đổi thành hệ dao động xoắn tơng đơng với hệ thống đặc tính động lực Đặc trng cho tính động lực mô men quán tính khối lợng ( I ) hệ số mềm ( e ) Hệ dao động xoắn tơng đơng gồm khối lợng tập trung ( I1, I2, I8) đuợc nối đoạn trục Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 không khối lợng ( e12, e23, e78 ) Bài tập lớn môn dao động động lực học máy Ta có sơ đồ sau I8 I7 I1 I2 e 12 I3 e 23 I4 e 34 I5 e 45 I6 e 56 e 67 e 78 4.1 Mô men quán tính khối lợng khối lợng tập trung - Các khối lợng tập trung từ ữ có mô men quán tính khối lợng nhóm biên khuỷu : I1= I2= I3= I4= I5= I6 = Ibk = 2544,84 (kG.cm.s2) - Mô men quán tính khối lợng khối lợng thứ : I7= Ic + Ibđ +Itr +Itg = 125,48 + 16824,9 + 563,36 + 333,56 = 17847,3 (kG.cm.s2) - Mô men quán tính khối lợng khối lợng thø : I8= ICC= 24463,07 (kG.cm.s2) 4.2 §é mỊm xoắn đoạn trục Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy e12= e23= e34= e45= e56= ebk= 6,18.10-10 (kG-1.cm-1) e67= ec= 8,92.10-10 (kG-1.cm-1) e78= etr= 6,41.10-9 (kG-1.cm-1) Tính toán dao động tự Hệ thống tơng gồm có khối lợng tập trung tồn tâm dao động Vì tần số dao động tự tơng đơng ứng với tâm dao động nên nói toàn hệ thống đồng thời tham gia vào hình thức dao động t©m, t©m, t©m Trong thùc tÕ dao động từ tâm trở nên có tần số dao ®éng tù rÊt lín ®ã ta chØ xét dạng dao động tâm Để tìm tần số dao động tự hệ thống tơng đơng nhiều khối lợng ta phải đổi hệ thống thành hệ thống không thứ nguyên nhiều khối lợng 5.1 Hệ thống không thứ nguyên nhiều khối lợng 5.1.1 Mô men quán tính khối lợng không thứ nguyên Đợc đặc trng ài , tính theo công thức : ài = Ii I0 Trong đó: Ii _ Mô men quán tính khối lợng khối lợng tập trung thứ i I0 _ Mô men quán tính khối lợng gốc: I0= Ibk= 2544,84 (kG.cm.s2) Kết quả: à1= à2= à3= à4= à5= à6= à7= I7/Ibk = 17847,3/2544,84 = 7,01 µ8= Ι8/Ιbk =24463,07/2544,84 = 9,61 5.1.2 Độ mềm không thứ nguyên Đợcđặc trng Ei,i+1 tính theo công thức : Ei ,i +1 = ei ,i +1 e0 Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 10 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy Trong đó: ei,i+1 _ Độ mềm xoắn đoạn trục i,i+1 e0 _ Độ mềm xoắn chuẩn đo : e0= ebk= 6,18.10-10 (kG-1.cm-1) Kết qu¶: E12= E23= E34= E45= E56 = E67= e67/ebk = 8,92/6,18 =1,44 E78= e78/ebk =64,1/6,18 =10,37 Ta cã s¬ ®å chun ®ỉi nh sau: I2 I1 e e 12 µ1 I3 e 23 E 23 I5 e 34 E 34 E 56 e 67 78 µ8 µ7 µ6 µ5 E 45 e 56 I8 I7 I6 e 45 µ4 µ3 µ2 E 12 I4 E67 E 78 5.2 XÐt dạng dao động tâm (Hệ thống khối lợng) 5.2.1 Tính gần bình phơng tần số dao động tự Đa hệ thống không thứ nguyên nhiều khối lợng hệ thống không thứ nguyên khối lợng + Khối