Nhằm giúp sinh viên biết cách tính toán các thông số, giúp sinh viên học lý thuyết tốt và nắm vững các công thức tính toán cũng như kiểm nghiệm bền, đảm bảo cho một chiếc xe vận hành và hoạt động tốt.
Chương III :TÍNH NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH CHƯƠNG III TÍNH NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH Với đề yêu cầu kiểm nghiệm bền piston Tính nghiệm bền đỉnh piston Công thức Back: Công thức Back giả thiết đỉnh có chiều dày đồng đặt tự gối đỡ hình trụ Công thức thường thích hợp với loại đỉnh động xăng động diêzel buồng cháy xoáy lốc dự bị 1.1 Sau xác định kích thước cụ thể, ta tính mômen uốn đỉnh: Mu = Coi Di≈D ta có : M u = Pz Pz P D 2D ( y − y1 ) = z ( i − ) 2 π 3π D D3 (120.10 −3 )3 = P z = 2, 7689 = 41,9936.10−4 6π 24 24 Mômen chống uốn tiết diện ngang đỉnh: (MN.m) ¦ Wu = D.δ 0,12.0.009 = = 1, 62.10−6 ( m3 ) 6 Do ứng suất đỉnh: σu = M u 1,9936.10−4 = = 123, 062( MN / m ) ¦ Wu 1, 62.10−6 ứng suất cho phép đỉnh piston Nhôm hợp kim: - Nếu đỉnh có gân tăng bền: [σu] = 100 ÷ 190 (MN/m2) - Nếu đỉnh gân tăng bền [σu] = 20 ÷ 25 (MN/m2) Ta thấy ứng suất uốn đỉnh piston ta tính nằm khoảng đỉnh có gân tăng bền Vì ta chọn thiết kế loại piston có gân chịu lực Công thức Orơlin cho đỉnh mỏng Vì δ = < 0,2.120 nên ta sử dụng công thức Orơlin đỉnh mỏng Công thức Orơlin giả thiết đỉnh Piston đĩa tròn bị ngàm cứng gối tựa hình trụ Công thức thường dùng để tính đỉnh mỏng ( có δ ≤ 0,2D) với đỉnh piston động điêzen buồng cháy thống Ứng suất hướng kính : r2 0, 0482 ξ Pz max = 6, 7289 = 143,545 σx= δ2 0, 0092 ( MN/m ) Ở đây: ξ - Hệ số xét đến tính chất ngàm cố định ; chọn ξ = δ - Chiều dày đỉnh pittong ;δ = (mm) Pz - Áp suất lực khí thể ; Pz = 6,7289 (MPa) r - Khoảng cách từ tâm đỉnh pittong đến mép ngàm cố định đỉnh r= D −s Trong đó: D- Đường kính đỉnh pittong D =120 (mm) s- chiều dày phần đầu pittong s = (0,05÷0,1).D =0,1.120=12 (mm) r= 120 − 12 = 48 (mm) Ứng suất hướng tiếp tuyến : r2 0, 0482 σ y = µ pZ = 0, 26 .6, 7289 = 37,32 δ 0, 0092 ( MN/m ) Trong đó: µ - Hệ số poát xông (đối với gang µ =0,26) Ta thấy vùng ngàm, ứng suất uốn có trị số lớn ta cần tính ứng suất ngàm cố định : σ = σ x +σ y Vậy 2 ( MN/m ) σ = σ x + σ y = 143,5452 + 37,32 = 148,32 (MN/m2) 1.2 Tính nghiệm bền đầu piston Ta có tiết diện nguy hiểm tiết diện I-I, cắt qua rãnh xécmăng dầu cuối đầu piston Tiết diện chịu kéo lực quán tính âm lớn khối lượng mI-I phần đầu piston sinh Ngoài chịu nén lực khí thể pzmax gây Ta xác định khối lượng phần đầu piston mI-I thể tích phần đầu piston Vđầu để lấy thông số tính toán Ứng suất kéo: σk = p j max FI − I = mI − I jmax FI − I Ta có với mI-I khối lượng đầu piston Nó xác định cách: mI-I = ρnhom.V Trong : ρnhom khối lượng riêng Nhôm