Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 54 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
54
Dung lượng
1,3 MB
Nội dung
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
LỜI NÓI ĐẦU
PHẦN I. PHƢƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÁC ĐỒ THỊ TRONG BẢN VẼ ĐỒ THỊ
ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ............................................................... 4
1. Đồ thị công : ................................................................................................... 4
1.1. Các thông số cho trước : ........................................................................... 4
1.2. Các thông số chọn : .................................................................................. 5
1.3. Vẽ đồ thị công : ........................................................................................ 6
1.3.1. Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén :.................................... 6
1.3.2. Xây dựng đường cong áp suất trên đường giãn nở : ............................. 6
1.3.3. Xác định các điểm đặc biệt : .................................................................. 6
1.3.4. Lập bảng xác định các điểm trên đường nén và đường giãn nở :.......... 7
1.3.5. Hiệu đính đồ thị công : .......................................................................... 8
2.1. Động học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền : ................................... 10
2.1.1. Xác định độ dịch chuyển (x) của piston bằng phương pháp đồ thị Brick : 10
2.1.2. Giải vận tốc v của piston bằng phương pháp đồ thị : .......................... 11
2.1.3. Giải gia tốc J bằng đồ thị Tôlê : .......................................................... 13
2.2. Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền : ...................................... 4
2.2.1. Xác định khối lượng : .......................................................................... 16
2.2.2. Xác định lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến : . 16
2.2.3. Khai triển đồ thị Pj - V thành Pj - : ................................................. 19
2.2.4. Cộng đồ thị P - và Pj - được P1 - :............................................. 19
2.2.5. Lập bảng tính các lực tác dụng lên chốt khuỷu : ................................. 20
2.2.6. Tính mômen tổng T :......................................................................... 22
2.2.7. Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu : ................................... 24
2.2.8. Khai triển đồ thị phụ tải trong hệ toạ độ cực thành đồ thị Q - : ....... 26
2.2.9. Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền : ................................ 28
2.2.10. Đồ thị mài mòn chốt khuỷu : ............................................................. 31
PHẦN II: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ THAM KHẢO
........................................................................................................................... 33
1.CHỌN ĐỘNG CƠ MAK M43C LÀM ĐỘNG CƠ THAM KHẢO: ...... 33
............................................................................... Error! Bookmark not defined.
2.
PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ ......................... 35
MAK M43C: .................................................................................................... 35
2.1.Thân máy: ................................................................................................ 35
2.2.Nắp máy:................................................................................................ 35
2.3.Xylanh: .................................................................................................... 35
2.4.Các te: ...................................................................................................... 35
2.5.Cơ cấu phân phối khí của động cơ: ......................................................... 35
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 1
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
2.6. Hệ thống nhiên liệu: ............................................................................... 36
2.7.Hệ thống làm mát: ................................................................................... 38
2.8.Hệ thống bôi trơn: .................................................................................... 38
2.9. Nhóm piston, xilanh, thanh truyền, trục khuỷu: ..................................... 39
PHẦN III: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA
NHÓM PISTON-THANH TRUYỀN. ........................................................... 43
3.1. NHÓM PISTON: ...................................................................................... 43
3.1.1 cấu tạo , nhiệm vụ, yêu cầu của nhóm piston : ..................................... 43
3.1.2 Phân tích và lựa chọn kết cấu nhóm piston: ......................................... 44
3.2 NHÓM THANH TRUYỀN ....................................................................... 48
3.2.1 cấu tạo, nhiệm vụ, yêu cầu, vật liệu chế tạo của nhóm thanh truyền: .. 48
3.2.2 Phân tích và lựa chọn kết cấu nhóm thanh truyền : .............................. 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 53
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 2
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
LỜI NÓI ĐẦU
Động cơ đốt trong ngày nay đang phát triển rất mạnh, gi vai trò quan trọng trong
nhiều nghành kinh tế quốc dân như nông nghiệp, giao thông vận tải đường bộ, đường sắt,
đường biển, đường không cũng như trong nhiều nghành công nghiệp khác.
Sản lượng động cơ đốt trong ngày nay trên thế giới đạt mức 3 triệu chiếc n m và còn
khả n ng t ng cao hơn n a. Tuy nhiên, con đường phát triển đi lên của nghành động cơ đốt
trong nói chung và nghành công nghiệp đóng tàu nói riêng của các nước rất khác nhau. Tuỳ
thuộc chủ yếu vào n ng lực của nghành cơ khí và mức độ công nghiệp hoá của từng nước.
Để thuận lợi cho việc nghiên cứu người ta chia động cơ đốt trong thành nhiều phần ,
nhiều hệ thống .Trong đó có phần trục khuỷu bánh đà rất quan trọng và được coi là trái tim
của động cơ
Việc khảo sát các hệ thống trong động cơ giúp cho sinh viên hiểu thêm được kiến thức
đã học
Do vậy việc khảo sát nguyên l hoạt động , điều kiện làm việc của trục khuỷu bánh đà
giúp sinh viên hiểu được nh ng vấn đề trên
Được sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Quang Trung em đ hoàn thành xong đồ án
này . Nhưng do lần đầu bắt tay vào làm một trong nh ng đồ án chuyên nghành nên không
thể tránh khỏi nh ng sai sót em kính mong thầy cô trong khoa chỉ bảo thêm.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn của thầy
Nguyễn Quang Trung cùng qu thầy trong khoa.
Đà Nẵng, ngày 30 tháng 4 n m 2014
Lưu Trường Giang
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 3
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
PHẦN I. PHƢƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÁC ĐỒ THỊ TRONG BẢN VẼ ĐỒ THỊ
ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC
1. Đồ thị công :
1.1. Các thông số cho trƣớc :
+ Công suất động cơ :Ne=3360(Kw).
+ Số vòng quay : n= 750 (V/ph).
+ Tỷ số nén : 17,3
+ Đường kính xilanh : D 320(mm).
+ Hành trình piston : S 440(mm).
+ Tham số kết cấu : l 0,25
+ Ap suất cực đại : Pz 9,9(MN / m 2 ).
+ Khối lượng nhóm piston : m pt 48,4(kg).
+ Khối lượng nhóm thanh truyền : mtt 56,3(kg).
+ Góc phun sớm : s 21.
+ Góc phân phối khí :
1 50 (r ' ); 2 28 (a' ); 3 35 (b' ); 4 37 .(r ' ' )
+ Thứ tự làm việc của động cơ :
1-3-5-6-2-4
+ Hệ thống nhiên liệu : Bosch PE inline pump
+ Hệ Thống bôi trơn : Cưỡng bức cacte ướt
+ Hệ thống làm mát : Hai vòng (vòng ngoài nước biển)
+ Hệ thống nạp : Turbo Charger Intercooler
+ Hệ thống phân phối khí : 24 valve, OHV
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 4
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
1.2. Các thông số chọn :
+ Áp suất môi trường: P0 0,1(MN / m 2 ).
+ Chỉ số nén đa biến trung bình : n1 1,38
+ Chỉ số giãn nở đa biến trung bình : n2 1,26
+ Tốc độ trung bình của động cơ : C m
S .n 0,44.750
11(m / s) 9(m / s)
30
30
=> Đây là động cơ cao tốc.
+ Chọn Pk 0,17(MN / m 2 )
Pa (0,9 0,96) Pk 0,94.0,17 0,1598
(MN / m 2 ).
h
: Pc Pa . n 0,1598.17,31.38 8,17 (MN / m 2 ).
1
+ Áp suất cuối quá trình giãn nở :
Pb
Pz
( ) n2
9,9
0,455 (MN / m 2 ).
17,3 1, 26
(
)
1,5
+ Áp suất khí thải :
pth=(0,75-0,9).pk=> pth =0,75.0,17=0,1275 [MN/m2]
+ Chọn áp suất khí sót :
- Động cơ cao tốc:
Pr=(1,05-1,10)Pth=> Pr=1,05.0,1275=0,1338[MN/m2]
+ Thể tích công tác :
.D 2
3,14.3,2 2
.4,4 33,387(dm 3 ).
4
4
V
33,387
Vc h
2,171(dm 3 ).
1 17,3 1
Va Vh Vc 33,387 2,171 37,558(l ).
Vh
.S
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 5
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
1.3. Vẽ đồ thị công :
Để vẽ đồ thị công ta cần xác định các điểm trên đường nén và đường giãn nở.
1.3.1. Xây dựng đƣờng cong áp suất trên đƣờng nén :
Ta xác định các điểm trên đường nén với chỉ số nén đa biến n1
Ta có phương trình đường cong nén đa biến :
Pc Pa . n1 .
PV n1 Const.
Nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường nén thì: Pc .Vcn pnx .Vnx n .
1
1
Suy ra : Pnx Pc .
Pnx
1
Vnx
Vc
n1
;
Đặt :
Vnx
i.
Vc
Pc
.
i n1
- n1 là chỉ số nén đa biến trung bình, xác định thông qua tính toán nhiệt.
1.3.2. Xây dựng đƣờng cong áp suất trên đƣờng giãn nở :
- Ta có phương trình của đường cong giãn nở đa biến : PV n Const.
2
Gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì:
- Suy ra : Pgnx Pz .
Thì ta có:
Pgnx
1
V gnx
Vz
n2
Pz .Vzn2 Pgnx.Vgnx 2 .
; Với Vz .Vc ; Đặt :
n
V gnx
Vc
i.
Pz . n2
.
i n2
- n2 là chỉ số giãn nở đa biến trung bình, xác định thông qua tính toán nhiệt.
- Đối với động cơ diesel ta chọn tỷ số giãn nở sớm : 1,5
=> Vz .Vc =1,5.2,171= 3,256 [l]
1.3.3. Xác định các điểm đặc biệt :
r (Vc,Pr) => r(2,171[l]; 0,1338 [MN/m2])
a (Va,pa) => a (37,558[l]; 0,1598[MN/m2])
b (Va, pb) => b (37,558 [l]; 0,445[MN/m2]).
c (Vc, pc) => c (2,171[l]; 8,17[MN/m2]).
y(Vc, pz) => y (2,171[l]; 9,9 [MN/m2])
z (Vz, pz) => z (3,255 [l]; 7,8 [MN/m2]
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 6
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
1.3.4. Lập bảng xác định các điểm trên đƣờng nén và đƣờng giãn nở :
Bảng 1-1: Xác định đường nén và đường giãn nở
Vxl
2.171
3.256
4.342
6.513
8.684
10.855
13.026
15.197
17.368
19.539
21.710
23.881
26.052
28.223
30.394
32.565
34.736
36.907
37.558
vx
1VC
1.5VC
2VC
3VC
4VC
5VC
6VC
7VC
8VC
9VC
10VC
11VC
12VC
13VC
14VC
15VC
16VC
17VC
17.3VC
i
i
1
1.5
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
17.3
n1
1
1.75
2.60
4.55
6.77
9.22
11.85
14.66
17.63
20.74
23.99
27.36
30.85
34.45
38.16
41.98
45.89
49.89
51.11
Đường nén
1/in1
1
0.57
0.38
0.22
0.15
0.11
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.04
0.03
0.03
0.03
0.02
0.02
0.02
0.02
n1
pc/i
8.17
4.67
3.14
1.79
1.21
0.89
0.69
0.56
0.46
0.39
0.34
0.30
0.26
0.24
0.21
0.19
0.18
0.16
0.16
i
n2
1.00
1.67
2.39
3.99
5.74
7.60
9.56
11.61
13.74
15.93
18.20
20.52
22.90
25.33
27.80
30.33
32.90
35.51
36.30
Đường giản nở
1/in2
pz.ρn2/in2
1
0.600
0.418
0.251
0.174
0.132
0.105
0.086
0.073
0.063
0.055
0.049
0.044
0.039
0.036
0.033
0.030
0.028
0.028
9.9
9.90
6.89
4.13
2.88
2.17
1.73
1.42
1.20
1.04
0.91
0.80
0.72
0.65
0.59
0.54
0.50
0.46
0.45
Cho i t ng từ 1 17,3 từ đó ta lập bảng xác định các điểm trên đường nén và đường
giãn nở. Sau khi xác định được các điểm đặc biệt và các điểm trung gian ta tiến hành vẽ đồ
thị công theo trình tự sau :
- Vẽ hệ trục toạ độ P - V theo tỷ lệ xích :
v=
Vc
2.171
=
0,217 [l/mm]
Vcbd
10
p=
Pz
9,9
0,0495[MN/m2/mm].
