Và từ các điểm chia có góc tương ứng trên trục O ta vẽ các đường song song với OS.. Nối các điểm này lại ta được đường cong biểu diễn độ dịch chuyển x của piston theo .... + Kết hợp đồ
PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÁC BẢN VẼ ĐỒ THỊ
Các thông số tính
Các thông số cần tính toán
Xác định tốc độ trung bình của động cơ:
S = 2R [m]: Hành trình dịch chuyển của piston trong xilanh n [vòng/phút]: Tốc độ quay của động cơ
Do Cm > 9 m/s nên động cơ là động cơ tốc độ cao hay động cơ cao tốc.
+ Chọn trước: n1 = 1,4 n2 = 1,3 Áp suất khí cuối kỳ nạp: “pa”
Chọn áp suất đường nạp pk = 0,1 [MN/m 2 ] Đối với động cơ bốn kỳ ta chọn: pa = (0,8-0,9)pk
Vậy chọn: pa = 0,9.pk = 0,09 [MN/m 2 ]
Áp suất cuối kì nén: pc = pa.ε n1 = 0,09.10 1,4 = 2,26 [MN/m 2 ]
Chọn tỷ số giãn nở sớm(động cơ Gasoline): ρ = 1
Áp suất cuối quá trình giãn nở sớm: p b = p z δ 1 n 2 = p z
Thể tích công tác:Vh
4 =0.694[d m 3 ] Thể tích buồng cháy: Vc
Vận tốc góc của trục khuỷu:
30 Q3.12[rad s ] + Áp suất đường thải: vì hầu hết các động cơ đều dung bình tiêu âm nên
Áp suất khí sót (chọn):
ĐỒ THỊ CÔNG
1.2.1Các thông số xây dựng đồ thị
1.2.1.1 Các thông số cho trước
Áp suất cực đại: pz = 4.6 [MN/m 2 ]
Gọi Pnx, Vnx là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình nén của động cơ Vì quá trình nén là quá trình đa biến nên:
Đặt i= V V nx c , ta có: P nx =P c i n 1
Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành khoảng, khi đó i = 1, 2, 3,….
1.2.1.3 Xây dựng đường giãn nở
Gọi Pgnx, Vgnx là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình giãn nở của động cơ Vì quá trình giãn nở là quá trình đa biến nên ta có:
Ta có: Vz = .Vc => P gnx =
Đặt i= V V gnx c , ta có: P gnx =P z ❑ n 2 i n 21
Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh ô thể tớch cụng tỏc ằ thành khoảng, khi đú i 1, 2, 3,…
1.2.1.4 Biểu diễn các thông số
Biểu diễn thể tích buồng cháy: Chọn Vcbd = 15 [mm]
15 =0,00526[d m 3 mm] Biểu diễn thể tích công tác:
Biểu diễn áp suất cực đại:
pzbd = 160 - 220 [mm] Chọn pzbd = 160 [mm]
Về giá trị biểu diễn ta có đường kính của vòng tròn Brick AB bằng giá trị biểu diễn Vh, nghĩa là giá trị biểu diễn cửa AB = Vhbd
Giá trị biểu diễn của oo’: o o bd
Áp xuất khí trời Po = 0.1[MN/m 2 ] Giá trị biểu diễn của Po : =3,478 [mm]
Bảng 1.2: Bảng giá trị Đồ thị công động cơ xăng
V i V(dm 3 ) V(m m) Đường nén Đường giản nở i n1 1/i n1 Pc/i n1 P n (mm
1.2.1.5.Xác định các điểm đặc biệt:
+ Từ bảng giá trị ta tiến hành vẽ đường nén và đường giản nở.
