Tính toán động lực học cấu trục khuỷu truyền cho động Điezen

Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 Tính toán động lực học cấu trục khuỷu truyền cho động Điezen INter Kích thớc xilanh hành trình công tác : 80 ì 110 Số xilanh : Tỉ số nén : 17 Công suất lớn : 110 (ml) Số vòng quay lớn : 3000 (v/ph) I Cơ sở tính toán Để tính toán động lực học xây dựng đồ thị ta dựa vào thông số sau: - Lực khí thể: Do kết tính toán nhiệt xác định đợc thông số lực khí thể: Pa = 0,94 (kG/cm2) Pz = 73,45 (kG/cm2) Pr = 1,1 (kG/cm2) Pc = 43,2 (kG/cm2) Pb = 4,31 (kG/cm2) - Bán kính quay trục khuỷu: R = S/2 S = 110 (mm) : Hành trình piston R = 110/2 = 55 (mm) - Chiều dài truyền: L = R/ Chọn = 1/4 : Tham số kết cấu L = 55/0,25 = 220 (mm) - Vận tốc góc trục khuỷu: w = .ne/30 ne : số vòng quay trục khuỷu ứng với Nemax nN = 3000 (v/ph) w = 3,14.3000/30 = 314 (rad/s) - Đờng kính piston: D = 80 (mm) - Khối lợng nhóm piston: Bao gồm: Khối lợng piston Khối lợng chốt piston Khối lợng sécmăng Khối lợng vòng hãm chốt piston Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 Tra bảng: mnp = 0,02 (kg/cm2) Tổng khối lợng nhóm piston: mnp = mnp.Fp = 0,02.3,14.82/4 = 1,0048 kg - Khối lợng nhóm truyền: Bao gồm: Khối lợng truyền Khối lợng bạc lót Khối lợng bulông truyền Tra bảng: mtt = 0,03 (kg/cm2) Tổng khối lợng nhóm truyền: mtt = mtt.Fp = 0,03.3,14.82/4 = 1,5072 kg - Khối lợng nhóm tham gia chuyển động tịnh tiến M1 Bao gồm: + Khối lợng đầu nhỏ truyền: m1 = (0,275 ữ 0,35).mtt lấy m1 = 0,35.1,5072 = 0,5275 kg + Khối lợng nhóm piston: mnp = 1,0048 kg Tổng khối lợng nhóm tham gia chuyển động tịnh tiến: m = m1 + mnp = 0,5275 + 1,0048 = 1,5323 kg - Khối lợng tham gia chuyển động quay M2 Bao gồm: Khối lợng đầu to truyền bulông: m2 = 0,7.mtt = 0,7.1,5072 = 1,055 kg 10 - Khối lợng vận động thẳng tính đơn vị diện tích đỉnh piston m = M1/Fp Fp : diện tích đỉnh piston m = 1,5323/(3,14.82/4) = 0,03 (kg/cm2) 11 - Khối lợng vận động quay tính đơn vị diện tích đỉnh piston m2 = M2/Fp = 1,055/(3,14.82/4) = 0,02 (kg/cm2) 12 - Tỷ số nén: =17 13 - Xuất tiêu hao nhiên liệu: ge = 210 14 - Góc phun nhiên liệu sớm: =150 15 - Góc mở sớm van nạp: = 100 16 - Góc đóng muộn van nạp: =300 17 - Góc mở sớm van thải: = 300 18 - Góc đóng muộn van thải: = 100 Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 II Tính toán động học cấu trục khuỷu truyền: 1- Dịch chuyển piston Ta có: X = R.[(1 - cos) + (1 - cos2)./4] Trong đó: X - khoảng dịch chuyển piston (mm) R - bán kính quay trục khuỷu (mm) - tham số kết cấu Ta có bảng kết sau: 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 [(1-cos)+(1-cos2)./4] 0.0000 0.0303 0.1188 0.2590 0.4405 0.6506 0.8750 1.0995 1.3113 1.5000 1.6586 1.7835 1.8750 1.9362 1.9726 1.9910 1.9982 1.9999 2.0000 1.9999 1.9982 1.9910 1.9726 1.9362 1.8750 1.7835 1.6586 1.5000 1.3113 1.0995 0.8750 Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT X 0.0000 1.6648 6.5338 14.2436 24.2299 35.7843 48.1250 60.4720 72.1201 82.5000 91.2214 98.0942 103.1250 106.4910 108.4948 109.5064 109.9000 109.9937 110.0000 109.9937 109.9000 109.5064 108.4948 106.4910 103.1250 98.0942 91.2214 82.5000 72.1201 60.4720 48.1250 Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 310 320 330 340 350 360 0.6506 0.4405 0.2590 0.1188 0.0303 0.0000 Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT 35.7843 24.2299 14.2436 6.5338 1.6648 0.0000 Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 2- Xác định vận tốc piston Ta có: V = R.w.