ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Mục đích của việc tính toán động lực học là xác định các lực do hợp lực củahai loại lực trên đây tác dụng lên CCTKTT và mô men do chính chúng sinh ra đểlàm cơ sở cho việc tính toán cân b

* 2

1.1 Công thức tính độ dịch chuyển của Piston :

a) Giải độ dịch chuyển piston bằng phơng pháp giải tích:

Sp = Sp1 + Sp2 = R.(1- Cosα) +

4

λ(1- Cos2α)];

Đồ thị biẻu diễn độ dịch chuyển Piston

b) Giải S =  1 () bằng phơng pháp hình học

- Trình bày cách vẽ đồ thị: S = 1() bằng phơng pháp đồ thị, phơng pháp dùng ờng tròn Bơ rích

đ Vẽ đờng tròn tâm O bán kính R bằng bán quay trục khuỷu

- Từ O lấy một đoạn OO’ về phía đểm chết dới: OO’ =

180

sn2 sn1 sn Sn

330

Vẽ hai đờng tròn nh hình vẽ: Chia nữa vòng tròn R1 và vòng tròn R2 thành 8 phầnbằng đánh số 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 và 1’, 2’, 3’, 4’, 5’, 6’, 7’, 8’ theo chiều nh hìnhvẽ:

Từ các điểm 0, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 Kẻ các đờng thẳng góc với AB cắt các đờng thẳngsong song với AB , kẻ từ o ,1’, 2’, 3’ .tại các điểm O,a,b,c, bằng các đờng cong

ta đợc đờng biểu diễn tốc độ

c

5 4

6 7' 6'

2' 4'

R 2

7

B 8

Giải tốc độ bằng đồ thị

1.3 Công thức tính gia tốc Piston :

a) Vẽ đồ thị gia tốc bằng phuơng pháp giải tích:

jp = jp1 + jp2 = R.ω2.(cosα+λ.cos2α) ;

với : jp1 = R.ω2.cosα ; jp2 =λ R.ω2.cos 2α hay j = f3(α)

Bảng tính các giá trị gia tốc píston

PHầN II : Tính toán động lực học

2.1 Khái quát:

Khi động cơ là việc, cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền (CCTKTT) nói riêng

và động cơ nói chung chịu tác dụngcủa các lực nh lực khí thể, lực quán tính, trọnglực và lực ma sát khi tính toán động lực học, ta chỉ xét các lực có giá trị lớn là lựckhí thể và lực quán tính

Mục đích của việc tính toán động lực học là xác định các lực do hợp lực củahai loại lực trên đây tác dụng lên CCTKTT và mô men do chính chúng sinh ra đểlàm cơ sở cho việc tính toán cân bằng động cơ, tính toán sức 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 điểm của cơhọc lý thuyết Các lực và mô men trong tính toán động lực học đợc biểu diễn dớidạng hàm số của góc quay trục khuỷu  và quy ớc là pittong ở điểm chết trên thì  =

00 Ngoài ra, các lực này thờng đợc tính với một đơn vị diện tích đỉnh pittong Vềsau khi cần tính giá trị thực của các lực, ta nhân giá trị của áp suất với diện tích tiếtdiên ngang của đỉnh pittong

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 nhằm đánh giá nhằmchọn vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn

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

đập

Để dựng đồ thị ấy, trớc tiên ta phải xác định các lực tác dụng: lực tiếp tuyến

T, lực pháp tuyến Z và lực li tâm Pk0 do khối lợng m2 gây ra

Sau khi có đồ thị lực khí thể P = (P - P0)* theo góc quay  sẽ xác định đợc sựbiến thiên của lực quán tính chuyển động tịnh tiến:

Pj = - mj * R * 2 * (cos + cos2)

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 = và lực pháp tuyến Z =Lực quán tính của khối lợng thanh truyền quy dẫn về tâm đầu to thanhtruyền, tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu: PR2 = m2* R * 2

Đồ thị vectơ phụ tải tác dụng trên bề mặt chốt khuỷu đợc vẽ với giả thiết rằngtrục khuỷu đứng yên còn xi lanh quay với vận tốc trục khuỷu nhng theo chiều ngợclại Hợp lực Q của các lực tác dụng lên bề mặt chốt khuỷu:

* 10

* 95

* 14 ,

= 7.08*10-4 (m3)Dung tích buồng cháy:

10

* 08 ,

−

−

= 1,28*10-4 (m3)Thể tích của xilanh:

Va = Vs + Vc = 7,08*10-4 + 1,28*10-4 = 8,36*10-4(m3)Chỉ số nén đa biến trung bình n1:

08 , 0

041 , 1 ln

1 ln

164 , 4

413 , 0 ln

Chọn hệ trục toạ độ P - V nh bản vẽ với gốc toạ độ 0, tỷ lệ xích p=0.119(

mm

cm

KG/ 2 ) và v = 0.0418(l/mm) với các thông số trên ta tiến hành vẽ đồ thị công:Hiệu chỉnh đồ thị công

Khoảng di chuyển : OO'= R* =

2

* 4

1

*

50 = 6,25 (mm)

Hiện chỉnh điểm c, : Góc đánh lửa sớm ϕs = 13 0

Hiện chỉnh điểm : c,, : Pc,, = 1.25Pc =1.25*1.041 =1.3 (MPa)=13 KG / cm2

Dùng đờng tròn bric để hoàn chỉnh đồ thị công:

Hiệu chỉnh điểm r,: Góc mở sớm van nạp : ϕ1 =210

b Khai triển đồ thị công P-V sang đồ thị P- α

- Theo phơng pháp Brich ta khai triển đồ thị p-V sang đồ thị P-α nh sau :

- Dựng đờng tròn Brich có đờng kính 2R = la – lc , đờng tròn (O,R); từ O lấymột đoạn OO’ về phía điểm chết dới có độ dài OO’ = R.λ/2 = R/8 Từ O chianửa vòng tròn thành 6 phần bằng nhau và bằng 30o nối 01 , 02 , 03 ,06 và lặplại đến 720o tơng ứng với 24 vị trí Từ O’ kẻ các đờng 0’1’ , 0’2’ , 0’3’ , 0’24’tơng ứng song song với 01, 02, 03 , 024 Từ 1’ , 2’ , ,24’ dóng lên songsong với trục Pz cắt đồ thị công tại 24 vị trí trên đồ thị công vừa vẽ trớc

- Dựng đồ thị P-α bằng cách lấy gốc sao cho trục hoành cao hơn trục hoành của

đồ thị P-V 1KG/cm2 tơng ứng với 8 mm trên giấy ô li

Chia trục hoành thành 24 phần bằng nhau tơng ứng mỗi phần là 30o ,từ các

điểm trên trục hoành dóng lên và các điểm trên đồ thị công (24 điểm trên đồ thịP-V) chúng ta đợc các điểm cắt nhau, từ 24 điểm đó ta nối thành đờng cong và

đợc đồ thị khí thể Pkt (P-α)

2.3.2 Lực quán tính P j :

Pj = -m *Jp = - mRω2(cosα + λcos2α) (KG/cm2)Trong đó m là khối lợng chuyển động tịnh tiến trên một đơn vị diện tích củapiston: m = (M pt + m1 )/Fp

Diện tích đỉnh piston: 7,08*10 ( )

4

10

* 95

* 14 , 3 4

) sin( +

=P∑

β

β α

cos

) cos(

) sin

Ta lËp b¶ng tÝnh T vµ Z nh sau :

- Vẽ trục tọa độ (O,T,Z) góc tọa độ O1, chiều dơng của trục T từ trái sang phảicòn trục Z từ trên xuống dới, trong đó trục hoành là trục O1T, trục tung là trục

O1Z

- Chọn tỷ lệ xích à = 0,1(KG.cm-2/mm)

- Xác định tâm chốt khuỷu: Từ gốc tọa độ O1 của trục tọa độ TO1Z ta dịchxuống phía dới một đoạn PKo, ta xác định đợc điểm O, điểm này chính là tâmchốt của khuỷu cần tìm

PKo chính là lực quán tính của khối lợng chuyển động quay của thanh truyền tínhtrên một đơn vị diện tích đỉnh piston (KG/cm 2)

PKo = -m2.R.ω2 /Fpt(KG/cm 2) Trong đó m2: Là khối lợng thanh truyền qui dẫn về tâm chốt khuỷu

* 14 , 3 4

335

* 10

* 50

* 89 , 0

3

2 3

2.3.5 Khai triển đồ thị (T-Z) sang đồ thị (Q-α):

Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên cổ biên ta lập đợc quan hệ Q - , trong đó Q

là lực tổng hợp tác dụng lên cổ biên

= P0+ + =P0 + Trên đồ thị thì lực tổng hợp đợc xác bằng cách: với góc quay trục khuỷu  taxác định đợc điểm Ptt tơng ứng trên đồ thị, sau đó nối điểm Ptt với tâm cổ biên giả

định D ta xác định đợc véc tơ DPtt biểu diễn tổng hợp tác dụng lên cổ biên tại thời

điểm ứng với góc quay  của trục khuỷu

Sau khi xác định đợc quan hệ Q -  ta tiến hành xây dựng đợc đồ thị Q- nh trên bản

Tiến hành lập bảng tính tại mỗi điểm với giả thiết phạm vi ảnh hởng của lực

tại mỗi điểm là 1200 sang 2 phía, với tỷ lệ xích đợc chọn là Qm=4 (

Từ đồ thị mài mòn cho thấy cung 678 là tập hợp các điểm chịu tải nhỏ nhấtcủa chốt khuỷu, nh vậy ta có thể chọn một điểm trong cung này để làm vị trí khoan

lỗ đầu

MụC LụC

Trang Phần I: Tính toán động học

1.1 Tính độ dịch chuyển của piston……… 3

1.2 Tính vận tốc của piston………6

1.3 Tính gia tốc của piston……….9

Phần II: Tính toán động lực học 2.1 Khái quát………12

2.2 Dựng các đồ thị véctơ phụ tải……… 12

2.3 Tính toán thực tế cho động cơ với các thông số đã cho……….13

2.3.1 Lực khí thể……… 13

2.3.2 Lực quán tính Pj……… 16

2.3.3 tổng hợp lực khí thể và lực quán tính……….18

2.3.4 Vẽ đồ thị tác dụng lên chốt khuỷu……… 18

2.3.5 Khai triển đồ thị (T-Z) sang đồ thị (Q-α)………20

2.3.6 Vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu………22