+ Vẽ vòng tròn của độ thị Brick để xác định các điểm đặc biệt:
Va = Vc+ Vh = 0,0788+ 0,694 =0,7728[dm 3 ] Vabd = 150 [mm] pa = 0,09 [MN/m 2 ] pabd = 0,09/0,02875 = 3,13[mm]
Vb = Va = 0,7728 [dm 3 ] Vbbd = 150[mm] pb = 0,236 [MN/m 2 ] pbbd = 0,241/0,02938 = 8,208 [mm]
Điểm phun sớm : c’ xác định từ Brick ứng với s;
Điểm bắt đầu quá trình nạp : r(Vc;Pr) => r(15;3,906783)
Điểm mở sớm của xu páp nạp : r’ xác định từ Brick ứng với α1
Điểm đóng muộn của xupáp thải : r’’ xác định từ Brick ứng với α4
Điểm đóng muộn của xupáp nạp : a’ xác định từ Brick ứng với α2
Điểm mở sớm của xupáp thải : b’ xác định từ Brick ứng với α3
Điểm áp suất cực đại lý thuyết: z (Vc, Pz) => z(15; 160 )
Điểm áp suất cực đại thực tế: z’’( z’’=1/2yz’)
Điểm c’’ : cc” = 1/3cy Điểm b’’ : bb’’=1/2ba
Bảng 1.3: Các điểm đặc biệt
Giá trị thật Giá trị vẽ Điểm V (dm 3 ) p (MN/m 2 ) V (mm) p (mm) a (V a , p a ) 0,7728 0,09 150 3,13 c (V c , p c ) 0,0788 2,197652 15 76,4401 z (V z , p z ) 0,0788 4,6 15 160 b (V b , p b ) 0,7728 0,236681 150 8,208 r (V r , p r ) 0.7728 0,11232 15 3,82366 y(V c , p z ) 0,7728 8,2 15 144 c’’ 15 96.29 b’’ 150 6,07
Bảng 1.4: Các giá trị biểu diễn trên đường nén và đường giãn nở
+ Sau khi có các điểm đặc biệt tiến hành vẽ đường thải và đường nạp , tiến hành hiệu chỉnh bo tròn ở hai điểm z’’ và b’’.
XÂY DỰNG ĐỒ THỊ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC
Hình 1.2: Phương pháp vẽ đồ thì Brick + Vẽ vòng tròn tâm O , bán kính R Do đó AD = 2R = S 2 [mm] Điểm A ứng với góc quay =0 0 (vị trí điểm chết trên) và điểm D ứng với khi
0 0 (vị trí điểm chết dưới).
+ Chọn tỷ lệ xích đồ thị Brick: μ s = S
+ Từ O lấy đoạn OO’ dịch về phía ĐCD như Hình 1.2 , với :
=> Giá trị biểu diễn : OO ' bd =OO ' μ s =λ Rλ μ s =7,92[mm]
+ Từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má khuỷu OB , hạ M’C thẳng góc với AD Theo Brich đoạn AC = x Điều đó được chứng minh như sau:
+ Ta có : AC=AO - OC= AO - (CO’ - OO’) = R- MO’.cos + Rλλ 2
AC = Rλ [ ( 1−cos α )+ 2 λ ( 1−cos 2 α ) ] = Rλ [ ( 1−cos α )+ 4 λ (1 −cos2 α ) ] =x
+ Muốn xác định chuyển vị của piston ứng với góc quay trục khuỷu là α o , 20 o , 30 o , ta làm như sau: từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má khuỷu OB Hạ MC vuông góc với AD Điểm A ứng với góc quay =0 0 (vị trí điểm chết trên) và điểm D ứng với khi 0 0 (vị trí điểm chết dưới).Theo Brick đoạn AC = x.
+ Vẽ hệ trục vuông góc OS, trục O biểu diễn giá trị góc còn trục OS biễu diễn khoảng dịch chuyển của Piston Tùy theo các góc ta vẽ được tương ứng khoảng dịch chuyển của piston Từ các điểm trên vòng chia Brich ta kẻ các đường thẳng song song với trục O Và từ các điểm chia (có góc tương ứng) trên trục O ta vẽ các đường song song với
OS Các đường này sẽ cắt nhau tại các điểm Nối các điểm này lại ta được đường cong biểu diễn độ dịch chuyển x của piston theo .