Pzbd 200
Vẽ vòng tròn tâm O, đường kính của vòng tròn Brick AB = Vhbd = 163
=>s=
S
V
OO’bd =
=
hbd
oo'
s
0,44
= 2,7.10-3 [ m mm]=> giá trị biểu diễn
163
R
S
0,44.0,25
10,18 (mm)
2 S 4 S 4.2,7.10 3
Bảng 1-3: Giá trị vẽ trên biểu đồ
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 7
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
Vxl
10.0
15.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
100.0
110.0
120.0
130.0
140.0
150.0
160.0
170.0
173.0
GVHD:Nguyễn Quang Trung
Pnx
165.05
94.32
63.42
36.24
24.37
17.91
13.92
11.26
9.36
7.96
6.88
6.03
5.35
4.79
4.32
3.93
3.60
3.31
3.23
Pgnx
200.00
200.00
139.19
83.51
58.12
43.87
34.87
28.71
24.27
20.92
18.32
16.25
14.56
13.16
11.99
10.99
10.13
9.39
9.18
1.3.5. Hiệu đính đồ thị công :
- Dùng đồ thị Brick xác định các điểm: Góc mở sớm xupap nạp (r’): 1 50 ; Góc
đóng muộn xupap nạp (a’): 2 28 ; Góc mở sớm xupap thải (b’): 3 35 ; Góc
đóng muộn xupap thải (r’’) : 4 37 ; Góc phun sớm (c’): s 21 .
- Xác định các điểm uốn trung gian :
1
3
Trên đường cy lấy điểm c’’ với cc ' ' cy
1
2
Trên đường yz lấy điểm z’’ với yz ' ' yz
1
2
Trên đoạn ab lấy điểm b’’ với bb' ' ba
- Nối các điểm c’,c’’,z’’ với các đường nén, đường giãn nở thành đường cong liên tục
tại điểm chết trên và điểm chết dưới ta nối b’, b’’ nối tiếp xúc với đường thải. Ta
nhận được đồ thị công đã hiệu chỉnh.
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 8
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
Hình 1-1: Đồ thị công P = f(V)
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 9
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
2.1. Động học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền :
Trong động cơ đốt trong kiểu piston cơ cấu trục khuỷu thanh truyền có 2 loại: loại
giao tâm và loại lệch tâm, ta chỉ xét trường hợp cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao
tâm là cơ cấu mà đường tâm xy lanh trực giao với đường tâm trục khuỷu tại 1 điểm,
(hình vẽ).
Với :
R : bán kính quay của trục khuỷu.
L : chiều dài thanh truyền.
S : hành trình piston.
R / l : tham số kết cấu.
: vận tốc góc của trục khuỷu (rad s).
x : độ dịch chuyển của piston tính từ ĐCT ứng
với góc quay của trục khuỷu.
: góc lắc của thanh truyền ứng với góc
O : giao điểm của đường tâm xylanh và đường
tâm trục khuỷu.
B : giao điểm của đường tâm thanh truyền và
đường tâm chốt khuỷu.
A : giao điểm của đường tâm thanh truyền và đường tâm chốt piston.
2.1.1. Xác định độ dịch chuyển (x) của piston bằng phƣơng pháp đồ thị Brick :
Chuyển vị x của piston tuỳ thuộc vào vị trí của trục khuỷu, x thay đổi theo góc quay
của trục khuỷu.
- Theo phương pháp giải tích chuyển dịch x của piston được tính theo công thức:
1
1
1
x R.1 cos . cos R.1 cos .1 cos .
- Công thức tính gần đúng giá trị x :
x R.1 cos .1 cos 2 .
4
Giải x bằng phương pháp đồ thị Brick cho phép ta xác lập được mối quan hệ thuận
nghịch gi a chuyển vị x của piston với góc quay của trục khuỷu một cách thuận lợi
và khá chính xác.
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 10
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
+ Các bước tiến hành vẽ đồ thị như sau :
- Vẽ nửa vòng tròn tâm bán kính R, đường kính AB = 2.R; R
S 440
220(mm)
2
2
- Lấy về phía bên phải tâm (phía ĐCD) trên AB một đoạn OO’ sao cho:
OO '
R.
0,44.0,25
10,18(mm).
2.s 4.2,7.10 3
- Từ O ' kẻ các tia từ trái sang phải ứng với các góc từ 0 ,10 ,20 ,......,180 , các tia này
cắt nửa vòng tròn Brick tương ứng tại các điểm từ 0,1,2,......,18
- Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc S phía dưới nửa vòng tròn, trục O trục đứng dóng từ
A xuống biểu diễn giá trị từ 0 180 với tỉ lệ xích: 2 / mm , trục OS nằm ngang
với tỉ lệ xích: S 2.10 3 m/mm
- Từ các điểm chia 0,1,2,......,18 trên nửa vòng tròn Brick ta dóng các đường thẳng song
song với trục O . Và từ các điểm chia trên trục O ứng với các giá trị 0 ,10 ,20 ,......,180
ta kẻ các đường nằm ngang. Các đường này tương ứng với các góc cắt nhau tại các điểm
1,2,3,...,18.Nối các điểm này lại ta đựơc đường cong biểu diễn độ dịch chuyển của piston
(x) theo : S f .
Hình 2-1 : Đồ thị chuyển vị S = f(α) _ Đồ thị vận tốc khai triển V = f(α)
2.1.2. Giải vận tốc v của piston bằng phƣơng pháp đồ thị :
- Theo phương pháp giải tích ta lấy đạo hàm của x theo thời gian ta được công thức
để tính vận tốc piston :
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 11
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
v
GVHD:Nguyễn Quang Trung
dx
d 1
d
R. sin .
.sin . .
dt
dt
dt
Từ hình vẽ ta có : sin . sin .
trục khuỷu thì ta có
d . cos d
.
. Và gọi là tốc độ góc của
dt
cos dt
d
const d . cos .
dt
dt
cos
Vậy vận tốc v của piston : v R. .
sin( )
.
cos
- Công thức gần đúng :
v R... sin . sin 2 R.. sin R.. . sin 2 v1 v2
2
2
+ Các bước tiến hành xây dựng đồ thị :
- Vẽ nửa vòng tròn tâm O bán kính r1 R. (mm). Vẽ vòng tròn đồng tâm O có bán
kính : r2
R. .
mm
2
Với :
.n
30
S 440
3,14.750
200(mm) ; 0,25
78,5rad / s ; R
2
30
2
- Ta chọn tỷ lệ xích sao cho giá trị vẽ nửa vòng tròn bán kính r1 = AB 2, có đường
kính là : AB
Với
Vh
V
35,38
163(mm)
0,217
v . S 78,5.2,7.10 3 211,9 (mm/s.mm)
r2
r1
R.
v
220.78,5
81,5(mm).
211,9
R.. 22.78,5.025
10.2mm .
2. v
2.211,9
- Chia đều nửa vòng tròn bán kính r1 , và vòng tròn bán kính r2 ra n 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 , ta chia trên nửa vòng tròn bán kính r1 thành 18 điểm mỗi điểm cách nhau 10
và trên vòng tròn bán kính r2 ta cũng chia thành 18 điểm mỗi điểm cách nhau là 20 .
Đánh số thứ tự điểm chia trên nửa vòng tròn r1 ta đánh số từ ,1,2,...,18 theo chiều
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 12
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
ngược kim đồng hồ, còn trên vòng tròn bán kính r2 ta đánh số ’,1’,2’,...18’ theo
chiều kim đồng hồ, cả hai đều xuất phát từ tia OA.
- Từ các điểm chia trên 1 2 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 kẽ này sẽ cắt nhau tại các điểm , a, b, c,
... nối các điểm này lại bằng 1 đường cong ta được đường biểu diễn trị số tốc độ, các
đoạn thẳng đứng nằm gi a đường cong với nửa đường tròn r1 biểu diễn trị số tốc độ ở
các góc tương ứng , phần giới hạn của đường cong này và 1 2 vòng tròn lớn gọi là
giới hạn vận tốc của pis ton.
- Vẽ toạ độ vuông góc v - S, trục Ov trùng với trục Oa , trục ngang biểu diễn giá trị
S. Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, ta kẻ các đường song song với trục Ov và cắt
trục OS tại các điểm ,1,2,3,..,18, từ các điểm này ta đặt các đoạn thẳng
’, 11’, 22’,
33’, ... ,1818’ song song với trục v có khoảng cách bằng khoảng cách các đoạn
tương ứng nằm gi a đường cong với nửa đường tròn bán kính r 1 mà nó biểu diển tốc
độ ở các góc tương ứng. Nối các điểm ’’, 1’’, 2’’, ...lại với nhau ta có đường cong
biểu diễn vận tốc piston V f ( ) .
Hình 2-2: Đồ thị vận tốc V = f(α)
2.1.3. Giải gia tốc J bằng đồ thị Tôlê :
- Theo phương pháp giải tích lấy đạo hàm của vận tốc theo thời gian ta có công thức để
tính gia tốc của piston :
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 13
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
cos( )
cos 2
.
j R. 2 .
.
cos 3
cos
- Công thức tính gần đúng :
j R. 2 .cos . cos 2 .
+ Giải gia tốc của piston bằng phương pháp đồ thị thường dùng phương pháp Tôlê. Các
bước tiến hành như sau :
- Vẽ hệ trục J - s. Lấy đoạn thẳng AB trên trục s, AB = S = 2R.
- Từ A dựng đoạn thẳng AC về phía trên AB, với:
AC J max R. 2 .1 220.10 3.78,5 2 (1 0,25) 1694 m / s 2 .
- Từ B dựng đoạn thẳng BD về phía dưới AB, với:
BD J min R. 2 .1 220.10 3.78,5 2 (1 0,25) 1016,8 m / s 2 .
- Nối CD cắt AB tại E, dựng EF về phía dưới AB một đoạn :
EF 3R 2 3.0,25.220.78,5 2.10 3 1016,8 m / s 2 .
- Ta lấy tỷ lệ xích :
J 33,9(m / s 2 .mm) .
AC
J max
BD
J min
J
J
1694
50(mm) .
33,9
1016,8
EF 1016,8
30(mm) EF
30(mm) .
33,9
J
33,9
- Nối đoạn CF và DF, ta phân chia các đoạn CF và DF thành 5 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).
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 14
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
Hình 2-3: Đồ thị gia tốc J = f(x)
2.2. Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền :
Tính toán động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền nhằm mục đích xác định các lực
do hợp lực của lực quán tính và lực khí thể tác dụng lên các chi tiết trong cơ cấu ở mỗi vị
trí của trục khuỷu để phục vụ cho việc tính toán sức bền, nghiên cứu trạng thái mài mòn
của các chi tiết máy và tính toán cân bằng động cơ.
Trong quá trình làm việc của động cơ, cơ cấu trục khuỷu thanh truyền chịu tác dụng của
các lực sau: Lực quán tính do các chi tiết có khối lượng chuyển động ; Lực khí thể ; trọng
lực ; Lực ma sát. Trừ trọng lực ra, chiều và trị số của các lực khác đều thay đổi theo vị trí
của piston trong các chu kỳ công tác của động cơ. Trong các lực nói trên lực quán tính và
kực khí thể có trị số lớn hơn cả, nên trong quá trình tính toán ta chỉ xét đến hai loại lực này.
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 15
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
2.2.1. Xác định khối lƣợng :
2.2.1.1. Khối lƣợng tham gia chuyển động thẳng :
Các chi tiết máy trong cơ cấu trục khuỷu 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 mnp m1 .
