đồ án thiết kế động cơ đốt trong

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Tổng quan động 1.2 Phương pháp tính nhiệt kết cấu động 1.2.1 Phương pháp tính nhiệt .4 1.2.2 Giới thiệu động xăng CHƯƠNG II TÍNH TỐN CHU TRÌNH CƠNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2.1 Tính tốn chu trình cơng tác động đốt .5 2.1 1Các thông số chọn 2.1.1.1 Số liệu ban đầu: .5 2.1.1.2 Các thông số cần chọn: 2.1.2 Tính tốn q trình cơng tác: 2.1.2.1 Tính tốn q trình nạp 2.1.2.2 Tính tốn q trình nén 2.1.2.3 Tính tốn q trình cháy: .10 2.1.2.4 Tính trình giãn nở: 12 2.1.2.5 Tính tốn thơng số chu trình cơng tác: 13 2.1.3 Vẽ hiệu đính đồ thị công: 14 2.2 Tính tốn động học ,động lực học 18 2.2.1 Vẽ đường biểu diễn quy luật động học .18 2.2.1.1 Đường biểu diễn hành trình pittơng x = f(): 18 2.2.1.2 Đường biểu diễn tốc độ pittông v = f(): .19 2.2.1.3 Đường biểu diễn gia tốc pittông: 19 2.2.2 Tính tốn động lực học 20 2.2.2.1 Các khối lượng chuyển động tịnh tiến m bao gồm: 20 2.2.2.2 Khối lượng chuyển động quay: 20 2.2.2.3 Lực quán tính: .20 2.2.2.4 Vẽ đường biểu diễn lực quán tính –pj = f(x): 20 2.2.2.5 Đường biểu diễn v = f(x): 21 2.2.2.6 Khai triển đồ thị công P-V thành P = f(): 21 2.2.2.7 Khai triển đồ thị pj = f(x) thành pj = f(): 22 2.2.2.8 Vẽ đồ thị p = f(): .22 2.2.2.9 Vẽ lực tiếp tuyến T = f() đường lực pháp tuyến Z = f(): 24 2.2.2.10 Vẽ đường T = f() động nhiều xilanh: 26 2.2.2.11 Đồ thị phụ tải tác dụng chốt khuỷu: 28 2.2.2.12 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu: 34 2.3 Tính kiểm nghiệm bền truyền .39 2.3.1 Tính tốn bền đầu nhỏ truyền 39 2.3.1.1 Tính bền đầu nhỏ truyền chịu lực kéo 40 2.3.1.2 Tính bền đầu nhỏ truyền chịu lực nén 43 2.3.1.3 Ứng suất biến dạng đầu nhỏ truyền 45 2.3.1.4 Hệ số an toàn đầu nhỏ 47 2.3.1.5 Độ biến dạng đầu nhỏ truyền theo hướng kính δ 48 5.3.2 Tính tốn bền thân truyền .48 2.3.2 Ứng suất kéo tiết diện trung bình thân truyền .50 2.3.2.1 Ứng suất kéo 50 2.3.2.2 Hệ số an tồn tiết diện trung bình 50 5.3.3 Tính bền đầu to truyền 50 2.3.3 Bulong truyền .53 2.3.3.1 Điều kiện làm việc 53 2.3.3.2 Tính tốn sức bền bulong truyền 53 CHƯƠNG III 55 KẾT LUẬN ,KIẾN NGHỊ .55 3.1 Kết luận 55 3.2 Kiến nghị 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 LỜI NÓI ĐẦU Những năm gần đầy, kinh tế Việt Nam phát triển mạnh Bên cạnh kỹ thuật 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 ta phải tự nghiên cứu chế tạo, yêu cầu cấp thiết Có ngành khí động lực ta phát triển Sau học hai mơn 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 sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng kiến thức học để giải vấn đề cụ thể 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 hồn thành đồ án lần khơng thể khơng có thiếu sót, mong q thầy góp ý giúp đỡ thêm để em hồn thành tốt nhiệm