lợng 1: Bao gồm cấu biên khuỷu, bánh đà, đoạn trục, bích nối + Khối lợng 2: Chong chóng Sơ đồ hệ thống: Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 11 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy Mx Mn Exn - Mô men quán tính khối lợng không thứ nguyên đợc tính theo công thøc: µ x= ∑µ i =1 = µ1 + µ7 = 6.1 + 7,01 = 13,01 i - Mô men quán tính khối lợng 2: àn = à8= 9,61 - Độ mềm xoắn đoạn trục khối lợng quy đổi đợc tính theo công thức: Exn = Ex7 + E78 Mµ: E x7 = ∑ µ E i =1 i i7 µx = µ (µ1.Ε17+ µ2.Ε27+ +µ6.Ε67) x Trong ®ã: E67= 1,44 E57= E56 + E67= 2,44 E47= E45 + E57= 3,44 E37= E34 + E47= 4,44 E27= E23 + E37= 5,44 E17= E12 + E27= 6,44 Thay sè ta cã: Ex7= 1,82 E78= 10,37 ⇒ Exn= 12,19 B×nh phơng tần số dao động tự không thứ nguyên đợc tính: = 0,9.à x + n 0,9.13,01 + 9,61 = = 0,015 0,9.µ x µ n E xn 0,9.13,01.9,61.12,19 5.2.2 Tính xác theo phơng pháp Toller Theo phơng pháp Toller , ta có : Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 12 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy α1 = H1 = - ∆.µ1 δ12 = H1.α1 α2 = α1 + E12.δ12 H2 = - ∆.µ2 δ23 = δ12 + H2.α2 α3 = α2 + E23.δ23 H3 = - ∆.µ3 δ34 = δ23 + H3.α3 Hi = - ∆.µi δi,i+1 = δi-1,i + Hi.αi αi = αi-1 + Ei-1,i.i-1,i Với = 0,015 ta lập đợc bảng Toller có giá trị nh sau : = Khối lợng ài αi δi,i+1.Ei,i+1 0,015 -µi.∆ 1 -0.015 -0.015 1 -0.029775 -0.0441 -0,05776 -0,015 -0.015 -0.015 -0,07056 -0.015 0,985 0.955225 0,91125 0,85348 0,78292 7,01 0,66440 -1,5779 -0,118512 9,61 -0,91351 Tõ kÕt qu¶ b¶ng tÝnh , ta ®ỵc : Ei,i+1 Hi.αi δi,i+1 Ri,i+1 1_2 1 -0.015 -0.015 0,01477 0.02977 5 -0.01432 -0.0441 -0,01366 -0,05776 -0,01280 -0,07056 5_6 -0.015 1.44 -0,01174 -0,08230 0,1051 10,37 -0.06986 -0,15216 0,14415 0,13168 -0,02047 6_7 R8 = δ8,9= - 0,02047 KiÓm tra sai sè: R 0,02047 100% = 100% =13,452 % > 2% => kh«ng tháa m·n ε= δ 0,15216 n −1, n Chän l¹i: ∆ = 0,0162 Với = 0,0162 ta lập đợc bảng Toller có giá trị nh sau Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 13 2_3 3_4 4_5 7_8 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy Khối lợng ài i =0,0162 i,i+1.Ei,i+1 1 1 1 0,9838 0,9516 0,9040 0,8418 0,7660 -0.0162 -0,0321 -0,0475 -0,0621 -0,0757 -0,1268 -0.0162 -0.0162 -0.0162 -0.0162 -0.0162 -0.0162 7,01 0,6391 -1,6662 -0,1135 9,61 -1,027 -µi.∆ Ei,i+1 Hi.