Ta có :
Trong đó : mnp : khối lượng nhóm piston. mnp 48,3(kg) .
: khối lượng thanh truyền qui dẫn về đầu nhỏ thanh truyền.
m1 = (0,275 0,35). mtt .
Ta chọn : m1 0,3.mtt 0,3.56,3 16,9(kg) .
Vậy khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến là :
m mnp m1 48,3 16,9 65,2(kg) .
2.2.1.2. Khối lƣợng các chi tiết tham gia chuyển động quay :
Khối lượng tham gia chuyển động quay trong cơ cấu trục khuỷu thanh truyền gồm phần
khối lượng nhóm thanh truyền quy dẫn về đầu to, khối lượng trục khuỷu gồm có khối
lượng chốt khuỷu và khối lượng má khuỷu quy dẫn về tâm má khuỷu.
m2 mtt m1
Trong đó :
m2 : khối lượng thanh truyền qui về đầu to thanh truyền.
m2 56,3 16,9 39,4(kg)
mk :khối lượng chuyển động quay của khuỷu trục.
Khuỷu trục có kết cấu má khuỷu như nhau
mk mck 2mmr
Trong quá trình tính toán, thiết kế và để xây dựng các đồ thị được tiên lợi thì người ta
thường tính toán khối lượng chuyển động tịnh tiến và khối lượng chuyển động quay của cơ
cấu trục khuỷu thanh truyền thường tính trên đơn vị diện tích đỉnh piston.
2.2.2. Xác định lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến :
- Diện tích đỉnh piston :
D 2
3,14.320 2
FP
80424.10 6 m 2` .
4
4
- Khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến tính trên đơn vị diện tích đỉnh piston :
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 16
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
m'
GVHD:Nguyễn Quang Trung
m
65,2
811 kg / m 2 .
6
FP 80424,8.10
Suy ra :
- Lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến:
PJ max m'.R. 2 .(1 ) m'.J max 811.220.10 6.78,5 2.(1 0,25) 1,4(MN / m 2 )
PJ min m'.R. 2 .1 m'.J min 811. 1016,8 0,8 MN / m 2
đoạn E' F ' EF .m' 881. 1016,8 0,8N / m 2 .
Ta vẽ đồ thị - Pj theo phương pháp đồ thị Tôlê nhưng với tỷ lệ xích:
Pj p 0,0495(MN / m 2 .mm) . Đồ thị Pj này vẽ chung với đồ thị công nhưng trục ngang
lấy bằng Po.
AC '
PJ max
BD '
PJ min
Pj
E' F '
Pj
E' F '
Pj
1,4
27,8(mm)
0,0495
0,8
16,1(mm)
0,0495
0,8
16,1(mm)
0,0495
- Cách vẽ tiến hành như đối với đồ thị (j - s).
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 17
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
Hình 2-4: Đồ thị công P = f(v) _ Đồ thị lực quán tính –Pj = f(x)
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 18
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
2.2.3. Khai triển đồ thị Pj - V thành Pj - :
Cách khai triển đồ thị này giống như cách khai triển đồ thị P -V thành P - nhưng giá trị
của Pj trên đồ thị P - V khi chuyển sang đồ thị P - phải đổi dấu.
2.2.4. Cộng đồ thị P - và Pj - đƣợc P1 - :
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
P1 Pkt Pj (MN/m ).
2
Hình 2-5: Đồ thị Pkt, Pj, P1
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 19
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
2.2.5. Lập bảng tính các lực tác dụng lên chốt khuỷu :
- Ta có :
Lực tiếp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu:
T P1
sin
.
cos
Lực pháp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu:
Z P1
cos
.
cos
Lực ngang tác dụng lên phương thẳng góc với đường tâm xylanh: N P1tg . - Ta lập
bảng tính P1 , T , Z , N . theo giá trị góc .
+ ta xác định được trên đồ thị tương ứng với các giá trị của
+ Xác định các giá trị T , Z , N :Ta có các giá trị
sin cos
,
, tg phụ thuộc
cos
cos
vào giá trị , cho trong bảng phụ lục sách Kết Cấu và Tính Toán Động Cơ tập I.
Sau khi lập bảng xác định các giá trị T , Z , N . Ta vẽ đồ thị T , Z , N theo trên hệ trục toạ
độ vuông góc chung ( T , Z , N - ). Với tỷ lệ xích :
T Z N P 0,0495(MN / m 2 .mm) .
Hình 2-6: Đồ thị T, N, Z
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 20
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
ANPHA
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
100.0
110.0
120.0
130.0
140.0
150.0
160.0
170.0
180.0
190.0
200.0
210.0
220.0
230.0
240.0
250.0
260.0
270.0
280.0
290.0
300.0
310.0
320.0
330.0
340.0
350.0
360.0
370.0
380.0
390.0
400.0
410.0
420.0
430.0
440.0
450.0
460.0
470.0
480.0
490.0
500.0
510.0
520.0
530.0
540.0
550.0
560.0
570.0
580.0
590.0
600.0
610.0
620.0
630.0
640.0
650.0
660.0
670.0
680.0
690.0
700.0
710.0
720.0
Pkt
4.0
-2.0
-2.0
-2.0
-2.0
-2.0
-2.0
-2.0
-2.0
-2.0
-2.0
-2.0
-2.0
-2.0
-2.0
-2.0
-2.0
-2.0
-2.0
-2.0
-2.0
-3.0
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
4.0
5.0
7.5
10.5
12.5
27.0
38.0
59.0
97.0
187.0
200.0
197.3
76.0
69.0
64.0
60.0
57.0
51.0
39.0
42.5
39.0
37.0
32.0
27.0
22.0
20.0
18.0
17.0
15.0
14.0
13.0
12.5
12.0
11.5
10.0
5.0
-1.0
-5.0
-10.0
-16.0
-19.0
-23.0
-28.0
-30.0
-32.0
-33.0
Pj
-26.0
-25.5
-25.3
-25.0
-22.0
-18.0
-14.0
-10.0
-5.0
0.0
6.0
11.0
11.2
11.3
11.4
11.5
11.6
11.7
12.0
11.7
11.6
11.5
11.4
11.3
11.2
11.0
6.0
0.0
-5.0
-10.0
-14.0
-18.0
-22.0
-25.0
-25.3
-25.5
-26.0
-25.5
-25.3
-25.0
-22.0
-18.0
-14.0
-10.0
-5.0
0.0
6.0
11.0
11.2
11.3
11.4
11.5
11.6
11.7
12.0
11.7
11.6
11.5
11.4
11.3
11.2
11.0
6.0
0.0
-5.0
-10.0
-14.0
-18.0
-22.0
-25.0
-25.3
-25.5
-26.0
P1
-29.0
-28.5
-28.3
-23.0
-19.0
-15.0
-10.0
-6.0
-2.0
3.0
6.0
9.0
10.1
10.3
13.5
14.3
14.3
14.3
15.0
15.3
16.0
16.0
16.5
16.0
14.0
13.5
10.8
9.0
6.0
3.0
2.0
2.2
8.5
19.0
38.5
115.0
144.0
168.0
146.5
82.0
50.0
31.0
22.0
19.0
18.0
19.5
19.4
20.2
21.5
21.6
21.7
21.8
21.0
20.0
19.8
18.0
16.5
16.1
15.0
14.0
12.2
11.8
9.5
6.5
-2.0
-6.0
-10.0
-15.0
-18.0
-23.0
-26.0
-28.5
-29.0
ANPHA
0.0
0.2
0.3
0.5
0.7
0.9
1.0
1.2
1.4
1.6
1.7
1.9
2.1
2.3
2.4
2.6
2.8
3.0
3.1
3.3
3.5
3.7
3.8
4.0
4.2
4.4
4.5
4.7
4.9
5.1
5.2
5.4
5.6
5.8
5.9
6.1
6.3
6.5
6.6
6.8
7.0
7.2
7.3
7.5
7.7
7.9
8.0
8.2
8.4
8.6
8.7
8.9
9.1
9.3
9.4
9.6
9.8
9.9
10.1
10.3
10.5
10.6
10.8
11.0
11.2
11.3
11.5
11.7
11.9
12.0
12.2
12.4
12.6
GVHD:Nguyễn Quang Trung
BẢNG TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ T, N, Z
BETA sin (anpha+beta) cos(anpha+beta) cos(beta)
0.0
0.0
1.0
1.0
0.0
0.2
1.0
1.0
0.1
0.4
0.9
1.0
0.1
0.6
0.8
1.0
0.2
0.8
0.7
1.0
0.2
0.9
0.5
1.0
0.2
1.0
0.3
1.0
0.2
1.0
0.1
1.0
0.2
1.0
-0.1
1.0
0.3
1.0
-0.3
1.0
0.2
0.9
-0.4
1.0
0.2
0.8
-0.6
1.0
0.2
0.7
-0.7
1.0
0.2
0.6
-0.8
1.0
0.2
0.5
-0.9
1.0
0.1
0.4
-0.9
1.0
0.1
0.3
-1.0
1.0
0.0
0.1
-1.0
1.0
0.0
0.0
-1.0
1.0
0.0
-0.1
-1.0
1.0
-0.1
-0.3
-1.0
1.0
-0.1
-0.4
-0.9
1.0
-0.2
-0.5
-0.9
1.0
-0.2
-0.6
-0.8
1.0
-0.2
-0.7
-0.7
1.0
-0.2
-0.8
-0.6
1.0
-0.2
-0.9
-0.4
1.0
-0.3
-1.0
-0.3
1.0
-0.2
-1.0
-0.1
1.0
-0.2
-1.0
0.1
1.0
-0.2
-1.0
0.3
1.0
-0.2
-0.9
0.5
1.0
-0.2
-0.8
0.7
1.0
-0.1
-0.6
0.8
1.0
-0.1
-0.4
0.9
1.0
0.0
-0.2
1.0
1.0
0.0
0.0
1.0
1.0
0.0
0.2
1.0
1.0
0.1
0.4
0.9
1.0
0.1
0.6
0.8
1.0
0.2
0.8
0.7
1.0
0.2
0.9
0.5
1.0
0.2
1.0
0.3
1.0
0.2
1.0
0.1
1.0
0.2
1.0
-0.1
1.0
0.3
1.0
-0.2
1.0
0.2
0.9
-0.4
1.0
0.2
0.8
-0.6
1.0
0.2
0.7
-0.7
1.0
0.2
0.6
-0.8
1.0
0.2
0.5
-0.9
1.0
0.1
0.4
-0.9
1.0
0.1
0.3
-1.0
1.0
0.0
0.1
-1.0
1.0
0.0
0.0
-1.0
1.0
0.0
-0.1
-1.0
1.0
-0.1
-0.3
-1.0
1.0
-0.1
-0.4
-0.9
1.0
-0.2
-0.5
-0.9
1.0
-0.2
-0.6
-0.8
1.0
-0.2
-0.7
-0.7
1.0
-0.2
-0.8
-0.6
1.0
-0.2
-0.9
-0.4
1.0
-0.3
-1.0
-0.3
1.0
-0.2
-1.0
-0.1
1.0
-0.2
-1.0
0.1
1.0
-0.2
-1.0
0.3
1.0
-0.2
-0.9
0.5
1.0
-0.2
-0.8
0.7
1.0
-0.1
-0.6
0.8
1.0
-0.1
-0.4
0.9
1.0
0.0
-0.2
1.0
1.0
0.0
0.0
1.0
1.0
tan(beta)
0.0
0.0
0.1
0.1
0.2
0.2
0.2
0.2
0.3
0.3
0.3
0.2
0.2
0.2
0.2
0.1
0.1
0.0
0.0
0.0
-0.1
-0.1
-0.2
-0.2
-0.2
-0.2
-0.3
-0.3
-0.3
-0.2
-0.2
-0.2
-0.2
-0.1
-0.1
0.0
0.0
0.0
0.1
0.1
0.2
0.2
0.2
0.2
0.3
0.3
0.3
0.2
0.2
0.2
0.2
0.1
0.1
0.0
0.0
0.0
-0.1
-0.1
-0.2
-0.2
-0.2
-0.2
-0.3
-0.3
-0.3
-0.2
-0.2
-0.2
-0.2
-0.1
-0.1
0.0
0.0
T
0.0
-6.2
-12.0
-14.0
-14.6
-13.4
-9.8
-6.1
-2.1
3.0
5.6
7.7
7.6
6.6
7.0
5.6
3.7
1.9
0.0
-2.0
-4.2
-6.3
-8.5
-10.2
-10.6
-11.6
-10.2
-9.0
-6.2
-3.1
-2.0
-2.0
-6.5
-11.6
-16.3
-24.9
0.0
36.4
61.9
49.9
38.4
27.6
21.5
19.4
18.5
19.5
18.2
17.3
16.2
13.8
11.2
8.5
5.5
2.6
0.0
-2.4
-4.3
-6.3
-7.8
-9.0
-9.2
-10.1
-8.9
-6.5
2.1
6.1
9.8
13.4
13.8
14.0
11.0
6.2
0.0
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 21
Z
-29.0
-27.9
-25.8
-18.5
-12.6
-7.4
-3.1
-0.7
0.2
-0.8
-2.5
-5.1
-7.0
-8.2
-11.8
-13.3
-13.9
-14.2
-15.0
-15.2
-15.5
-14.9
-14.4
-12.7
-9.7
-7.7
-4.6
-2.3
-0.5
0.3
0.6
1.1
5.6
15.3
35.0
112.4
144.0
164.2
133.4
65.8
33.1
15.3
6.8
2.2
-1.4
-5.0
-8.2
-11.5
-14.9
-17.1
-18.9
-20.3
-20.3
-19.8
-19.8
-17.9
-16.0
-15.0
-13.1
-11.1
-8.4
-6.7
-4.0
-1.7
0.2
-0.7
-3.1
-7.4
-11.9
-18.5
-23.7
-27.9
-29.0
N
0.0
-1.2
-2.4
-2.9
-3.1
-2.9
-2.2
-1.5
-0.5
0.8
1.5
2.2
2.2
2.0
2.2
1.8
1.2
0.6
0.0
-0.7
-1.4
-2.0
-2.7
-3.1
-3.1
-3.3
-2.7
-2.3
-1.5
-0.7
-0.4
-0.4
-1.4
-2.4
-3.3
-5.0
0.0
7.3
12.6
10.3
8.1
6.0
4.9
4.6
4.6
5.0
4.9
4.9
4.8
4.2
3.5
2.7
1.8
0.9
0.0
-0.8
-1.4
-2.0
-2.4
-2.7
-2.7
-2.9
-2.4
-1.7
0.5
1.5
2.2
2.9
2.9
2.9
2.2
1.2
0.0
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
2.2.6. Tính mômen tổng T :
- Thứ tự làm việc của động cơ : 1-3-5-6-4-2
- Góc công tác ct
180. 180.4
1200 .