ρnhom = 2700 (Kg/m3) V thể tích đầu piston Căn vào hình dạng tỷ lệ đầu piston loại động ta có thẻ xác định việc thực đo đầu piston thiết kế động cơ, lấy giá trị biểu diễn kích thứơc mà ta tính giá trị thực ta tính tỷ lệ xích Sau xác định kích thước thực lại đầu piston bàng cách lấy kết đo kích thước nhân với tỷ lệ xích Ta có hình vẽ mô piston: Vậy ta có : V= V1 – V2 – 4.V3 3,14 ( 0,12 ) π D 0, 075 = 0, 075 = 0,848.10−3 Với V1 = (m3) 3,14.(0,12 − 2.0, 023) (0, 075 − 0, 009) = 2,837.10 −4 V2= ( 3,14 0,12 − ( 0,12 − 2.0, 0054 ) V3 = ) 0, 0028 = 5, 44.10 (m3) −6 (m3) ⇒ V = 0,848.10-3 – 2,837.10-4 – 4.5,44.10-6 = 5,425.10-4 (m3) Vậy : mI-I = ρnhom.V = 2700 5,425.10-4 =1,4648 ( 3,14 0,12 − 0,104 Và FI-I = Như ta có: σk = p j max FI − I = ) = 2,813.10 −3 (m2) mI − I jmax 1, 4648.1,3.2200 = = 1, 489.106 −3 FI − I 2,813.10 (MN/m2) Ta thấy σk = 1,489 < [σk] = 10 (MN/m2) Ứng suất nén : (Kg) Pz max pz max π D 6, 2789.3,14.0,12 σn = = = = 25, 00 FI − I 4.FI − I 4.2.813.10 −3 (MN/m2) Như thoả mãn ứng suất nén cho phép [σn] = 25 (MN/m2) 3.1.3 Tính nghiệm bền thân piston Áp suất tiếp xúc thân k th = N max l th D Trong : D - Đường kính xy lanh : D = 120 (mm) = 0,12 (m) hp – Chiều dài thân piston : hp = 105 (mm) = 0,105 (m) Nmax – Lực ngang lớn nhất, lập đồ thị N= f(α) để xác định Nmax lấy theo số liệu kinh nghiệm : Nmax = (0,005-0,006)p∑20 p∑20 – Hợp lực lực khí thể lực quán tính 20o sau ĐCT trình cháy giãn nở : p∑20 = p∑20do.µP = 220.0,0266 =5,852(MPa)= 5,852.106 (N/m2) Nmax = 0,0055 5,852.106= 3,22.104 (N)= 0,0322 (MN) Như vậy: kth = N max 0, 0322 = = 2,56 l p D 0,105.0,12 (MN/m2) Áp suất tiếp xúc bề mặt chốt : kb = p z max 2.d ch lb Pz = p z F p Trong đó: Fp : diện tích pittông Fp = π D 3,14.120 = = 11304( mm ) 4 =11304.10-6(m2) dch - Đường kính chốt piston: dch = 42 (mm) lb – chiều dài tiếp xúc xủa bệ chốt : l1 = 20 (mm) Vậy : kb = pz max 11304.10−6.6, 7289 = = 28,832 2.d ch lb 2.42.20.10−6 (MN/m2) Áp suất tiếp cho phép: [ k b ] = (20 ÷ 30) (MN/m ) kb < [ k b ] thoả mãn Kết luận: Theo kết kiểm nghiệm tra bảng ta thấy: Khi chế tạo pisston phải chế tạo đỉnh pisston thép đầu pisston nhôm đảm bảo ... piston Nhôm hợp kim: - Nếu đỉnh có gân tăng bền: [σu] = 100 ÷ 190 (MN/m2) - Nếu đỉnh gân tăng bền [σu] = 20 ÷ 25 (MN/m2) Ta thấy ứng suất uốn đỉnh piston ta tính nằm khoảng đỉnh có gân tăng bền. .. (MN/m2) 1.2 Tính nghiệm bền đầu piston Ta có tiết diện nguy hiểm tiết diện I-I, cắt qua rãnh xécmăng dầu cuối đầu piston Tiết diện chịu kéo lực quán tính âm lớn khối lượng mI-I phần đầu piston sinh... = 25 (MN/m2) 3.1.3 Tính nghiệm bền thân piston Áp suất tiếp xúc thân k th = N max l th D Trong : D - Đường kính xy lanh : D = 120 (mm) = 0,12 (m) hp – Chiều dài thân piston : hp = 105 (mm) =