Nhiệt độ của môi trường cũng có ảnh hưởng đến chất lượng của quá trình trao đổi khí. T0 càng cao thì không khí càng loãng nên khối lượng riêng giảm. Giá trị của T0 thay đổi theo mùa và theo vùng khí hậu. Để tiện tính toán người ta lấy giá trị trung bình T0 cho cả năm. Giá trị trung bình T0 ở nước ta theo thống kê của nha khí tượng là 11Áp suất của môi trường p0: Giá trị của p0 phụ thuộc vào độ cao so với mực nước biển. Càng lên cao thì p0 càng giảm nên không khí càng loãng. Để tiện sử dụng trong tính toán người ta thường lấy giá trị của p0 ở độ cao của mức nước biển là: 12Hệ số nạp và áp suất cuối quá trình nạp pa: Hệ số nạp là tỷ số giữa lượng khí thực tế nạp vào xy lanh động cơ và lượng khí lý thuyết có thể nạp đầy vào xy lanh trong một hành trình của pít tông khi nhiệt độ, áp suất trong xy lanh bằng nhiệt độ và áp suất trước cửa nạp.Giá trị của vì khí nạp bị loãng do bị sấy nóng trên đường nạp vào xy lanh động cơ và do tổn thất thủy lực trong đường ống nạp.Khi tính toán, người ta có thể chọn trước giá trị của rồi tính giá trị của pa hoặc ngược lại. Ở đây ta chọn trước giá trị của hệ số nạp
` TRƯỜNG SĨ QUAN KỸ THUẬT QUÂN SỰ KHOA Ô TÔ o0o BÀI TẬP LỚN KẾT CẤU TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Học viên thực hiện: Thái Vũ Song Ngà Lớp: DQS 02021 Giáo viên hướng dẫn: Đại úy, Thạc sĩ Kim Ngọc Duy TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2015 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, ô tô ngày sử dụng phổ biến nước ta Sự gia tăng đột biến ô tô lĩnh vực lại, vận chuyển hàng hóa làm cho nhu cầu nghiên cứu để thiết kế sửa chữa, bảo dưỡng xe ô tô ngày tăng cao kéo theo đòi hỏi nguồn nhân lực dồi cho ngành công nghiệp ô tô Môn học “Kết cấu tính toán động đốt trong” môn đặc biệt quan trọng người kỹ sư nghiên cứu ngành công nghiệp ô tô Bài tập lớn môn học giúp học viên bước đầu làm quen với công việc tính toán thiết kế tránh khỏi vướng mắc trình công tác sau Bài tập giúp học viên biết cách tính toán trình công tác, đặc tính động cơ,… nhiều kiến thức thiết thực bổ ích cho học viên chuyên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô Được quan tâm giúp đỡ thầy giáo môn Động – Điện Khoa Ô tô, đặc biệt thầy giáo Kim Ngọc Duy giúp cho có thêm nhiều kinh nghiệm trình tính toán, thiết kế động cho xe ô tô hoàn thành tập thời hạn Tuy vậy, hạn hẹp non kinh nghiệm làm bài, tập tránh khỏi sai sót, mong tiếp tục quan tâm giúp đỡ, bảo để có thêm kinh nghiệm hoàn thành tốt tập kiến thức bổ ích cho học tập công tác sau Xin chân thành cảm ơn./ TP.HCM, tháng 12 năm 2015 Học viên thực Thái Vũ Song Ngà TRƯỜNG SĨ QUAN KTQS KHOA Ô TÔ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Họ tên: Thái Vũ Song Ngà Lớp: DQS 02021 I SỐ LIỆU BAN ĐẦU − Tên động cơ: GAZ 49P xe BTR - 60BP Nhiên liệu: Xăng kỳ − Thứ tự công tác: 1-5-3-6-2-4 TT 10 11 12 13 14 15 16 17 − − − − NỘI DUNG Đường kính xi lanh (D) Số xi lanh (i) Số kỳ (τ) Hành trình công tác (S) Thể tích công tác (Vh) Tỉ số nén (ε) Công suất định mức (Neđm) Số vòng quay ứng với công suất định mức (n) Góc mở