Giao trinh tinh toan dong co dot trong

Tính tốn Động đốt trong- Chương * Tính tốn nhóm piston 1-1 Tính tốn nhóm Piston Chương 1.1 Tính nghiệm bền piston 1.1.1 Xác định kích thước Các kích thước piston thường xác định theo công thức thực nghiệm (bảng 1.1) Hình 1.1 Sơ đồ tính tốn piston Bảng 1.1 Thông số Chiều dày đỉnh δ Không làm mát đỉnh Có làm mát Khoảng cách h từ đỉnh đến xéc măng thứ Chiều dày s phần đầu Chiều cao H piston Vị trí chốt piston Đường kính chốt dcP Đường kính bệ chốt db Đường kính chốt Chiều dày phần thân s1 Số xec măng khí Chiều dày hướng kính t Chiều cao a Số xec măng dầu Chiều dày bờ rãnh a1 Động tĩnh tàu thuỷ Cỡ lớn Cỡ nhỏ Động ô tô máy kéo (0,08-0,2)D (0,04-0,08)D (1-3)δ (0,6-2)δ (0,05-0,08)D (1,5-2)D (1-1,7)D (0,8-1,2)D (0,65-0,9)D (0,35-0,5)D (1,4-1,7)dcp (0,4-0,7)dcp (0,3-0,5)s 5-7 4-6 (1/25-1/35)D (0,5-1)t 1-4 (1-1,3)a Diesel Xăng Động cao tốc Diesel Xăng (0,1-0,2)D (0,03-0,09)D (0,05-0,1)D (1-2)δ (0,5-1,5)δ (0,1-0,2)D (0,04-0,07)D 0,8-1,5)δ (0,6-1,2)δ (0,05-0,1)D (1-1,6)D (1-1,4)D (0,5-1,2)D (0,3-0,45)D (0,22-0,3)D (1,3-1,6)dcp (0,6-0,8)dcp 2-5 mm 3-4 2-4 (1/22-1/26)D 2,2-4mm 1-3 ≥a (0,06-0,12)D (0,6-1)D (0,5-0,8)D (0,35-0,45)D (0,3-0,5)D (0,25-0,35)D (1,3-1,6)dcp (0,6-0,8)dcp (0,02-0,03)D 3-4 2-3 (1/25-1/32)D (0,3-0,6)t 1-3 ≥a 1.1.2 Điều kiện tải trọng Piston chịu lực khí thể P kt , lực quán tính lực ngang N, đồng thời chịu tải trọng nhiệt không Khi tính tốn kiểm nghiệm bền thường tính với điều kiện tải trọng lớn 1.1.3 Tính nghiệm bền đỉnh piston Tính nghiệm bền đỉnh piston phải giả thiết lực tác dụng phân bố chiều dày đỉnh có giá trị khơng đổi Dưới giới thiệu hai phương pháp tính nghiệm bền đỉnh 1.1.3.1 Cơng thức Back Công thức Back dùng giả thiết sau: Coi đỉnh piston đĩa tròn có chiều dày đồng δ đặt gối tựa hình trụ rỗng Coi áp suất khí thể pz phân bố đỉnh sơ đồ hình 1.2 Lực khí thể Pz = pz FP phản lực gây uốn đỉnh piston tiết diện x - x Lực khí thể tác dụng nửa đỉnh piston có trị số: Hình 1.2 Sơ đồ tính đỉnh piston theo phương pháp Back Pz πD p = z ; (MN) (1-1) Lực tác dụng trọng tâm nửa hình tròn y = 2D 3π Phản lực phân bố nửa đường tròn đường kính Di, có trị số PZ/2 tác dụng trọng tâm nửa đường tròn cách trục x - x khoảng: y = Hình Sơ đồ tính đỉnh piston theo phương pháp Back π Mơmen uốn đỉnh là: M = u D Coi Di ≈ D thì: M = p u z 6π = 24 Dδ Do ứng suất uốn đỉnh piston: pz (y p D (MN.m) z Môđun chống uốn tiết diện đỉnh: Wu = Di −y) = pz  Di D  −   π 3π   (1-2) Mu σ= W =p u u z D2 ; 4δ Ứng suất cho phép sau: (1-3) - Đối với piston nhôm hợp kim: Đỉnh không gân [σu ] = 20 - 25 MN/m Đỉnh có gân [σu ] = 100 - 190 MN/m - Đối với piston gang hợp kim: Đỉnh không gân [σu ] = 40 - 45 MN/m Đỉnh có gân [σu ] = 100 - 200 MN/m 1.1.3.2 Công thức Orơlin Công thức Orơlin giả thiết đỉnh đĩa tròn bị ngàm cứng gối tựa hình trụ (đầu piston) sơ đồ hình 1.2 Giả thiết xác với loại đỉnh mỏng có chiều dày δ ≤ 0,02 D Khi