A01 thiet ke than may va nap may

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG BỘ MÔN Ô TÔ - MÁY ĐỘNG LỰC  o0o  BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Đề tài: THIẾT KẾ THÂN MÁY - NẮP XYLANH GVGD: Ts Hồng Đức Thông Sinh viên thực Phan Thanh Hiếu G1301190 Lê Phước Lộc G1202006 Nguyễn Kế Tường 21104139 Lê Huy Vỹ G1304965 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 12/2016  MỤC LỤC ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ YÊU CẦU 1.1 Điều kiện làm việc .3 1.2 Yêu cầu .3 TRÌNH BÀY PHƯƠNG ÁN – CHỌN PHƯƠNG ÁN 2.1 Phương án kết cấu thân máy 2.2 Phương án kiểu chịu lực thân máy .7 2.3 Phương án lót xylanh 2.4 Phương án nắp xylanh 11 2.5 Phương án gioăng bao kín 15 THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG 17 3.1 Bản vẽ bố trí chung 17 3.2 Tính tốn sơ 18 THIẾT KẾ KĨ THUẬT .19 4.1 Tính sức bền lót xylanh .19 4.2 Tính sức bền bu lơng lắp ghép xylanh thân máy với hộp trục khuỷu 24 4.3 Tính sức bền gujơng chịu lực 25 4.4 Tính sức bền nắp xylanh 26 THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ 29 THIẾT KẾ KINH TẾ 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ YÊU CẦU 1.1 Điều kiện làm việc - Thân máy – nắp quy lát khung để lắp ráp chi tiết tạo thành động cơ, nên thân máy – nắp quy lát chịu khoét lỗ nhiều, kết cấu phức tạp - Có nhiều mối lắp ghép với chi tiết khác nên phải chịu ứng suất lắp ghép có độ dơi, lực xiết ban đầu với nối ghép bu-lông, gujong - Chịu nhiệt độ cao khí cháy sinh đặc biệt phận trực tiếp tạo thành buồng cháy nắp xy-lanh, lót xy-lanh - Nhiệt độ cao sinh ứng suất nhiệt vị trí lắp ghép mặt nắp quy lát chênh lệch nhiệt độ lớn - Chịu tải trọng động lực khí thể sinh ra, phải chịu thêm tải trọng cục điều kiện làm việc khác : Xe di chuyển mặt đường xấu, máy xây dựng, xe chuyên dùng làm việc điều khị khắc nghiệt… - Chịu mài mịn q trình làm việc lót xy-lanh thân máy ( khơng dùng lót ) - Tại buồng cháy xảy phản ứng hóa học mạnh mẽ gây ăn mịn hóa học nắp xy-lanh, lót- xylanh - Tham gia vào q trình bơi trơn, làm mát nhiều chi tiết khác động thông qua lỗ dầu, lỗ nước, áo nước, cánh tản nhiệt … - Nắp xy-lanh gốp phần tạo thành buồng cháy nên ảnh hưởng trực tiếp đến công suất động - Ngồi cịn chịu ăn mịn điện hóa lót xy-lanh thân máy khác vật liệu, ăn mịn đường nước làm mát động tàu thủy 1.2 Yêu cầu 1.2.1 Yêu cầu làm việc - Vật liệu có tính tốt chịu tải trọng lớn, nhiệt độ cao, chịu mài mòn - Vật liệu có hóa tính tốt : chịu ăn mịn - Kết cấu bố trí hợp lí để lắp tốt chi tiết khác, đồng thời đảm bảo cứng vững, tránh ứng suất nhiệt - Đảm bảo bôi