sớm XP nạp Góc đóng muộn XP nạp Góc mở sớm XP thải Góc đóng muộn XP thải Khối lượng nhóm pít tông (mpt) Khối lượng nhóm truyền (mtt) Chiều dài truyền (ltt) Góc đánh lửa sớm (φi ) (hoặc góc phun sớm) Suất tiêu hao nhiên liệu (ge) SỐ LIỆU 82 110 0,58 6,7 66,2 3400 51 47 13 0,579 0,885 120 25 357,9 ĐVT mm mm dm3 KW vg/ph độ độ độ độ kg kg mm độ g/KWh II NỘI DUNG THỰC HIỆN Tính toán nhiệt chu trình công tác động Vẽ đồ thị công thị Xây dựng đường đặc tính động III BẢN VẼ 01 vẽ A0 gồm: Đồ thị công thị; Đồ thị lực khí thể, lực quán tính tổng lực; Đồ thị lực tiếp tuyến pháp tuyến; Đồ thị đặc tính động cơ; Đồ thị véc tơ phụ tải cổ khuỷu: Đồ thị mài mòn; Đồ thị lực T∑ Ngày giao BTL: 28/9/2015 Ngày hoàn thành: /12/2015 TP.HCM, ngày tháng 12 năm 2015 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Đại úy, ThS Kim Ngọc Duy PHẦN TÍNH TOÁN NHIỆT CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ Những vấn đề chung 1.1 Mục đích tính toán Mục đích việc tính toán chu trình công tác xác định tiêu kinh tế, hiệu chu trình công tác làm việc động Kết tính toán cho phép xây dựng đồ thị công thị chu trình để làm sở cho việc tính toán động lực học, tính toán sức bền mài mòn chi tiết 1.2 Chọn số liệu ban đầu 1- Công suất có ích lớn nhất: N emax = 66,2 [kW] 2- Mô men xoắn có ích ứng với số vòng quay lớn nhất: M emax = N emax N emax = = 185,93 2π n ω 60 [Nm] 3- Số quay phút trục khuỷu: n = 3400 [vòng/phút] 4- Tốc độ trung bình pít tông CTB: CTB = Sn 110.10−3.3400 = = 12,467 30 30 5- Số xy lanh động cơ: [Nm] i=6 6- Tỷ số hành trình pít tông đường kính xy lanh: a= λ= 7- Hệ số kết cấu: S 110 = = 1,341 D 82 R S 110 = = = 0,458 L L 2.120 8- Tỷ số nén: ε = 6,7 9- Hệ số dư lượng không khí α Hệ số dư lượng không khí tỷ số lượng không khí thực tế nạp thực tế vào xy lanh L1 lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn kg nhiên liệu L0, nghĩa là: α= L1 L0 Giá trị α chọn tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố kiểu động cơ, phương pháp tạo hỗn hợp công tác, công dụng chế độ sử dụng Đối với động xăng chế độ công suất lớn có α = 0,85 − 0,90 α = 0,90 Ta chọn 10- Nhiệt độ môi trường T0 Nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng đến chất lượng trình trao đổi khí T0 cao không khí loãng nên khối lượng riêng giảm Giá trị T0 thay đổi theo mùa theo vùng khí hậu Để tiện tính toán người ta lấy giá trị trung bình T0 cho năm Giá trị trung bình T0 nước ta theo thống kê nha khí tượng T0 = 240 C = 2970 K 11- Áp suất môi trường p0: Giá trị p0 phụ thuộc vào độ cao so với mực nước biển Càng lên cao p0 giảm nên không khí loãng Để tiện sử dụng tính toán người ta thường lấy giá trị p0 độ cao mức nước biển là: MN p0 = 0,103 m 12- Hệ số nạp Hệ số nạp ηv ηv áp suất cuối trình nạp pa: tỷ số lượng khí thực tế nạp vào xy lanh động lượng khí lý thuyết nạp đầy vào xy lanh hành trình pít tông nhiệt độ, áp suất xy lanh nhiệt độ áp suất trước cửa nạp Giá trị ηv < khí nạp bị loãng bị sấy nóng đường nạp vào xy lanh động tổn thất thủy lực đường ống nạp Khi tính toán, người ta chọn trước giá trị ηv tính