vụ Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy, tận tình truyền đạt lại kiến thức quý báu cho em Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy DƯƠNG THẾ THÀNH quan tâm, nhiệt tình hướng dẫn trình làm đồ án Em mong muốn nhận xem xét dẫn thầy để em ngày hoàn thiện kiến thức Thái nguyên , ngày 23 tháng 11 năm 2017 Sinh Viên Thực Hiện Đạt Phạm Tiến Đạt CHƯƠNG I TỔNG QUAN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Tổng quan động Động đốt nói chung, động xăng động diesel nói riêng kiểu piston chuyển động tịnh tiến thuộc loại động nhiệt Hoạt động nhờ q trình biến đổi hố sang nhiệt nhiên liệu bị đốt cháy chuyển sang Quá trình thực xylanh động Ở Việt Nam động đốt sử dụng phổ biến xong chưa sản xuất hàng loạt, chưa đủ cạnh tranh với nước khu vực giới chất lượng mức độ hồn chỉnh Tuy nhiên, để phù hợp với điều kiện địa lý kinh tế cần nhiều máy móc phục vụ cho nơng nghiệp, với thơng minh khéo léo vốn có dân tộc Việt Nam, cải tiến cho đời nhiều chủng loại máy phục vụ cho nơng nghiệp, cơng nghiệp Những máy móc góp phần giải phóng sức lao động cho người nơng dân Việt Nam, giúp tăng suất lao động Để ngày có nhiều máy móc ứng dụng sản xuất phù hợp điều kiện Việt Nam, cần sáng kiến cải tiến để góp phần vào phát triển đất nước 1.2 Phương pháp tính nhiệt kết cấu động 1.2.1 Phương pháp tính nhiệt Khi tiến hành tính tốn nhiệt cho động , ta cần xác định thông số kỹ thuật động dung làm sở cho việc lựa chọn thơng số tính tốn q trình tính nhiệt động tơng số thương là: - Thơng số tính năng: cơng suất , số vòng quay n , số kỳ , suất tiêu thụ nhiên liệu - Thông số kết cấu gồm : đường kính xylanh D, hành trình piston S, tỉ số nén , số xylanh I , chiều dài truyền l, - Thơng số điều chỉnh gồm: góc đánh lửa sớm I , góc phun sớm , góc mở sớm đóng muộn xupap thải 1.2.2 Giới thiệu động xăng Động xăng hay động Otto (lấy theo tên Nikolaus Otto) dạng động đốt trong, thông thường sử dụng cho ô tô, máy bay, máy móc di động nhỏ máy xén cỏ hay xe máy làm động cho loại thuyền tàu nhỏ Nhiên liệu động xăng xăng Phổ biến động xăng động bốn Việc đốt cháy nhiên liệu diễn buồng đốt hệ thống đánh lửa tắt mở theo chu kỳ Nơi đánh lửa bugi có điện áp cao Động hai sử dụng ứng dụng nhỏ hơn, nhẹ hơn, rẻ tiền khơng hiệu việc sử dụng nhiên liệu CHƯƠNG II TÍNH TỐN CHU TRÌNH CƠNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2.1 Tính tốn chu trình cơng tác động đốt 2.1 1Các thông số chọn 2.1.1.1 Số liệu ban đầu: Số liệu ban đầu cần thiết cho q trình tính tốn bao gồm: 1- Công suất động cơ: Ne = 75 (kW) 2- Số vòng quay trục khuỷu: n = 4100 (vg/ph) 3- Đường kính xi lanh: D = 92 (mm) 4- Hành trình pittơng: S = 92 (mm) 5- Số xi lanh: i = 6- Tỷ số nén:  = 6,7 7- Thứ tự làm việc xilanh: 1-3-4-2 8- Suất tiêu thụ nhiên liệu: ge = 285 (g/kW.h) 9- Góc mở sớm xu páp nạp: 1 = 100 10- Góc đóng muộn xupáp nạp: 2 = 