trơn, làm mát tốt - Đảm bảo hình thành buồng cháy phù hợp - Đảm bảo bao kín, tránh rị rĩ khí, nước làm mát, dầu bôi trơn 1.2.2 Yêu cầu chung - Đảm bảo chất lượng tuổi thọ, độ bền ổn định - Độ tin cậy cao - Dễ dàng tháo lắp, bảo trì, bảo dưỡng, phụ tùng thay điều chỉnh cấu khác lắp thân máy nắp xylanh - Giá thành hợp lý - Tính thẩm mỹ, mẫu mã đẹp - Có khối lượng nhỏ, gọn TRÌNH BÀY PHƯƠNG ÁN – CHỌN PHƯƠNG ÁN Sơ đồ bố trí phương án : Thân liền Thân máy Thân rời Thân xy-lanh, xy-lanh chịu lưc Kiểu chịu lực Vỏ thân chịu lực Gujong chịu lực Không dùng lót xy-lanh Hệ thống cố định Lót xy-lanh khơ Xy-lanh Dùng lót xylanh Lót xy-lanh ướt BC hình chêm ĐC xăng BC khối ovan BC bán cầu BC Ricacdo Nắp xylanh BC trực tiếp ĐC diesel BC xoáy lốc BC dự bị Bằng đồng Gioăng bao kín Bằng thép Bằng thép Bằng vật liệu mềm 2.1 Phương án kết cấu thân máy 2.1.1 Thân máy kiểu thân xylanh – hộp trục khuỷu 1: Thân xylanh 2: Hộp trục khuỷu Hình 2.1: Thân máy hộp trục khuỷu Ưu điểm - Có độ cứng vững tương đối lớn - Được gia cố bản, gân - Độ biến dạng xylanh, ổ trục v.v… nhỏ - Giảm bớt mặt lắp ghép khiến cho gia công đơn giản - Nhẹ đỡ tốn kim loại - Đảm bào độ khít thân xylanh khoang làm mát Nhược điểm - Chế tạo khó, loại động có đường kính xylanh lớn - Gặp khó khăn trình sửa chữa 2.1.2 Thân máy kiểu thân rời Hình 2.2: Thân máy kiểu thân rời 2.1.2.1 Thân rời dùng nắp xylanh riêng Ưu điểm Nhược điểm - Dễ chế tạo - Làm nắp xylanh riêng làm - Thân máy làm thân chung giảm độ cứng vững động có nhiều xylanh tăng độ cứng - Khơng tiết kiệm vật liệu vững động cơ, rút ngắn chiều dài không dùng phương pháp đúc giảm trọng lượng thân máy - Phải dùng gioăng đệm để tránh - Thuận tiện cho việc sửa chữa tượng chảy nước rị khí thân máy nắp xylanh 2.1.2.2 Thân rời liền nắp xylanh Ưu điểm - Thân máy làm thân chung có nhiều xylanh tăng độ cứng vững động cơ, rút ngắn chiều dài giảm trọng lượng thân máy - Nắp xylanh làm chung tăng độ cứng vững động - Thân máy sử dụng ba kiểu chịu lực: xylanh chịu lực, vỏ thân chịu lực, xylanh chịu lực Nhược điểm - Chế tạo bao kín khó khăn - Không thuận tiện cho việc sửa chữa làm riêng xylanh nắp - Phải dùng gioăng đệm để tránh tượng chảy nước rị khí thân máy nắp xylanh 2.2 Phương án kiểu chịu lực thân máy 2.2.1 Thân xy lanh chịu lực Hình 2.3: Thân máy kiểu xy lanh chịu lực Ưu điểm - Thân máy làm thân chung có nhiều xylanh tăng độ cứng vững động cơ, rút ngắn chiều dài giảm trọng lượng thân máy - Nắp xylanh làm chung tăng độ cứng vững động - Thân máy sử dụng ba kiểu chịu lực: xylanh chịu lực, vỏ thân chịu lực, xylanh chịu lực Nhược