giá trị pa ngược lại Ở ta chọn trước giá trị hệ số nạp Chọn hệ số nạp động xăng với kiểu xu páp treo Ta chọn ηv = 0,75 ηv ηv = 0,75 ÷ 0,82 13- Áp suất khí thể cuối trình thải cưỡng pr Giá trị pr phụ thuộc vào nhiều yếu tố có thời điểm bắt đầu mở xu páp thải, số vòng quay trục khuỷu sức cản đường ống nạp yếu tố định Giá trị pr tùy theo kiểu động cơ, động xăng: pr = 0,11 ÷ 0,12 Ta chọn [MPa] pr = 0,12 [MPa] 14- Nhiệt độ cuối trình thải Tr Khi tính toán, người ta thường lấy giá trị T r cuối trình thải cưỡng Giá trị Tr phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác tỷ số nén thành phần hỗn hợp α , , số vòng quay n, góc đánh lửa sớm Đối với động xăng Ta chọn ε Tr = 900 ÷ 1100 K Tr = 1100 K 15- Độ sấy nóng khí nạp ∆T Trên đường vào xy lanh động cơ, khí nạp tiếp xúc với chi tiết có nhiệt độ cao động nên nhiệt dộ tăng Độ tăng nhiệt độ gọi độ sấy nóng khí nạp Giá trị ∆T ∆T phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: kết cấu thiết bị sấy nóng, kết cấu cách bố trí đường nạp, đường thải, số vòng quay n, hệ số dư lượng không khí α… Trong yếu tố tốc độ quay cách bố trí đường nạp thải có ảnh hưởng định đến giá trị Ở động xăng: Ta chọn ∆T ∆T = 10 ÷ 30 K ∆T = 30 K 16- Chỉ số nén đa biến trung bình n1 Chỉ số nén đa biến trình nén thực tế n’ thay đổi khoảng rộng từ điểm chết đến điểm chết Để thuận tiện tính toán mà đảm bảo độ xác định, người ta dùng giá trị trung bình n với điều kiện công nén n’1 n1 Giá trị n1 xác định nhiều phương pháp khác dùng công thức kinh nghiệm chọn số liệu thực nghiệm Hệ số thực nghiệm n1 động xăng Ta chọn n1 = 1,34 n1 = 1,34 ÷ 1,37 17- Hệ số sử dụng nhiệt ξz Hệ số sử dụng nhiệt ξz tỷ số lượng nhiệt biến thành công thị tổng lượng nhiệt cung cấp từ đầu trình đốt cháy nhiên liệu (điểm c) điểm z) Hệ số tính đến dạng tổn hao nhiệt khác truyền nhiệt cho nước làm mát, lọt khí qua khe hở nhóm pít tông vách xy lanh, cháy rớt phân giải phần tử nhiên liệu Đối với động xăng ξ z = 0,85 ÷ 0,92 Ta chọn ξ z = 0,92 18- Nhiệt trị thấp nhiên liệu QT Nhiệt trị thấp nhiên liệu QT nhiệt lượng tỏa đốt cháy hoàn toàn đơn vị khối lượng thể tích nhiên liệu không kể đến nhiệt ẩm hóa nước chứa sản vật cháy Với nhiên liệu thể lỏng, Q T thường tính với 1kg nhiên liệu Giá trị Q T chọn theo số liệu thực nghiệm công thức gần Đối với nhiên liệu xăng: KJ QT = 44.103 kgnl 19- Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 Chỉ số giãn nở đa biến thực tế n’2 thay đổi khoảng rộng suốt trình giãn nở Để thuận tiện tính toán mà đảm bảo độ xác định, người ta dùng giá trị trung bình n với điều kiện công giãn nở n’2 n2 Giá trị n2 xác định nhiều phương pháp khác dùng công thức kinh nghiệm chọn số liệu thực nghiệm Hệ số thực nghiệm n2 động xăng Ta chọn n2 = 1,25 n2 = 1, 23 ÷ 1, 27 Tính toán trình chu trình công tác 2.1 Tính toán trình trao đổi khí 2.1.1 Mục đích Xác định thông số chủ yếu cuối trình nạp áp suất cuối trính nạp pa nhiệt độ cuối trình nạp Ta 2.1.2 Thứ tự tính toán γr − Hệ số khí sót : tỉ số lượng sản vật cháy M r chứa thể tích buồng cháy Vc cuối trình thải cưỡng lượng khí nạp γr = prT0 0,12.297 = = 0,0736 [MPa] (ε − 1) p0Trηv (6,7 − 1).0,103.1100.0,75 − Nhiệt độ cuối trình nạp Ta: Ta = T0 + ∆T + γ rTr 297 + 30 + 0,0736.1100 = = 379,9805 K 1+ γr + 0,0736 − Áp suất cuối trình nạp pa: pa = (ε − 1)(1 + γ r )ηv p0Ta (6,7 − 1).