i
6
Bảng 2-3 : Xác định các kì làm việc của xilanh
Góc
0
180
360
540
720
lệch
khuỷu
nạp
máy 1
máy 2
nén
cháy-giản nở
nén
thải
cháy-giản-nở
thải
nạp
máy 3
thải
nạp
nén
cháy-giản nở
thải
máy 4
nén
cháy-giản nở
thải
nạp
nén
thải
máy 5
nạp
nén
cháy-giản
nở
máy 6
cháy-giản nở
thải
nạp
nén
Bảng 2-4 : Xác định góc công tác của các xilanh
TT
Tính mômen tổng
Góc công tác
Điểm
Điểm
đầu
cuối
1
α1
0
120
2
α2
120
240
3
α3
600
720
4
α4
240
360
5
α5
480
600
6
α6
360
480
T = T1 + T2 + T3 + T4 + T5 + T6 .
Tính giá trị của Ttb bằng công thức:
30.N i .103
Ttb
( N / m 2 ).
.R.FP ..n
Trong đó : : công suất chỉ thị của động cơ; N i
Ne
m
[KW ]
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 22
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
Với
GVHD:Nguyễn Quang Trung
m (0,7 0,95) ; chọn m 0,9 N i
3360
3733 [KW ]
0,9
n: là số vòng quay của động cơ; n = 750(v/p).
.n 3,14.750
30
FP : là diện tích đỉnh piston;
30
FP
78,5( Rad / s)
.D 2
4
3,14.0.32 2
0,08(m 2 ) .
4
R:là bán kính quay của trục khuỷu; R=160(mm)=0,16(m).
: là hệ số hiệu đính đồ thị công; φ=( ,92÷ ,97) ,chọn φ= ,97 (Khi vẽ đã hiệu chỉnh đồ thị
công)
Ttb
30.3733.10 3.
3,83( MN / m 2 ) .
3
.160.10 .0,08.0,97.750
Ttb
3,83
77,37( MN / m 2 )
.
0,0495
Với tỷ lệ xích : T P 0,0495(MN / m 2 .mm)
Bảng 2-5 : Xác định tổng T
α1
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
100.0
110.0
120.0
T1
0.0
-6.2
-12.0
-14.0
-14.6
-13.4
-9.8
-6.1
-2.1
3.0
5.6
7.7
7.6
α2
T2
α3
120.0 7.6 240.0
130.0 6.6 250.0
140.0 7.0 260.0
150.0 5.6 270.0
160.0 3.7 280.0
170.0 1.9 290.0
180.0 0.0 300.0
190.0 -2.0 310.0
200.0 -4.2 320.0
210.0 -6.3 330.0
220.0 -8.5 340.0
230.0 -10.2 350.0
240.0 -10.6 360.0
BẢNG GIÁ TRỊ TỔNG T
T3
α4
T4
α5
-10.6 600.0 -9.2 480.0
-11.6 610.0 -10.1 490.0
-10.2 620.0 -8.9 500.0
-9.0 630.0 -6.5 510.0
-6.2 640.0 2.1 520.0
-3.1 650.0 6.1 530.0
-2.0 660.0 9.8 540.0
-2.0 670.0 13.4 70.0
-6.5 680.0 13.8 560.0
-11.6 690.0 14.0 570.0
-16.3 700.0 11.0 580.0
-24.9 710.0 6.2 590.0
0.0 720.0 0.0 600.0
T5
16.2
13.8
11.2
8.5
5.5
2.6
0.0
-2.4
-4.3
-6.3
-7.8
-9.0
-9.2
α6
360.0
370.0
380.0
390.0
400.0
410.0
420.0
430.0
440.0
450.0
460.0
470.0
480.0
T6
0.0
36.4
61.9
49.9
38.4
27.6
21.5
19.4
18.5
19.5
18.2
17.3
16.2
α
TỔNG T
0.0
4.1
10.0
28.9
20.0
49.1
30.0
34.5
40.0
28.9
50.0
21.8
60.0
19.5
70.0
20.3
80.0
15.3
90.0
12.4
100.0
2.3
110.0 -12.9
120.0
4.1
Hình 2-7: Đồ thị tổng T
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 23
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
2.2.7. Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu :
Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên chốt
khuỷu ở mỗi vị trí của trục khuỷu. Từ đồ thị này ta có thể tìm trị số trung bình của phụ tải
tác dụng lên chốt khuỷu cũng như có thể dễ dàng tìm được 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
dầu bôi trơn và để xác định phụ tải khi tính sức bền ở trục.
- Khi vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu có thể chưa cần xét đến lực quán tính
chuyển động quay của khối lượng thanh truyền m2 quy về tâm chốt khuỷu vì phương và trị
số của lực quán tính này không đổi, sau khi vẽ xong ta xét.
- Vẽ hệ toạ độ T - Z gốc toạ độ 0' trục ’Z có chiều dương hướng xuống dưới.
- Chọn tỉ lệ xích : T Z P 0,0495(MN / m 2 .mm) .
- Đặt giá trị của các cặp (T,Z) theo các góc tương ứng lên hệ trục toạ độ T - Z. Ứng với
mỗi cặp giá trị (T,Z) ta có một điểm, đánh dấu các điểm từ 0,1,2, 72 ứng với các góc từ
0 720 nối các điểm lại ta có đường cong biểu diễn véc tơ phụ tải tác dung lên chốt
khuỷu.
- Dịch chuyển gốc toạ độ. Trên trục ’Z (theo chiều dương) ta lấy điểm
với 00' PR o
(lực quán tính ly tâm).
m2 .R. 2
+ Lực quán tính ly tâm : PRo
.
FP
m2 : khối lượng thanh truyền qui dẫn về đầu to; m2 39,4(kg)
PR
o
m2 .R. 2 39,4.0,220.78,5 2
MN
.10 6 0,667679( 2 ).
FP
0,08
m
Với tỷ lệ xích Z ta dời gốc toạ độ ’ xuống
PRo
PRo
z
một đoạn ’ .
0,667679
13,4(mm) .
0,0495
+ Đặt lực PR về phía dưới tâm ’, ta có tâm
0
đây là tâm chốt khuỷu.
- Từ tâm O vẽ vòng tròn tượng trưng chốt khuỷu.
+ Xác định , giá trị , phương chiều và điểm đặt lực.
Giá trị của lực là độ dài véctơ tính từ gốc
đến vị trí bất kì mà ta cần.
Chiều của lực hướng từ tâm ra ngoài.
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 24
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
Điểm đặt của lực là giao của phương kéo dài về phía
của véctơ lực và đường tròn
tượng trưng cho chốt khuỷu.
Q PRo T Z 00' 0' 0 .
Q PRo Ptt .
: là điểm bất kỳ trên đồ thị
Q : là hợp lực của các lực tác dụng lên chốt khuỷu.
Hình 2-8 : Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 25
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
2.2.8. Khai triển đồ thị phụ tải trong hệ toạ độ cực thành đồ thị Q - :
- Khai triển đồ thị phụ tải ở toạ độ độc cực trên thành đồ thị Q - rồi tính phụ tải trung
bình Qtb .
- Vẽ hệ trục Q - . Chọn tỉ lệ xích Q P 0,0495(MN / m 2 .mm) .
2( 0 / mm) .
- Trên các điểm chia của trục
- , ta lần lượt đặt các véctơ Ptt tương ứng với các góc
từ 0 ,10 ,20 ,...,720 . Với Ptt T Z và trị số của Ptt được lấy ở đồ thị véctơ phụ tải
tác dụng lên chốt khuỷu. Nối các đầu nút véctơ lại ta sẽ có đường cong biểu diển đồ
thị khai triển Q f ( ) .
Xác định Qtb.
Qtb 50,35(mm) .
Hình 2-9: Đồ thị khai triển Q_α
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 26
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
Đồ thị phụ tải chốt khuỷu
α
Q
0.0
73.1
5.0
72.6
10.0
68.4
15.0
61.5
20.0
52.6
25.0
42.8
30.0
33.6
35.0
27.5
40.0
26.5
45.0
30.3
50.0
36.0
55.0
41.9
60.0
46.7
65.0
50.0
70.0
52.2
75.0
53.6
80.0
54.5
85.0
55.0
90.0
55.2
95.0
55.0
100.0
55.6
105.0
53.8
110.0
52.6
115.0
50.6
120.0
47.6
125.0
43.3
130.0
37.9
135.0
32.4
140.0
27.8
145.0
26.1
150.0
27.6
155.0
30.0
160.0
29.4
165.0
22.5
170.0
15.2
175.0
70.8
180.0
82.4
Bảng 2-6 : Bảng xây dựng đồ thị Q-α.
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 27
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
2.2.9. Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền :
Dựa trên nguyên l lực và phản lực tác dụng tại một điểm bất kỳ trên chốt khuỷu và đầu
to thanh truyền và xét đến sự chuyển động tương đối gi a chúng, ta có thể xây dựng được
đồ thị phụ tải tác dụng lên trục khuỷu. Sau khi vẽ được đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt
khuỷu ta c n cứ vào đó để vẽ đồ thị phụ tải của ổ trượt ở đầu to thanh truyền.