điểm - Chế tạo bao kín khó khăn - Khơng thuận tiện cho việc sửa chữa làm riêng xylanh nắp - Phải dùng gioăng đệm để tránh tượng chảy nước rị khí thân máy nắp xylanh 2.2.2 Vỏ thân chịu lực Hình 2.4: Thân máy kiểu vỏ thân chịu lực Ưu điểm - Xylanh không chịu lực - Dễ sửa chửa, thay ống lót - Nhược điểm Chế tạo lót xylanh khó, mắc tiền Chảy nước hay dầu ụ cấy gujơng 2.2.3 Gujơng chịu lực Hình 2.5: Gujơng chịu lực Ưu điểm Nhược điểm - Dễ chế tạo - Vật liệu làm gujơng địi hỏi độ - Xylanh, thân xylanh không mỏi cao, độ dẻo cao chịu lực 2.3 Phương án lót xylanh 2.3.1 Lót xylanh khơ a) Lót xylanh đúc liền với khối xylanh b) Lót xylanh khơ c) Lót xylanh ướt d) Đệm cao su kín nước Hình 2.6: Lót xy lanh khơ Ưu điểm - Độ cứng vững lớn - Có thể làm mỏng, tốn vật liệu - Không trực tiếp tiếp xúc với nước làm mát nên khơng sợ rị nước lọt khí Nhược điểm - Lắp ghép phức tạp - Khả làm mát - Nhiều bề mặt gia công xác khó khăn việc chế tạo sửa chữa 2.3.2 Lót xylanh ướt a) Lót xylanh đúc liền với khối xylanh b) Lót xylanh khơ c) Lót xylanh ướt d) Đệm cao su kín nước Hình 2.7: Lót xy lanh ướt Ưu điểm - Do trực tiếp tiếp xúc với nước làm mát nên làm mát tốt, khơng xảy tượng q nóng - Khiến cho công nghệ đúc thân máy trở nên dễ dàng hơn, đồng thời dùng vật liệu xấu làm vật liệu lót - Gia cơng tương đối đơn giản - Sửa chữa thay dễ dàng 10 Nhược điểm - Khó bao kín, dễ bị rò chảy nước xuống cacte làm hỏng dầu nhờn - Độ cứng vững lót xylanh ướt lót xylanh khơ - Nắp máy có buồng cháy bán cầu (cơ cấu xupap treo) - Gioăng vật liệu mềm THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG 3.1 Bản vẽ bố trí chung 3.1.1 Hình dạng tổng thể hệ thống Hình 3.1: Kích thước tổng thể 3.1.2 Các kích thước bên Hình 3.2: Mặt cắt nắp máy 17 Hình 3.3: Mặt cắt thân máy  Chú thích: - L1, B1, H1, L2, B1 ,H2 kích thước bao ( dài x rộng x cao) thân máy nắp máy - Dnạp, Dthải: đường kính đế xupap nạp, thải - Llót: chiều dài lót xylanh - lx: khoảng cách tâm hai xylanh - D: đường kính xylanh - Dổ trục: đường kính ổ trục 3.2 Tính tốn sơ - Với phương án chọn ta cần tính tốn : 3.2.1 Thân máy: - Cần có thiết kế mặt cắt dọc để xác định khoảng cách hai đường tâm xylanh lx Nên thiết kế lx bé chiều dài L thân máy ngắn, làm thân máy nhẹ, giúp tăng độ cứng vững chi tiết (thân máy, trục khuỷu) Bên cạnh đó, lx phải đảm bảo khoảng cách tương đối để có khe hở làm mát 18 - Kiểm tra khoảng cách lx, đường kính xylanh D phù hợp để dễ dàng bố trí xupap nắp xylanh - Dựa vào công suất động thơng số đường kính cổ khuỷu tính hệ thống phát lực mà ta xác đinh đường kính ổ trục - Dựa vào