ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIÊT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

R X _Ta có đồ thị biểu thị chuyển vị của Piston... Mục đích của việc tính toán động lực học là xác định các lực do hợplực của hai loại lực trên đây tác dụng lên CCTKTT và mô men do chính

Đề bài thiết kế môn học môn ĐCĐT

đề 18Kiểu động cơ

áp suất cuối hành trình cháy p z 66,8 KG/cm 2

áp suất cuối hành trình giãn nở P b 4,50 KG/cm 2

Khối lợng nhóm piston M np 0,37 Kg

Khối lợng nhóm thanh truyền m tt 0,92 kg

Yêu cầu : Vẽ thanh truyền và tính bền thanh truyền.

Vận tốc góc của động cơ.

60

14159 , 3

1.1 Chuyển vị của Piston

cos 1

R X

_Ta có đồ thị biểu thị chuyển vị của Piston

R dt

α ω

2 sin 2

sin

R V

R V

1.3 Gia tốc chuyển động của Piston

ω

α ω

2 cos

cos

2

2

R J

R J

α(°) cosα JI(mm/s²) λ cos2α JII(mm/s²) J(mm/s²)

Mục đích của việc tính toán động lực học là xác định các lực do hợplực của hai loại lực trên đây tác dụng lên CCTKTT và mô men do chính

chúng sinh ra để làm cơ sở cho việc tính toán cân bằng động cơ, tính toánsức bền của các chi tiết, nghiên cứu trạng thái mài mòn và tính toán dao

động xoắn của hệ trục khuỷu

Việc khảo sát động lực học đợc dựa trên phơng pháp và quan điểmcủa cơ học lý thuyết Các lực và mô men trong tính toán động lực học đợcbiểu diễn dới dạng hàm số của góc quay trục khuỷu α và quy ớc là pittong ở

ĐCT thì α = 00 Ngoài ra, các lực này thờng đợc tính với một đơn vị diện tích

đỉnh pittong Về sau khi cần tính giá trị thực của các lực, ta nhân giá trị của

áp suất với diện tích tiết diện ngang của đỉnh pittong

2 Dựng các đồ thị véctơ phụ tải

_Đồ thị véctơ phụ tải là đồ thị biểu diễn sự tác dụng của các lực lên bề mặtlàm việc ở các vị trí khác nhau trên trục khuỷu Các bề mặt làm việc quantrọng của động cơ gồm bề mặt chốt khuỷu, cổ trục, bạc, lót đầu to thanhtruyền và bạc lót ổ trục

_Đồ thị vectơ phụ tải dùng để:

Xác định phụ tải nhằm xem xét quy luật mài mòn bề mặt làm việc

Xác định khu vực chịu lực bé nhất và trung bình để đánh giá nhằm chọn

vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn

Xác định đơn vị phụ tải lớn nhất và trung bình để đánh giá mức độ va

Cộng hai đồ thị đó lại sẽ đợc sự biến thiên của lực P theo 

+)Tiếp theo sẽ xác định đợc sự biến thiên của lực tiếp tuyến:

T =

β

β α

cos

) sin( +

cos

) cos( +

π =

4

082 , 0 084 , 0 14 ,

=0,000454 (m3) _Dung tÝch buång ch¸y:

Vc =

1

− ε

s

1 5 , 8

000454 ,

0

− = 0,000061 (m3)

_ThÓ tÝch cña xilanh:

Va = Vs + Vc =0,000454 +0,000061 = 0,000515 (m3) _ChØ sè nÐn ®a biÕn trung b×nh n1:

92 , 0

26 , 17 ln

Po = 1 (at) = 0,098 (MPa) _Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2:

Pb =

2

n z

50 , 4

8 , 66 ln

=1,2605 (Mpa)

_Lập bảng: i =

v

vc a

_Chọn hệ trục toạ độ P - V nh bản vẽ với gốc toạ độ 0, tỷ lệ xích p=0.37(MPa/cm) và v =25,6 (cm3/cm) với các thông số trên

Quá trình nén Quá trình giãn nở i^n1 P i =Pc/(i^n1) i^n2 P i =Pz/(i^n2)