400 11- Góc mở sớm xupáp xả: 1 = 400 12- Góc đóng muộn xupáp xả: 2 = 100 13- Chiều dài truyền: l = 172 (mm) 14- Khối lượng nhóm pittơng: mnp = 0,75 (kg) 15- Khối lượng truyền: mtt = 16- Kiểu động cơ: YAZ; động xăng hàng, không tăng áp 2.1.1.2 Các thông số cần chọn: Áp suất môi trường: pk Áp suất mơi trường pk áp suất khí trước nạp động p k thay đổi theo độ cao Ở nước ta chọn pk = 0,1 (Mpa) Nhiệt độ môi trường: Tk Lựa chọn nhiệt độ mơi trường theo nhiệt độ bình qn năm Ở nước ta Tk = 240C (2970K) Áp suất cuối trình nạp: pa Áp suất môi trường Pa phụ thuộc vào nhiều thông số chủng loại động cơ, tính tốc độ n, hệ số cản đường nạp, tiết diện lưu thơng… Có thể chọn pa phạm vi sau pa = (0,8  0,9)pk Chọn pa = 0,088 (MPa) Áp suất khí thải: pr Áp suất phụ thuộc vào thơnh số pa Có thể chọn pr phạm vi: pr = (1,10  1,15) pk Chọn pr = 0,11 (MPa) Mức độ sấy nóng mơi chất: T Chủ yếu phụ thuộc vào trình hình thành khí hỗn hợp bên ngồi hay bên xi lanh Đối với động xăng T = 00  200C Chọn T = 80C Nhiệt độ khí sót (khí thải): Tr Phụ thuộc vào chủng loại động Động xăng Tr = 900  10000K Chọn Tr = 9200K Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt: t Tỉ nhiệt môi chất thay đổi phức tạp nên thường phải vào hệ số dư lượng khơng khí  để hiệu đính Có thể chọn t theo bảng sau:  t 0,8 1,13 1,0 1,17 1,2 1,14 1,4 1,11 Chọn t = 1,13 Hệ số quét buồng cháy: 2 Động không tăng áp: Chọn 2 = Hệ số nạp thêm: 1 Phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí Thơng thường chọn: 1 = 1,02  1,05 Chọn 1 = 1,05 10 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm Z: Thể lượng nhiệt phát nhiên liệu cháy điểm z so với lượng nhiệt phát đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu Đối với động xăng chọn z = 0,85  0,92 Chọn z = 0,864 11 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b: b lớn ξ z Thông thường: Đối với động xăng b = 0,85  0,95 Chọn b = 0,89 12 Hệ số điền đầy đồ thị công:d Thể sai lệch tính tốn lý thuyết chu trình cơng tác động với chu trình cơng tác thực tế Sự sai lệch chu trình thực tế với chu trình tính tốn động xăng động điêden hệ số d động xăng thường chọn trị số lớn Nói chung chọn phạm vi: d = 0,92  0,95 Chọn d = 0,923 2.1.2 Tính tốn q trình cơng tác: 2.1.2.1 Tính tốn q trình nạp Hệ số khí sót r: r =0,0724 Trong m số giãn nở đa biến trung bình khí sót m=1,45 -1,5 Nhiệt độ cuối q trình nạp Ta: Ta =349,56330K Hệ số nạp v: v = 0,8605 Lượng khí nạp M1: M1 = 0,4894 (kmol/kg nh.liệu) Trong đó: D: Đường kính xilanh S: Hành trình pistơng n: Số vòng quay động i: Số xilanh ge: Suất tiêu hoa nhiên liệu Ne: Công suất động : Số kì Lượng khơng khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0: Nhiên liệu động xăng: C = 0,855; H = 0,145 M0 = 0,5119 (kmol/kg nh.liệu) Hệ số dư lượng khơng khí : Đối với động xăng phải xét đến nhiên liệu, vậy: Trong đó:nl - Trọng lượng phân tử xăng nl = 110  120 Đối với loại xăng thường dùng chọn nl = 114 2.1.2.2 Tính tốn q trình nén Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khơng khí: (kJ/kmol.