Cách vẽ như sau :
- Chiều của lực tác dụng lên chốt khuỷu, ngược chiều với lực tác dụng lên đầu to thanh
truyền nhưng trị số của chúng bằng nhau.
- Vị trí của điểm đặt các lực tác dụng tương ứng với góc quay 1 , 2 .... của chốt khuỷu là
vị trí tương ứng với các góc 1 1 , 2 2 ,... của đầu to thanh truyền và đầu to thanh
truyền ngược chiều quay chốt khuỷu.
- Vẽ dạng đầu to thanh truyền lên tờ giấy bóng, tâm của đầu to thanh truyền là O, đầu
thanh truyền hướng xuống. Vẽ vòng tròn tâm O (tâm đầu to thanh truyền), đường tâm
thanh truyền cắt vòng tròn tại điểm
và lấy làm gốc O 0 . Trên vòng tròn này ta chia thành
các góc chia có giá trị ( 2 2 ) ; ( 2 2 ) ... và bắt đầu từ điểm O 0 theo chiều kim đồng
hồ, ( 2 2 ) , ( 2 2 ) ,...tra trong bảng phụ lục sách Kết Cấu và Tính Toán Động Cơ.
- Vẽ hệ trục T - Z chiều dương trục Z hướng xuống dưới.
- Sau đó đem tờ giấy bóng này đặt lên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, sao cho tâm
O của đầu to thanh truyền trùng với tâm O chốt khuỷu và trục O-Z trùng với đường tâm
thanh truyền (hướng xuống dưới ).
- Trên tờ giấy bóng hiện lên các số ghi của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu điểm
đầu trên là O o , sau đó lần lượt xoay tờ giấy bóng theo chiều ngược chiều kim đồng hồ sao
cho các điểm chia (tia chia) (1 1 ) ; ( 2 2 ) .. trên tờ giấy bóng mờ lần lượt trùng với
trục O-Z và mỗi lần ta lại đánh dấu các điểm ở dưới hiện lên tờ giấy bóng, tương ứng với
góc xoay. Nối lần lượt các điểm vừa đánh dấu trên tờ giấy bóng theo đúng thứ tự ta được
đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền.
- Xác định giá trị , phương chiều, và điểm đặt lực :
+ Giá trị là độ dài của véctơ tính từ tâm O đến bất kỳ vị trí nào ta cần xác định trên đồ thị.
+ Chiều của lực từ tâm O đi ra.
+ Điểm đặt là giao điểm của véctơ và vòng tròn tượng trưng cho đầu to thanh truyền.
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 28
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
0
Z'
T'
MN
m2
MN
2
m
Hình 2-1 : Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 29
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
ANPHA ANPHA+BETA
ANPHA ANPHA+BETA
370.0
372.5
0.0
0.0
380.0
384.9
10.0
12.5
390.0
397.2
20.0
24.9
400.0
409.2
30.0
37.2
410.0
421.0
40.0
49.2
420.0
432.5
50.0
61.0
430.0
443.6
60.0
72.5
440.0
454.3
70.0
83.6
450.0
464.5
80.0
94.3
460.0
474.3
90.0
104.5
470.0
483.6
100.0
114.3
480.0
492.5
110.0
123.6
490.0
501.0
120.0
132.5
500.0
509.2
130.0
141.0
510.0
517.2
140.0
149.2
520.0
524.9
150.0
157.2
530.0
532.5
160.0
164.9
540.0
540.0
170.0
172.5
550.0
547.5
180.0
180.0
560.0
555.1
190.0
187.5
570.0
562.8
200.0
195.1
580.0
570.8
210.0
202.8
590.0
579.0
220.0
210.8
600.0
587.5
230.0
219.0
610.0
596.4
240.0
227.5
620.0
605.7
250.0
236.4
630.0
615.5
260.0
245.7
640.0
625.7
270.0
255.5
650.0
636.4
280.0
265.7
660.0
647.5
290.0
276.4
670.0
659.0
300.0
287.5
680.0
670.8
310.0
299.0
690.0
682.8
320.0
310.8
700.0
695.1
330.0
322.8
710.0
707.5
340.0
335.1
720.0
720.0
350.0
347.5
360.0
360.0
Bảng 2.7: Bảng tính tổng Alpha+Beta
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 30
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
2.2.10. Đồ thị mài mòn chốt khuỷu :
Đồ thị mài mòn chốt khuỷu thực chất là đồ thị biểu diễn trạng thái chịu lực của chốt
khuỷu trong một chu trình công tác của động cơ, nó cũng phản ánh được dạng mài mòn l
thuyết của chốt khuỷu, xác định vùng chịu lực bé nhất khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn.
Các giả thiết khi xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu:
+ Khi tính toán mài mòn, ta tính ở động cơ có tốc độ không đổi và bằng định mức
+ Tại một điểm trên chốt khuỷu lực tác dụng gây ảnh hưởng đều về cả 2 phía trong
phạm vi 12 o.
+ Độ mài mòn tỷ lệ thuân với phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.
+ Không xét đến điều kiên công nghệ chế tạo và sử dụng, lắp ghép.
+ Các bước tiến hành vẽ như sau :
- Trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta vẽ vòng tròn bất kỳ và chia thành 24 phần
bằng nhau tức là chia theo 15o, theo chiều ngược chiều kim đồng hồ, bắt đầu tại điểm
tai
giao điểm của vòng tròn với trục OZ (theo chiều dương) tiếp tục đánh số thứ tự
0,1,2,...,23.
- Từ các điểm chia vòng tròn này, ta kẻ các tia qua tâm O và kéo dài, các tia này sẽ cắt đồ
thị phụ tải phụ tải tai nhiều điểm, có bao nhiêu điểm cắt đồ thị thì sẽ có bấy nhiêu lực tác
dụng tại vị trí đó. Do đó ta có :
Qi Q0 Q1 .. Q23
Lập bảng ghi kết quả Qi vào bảng.
- Tính Qi theo các dòng:
Q Qi Q0 Q1 ... Q23 .
- Chọn tỉ lệ xích : 2(MN / m 2 .mm) .
- Vẽ vòng tròn bất kỳ tượng trưng cho chốt khuỷu, vẽ các tia ứng với số lần chia, lần lượt
đặt các giá trị Q0 , Q1 ,.., Q23. lên các tía tương ứng theo chiều từ ngoài vào tâm vòng
tròn. Nối các đầu mút lại ta có dạng đồ thị mài mòn chốt khuỷu.
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 31
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
Hình 2-11: Đồ thị mài mòn chốt khuỷu
Bảng 2-8 : xác định đồ thị mài mòn chốt khuỷu
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Tổng
Vẽ
0
131
156
128
71
47
14
20
35
98
700
0
35
1
131
156
128
71
47
34
20
35
98
720
1
36
2
131
156
128
71
47
34
26
35
98
726
2
36
3
131
156
128
71
47
34
26
22
98
713
3
36
4
131
156
128
71
47
34
26
22
21
636
4
32
5
156
128
71
47
34
26
22
21
22
527
5
26
6
128
71
47
34
26
22
21
22
77
7
8
71
47 47
34 34
26 26
22 22
21 21
22 22
77 77
120 120
131
448 440 500
6
7
8
22 22 25
9
34
26
22
21
22
77
120
131
143
596
9
30
10
11
26
22 22
21 21
22 22
77 77
120 120
131 131
143 143
54 54
8
616 598
10 11
31 30
12
13
14
15
16
17
21
22 22
77 77 77
120 120 120 120
131 131 131 131 131
143 143 143 143 143 143
54 54 54 54 54 54
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
9
9
9
9
9
10 10 10 10
12 12 12
14 14
20
18
19
20 21 22 23
131 131 131 131
156 156 156
128 128
71
54
8
8
9
10
12
14
20
35
8
8
8
9
9
9
10 10 10 10
12 12 12 12 12
14 14 14 14 14
20 20 20 20 20
35 35 35 35 35
98 98 98 98 98
584 572 560 495 389 278 170 214 337 485 604 665
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
29 29 28 25 19 14
9 11 17 24 30 33
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 32
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
PHẦN II: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ THAM KHẢO
1.CHỌN ĐỘNG CƠ MAK M43C LÀM ĐỘNG CƠ THAM KHẢO:
Hình 2.1 Động cơ MAK M43C
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 33
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
* Bảng thông số kỹ thuật của động MAK M43C
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 34
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
2.
PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ
MAK M43C :
2.1.Thân máy:
Thân máy bao gồm thân xylanh và hộp trục khuỷu. Các xy lanh làm thành ống lót rồi
lắp lên thân.Chung quanh xy lanh đều có nước làm mát bao bọc.Kết cấu thân máy theo
kiểu thân xy lanh hộp trục khuỷu được đúc bằng gang xám và được gia cố bằng các đường
gân t ng độ bền, độ cứng v ng, dễ dàng bao kín và ít bề mặt lắp ghép. Do thân máy đúc
liền với hộp trục khuỷu nên giảm bớt được mặt lắp ghép khiến cho gia công đơn giản và ở
mặt lắp thân máy với hộp trục khuỷu chỉ cần làm mỏng như chiều dày của thân máy,không
cần làm mặt lắp ghép.
2.2.Nắp máy:
Là chi tiết dùng để đậy kín buồng cháy và là nơi để lắp ráp các bộ phận khác
như:xupap,ló xo xupap,ống dẫn hướng xupap, các đường nạp,đường thải,đường dầu bôi
trơn,đường làm mát. Ở động cơ tham khảo này mỗi hàng xylanh được bố trí một nắp
xylanh riêng biệt.
Các đường nước làm mát trên nắp xylanh được nối thông với các đường nước trên thân
máy.Nh ng điểm nối của nắp xylanh và sơmi xylanh được làm kín bằng đệm.
2.3.Xylanh:
Xylanh được đúc liền với hộp trục khuỷu, được làm bằng gang xám.
2.4.Các te:
Các te có nhiệm vụ chứa dầu bôi trơn và lắng đọng bụi bẩn tạp chất,che chắn và bao kín
phần dưới của hộp trục khuỷu và bơm dầu bôi trơn đi bôi trơn các chi tiết. Trên các te có
một vách ng n ở gi a nhằm hạn chế bụi bẩn,từ ng n chứa qua ng n bên cạnh.
Ở dưới các te có một bulong xả dầu khi bảo dưỡng,thay thế dầu bôi trơn, bulong này
nằm ở vị trí thấp nhất của các te để xả dầu đồng thời cũng xả được bụi bẩn lắng đọng trong
các te. Các te được làm bằng thép và được chế tạo bằng phương pháp dập.
2.5.Cơ cấu phân phối khí của động cơ:
2.5.1.Phƣơng án bố trí xupap:
Cơ cấu phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí, thải sạch khí thải khỏi xy lanh
và nạp đầy không khí mới vào xy lanh để động cơ làm việc liên tục.Cơ cấu phân phối khí
xupap treo được bố trí theo kiểu dung 2 xupap cho một xylanh(một xupap nạp và một
xupap thải),xupap được bố trí hai dãy dọc theo thân máy.Cách bố trí này đường thải và
đường nạp về hai phía để giảm sự sấy nóng không khí nạp do đó nâng cao hệ số nạp.
