. Các thông số cho trước Nhiên liệu: Gasoline Số xilanh số kỳ số kỳ : 84kiểu chữ V Thứ tự làm việc: 15426378 Tỷ số nén ε: 10.6 Đường kính D hành trình piston S mm : 94 91 Công suất cực đại NeKW: 285 Số vòng quay n vph: 5020 Tham số kết cấu λ: 0,25 Áp suất cực đại pz MNm2: 5.1 Góc đánh lửa sơm s độ: 15 Góc phân phối khí độ: + 1: 8 + 2: 54 + 3: 59 + 4: 13 1.1.1.2. Các thông số tính chọn Tốc độ trung bình của piston Áp suất khí nạp pk: Đối với động cơ xăng bốn kỳ không tăng áp, pk được chọn: Chọn pk = p0 = 0,1MNm2 Áp suất khí cuối kỳ nạp pa: Đối với động cơ bốn kỳ tăng áp, pa được tính chọn trong khoảng:
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES GL500 MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ĐÀ NẴNG, ngày 24 tháng 12 năm 2016 Sinh Viên Thực Hiện XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ X740413 1.1 Xây dựng đồ thị công 1.1 Xây dựng đồ thị công 1.1.1 Các thông số xây dựng đồ thị 1.1.1 Các thông số xây dựng đồ thị .6 1.1.1.1 Các thông số cho trước 1.1.1.2 Các thông số tính chọn 1.1.1.2 Các thông số tính chọn 1.1.2 Xây dựng đường nén 1.1.2 Xây dựng đường nén 1.1.3 Xây dựng đường giãn nở 1.1.3 Xây dựng đường giãn nở 1.1.4 Biểu diễn thông số 1.1.4 Biểu diễn thông số 1.1.5 Xác định điểm đặc biệt 10 1.1.5 Xác định điểm đặc biệt .10 Bảng 1-3: Giá trị biểu diễn điểm áp suất đường nén đường giãn nở 12 1.1.6 Vẽ hiệu chỉnh đồ thị công 13 1.1.6 Vẽ hiệu chỉnh đồ thị công .13 1.2 Động học cấu khuỷu trục truyền động 15 1.2 Động học cấu khuỷu trục truyền động 15 1.2.1 Xây dựng đồ thị chuyển vị piston phương pháp đồ thị Brick .15 1.2.1 Xây dựng đồ thị chuyển vị piston phương pháp đồ thị Brick 15 1.2.2 Xây dựng đồ thị vận tốc .16 1.2.2 Xây dựng đồ thị vận tốc 16 Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES GL500 1.2.3 Xây dựng đồ thị gia tốc phương pháp đồ thị Tôlê 18 1.2.3 Xây dựng đồ thị gia tốc phương pháp đồ thị Tôlê 18 1.3 ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ .20 1.3 ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ 20 1.3.1 Xác định khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến 20 1.3.1 Xác định khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến 20 1.3.2 Xây dựng đồ thị lực quán tính –PJ – V 21 1.3.2 Xây dựng đồ thị lực quán tính –PJ – V 21 1.3.3 Vẽ đồ thị khai triển Pkt - α 22 1.3.3 Vẽ đồ thị khai triển Pkt - α .22 1.3.4 Vẽ đồ thị khai triển PJ - α 23 1.3.4 Vẽ đồ thị khai triển PJ - α 23 1.3.5 Vẽ đồ thị P1 - α 23 1.3.5 Vẽ đồ thị P1 - α 23 1.3.6 Xây dựng đồ thị lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z, lực ngang N theo α 26 1.3.6 Xây dựng đồ thị lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z, lực ngang N theo α.26 .28 Hình 1-7: Đồ thị T - ; Z - ; N - 28 1.3.7 Xây dựng đồ thị ΣT - α 29 1.3.7 Xây dựng đồ thị ΣT - α 29 1.3.8 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 32 1.3.8 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 32 1.3.9 Khai triển đồ thị Q - α 33 1.3.9 Khai triển đồ thị Q - α 33 1.3.10 Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to truyền 36 1.3.10 Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to truyền .36 .39 Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES GL500 Hình 1-11: Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to truyền 39 1.3.11 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu 39 1.3.11 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu 39 43 Hình 1-12: Đồ thị mài mòn chốt khuỷu 43 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ CHỌN THAM KHẢ 43 2.1 