αi δi,i+1 Ri,i+1 1 1 1.44 10,3 -0.0162 -0,0159 -0,0154 -0,0146 -0,0136 -0,0124 -0.0162 -0,0321 -0,0475 -0,0621 -0,0757 -0,0881 1_2 2_3 3_4 4_5 5_6 6_7 -0,0725 -0,1606 0,1598 0,00079 7_8 -0,1556 Từ kết bảng tính , ta đợc : R8 = δ8,9= -0,00079 KiÓm tra sai sè: R 0,00079 100% = 100% =0,4919%< 2% => tháa m·n ε= δ 0,1606 n −1, n Tần số dao động xoắn tự hệ thống : Nk= a ∆ Trong -a: số xilanh a = 9,55 = 4738,57 e0 J Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 14 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy Mụmen quỏn tớnh lng nhóm piston-biên khuỷu: J0 = 3951,1 (kG.cm.s2) Độ mềm xoắn khuỷu : e0 = 1,028.10-9 (kG-1.cm-1) ∆ = 0,0162 :bình phương tần số dao động tự hệ thống không thứ nguyên ⇒Nk = 603,12 (lần/phút) *Biên độ dao động: Khèi lỵng Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 Biên độ i 0,9838 0,9516 0,9040 0,8418 0,7660 0,6391 -1,027 15 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy i Tâm dao động TT PhÇn II : Tính dao động xoắn cỡng bớc Cấp ®iỊu hoµ mo mem kÝch thÝch CÊp ®iỊu hoµ mo mem kích thích đợc xác định theo công thức: N N ≤ vk ≤ nmax nmin Trong ®ã: + N - Tần số dao động tự : N = 3499,7 [lần/phút] + nmin - Vòng quay nhỏ động : nmin= 375 [vòng/phút] + nmax -Vòng quay lớn động : nmax= 750 [vòng/phút] Kết qu¶: 4,67 ≤νk ≤ 9,33 ⇒ νk = ; 5,5 ; ; 6,5 ; ; 7,5 ; ; 8,5 ; Trong ®ã : νk - Cấp điều hoà thứ k Với động kỳ : k = k/2 ; k= 1,2,3 Xác định bậc điều hoà Công thức: Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 16 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy k = ( zn ± x ) Trong ®ã: n,x _ số tự nhiên x,n = 0,1,2 z _ số xilanh động cơ; z = k = ( zn + x ) n x νk = 0.5 3.5 6.5 1.5 4.5 7.5 n x 9.5 10 10 ( zn − x ) 2 -0.5 -1 2.5 5.5 8.5 -1.5 1.5 4.5 7.5 Tính góc lệch pha xi lanh x νk βi = mi.ϕ ; ϕ= 720 720 = = 120 ; góc lệch khuỷu động kỳ z x = 0, 1, 2, … , n mi = 0, 1, 2,.z-1 đánh số thứ tự cho thứ tự nổ dộng Bảng xác định mi: Thø tù næ mi 5 Sinh Viªn : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 17 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy Lập b¶ng tÝnh : βi x νk β νk β νk β νk β νk β νk β 0 0 120 240 360 240 480 720 60 120 180 300 600 900 180 360 540 Xác định tổng hình học véc tơ biên độ tơng đối α i = ∑ α i sin ν k β i + ∑ α i cosν k β i ∑ i =1 i =1 αi _ biªn độ tơng đối dao động không thứ nguyên xi lanh Lập bảng ứng với x vµ νk 1- Với x = 0, K = 6,9 Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 18 Bài tập lớn môn dao động động lực häc m¸y 1-4-2-6-3-5 TT Σ αi 0.954 0.864116 0.734483 0.571063 0.381375 CosK βi 1 1 1 Kβi 0 0 0 αi.CosKβi 0.954 0.864116 0.734483 0.571063 0.381375 4.505037 SinKβi 0 0 0 αi.SinKβi 0 0 0 VËy : Σ = 4.505037 2- Với x = 1, K = 5,5 6,5 ; 8,5 ; TT αi 0.954 Kβi 120 Sinh Viªn : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 CosKi -0.5 αi.CosKβi -0.477 SinKβi 0.866025 αi.SinKβi 0.826188 19 