(1 + 0,0736).0,75.0,103 = = 0,0903 [MPa ] ε T0 6,7.297 2.2 Tính toán trình nén 2.2.1 Mục đích Xác định thông số áp suất pc nhiệt độ Tc cuối trình nén 2.2.2 Thứ tự tính toán − Áp suất cuối trình nén: pc = paε n1 = 0,0903.6,71,34 = 1,1547[MPa] − Nhiệt độ cuối trình nén: Tc = Taε n1 −1 = 379,9805.6,71,34−1 = 725,4821 K 2.3 Tính toán trình cháy 2.3.1 Mục đích Xác định thông số trình cháy áp suất pz nhiệt độ Tz 2.3.2 Thứ tự tính toán Việc tính toán chia làm giai đoạn sau: a Tính toán tương quan nhiệt hóa Mục đích việc tính toán tương quan nhiệt hóa xác định đại lượng đặc trưng cho trình cháy mặt nhiệt hóa để làm sở cho tính toán nhiệt động Thứ tự tính toán: − Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu thể lỏng: M0 = Kmol gc g h g0 0,86 0,13 + + = × + + = 0,5119 ÷ ÷ kgnl 0, 21 12 32 0,21 12 32 Trong đó: gc, gh, go thành phần nguyên tố tính theo khối lượng bon, hyđrô ôxy tương ứng chứa 1kg nhiên liệu Đối với nhiên liệu xăng lấy gần đúng: g c = 0,885; g h = 0,145; g o = − Lượng không khí thực tế nạp vào xy lanh động ứng với kg nhiên liệu Mt: Kmol M t = α M = 0,9.0,5119 = 0, 4607 kgnl 10 M emax = geN N emax N emax = = 185,93 [Nm] 2π n ω 60 suất tiêu hao nhiên liệu có ích ứng với số vòng quay nN : g kg geN = 357,9 = 0,3579 KWh KWh N e Me ge , , giá trị biến thiên công suất, mô men xoắn suất tiêu hao nhiên liệu có ích ứng với giá trị số vòng quay chọn trước Giá trị biến thiên Gnl xác định theo cặp giá trị tương ứng ge Ne theo biểu thức: kg Gnl = ge N e h Chọn nmin = 600 [vòng/phút] nmax = 3400 [vòng/phút] Kết tính toán thống kê thành bảng sau: Bảng Kết tính toán tiêu đường đặc tính n [vòng/phút] 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 N e [KW ] Me [Nm] Gnl [kg / h] ge [g/KWh] 13,3801 18,3792 23,5129 28,7006 33,8613 38,9142 43,7785 48,3733 52,6177 56,4310 59,7323 62,4406 212,9515 219,3850 224,5319 228,3920 230,9655 232,2522 232,2522 230,9655 228,3920 224,5319 219,3850 212,9515 4,9663 6,5652 8,1167 9,6192 11,0751 12,4894 13,8682 15,2171 16,5394 17,8349 19,0977 20,3155 371,2 357,2 345,2 335,2 327,1 320,9 316,8 314,6 314,3 316,0 319,7 325,4 25 3000 3200 3400 64,4753 65,7553 66,2000 205,2312 196,2241 185,9304 21,4672 22,5217 23,4362 333,0 342,5 354,0 Dựa vào bảng số liệu ta vẽ đồ thị đường đặc tính với tỷ lệ xích sau: µ Ne = KW / mm , µ Me = Nm / mm , 1 µGnl = kg / h.mm , µge = g / KWh.mm 26 Hình Đồ thị đường đặc tính động 27 PHẦN TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC Triển khai đồ thị công thị p – V thành đồ thị lực khí thể Pk tác dụng lên pít tông theo góc quay α Đồ thị công thị thể biến thiên áp suất tuyệt đối bên xilanh theo thay đổi thể tích xy lanh suốt chu trình công tác Lực khí thể tạo chênh lệch áp suất mặt mặt đỉnh pít tông xác định : Pk = ( pk − p0 ) π D [MN] Trong : pk : Áp suất khí thể