độ) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản phẩm cháy: Hệ số dư lượng khơng khí   1, tính theo cơng thức: (kJ/kmol.độ) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp: Trong q trình nén tính theo cơng thức sau: (kJ/kmol.độ) Chỉ số nén đa biến trung bình n1: Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào nhiều thông số kết cấu thông số vận hành kích thước xilanh, loại buồng cháy, phụ tải, trạng thái nhiệt động v v…Tuy nhiên n1 tăng theo quy luật sau: Tất nhân tố làm môi chất nhiệt khiến cho n1 tăng, n1 xác định giải phương trình sau: Chọn n1 = 1,374 VT = 1,374 – = 0,374 1 = 0,3738b – 0,374 = 0,00016 Thỏa mãn chọn n1 = 1,374 Áp suất nhiệt độ cuối q trình nén pc tính theo cơng thức sau: (MPa) Nhiệt độ cuối trình nén: (0K) Lượng mơi chất cơng tác qúa trình nén: Mc = M1 + Mr = M1(1+r) = 0,4894.(1 + 0,0724) Mc = 0,5248 (Kmol/kg nh.liệu) 2.1.2.3 Tính tốn q trình cháy: Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết 0: Độ tăng mol M loại động xác định theo cơng thưc sau: Do động xăng: 0 = 1,0686 Hệ số thay đổi phân tử thực tế : Hệ số thay đổi phân tử thực tế điểm z: Trong đó: Lượng sản vật cháy M2: (Kmol/kg nh.liệu) Nhiệt độ điểm z: Tz Đối với động xăng, nhiệt độ Tz tính từ phương trình cháy: Trong đó: QH - Nhiệt trị thấp nhiên liệu Đối với động xăng thơng thường chọn: QH = 44.103 (kJ/kg nh.liệu) Q – Nhiệt lượng tổn thất nhiên liệu cháy không hết đốt 1kg nhiên liệu Thơng thường xác định Q theo  công thức sau: (kJ/kg nh.liệu) VT = 81542,90 VP = 22,5448Tz + 0,0032  Tz = 2632,94 (0K) áp suất điểm z: Trong đó: - hệ số tăng áp suất xác định theo công thức: 2.1.2.4 Tính q trình giãn nở: Hệ số giãn nở sớm : Đối với động xăng  = Hệ số giãn nở sau : Đối với động xăng  =  = 6,7 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2: Trong đó: - Nhiệt trị tính tốn Đối với động xăng: (kJ/kg nl) Chọn n2 = 1,23, ta có sai số  = 0,0002 (0K) áp suất cuối trình giãn nở: (MPa) Kiểm tra nhiệt độ khí thải Trt: (0K) 10 Trong đó: r2 : bán kính ngồi đầu nhỏ, ρ1: bán kính góc lượn nối đầu nhỏ với thân, ρ1 = 15 mm H: chiều rộng thân chỗ nối với đầu nhỏ, H = 28 mm ⇒ γ = 900 + arccos = 1170  Khi lắp bạc lót vào đầu nhỏ, bạc lót đầu nhỏ biến dạng Từ sơ đồ ( hình 5.3.1.1 ), momen uốn Mj lực kéo Nj tiết diện cung AA – BB (γ 900) xác định theo cơng thức sau: Mj = MA + NAρ(1 – cosγx) – 0,5Pjρ(1 – cosγx) Nj = NAcosγx + 0,5Pj(1 – cosγx) (1) Tại tiết diện cung BB – CC (γx 900) thì: Mj = MA + NAρ(1 – cosγx) – 0,5Pjρ(sinγx – cosγx) Nj = NAcosγx + 0,5Pj(sinγx – cosγx) (2) Trong : MA, NA : momen uốn lực pháp tuyến sinh cắt bỏ nửa đầu nhỏ truyền tiết diện A – A (γx = 0) Coi đầu nhỏ truyền chịu lực dầm cong ngàm đầu tiết diện C – C tính MA, NA gần theo công thức sau: MA = Pj.