1.7428 9.90366101 1.6671 40.0694545 2.5847 6.67774295 2.3958 27.8822716 3.509 4.91884321 3.174 21.0461704 4.5046 3.83163977 3.994 16.7249613 5.5638 3.10218412 4.8506 13.771419 6.6807 2.58356031 5.7398 11.6380399 7.8506 2.19856671 6.6585 10.0323365 9.0696 1.90305739 7.6042 8.78465625 10.335 1.6701055 8.5749 7.79021228 11.643 1.48242789 9.5688 6.98098671 12.992 1.32846309 10.585 6.31101448 14.381 1.20020789 11.621 5.74818031 15.806 1.09196033 12.677 5.26940695 17.268 0.99955687 13.751 4.85770944 18.763 0.91989204 14.843 4.50032529

*Hiệu chỉnh đồ thị công

Khoảng di chuyển : OO’= R.

2

λ à =

2 4

41 = 1,1 (mm) Hiệu chỉnh điểm c’ : Góc phun sớm ϕs = 80

Hiệu chỉnh điểm c”: Pc,, = Pc + 0,5.(Pz-Pc) = 42,03 (KG/cm2)

Hiệu chỉnh điểm r’: Góc mở sớm van nạp : ϕ 1 = 80

a’: Góc đóng muộn van nạp : ϕ 2 = 460

b’: Góc mở sớm van thải :ϕ 3 = 520 r” : Góc đóng muộn van thải :ϕ 4 = 180

Hiệu chỉnh điểm z’ : áp suất cực đại của động cơ

Pz = 0,85Pz’ , Vz’ = Vz

Do pkt = p - po ,với p là áp suất đã xác định ở đồ thị công Vì vậy ta xác

định áp suất khí thể nh sau:

_Theo phơng pháp Brích ta khai triển đồ thị P-V sang đò thị P-α

_Dựng đờng tròn Brich có bán kính 2R=la-lc,đờng tròn (O,R).Từ O lấy một

đoạn OO’ về phía điểm chết trên một khoảng OO’=R.λ/2=R/8

_Từ O chia nửa đờng tròn thành tng khoảng 30o một ,từ 0 đến 720otơng ứng với 24 khoảng.Nối O1,O2…O24.Từ O’ kẻ O’1’,O’2’…O’24’ tơng ứng song song với O1,O2…O24.Từ 1’,2’…24’ dóng lên song song với trục Pz cắt đồ thị công tại 24 vị trí trên đồ thị vừa vẽ trớc

_Dựng đồ thị P-α bằng cách lấy gốc sao cho trục hoành trùng phơng với ờng P0 của đồ thị P-V

Chia trục hoành thành 72 phần bằng nhau tơng ứng với mỗi phần là 10o

Từ mỗi điểm trên trục hoành dóng lên và mỗi điểm trên đồ thị P-V tơng ứng dóng sang ta đợc một điểm tơng ứng trên đồ thị Pkt-α

052 , 1

m j

=

D

F = 189,892 (kg/m2) _ Quy đổi đơn vị Pj : 2

2

S =

2

082 ,

0 =0,041 (m) _Vận tốc góc trục khuỷu ứng với số vòng quay lớn nhất :ω = 524 (rad/s)

_ Từ đồ thị công ta khai triển theo phơng pháp sử dụng vòng tròn Brick ta

đ-ợc đồ thị lực khí thể Pkttheo góc α và từ đồ thị Pj theo góc α ta cộng hai đồ

thị lại ta đợc đồ thị lực tổng P∑= Pkt+ Pj

2.5/Vẽ đồ thị T và Z

_Từ đồ thị P∑ ta đo các giá trị P∑ ứng với các góc α sau đó ta chia cho tỉ lệ

xích p= (MPa/mm) ta đợc bảng các giá trị P∑ ứng với các góc α Ta tính :

T=P∑

) cos(

) sin(

β

β

α +

với góc : β= arcsin(λ sin α )

α PΣ(ΜΡa) sin(α+β)/cosβ Τ(ΜΡa) cos(α+β)/cosβ Ζ(ΜΡa)

= 108 (Kg/m2) là khối lợng thanh truyền quy

về đầu to (Tinh trên đơn vị diện tích pittông )

+) R = 0,041 (m) : là bán kính quay của trục khuỷu

+) ω = 524 (rad/s): là vận tốc góc

_ Từ O’ dựng các vectơ Q tơng ứng với các điểm trên đồ thị T_Z.