Tỉ lệ xích: = 2 [ 0 /mm] α(độ)) λ x
Bảng 1: Bảng giá trị đồ thị chuyển vị S = f(α)
1.3.2 Xây dựng đồ thị vận tốc V(α)
+ Vẽ nữa vòng tròn tâm O có bán kính R1:
+ Vẽ vòng tròn tâm O có bán kính R2:
+ Giá trị biểu diễn của R2 là:
+ Chia đều nửa vòng tròn bán kính R1, và vòng tròn bán kính R2 ra 18 phần bằng nhau Như vậy, ứng với góc ở nửa vòng tròn bán kính R1 thì ở vòng tròn bán kính R2 sẽ là 2, 18 điểm trên nửa vòng tròn bán kính R1 mỗi điểm cách nhau 10 và trên vòng tròn bán kính R2 mỗi điểm cách nhau là 20
+ Trên nửa vòng tròn R1 ta đánh số thứ tự từ 0, 1, 2, , n theo chiều ngược kim đồng hồ, còn trên vòng tròn bán kính R2 ta đánh số 0’,1’,2’, , n’ theo chiều kim đồng hồ, cả hai đều xuất phát từ tia OA.
+ Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn bán kính R1, ta dóng các đường thẳng vuông góc với đường kính AB, và từ các điểm chia trên vòng tròn bán kính R2 ta kẻ các đường thẳng song song với AB Các đường kẻ này sẽ cắt nhau tương ứng theo từng cặp 0-0’;1-1’; ;18-18’ tại các điểm lần lượt là 0, a, b, c, , 18 Nối các điểm này lại bằng một đường cong và cùng với nửa vòng tròn bán kính R1 biểu diễn trị số vận tốc v bằng các đoạn 0, 1a,2b,3c, , 0 ứng với các góc 0, 1,2,
3 18 Phần giới hạn của đường cong này và nửa vòng tròn lớn gọi là giới hạn vận tốc của piston.
Hình 1.4: Giải vận tốc bằng đồ thị.
- Vẽ hệ toạ độ vuông góc v - s trùng với hệ toạ độ trục thẳng đứng 0v trùng với trục 0αTừ các điểm chia trên đồ thị Brích, ta kẻ các đường thẳng song song với trục 0v và cắt trục 0s tại các điểm 0,1,2,3, ,18, từ các điểm này ta đặt các đoạn thẳng 00’’, 11’’, 22’’, 33’’, ,1818’’ song song với trục 0v có khoảng cách bằng khoảng cách các đoạn tương ứng nằm giữa đường cong với nữa đường tròn bán kính r1 mà nó biểu diển tốc độ ở các góc tương ứng Nối các điểm0’’,1’’,2’’, ,18’’ lại với nhau ta có đường cong biểu diễn vận tốc piston v=f(s).
Hình 1.5: Đồ thị vận tốc V=f(α)
+ Giải gia tốc của Piston bằng phương pháp đồ thị thường dùng phương pháp TôLê Cách tiến hành cụ thể như sau:
Lấy đoạn thẳng AB = S = 2R Từ A dựng đoạn thẳng AC = Jmax = R 2 (1+) Từ B dựng đoạn thẳng BD = Jmin = -R 2 (1-), nối CD cắt AB tại E.
Lấy EF = -3R 2 Nối CF và DF Phân đoạn CF và DF thành những đoạn nhỏ bằng nhau ghi các số 1, 2, 3, 4, và 1’, 2’, 3’, 4’, như trên hình 1.17.
Nối 11’, 22’, 33’, 44’, Đường bao của các đoạn thẳng này biểu thị quan hệ của hàm số: j = f(x).