ρ.(0,00033γ – 0,0297) = 8,0039.10-3.0,015875.( 0,00033.117– 0,0297) = 1,132.10-6 (MN.m) NA = Pj(0,572 – 0,0008γ) = 8,0039.10-3.(0,572 – 0,0008.117) = 3,829.10-3 (MN.m) Từ phương trình (1), (2) ta thấy Mj, Nj sinh cung BC (γ 900) có giá trị lớn Và tiết diện nguy hiểm tiết diện ngàm C – C (γx = γ) Do momen uốn lực kéo tiết diện C – C tính: (γ tính theo độ) Mj = MA + NA.ρ.(1 – cosγ) – 0,5Pjρ(sinγ – cosγ) = 1,132.10-6 + 3,829.10-3.0,015875.(1– cos117) – 0,5 8,0039.103 0,015875 ( sin1170 – cos1170) = 3,313 10-5 = 9,62.10-6 (MNm) Nj = NAcosγ + 0,5Pj(sinγ – cosγ) = 3,829.10-3.cos1170 + 0,5 8,0039.10-3 (sin1170 –cos1170) = 1,8129.10-3 (MN) 38 Vì bạc lót lắp chặt đầu nhỏ nên lắp ráp đầu nhỏ chịu ứng suất kéo dư đầu nhỏ giảm tải: Nk = χ.Nj [N] Trong đó: χ : hệ số giảm tải,phụ thuộc vào độ cứng chi tiết lắp ghép χ= Với : Eđ = 2,2.105[MN/m2], modun đàn hồi thép (vật liệu chế tạo truyền) Eb = 1,5.105 [MN/m2], modun đàn hồi vật liệu chế tạo bạc lót đầu nhỏ Fđ : tiết diện dọc đầu nhỏ truyền Fđ = (d2 – d1)lđ = (36,5 – 27).40 = 380 (mm2) lđ :Chiều dài đầu nhỏ truyền Fb : tiết diện dọc bạc lót đầu nhỏ truyền Fb = (d1 – db).lđ db : đường kính bạc lót, db = 25(mm) ⇒ Fb = (27 – 25).40 = 80 (mm2) ⇒ χ = = 0,874 Vậy lực kéo thực tế tác dụng lên đầu nhỏ truyền Nk = 0,847 Nj = 0,847 1,8129.10-3 =1,535.10-3 (MN) Ảnh hưởng ứng suất dư lắp bạc lót momen uốn khơng lớn ta bỏ qua Ta tính ứng suất tổng cộng tác dụng lên mặt mặt đầu nhỏ tiết diện ngàm C –C :  Ứng suất tổng cộng mặt ngoài: σnj = = [2 3,313.10-5 +1,535.10-3 ] = 50,6 MPa Với S(chiều dày đầu nhỏ truyền) = d2 – d1 = 9,5.10-3 (m) 39  Ứng suất tổng cộng mặt σtj = = [-2 3,313.10-5 +1,535.10-3 ] = -66,6 MPa 2.3.1.2 Tính bền đầu nhỏ truyền chịu lực nén Lực nén tác dụng lên đầu nhỏ truyền hợp lực lực khí thể lực quán tính P1 = Pkh + Pj Dựa vào đồ thị Pkh, Pj sau cộng đồ thị ta xác định giá trị P1max = 16,9.10-3 MN Theo giáo sư Kinasoshvili lực P1 phân bố nửa đầu nhỏ theo đường cosin Hình 5.3.1.2 Sơ đồ tác dụng đầu nhỏ truyền chịu lực nén 40 Momen uốn lực pháp tuyến cung AB (γx 900) Mz1 = MA + NA.ρ.(1 – cosγx) Nz1 = NA.cosγx Momen uốn lực pháp tuyến cung BC (γx 900) Mz2 = MA + NA.ρ.(1 – cosγx) – P1ρ.() Nz2 = NAcosx + P1.( ) Tại tiết diện C –C nguy hiểm nhất, momen uốn lực pháp tuyến tính: Mz2 = MA + NA.ρ.(1 – cosγ) – P1ρ.() (*) Nz2 = NAcos + P1.( ) (γ tính theo radian) (**) Mz2 =1,132.10-6 + 3,892.10-3.15,875.10-3.(1 – cos2,041) – 16,9.10-3 15,875.10-3.() = -2,02.10-4 (MN.m) Nz2 = 3,892.10-3 cos + 16,9.10-3.