chịu áp suất pz phân bố đỉnh, ứng suất phân tố vùng ngàm tính theo cơng thức sau: Ứng suất hướng kính: σ =ξ x 3r 4δ p z ; (1-4) (1-5) MN/m Ứng suất hướng tiếp tuyến: σ = y µ r δ ; MN/m p z Trong đó: ξ - Hệ số ngàm, thường chọn =  µ - Hệ số pốt xơng (đối với gang µ = 0,3; với nhơm µ = 0,26) r - Khoảng cách từ tâm đỉnh piston đến mép ngàm Hình 1.3 Sơ đồ tính đỉnh piston theo phương pháp Orlin Ứng suất cho phép vật liệu gang nhôm: [σ] = 60 MN/m 1.1.4 Tính nghiệm bền đầu piston Tiết diện nguy hiểm phần đầu piston tiết diện cắt ngang rãnh xéc măng dầu (FI-I hình 1-1) 1.1.4.1 Ứng suất kéo: ο k = PjI mI −I jmax = ; FI −I FI −I ξ MN/m (1-6) Trong đó: mI-I khối lượng phần đầu piston phía tiết diện I-I Theo kinh nghiệm mI-I thường (0,4 - 0,6)mnp Ứng suất cho phép: [σk] ≤ 10 MN/m 1.1.4.2 Ứng suất nén: P σ n =F z = I −I π D2 4FI pz max ; (1-7) −I Ứng suất cho phép: - Đối với gang - Đối với nhôm [σn] = 40 MN/m [σn] = 25 MN/m 1.1.5 Tính nghiệm bền thân piston Tính nghiệm bền thân piston chủ yếu kiểm tra áp suất tiếp xúc thân với xilanh K = th học Nmax ; MN/m (1-8) lth D Trong đó: Nmax lực ngang lớn nhất, xác định từ kết tính tốn động lực Trị số cho phép Kth sau: - Đối với động tốc độ thấp [Kth] = 0,15 - 0,35 MN/m - Đối với động tốc độ trung bình [Kth] = 0,3 - 0,5 MN/m - Đối với động tốc độ cao [Kth] = 0,6 - 1,2 MN/m 2 Áp suất tiếp xúc bệ chốt piston xác định theo công thức P Kb = z ; MN/m2 tương tự: (1-9) 2d l cp Trong đó: dcp - đường kính chốt piston l1 - chiều dài làm việc bệ chốt Áp suất tiếp xúc cho phép: - Kiểu lắp chốt tự do: [Kb] = 20 -30 MN/m - Kiểu lắp cố định piston gang: [Kb] = 25 - 40 MN/m 1.1.6 Khe hở lắp ghép piston: Tùy thuộc vật liệu chế tạo piston, xi lanh trạng thái nhiệt piston mà khe hở lắp ghép khác 1.1.6.1 Trường hợp trạng thái nguội : Khe hở phần đầu : ∆d=(0,006-0,008)D Khe hở phần thân 0,002)D : ∆t=(0,001- 1.1.6.2 Trường hợp trạng thái nóng : Khe hở phần đầu: ' ∆ = D [1+ α (T − T ) ] − D   1− α (T − T )   d xl xl o d p d o Khe hở phần thân: ' ∆ = D [1+ α (T − T ) ] − D   1− α (T − T )   t xl xl o t p t o Với: Txl, Td, Tt nhiệt độ xi lanh, nhiệt độ phần đầu piston, nhiệt độ phần thân piston.(K) Khi làm mát nước: Txl=383 – 388K, Td=473-723K, Tt=403-473K Khi làm mát khơng khí: Txl=443 – 463K, Td=573-823K, Tt=483-613K αxl, αp: Hệ số dãn nở vật liệu xi lanh vật liệu piston.(1/K) -6 Vật liệu nhôm: α = 22.10 1/K -6 Vật liệu gang: α = 11.10 1/K 1.2 Tính nghiệm bền chốt piston Chốt piston làm việc trạng thái chịu uốn, chịu cắt, chịu va đập biến dạng Trạng thái chịu lực chốt theo sơ đồ hình 1.4 1.2.1 Ứng suất uốn Nếu coi chốt piston dầm đặt tự hai gối đỡ, lực tác dụng phân bố theo hình 1.4 Khi chịu lực khí thể, chốt bị uốn lớn tiết diện chốt Mômen uốn chốt xác định theo cơng thức: Mu = ld  Pz  l −  ;MN.m (1-10)  4 Mô dun chống uốn tiết diện chốt piston bằng: W = π ( d u 32 cp 4 − d0 ≈0,1d ) d ch (1− α ) cp Trong đó: l - Khoảng cách