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 35
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
Hình 2.3. Xupap
Để dẫn động xupap trục cam được bố trí ở hộp trục khuỷu đặt gi a hai hang xylanh để
dẫn động toàn bộ các xupap,bố trí trục cam và cách dẫn động như thế làm cho kết cấu của
động cơ nhỏ gọn.Và dẫn động gián tiếp qua con đội,đũa đẩy,đòn bẩy…
2.5.2.Phƣơng án dẫn động trục cam:
Trục cam dùng để dẫn động xupap đóng mở theo quy luật nhất định,trục cam bao gồm
các phần cam:cam thải,cam nạp và các cổ trục cam.Vật liệu chế tạo trục cam là thép,các
mặt ma sát của trục cam,mặt làm việc của cam,của cổ trục,của mặt đầu trục cam được
xementit hóa và tôi cao tần.Trục cam bố trí trên hộp trục khuỷu nên được dẫn động bằng
bánh r ng.Phương án dẫn động bằng bánh r ng có ưu điểm là kết cấu đơn giản ,cặp bánh
r ng phân phối khí dùng bánh r ng nghiêng nên n khớp êm và bền.
2.6. Hệ thống nhiên liệu:
+Nhiệm vụ:
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 36
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
Hệ thống nhiên liệu động cơ có những nhiệm vụ sau:
- Chứa nhiên liệu dự tr , đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong một khoảnng thời
gian quy định .
- Lọc sạch nước và tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu .
- Cung cấp nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với chế độ làm việc quy định của
động cơ .
- Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xy lanh theo trình tự làm việc quy định của động
cơ.
- Cung cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ đúng lúc theo một quy luật đã định.
Hệ thống nhiên liệu động cơ MAK M43C sử dụng bơm đơn.Trên mỗi xylanh có 1 bơm để
phun nhiên liệu vào buồng cháy.
* Sơ đồ kết cấu bơm cao áp đơn.
Một số chi tiết chính trong bơm:
1
1. đầu nối ống cao áp
2
2. lò xo van cao áp
3
4
5
3. van cao áp
4. đế van cao áp
6
5. đệm kín
7
8
6. xi lanh
9
7. lổ nối đường dầu vào
10
8. ống r ng
11
9. thanh r ng
12
1 . chắn chận lò xo
11. piston
12. lò xo
13
16
15
14
13. cốc dẫn hướng
14. than bơm
15. vòng chặn
16. chắn chận lò xo phía dưới
Hình 2.4 : Sơ đồ kết cấu bơm cao áp đơn
* Nguyên lý làm việc:
Quá trình nạp:dưới tác dụng của lò xo piston đi xuống phía dưới đồng thời van cao áp
đóng kín nên tạo ra độ chân không trong không gian phía trên đỉnh piston và cho đến khi
đỉnh piston mở đường nạp thì nhiên liệu tràn vào bên trong xylanh cho đến khi piston dừng
lại thì quá trình nạp kết thúc.
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 37
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
Quá trình nén:piston đi lên nhờ con đội tác dụng vào cốc dẫn hướng,khi piston đi qua
khỏi lỗ nạp thì nhiên liệu được nén trong xylanh cho đến khi áp suất thắng được lực của lò
xo van cao áp,thì nhiên liệu cao áp bắt đầu theo đường ống cao áp đến vòi phun cho đến
khi rãnh xoắn trên thân piston đến lỗ trên thân xylanh thì trong xylanh đi qua lỗ trên thân
piston hồi trở lại.Áp suất nhiên liệu trong xylanh giảm dưới tác dụng của lò xo van cao áp
đóng lại chấm dứt quá trình cấp nhiên liệu cho vòi phun mặt dầu piston vẫn tiếp tục đi lên.
2.7.Hệ thống làm mát:
Động cơ dùng hệ thống làm mát hai vòng,vòng ngoài nước biển.
-Sơ đồ hệ thống:
.
Hình 2.5: Sơ đồ hệ thống làm mát.
Động cơ 6M43C có hệ thống làm mát bằng nước kiểu 2 vòng ( vòng ngoài: nước biển).
Trong hệ thống này, nước được làm mát tại két nước không phải là dòng không khí do quạt
gió tạo ra mà là bằng dòng nước có nhiệt độ thấp hơn, như nước sông, biển. Vòng thứ nhất
làm mát động cơ như ở hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng gọi là vòng kín. Vòng thứ
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 38
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
hai là nước biển được bơm chuyển đến két làm mát để làm mát nước vòng kín, sau đó lại
thải ra biển nên gọi là hệ thống hở.
2.8.Hệ thống bôi trơn:
Động cơ ta khảo sát dùng hệ thống bôi trơn cưỡng bức,dầu nhờn trong hệ thống bôi trơn
từ nới chứa dầu, được bơm dầu đẩy đến các bề mặt ma sát dưới một áp suất nhất định cần
thiết ,gần như đảm bảo tốt tất cả các yêu cầu về bôi trơn ,làm mát và tẩy rửa các bề mặt ma
sát ổ trục của hệ thống bôi trơn.
+Hệ thống bôi trơn:
2.9. Nhóm piston, xilanh, thanh truyền, trục khuỷu:
2.9.1. Piston:
Đỉnh piston kiểu đỉnh bằng, kết cấu đơn giản, diện tích chịu nhiệt nhỏ.
Đầu piston có 3 rãnh xécm ng trong đố có 2 rãnh xécm ng khí và 1 rãnh xécm ng
dầu, rãnh xécm ng dầu có các lỗ để đưa dầu bôi trơn xilanh về lại cácte.
Mặt trong thân piston có các đường gân để t ng độ cứng v ng cho piston trong quá
trình làm việc.
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 39
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
Chân piston không làm bằng mà được khoét lõm vào để giảm trọng lượng cho
piston.
Chốt piston là một ống hình trụ được vát ở hai đầu. Chốt piston lắp tự do với đầu
nhỏ thanh truyền được hãm bằng hai vòng khóa tại hai đầu chốt piston.
Xécm ng có 3 xécm ng, 2 xécm ng khí và 1 xécm ng dầu. Xécm ng khí có kết cấu
khá đơn giản, tiết diện ngang là hình ch nhật. Xécm ng dầu là loại xécm ng tổ hợp gồm
một vòng lò xo đệm đặt gi a vành thép mỏng, loại này có tác dụng t ng áp suất tiếp xúc.
Hình 2.7. Piston
2.9.2. Xilanh:
Xilanh là ống trụ tròn, được đúc rời so với thân máy để tiện việc thay thế và được cố
định với thân máy nhờ các gờ trên xilanh. Xilanh được làm mát trực tiếp.
2.9.3. Thanh truyền:
Thanh truyền là chi tiết nối piston (hoặc là guốc của cán piston) với trục khuỷu,
nhằm truyền lực tác dụng trên piston cho trục khuỷu, biến chuyển động tịnh tiến của piston
thành chuyển động quay của trục khuỷu.
Đâu nhỏ thanh truyền có rãnh chứa dầu có chức n ng bôi trơn, chốt piston và đầu
nhỏ thanh truyền có bạc lót để giảm mài mòn.
Thân thanh truyền có tiết diện hình tròn có khoang lỗ dầu bôi trơn.
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 40
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
Đầu to thanh truyền có độ cứng v ng lớn để bạc lót không bị biến dạng
Hình 2.8. Thanh truyền
Hình 2.9.Kết cấu đầu to thanh truyền.
1- Nắp đầu to; 2- Bulông đầu to thanh truyền; 3- Thân thanh truyền; 4Bạc lót
2.9.4. Trục khuỷu:
Trục khuỷu là một trong nh ng chi tiết máy quan trọng nhất, cường độ làm việc lớn
nhất và giá thành cao nhất của động cơ đốt trong.
Công dụng của trục khuỷu là tiếp nhận lực tác dụng lên piston truyền qua thanh
truyền và biến chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay của trục để đưa công suất ra
ngoài.
Trục khuỷu của động MAK M43C là trục khuỷu nguyên, loại trục khuỷu này có ưu
điểm là dể chế tạo và đảm bảo độ cân bằng, cứng v ng. Tuy nhiên, nhược điểm là trục sẽ
dài hơn và khó lắp ráp.
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 41
GVHD:Nguyễn Quang Trung
114.3
152.4
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
76.35
65.2
1130
Hình 2.1 . Kết cấu trục khuỷu nguyên.
2.9.5. Thân máy:
Thân máy có đặc điểm là làm rời với xilanh (vỏ thân chịu lực) vì vậy khi lực khí thể
tác dụng lên thân thì chỉ có phần vỏ thân chịu lực kéo còn xilanh thì không.Vì vậy nó có ưu
điểm là cải thiện được công nghệ đúc thân máy, tiết kiệm được vật liệu quí, khi sửa chửa
thay thế xilanh dễ dàng.
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 42
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
PHẦN III: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA
NHÓM PISTON-THANH TRUYỀN.
3.1. NHÓM PISTON:
Hình 3.1 Kết cấu piston.
3.1.1 Cấu tạo , nhiệm vụ, yêu cầu của nhóm piston :
* Cấu tạo: Nhóm piston động cơ MAK M43C gồm có piston, chốt piston, vòng hãm chốt
piston, xécm ng khí và xécm ng dầu.
* Nhiệm vụ:
- Tạo thành buồng cháy và bao kín buồng cháy, ng n không cho khí lọt xuống cácte và
không cho dầu nhờn sục lên buồng cháy.
- Tiếp nhận lực khí thể và truyền cho thanh truyền làm quay trục khủy, trong quá trình
nạp thải nhóm piston có tác dụng như một bơm hút đẩy
*Yêu cầu: Do các điều kiện trên nên khi chế tạo piston cần phải đảm bảo các yêu cầu:
* Đỉnh piston tạo thành buồng cháy tốt, đảm bảo bao kín
* Tản nhiệt tốt, tránh kích nổ, giảm ứng suất nhiệt
* Trọng lượng nhỏ để giảm lực quán tính
* Đủ bền, đủ độ cứng v ng để giảm biến dạng quá lớn
* Chịu mài mòn tốt
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 43
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
3.1.2 Phân tích và lựa chọn kết cấu nhóm piston:
Từ hình 3.1, ta thấy kết cấu Piston động cơ MAK M43C có 3 phần : Phần đỉnh, phần đầu
và phần thân piston.
- Đỉnh piston: Đỉnh piston động cơ MAK M43C là loại đỉnh được đúc bằng, kết cấu đơn
giản chịu nhiệt tốt
- Phần đầu piston : Có xẻ 3 rãnh để lắp đặt xéc m ng. Gồm 2 xéc m ng khí phía trên và 1
xéc m ng dầu phía dưới cùng. Nhiệm vụ của các xéc m ng khí phía trên là bao kín buồng
cháy và của xéc m ng dầu phía dưới là ng n không cho dầu bôi trơn sục vào buồng cháy
của động cơ đồng thời tạo ra một lớp màng dầu mỏng để bôi trơn thành xy lanh.
- Phần thân piston : Nhìn từ hình cắt dọc của động cơ ta cũng thấy phần thân piston khá
dài đảm bảo dẫn hướng tốt. Trên thân piston có chế tạo lỗ và bệ để lắp chốt piston.
+ Chốt piston:
Chốt pittông có kết cấu là hình trụ rỗng nhằm giảm trọng lượng
Chốt pittông được lắp theo phương pháp lắp tự do, tức là không cố định trên bệ chốt mà
cũng không cố định trên đầu nhỏ thanh truyền. Trong quá trình làm việc chốt pittông có thể
xoay tự do quanh đường tâm chốt. Ở hai đầu chốt có hai vòng khoá hãm hạn chế khả n ng
chốt di chuyển dọc trục ở bên trong pittông.
a. Điều kiện làm việc:
Chốt piston là một chi tiết máy nối piston với thanh truyền, truyền lực tác dụng của khí
thể tác dụng trên piston cho thanh truyền để làm quay trục khuỷu.
Trong quá trình làm việc, chốt piston chịu lực khí thể và lực quán tính rất lớn. Các lực này
đều thay đổi theo chu kỳ đồng thời có tính chất va đập mạnh. Ngoài ra, nhiệt độ làm việc
của chốt piston tương đối cao ( > 373 K) mà chốt piston lại khó chuyển động xoay tròn
trong bệ chốt nên rất khó bôi trơn. Ma sát dưới dạng n a ướt, chốt piston dễ bị mòn.