thiết kế mặt cắt ngang để ta xác định hình dạng hộp trục khuỷu thân xylanh, đảm bảo chuyền hoạt động không va chạm với thân máy 3.2.2 Nắp máy: - Tùy thuộc vào hệ thống phân phối khí, cơng suất động mà ta tính tốn đường kính bệ xupap nạp- thải phù hợp - Do chọn loại nắp máy bán cầu có cấu xupap treo (hình 20) nên chiều cao nắp máy cao hơn, cần tính tốn phù hợp để khối lượng kích thước tổng thể động đảm bảo nhỏ gọn THIẾT KẾ KĨ THUẬT Các trường hợp cần tính tốn Tính bền lót xylanh Tính tốn bulơng lắp ghép Tính tốn gujơng chịu lực Tính tốn nắp máy 4.1 Tính sức bền lót xylanh 4.1.1 Xác định chiều dày xylanh lót xylanh  Giả thiế t đă ̣t : - Khi làm viê ̣c lót xylanh không đươ ̣c xoay có thể giañ nở tự theo chiề u ̣c tru ̣c - Đường tâm lót xylanh thẳ ng góc với đường tâm tru ̣c khuỷu - Khi siế t bulông hoă ̣c gujông, lót xylanh không bi ̣biế n da ̣ng - Xylanh và các chi tiế t liên kế t với nó có tiñ h đố i xứng tru ̣c - Đồ ng nhấ t về vâ ̣t liê ̣u 19 - Áp suất khí thể phân bố  Điề u kiêṇ biên : - Mă ̣t ngoài liên kế t với khố i xylanh, mô ̣t đầ u tiế p xúc với nắ p xylanh, đầ u còn la ̣i để tự - Trong q trình động hoạt động, hộp trục khuỷu chịu tải trọng nhiệt chuyển vị theo phương Y xem khơng đáng kể - Vì vậy, mơ hình tính ta thay liên kết với hộp trục khuỷu gối liên kết di động (bị hạn chế chuyển vị theo phương Y) Các mặt lại xylanh, khối xylanh nắp xylanh không liên kết với chi tiết khác nên xem tự - Do tính đối xứng nên chuyển vị theo phương X điểm trục đối xứng thuộc nắp xylanh (UX = 0) Hình 4.1a : Kết cấu thành xy lanh ướt Hình 4.1b: Mơ hình tính thành xy lanh ướt 1- thành xy lanh 2- nắp xy lanh 3- khối xy lanh 4- ngăn nước làm mát 5- gioăng làm kín - Chiều dày xylanh tính dựa vào cơng thức tính sức bền chống kéo sau: p DL pz D k  z  ( MN / m2 ) 2L 2 Với ứng suất cho phép xylanh nằm phạm vi: 20 [ k ]= 60  80(MN/m ) Nếu thân máy đúc liền với nhiều xylanh ứng suất cho phép thấp hơn: [ k ]= 40  60(MN/m ) Với xylanh lót xylanh thép: [ k ]= 200(MN/m ) Đối với lót xylanh ướt sử dụng công thức Lame: Coi áp suất pz phân bố đồng đều, ứng suất kéo tác dụng phương tiếp tuyến mặt có trị số lớn  kxmax  D12  D 2 pz ,( MN / m ) D D Ứng suất kéo hướng tiếp tuyến mặt ngoài: 2D  kxmin  pz ,( MN / m ) D1  D Ứng suất kéo hướng kính mặt trong:  kymax   pz ,( MN / m2 ) Ứng suất kéo hướng kính mặt ngoài:  kymax  0,( MN / m2 ) - Mu ̣c đić h của viê ̣c xác đinh ̣ chiề u dày xylanh, lót xylanh để đảm bảo bề dày của lót xylanh, xylanh chiụ đươ ̣c áp suấ t khí thể , nhằ m tăng tuổ i tho ̣ cho đô ̣ng cơ, tăng đô ̣ bề n của lót xylanh,xylanh - Ngoài xác đinh ̣ chiề u dày xylanh, lót xylanh còn liên quan đế n quá trin ̀ h trao đổ i nhiê ̣t giữa các vách xylanh với Hình 4.2: Sơ đồ tính sức bền lót xy lanh  Nế u xét đế n tra ̣ng thái nhiê ̣t - Ngoài tải áp suất khí cháy gây ra, mặt xylanh tiếp xúc với khí cháy nên cịn phải chịu tải nhiệt, tải không ổn định mà biến thiên theo chu trình hoạt động động 21 - Do giản nở vật liệu làm lót vỏ thân máy khác dẫn đến mức độ giản nở khác từ sinh ứng suất mặt ngồi lót xy lanh vỏ thân - Phương chiều ứng suất nhiệt hướng từ mặt lót xy lanh đến vỏ thân - Xét ứng suất nhiệt mặt lót xylanh (ứng suất nén) - Ứng suất nhiệt mặt ngồi lót xylanh (ứng suất kéo) Trong thực tế ứng suất tổng mặt thường lớn mặt nên thường xét đến ứng suất mặt ngoài:     kxmin   tk Theo thực nghiệm, ứng suất giới ứng suất nhiều có mối quan hệ với chiều dày lót xylanh Ứng suất tổng chiều dày lót xylanh có đường kính D = 400 mm ta thấy lót xylanh có chiều dày 30 mm, ứng suất nhỏ 4.1.2 Tính sức bền vai lót xylanh Hình 4.3: Sơ đồ tính tốn sức bền lót xy lanh - Thơng sớ đầ u vào: chiụ lực nén Pg , lực ngang Nmax lực kéo, lực cắ t, momen uố n - Thông số đầ u ra: đô ̣ bề n vai lót xylanh chủ yế u lực kéo, lực cắ t, uố n dời lực Pg - Mu ̣c đić h của viê ̣c tính bề n vai lót xylanh để đảm bảo vai lót xylanh chiụ đươ ̣c các ứng suấ t kéo, nén, uố n quá trình làm viê ̣c Nguyên nhân: Trong quá trình làm viê ̣c áp suấ t lớn nhấ t quá trình cháy xảy ta ̣i điể m chế t trên, nơi xảy ăn nhiề u nhấ t của lót xylanh Viê ̣c cho ̣n các mă ̣t cắ t I-I, II-II hin ̀ h ve,̃ các mă ̣t cắ t đó đươ ̣c cho ̣n qua nơi mà có tâ ̣p trung ứng suấ t nguy hiể m nhấ t, lớn nhấ t Nế u các ứng suấ t ta ̣i các nơi đó thỏa mañ điề u kiê ̣n bề n thì các ứng suấ t ta ̣i các tiế t diê ̣n khác đề u thỏa Ứng suất tiết diện I-I 22 Dời lực Pg trọng tâm tiết diện I-I phân thành hai lực PH PT, dời lực Pg sinh momen uốn vai lót xylanh có giá trị Pgl - Ứng suất kéo lực PH gây PH MN/m2  Dm h k  - Ứng suất cắt lực Pg gây c  PT MN/m2  Dm h - Ứng suất uốn dời lực Pg gây Pg l u  Wu  Pg l  Dm h MN/m2 Trong đó : Dm – đường kiń h tin ́ h toán của tiế t diê ̣n I-I h – chiề u rô ̣ng của tiế t diê ̣n I-I   ( k   u )  4 c2 MN/m2  Đố i với lót xylanh bằ ng gang hơ ̣p kim ứng suấ t tổ ng cho phép nằ m pha ̣m vi    40  80 MN/m2    Ứng suất tiết diện II-II - Ứng suất cắt lực Pg gây c  Pg  DII a , MN/m2 Trong đó : DII – đường kính của vành mă ̣t tru ̣ II-II a – chiề u cao của vành mă ̣t tru ̣ II-II Ứng suấ t cắ t cho phép  c   40 MN/m2 - Ứng suất nén lực Pg gây n  Pg  Df b , MN/m2 Trong đó : b – chiề u rô ̣ng của rañ h bao kin ́ Gioăng nắ p xylanh là loa ̣i gioăng mề m, ứng suấ t cho phép  n   15  20 , MN/m2 - Ứng suất nén mặt tựa phía vai lót xylanh n  Pg  ( D22  D32 ) , MN / m Ứng suấ t cho phép đố i với lót xylanh bằ ng hơ ̣p kim nằ m pha ̣m vi  n   80 100 , MN/m2 - Ứng suất uốn lực ngang N gây 23 u  Mu N max l1l2 D1 , MN/m2  4 Wu 0,1L( D1  D ) Trong đó : L – khoảng cách giữa hai điể m tựa của lót xylanh l1 và l2 – khoảng cách từ điể m tựa phía và phía dưới tới vi ̣trí xuấ t hiê ̣n lực ngang lớn nhấ t Nmax Ứng suấ t uố n cho phép nằ m pha ̣m vi  u   20 MN/m2 4.1.3 Tính sức bền mặt bích nắp xylanh Hình 4.4: Sơ đồ tính sức bền mặt bích lắp xylanh Tính cho kiểu động có xylanh chịu lực, cần phải tính ứng suất kéo tiết diện ngang xylanh Ứng suất cho phép xylanh chịu kéo giống ứng suất cho phép giống cơng thức tính sức bền lót xylanh: k  pz D 2 2 (D  D ) , MN / m Ứng suất tiết diện x – x lực ngang Nmax tạo - Ứng suất kéo - Ứng suất uốn - Ứng suất tổng cộng không vượt giá trị: [  ]  100( MN / m ) Ứng suất uốn tiết diện y – y: u  Px ly Mu  , MN / m 2 Wu  Dy h1 Ứng suất uốn cho phép: - Đối với xylanh gang hợp kim: [ u ]  40, MN / m - Đối với xylanh thép: [ u ]  120, MN / m 4.2 Tính sức bền bu lơng lắp ghép xylanh thân máy với hộp trục khuỷu  Giả thuyết : - Các bu lông chịu lực siết 24 - Các bu lông chịu lực kéo nén tâm - Bỏ qua ma sát bề mặt ren - Các bulơng lắp ghép chịu lực khí thể - Phương chiề u ứng suấ t kéo: theo phương ̣c tru ̣c bulông - Điể m đă ̣t lực: ta ̣i tâm mă ̣t cắ t ngang của bulông - Xét ta ̣i vi ̣trí tiế t diê ̣n bé nhấ t của phầ n ren bulông - Tiń h toán trường hơ ̣p chiụ áp suấ t khí thể lớn nhấ t là pz Ứng suất kéo bulông (hoặc gujông) xác định theo công thức sau: k  k ( pz F  G ) ( MN / m ) if Trong đó: k – hệ số siết chặt bu lơng; G – trọng lượng thân máy nắp xy lanh (MN); i – số bu lơng ; F – diện tích đỉnh piston (m2); f – diện tích tiết diện bé phần ren bu lông (hoặc gujông) (m); - Ứng suất cho phép :  Đối với bu lông (hoặc gujông) thép cacbon [ k ] = 60 MN/m2 (600kG/ cm2 )  Đối với bu lông (hoặc gujông) thép hợp kim [ k ] = 80 MN/m2 (800kG/ cm2 ) 4.3 Tính sức bền gujơng chịu lực Giả thiết: - Lực khí thể tác dụng lên gujông xung quanh xylanh - Lực siết khiến thân máy nắp xylanh chịu nén biến dạng có phần gujơng Xác định độ mềm chi tiết máy lắp ghép: Đối với gujông tiết diện không đổi Độ bền nắp xylanh Độ mền gioăng nắp xylanh Độ mềm thân máy Độ giãn dài gujông chịu lực chịu lực siết ban đâu Pbđ: o  K0 Pbñ Độ ép lại chi tiết bị nén lại: 1  2  3  (K1  K2  K3 )Pbñ Khi làm việc lực khí thể Px tác