[sin + (/2).sin2] Trong đó: V - Vận tốc piston (m/s) R - bán kính quay trục khuỷu (m) w - vận tốc góc trục khuỷu (rad/s) Ta có bảng kết sau: 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 sin+(/2).sin2 0.0000 0.2164 0.4224 0.6083 0.7659 0.8891 0.9743 1.0200 1.0276 1.0000 0.9421 0.8593 0.7578 0.6429 0.5197 0.3917 0.2617 0.1309 0.0000 -0.1309 -0.2617 -0.3917 -0.5197 -0.6429 Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT V(m/s) 0.0000 3.7372 7.2943 10.5045 13.2269 15.3555 16.8258 17.6161 17.7460 17.2700 16.2693 14.8409 13.0867 11.1036 8.9750 6.7655 4.5191 2.2606 0.0000 2.2606 4.5191 6.7655 8.9750 11.1036 dấu + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 -0.7578 -0.8593 -0.9421 -1.0000 -1.0276 -1.0200 -0.9743 -0.8891 -0.7659 -0.6083 -0.4224 -0.2164 0.0000 Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT 13.0867 14.8409 16.2693 17.2700 17.7460 17.6161 16.8258 15.3555 13.2269 10.5045 7.2943 3.7372 0.0000 - Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 3- Xác định gia tốc piston Ta có: J = R.w2.(cos + .cos2) Trong đó: J - gia tốc piston (m/s2) với giá trị (cos + .cos2) ta có bảng kết sau: 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 cos + .cos2 1.2500 1.2197 1.1312 0.9910 0.8095 0.5994 0.3750 0.1505 -0.0613 -0.2500 -0.4086 -0.5335 -0.6250 -0.6862 -0.7226 -0.7410 -0.7482 -0.7499 -0.7500 -0.7499 -0.7482 -0.7410 -0.7226 -0.6862 -0.6250 -0.5335 -0.4086 -0.2500 -0.0613 0.1505 0.3750 0.5994 0.8095 0.9910 Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT J(m/s2) 6778.4750 6614.3324 6134.2690 5374.1127 4389.5045 3250.2818 2033.5425 816.1774 332.2807 1355.6950 2215.5925 2893.2226 3389.2375 3721.1098 3918.6765 4018.4177 4057.2237 4066.4592 4067.0850 4066.4592 4057.2237 4018.4177 3918.6765 3721.1098 3389.2375 2893.2226 2215.5925 1355.6950 332.2807 816.1774 2033.5425 3250.2818 4389.5045 5374.1127 dấu + + + + + + + + + + + + + Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 340 350 360 1.1312 1.2197 1.2500 6134.2690 6614.3324 6778.4750 + + + III Tính toán động lực học cấu trục khuỷu truyền 1- Lực quán tính Pj = -m.R.w2.(cos + .cos2) Ta có kết bảng sau: 10 20 cos + cos2 1.2500 1.2197 1.1312 Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT Pj (kG/cm2) 20.3354 19.8430 18.4028 dấu - Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 0.9910 0.8095 0.5994 0.3750 0.1505 -0.0613 -0.2500 -0.4086 -0.5335 -0.6250 -0.6862 -0.7226 -0.7410 -0.7482 -0.7499 -0.7500 -0.7499 -0.7482 -0.7410 -0.7226 -0.6862 -0.6250 -0.5335 -0.4086 -0.2500 -0.0613 0.1505 0.3750 0.5994 0.8095 0.9910 1.1312 1.2197 1.2500 16.1223 13.1685 9.7508 6.1006 2.4485 0.9968 4.0671 6.6468 8.6797 10.1677 11.1633 11.7560 12.0553 12.1717 12.1994 12.2013 12.1994 12.1717 12.0553 11.7560 