Thông số kỹ thuật động chọn tham khảo MERCEDES GL500 .43 2.1 Thông số kỹ thuật động chọn tham khảo MERCEDES GL500 43 2.2 Phân tích số đặc điểm kết cấu của động MERCEDES-GL500 44 2.2 Phân tích số đặc điểm kết cấu của động MERCEDES-GL500 44 Hình 2-1 Động MERCEDES GL500 45 2.2.1 Nhóm piston, truyền, trục khuỷu 45 2.2.1 Nhóm piston, truyền, trục khuỷu 45 2.2.1.1 Piston 2.2.1.1 Piston 45 2.2.1.2 Thanh truyền 2.2.1.2 Thanh truyền 46 2.2.1.3 Trục khuỷu 2.2.1.3 Trục khuỷu 47 2.2.2 Cơ cấu phân phối khí 47 2.2.2 Cơ cấu phân phối khí 47 2.2.3 Hệ thống bôi trơn, làm mát 49 2.2.3 Hệ thống bôi trơn, làm mát .49 2.2.3.1 Hệ thống bôi trơn 2.2.3.1 Hệ thống bôi trơn .49 2.2.3.1 Hệ thống làm mát 2.2.3.1 Hệ thống làm mát 49 2.2.4 Hệ thống nhiên liệu .50 2.2.4 Hệ thống nhiên liệu 50 2.2.5 Hệ thống đánh lửa 51 2.2.5 Hệ thống đánh lửa .51 Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES GL500 KẾT LUẬN .65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 [1] Nguyễn Đức Phú , Hồ Tấn Chuẩn , Trần Văn Tế , Nguyễn Tất Tiến - Kết cấu tính toán động đốt tập I, II, III 66 [2] GS.TS Nguyễn Tất Tiến – Nguyên lý động đốt – Nhà xuất giáo dục , năm 2000 66 [3] Trần Thanh Hải Tùng – Kết cấu tính toán động đốt – Trường đại học Bách khoa Đà nẵng 66 [4] Nguyễn Văn Yến - Giáo trình chi tiết máy – Nhà xuất giao thông vận tải.66 Ngoài có tham khảo số tài liệu: Giáo trình giảng dạy của thầy môn động đốt - Khoa khí giao thông - ĐHBK – Đai Học Đà Nẵng số tài liệu lấy từ mạng internet .66 LỜI NÓI ĐẦU Những năm gần đầy, kinh tế Việt Nam phát triển mạnh Bên cạnh kỹ thuật của nước ta bước tiến bộ,trong có ngành khí động lực nói chung Để góp phần nâng cao trình độ kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu chế tạo, yêu cầu cấp thiết Có ngành khí động lực của ta phát triển Sau học hai môn của ngành động đốt (Nguyên lý động đốt Kết cấu động đốt trong) số môn sở khác (sức bền vật liệu, lý thuyết, ), sinh viên giao nhiệm vụ làm đồ án môn học “Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong” Đây phần quan trọng nội dung học tập của sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng kiến thức học để giải vấn đề cụ thể của ngành Trong trình thực đồ án, em cố gắng tìm tòi, nghiên cứu tài liệu, làm việc cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt Tuy nhiên, thân kinh nghiệm việc hoàn thành đồ án lần thiếu sót, mong quý thầy cô góp ý giúp đỡ thêm để em hoàn thành tốt nhiệm vụ Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES GL500 Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy, cô tận tình truyền đạt lại kiến thức quý báu cho em Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy DƯƠNG VIỆT DŨNG quan tâm, nhiệt tình hướng dẫn trình làm đồ án Em mong muốn nhận xem xét dẫn của thầy để em ngày hoàn thiện kiến thức của ĐÀ NẴNG, ngày 24 tháng 12 năm 2016 Sinh Viên Thực Hiện Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES GL500 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ X74-0413 1.1 Xây dựng đồ thị công 1.1.1 Các thông số xây dựng đồ thị 1.1.1.1 Các thông số cho trước - Nhiên liệu: Gasoline - Số xilanh / số kỳ / số kỳ : 8/4/kiểu chữ V - Thứ tự làm việc: 1-5-4-2-6-3-7-8 - Tỷ số nén ε: 10.6 - Đường kính D / hành trình piston S [mm] : 94 / 91 - Công suất cực đại Ne[KW]: 285 - Số vòng quay n [v/ph]: 5020 - Tham số kết cấu λ: 0,25 - Áp suất cực đại pz [MN/m2]: 5.1 - Góc đánh lửa sơm αs [độ]: 15 - Góc phân phối khí [độ]: + α1: + α2: 54 + α3: 59 + α4: 13 1.1.1.2 Các thông số tính chọn - Tốc độ trung bình của piston =91*5020*10^-3/30=15.227 (m/s) - Áp suất khí nạp pk: Đối với động xăng bốn kỳ không tăng áp, p k chọn: Chọn pk = p0 = 0,1[MN/m2] - Áp suất khí cuối kỳ nạp pa: Đối với động bốn kỳ tăng áp, pa tính chọn khoảng: Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES GL500 pa = (0,8 ÷ 0,9).pk [MN/m2] ta chọn 0,80 pa = 0,80.0,1 = 0,08 [MN/m2] - Áp suất khí sót pr: Đối với động xăng bốn kỳ không tăng áp chọn: pr = (1.05-1.1)pk ta chọn 1,07 pr = 1,07 pk = 1,07.0,1 = 0,107 [MN/m2] - Chỉ số nén đa biến trung bình n1: thường chọn khoảng n1 = 1,32÷ 1,39; Chọn n1 = 1,32 - Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2: thường chọn khoảng n2 = 1,25÷ 1.29; Chọn n2 = 1,27 - Tỷ số giãn nở sớm ρ: Đối với động Xăng chọn: ρ=1 - Áp suất cuối trình giãn nở pb: pb = pz pz = = 5.1 / 10.6^1.27 = 0.25435[MN/m2] n2 δ n2 ε ρ (1.2)[1] - Thể tích công tác Vh π.D Vh = S [dm ] = 91 (1.3)[1] π.94 = 0,6312[dm ] - Thể tích buồng cháy Vc Vc = = Vh [dm ] ε −1 (1.4)[1] 0.6312 = 0,065625[ dm ] 10.6 − - Tốc độ góc của trục khuỷu ω: ω= π.n π ⋅ 5020 = = 525.4267 [rad/s] 30 30 (1.5)[1] 1.1.2 Xây dựng đường nén Gọi pnx, Vnx áp suất thể tích biến thiên theo trình nén của động cơ.Vì trình nén trình đa biến nên: Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES GL500 n1 (1.6)[1] p nx ⋅ Vnx = const n1 n1 ⇒ p nx ⋅ Vnx = p c ⋅ Vc ⇒ Vc p nx = p c Vnx Đặt: i = n1 Vnx Vc Khi ta có áp suất nén điểm bất kỳ x : p nx = pc i n1 [MN/m2] (1.7)[1] Trong đó: - pc [MN/m2]: áp suất cuối kỳ nén pc = pa ⋅ ε n1 (1.8)[1] = 0.08 ⋅10.61,32 =1.605018673[MN/m2] 1.1.3 Xây dựng đường giãn nở Gọi pgnx, Vgnx áp suất thể tích biến thiên theo trình giãn nở của động cơ.Vì trình giãn nở trình đa biến nên ta có: n2 (1.9)[1] p nx ⋅ Vnx = const n2 n2 ⇒ p gnx ⋅ Vgnx = p z ⋅ Vz ⇒ p gnx Vz = p z Vgnx n2 Ta có: Vz = ρ.Vc ⇒ p gnx = Đặt: i = pz Vgnx Vz n2 = pz Vgnx ρ ⋅ Vc n2 Vgnx Vc Khi ta có áp suất giãn nở điểm bất kỳ x: Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES GL500 p gnx = pz ⋅ρ i n2 (1.10)[1] n2 1.1.4 Biểu diễn thông số - Biểu diễn thể tích buồng cháy: Chọn Vcbd = 10 [mm] ⇒ μV = = Vc [dm3/mm] Vcbd (1.11)[1] 0,065625 = 0,0065625 [dm3/mm] 10 - Biểu diễn thể tích công tác: Vhbd = = Vh [mm] μV (1.12)[1] 0,44081 = 85,0441 [mm] 0,00518331 - Biểu diễn áp suất cực đại:: pzbd = 160 - 220 [mm] Chọn pzbd = 180 [mm] ⇒ μp = pz [MN/(m2.mm)] p zbd μp = 5.5 = 0,028333 [MN/(m2.mm)] 180 (1.13)[1] Bảng 1-1: Bảng giá trị đồ thị công Vx i Đường nén Đường giản nở Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES GL500 in1 1/in1 pc.(1/in1) in2 1/in2 pz.ρn2.(1/in2) Vc 1.0 1 1.8 1 5.1 1.5Vc 1.5 1.707 0.585 10.539 1.673 0.597 3.047 2Vc 2.496 0.400 7.209 2.411 0.414 2.114 2.5Vc 2.5 3.351 0.298 5.370 3.201 0.312 1.592 3.0Vc 3.0 4.263 0.234 4.22 4.035 0.247 1.263 3.5Vc 3.5 5.226 0.191 3.444 4.908 0.203 1.038 4.0Vc 4.0 6.233 0.160 2.887 5.815 0.171 0.876 4.5Vc 4.5 7.281 0.137 2.471 6.754 0.148 0.755 5.0Vc 5.0 8.368 0.119 2.150 7.721 0.129 0.660 5.5Vc 5.5 9.490 0.105 1.896 8.714 0.114 0.585 6.0Vc 6.0 10.645 0.009 1.690 9.733 0.102 0.523 6.5Vc 6.5 11.831 0.082 1.521 10.774 0.0928 0.473 7.0Vc 7.0 13.047 0.076 1.379 11.837 0.0844 0.430 7.5Vc 7.5 14.291 0.069 1.259 12.921 0.077 0.394 8.0Vc 8.0 15.562 0.064 1.156 14.025 0.071 0.363 8.5Vc 8.5 16.859 0.059 1.067 15.148 0.066 0.336 9.0Vc 9.0 18.180 0.055 0.990 16.288 0.061 0.313 9.5Vc 9.5 19.525 0.051 0.921 17.446 0.057 0.292 10Vc 10.0 20.892 0.047 0.861 18.620 0.053 0.273 10.5Vc 10.5 22.282 0.0448 0.807 19.811 0.0504 0.257 10.6Vc 10.6 22.563 0.044 0.797 20.051 0.0498 0.254 1.1.5 Xác định điểm đặc biệt - Điểm a (Va ; pa): Va = 0,696825 [dm3] ⇒ Vabd = 106.1828571 [mm] pa = 0.08 [MN/m2] ⇒ pabd = 2.823529[mm] ⇒a (106.1828571 ; 2.823529) - Điểm b (Vb; pb): Vb = Va = 0,69685 [dm3] ⇒ Vbbd = 106.1828571 [mm] 10 Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES –GL500 phun của nhiên liệu nhờ cảm biến để thực trình đốt cháy tốt nhiên liệu cháy hoàn toàn, tốn nhiên liệu, tăng công suất động cơ, chất thải độc hại Hình 3-11 Sơ đồ hệ thống đánh lửa động GL500 1: Cầu chì dòng cao; 2: Khóa điện; 3: Cầu chì; 4: Cuộn đánh lửa số 1; 5: Cuộn đánh lửa số 2; 6: Cuộn đánh lửa số 3; 7: Cuộn đánh lửa số 4; 8: Bọc chống nhiễu; 9: Cảm biến vị trí trục khuỷu; 10: Cảm biến vị trí trục cam; 11: Bộ lọc ồn ECU vào tín hiệu nhận từ cảm biến vị trí trục khuỷu vào góc đánh lửa sở ghi sẵn nhớ thông số hiệu chỉnh để xác định góc đánh lửa sớm cho động Việc tạo tín hiệu dạng xung để cung cấp dòng điện cho cuộn dây đánh lửa lập trình sẵn để cuộn dây cung cấp dòng điện thời gian định mức trước với giá trị tính toán để đảm bảo cho: Từ thông sinh cuộn dây đạt giá trị lớn nhất, đảm bảo cuộn dây đủ lượng để đánh lửa Điều khiển phát chấm dứt tia lửa ECU tính toán sau liệu nhập vào bởi: + Tốc độ động + Cảm biến vị trí trục khuỷu + Cảm biến vị trí trục cam + Cảm biến nhiệt độ động + Cảm biến vị trí bướm ga + Cảm biến vị trí bàn đạp ga 52 Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES –GL500 THIẾT KẾ NHÓM PISTON-THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ MERCEDESGL500 3.1 NHÓM PISTON: Nhóm piston gồm có piston, chốt piston, vòng hãm chốt piston, xéc măng khí, xéc măng dầu 3.1.1 Nhiệm vụ, điều kiện làm việc vật liệu chế tạo piston 3.1.1.1 Nhiệm vụ, điều kiện làm việc: Trong trình làm việc của động cơ, nhóm piston có nhiệm vụ sau: + Bảo đảm bao kín buồng cháy, giữ không cho khí chảy lọt xuống cátte ngăn không cho dầu nhờn từ hộp trục khuỷu sục lên buồng cháy + Tiếp nhận lực khí thể thông qua truyền, truyền xuống trục khuỷu làm quay trục khuỷu trình cháy giãn nở,nén khí trình nén; đẩy khí khỏi xylanh trình thải hút khí nạp vào buồng cháy trình nạp Trong trình làm việc của động piston chịu lực lớn, nhiệt độ cao ma sát mài mòn lớn, lực khí thể, lực quán tính piston tiếp xúc với sản vật cháy nhiệt độ cao, thiếu dầu bôi trơn gây nên ứng suất học, ứng suất nhiệt ăn mòn hoá học piston + Tải trọng học, trình cháy, hỗn hợp khí cháy sinh áp suất lớn buồng cháy, chu trình công tác của động cơ, áp suất khí thể tác dụng lên đỉnh piston có trị số thay đổi nhiều, lực khí thể có tính va đập lớn, số vòng quay của động cao nên lực quán tính tác dụng lên piston lớn + Tải trọng nhiệt: Quá trình cháy piston tiếp xúc với khí cháy có nhiệt độ cao (1800÷ 2300) oK nên nhiệt độ của piston, nhiệt độ của phần đỉnh piston xéc măng khí thứ cao (500 ÷ 800)oK , nhiệt độ của piston cao gây tác hại:Sinh ứng suất nhiệt lớn làm rạn nứt piston ,gây biến dạng làm bó kẹt piston xylanh, tăng ma sát piston xylanh Làm giảm sức bền, tuổi thọ piston, giảm hệ số nạp, ảnh hưởng đến công suất động cơ,làm dầu nhờn dễ bị phân huỷ + Ma sát ăn mòn hoá học: qúa trình làm việc piston chịu ma sát lớn thiếu dầu bôi trơn, lực ngang N ép piston vào xylanh lực khí thể, lực quán tính nhiệt độ cao làm piston biến dạng làm tăng ma sát Do piston tiếp xúc với 53 Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES –GL500 sản vật cháy nhiệt độ cao nên bị sản vật cháy ăn mòn.Do điều kiện nên chế tạo piston phải đảm bảo điều kiện sau: - Đỉnh piston tạo thành buồng cháy tốt, đảm bảo bao kín - Tản nhiệt tốt, tránh kích nổ, giảm ứng suất nhiệt - Trọng lượng nhỏ để giảm lực quán tính - Đủ bền, đủ độ cứng vững để tránh biến dạng lớn - Chịu mài mòn tốt 3.1.1.2 Vật liệu chế tạo piston : Để bảo đảm điều kiện làm việc của piston nên vật liệu chế tạo piston phải đảm bảo yêu cầu sau: + Có sức bền lớn nhiệt độ cao tải trọng thay đổi + Trọng lượng riêng nhỏ + Hệ số giãn nở nhỏ, hệ số dẫn nhiệt lớn + Chống ăn mòn hoá học của khí cháy chịu mài mòn ma sát tốt điều kiện nhiệt độ cao bôi trơn - Piston chế tạo hợp kim nhôm 3.1.2 Phân tích kết cấu piston : 54 Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES –GL500 Hình:3.1 - Kết cấu của piston - Đỉnh piston; 2- Rãnh xecmăng khí; 3- Rãnh thoát nhiệt; - Rãnh xecmăng dầu; - Rãnh lắp vòng hãm chốt piston; - Lỗ lắp chốt piston - Đỉnh piston: Đỉnh piston loại đỉnh đúc mục đích để tạo hỗn hợp nhiên liệu không khí tốt - Đầu piston: Làm nhiệm vụ bao kín buồng cháy Trên bề mặt trụ của piston có khoét rãnh để lắp xécmăng khí rãnh lắp xécmăng dầu, rãnh lắp xécmăng dầu tí người ta khoan lỗ để dẫn dầu vào bên piston, số lỗ khoan hàng: 10 lỗ Ø1,5 Trên piston người ta bố trí rãnh xécmăng dầu nằm phía của bệ chốt piston Khi tính toán thiết kế đầu piston cần ý giải vấn đề: Tản nhiệt, vấn đề bao kín sức bền - Thân piston: Làm nhiệm vụ dẫn hướng cho piston chuyển động xylanh chịu lực ngang N - Chiều dài thân piston: Chiều dài thân piston phụ thuộc vào loại động Thân piston không dài làm tăng ma sát nặng Nhưng ngắn tăng áp suất nén thành xilanh dẫn hướng - Vị trí của lỗ bệ chốt piston Trong trình làm việc piston chịu lực ngang N Nếu chốt piston đặt chiều dài thân piston trạng thái tĩnh áp suất phân bố đồng piston chuyển động, lực ma sát tác dụng làm piston có xu hướng 55 Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES –GL500 quay quanh chốt nên áp suất của piston nén xilanh không Vì người ta đặt chốt piston cao trọng tâm của phần thân để áp suất N lực ma sát gây phân bố Thường lấy: lch = (0,6 – 0,74)lth Dạng thân pistôn thường hình trụ mà tiết diện ngang thường có dạng ô van vát hai đầu bệ chốt piston.Phải làm để piston bị biến dạng lực khí thể PZ , lực ngang N nhiệt độ piston không bị bó kẹt xi lanh + Để khắc phục hiên tượng bó kẹt piston người ta xẻ rãnh thoát nhiệt piston hai xéc măng - Chân piston thường có vành đai để tăng độ cứng vững Mặt trụ vành đai thường mặt chuẩn công nghệ dùng gia công piston Ngoài điều chỉnh trọng lượng của piston thường dùng cách cắt bỏ phần kim loại phần chân piston 3.1.3 Các kích thước của piston: - Đường kính piston D=94 (mm) - Chiều cao (chiều dài) piston H=66.8 (mm) - Khoảng cách từ tâm chốt đến đỉnh piston: -chiều dày đỉnh piston : 34.5 (mm) s=7 (mm) -khoảng cách từ đỉnh đến xéc măng khí thứ : c=7.5(mm) -vị trí từ chân đến chốt piston : 32.3 (mm) -đường kính chốt piston dcp :19.68(mm) -đường kính bệ chốt :15(mm) -chiều dày phần thân s1 : ( mm) - Số xécmăng khí : ; Số xécmăng dầu : 56 Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES –GL500 c D D1 a s D2 l ch d ch l th db H b a1 lb Hình:3.2 Sơ đồ tính toán piston - Chiều cao a của xécmăng khí : a= 2.5(mm) - Chiều cao của xécmăng dầu: b = 3.5(mm) - Chiều dày bờ rãnh xécmăng khí: a1=3.5 mm - Chiều dày bờ rãnh xécmăng dầu: a2 = mm - Số lỗ khoan dẫn dầu bôi trơn rãnh xéc măng dầu : 10 lỗ Φ1,5 3.1.4 Chốt piston 3.1.4.1 Trạng thái làm việc yêu cầu chốt piston Chốt piston chi tiết máy nối piston với truyền truyền lực tác dụng của khí thể piston cho truyền để làm quay trục khuỷu Tuy chi tiết đơn giản quan