hai gối đỡ lđ - Chiều dày đầu nhỏ truyền dcp - Đường kính chốt piston - Đường kính lỗ rỗng chốt α= d0 d - Hệ số độ rỗng chốt cp Hình 1.4 Sơ đồ tính tốn chốt piston Nếu coi chiều dài chốt piston lcp ≈ 3l1 l1 ≈ lđ ứng suất uốn chốt piston tính theo sơ đồ hình 1.4 tính theo cơng thức: M ; (1-11) σ = u= P (l + 0,5ld ) z u Wu cp cp 1,2d (1 − α ) 1.2.2 Ứng suất cắt Chốt piston chịu cắt tiết diện I-I hình 1-4 ứng suất cắt xác định theo công thức sau: τc = P z ; MN/m 2Fcp (1-12) Trong đó: Fcp - Tiết diện ngang chốt (m ) Ứng suất cho phép loại vật liệu sau: - Thép hợp kim: [σu] = 150 - 250 MN/m [τc] = 50 - 70 - Thép hợp kim cao cấp: MN/m [σu] = 350 - 450 MN/m [τc] = 100 - 150 2 MN/m 1.2.3 Ứng suất tiếp xúc đầu nhỏ truyền: Kd = l Pd dz cp ; MN/m (1-13) Ứng suất cho phép: - Chốt lắp động: [Kđ] = 20 - 35 MN/m - Chốt lắp cố định: [Kđ] = 30 - 40 MN/m 2 1.2.4 Ứng suất biến dạng Khi biến dạng chốt biến dạng thành dạng méo Theo Kinaxôsvili lực tác dụng theo chiều chốt piston phân bố theo đường parabôn có số mũ từ 2,5 ÷ Trên phương thẳng góc với đường tâm chốt tải trọng phân bố theo đường sin hình 1.5a Đối với loại chốt có độ rỗng α = d0 = 0,4 ÷ 0,8 độ biến Hình 1.5 Ứng suất biến dạng tiết diện chốt piston d cp dạng ∆dmax xác định theo công thức sau: ∆d = max 0,09Pz  1+ α  k ;  Trong đó: Elcp  1− α  k - Hệ số hiệu đính  (1-14) k = [1,5 - 15(α - 0,4) ] E - Môdun đàn hồi thép; E = 2.10 Độ biến dạng tương đối: MN/m k tb = k'tb = Qtb , dùng để xác định nhiệt độ trung bình màng dầu l d Q'tb l d , dùng để xác định chiều dày nhỏ màng dầu Hình 9.2 Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to truyền Chọn áp suất bôi trơn nhiệt độ dầu vào ổ trượt: Nhiệt độ dầu vào ổ trượt chọn phạm vi: 70 ÷ 75 C Áp suất bơi trơn lựa chọn: - Động xăng pb= 0,2 ÷ 0,4 MN/m ; - Động diêden tốc độ trung bình pb = 0,2 ÷ 0,8 MN/m ; 2 - Động điêden tốc độ cao, cường hố pb = 0,6 ÷ 0,9 MN/m ; Lựa chọn loại dầu nhờn: Thường chọn theo động loại, cỡ công suất Từ xác định sơ độ nhớt dùng để tính tốn ổ trượt Xác định hệ số phụ tải: φ= k  ∆  −4   10 d- (cm); ∆ - (µm); µ - Độ nhớt dầu (KG.s/m ) µω  d  Sau có hệ số phụ tải φ, qua đồ thị 9-3 xác định χ theo tỷ số l/d Áp suất tiếp xúc k tính theo áp suất trung bình ktb - Khe hở ∆ ta chọn cách sơ bộ: Với đường kính trục từ 50 ÷ 100 mm chọn theo công thức kinh nghiệm sau: - Đối với ổ trục dùng hợp kim babit -3 ∆ = 0,5.10 d -3 - Đối với ổ trục dùng hợp kim đồng chì ∆ = (0,7 ÷ 1,0) 10 d 9.1.3 Kiểm nghiệm trạng thái nhiệt ổ trượt: Xác định nhiệt độ màng dầu bơi trơn dựa phương trình cân nhiệt, nhằm xác định xác nhiệt độ làm việc màng dầu, để xác định độ nhớt dầu Nhiệt lượng Qms ma sát ổ trục gây cân với lượng nhiệt dầu nhờn đem khỏi ổ trục (Qdm) lượng nhiệt ổ trục truyền cho môi chất chung quanh (Qtn) Qms = Qdm + Qtn (9-1) Nhiệt lượng ổ trục phát ra: Qms = Lm 427 kcal/s s Trong đó: Lms- công ma sát ổ trục; L ms= F v0; F - lực ma sát (kG) : F = f.P = f.Qtb (f - hệ số ma sát); Hình 9.3 Quan hệ biến thiên hàm số χ=f(φ) a, Đối với loại có độ lệch tâm tương đối trung bình b, Đối với loại có độ lệch tâm tương đối lớn v0 - vận tốc vòng ngồi trục (m/s); v 0= (m/s)( d - tính πdn 60000 theo mm) ω= πn (rad/s) 30 Khi Qms tính: -5 Qms = 1,17.10 ktbd lωf (9-2) Hệ số ma sát f xác định theo quan hệ sau: f = β ∆ =βψ d (9-3) Hình 9.4 Biến thiên hệ số  theo  l/d a, Đối với loại có độ lệch tâm tương đối trung bình b, Đối với loại có độ lệch tâm tương đối lớn Trong : β - hệ số bổ sung, phụ thuộc vào độ lệch tương đối χ tỷ số l/d Quan hệ biến thiên β theo χ l/d giới thiệu hình (9-4) Hình (9.4) cho thấy độ chênh lệch tương đối χ tỷ số l/d lớn hệ số β giảm Nhiệt lượng dầu nhờn mang khỏi ổ trục: -3 Q dm = Cdn V’ρ 10 (tr- tv); (kcal/kg C); Trong đó: Cdn - Tỷ nhiệt dầu nhờn, (kcal/kg c); V’- Lưu lượng dầu nhờn qua ổ trục (cm /s) ρ - Khối lượng riêng dầu (kg/l); tr tv - Nhiệt độ dầu nhờn khỏi ổ trục vào ổ trục ( C) Mật độ dầu nhờn 20 C lấy 0,9 ÷ 0,92 Tỷ nhiệt chọn phạm vi 0,45 ÷ 0,50 kcal/ kg C Khi nhiệt độ tăng lên, độ nhớt giảm theo tỷ nhiệt lại tăng lên.Trong phạm vi làm việc ổ trục, coi quan hệ tăng giảm chúng tuyến tính tích cdn ρ coi khơng thay đổi Trị số thường vào khoảng 0,43÷0,45 Lưu lượng dầu nhờn chảy qua khe hở ổ trục V’ xác định sau: V’= V’1+ V’2 (9-4) Trong đó: V’1 - Lưu lượng dầu nhờn chảy qua vùng chịu tải trọng V’2- Lưu lượng dầu nhờn chảy qua vùng không chịu tải trọng Hình 9.5 Quan hệ biến thiên hàm ζ= F(χ, l/d) Lưu lượng dầu V’1 xác định sau: V’1=ξd ω∆; (cm /s) (9-5) Trong đó: ξ - hệ số phụ thuộc vào độ lệch tâm tương đối tỷ số l/d Quan hệ biến thiên chúng giới thiệu hình 9.5 d - Đường kính trục (cm); ω - Vận tốc góc (1/s); ∆- Khe hở ổ trục (µm) Lưu lượng dầu nhờn chảy qua vùng không chịu tải trọng xác định sau: / ' V2 = Aα p b d∆ Trong đó: lµ ; (cm /s) (9-6) pp - áp suất bơm dầu (kG/cm ); l d -Chiều dài đường kính ổ trục (cm) µ - Độ nhớt dầu nhờn (kG.s/m ) ∆- Khe hở ổ trục (µm) A - Hệ số liên quan đến phân vùng chịu tải ổ trục; đối α‘- Hệ số liên quan đến phân vùng chịu tải ổ trục độ lệch tâm tương Khi vùng không chịu tải 240 : -10 A= 8,73.10 ; α‘ = 1+0,62χ + 0,1285χ +0.0088χ (9-7) Khi vùng không chịu tải 230 : A= 8,35.10 -10 α‘ = 1+ 0,574χ + 0,11χ + 0,007χ (9-8) Nhiệt lượng Qtn ổ trượt truyền cho môi chất chung quanh: Theo thực nghiệm Qtn thường chiếm khoảng (0,10 ÷ 0,15) Qms Qms Do coi : Qtn = (0,10 ÷ 0,15 ) Để tăng hệ số an toàn cho ổ trượt, người ta coi Qtn = Khi giải đồ thị, ta thường chọn trước giá trị nhiệt độ làm việc màng dầu ổ trục Ở nhiệt độ ta tiến hành xác định giá trị Qms, Qdm, Qtn Xây dựng đồ thị biểu diễn quan hệ Q , Q , Q vào nhiệt độ làm việc ms màng dầu dm Hình 9.6 Quan hệ nhiệt lượng Q với nhiệt độ trung bình ổ trượt tn Hồnh độ giao điểm đường cong Qms Qdm, Qtn nhiệt độ làm việc màng dầu Nếu kết xác định đồ thị nhiệt độ trung bình màng dầu vượt 110 C phải lựa chọn lại khe hở ổ trục loại dầu bơi trơn tính lại 9.1.4 Xác định chiều dày màng dầu: Xác định hệ số phụ tải ứng với phụ tải trung bình cực đại φ= k  ∆  −4   10 d- (cm); ∆ - (µm); µ - Độ nhớt dầu (KG.s/m ) µω  d  Sau có hệ số phụ tải φ, qua đồ thị hình 9.3 xác định χ theo tỷ số l/d Áp suất tính theo áp suất k’tb Tính khe hở nhỏ màng dầu: hmin = δ(1-χ) Đối với động ô tô máy kéo hmin= 0.005 ÷ 0.006 mm Hệ số an tồn để bảo đảm điều kiện ma sát ướt: h H = ≥ 1,5 hmin th Trong đó: hminth - Chiều dày tới hạn màng dầu hminth = h1 + h2 + ∆0 Trong : h1, h2 - Độ nhấp nhơ bề mặt trục ổ (bạc lót) ∆0 - Sai số công nghệ gia công Đối với động tơ máy kéo hminth = 0,003 ÷ 0,004 mm 9.2 Lưu lượng dầu bôi trơn lưu lượng bơm dầu: Lượng dầu bôi trơn làm mát ổ trục phụ thuộc số ổ trục tổng diện tích ma sát Có thể xác định lượng dầu nhờn qua ổ trục phương pháp tính tốn nhiệt ổ trượt, tổng hợp lại để tìm lưu lượng dầu nhờn cần cung cấp cho mặt ma sát động Thực nghiệm cho thấy nhiệt lượng dầu đem Qd thường chiếm khoảng 1,5 ÷2% tổng nhiệt lượng nhiên liệu cháy xylanh sinh Vì xác định Qd sau: Qd = (0,015 ÷ 0,020) Qt kcal/h Nhiệt nhiên liệu cháy sinh xác định theo phương trình sau: Qt =632 Ne/ηe kcal/h Trong : ηe - Hiệu suất có ích động đốt trong: ηe = 0,25 ÷ 0,35; Do đó: (0.015 ÷ 0.02) Qd= (0.25 ÷ 0.35) 632.N (9-9) e Trong động dùng dầu nhờn để phun lên làm mát đỉnh pittơng, chọn Qd= (100 ÷ 110) Ne sát: Từ tính lưu lượng cần thiết dầu bôi trơn cung cấp cho mặt ma Q V = d d ρc ∆t d ; (l/h) (9-10) Trong : ρ- Khối lượng riêng dầu nhờn; ρ ≈ 0,85kg/l Cd- Tỷ nhiệt dầu nhờn Cd = 0,5 kcal/kg C ∆t = 10 ÷ 15 C; Thay (9-9) vào (9-10) ta có : Vd = (7 ÷ 10)Ne, l/h (9-11) Nếu làm mát đỉnh : Vd = (20 ÷ 15 ) Ne, l/h (9-12) Muốn đủ lượng dầu nói trên, bơm dầu thường phải tăng lưu lượng lớn gấp vài lần Do lưu lượng V’b bơm dầu xác định theo (9-13) V’b = (2 ÷ 3,5) Vd; l/h (9-13) Đối với động xăng: V’b= (14÷20) Ne ; l/h (9-14) Đối với động diêden : V’b= (20 ÷ 40)Ne; l/h (9-15) Trong hệ thống cácte khô, lưu lượng bơm hút Vhu thường chọn lớn lưu lượng bơm đẩy Vbđ: Vhu = (2÷2,5)Vbđ (9-16) Nếu xét đến hiệu suất bơm, lưu lượng lý thuyết bơm dầu xác định theo công thức sau đây: / Vb Vb = η (9-17) b Trong đó: ηb - Hiệu suất cung cấp bơm dầu: Bơm bánh ηb = 0,7 ÷ 0,8 Bơm phiến trượt ηb = 0,8 ÷ 0,9 Căn vào thơng số kích thước bánh bơm dầu, xác định Vb theo công thức sau đây: -6 Vb = π d0 h b nb60.10 ; l/h (9-18) Trong : d0 - Đường kính vòng chia bánh bơm dầu (mm); h - Chiều cao (mm); nb - Số vòng quay bơm dầu (vg/ph); Đối với bơm phiến trượt : -6 Vb= 0,12 F b nb.10 ; l/h (9-19) Trong : F - Diện tích chứa dầu bơm (mm ); b - Chiều dài phiến trượt (mm); nb - Số vòng quay bơm phiến trượt (vg/ph) Hình 9.7 Quan hệ hiệu suất bơm η với thông số sử dụng bơm bánh Khi thiết kế bơm dầu cần lựa chọn kích thước tỷ số truyền cho kích thước bơm nhỏ gọn mà đảm bảo lưu lượng cần thiết tốc độ vòng bánh không vượt giới hạn quy định (thường khoảng ÷ m/s) Lưu lượng bơm phụ thuộc nhiều vào hiệu suất bơm Nhưng hiệu suất bơm ηb lại thay đổi theo thông số khe hở hướng kính s dk khe hở cạnh sc, áp suất bơm pbn, nhiệt độ dầu vào t v, áp suất hút vào ph vào số vòng quay bơm nh Các quan hệ biến thiên ηb với thơng số kể giới thiệu hình (9-7) Từ hình 9.7 ta thấy tăng khe hở hướng kính khe hở cạnh tượng lọt dầu từ khoang dầu cao áp khoang dầu áp suất thấp trầm trọng nên hiệu suất bơm dầu giảm sút nhanh hình 9.7 a,b bơm làm việc tốc độ khác nhau, áp suất đường dầu lớn hiệu suất bơm giảm Đó hậu tượng lọt dầu hình 9.7c Nhiệt độ dầu vào ảnh hưởng tới đến hiệu suất bơm hình d dầu nhờn có nhiệt độ vào khoảng 60 C tốc độ cao (2000vg/ph) hiệu suất bơm đạt trị số cao nhất, sau lại giảm Đó nhiệt độ dầu nhờn thấp 60 C, độ nhớt dầu lớn nên khó điền đầy khe hở bánh bơm dầu Trong phạm vi từ 20 ÷ 60 C, độ nhớt giảm, dầu dễ điền đầy khoang bơm nên hiệu suất tăng dần Sau 60 C, độ nhớt dầu giảm nhiều nên dầu dễ lọt khoang áp suất thấp, hiệu suất bơm bị giảm Ở tốc độ thấp 1200vg/ph ảnh hưởng lọt dầu nên hiệu suất bơm giảm dần nhiệt độ tăng lên Cơng suất dẫn động bơm dầu nhờn tính theo cơng thức sau: Nb = V (p ηm b −p ) dr ; (mã lực) (9-20) dv 27000 Trong : ηm - Hiệu suất giới bơm dầu nhờn Khi xét đến tổn thất ma sát tổn thất thuỷ động: ηm = 0,85 ÷ 0,9 Vb - Lưu lượng lý thuyết bơm dầu, l/h; Pdr Pdv - Áp suất dầu áp suất dầu vào bơm (kG/cm ) 9.3 Tính tốn bầu lọc thấm 9.3.1 Bầu lọc thấm dùng lõi lọc kim loại: Tính tốn khả lọc loại bầu lọc dùng lõi lọc kim loại chủ yếu xác định khả thông qua bầu lọc hệ số tiết diện thông qua ktq δ  ϕ  ktq =  1− ; (9-21) δ+s 360   Trong đó; δ - Khe hở lọc (mm); s - Chiều dày phiến lọc (mm); ϕ - Góc chiếm chỗ phiến gạt (độ) Hệ số tiết diện thông qua loại lọc thấm thường vào khoảng 0,28 ÷ 0,32 Tiết diện thơng qua Ftq lõi lọc xác định theo công thức sau: V Ftq = 6vbd 2 10 ; cm (9-22) Trong : Hình 9.8 Lõi lọc kim loại Tính tốn Động đốt - Chương * Tính tốn hệ thống bôi trơn 9139 Vb - lưu lượng bơm dầu (l/ph) vd - tốc độ trung bình dầu nhờn qua lọc ( cm/s) chọn Vd theo bảng Bảng (9.2) 9.2: Tốc độ trung bình dầu nhờn qua lọc Kiểu lọc thấm Vd, (cm/s) Lọc lưới 2,0 ÷ 2,5 Lọc tấm, phiến ÷ 12 Lọc dải định hình ÷ 18 Diện tích lọc F lõi lọc xác định theo công thức sau : F = Ftq/ Ktq; cm Chiều cao lõi lọc: h= F ; cm; πd Trong : d đường kính trung bình lõi lọc d= d1 +d ; cm 9.3.2 Bầu lọc thấm dùng lõi lọc dạ, giấy Tính tốn loại bầu lọc khó thường khơng xác định tiết diện thơng qua cách xác Khi thiết kế nên tham khảo kích thước loại lọc tinh động có cơng suất tương đương Có thể vào tổng dung tích cơng tác động để lựa chọn sơ kích thước lõi lọc theo số liệu thống kê bảng 9.3 Bảng 9.3: Kích thước lõi lọc Dung tích cơng tác (l) Đường kính lõi lọc (mm) trở lên 116 116 1,5 ÷ 88 1,5 Chiều cao lõi lọc 204 126 135 Tính kiểm nghiệm khả lọc bầu lọc