Hình 3.2 : Chốt piston
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 44
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
b. Vật liệu chế tạo chốt piston:
Do điều kiện làm việc như vậy, chốt piston được chế tạo bằng vật liệu tốt, đảm bảo sức
bền, độ cứng v ng. Chốt piston được nhiệt luyện bằng phương pháp tôi để bề mặt làm việc
có độ cứng cao, chống mòn tốt, nhưng ruột chốt vẫn dẻo để chống mỏi tốt. Mặt chốt được
mài bóng để tránh ứng suất tập trung, khe hở lắp ghép chốt piston với thanh truyền và
piston phải nhỏ. Nếu không chốt sẽ chịu va đập lớn, dễ bị hư hỏng.
Khi chốt bị gãy trong quá trình làm việc, động cơ sẽ bị hư hỏng rất nặng: Vỡ thân máy,
gãy cong trục khuỷu, cong thanh truyền...
Do đặc điểm làm việc như trên nên yêu cầu vật liệu chế tạo chốt piston phải có sức bền
cao, chịu được mài mòn tốt và có độ dẻo lớn. Do đó thường sử dụng các loại vật liệu: Thép
cacbon và thép hợp kim có thành phần cacbon thấp. Động cơ MAK M43C chọn thép hợp
kim 12CrNi3A (thành phần: ,12%C, khoảng 1%Cr, 3%Ni, thuộc loại thép hợp kim tốt).
Thép được thấm than với độ sâu ( ,5 ÷ 2) [mm] rồi tôi đạt độ cứng bề mặt HRC = 56÷62,
độ cứng phần ruột cũng đạt HRC = 26÷3 .
c. Kết cấu và kiểu lắp ghép chốt piston:
Kết cấu chốt piston rất đơn giản, đều là hình trụ rỗng để giảm bớt khối lượng, t ng
mômen chống uốn và mômen chống xoắn. Các chốt chỉ khác nhau ở bề mặt bên trong chốt.
Bề mặt trong của chốt có thể là hình trụ hoặc côn với chiều dày chốt t ng dần từ hai đầu
vào gi a. Trong động cơ MAK M43C, sử dụng chốt piston có mặt bên trong là hình trụ để
dễ gia công.
Lắp ghép chốt piston động cơ MAK M43C theo kiểu lắp tự do:
- Do chốt xoay tự do quanh đường tâm của nó nên mòn đều, mặt chịu lực luôn thay đổi
nên chốt ít bị mỏi.
- Nếu khi có bụi bẩn chui vào làm kẹt chốt với bệ chốt hay đầu nhỏ thanh truyền thì chốt
vẫn có khả n ng làm việc.
+ Xecm ng:
Xecm ng làm nhiệm vụ bao kín buồng cháy, không cho khí cháy lọt xuống Cacte và
ng n dầu bôi trơn sục vào buồng cháy.Khi làm việc xecm ng trượt trên gương xy lanh với
tốc độ trượt rất cao, áp suất lớn nhưng thiếu dầu bôi trơn nên ma sát hầu như là ma sát n a
khô. Các tạp chất của quá trình cháy, tạp chất do dầu nhờn và do mạt kim loại sinh ra trong
quá trình ma sát nên càng làm cho xecm ng chống bị mòn.
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 45
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
Trên piston của động cơ có lắp hai loại xécm ng: xécm ng khí và xécm ng dầu.
Xécm ng khí có nhiệm vụ bao kín buồng cháy, ng n không cho khí cháy lọt xuống cacte.
Xécm ng dầu có nhiệm vụ ng n dầu nhưng sục lên buồng cháy, gạt tạo màng dầu mỏng
trên gương xylanh để bôi trơn.
Xécm ng làm việc trong điều kiện xấu: chịu nhiệt độ cao, áp suất va đập lớn, ma sát
mài mòn nhiều và chịu n mòn hóa học của khí cháy, dầu nhờn.
Chịu nhiệt độ cao: Khi làm việc, xécm ng tiếp xúc trực tiếp với khí cháy, cộng thêm
nhiệt lượng truyền từ piston qua và nhiệt sinh ra do ma sát gi a nó với xylanh nên nhiệt độ
của xécm ng rất cao nhất là xécm ng khí thứ nhất, khoảng (623 K÷673 K), nhiệt độ trung
bình của các xécm ng khí khác khoảng (4730K÷5230K). Nhiệt độ của xécm ng dầu cũng
vào khoảng (3730K÷4230K).
Nếu xécm ng khí bị hở, không khít với xylanh thì khí cháy thổi qua chỗ bị hở làm cho
nhiệt độ cục bộ vùng này t ng lên rất cao, có thể làm cháy xécm ng và piston. Do nhiệt độ
cao nên làm giảm độ bền vì vậy xécm ng dễ bị mất độ đàn hồi, làm hạn chế khả n ng gạt
dầu nhờn về cacte nên dầu nhờn dễ bị cháy thành keo bám trên xécm ng và gương xylanh,
làm xấu thêm điều kiện làm việc, thậm chí làm bó xécm ng.
Chịu lực va đập lớn: Khi làm việc, dưới tác dụng của lực khí thể và lực quán tính có
trị số rất lớn, luôn thay đổi về trị số và chiều tác dụng nên xécm ng bị va đập mạnh trong
rãnh xécm ng, có thể dẫn đến khả n ng hỏng xécm ng và rãnh xécm ng.
Chịu mài mòn và bị n mòn: Khi làm việc, xécm ng chịu ma sát lớn và mài mòn
nhiều là do áp suất tiếp xúc của xécm ng tác dụng lên gương xylanh lớn, tốc độ trượt lớn
mà bôi trơn lại rất kém.
Ngoài ra, xécm ng còn bị n mòn, mài mòn bởi các tạp chất sinh ra trong quá trình
cháy hoặc có lẫn trong khí nạp và trong dầu nhờn.
* Vật liệu chế tạo xécm ng:
Do điều kiện làm việc của xécm ng như trên nên vật liệu chế tạo xécm ng cần phải có
các tính n ng cơ l tính sau đây:
•
Có tính chịu mòn tốt ở điều kiện ma sát tới hạn.
•
Có hệ số ma sát nhỏ đối với gương xylanh.
•
Có sức bền, có độ đàn hồi cao và ổn định trong điều kiện nhiệt độ cao.
•
Có khả n ng rà khít với gương xylanh một cách nhanh chóng.
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 46
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
Vật liệu gang xám hợp kim được dùng phổ biến nhất để chế tạo xécm ng vì nó có
nh ng tính chất thõa mãn phần lớn các yêu cầu đặt ra. Trong trường hợp thiết kế
xécm ng cho động cơ MAK M43C , ta chọn vật liệu gang xám hợp kim vì nó có nhiều ưu
điểm mà bản thân các loại vật liệu khác không có được như:
•
Nếu mặt ma sát bị cào xước, trong quá trình làm việc vết xước mất dần, mặt
ma sát được khôi phục như cũ.
•
Graphit trong hợp kim ngang có khả n ng bôi trơn mặt ma sát do đó làm
giảm hệ số ma sát.
•
Ít nhạy cảm với ứng suất tập trung sinh ra ở các vùng có vết xước.
* Phân tích kết cấu xécm ng:
Xécm ng có kết cấu rất đơn giản . Nó có dạng vòng thép hở miệng. Đường kính D
của xécm ng là đường kính ngoài của xécm ng ở trạng thái lắp ghép trong xylanh. Mặt 1
là mặt đáy, mặt 2 là mặt lưng và mặt 3 là mặt bụng, chiều dày của xécm ng là khoảng cách
gi a hai mặt đáy.
Hình 3.3 Xéc m ng khí và xéc m ng dầu
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 47
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
+Ống lót xylanh
Hình 3.6 : Kết cấu xylanh động cơ MAK M43C
Xy lanh của động cơ MAK M43C được chế tạo riêng sau đó lắp vào thân máy bằng
phương pháp ép lót xy lanh. (như hình 3.6)Sau khi ép có chừa gờ xy lanh, cao hơn mặt của
thân máy để khi lắp ghép với đệm nắp máy sẽ kín khít hơn. Đây là lót xy lanh ướt, xung
quanh thân xy lanh có các rãnh được đúc chừa sẵn để tạo với xy lanh thành áo dẫn đường
nước làm mát.
Kết cấu này có hiệu quả làm mát tốt, tuy nhiên việc lắp ghép lót xy lanh vào thân máy
cần phải đảm bảo độ chính xác cao cũng như yêu cầu về vấn đề làm kín xy lanh để tránh
trường hợp lọt nước làm mát vào bên trong xy lanh xuống cacte dầu. Đây cũng là nhượt
điểm so với loại xy lanh được đúc sẳn trong thân máy.
3.2 NHÓM THANH TRUYỀN
3.2.1 cấu tạo, nhiệm vụ, yêu cầu, vật liệu chế tạo của nhóm thanh truyền:
a. Cấu tạo:Nhóm thanh truyền bao gồm: Thanh truyền, bulông đầu to, bạc lót đầu nhỏ và
bạc lót đầu to
b. Nhiệm vụ: Trong quá trình làm việc của động cơ nhóm thanh truyền có nhiệm vụ
truyền lực khí thể tác dụng lên piston đến cho trục khuỷu, làm quay trục khuỷu.
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 48
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
c. Điều kiện làm việc: Thanh truyền dùng để nối piston và trục khuỷu, có nhiệm vụ biến
chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu.
Điều kiện làm việc của thanh truyền:
- Chịu tác động của lực khí thể.
- Chịu tác động của lực quán tính nhóm piston.
- Chịu tác động của lực quán tính thanh truyền.
Thân thanh truyền chịu nén dưới tác dụng của lực khí thể và chịu uốn trong mặt phẳng
lắc của thanh truyền dưới tác dụng của lực quán tính.
Đầu nhỏ thanh truyền bị biến dạng dưới tác dụng của lực quá tính, đầu to thanh truyền
chịu tác dụng của lực quán tinh của nhóm piston và thanh truyền, thân thanh truyền chịu
nén dưới tác dụng của lực khí thể và chịu uốn trong mặt phẳng lắc của nó dưới tác dụng
của lực quán tính. Khi động cơ làm việc thì các lực khí thể và lực quán thay đổi theo chu
kỳ cả về trị số và hướng, tải trọng tác dụng lên thanh truyền là tải trọng thay đổi và có tính
chất va đập.
d.Vật liệu chế tạo:
Vật liệu chế tạo thanh truyền thường là thép cacbon và thép hợp kim tùy thuộc vào
động cơ. Động cơ MAK M43C chọn vật liệu làm thanh truyền là thép hợp kim: 4 Cr,
4 CrNi, ngoài ra có thể dùng 4 Cr Mo, 18Cr Ni W...
3.2.2 Phân tích và lựa chọn kết cấu nhóm thanh truyền :
Đây là kết cấu thanh truyền
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 49
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
Hình 3.4 : Kết cấu thanh truyền
Kết cấu thanh truyền gồm ba phần:
• Đầu nhỏ thanh truyền: Đầu lắp ghép thanh truyền với chốt piston
• Đầu to thanh truyền: Đầu lắp ghép thanh truyền với chốt khuỷu.
• Thân thanh truyền: Phần thanh truyền nối đầu nhỏ với đầu to.
+ Đầu nhỏ thanh truyền:
Kết cấu đầu nhỏ thanh truyền phụ thuộc vào kích thước chốt piston và phương pháp lắp
ghép chốt piston với đầu nhỏ thanh truyền. Khi piston lắp theo kiểu tự do thì đầu nhỏ thanh
truyền có dạng hình trụ rỗng, cung tròn đồng tâm. Động cơ YANMAR 6HA2M - WDT có
số vòng quay lớn nên đầu nhỏ thanh truyền dùng dạng hình trụ mỏng để giảm lực quán
tính. Trên đầu nhỏ thanh truyền có bố trí lỗ phun dầu để làm mát đỉnh piston. Vì chốt
piston lắp theo kiểu tự do nên trên đầu nhỏ có lắp bạc lót để tránh làm hỏng đầu nhỏ thanh
truyền.