trọng Trong trình làm việc, chốt piston chịu lực khí thể lực quán tính lớn Các lực thay đổi có chu kỳ đồng thời có tính va đập mạnh, động cao tốc Do nhiệt độ làm việc của chốt piston tương đối cao mà chốt piston lại khó chuyển động xoay tròn bệ chốt nên khó bôi trơn Ma sát dạng nửa ướt, chốt piston dễ bị mòn Với điều kiện làm việc nên chốt piston phải chế tạo vật liệu tốt để đảm bảo sức bền độ cứng vững Chốt piston phải nhiệt luyện đặc biệt, đảm bảo bề mặt làm việc của chốt piston có độ cứng cao, chống mòn tốt, bên lại phải dẻo để chống mỏi tốt Mặt chốt phải bóng để 57 Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES –GL500 tránh ứng suất tập trung lắp ghép chốt piston với piston truyền, khe hở lắp ghép phải nhỏ để tránh va đập dẫn đến hư hỏng.Chốt piston chế tạo thép hợp kim 15XA 3.1.4.2 Kết cấu kiểu lắp ghép chốt piston Kết cấu của chốt piston đơn giản, hình trụ rỗng nhẹ Các loại chốt khác mặt chốt Mặt bên có dạng hình trụ, dạng côn,bậc… Hình 3.4 Chốt piston - Chốt piston: chế tạo thép hợp kim Chốt piston lắp tự do, vòng hãm lắp bệ chốt piston giữ cho khỏi dịch chuyển dọc trục.Trong trình làm việc,chốt piston xoay tự quanh đường tâm của chốt 3.1.4.3 Các thông số kích thước chốt piston : * Các thông số : - Đường kính chốt : dcp = 19.68 (mm) - Đường kính chốt : = 11.58 (mm) - Chiều dài đoạn lắp với đầu nhỏ truyền ld = 18.8 (mm) - Khoảng cách hai bệ chốt - Chiều dài chốt piston : lb=20.88(mm) lcp =56.8(mm) 3.1.5 Kết cấu tính toán xécmăng: 3.1.5.1 Điều kiện làm việc 58 Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES –GL500 Xécmăng làm việc điều kiện xấu, chịu nhiệt độ cao áp suất va đập lớn, ma sát mài mòn nhiều chịu ăn mòn hoá học của khí cháy dầu nhờn Xécmăng khí có nhiệm vụ bao kín buồng cháy ngăn không cho khí cháy từ buồng cháy lọt xuống cácte, khí cháy lọt xuống cácte qua ba đường : qua khe hở mặt xylanh mặt công tác (mặt lưng xécmăng) ; qua khe hở xécmăng rảnh xécmăng ; qua khe hở phần miệng xécmăng Xécmăng dầu ngăn không cho dầu nhờn chạy lên buồng cháy, gạt dầu bám vách xylanh trở cácte, phân bố vách xylanh lớp dầu mỏng 3.1.5.2 Vật liệu chế tạo xéc măng Với điều kiện làm việc của xéc măng nên vật liệu chế tạo xéc măng phải có đủ tính chất sau: + Có tính chịu mài mòn tốt +Có hệ số ma sát nhỏ mặt xilanh +Có sức bền , độ đàn hồi cao ổn định điều kiện nhiệt độ cao +Có khả khít với mặt xi lanh cách nhanh chóng Ta chọn xécmăng chế tạo gang hợp kim, bề mặt (mặt lưng) xécmăng mạ crôm để hạn chế mài mòn 3.1.5.3 Phân tích kết cấu xecmăng Đường kính D của xécmăng đường kính của xécmăng trạng thái lắp ghép xi lanh.Mặt1 mặt đáy mặt mặt lưng mặt mặt bụng,chiều dày của xécmăng khoảng cách hai mặ đáy.Theo nhiệm vụ xécmăng chia làm loại:xécmăng khí xécmăng dầu.Tuỳ theo phân bố áp suất của xécmăng mà xécmăng có xécmăng đẳng áp khong đẳng áp Do xécmăng đẳng áp bị mòn không khu vực gần miệng xéc măng bị mòn nhiều hơn,còn xécmăng không đẳng áp xéc măng trạng thái tự có hình dạng định da công theo phương pháp đặc biệt để có áp suất phần miệng của xécmăng tương đối lớn ,loại xécmăng sau thời gian sử dụng áp suất phần miệng có giảm giảm loại xécmăng đẳng áp.Cho nên loại xécmăng không đẳng áp dùng nhiều 59 Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES –GL500 D f t h t Hình 3.5 Xécmăng 1.Mặt đáy ,2.Mặt lưng ,3.Mặt bụng , Phần miệng 5.Khe hở miệng trạng thái lắp ghép 3.2 NHÓM THANH TRUYỀN: 3.2.1 Phân tích điều kiện làm việc đặc điểm kết cấu truyền : Trong trình làm việc của động nhóm truyền có nhiệm vụ truyền lực tác dụng lên