thấm theo công thức sau đây: V1= C F ∆ p η ; l/ph; (9-23) Trong : V1- Lưu lượng dầu qua lọc (l/ph); F - Diện tích thơng qua lý thuyết tính theo cơng thức sau : F = π d h; ∆p- Độ chênh áp dầu bầu lọc (của áp suất dầu vào ); 2 ∆p = Pdv - Pdr, kG/cm ; thường chọn ∆p= 1÷ 1,5 kG/cm , C - Hệ số lưu thông, lấy theo số liệu thực nghiệm: - Lõi lọc hàng sợi bông, lụa v.v C= 0,006; - Lõi lọc len, dạ, giấy thấm C = 0,015; η - Độ nhớt dầu nhờn tính theo poa (p) 9.4 Tính tốn bầu lọc ly tâm: 9.4.1 Xác định số vòng quay rơto Căn vào định lý xung lượng, phản lực đường tâm lỗ phun khiến rôto quay, xác định theo công thức ρsau: V m πnR  V F l = (v −v )= l − ; N (9-24) Trong đó: d r   2εf  30  m - Khối lượng dầu nhờn phun qua lỗ phun giây (kg/s) : vd - Tốc độ tia dầu phun khỏi lỗ phun; (m/s) vr - Tốc độ vòng tâm lỗ phun; (m/s) Vl = V/2 - Lưu lượng dầu qua lỗ phun giây; (m /s) V - Lưu lượng dầu qua hai lỗ phun thường 20 % Vd lưu lượng dầu hệ thống ε - Hệ số co dòng dầu nhờn chảy qua tiết diện lỗ phun ε phụ thuộc vào hình dạng lỗ phun Hình 9.9 Các dạng vòi phun thường dùng bầu lọc ly tâm Bảng (9.4) giới thiệu hệ số co dòng ε hệ số lưu lượng µ1 dòng dầu qua vòi phun bốn loại lỗ phun (Hình 9.9) Bảng 9.4: Hệ số ε µ1 loại vòi phun loại vòi phun ε µ1 0,9 0,80 1,0 0,83 1,0 0,78 1,0 0,86 Dạng loại dùng phổ biến dễ gia cơng f- Diện tích tiết diện lỗ phun: (m ) n- Số vòng quay rôto phút: (v/ph) R- Khoảng cách từ tâm vòi phun đến tâm trục rơto; (m) ρ- Khối lượng riêng dầu thường lấy 850 kg/m Mômen dẫn động rôto Mp hai tia phun sinh bằng: Mp = 2FR (N.m); (9-24) Trong trạng thái làm việc ổn định, momen quay rôto Mq cân momen cản rôto Mc Mômen cản Mc xác định theo cơng thức gần sau : Mc = a + bn; (N.m) (9-25) Trong : a,b hệ số thực nghiệm Các bầu lọc ly tâm đại, độ nhớt dầu nhờn nằm phạm vi 15 ÷ 100cP (xăng ti poa) xác định hệ số a b theo biểu thức sau: -4 a = 6.10 à; hoc gn ỳng -4 a=(5ữ20)10 N.m -3 -4 b = (0,03 +0,002µ).10 Ω gần b = (0.03÷0.1)10 (N.m/vg/ph) Trong : Ω- Dung tích rơto (cm ); µ - Độ nhớt động lực học dầu nhờn (cP) Từ phương trình (9-24) (9-25) ta rút : ρV R l −a 2ε f ; n= πρV R l b+ 30 (v/ph) (9-26) Từ công thức cho thấy tăng số vòi phun lên, số vòng quay rơto khơng tăng mà lại giảm Do đảm bảo tính cân rôto, thường người ta dùng vòi phun 9.4.2 Xác định áp suất dầu trước vào lọc: Bỏ qua lượng dầu rò rỉ qua khe hở lắp ghép rôto trục rôto (theo số liệu thực nghiệm, lượng dầu chiếm khoảng 2% lượng dầu phun qua lỗ phun) Lưu lượng dầu nhờn phun khỏi hai lỗ phun xác định phương trình sau đây: V = 2µ1f 2p ;  (m /s) (9-27) Trong : µ1 - Hệ số lưu lượng dòng dầu qua lỗ phun = 0,78 - 0,86 ρ - Khối lượng riêng dầu ; (kg/m ) p - Áp suất dầu trước lỗ phun (kG/cm ) ρ  πn  2  (R − r ) ; p = p1(1 - ψ) +  Trong :  30  N/m (9-28) o p1 - Áp suất dầu trước vào lọc (kG/cm ) r0 - Bán kính trục rơto (m) ψ - Hệ số tổn thất lưu động dầu từ dầu vào rôto đến tới miệng lỗ phun