( ) = 1,665.10-3 (MN) = N Do lắp bạc lót, đầu nhỏ chịu sẵn lực kéo nên lực pháp tuyến thực tế tác dụng lên đầu nhỏ: Nkz = χ.Nz = 0,874 1665 = 1,4.10-3MN  Ứng suất nén mặt : σzn = = [-2.2,02 10-4 ] = -25,85 MPa  Ứng suất nén mặt trong: σzt = 41 = 45,89 MPa 2.3.1.3 Ứng suất biến dạng đầu nhỏ truyền Xuất mối lắp ghép căng bạc lỗ đầu nhỏ dãn nở nhiệt động làm việc Nhiệt độ làm việc đầu nhỏ khoảng 1000 ÷ 1200 K [1] Độ dơi dãn nở nhiệt xác định: ∆t = (αb – α).t0.d1 Ở đây: αb : hệ số dãn nở nhiệt vật liệu bạc lót, với đồng thau αb = 1,8.10-5 (1/độ) α : hệ số dãn nở nhiệt đầu nhỏ, với loại thép chọn α = 1.10-5 (1/độ) t : nhiệt độ làm việc bạc lót đầu nhỏ truyền, t = 1000K ÷ 1200K, chọn t = 1200K d1: đường kính đầu nhỏ truyền, d1 = 27 mm ⇒ ∆t = (αb – α).t0.d1 = (1,8.10-5 – 1.10-5) 120.27 = 0,025 mm ∆Ʃ = ∆ +∆t = 0,03+ 0,025 = 0,055 mm Tổng độ dôi ∆Ʃ sinh áp suất áp nén lên bề mặt lắp ghép Nếu coi áp suất số phân bố lên khắp mặt trụ lắp ghép xác định theo cơng thức: p= Trong đó: Ett : moduyn đàn hồi vật liệu chế tạo truyền, Ett = 2,2.105 MN/m2 Eb: moduyn đàn hồi vật liệu chế tạo bạc lót, Eb = 1,15.105 MN/m2 μ: hệ số poatsxong, μ = 0,3 ⇒ p = = 16 MPa  Ứng suất biến dạng đầu nhỏ truyền theo công thức 42  Ứng suất mặt đầu nhỏ truyền: σ∆n = p = 16 = 38,67 MN/m2  Ứng suất mặt trong: σ∆t = p =16 = 54,6MN/m2 2.3.1.4 Hệ số an toàn đầu nhỏ Ứng suất đầu nhỏ truyền thay đổi theo chu kì khơng đối xứng Ứng suất cực đại chu trình: σmax = σnj + σ∆n =50,6 + 38,67 = 89,27 MN/m2 Ứng suất cực tiểu chu trình : σmin = σzn + σ∆n = -25,85 + 38,67 = 12,82 MN/m2 Suy  Biên độ ứng suất: σa = = 38,22 MN/m2  Ứng suất trung bình: σm = = 51 MN/m2  Hệ số an toàn đầu nhỏ truyền: = Trong đó: : giới hạn mỏi vật liệu chu trinh đối xứng, = (0,4÷0,5) Với thép hợp kim = 723,82 MN/m2, chọn = 0,4 ⇒ = 0,5.723,82 = 289,528 MN/m2 = Với :giới hạn mỏi vật liệu chu trinh động, = (1,4÷1,6) 43 Chọn = 1,4 = 405,34 MN/m2 ⇒ = = 0,43 ⇒ = = 4,8 Trị số an tồn = 2,5 ÷ Như đầu nhỏ truyền thỏa mãn điều kiện an toàn 2.3.1.5 Độ biến dạng đầu nhỏ truyền theo hướng kính δ δ= Trong đó: Pj : lực qn tính nhóm piston (MN), Pj = mnp.Jmax = 0,75 10671,9 =8004.10-6 MN dtb : đường kính trung bình đầu nhỏ: dtb = 2.ρ = 2.15,875 = 31,75 mm E: modun đàn hồi, E = 2.105 (MN/m2) J : momen quán tính tiết diện dọc đầu nhỏ truyền J = = = = 2,85.10-9 (m4) ⇒ δ = = 1,213.10-9 m = 1,459.10-7 (mm) Độ biến dạng cho phép: [δ] 0,02÷ 0,03 (mm) Như đầu nhỏ truyền thỏa mãn điều kiện biến dạng 5.3.2 Tính tốn bền thân truyền Đối với động hàng động làm việc truyền chịu lực sau:  Lực khí thể  Lục quán tính khối lượng chuyển động tịnh tiến  Lực quán tính chuyển động lắc Vì trạng thái chịu lực thân truyền thường là:  Chịu nén chịu uốn hợp lực lực khí thể lực quán tính khối lượng chuyển động tịnh tiến  Chịu kéo tác dụng lực quán tính chuyển động tịnh tiến 44  Chịu uốn ngang tác dụng lực quán tính chuyển động lắc Đối với động xăng động tốc cao ta có: Ứng suất tổng tiết trung bình σ∑ = P∑/Ftb (MN/m2) Trong P∑ =16,9.10-3MN Tiết diện trung bình truyền Ftb H.B- 2.h.