piston cho trục khuỷu, làm quay trục khuỷu - Khi động làm việc truyền chịu tác dụng của lực sau: Lực khí thể xylanh ; Lực quán tính chuyển động tịnh tiến của nhóm piston; Lực quán tính của truyền - Đầu nhỏ truyền bị biến dạng tác dụng của lực tính, đầu to truyền chịu tác dụng của lực quán tính của nhóm piston truyền, thân truyền chịu nén tác dụng của lực khí thể chịu uốn mặt phẳng lắc của tác dụng của lực quán tính Khi động làm việc lực khí thể lực quán thay đổi theo chu kỳ trị số hướng, tải trọng tác dụng lên truyền tải trọng thay đổi có tính chất va đập - Thanh truyền chế tạo thép bon C45 , có tiết diện chữ I, lắp bạc lót đồng có độ dôi, bên bạc thân truyền có lỗ để dẫn dầu đến chốt piston 60 Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES –GL500 - Đầu to truyền cắt thành hai nửa phần nối liền với thân phần nắp đầu to truyền lắp với bulông truyền, mặt phẳng lắp ghép vuông góc với đường tâm trục thân truyền Bulông truyền loại bulông chịu lực kéo,có mặt gia công đạt độ xác cao để định vị Bạc lót đầu to tranh truyền chia thành hai phần tráng lớp hợp kim cứng chịu mài mòn Kết cấu truyền 1-Đầu nhỏ ; 2- Đầu to ; 3- Nắp đầu to ; 4- Bu lông truyền; Thân truyền 3.2.2 Các thông số kích thước nhóm truyền : 61 5- Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES –GL500 3.2.2.1 Các thông số kích thước đầu nhỏ truyền : * Các thông số : -Đường kính đầu nhỏ d1 = 22(mm) -Đường kính đầu nhỏ d2 = 31 (mm) -Chiều dày bạc lót: S1 = (mm) -Đường kính của bạc db = 21 (mm) -Chiều dày đầu nhỏ S = 6.5 (mm) -Chiều rộng thân từ chỗ chuyển tiếp qua đầu nhỏ H = 17,5 (mm) -Bán kính góc lượn đầu nhỏ thân : ρ1 = (mm) -Độ dôi lắp ghép bạc vào đầu nhỏ: ∆ = 0,048 (mm) Khi động làm việc, đầu nhỏ truyền chịu lực sau : Lực quán tính của nhóm piston ; Lực khí thể ; Lực biến dạng gây Ngoài lắp ghép bạc lót, đầu nhỏ truyền chịu thêm ứng suất phụ lắp ghép bạc lót có độ dôi gây Các lực sinh ứng suất uốn, kéo, nén đầu nhỏ 3.2.2.2 Các thông số kích thước đầu to truyền : * Các thông số : -Đường kính đầu to truyền: D1 = 51 (mm) -Bán kính góc lượn thân truyền đầu to: ρ = 60 (mm) -Đường kính chốt khuỷu: dck= 47 (mm) -Chiều dày bạc lót đầu to: S2= 1.8 (mm) -Khoảng cách hai tâm bulông truyền : l2 = 67.5 (mm) -Chiều dày đầu to: δ = 18.1( mm) - Đường kính đầu to truyền: D2= 38.9 (mm) -Chiều rộng đầu to (theo mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng lắc) :l3=22 (mm) 3.2.2.3 Bạc lót đầu to truyền Trong động ôtô máy kéo động tàu thủy, tĩnh tại… đa số ổ trục chốt ổ trượt Vì đầu to truyền ổ trục khuỷu thường dùng bạc lót dày bạc lót mỏng có tráng lớp hợp kim chịu mòn Do đầu to truyền 62 Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES –GL500 thường cắt thành hai nửa nên bạc lót đầu to chia làm hai nửa Bạc lót truyền gồm có gộp bạc thép phía lớp hợp kim chịu mòn tráng lên mặt của bạc * Yêu cầu bạc lót - Có tính chống mòn tốt - Có độ cứng thích đáng độ dẻo hợp lý - Chóng rà khít với bề mặt trục - Ở nhiệt độ cao sức bền giảm - Truyền, dẫn nhiệt tốt giãn nở - Giữ dầu bôi trơn - Dễ chế tạo lắp ghép * Kết cấu của bạc lót A-A A B A B B-B Hình 3.7 Bạc lót mỏng truyền - Lớp hợp kim chịu mòn; - Gộp bạc; – Rãnh vát chứa dầu chống biến dạng; - Lưỡi gà định vị Tùy theo chiều dày của lớp hợp kim chịu mòn, bạc lót chia thành hai loại: bạc lót dày bạc lót mỏng Chọn bạc lót loại bạc lót mỏng Bạc lót mỏng gồm có hai phần: gộp bạc lớp hợp kim chịu mòn tráng lên mặt của gộp bạc Bạc lót chế tạo thành chi tiết máy riêng đem lắp căng với đầu to truyền Bạc lót mỏng có chiều dày