xy lanh, [MPa]; po : Áp suất phía đỉnh pít tông, chọn trường để đơn giản cho việc tính toán, [MPa] p0 = 0,103[MPa] áp suất môi D : Đường kính danh nghĩa pít tông, [m] Lực Pk coi tập trung thành véc tơ tác dụng dọc theo phương đường tâm xy lanh cắt đường tâm chốt pít tông (bỏ qua hệ số lệch tâm k để đơn giản hoá việc tính toán) Để thuận tiện cho việc triển khai đồ thị công thành đồ thị lực khí thể theo góc quay α khuỷu trục phải làm sau: − Dựng trục hoành (trục góc quay α) ngang với đường nằm ngang, thể áp suất p0 môi trường đồ thị công − Trục tung thể lực Pk với tỷ lệ xích: MN π D π 0,0822 µP = µ p = 0,02 = 0,000106 mm 4 Trong đó: µp= 0,02 MPa mm tỷ lệ xích áp suất đồ thị công − Về phía trục hoành đồ thị công p - V vẽ nửa vòng tròn đường kính AB khoảng cách từ ĐCT tới ĐCD đồ thị p - V, tâm 0, (đường kính AB tương ứng với S = 2R động thực); A tương ứng với ĐCT 28 00 ' = − Về phía điểm chết dưới, xác định điểm 0' cho: AB.λ (Chiều dài AB đo thực tế đồ thị) λ= R l hệ số kết cấu − Từ 0' dựng tia tạo góc α với 0'A, tia cắt vòng tròn Brích điểm Từ điểm dựng đường song song với trục áp suất, cắt đồ thị công điểm tương ứng (với trình nạp, nén, giãn nở, thải) Từ giao điểm gióng ngang sang đồ thị lực khí thể cắt đường thẳng đứng tương ứng gióng từ trục α lên Giao điểm độ lớn lực khí thể góc α tương ứng đồ thị lực khí thể Pk-α − Lần lượt dựng góc α lớn dần (ví dụ α = 150, 300, 450, 600, ) tiến hành tương tự ta tập hợp giao điểm đồ thị Pk - α − Nối giao điểm nhận đường cong liên tục ta đồ thị biến thiên lực khí thể theo góc quay α khuỷu trục chu trình công tác xy lanh Quy dẫn khối lượng chuyển động: 2.1 Khối lượng chuyển động tịnh tiến mj Khối lượng chuyển động tịnh tiến mj xác định theo biểu thức: mj = mp + mc + mg + m1+mx [kg] Trong đó: mp: Khối lượng toàn pít tông, [kg]; mx: Khối lượng xéc măng, [kg]; mc: Khối lượng chốt pít tông khoá hãm, [kg]; mg: Khối lượng guốc trượt (nếu có), [kg]; m1: Khối lượng truyền quy dẫn đường tâm chốt pít tông, [kg] m1 = (0,275 ÷ 0,350)mtt Với mtt = 0,885[kg] , chọn m1 = 0,35mtt 29 ta có: m1 = 0,35.0,885 = 0,30975[kg] Ta có khối lượng toàn nhóm pít tông 0,579 [kg] Và khối lượng truyền quy dẫn đường tâm chất pít tông m1 = 0,230975 [kg] ⇒ m j = 0,579 + 0,30975 = 0,88875[kg] 2.2 Khối lượng truyền Toàn khối lượng truyền quy dẫn đường tâm đầu nhỏ (tham gia chuyển động tịnh tiến) đường tâm đầu to (tham gia chuyển động quay) theo nguyên lý sau: mth = m1 + m2 m1.l1 = m2 l2 Phần khối lượng quy dẫn m2 coi tập trung tâm cổ khuỷu, quay xung quanh trục khuỷu với vận tốc ω, bán kính R gây nên lực Pr2 Lực quán tính tổng lực, lực tiếp tuyến pháp tuyến: 3.1 Lực quán tính khối lượng chuyển động tịnh tiến mj gây nên: Lực quán tính khối lượng chuyển động tịnh tiến m j gây nên thường gọi tắt lực quán tính chuyển động tịnh tiến ký hiệu Pj Pj = −m j Rω (cosα + λ cos2α ).10 −6 [MN ] Trong đó: R= S 0,11 = = 0,055[m] 2 + R: bán kính quay trục khuỷu, 2π n 2.