+ Thân thanh truyền:
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 50
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
Động cơ MAK M43C dùng thanh truyền có tiết diện thân là hình tròn và sử dụng vật
liệu hợp l nên trọng lượng thanh truyền nhỏ mà độ cứng v ng lớn. Chiều rộng của thân
thanh truyền t ng dần từ đầu nhỏ lên đầu to để phù hợp với quy luật phân bố lực quán tính
tác dụng trên thân thanh truyền trong mặt phẳng lắc (phân bố theo quy luật hình tam giác).
Chiều dày của thân thanh truyền làm đồng đều trên suốt chiều dài.
+ Đầu to thanh truyền:
Kích thước đầu to thanh truyền phụ thuộc vào đường kính và chều dài chốt khuỷu.
Đầu to thanh truyền phải đảm bảo các yêu cầu:
• Có độ cứng v ng lớn để bạc lót không bị biến dạng.
• Kích thước nhỏ gọn để lực quán tính chuyển động quay nhỏ.
• Chỗ chuyển tiếp gi a thân và đầu to phải có góc lượn lớn để giảm ứng suất tập trung.
• Dễ lắp ghép cụm piston thanh truyền với trục khuỷu.
Đầu to thanh truyền động cơ MAK M43C được cắt thành hai nửa: phần trên nối liền
với thân, phần dưới là nắp đầu to thanh truyền và lắp với nhau bằng bulông thanh truyền.
+ Bu lông thanh truyền:
a. Trạng thái làm việc:
Bulông thanh truyền là một chi tiếi nhỏ nhưng rất quan trọng. Trong quá trình làm
việc, bulông thanh truyền chịu các lực sau:
• Lực siết ban đầu khi lắp ghép. Lực này gây ra ứng suất kéo và xoắn bulông.
• Lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến và khối lượng chuyển động quay
(không tính khối lượng của nắp đầu to thanh truyền) gây ra. Các lực này gây ra ứng suất
thay đổi.
b. Vật liệu chế tạo Vật liệu chế tạo bulông thanh truyền là thép hợp kim 4 Cr.
c. Kết cấu: Kết cấu của bulông thanh truyền phải đủ sức bền, độ cứng v ng, nhất là phải
có sức bền mỏi cao. Khi thiết kế phải đảm bảo bulông chỉ chịu lực kéo, tránh lực cắt và lực
uốn. Có biện pháp t ng sức bền chóng mỏi của bulông thanh truyền như làm góc lượn ở
nh ng chổ thay đổi kích thước đường kính, làm thắt chổ phần thân nối với ren và dùng các
biện pháp công nghệ.
+ Bạc lót đầu to và đầu nhỏ thanh truyền:
a.Yêu cầu đối với vật liệu chế tạo bạc lót:
Do đặc điểm kết cấu, điều kiện làm việc của động cơ, vật liệu chịu mòn dùng làm ổ
trục phải thoả mãn các yêu cầu sau: có tính chống mòn tốt, có độ cứng thích hợp và độ dẻo
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 51
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
cần thiết, chống rà khít với bề mặt trục, ở nhiệt độ cao sức bền ít giảm sút, truyền và dẫn
nhiệt tốt, ít giãn nở, gi được dầu bôi trơn, dễ đúc và dễ bám vào vỏ thép.
b. Vật liệu chế tạo bac lót:
Động cơ MAK M43C dùng hợp kim đồng chì thuộc nhóm kim loại để làm lớp chịu
mòn. Bởi vì nó có các ưu điểm sau: sức bền cơ học cao, chịu được nhiệt độ cao(48 oK), độ
cứng cao, ít giảm ở nhiệt độ cao, chịu được áp suất bề mặt ổ lớn, dẫn nhiệt tốt .
Tuy nhiên việc dùng hợp kim đồng chì cũng có nh ng khuyết điểm sau: gia công bạc lót
hợp kim dồng chì yêu cầu độ chính xác cao, tính đúc của hợp kim đồng chì rất khó kh n,
phải đảm bảo chất lượng dầu bôi trơn không để nước lẫn vào vì phá hỏng hợp kim đồng
chì.
c. Kết cấu của bạc lót:
Bạc lót đầu to thanh truyền và bạc lót đầu nhỏ thanh truyền được chia thành hai nửa, cấu
tạo gồm gộp bạc bằng thép ở ngoài và lớp hợp kim đồng chì tráng lên mặt trong của bạc.
Sử dụng bạc lót mỏng có ưu điểm sau:
• Thích hợp với điều kiện sản xuất hàng loạt, thay thế dễ dàng do đảm bảo tính lắp lẫn tốt.
• Giảm được nhiều thời gian cạo rà khi lắp ghép bạc lót, tốn ít vật liệu hợp kim chịu mòn
và giảm được thời gian sửa ch a động cơ nên giảm giá thành sửa ch a.
• T ng khả n ng truyền nhiệt của bạc lót
• Giảm kích thước và trọng lượng của đầu to thanh truyền do đó tạo khả n ng t ng đường
kính chốt khuỷu.
Tuy nhiên, nó vẫn có nhược điểm: yêu cầu gia công có độ chính xác cao,cần nhiều thiết
bị chuyên dùng nên chỉ dùng trong sản xuất hàng loạt lớn.
Hình 3.5 Bạc lót thanh đầu to và đầu nhỏ thanh truyền
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 52
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.
Nguyên lý động cơ đốt trong _ Nguyễn Tất Tiến.
2.
Giáo trình môn học kết cấu động cơ đốt trong _ TS.Dương Việt Dũng.
3.
Giáo trình Kết cấu tính toán động cơ đốt trong _ PGS.TS.Trần Thanh Hải
Tùng.
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 53
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
SVTH: Trần Mạnh Chính - 11KTTT
GVHD:Trần Thanh Hải Tùng
Trang 54
[...]... MSSV:103110240 Trang 17 Đồ án môn học :Thiết Kế Máy Tàu GVHD:Nguyễn Quang Trung Hình 2-4: Đồ thị công P = f(v) _ Đồ thị lực quán tính –Pj = f(x) SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT MSSV:103110240 Trang 18 Đồ án môn học :Thiết Kế Máy Tàu GVHD:Nguyễn Quang Trung 2.2.3 Khai triển đồ thị Pj - V thành Pj - : Cách khai triển đồ thị này giống như cách khai triển đồ thị P -V thành P - nhưng giá trị của Pj trên đồ thị P - V... Trang 32 Đồ án môn học :Thiết Kế Máy Tàu GVHD:Nguyễn Quang Trung PHẦN II: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ THAM KHẢO 1.CHỌN ĐỘNG CƠ MAK M43C LÀM ĐỘNG CƠ THAM KHẢO: Hình 2.1 Động cơ MAK M43C SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT MSSV:103110240 Trang 33 Đồ án môn học :Thiết Kế Máy Tàu GVHD:Nguyễn Quang Trung * Bảng thông số kỹ thuật của động MAK M43C SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT MSSV:103110240 Trang 34 Đồ án môn... MSSV:103110240 Trang 30 Đồ án môn học :Thiết Kế Máy Tàu GVHD:Nguyễn Quang Trung 2.2.10 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu : Đồ thị mài mòn chốt khuỷu thực chất là đồ thị biểu diễn trạng thái chịu lực của chốt khuỷu trong một chu trình công tác của động cơ, nó cũng phản ánh được dạng mài mòn l thuyết của chốt khuỷu, xác định vùng chịu lực bé nhất khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn Các giả thiết khi xây dựng đồ thị mài mòn chốt... Trường Giang -11KTTT MSSV:103110240 Trang 12 Đồ án môn học :Thiết Kế Máy Tàu GVHD:Nguyễn Quang Trung ngược kim đồng hồ, còn trên vòng tròn bán kính r2 ta đánh số ’,1’,2’, 18’ theo chiều kim đồng hồ, cả hai đều xuất phát từ tia OA - Từ các điểm chia trên 1 2 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... 0.0 Đồ án môn học :Thiết Kế Máy Tàu GVHD:Nguyễn Quang Trung 2.2.6 Tính mômen tổng T : - Thứ tự làm việc của động cơ : 1-3-5-6-4-2 - Góc công tác ct 180. 180.4 1200 i 6 Bảng 2-3 : Xác định các kì làm việc của xilanh Góc 0 180 360 540 720 lệch khuỷu nạp máy 1 máy 2 nén cháy-giản nở nén thải cháy-giản-nở thải nạp máy 3 thải nạp nén cháy-giản nở thải máy 4 nén cháy-giản nở thải nạp nén thải máy. .. 90.0 12.4 100.0 2.3 110.0 -12.9 120.0 4.1 Hình 2-7: Đồ thị tổng T SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT MSSV:103110240 Trang 23 Đồ án môn học :Thiết Kế Máy Tàu GVHD:Nguyễn Quang Trung 2.2.7 Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu : Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên chốt khuỷu ở mỗi vị trí của trục khuỷu Từ đồ thị này ta có thể tìm trị số trung bình của phụ... khuỷu Hình 2-8 : Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT MSSV:103110240 Trang 25 Đồ án môn học :Thiết Kế Máy Tàu GVHD:Nguyễn Quang Trung 2.2.8 Khai triển đồ thị phụ tải trong hệ toạ độ cực thành đồ thị Q - : - Khai triển đồ thị phụ tải ở toạ độ độc cực trên thành đồ thị Q - rồi tính phụ tải trung bình Qtb - Vẽ hệ trục Q - Chọn tỉ lệ xích Q P 0,0495(MN / m 2... ,720 Với Ptt T Z và trị số của Ptt được lấy ở đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Nối các đầu nút véctơ lại ta sẽ có đường cong biểu diển đồ thị khai triển Q f ( ) Xác định Qtb Qtb 50,35(mm) Hình 2-9: Đồ thị khai triển Q_α SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT MSSV:103110240 Trang 26 Đồ án môn học :Thiết Kế Máy Tàu GVHD:Nguyễn Quang Trung Đồ thị phụ tải chốt khuỷu α Q 0.0 73.1 5.0 72.6 10.0... trên đồ thị P - V khi chuyển sang đồ thị P - phải đổi dấu 2.2.4 Cộng đồ thị P - và Pj - đƣợc P1 - : 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 P1 Pkt Pj (MN/m ) 2 Hình 2-5: Đồ thị Pkt, Pj, P1 SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT MSSV:103110240 Trang 19 Đồ án môn học :Thiết Kế Máy Tàu GVHD:Nguyễn Quang Trung 2.2.5... MSSV:103110240 Trang 14 Đồ án môn học :Thiết Kế Máy Tàu GVHD:Nguyễn Quang Trung Hình 2-3: Đồ thị gia tốc J = f(x) 2.2 Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền : Tính toán động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền nhằm mục đích xác định các lực do hợp lực của lực quán tính và lực khí thể tác dụng lên các chi tiết trong cơ cấu ở mỗi vị trí của trục khuỷu để phục vụ cho việc tính toán sức bền, nghiên cứu ... Trang 33 Đồ án môn học :Thiết Kế Máy Tàu GVHD:Nguyễn Quang Trung * Bảng thông số kỹ thuật động MAK M43C SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT MSSV:103110240 Trang 34 Đồ án môn học :Thiết Kế Máy Tàu GVHD:Nguyễn... Trang 18 Đồ án môn học :Thiết Kế Máy Tàu GVHD:Nguyễn Quang Trung 2.2.3 Khai triển đồ thị Pj - V thành Pj - : Cách khai triển đồ thị giống cách khai triển đồ thị P -V thành P - giá trị Pj đồ thị... tiến hành đồ thị (j - s) SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT MSSV:103110240 Trang 17 Đồ án môn học :Thiết Kế Máy Tàu GVHD:Nguyễn Quang Trung Hình 2-4: Đồ thị công P = f(v) _ Đồ thị lực quán tính –Pj