Chọn giá trị biểu diễn: Jmax.84 mm
Chọn tỷ lệ xích: μ J = J max j maxb d 018.76872
+ Lấy đoạn thẳng AB trên trục Os, với:
+ Tại A, dựng đoạn thẳng AC thẳng góc với AB về phía trên, với:
+ Tại B, dựng đoạn thẳng BD thẳng góc với AB về phía dưới, với:
+ Nối C với D cắt AB tại E, dựng EF thẳng góc với AB về phía dưới một đoạn:
+ Nối đoạn CF và DF, ta phân chia các đoạn CF và DF thành 8 đoạn nhỏ bằng nhau và ghi số thứ tự cùng chiều, chẳng hạn như trên đoạn CF: C, 1, 2, 3, 4, F; trên đoạn FD: F,
1’, 2’, 3’,4’,D Nối các điểm chia 11 ' ,22 ' ,33 ' , Đường bao của các đoạn này là đường cong biểu diễn gia tốc của piston: J = f(x).
1.3 4 Vẽ đồ thi lực quán tính
+ Các chi tiết máy trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền tham gia vào chuyển động tịnh tiến bao gồm các chi tiết trong nhóm piston và khối lượng của thanh truyền quy dẫn về đầu nhỏ thanh truyền. m’ = mpt +m1 [kg] [2]
+ mpt: Khối lượng nhóm piston Theo đề ta có mpt = 1.1[kg]
+ m1: Khối lượng thanh truyền qui dẫn về đầu nhỏ thanh truyền Được chọn tùy theo loại động cơ ôtô máy kéo hay tàu thủy, tĩnh tại Vì động cơ đang thiết kế có các thông số phù hợp với động cơ ôtô máy kéo nên ta chọn m1 trong khoảng. m1 = (0,275 0,35).mtt [2]
+ mtt: Khối lượng nhóm thanh truyền Theo đề ta có mtt = 1.4 [kg].
+Vậy khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến là: m’ = m1 + mpt = 0,385 + 1,1= 1,485 [kg]
+ Để có thể dùng phương pháp cộng đồ thị -Pj với đồ thị công thì -Pj phải có cùng thứ nguyên và tỷ lệ xích với đồ thị công, thay vì vẽ giá trị thực của nó ta vẽ -Pj f(x) ứng với một đơn vị diện tích đỉnh Piston. m=m'
1.3.4.2.Đồ thị lực quán tính
+ Lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến:
Từ công thức ta xác định được:
P Jmin =m⋅J mim [MN m 2 ]¿223,39.(−8720,575).10 −6 = -1,846 [MN/ m2 ] + Đồ thị PJ này vẽ chung với đồ thị công P-V.`
+ Cách vẽ tiến hành tương tự như cách vẽ đồ thị J - S, với:
+ Chọn tỷ lệ xích trùng với tỷ lệ xích đồ thị công μ P J =μ p =0,0 2875 [MN/(m 2 mm)]
+ Trục hoành trùng với trục Po của đồ thị công.
Hình 1.7: Đồ thị lực quán tính -Pj=f(x)
1.3.5 Đồ thị khai triển: P KT , P J , P 1 – α
+ Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc OP, trục hoành O nằm ngang với trục po.
+ Trên trục O ta chia 10 o một, ứng với tỷ lệ xích = 2 [ o /mm].
+ Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công như ta đã vẽ ở trên, ta tiến hành khai triển như sau:
+ Từ các điểm chia trên đồ thi Brick, dóng các đường thẳng song song với OP và cắt đồ thị công tại các điểm trên các đường biểu diễn các quá trình nạp, nén, cháy - giãn nở và thải Qua các giao điểm này ta kẻ các đường ngang song song với trục hoành sang hệ trục toạ độ OP.