dụng lên nắp xylanh làm nắp xylanh bị nén lại gujông bị giãn Lực khí thể phân bố lên gujơng có giá trị: pF Px '  x b ib Với ib số gujơng 25 Khi tính tốn cần tính lực siết ban đầu để tránh làm phân bố lực không lên gujông, trị số lực siết bạn đầu tính sau: P  (2,5  3,5)Px - Đối với động cường hóa: bđ - Đối với động có thân máy nắp xylanh có độ cứng vững tương đối lớn: Pbđ  (1,5  2,5)Px Khi có lực tác dụng ta xác định ứng suất gujông P  n  x , MN / m 2 F0 Ứng suất biên: P  P  0,5 Px  m  bt t , MN / m F0 Ứng suất bình quân:   x m Ứng suất cự đại: max n  2,5  4,0 Hệ số an tồn gujơng chịu lực tính lựa chọn:  Hệ số ứng suất tập trung lựa chọn: k  3,0  4,5 - Đối với gujông chịu lực thép cácbon:  k  4,0  5,5 - Đối với gujông thép hợp kim:  Ứng suất kkhi có lực siết chặt ban đầu nằm phạm vi:  bñ  200  400( MN / m ) Ứng suất nhiệt:  t  150  200( MN / m )   350  550( MN / m ) Ứng suất tổng hợp:  Tiết diện nhỏ gujơng chịu lực (ở phần có ren) thường nằm phạm vi sau: Fomin  (0,010  0,014)Fp Trong đó: Fp – Diện tích đỉnh piston 4.4 Tính sức bền nắp xylanh Các lực tác dụng: ứng suất sinh nắp xylanh chịu lực khí thể Pz, lực siết gujong Pbđ, phản lực sinh miệng nắp Pf trạng thái nhiệt không đồng nắp xylanh sinh  Giả thiết đặt ra: - Tiết diện tính tốn qua hai đường tâm xupap nơi có tiết diện nhỏ nhất: x-x - Áp suất khí thể pz phân bố diện tích có đường kính Df - Do ta chọn loại nắp xylanh làm liền bốn nắp với nên để dễ tính tốn ta tính tốn phần nắp tương ứng nằm xylanh Coi hình dạng nắp hình vng 26 - Để xuất momnet uốn mặt x-x ta xét nửa hình vng Khi đó, lực khí thể tập trung trọng tâm nửa diện tích nắp trịn có độ lớn Pz/2 lực siết gujong - bulong tập trung trọng tâm nửa hình vng - Để dễ khảo sát phần tính tốn nhiệt ta giả thiết cho nhiệt độ phân bố tuyến tính tăng dần từ đầu nắp đến mặt tiếp xúc thân máy Hình 4.5: Một phần nắp khối ô van  Các trường hợp cần tính tốn: Khi động khơng làm việc (Pz=0): có lực Pbđ, phản lực Pf tác dụng lên nắp xylanh Ta thấy phương chiều các lực tác dụng lên nắp xylanh (hình 26) Từ hình chiếu cạnh nắp xylanh ta thấy độ lớn L hai lực Pbđ, Pf (Pbđ = Pf), khoảng cách đặt lực ,y khác nên sinh moment gây uốn Mu Do tạo ứng suất kéo mặt nguội ( mặt phía trên) ứng suất nén mặt nóng (mặt phía dưới) qua mặt phân cách trọng tâm i Do kết cấu nắp xylanh không phân bố đồng theo chiều cao nên mặt phẳng trọng tâm i thường thấp mặt phẳng trung tâm Hình 4.6: Sơ đồ tính tốn nắp xy lanh Mu  Pbd L Pf D f Pbd  L D f     2 2    , MNm  Khi động làm việc(Pz  0): lúc lực siết Pbđ, phản lực cịn có thêm lực khí thể Pz tác