(b/2) = 27.17- 2.18.7,83= 177,12 mm2 95,41 MN/m2 Hình 5.3.2.1 Sơ đồ tính tốn bền thân truyền 45 2.3.2 Ứng suất kéo tiết diện trung bình thân truyền 2.3.2.1 Ứng suất kéo (MN/m2) * Trong Pjib = (mnp + Mtb)R Mtb : khối lượng truyền nằm phía tiết diện trung bình F tb Do Mtb < m nên để đơn giản tính tốn mà thoả mãn cơng thức (*) Pjib =(0,75 + 0,5).0,046.429,12.(1+0,26)=11,4.10-3 MN → σk =11,4.10-3 / =63,7(MN/m2) 2.3.2.2 Hệ số an toàn tiết diện trung bình nσ = = 5,7 Hệ số an tồn truyền phải lớn 2,5 5.3.3 Tính bền đầu to truyền Vị trí tính tốn thường chọn ĐCT, đầu to truyền chịu tác dụng hợp lực quán tính chuyển động tịnh tiến lực qn tính chuyển động quay khơng xét đến khối lượng nắp đầu to truyền Lực tác dụng lên đầu to: Pđ = Pj + Pkđ = [m1.R.ω2.(1+λ).Fp + (m2 – mn).R.ω2.Fp] = R ω2 Fp[m1.(1+λ) + (m2 – mn)] Ở đây:  m: khối lượng chuyển động tịnh tiến nhóm piston truyền m1= 0,275 (kg) m2 : khối lượng chuyển động quay truyền, m2 = 0,725 kg  mn : khối lượng nắp đầu to truyền: mn =0,3 kg Các khối lượng m1, m2, mn tính đơn vị diện tích đỉnh piston: m = = = 10,3 (kg/m2) m2 = = = 27,27 (kg/m2) mn = = = 11,2(kg/m2) ⇒ Pđ = 0,046 429,12 [10,3.(1+0,26) + (27,27 – 11,2)] = 0,01653 MN 46 Hình 5.3.3 Tải trọng tác dụng lên đầu to truyền Lực Pđ gây ứng suất lớn tiết diện A – A( hình vẽ) nắp đầu to Momen uốn lực pháp tuyến tác dụng tiết diện A – A nắp đầu to tính gàn theo cơng thức sau: MA = Pđ (0,0127+0,00083.ϒ0) NA = Pđ.(0,522 +0,003ϒ0) Ở đây: C : khoảng cách đường tâm bulong truyền C = 72,5 mm ϒ0 : góc đường thẳng vng góc với đường tâm truyền tiết diện ngàm Thường chọn góc ngàm ϒ0 =400 Ứng suất tổng tác dụng lên đầu to truyền (MN/m2) Ở : 47 Jđ : momen quán tính nắp đầu to truyền tiết diên A – A Jđ = = = (m4) Trong + lck chiều dài chốt khuỷu lck = 25 mm + Chiều dày đầu to (có kể bạc lót) : s = 24,5 mm dck đường kính ngồi cổ khuỷu + Chiều dày bạc lót đầu to δ = 1,8 mm Jb : momen qn tính bạc lót nắp đầu to truyền tiết diện A – A Jb = = = (m4) Fđ : diện tích nắp đầu to truyền tiết diện A – A Fđ = lck.(s – δ ) = 0,025.(0,024 – 1,8.10-3) = 5,55.10-4 (m2) Fb : diện tích bạc lót nắp đầu to truyền tiết diện A – A Fb = lck.δ = 0,025.1,8 10-3= 4,5.10-5 (m2) + Moomen chống uốn nắp đầu to (mm3) Do ứng suất lớn tác dụng lên nắp đầu to là: =0,01653 = 23,6 (MN/m2) Thép hợp kim có [ (100 đầu to thỏa mãn điều kiện Ngoài để đảm bảo điều kiện làm việc mối ghép dễ dàng hình thành màng dầu trơn mối ghép cần kiểm tra độ biến dạng hướng kính đầu to truyền theo cơng thức sau; Trong : :modun đàn hồi vật liệu chế tạo đầu to truyền; = 2,2.105 (MN/m2) Vậy: = 7,24.10-5 m = 0,0724 mm 48 Vậy thỏa điều kiện 0,06mm 2.3.3 Bulong truyền 2.3.3.1 Điều kiện làm việc Bulong truyền chi tiết nhỏ quan trọng trình làm việc bulng truyền chịu lực sau:  Lực xiết ban đàu lắp ghép  Lực quán tính chuyển động tịnh tiến,lực qn tính chuyển động quay (khơng tính khối lượng đầu to truyền) Vật liệu chế tạo bulong thép hợp kim Kết cấu bulong truyền phải đủ sức bền độ cứng vững phải có độ bền mỏi cao Khi thiết kế phải đảm bảo bulong chịu lực ké,tránh lực cắt lực uốn 2.3.3.2 Tính tốn sức bền bulong truyền Trong trình lắp ghép, bulong truyền chịu lực kéo tĩnh siết chặt bulong Lực gây ứng suất kéo xoắn bulong : Pb = PJ + Pka = Fb.R.W2.