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy 0.864116 240 -0.5 -0.432058 -0.866025 0.734483 60 0.5 0.3672415 0.866025 0.571063 300 0.5 0.2855315 -0.866025 0.381375 180 -1 -0.381375 0.36234 -0.74835 0.636081 -0.49455 0.219367597 VËy : Σ = 0,42357 3- Với x = 2, K = ; 7; 8; … 1-6 2-5 4-3 TT Σ αi 0.954 0.864116 0.734483 0.571063 0.381375 Kβi 240 280 120 600 360 CosKβi -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 αi.CosKβi -0.477 -0.432058 -0.3672415 -0.2855315 0.381375 -0.180456 SinKβi -0.866025 0.866025 0.866025 -0.866025 αi.SinKβi -0.82619 0.748346 0.636081 -0.49455 0.063684014 VËy : Σ = 0,191363 4- Với x = 3, K = 7,5 Sinh Viªn : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 20 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy 1-2-3 4-6-5 TT Σ αi 0.954 0.864116 0.734483 0.571063 0.381375 Kβi 360 720 180 900 540 CosKβi 1 -1 -1 -1 αi.CosKβi 0.954 0.864116 -0.734483 -0.571063 -0.381375 1.131195 SinKβi 0 0 0 αi.SinKβi 0 0 0 VËy : Σ = 1,131195 Công mô men điều hòa cỡng Mô men điều hoà cỡng tác dụng lên hệ trục chủ yếu lực khí cháy gây ra, công đợc tính theo công thức: RSmax= .M k i.A1R= D.A1R [kG.cm] Víi : D = π.Mk.∑αi Trong ®ã: + Mk - mô men xoắn cỡng D XL R Mνk= Cνk Víi: DXL -§êng kÝnh xilanh : DXL = 24 [cm] Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 21 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy R - Bán kÝnh khủu : R = 18 [cm] Cνk - HƯ số điều hoà, tra theo đồ thị Ck= f(k,Pi) nυ Pi = 9,76 0,1765 + K n max N Víi: nνk - Vßng quay céng hëng, nνk = υ [v/ph] K nmax - Vßng quay lín nhÊt: nmax= 750 [v/ph] + ∑αi _ Tỉng h×nh học véc tơ biên độ tơng đối Giá trị D đợc ghi bảng sau: k nk Pi Cνk Mν K ∑αi D 5.5 6.5 7.5 8.5 699.9 636.3 583.3 538.4 500 466.6 437.5 411.7 388.9 10.22 8.75 7.63 6.75 6.06 5.5 5.04 4.66 4.35 0.65 0.5 0.38 2.65 1.9 1.3 1.05 0.8 0.6 5290 4069 3093 21568 15464 10581 8546 6511 4883 0.191363 0.42357 4.505037 0.42357 0.191363 1.131195 0.191363 0.42357 4.505037 3179 5412 43753 28686 9292 37583 5135 8660 69074 6- TÝnh công cản mô men cản 6.1 Công cản cấu biên khuỷu động Theo công thøc Rc= T1.A21R Víi: T1 = 0,126 ∆ ∑ α i e0 i =1 Trong ®ã: + e0 = ebk = 7,72.10-9 [kG-1.cm-1] + - bình phơng tần số dao động không thứ nguyên , = 0,046 Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 22 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy + i - Biên độ dao động tơng đối đơn vị biên khuỷu thứ i : ∑α i =1 i = 3,668 + A1R - Biên độ dao động cộng hởng khối lợng thứ Kết quả: Rc= 2753851.A21R 6.2- Công cản tợng trễ đàn hồi vật liệu làm trục Theo c«ng thøc: Rf= φ A1R/ δ Víi: φ = 25.10 −8 i ,i +1 K l