11.1633 10.1677 8.6797 6.6468 4.0671 0.9968 2.4485 6.1006 9.7508 13.1685 16.1223 18.4028 19.8430 20.3354 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - 2- Lực khí thể Từ kết tính toán nhiệt, ta vẽ đợc đồ thị công toạ độ P - V nh vẽ Khai triển đồ thị từ P - V sang đồ thị P - ta thu đợc giá trị lực khí thể IV Xây dựng đồ thị 1- Đồ thị P- Trên hệ trục P- sau khai triển thu đợc Pkt ta vẽ đồ thị Pj Dùng phơng pháp cộng đồ thị ta thu đợc P Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 Kết thu đợc nh bảng sau: 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 cos + .cos2 1.2500 0.9910 0.3750 -0.2500 -0.6250 -0.7410 -0.7500 -0.7410 -0.6250 -0.2500 0.3750 0.9910 1.2500 0.9910 0.3750 -0.2500 -0.6250 -0.7410 -0.7500 -0.7410 -0.6250 -0.2500 0.3750 0.9910 1.2500 Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT Pj (kG/cm2) -20.3354 -16.1223 -6.1006 4.0671 10.1677 12.0553 12.2013 12.0553 10.1677 4.0671 -6.1006 -16.1223 -20.3354 -16.1223 -6.1006 4.0671 10.1677 12.0553 12.2013 12.0553 10.1677 4.0671 -6.1006 -16.1223 -20.3354 Pkt(kG/cm2) 0.7500 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -1.0000 -0.5000 0.7500 3.3750 6.0000 10.8750 18.3500 41.8250 20.3250 10.4250 4.9750 2.8250 1.6000 0.9800 0.7500 0.7500 0.7500 0.7500 0.7500 P(kG/cm2) -19.5854 -17.1223 -7.1006 3.0671 9.1677 11.0553 11.2013 11.5553 10.9177 7.4421 -0.1006 -5.2473 -1.9854 25.7027 14.2244 14.4921 15.1427 14.8803 13.8013 13.0353 10.9177 4.8171 -5.3506 -15.3723 -19.5854 10 Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 2- Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Trớc hết ta tính giá trị lực thành phần pháp tuyến tiếp tuyến Lực pháp tuyến: Z = P.[cos(+)/cos] Lực tiếp tuyến: T = P.[sin(+)/cos] Kết tính đợc thể theo bảng sau: 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 cos( + )/cos 1.0000 0.8030 0.3079 -0.2582 -0.6921 -0.9290 -1.0000 -0.9290 -0.6921 -0.2582 0.3079 0.8030 sin( + )/cos 0.0000 0.6091 0.9769 1.0000 0.7551 0.3909 0.0000 -0.3909 -0.7551 -1.0000 -0.9769 -0.6091 Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT T(kG/cm2) 0.0000 -10.4292 -6.9366 3.0671 6.9225 4.3215 0.0000 -4.5169 -8.2440 -7.4421 0.0983 3.1962 Z(kG/cm2) -19.5854 -13.7492 -2.1863 -0.7919 -6.3450 -10.2703 -11.2013 -10.7348 -7.5561 -1.9215 -0.0310 -4.2136 11 Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 1.0000 0.8030 0.3079 -0.2582 -0.6921 -0.9290 -1.0000 -0.9290 -0.6921 -0.2582 0.3079 0.8030 1.0000 0.0000 0.6091 0.9769 1.0000 0.7551 0.3909 0.0000 -0.3909 -0.7551 -1.0000 -0.9769 -0.6091 0.0000 0.0000 15.6555 13.8958 14.4921 11.4343 5.8167 0.0000 -5.0955 -8.2440 -4.8171 5.2270 9.3633 0.0000 -1.9854 20.6392 4.3797 -3.7419 -10.4803 -13.8238 -13.8013 -12.1098 -7.5561 -1.2438 -1.6475 -12.3440 -19.5854 Với kết thu đợc nh ta tiến hành xây dựng đồ thị: + Vẽ hệ trục T - Z + Xác định trị số T Z vị trí từ 00 tới 7200 + Từ gốc đồ thị ta dịch xuống dới đoạn Pk0 = -m2.w2.R = (0,02.3142.5,5)/1000 = 11,45 (kG/cm2) Từ đồ thị ta nối O với điểm hình vẽ ta xác định đợc véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Căn vào đồ thị phụ tải ta vẽ đợc đồ thị Q - Đếm ô ta có tổng diện tích : (mm2) với chiều dài (mm) Qtb = Do hệ số va đập = Qmax/Qtb = Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT 12 Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 3- Đồ thị mài mòn chốt khuỷu Để xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu ta ý hai giả thiết : + Độ mòn tỷ lệ thuận với lực tác dụng + Phạm vi tác dụng lực 120o Trớc hết ta tính hợp lực tác dụng điểm bề mặt chốt khuỷu sau thống kê phạm vi tác dụng lực nh bảng phía dới Xây dựng đồ thị: + Dựng đờng tròn bán kính 100 mm + Chia đờng tròn thành 12 phần nhau, đánh số từ đến 11 + Nối điểm 0,1,2,11 với O + Xác định độ dài đoạn theo tỷ lệ định với hợp lực Q Căn vào đồ thị mài mòn ta có vị trí khoan lỗ dầu Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q 0 25.5 25.5 0 0 25.5 25.5 25.5 19.225 19.225 19.225 19.7 19.7 29.5 25.5 19.225 19.7 29.5 145.4 19.225 19.7 29.5 145.4 34.5 44.725 64.425 93.925 239.325 248.325 Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT 19.7 29.5 145.4 34.5 229.1 29.5 145.4 34.5 0 209.4 13 145.4 34.5 0 179.9 3 Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 V Sơ đồ: Lực mômen tác dụng lên cấu trục khuỷu truyền VI Tính toán sức bền ống lót silanh ớt Coi Pz phân bố ứng suất kéo tác dụng lên phơng tiếp tuyến có trị số lớn : max = (2 D21 +D2) Pz / (D21-D22)(MN/m2) Ta có: Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT 14 Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 D = 80(mm); Pz = 73,45(KG/cm2)= 7,345(MN/m2) Chọn D2 = D1+20( mm) D1 =D + =80+ (mm) max = (2 (80+)2+ 802 ).7,345/((80+)2-( 100+)2)(MN/m2) Chọn vật liệu chế tạo ống lót silanh gang hợp kim : [ k] =40 ữ 60( MN/m2) max < [ k] = 40 ữ 60( MN/m2) 12,3421 ứng suất kéo hớng tiếp tuyến mặt : kx = 2D2 Pz /(D12-D22) (MN/m2) (MN/cm2) = 802 7,345/ ((80+)2-( 100+)2) (MN/m2) kx < max ứng suất kéo hớng kính mặt trong: ky = -Pz =- 7,345 ky max =0 Theo kết tính toán ta chọn = 13(mm) 0 0 14.1 14.1 14.1 14.1 25.5 25.5 25.5 25.5 25.5 19.225 19.225 19.225 19.225 Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT 19.225 15 Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 19.7 19.7 19.7 19.7 19.7 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 145.4 145.4 145.4 145.4 145.4 34.5 34.5 34.5 34.5 0 0 10 11 39.6 58.825 78.525 Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT 108.025 239.325 248.325 229.1 209.4 16 179.9 [...]... hệ số va đập là = Qmax/Qtb = Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT 12 Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 3- Đồ thị mài mòn chốt khuỷu Để xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu ta chú ý hai giả thiết : + Độ mòn tỷ lệ thuận với lực tác dụng + Phạm vi tác dụng lực là 120o Trớc hết ta tính hợp lực tác dụng trên các điểm của bề mặt chốt khuỷu sau đó thống kê phạm vi tác dụng của lực nh bảng phía dới Xây dựng đồ thị: + Dựng... 0 209.4 13 8 145.4 34.5 0 0 0 179.9 3 3 Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 V Sơ đồ: Lực và mômen tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền VI Tính toán sức bền ống lót silanh ớt Coi Pz phân bố đều và ứng suất kéo tác dụng lên phơng tiếp tuyến có trị số lớn nhất : max = (2 D21 +D2) Pz / (D21-D22)(MN/m2) Ta có: Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT 14 Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 D = 80(mm); Pz = 73,45(KG/cm2)=...Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 2- Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Trớc hết ta tính giá trị các lực thành phần pháp tuyến và tiếp tuyến Lực pháp tuyến: Z = P.[cos(+)/cos] Lực tiếp tuyến: T = P.[sin(+)/cos] Kết quả tính đợc thể hiện theo bảng sau: 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 cos( + )/cos 1.0000 0.8030 0.3079 -0.2582 -0.6921... =0 Theo kết quả tính toán ở trên ta chọn = 13(mm) 0 1 2 0 0 0 0 1 14.1 14.1 14.1 14.1 2 25.5 25.5 25.5 25.5 25.5 19.225 19.225 19.225 19.225 3 Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT 3 4 5 6 7 19.225 15 8 Phạm Minh Huyền Lớp MXD _ K41 4 19.7 5 19.7 19.7 19.7 19.7 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 145.4 145.4 145.4 145.4 145.4 34.5 34.5 34.5 34.5 0 0 0 0 0 6 7 8 9 10 3 0 11 39.6 58.825 78.525 Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT... quả thu đợc nh trên ta tiến hành xây dựng đồ thị: + Vẽ hệ trục T - Z + Xác định các trị số T và Z tại các vị trí từ 00 tới 7200 + Từ gốc của đồ thị ta dịch xuống dới một đoạn Pk0 = -m2.w2.R = (0,02.3142.5,5)/1000 = 11,45 (kG/cm2) Từ đồ thị nếu ta nối O với bất kỳ một điểm nào trên hình vẽ ta sẽ xác định đợc véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Căn cứ vào đồ thị phụ tải này ta vẽ đợc đồ thị Q - Đếm... + Xác định độ dài các đoạn theo tỷ lệ nhất định với hợp lực Q Căn cứ vào đồ thị mài mòn ta có vị trí khoan lỗ dầu Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q 0 0 0 25.5 25.5 1 2 3 0 0 0 0 0 25.5 25.5 25.5 19.225 19.225 19.225 19.7 19.7 29.5 4 25.5 19.225 19.7 29.5 145.4 5 19.225 19.7 29.5 145.4 34.5 44.725 64.425 93.925 239.325 248.325 Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT 6 19.7 29.5 145.4 34.5 0 229.1 7 29.5 145.4... 1.0000 0.8030 0.3079 -0.2582 -0.6921 -0.9290 -1.0000 -0.9290 -0.6921 -0.2582 0.3079 0.8030 sin( + )/cos 0.0000 0.6091 0.9769 1.0000 0.7551 0.3909 0.0000 -0.3909 -0.7551 -1.0000 -0.9769 -0.6091 Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT T(kG/cm2) 0.0000 -10.4292 -6.9366 3.0671 6.9225 4.3215 0.0000 -4.5169 -8.2440 -7.4421 0.0983 3.1962 Z(kG/cm2) -19.5854 -13.7492 -2.1863 -0.7919 -6.3450 -10.2703 -11.2013 -10.7348 -7.5561 ... tiếp tuyến Lực pháp tuyến: Z = P.[cos(+)/cos] Lực tiếp tuyến: T = P.[sin(+)/cos] Kết tính đợc thể theo bảng sau: 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 cos( + )/cos 1.0000 0.8030 0.3079 -0.2582... Tính toán động lực học cấu trục khuỷu truyền 1- Lực quán tính Pj = -m.R.w2.(cos + .cos2) Ta có kết bảng sau: 10 20 cos + cos2 1.2500 1.2197 1.1312 Thiết kế môn học: KCTT ĐCĐT Pj (kG/cm2) 20.3354... Huyền Lớp MXD _ K41 3- Xác định gia tốc piston Ta có: J = R.w2.(cos + .cos2) Trong đó: J - gia tốc piston (m/s2) với giá trị (cos + .cos2) ta có bảng kết sau: 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110