[m.(1+) +( m2 – mn)]/z Trong đó:z số bulong z=2 Vậy nên: Pb = Lực siết bulong truyền Ps phải đảm bảo mối ghép chặt q trình làm việc khơng gây biến dạng dẻo uốn theo kinh nghiệm Ps = (2) Pb Chọn Ps=2 Pb = 2.0,0865 = 0,0173 MN,lực tạo ứng suất dư ban đầu Hệ số: = đây:diện tích bulong :diên tích biến dạng đầu to truền Với(Fđ/Fb)= 0,150,25 chọn =0,2 Vậy hợp lực tác dụng lên bulong là: Pbt = PA + Pb = 0,0173 + 0,2.0,0865 = 0,0346 MN ứng suất kéo bulong q trình làm việc: Trong đó:d0: đường kính tiết diện nhỏ bulong(tại chân ren), 49 chọn d =8,5mm Nên: d0 = 0,85d = 7,2 mm Vậy = MN/m2 Ngồi siết bulong lực siết ban đầu gây momen xoắn sau: = 0,1.0,173 = 6,228.10-4(MN.m) Trong hệ số ma sát chọn =0,1 + Ứng suất xoắn bulong = = = =19,41 (MN/m2) ứng suất tổng là: = 154,9 MN/m2 thép hợp kim: = 120250 MN/m2 nên bulong thảo bền CHƯƠNG III KẾT LUẬN ,KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Qua tháng làm việc tích cực cộng với giúp đỡ tận tình thầy hướng dẫn,các thầy cô môn Đến đồ án em hồn thành Đồ án mơn học " Thiết kế động đốt trong” Nhằm mục đích tìm hiểu mục đích ,ý nghĩa đồ thị cơng, động học động lực học ngồi tìm hiểu ngun lý làm việc kết cấu phận 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 hệ thống động tham khảo động mà em thiết kế, nhiệm vụ, phân loại, yêu cầu phận, chi tiết sử dụng hệ thống Đặc biệt nội dung trình bày hệ thống thiết kế em khảo sát tìm hiểu 50 nguyên lý làm việc, tính tốn tìm hiểu kết cấu trình bày kết cấu hệ thống nhiên liệu kèm theo phần vẽ cấu, phận hệ thống nhiên liệu động thiết kế Trong trình thực đề tài này, kiến thức lý thuyết thực tế thân học hỏi thêm nhiều Nhưng điều kiện tài liệu lượng kiến thức thân có phần hạn chế thiếu thốn nên đồ án hồn thành khơng thể tránh khỏi thiếu sót Kính mong thầy, mơn tham gia góp ý để đề tài em hồn thiện Một lần em xin cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo hướng dẫn Dương Thế Thành thầy cô môn cho em hoàn thành đề tài Em xin chân thành cảm ơn 3.2 Kiến nghị Kính mong thầy cố xem xét ,góp ý kiến để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đức Phú , Hồ Tấn Chuẩn , Trần Văn Tế , Nguyễn Tất Tiến - Kết cấu tính tốn 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 tốn động đốt – [4] Nguyễn Văn Yến - Giáo trình chi tiết máy – Nhà xuất giao thơng vận tải Ngồi có tham khảo số tài liệu: Giáo trình giảng dạy thầy mơn động đốt - Khoa khí giao thơng 51 52