Trong đó : Ftb : là diện tích của một hình chữ nhật bằng diện tích phần giới hạn bởi đồ thị Qcb trên hình vẽ

LQcb : là chiều dài của đồ thị Qcb trên trục hoành

_Đơn vị phụ tải cực đại :

c c

p

l d

F Q K

p tb tb

l d

F Q K

.

17 , 5

8 , 30

*Nhận xét : Ta thấy hệ số va đập không đạt yêu cầu Nhng xét giá trị

Qmax = 5,018 MPa , nhỏ hơn rất nhiều so với giá trị Qmax cho phép của động cơ Diezel là từ 22 MPa tới 25 MPa Nh vậy với điều kiện nh trên , thì vẫn có thể cho phép động cơ làm việc

Hoặc cũng có thể xử dụng biện pháp tăng khối lợng của nắp đầu to thanh truyền một cách phù hợp (làm tăng Qtb và làm giảm Qmax ) để đạt đợc

hệ số va đập đảm bảo điều kiện cho phép

PhÇn III TÝnh bÒn ®Çu nhá thanh truyÒn

38 10

l ®n =18 5

3 38

2 /

ρ

ρ +

35 2 / 31

+

+

) = 1140

Do tính chất đối xứng của ngàm nên khi tính toán, ta cắt bỏ đi một nửa

và thay thế nó bằng một lực pháp tuyến và mômen uốn NA và MA tính gần

đúng theo biểu thức sau:

MA = Pj.ρ.(0,00033γ- 0,0297) = 0,0057.17,25.10-3.(0,00033.114 - 0,0297) = 0,78.10-6 (MN.mm)

NA = Pj.(0,572 - 0,0008) = 0,0057.(0,572 - 0,0008)

= 0,003256 (MN)

Giá trị γ trong 2 biểu thức trên đợc tính theo độ;

* Lực tác dụng trên dầm cong có bán kính cong bằng bán kính trung bình

đầu nhỏ ρ là lực phân bố đều có giá trị bằng:

2

0057 , 0

− = 0,16522 (MN/m)Tính mômen uốn và lực kéo tại tiết diện nguy hiểm C-C:

MjC = MA + NA.ρ.(1- cosγ) - 0,5Pj.ρ.(sinγ- cosγ) (MN.m

→ MjC = 0,78.10-6 + 0,003256.17,25.10-3.(1- cos114)

- 0,5.0,0057.17,25.10-3.(sin114- cos114) = 1,498.10-5 (MN.m)

→ NjC = 0,003256 cos114+ 0,5.0,0057.(sin114- cos114)

= 0,0024 (MN)

Đầu nhỏ đợc ép căng bạc lót nên có sự biến dạng đồng thời của đầu nhỏ

và bạc lót Trong đó đầu nhỏ chịu biến dạng kéo, bạc lót chịu biến dạng nén

Do vậy, khi làm việc đầu nhỏ thanh truyền không chịu toàn bộ lực kéo Nj mà chỉ phải chịu một phần lực kéo đó, đặc trng bằng hệ số giảm tải χ

Hệ số χ phụ thuộc vào độ cứng của các chi tiết mối ghép ( bạc lót và

đầu nhỏ) đợc xác định nh sau:

χ=

b b d d

d d

F E F E

F E

.

.

+

Ed, Fd : mômen đàn hồi và tiết diện dọc đầu nhỏ

) 29 40 ( 38 10 2 , 2

5 5

s

) 2 (

6

ρ

ρ ++

+

].l s

d 1

σtj = [- jC N jC

s s

s

) 2 (

6

ld, s: chiÒu dµi vµ chiÒu dµy ®Çu nhá

σnj = [ jC N jC

s s

s

) 2 (

6

ρ

ρ ++

+

].l s

d 1

) 5 , 5 25 , 17 2 (

10 5 , 5

5 , 5 25 , 17 6 10 498 , 1

s

) 2 (

6

) 5 , 5 25 , 17 2 (

10 5 , 5

5 , 5 25 , 17 6 10 498 , 1

γ γ