e d5 Trong đó: + d -Đờng kính đoạn trục + l - Chiều dài đoạn trục : dcc = 20 [cm] : lcc = 400 [cm] + K - Hệ số rỗng đoạn trục : Trục đặc K = + i,i+1 - Mô men đàn hồi đoạn trục i,i+1 tính bảng Tolle: Chọn cho đoạn trục : i,i+1= 7,8= 0,54917 Kết quả: Rf = 0,655.108 A1R/ 6.3 Công cản chong chóng TÝnh theo c«ng thøc: Rp= T2.A21R N max a Víi: T2 = 112.10 nυk ω 4,55 + α cc h nmax ( a + 0,1333) + 0,07 D Trong đó: + cc - Biên độ tơng đối chong chóng: cc= -2,1107 + A1R - Biên độ dao động céng hëng cđa khèi lỵng thø nhÊt + Nmax - C«ng st lín nhÊt cđa trơc chong chãng , Nmax= 428 [cv] Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 23 + nmax Bài tập lớn môn dao động động lực học máy - Vòng quay lớn nhÊt cđa trơc chong chãng, nmax= 750 [v/p] + nνk - Vòng quay cộng hởng + - Tần số dao ®éng tù do, ω = 366,459 [s-1] + a = θ H = 0,67.0,7 = 0,469 D + h - Chiều dày trung bình cánh chong chóng: h = 0,03Dcc = 0,03.1,28 = 0,0384 [m] + D - §êng kÝnh cđa chong chãng: D = 1,28 [m] KÕt qu¶: Rp= 18269,928.nk.A21R 6.4 Tính biên độ cộng chấn A1R Dựa vào điều kiện cân lợng: RSmax = Rc + Rf + Rp D.A1R=( T1 + T2)A21R + φ A17R/ D = T.A1R + φ A14R/ (*) Bảng giá trị T stt k nk 699.9 5.5 636.3 583.3 6.5 538.4 500 7.5 466.6 437.5 T1 T2 275385 12787123 275385 11625155 275385 10656849 275385 9836529 275385 9134964 275385 8524748 275385 7993094 Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Líp : MTT48 §H2 T φ 15540974 65500000 14379006 65500000 13410700 65500000 12590380 65500000 11888815 65500000 11278599 65500000 10746945 65500000 24 8.5 9 A1R (A1R)4/3 T.A1R φ.(A1R)4/3 Bµi tập lớn môn dao động động lực học máy 275385 411.7 7521729 10275580 65500000 275385 388.9 7105175 9859026 65500000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.000 0.0002 0.0004 0.0008 0.0010 0.0013 0.00063 0.0016 9859 19718.1 29577.1 39436.1 49295.1 59154.2 69013.2 78872.2 6550 16375 28165 41265 55675 71395 87770 104800 6.5 Xác định A1R phơng pháp đồ thị Từ phơng trình (*) ta xác định A1R phơng pháp đồ thị nh sau: - Trên trục hoành biểu thị cho A1R - Trên trục tung biểu thị cho giá trị , D - Phía dơng trục tung vẽ đờng cong A1R4/3 ; A1R = (1ữ 8) 10-3 ứng với giá trị A1R - Về phía âm cđa trơc tung vÏ TA1R - VỊ phÝa d¬ng cđa trục tung từ điểm D kẻ đờng thẳng song song với đờng TA1R với giá trị k tơng ứng, đờng cắt đờng A1R4/3 điểm A, B, C tơng ứng Từ điểm hạ đờng vuông góc xuống trục hoành ta tìm đợc giá trị A1R lớn biên độ cộng chấn Từ phơng trình (*), ứng với giá trị D lớn A1R lớn Do vËykhi tÝnh to¸n ta chØ lÊy nghiƯm A1R øng víi D lớn Bảng giá trị T.A1R A 1R + ) Vẽ đồ thị Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 25 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy Dυκ Ø.A1R Dmax 3,497.10-3 A1R 8.10-3 T.A1R T.A1R KÕt qu¶ : A1R = 3,497.10-3 cấp điều hòa k = 6.6 Xác định khu vực lân cận vòng quay cộng hëng n’ νk = (0,85÷1,15) nνk = 330,565 ÷ 447,235 N Víi nνk = ν = 388,9 K NhËn xÐt: n k < nH nên động hoạt động an toàn vòng quay khai thác 6.7 Tính ứng suất phát sinh trục 6.7.1 Tính ứng suất mặt cắt nguy hiểm nhất: Công thức : i ,i +1 τi,i+1 = e W A1R [kG/cm2] i ,i +1 Trong : i,i+1 - Là mô men đàn hồi lấy bảng Tole Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 26 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy Wi,i +1 = πd 16 [ cm3] e0- §é mỊm đơn vị: e0= 7,72.10-9 [ kG-1/cm-1] Với đoạn truc chong chãng dcc = 20 [cm] δi,i+1 = δ7,8 = 0,54917 KÕt qu¶ : τR cc = 158,448 [kG/cm2] 6.7.2.TÝnh øng suất mô men xoắn trung bình gây ra: N e max τm = 71620 n nυk W [ kG/cm2] i ,i +1 max τmcc = 6,999 [ kG/cm2] 6.7.3.Tỉng øng st trªn trơc lóc céng hëng S = R + m + Với đoạn truc chong chãng : τS = 165,447 [kG/cm2] 6.8.TÝnh øng suÊt cho phép ứng suất cho phép đợc tính theo công thức : Víi : τ1 =1,38 [τ ] = 1,7.τ Ck Τs + 160 C k C D , ®ã : 18 Ts - Giíi h¹n bỊn kÐo danh nghÜa cđa vËt liƯu lµm trơc, Ts = 540 [N/mm2] Ck- hệ số phụ thuộc vào hình dáng trục khuỷu, Ck=0,55 CD- hệ số đợc tính theo công thức: CD=0,35+0,93.dcc-0,2 = 0,861 Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 ĐH2 27 Bài tập lớn môn dao động động lực học máy =25,414 [ N/mm2] KÕt qu¶ : [τ ] = 58,256 [ N/mm2] = 582,56[ kG/cm2] 6.9 KÕt luËn - τS < [τ ] VËy hƯ trơc lµm viƯc an toµn - Kết luận vùng cấm quay: Vùng công tác vòng quay động : 375 n 750 [ rpm ] Vòng quay cộng hởng ứng với biên ®é céng hëng lín nhÊt nvk = 388,9 ( vg/ph) Không cho động hoạt động vùng lân cận vòng quay tăng giảm vòng quay nên chuyển nhanh qua vòng quay để tránh xảy cộng hởng Sinh Viên : Nguyễn Văn Định Lớp : MTT48 §H2 28 ... môn dao động động lực học máy Đề : Tính dao động hệ trục cho tàu hàng khô 11000 , lắp máy 6UEC33LSII Loi tàu vỏ thép, đáy đôi, kết cấu hàn điện hồ quang .Tàu thiết kế trang bị diesel kì truyền động. .. động trực tiếp cho hệ trục chong chóng Tàu thiết kế dùng để chở hàng rời C¬ së liệu tính toán 1/ Loại tàu Tàu hàng khô 11000T , lắp máy 6UEC33LSII 2/ Máy Máy cã kÝ hiƯu 6UEC33LSII ,là động Diesel... -0.0162 7,0 1 0,6 391 - 1,6 662 - 0,1 135 9,6 1 - 1,0 27 -µi.∆ Ei,i+1 Hi.αi δi,i+1 Ri,i+1 1 1 1.44 1 0,3 -0.0162 - 0,0 159 - 0,0 154 - 0,0 146 - 0,0 136 - 0,0 124 -0.0162 - 0,0 321 - 0,0 475 - 0,0 621 - 0,0 757 - 0,0 881 1_2