Đối với bầu lọc ly tâm khơng tồn phần ψ = 0,1 ÷ 0,3 Đối với bầu lọc ly tâm tồn phần ψ = 0,2 ÷ 0,5 Từ phương trình ta rút áp suất cần thiết dầu vào bầu lọc ly tâm: p1 =    πn  2 2 2 − − 4  (R r )µ f  ρ V o 30     2 8µ f (1− ψ) (kg/cm ) (9-29) Để xác định trị số tối ưu bán kính rơto R, đạo hàm phương trình (9-26) theo R cho đạo hàm dn/dR = ta rút ra: Rtư= 2aεf ⎛ 2af ⎞2 30b + ⎜⎜ ⎟⎟  V ; ρVl ⎝l V ⎠ l (m) (9-30) Từ phương trình ta thấy trị số tốt R giảm tăng lưu lượng dầu V giảm mômen cản Mc (a b giảm) khiến cho kết cấu bầu lọc ly tâm gọn nhẹ (V - Lưu lượng dầu phun qua lỗ phun; m /s) 9.5 Tính tốn két làm mát dầu Xác định thông số sau: Nhiệt lượng động truyền cho dầu nhờn: Qd = cd p va (tdr - ttv), kcal/h Nhiệt lượng cân với nhiệt lượng két làm mát dầu tản nên: Qd = cd ρ Vk ( tdvk - tdrk); kcal/h; Trong : Vd, Vk - Lưu lượng dầu nhờn tuần hoàn động lưu lượng dầu chảy qua két làm mát; tdv,t dr - Nhiệt độ đầu vào khỏi động ( C); tdvk, tdrk - Nhiệt độ vào khỏi két làm mát dầu ( C); cd - Tỷ nhiệt dầu nhờn (kcal/kg C); ρ - Mật độ dầu nhờn (kg/l) Trong hệ thống bôi trơn cácte khô dầu nhờn làm mát liên tục sơ đồ hình 12 - Vd = Vk Diện tích tản nhiệt cần thiết két làm mát dầu xác định theo công thức sau: Fk = Qd ; m Kd (t d − t k ) (9-29) Trong đó: Kd - Hệ số truyền nhiệt tổng quát dầu nhờn môi chất làm mát (kcal/m h C); td, tk - Nhiệt độ trung bình dầu nhờn két mơi chất làm mát ( C): t = t dvk + t drk d ; t = t kr − t kv k Chênh lệch nhiệt độ dầu két làm mát thường chọn chênh lệch nhiệt độ dầu vào khỏi động cơ, Do đó: (td - tk) = (tdr - tdv) Đối với động xăng thường chọn : ∆td = tdr - tdv = 10 ÷ 20 C Đối với động điêden thường chọn : ∆td = 20 ÷ 40 C Nhiệt độ trung bình dầu nhờn két thường vào khoảng 75 ÷ 85 C Nhiệt độ trung bình khơng khí qt qua két làm mát dầu điều kiện làm việc nặng chọn 45 C Hệ số truyền nhiệt Kd phụ thuộc nhiều nhân tố truyền nhiệt Đối với loại két làm mát dầu dùng kiểu ống thẳng nhẵn : Kd ≈ 100 ÷ 300; kcal/m h C Đối với loại dùng ống tạo dầu chảy xốy: Kd ≈ 700 ÷ 1000; kcal/m h C 9.6 Lượng dầu chứa cácte Lượng dầu nhờn cần chứa cácte Vct xác định theo công thức kinh nghiệm sau: Đối với động xăng : Đối với động Diesel ô tô: Vct = ( 0,06 ÷ 0,12 ) Ne, (l); V ct = (0,1 ÷ 0,15) Ne, Đối với động Diesel máy kéo: Vct = (0,2 ÷ 0,45) Ne, (l); (l); ... Khoa Cơ khí giao thơng, ĐHBK ĐN (2-2) H +ρ - Xác định góc γ: γ = 90 + arccos T i mặt cắt C-C ta có: r2 + ρ1 M j = MA + NAρ(1− cosγ) − 0,5Pjρ(sin γ − cosγ) Nj = N A cosγ + 0,5Pj(sinγ − cosγ) (2-3)... Pj với ρ = 2ρ Coi đầu nhỏ dầm cong ngàm đầu C-C, ngàm CC chịu uốn lớn Trần Thanh Hải Tùng, Bộ môn Máy động lực, Khoa Cơ khí giao thơng, ĐHBK ĐN (0,07-0,085)d Tính tốn Động đốt trong- Chương *... lên đầu nhỏ tha nh truy ền chịu nén sin γ γ sinγ Mz = MA + NAρ(1− cosγ) − P1ρ( − sin γ γ sinγ cosγ π Nz = NA cosγ − P1( − − ) π π cosγ − π ) (2-6) γ tính theo rad Tương tự chịu kéo lực pháp tuyến