dụng lên xylanh 27 Thông thường để đảm bảo mặt tiếp xúc không bị hở trị số lực siết thường phạm vi : Pbđ = (1,5 ÷ 2,5) Pz Lúc Pf = Pbđ – Pz, xác định lực vị trí đặt lực (hình 27) Từ ta tìm moment uốn Mu, ứng suất kéo- nén phần động không làm việc Ngồi ra, q trình làm việc mặt nóng nắp xylanh cịn chịu nhiệt độ cao q trình cháy truyền lên nắp xylanh Điều làm cho độ bền giới mặt nóng bị giảm sút , loại nắp xylanh nhôm hợp kim Do ta cần thiết kế để đường i nằm thấp làm giảm ứng suất nén tác dụng lên mặt nóng Hình 4.7: Sơ đồ tính tốn nắp xy lanh Mu  Pbd L Pf D f Pz D f   , MNm 2 3 Ứng suất nắp xylanh theo trục x – x: M  u  u , MN / m Wu Ứng suất kéo mặt nguội: M Ml  k1  u  u , MN / m Wu1 Ji Ứng suất nén mặt nóng: M Ml  k1  u  u , MN / m Wu Ji Do chịu nhiệt nên mặt nóng có chịu thêm ứng suất nhiệt t tống ứng suất mặt nóng :  = t +n Nhiệt độ , ứng suất nhiệt theo chiều dài phân bố hình 28 Hình 4.8: Sơ đồ phân bố ứng suất THIẾT KẾ CƠNG NGHỆ 5.1 Quy trình cơng nghệ chế tạo, lắp ráp - Phân tích đặc điểm yêu cầu kĩ thuật bề mặt gia cơng : + Mặt ngồi lót xy lanh : chịu ăn mịn điện hóa nên cần phủ lớp bakelit mạ cadimi, mạ thiếc, mạ crôm, dùng kẽm bảo vệ cực dương + Chú ý mặt tiếp xúc lót xy lanh nắp : cần phải vát mép, bo tròn để tránh ứng suất tập trung, cháy - Trình tự ngun cơng - Phương pháp gia công - Phương pháp chế tạo : Phương pháp đúc(đối với động nhỏ trung bình), phương pháp hàn(đối với động cỡ lớn) - Sử dụng gân gia cường để tăng độ cứng vững - Chọn máy, chọn dao, trang bị công nghệ cho nguyên cơng - Nhân cơng có trình độ cao 5.2 Quy trình kiểm tra chất lượng sản phẩm - Độ bền, độ giản nở, độ mài mịn, thơng số nhiệt độ, tiêu chuẩn kích thước 5.3 Các máy móc, dụng cụ, trang thiết bị cần thiết 5.4 Vật liệu sử dụng - Vâ ̣t chế ta ̣o thân máy: gang xám CH15-32, CH24-44, CH28-48 - Vâ ̣t liê ̣u chế ta ̣o nắp xylanh :vâ ̣t liê ̣u thường dùng: gang xám hoă ̣c gang hơ ̣p kim có đô ̣ bề n cao 5.5 Các chi tiết không cần chế tạo: - Mua gioăng bao kín → Thiết kế công nghệ bước phản hổi trược tiếp trình thiết kế kỹ thuật THIẾT KẾ KINH TẾ - Chi phí mua nguyên vật liệu - Chi phí thuê nhà xưởng, mặt 29 - Chi phí nhân công: công nhân, kỹ sư, thư ký, chuyên gia tư vấn, quản lý, lãnh đạo, nhân viên, chuyên viên, kĩ thuật viên… - Chi phí máy móc, thiết bị, dụng cụ… - Công nghệ, quản lý, dự án… - Các loại thuế - Chi phí dịch vụ quảng cáo, bán hàng, marketing - Các khoản phụ thu: điện nước, rác thải, chi phí vận chuyển… 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến, kết cấu tính tốn động đốt (tập 2), Nhà xuất giáo dục, 1996 31