gộp bạc từ 0,9 – 3mm, lớp hợp kim chịu mòn thường dày khoảng 0,4 – 0,7mm Lắp bạc lót lên đầu to truyền thường dùng bulông truyền để định vị Cũng có dùng chốt đóng lên nắp đầu to định vị bạc lót Chiều dày vỏ bạc lót thường nằm khoảng s2=(0,03 ÷ 0,05)dck,chọn s2=3mm 63 Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES –GL500 khe hở bạc lót chốt khuỷu nằm khoảng: ∇=(0,00045÷0,0015)dck chọn ∇=0,0058 mm Khe hở mặt đầu của bạc lót má khuỷu thường vào khoảng 0,15÷0,25mm Trên mặt làm việc của bạc lót, chỗ mép hai nửa bạc lắp ghép với người ta thường khoét lõm vào lớp hợp kim chống mòn để siết bulông, mép bạc dù biến dạng không sát lên mặt chốt khuỷu nên đảm bảo khe hở bạc chốt khuỷu Chỗ vát không khoét rộng quá, rộng làm giảm diện tích tiếp xúc, tăng áp suất bề mặt chốt, khó hình thành màng dầu Định vị bạc lót mỏng thường dùng lưỡi gà dập nhô khỏi gộp bạc lắp khớp vào rãnh định vị phay đầu to truyền Điểm cos( Tsin( (MN/m ) α + β2)Z α(độ) cos cos2β MN/m 64 Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES –GL500 KẾT LUẬN Qua tháng làm việc tích cực cộng với giúp đỡ tận tình của thầy hướng dẫn,các thầy cô môn Đến đồ án em hoàn thành Đồ án môn học " Thiết kế động đốt trong” Nhằm mục đích tìm hiểu mục đích ,ý nghĩa của đồ thị công, động học động lực học tìm hiểu nguyên lý làm việc kết cấu phận của hệ thống động để có phương án bảo dưỡng sửa chữa hư hỏng kịp thời Trong lĩnh vực đề tài, em trình bày cách thực để vẽ đồ thị công động học động lực học vấn đề giới thiệu tổng quan của hệ thống động tham khảo động mà em thiết kế, nhiệm vụ, phân loại, yêu cầu của phận, chi tiết sử dụng hệ thống Đặc biệt nội dung trình bày hệ thống thiết kế em khảo sát tìm hiểu nguyên lý làm việc, tính toán tìm hiểu kết cấu trình bày kết cấu của cấu piston truyền kèm theo phần vẽ cấu, phận của cấu piston truyền động thiết kế Trong trình thực đề tài này, kiến thức lý thuyết thực tế của thân học hỏi thêm nhiều Nhưng điều kiện tài liệu lượng kiến thức của thân có phần hạn chế thiếu thốn nên đồ án hoàn thành tránh khỏi thiếu sót Kính mong thầy, cô môn tham gia góp ý để đề tài của em hoàn thiện Một lần em xin cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn DƯƠNG VIỆT DŨNG thầy cô môn cho em hoàn thành đề tài Em xin chân thành cảm ơn 65 Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES –GL500 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đức Phú , Hồ Tấn Chuẩn , Trần Văn Tế , Nguyễn Tất Tiến - Kết cấu tính toán động đốt tập I, II, III [2] GS.TS Nguyễn Tất Tiến – Nguyên lý động đốt – Nhà xuất giáo dục , năm 2000 [3] Trần Thanh Hải Tùng – Kết cấu tính toán động đốt – Trường đại học Bách khoa Đà nẵng [4] Nguyễn Văn Yến - Giáo trình chi tiết máy – Nhà xuất giao thông vận tải Ngoài có tham khảo số tài liệu: Giáo trình giảng dạy của thầy môn động đốt - Khoa khí giao thông - ĐHBK – Đai Học Đà Nẵng số tài liệu lấy từ mạng internet 66 ... học hai môn của ngành động đốt (Nguyên lý động đốt Kết cấu động đốt trong) số môn sở khác (sức bền vật liệu, lý thuyết, ), sinh viên giao nhiệm vụ làm đồ án môn học Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong .. .Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES GL500 1.2.3 Xây dựng đồ thị gia tốc phương pháp đồ thị Tôlê 18 1.2.3 Xây dựng đồ thị gia tốc phương pháp đồ thị Tôlê 18 1.3 ĐỘNG... điểm lại đồ thị công thực tế 14 Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động đốt MERCEDES GL500 1.2 Động học cấu khuỷu trục truyền động 1.2.1 Xây dựng đồ thị chuyển vị piston phương pháp đồ thị Brick