π 3400 ω= = = 356,047[1 / s] ω 60 60 + : vận tốc góc trục khuỷu, R 0,055 λ= = = 0,4583 l 0,12 + λ: hệ số kết cấu động cơ, + mj : khối lượng chuyển động tịnh tiến, mj = 0,88875 [kg] Vậy: 30 Pj = −0,88875.0,055.356,0472 (cosα + 0,4583cos2α ).10 −6 [MN ] ⇒ Pj = −0,006197(cosα + 0,4583cos2α ) [MN ] 3.2 Lực quán tính chuyển động quay Pr: Pr = m2 Rω 10 −6 [MN ] Ta có khối lượng quy dẫn đầu to truyền: m2 = 0,65mtt = 0,65.0,885 = 0,57525[kg] ⇒ Pr = 0,57525.0,055.356,0472.10 −6 = 0,00401[ MN ] 3.3 Tổng lực khí thể lực quán tính chuyển động tịnh tiến PΣ = Pk + Pj [MN] 3.4 Tính giá trị sin( α + β) cosβ cos( α + β) cosβ 3.5 Lực tiếp tuyến T lực pháp tuyến Z: Lực tiếp tuyến T tính theo công thức: Lực pháp tuyến Z tính theo công thức: sin(α + β ) T = PΣ × cosβ cos(α + β ) Z = PΣ × cosβ Lực tác dụng lên cổ khuỷu Qck xác định theo công thức: Qck = ( Z + Pr ) + T Các giá trị thể bảng sau: 31 α Pk Pj 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 375 390 405 420 435 0.000090 -0.000067 -0.000067 -0.000067 -0.000067 -0.000067 -0.000067 -0.000067 -0.000067 -0.000067 -0.000067 -0.000067 -0.000067 -0.000059 -0.000043 -0.000012 0.000043 0.000131 0.000269 0.000489 0.000895 0.001655 0.002823 0.004416 0.007102 0.014303 0.022031 0.018831 0.013831 0.008612 -0.002259 -0.002111 -0.001696 -0.001095 -0.000420 0.000214 0.000710 0.001015 0.001129 0.001095 0.000987 0.000882 0.000840 0.000882 0.000987 0.001095 0.001129 0.001015 0.000710 0.000214 -0.000420 -0.001095 -0.001696 -0.002111 -0.002259 -0.002111 -0.001696 -0.001095 -0.000420 0.000214 P ∑ T Z -0.002169 -0.002178 -0.001764 -0.001163 -0.000487 0.000146 0.000642 0.000948 0.001062 0.001028 0.000919 0.000814 0.000772 0.000822 0.000943 0.001084 0.001172 0.001146 0.000979 0.000702 0.000475 0.000560 0.001127 0.002306 0.004844 0.012192 0.020334 0.017736 0.013411 0.008825 0.000000 -0.000815 -0.001242 -0.001104 -0.000527 0.000160 0.000642 0.000794 0.000690 0.000478 0.000272 0.000117 0.000000 -0.000118 -0.000279 -0.000504 -0.000762 -0.000961 -0.000979 -0.000768 -0.000514 -0.000532 -0.000793 -0.000863 0.000000 0.004563 0.014313 0.016837 0.014514 0.009652 -0.002169 -0.002037 -0.001320 -0.000541 -0.000061 -0.000032 -0.000331 -0.000697 -0.000929 -0.000976 -0.000904 -0.000812 -0.000772 -0.000820 -0.000928 -0.001029 -0.001025 -0.000843 -0.000505 -0.000153 0.000060 0.000260 0.000843 0.002156 0.004844 0.011400 0.015216 0.008245 0.001683 -0.001925 32 450 0.005919 0.000710 0.006628 465 0.004284 0.001015 0.005300 480 0.003279 0.001129 0.004408 495 0.002693 0.001095 0.003788 510 0.002280 0.000987 0.003267 525 0.001907 0.000882 0.002789 540 0.001550 0.000840 0.002390 555 0.001210 0.000882 0.002092 570 0.000895 0.000987 0.001882 585 0.000615 0.001095 0.001711 600 0.000388 0.001129 0.001518 615 0.000222 0.001015 0.001238 630 0.000090 0.000710 0.000800 645 0.000090 0.000214 0.000304 660 0.000090 -0.000420 -0.000330 675 0.000090 -0.001095 -0.001005 690 0.000090 -0.001696 -0.001606 705 0.000090 -0.002111 -0.002021 720 0.000090 -0.002259 -0.002169 ∗ Đồ thị vectơ phụ tải cổ khuỷu: 0.006628 0.004442 0.002865 0.001761 0.000967 0.000400 0.000000 -0.000300 -0.000557 -0.000795 -0.000986 -0.001037 -0.000800 -0.000332 0.000357 0.000954 0.001131 0.000756 0.000000 -0.003418 -0.003899 -0.003855 -0.003596 -0.003214 -0.002780 -0.002390 -0.002086 -0.001851 -0.001624 -0.001327 -0.000911 -0.000412 -0.000066 -0.000041 -0.000467 -0.001202 -0.001889 -0.002169 Đồ thị véc tơ phụ tải (đtvtpt) tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu gọi tắt đtvtpt cổ khuỷu Đồ thị phản ánh tác dụng lực T, Z, P r2 lên bề mặt cổ khuỷu thông qua bạc chu trình công tác xy lanh, ta có: ur ur ur ur Q ck = T + Z + P r [MN] Ta thấy, Z P z2 phương, nên tổng hợp lực ta có: Qck = ( Z + Pr ) + T Dựng hệ trục vuông góc TOZ; OT trục hoành hướng sang phải, OZ trục tung hướng xuống phía Dựa theo kết tính bảng biến thiên xác định giao điểm ứng với véc tơ T+Z Nối giao điểm đường cong, ta đồ thị lực truyền P th hệ toạ độ mà trục khuỷu đứng yên, truyền quay tương đối góc α + β so với trục khuỷu phía trái uuuu r uur OO1 = Pr Từ 0, phía chiều dương trục OZ, xác định điểm cho (với tỷ lệ xích µPr2 = µT = µZ ) Vẽ vòng tròn bán kính tượng trưng cho bề mặt cổ khuỷu Đồ thị nhận ứng với gốc O đtvtpt cổ khuỷu với tỷ lệ xích µPr2 = µT = µZ Đây dạng đồ thị đặc biệt, không hoàn toàn dạng độc cực túy Bởi vậy, để có hình ảnh trực quan hơn, ta triển khai thành đồ thị hệ toạ 33 độ Đề Qck-α ∗ Đồ thị vtpt triển khai: Trục hoành thể góc quay α tịnh tiến từ trục hoành hai đồ thị xuống phía Như trục tung thể Q ck phải bố trí trùng phương với trục tung hai đồ thị phía Ứng với trị số góc α cụ thể trục hoành, ta xác định trị số tương ứng véc tơ ur Q ck ur Q ck , đtvtpt cổ khuỷu thông ur Q ck qua tỷ lệ xích µQck ta xác định điểm định đồ thị Lần lượt tiến hành tương tự trị số góc α, ta tập hợp giao điểm Nối chúng lại đường cong liên tục ta đồ thị Q ck- α Dựa vào bảng biến thiên ta tính được: Q cktb = 0,003801 (MN) = 0,003801 [MN] ; m Qcktb = Qckmax = 0,020172 [MN] ∑Q cki i i χ= Hệ số va đập Qckmax 0,020172 = = 5,30702 Qcktb 0,003801 Tải trọng riêng qc = Q ck l C d C Trong đó: Chiều dài tiếp xúc: lc =23,3 10-3 = 0,0233 [m] Đường kính cổ khuỷu: d c = 0,060 [m] ⇒ Q qctb = cktb lC d C = 0,0034564/(0,0233.0,060)=2,2031 34 MN m ⇒ qc max = Qck max lC d C =0,0265/(0,0233.0,060)=18,95 MN m ∗Đồ thị mài mòn cổ khuỷu: - Trên đtvtpt cổ khuỷu, vẽ vòng tròn tượng trưng cho bề mặt chia thành 24 phần - Tính hợp lực ΣQ' tất lực tác dụng lên điểm 0, 1, 2, , ký hiệu tương ứng ΣQ0' , Σ Q ; ΣQ ' ' , , Qi’, ghi trị số lực phạm vi tác dụng lên bảng với giả thiết lực ΣQi' tác dụng lên tất điểm phạm vi 120 0, tức phía điểm chia 60 (nếu chia vòng tròn tượng trưng bề mặt cổ khuỷu thành 24 điểm phần ứng với 150, tức từ điểm tính tính toán, lực tác dụng lên phía thêm điểm nhau, tất có điểm chịu lực tác dụng với điểm tính toán) Bảng xác định hợp lực tác dụng lên điểm bề mặt cổ khuỷu (theo bảng số 3) - Xác định tổng lực tương đương ΣQi’ tất hợp lực ΣQ' tác dụng lên điểm thứ i ghi vào ô hàng - Trên đồ thị, vẽ vòng tròn tượng trưng má khuỷu chia thành 24 phần tương ứng đánh số từ tới 23 Chọn tỷ lệ xích lực thích hợp, đặt đoạn thẳng tương ứng với ΣQi’ từ vòng tròn theo hướng kính vào phía tâm - Nối điểm cuối đoạn thẳng đường cong liên tục gạch nghiêng phần diện tích nằm vòng tròn đường cong liên tục khép kín vừa nhận được, ta đồ thị mà phần gạch nghiêng coi tỷ lệ thuận với mức độ mòn bề mặt sau chu trình tác dụng lực Từ đồ thị này, ta chọn vị trí mòn để khoan lỗ dầu bôi trơn 35 * Đồ thị tổng lực tiếp tuyến mô men tổng: Ta biết lực tiếp tuyến gây nên mô men làm quay khuỷu trục khuỷu truyền mà ta quen gọi mô men xoắn Me, ta có: Me = Mi.ηcơ = T R ηcơ Do ta giả thiết ηcơ động chế độ làm việc số nên quy luật biến thiên T quy luật biến thiên Mi Me Bởi vậy, động xy lanh, đồ thị biến thiên lực tiếp tuyến T với tỷ lệ xích μT (MN/mm) đồ thị biến thiên Me với tỷ lệ xích: μMe = μT.R ηcơ 106 (Nm/mm) Trong đó: Me [Nm]; R [m] Như ta không cần xây dựng đồ thị lực T∑ mà cần tính tỷ lệ xích μMe 36 Đối với động nhiều xy lanh phải xác định chu trình biến thiên lực T∑ dựa thứ tự công tác sơ đồ cấu khuỷu trục truyền Nếu động có trị số góc lệch pha công tác, tức là: Đối với động nhiều xilanh phải xác định chu trình biến thiên lực P tổng dựa thứ tự công tác sơ đồ cấu khuỷu trục truyền Đối với động GAZ – 49B, động kì xilanh hàng góc công δ= 1800.τ 180.4 = = 1200 i tác - Từ thứ tự công tác ta xác định vị trí tức thời pít tông: 1→ 5→ 3→ 6→ 2→ 4→ 00 1200 6000 4800 3600 2400 Từ suy rằng: Khi lực T1 xy lanh biến thiên từ 00 ÷1200 [GQTK] lực T5 xy lanh thứ biến thiên từ 6000 ÷ 7200, T3 từ 4800 ÷ 6000, T4 từ 1200÷ 2400, v.v Các lực thành phần T1, T2, T3 Ti coi có quy luật biến thiên trị số lấy từ bảng lực T lập trước Cần ý tới dấu đại số lực Ti tính T∑ = T1 + T2 + T3 + Ti Dựa kết tính, chọn tỷ lệ xích μT = 0,000106 (MN/mm) Xác định mô men xoắn có ích Metb: Metb = T∑tb R ηcơ 106 [Nm] Thực đồ thị T∑ - α đồ thị Me - α với tỷ lệ xích mới: μMe = μΤ∑.ηcơ R 106 (Nm/mm) Dựa vào biến thiên lực tiếp tuyến ta tính được: TΣTB = 0,007726 [MN] Mô men xoắn có ích M etb Metb = TΣTB.R.ηcơ.106 = 0,0045.0,055.0,8537.10 = 211,29075 [Nm] M e − M etb Me 228, 4133 − 211, 29075 228, 4133 Sai số: 100% = 100% = 7,5 % < 10% So sánh trị số Metb xác định đồ thị với Me phần tính nhiệt Ta thấy sai số thấp 10% trình xây dựng, hiệu chỉnh đồ thị 37 công, việc triển khai đồ thị công việc xác định lực quán tính Pj vẽ đồ thị đạt yêu cầu 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình Lý thuyết động đốt trong, Trường SQKTQS, Năm 2011 TS Vy Hữu Thành – Th.S Vũ Anh Tuấn, Hướng dẫn Đồ án môn học Động đốt trong, HVKTQS_Năm 2003 39 ... Việc dựng đồ thị chia làm hai bước: dựng đồ thị cơng thị lý thuyết hiệu chỉnh đồ thị để đồ thị cơng thị thực tế Đồ thị cơng thị lý thuyết dựng theo kết tính tốn chu trình cơng tác chưa xét yếu... liệu, góc mở sớm đóng muộn xu páp thay đổi thể tích cháy Dựng đồ thị cơng thị lý thuyết Ở đồ thị cơng thị lý thuyết, ta thay chu trình chu trình thực tế chu trình kín a-c-z-b-a Trong q trình... đồ thị cơng thị lý thuyết thành đồ thị cơng thị thực tế Để đồ thị cơng thị thực tế a' - c' - c" - z' - z" - b' - b" – b"' - a', ta gạch bỏ diện tích I, II, III, IV đồ thị lý thuyết Diện tích I