+Từ các điểm chia trên trục O, kẻ các đường song song với trục OP, những đường này cắt các đường dóng ngang tại các điểm ứng với các góc chia của đồ thị Brick và phù hợp với quá trình làm việc của động cơ Nối các giao điểm này lại ta có đường cong khai triển đồ thị Pkt - với tỷ lệ xích :
+ Cách vẽ đồ thị khai triển này giống như cách vẽ đồ thị khai triển Pkt - α Tuy nhiên, trên đồ thị p - V thì giá trị của lực quán tính là – PJ nên khi chuyển sang đồ thị P-α ta phải đổi dấu.
+ Cộng các giá trị pkt với pj ở các trị số góc tương ứng, ta vẽ được đường biểu diễn hợp lực của lực quán tính và lực khí thể P1:
1.3.5.2 Đồ thị khai triển P kt , P j , P 1 – α
Bảng 1.6: Giá trị của đồ thị khai triển Pkt, Pj, P1- α α P Pj P1
Hình 1.8: Đồ thị khai triển Pkt, Pj,P1-α
1.3.6.1.Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu trục khủy thanh truyền
Hình 1.9: Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền
+ Lực tiếp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu:
Cosβ [MN/m 2 ] [1] + Lực pháp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu:
+ Lực ngang tác dụng lên phương thẳng góc với đường tâm xylanh:
+ P1 được xác định trên đồ thị khai triển tương ứng với các giá trị của .
+ Ta có giá trị của góc : sinβ = .sinα = arcsin(sin) [1]
+ Ta lập bảng xác định các giá trị N, T, Z Sau đó, ta tiến hành vẽ đồ thị N, T, Z theo trên hệ trục toạ độ vuông góc chung (N, T, Z - ).
Bảng 1.7: Bảng giá trị biểu diễn T,N,Z
Thứ tự làm việc của động cơ : 1 – 8 –7 –3-6-5-4-2
Góc lệch công tác: δ ct0.τ i 0.4
8 [1] Bảng 1.9 : Bảng thứ tự làm việc của động cơ:
2 Nổ Thải Nạp Nén Nổ
3 Nạp Nén Nổ Thải Nạp
5 Thải Nạp Nén Nổ Thải
8 Nén Nổ Thải Nạp Nén
Ta tính T trong 1 chu k ỳ góc công tác δ ct 0.τ i 0.4
Khi trục khuỷu của xylanh thứ 1 nằm ở vị trí α 1=0 0 thì:
+ Khuỷu trục của xylanh thứ 2 nằm ở vị trí α 2.
+ Khuỷu trục của xylanh thứ 3 nằm ở vị trí α 3E0.
+ Khuỷu trục của xylanh thứ 4 nằm ở vị trí α 40.
+ Khuỷu trục của xylanh thứ 5 nằm ở vị trí α 5'0.
+ Khuỷu trục của xylanh thứ 6 nằm ở vị trí α 660.
+ Khuỷu trục của xylanh thứ 7 nằm ở vị trí α 7T0.
+ Khuỷu trục của xylanh thứ 8 nằm ở vị trí α 8c0.
Dựa vào bảng tính T ở trên, tra các giá trị tương ứng mà Ti đã tịnh tiến theo α Sau đó, cộng tất cả các giá trị Ti lại ta có các giá trị của T.
1 T1 T3 T6 T7 α8 T8 α5 T5 α4 T4 α2 T2 độ mm độ mm độ mm độ mm
Tính giá trị của T tb bằng công thức:
+ Ni: công suất chỉ thị của động cơ
+ m: Hiệu suất cơ giới, các loại động cơ đốt trong hiện nay nằm trong giới hạn
+ n: là số vòng quay của động cơ, n = 5000 [vòng/phút]
+ Fp: là diện tích đỉnh piston
+ R: là bán kính quay của trục khuỷu
+ : là hệ số hiệu đính đồ thị công
= 1 (Khi vẽ đã hiệu chỉnh đồ thị công)
1.3.8 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu
