TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT LỜI NÓI ĐẦU Động đốt loại máy đời từ sớm, nói giúp người tiến lên bậc lịch sử phát triển từ xuất bước giải phóng lao động chân tay cho người với suất làm việc cao Cho đến ngày loại máy tạo nhiều giá trị mặt kinh t ế t ương lai tiếp tục cải tạo phát triển Là sinh viên thuộc khoa Cơ khí ĐH GTVT em giao thực TKMH môn Động Cơ Đốt Trong với nội dung tính bền & vẽ trục khuỷu Do trình độ có hạn nên q trình thực khơng thể chánh khỏi sai sót em mong quan tâm giúp đỡ thầy cô Bộ môn: Động Cơ Đốt Trong để em hồn thiện tốt mơn học sau Nhân em xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Xuân Thiệp Bộ môn giúp đỡ để em hoàn thành TKMH Sinh viên Tạ Ngọc Tuyên TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN MỤC LỤC THIẾT KẾ MƠN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ĐỀ TÀI TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤCTHANHTRUYỀN Các thông số bản: Kiểu động Đường kính xi lanh (mm) D Hành trình Piston(mm) S Số xi lanh i Công suất Ne Tỷ số nén ε Số vòng quay n Suất tiêu hao nhiên liệu ge(g/ml.h) Xupap nạp mở sớm ϕl 3DN88 88 100 30 Mã lực 18 2600 vòng/phút 185 140 Xupap nạp đóng muộn ϕ2 Xupap thải mở sớm ϕ3 520 580 Xupap thải đóng muộn ϕ4 160 Góc phun sơm ϕs Áp suất cuối hành trình nạp pa Áp suất khí sót pr Áp suất cuối hành trình nén pc Áp suất cực đại pz 170 0,086MPa 0,12MPa 4,355MPa 6,445MPa Áp suất cuối hành trình giãn nở pb 0,285MPa Khối lượng nhóm piston Mpt Khối lượng nhóm truyền Mtt 0,58 kg 1,2 kg TẠ NGỌC TUN TKMH ĐCĐT TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC & ĐỘNG LỰC HỌC KHUỶU TRỤCTHANHTRUYỀN Động học động lực học môn học dùng phương pháp quan điểm học để nghiên cứu quy luật chuyến động, chịu lực chi tiết máy cấu khuỷu trục truyền, trạng thái dao động, dao động xoắn hệ trục Các động đại có số vòng quay cao, gây nên lực qn tính lớn, có vượt xa trị số lực khí thể Lực quán tính tác dụng lên cấu khuỷu trụctruyền gây nên ứng suất l ớn, làm hư hỏng chi tiết máy Ngồi lực qn tính có tác dụng kích thích khiến cho chi tiết cấu khuỷu trục truy ền phát sinh dao động Tính tốn động lực học cấu khuỷu trụctruyền nhằm mục đích xác định lực hợp lực lực quán tính lực khí thể tác dụng lên chi tiết vị trí trục khuỷu để phục vụ cho việc tính tốn sức bền, nghiên cứu trạng thái mài mòn chi tiết máy cân động I/ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤCTHANH TRUYỀN: Nghiên cứu quy luật chuyển động Piston nhiệm vụ ch ủ y ếu động học Để tiện nghiên cứu, ta giả thiết trình làm việc trục khuỷu quay với tốc độ không đổi Đối với động cao tốc ngày tốc độ vòng quay cao nên trạng thái công tác động ổn định thay đổi tốc độ góc khơng đồng vủa mơmen động sinh khơng lớn Vì gi ả thiết g ần với thực tế 1- Các thông số bản: Từ số liệu cho ta có: Bán kính quay trục khuỷu: R = Chiều dài truyền : L = S = = 50 mm = 0,05m R = = 200 mm = 0,2 m λ λ tham số kết cấu( ta chọn λ= 0.25 ) Vận tốc góc trục khuỷu: ω = π n π 2600 = = 272,13(rad/s) 30 30 2- Chuyển vị pitông: S = R[(1-cosα) + λ (1-cos2α)] (mm) S - độ chuyển vị pittơng R- bán kính quay trục khuỷu; - tham số kết cấu w- góc quay trục khuỷu -Ta có: St = S1+ S2; Trong đó: TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT S1 = R(1-cos ) độ dịch chuyển cấp ; λ S2 = R .(1-cos2) độ dịch chuyển cấp BẢNG TÍNH ĐỘ ĐỊCH CHUYỂN CỦA PISTON Bảng 01: Đồ thị chuyển vị piston : α 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 1-cosα 0.000 0.015 0.060 0.134 0.234 0.357 0.500 0.658 0.826 1.000 1.174 1.342 1.500 1.643 1.766 1.866 1.940 1.985 2.000 1.985 1.940 1.866 1.766 1.643 1.500 1.342 1.174 1.000 0.826 0.658 0.500 0.357 0.234 0.134 0.060 0.015 s1 (mm) 0.000 0.760 3.015 6.699 11.698 17.861 25.000 32.899 41.318 50.000 58.682 67.101 75.000 82.139 88.302 93.301 96.985 99.240 100.000 99.240 96.985 93.301 88.302 82.139 75.000 67.101 58.682 50.000 41.318 32.899 25.000 17.861 11.698 6.699 3.015 0.760 1-cos2α 0.000 0.060 0.234 0.500 0.826 1.174 1.500 1.766 1.940 2.000 1.940 1.766 1.500 1.174 0.826 0.500 0.234 0.060 0.000 0.060 0.234 0.500 0.826 1.174 1.500 1.766 1.940 2.000 1.940 1.766 1.500 1.174 0.826 0.500 0.234 0.060 s2 (mm) 0.000 0.151 0.585 1.250 2.066 2.934 3.750 4.415 4.849 5.000 4.849 4.415 3.750 2.934 2.066 1.250 0.585 0.151 0.000 0.151 0.585 1.250 2.066 2.934 3.750 4.415 4.849 5.000 4.849 4.415 3.750 2.934 2.066 1.250 0.585 0.151 s 0.000 0.910 3.600 7.949 13.764 20.795 28.750 37.314 46.167 55.000 63.532 71.516 78.750 85.074 90.368 94.551 97.570 99.391 100.000 99.391 97.570 94.551 90.368 85.074 78.750 71.516 63.532 55.000 46.167 37.314 28.750 20.795 13.764 7.949 3.600 0.910 TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT 360 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 đồ thị chuyển vị pittong 120.000 100.000 chuyển vị x 80.000 s1 60.000 s2 s 40.000 20.000 0.000 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 góc 3/ Vận tốc pitơng Để tính vận tốc chuyển động piston ta đạo hàm chuyển vị S theo thời gian ta vận tốc pitông V λ V = Rω(sinα + sin2α) (m/s) Trong đó: V - vận tốc piston (m/s); R- bán kính quay trục khuỷu; - tham số kết cấu; - góc quay trục khuỷu; ω- tốc độ góc trục khuỷu Ta có: V= V1 +V2 V1= Rω.sin -Vận tốc cấp 1; λ V2 = Rω .sin2 - Vận tốc cấp TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT Ta vẽ đồ thị V- biểu diễn vận tốc Piston phụ thuộc vào góc quay trục khuỷu Trục tung biểu thị vận tốc piston, trục hồng biểu thị góc quay trục khuỷu Ta có đồ thị hình α 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 sinα 0.000 0.174 0.342 0.500 0.643 0.766 0.866 0.940 0.985 1.000 0.985 0.940 0.866 0.766 0.643 0.500 0.342 0.174 0.000 -0.174 -0.342 -0.500 -0.643 -0.766 -0.866 -0.940 -0.985 -1.000 -0.985 -0.940 -0.866 -0.766 -0.643 -0.500 -0.342 -0.174 0.000 v1 0.000 2.363 4.654 6.803 8.746 10.423 11.784 12.786 13.400 13.607 13.400 12.786 11.784 10.423 8.746 6.803 4.654 2.363 0.000 -2.363 -4.654 -6.803 -8.746 -10.423 -11.784 -12.786 -13.400 -13.607 -13.400 -12.786 -11.784 -10.423 -8.746 -6.803 -4.654 -2.363 0.000 sin2α 0.000 0.342 0.643 0.866 0.985 0.985 0.866 0.643 0.342 0.000 -0.342 -0.643 -0.866 -0.985 -0.985 -0.866 -0.643 -0.342 0.000 0.342 0.643 0.866 0.985 0.985 0.866 0.643 0.342 0.000 -0.342 -0.643 -0.866 -0.985 -0.985 -0.866 -0.643 -0.342 0.000 v2 0.000 0.582 1.093 1.473 1.675 1.675 1.473 1.093 0.582 0.000 -0.582 -1.093 -1.473 -1.675 -1.675 -1.473 -1.093 -0.582 0.000 0.582 1.093 1.473 1.675 1.675 1.473 1.093 0.582 0.000 -0.582 -1.093 -1.473 -1.675 -1.675 -1.473 -1.093 -0.582 0.000 v 0.000 2.944 5.747 8.276 10.421 12.098 13.257 13.879 13.981 13.607 12.818 11.693 10.311 8.748 7.071 5.330 3.560 1.781 0.000 -1.781 -3.560 -5.330 -7.071 -8.748 -10.311 -11.693 -12.818 -13.607 -13.981 -13.879 -13.257 -12.098 -10.421 -8.276 -5.747 -2.944 0.000 TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT LẬP BẢNG TÍNH VẬN TỐC PISTON Bảng 02 : đồ thị vận tốc pittong 20.000 15.000 vận tốc v(m/s) 10.000 5.000 v1 0.000 v2 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 -5.000 v -10.000 -15.000 -20.000 góc 4/ Gia tốc pitơng Để tìm gia tốc piston ta đạo hàm vận tốc V piston ta gia tốc piston J J = Rω2(cosα + λcos2α) (m/s2) Trong J - gia tốc piston; R - bán kính quay trục khuỷu; - tham số kết cấu; - góc quay trục khuỷu; w-tốc độ góc trục khuỷu Ta có: J= J1 + J2 J1 :Gia tốc cấp J1 = Rω2cosα J2 :Gia tốc cấp hai J2 = Rω2 λcos2α Ta vẽ đồ thị J- biểu thị phụ thuộc gia tốc piston vào góc quay trục khuỷu Trục tung biểu diễn độ lớn J, trục hồnh biểu thị góc quay trục khuỷu TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT LẬP BẢNG TÍNH GIA TỐC PISTON Bảng 03 α 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 cosα 1.000 0.985 0.940 0.866 0.766 0.643 0.500 0.342 0.174 0.000 -0.174 -0.342 -0.500 -0.643 -0.766 -0.866 -0.940 -0.985 -1.000 -0.985 -0.940 -0.866 -0.766 -0.643 -0.500 -0.342 -0.174 0.000 0.174 0.342 0.500 0.643 0.766 0.866 0.940 0.985 1.000 J1 3702.737 3646.484 3479.434 3206.664 2836.461 2380.073 1851.368 1266.411 642.974 0.000 -642.974 -1266.411 -1851.368 -2380.073 -2836.461 -3206.664 -3479.434 -3646.484 -3702.737 -3646.484 -3479.434 -3206.664 -2836.461 -2380.073 -1851.368 -1266.411 -642.974 0.000 642.974 1266.411 1851.368 2380.073 2836.461 3206.664 3479.434 3646.484 3702.737 cos2α 1.000 0.940 0.766 0.500 0.174 -0.174 -0.500 -0.766 -0.940 -1.000 -0.940 -0.766 -0.500 -0.174 0.174 0.500 0.766 0.940 1.000 0.940 0.766 0.500 0.174 -0.174 -0.500 -0.766 -0.940 -1.000 -0.940 -0.766 -0.500 -0.174 0.174 0.500 0.766 0.940 1.000 J2 925.684 869.859 709.115 462.842 160.743 -160.743 -462.842 -709.115 -869.859 -925.684 -869.859 -709.115 -462.842 -160.743 160.743 462.842 709.115 869.859 925.684 869.859 709.115 462.842 160.743 -160.743 -462.842 -709.115 -869.859 -925.684 -869.859 -709.115 -462.842 -160.743 160.743 462.842 709.115 869.859 925.684 J 4628.421 4516.343 4188.550 3669.506 2997.204 2219.330 1388.526 557.295 -226.885 -925.684 -1512.832 -1975.526 -2314.211 -2540.817 -2675.718 -2743.822 -2770.319 -2776.625 -2777.053 -2776.625 -2770.319 -2743.822 -2675.718 -2540.817 -2314.211 -1975.526 -1512.832 -925.684 -226.885 557.295 1388.526 2219.330 2997.204 3669.506 4188.550 4516.343 4628.421 TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT đồ thị gia tốc pittong 6000.000 5000.000 4000.000 gia tốc j(m/s2) 3000.000 2000.000 J1 1000.000 J2 0.000 -1000.000 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 J -2000.000 -3000.000 -4000.000 -5000.000 góc II/ TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1/ Khái quát Khi động làm việc, cấu trục khuỷu - truyền (CCTKTT) nói riêng động nói chung chịu tác dụng lực lực khí thể, lực quán tính, trọng lực lực ma sát Trừ tr ọng l ực ra, lực lực khác có trị số thay đổi theo vị trí c Piston chu trình cơng tác động Khi tính tốn đ ộng l ực h ọc, ta xét lực có giá trị lớn lực khí thể lực qn tính Mục đích việc tính tốn động lực học xác định lực hợp lực hai loại lực tác dụng lên CCTKTT mơ men chúng sinh để làm sở cho việc tính tốn cân b ằng đ ộng cơ, tính tốn sức bền chi tiết, nghiên cứu trạng thái mài mòn tính tốn dao động xoắn hệ trục khuỷu Việc khảo sát động lực học dựa phương pháp quan điểm học lý thuyết Các lực mô men tính tốn động l ực h ọc biểu diễn dạng hàm số góc quay trục khuỷu α quy ước pittông điểm chết α = 00 Ngồi ra, lực thường tính với đơn vị diện tích đỉnh pittơng V ề sau cần tính giá trị thực lực, ta nhân giá trị áp suất với diện tích tiết diên ngang đỉnh pittơng 2/Dựng đồ thị véctơ phụ tải Đồ thị véctơ phụ tải đồ thị biểu diễn tác dụng lực lên bề mặt làm việc vị trí khác trục khuỷu Các b ề mặt làm việc quan trọng động gồm bề mặt chốt khuỷu, cổ trục, bạc, lót đầu to truyền bạc lót ổ trục TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT Đồ thị vectơ phụ tải dùng để: -Xác định phụ tải nhằm xem xét quy luật mài mòn bề mặt làm việc -Xác định khu vực chịu lực bé trung bình nh ằm đánh giá nhằm chọn vị trí khoan lỗ dầu bơi trơn -Xác định đơn vị phụ tải lớn trung bình nhằm đánh giá mức độ va đập Để dựng đồ thị ấy, trước tiên ta phải xác định lực tác dụng: lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z lực li tâm P k khối lượng m2 gây Sau có đồ thị lực khí thể P = (P - P 0) π D2 theo góc quay α xác định biến thiên lực quán tính chuyển động t ịnh tiến: Pj = - mj.R.2 (cosα + cos2α) Cộng hai đồ thị lại biến thiên lực P theo α Tiếp theo xác định biến thiên lực tiếp tuyến: T= P∑ sin(α + β ) P∑ cos(α + β ) lực pháp tuyến Z = cos β cos β Lực quán tính khối lượng truyền quy dẫn tâm đầu to truyền, tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu: PR2 = m2.R.2 Đồ thị vectơ phụ tải tác dụng bề mặt chốt khuỷu vẽ với giả thiết trục khuỷu đứng yên xi lanh quay với vận tốc trục khuỷu theo chiều ngược lại Hợp lực Q l ực tác dụng lên bề mặt chốt khuỷu: = ++ Từ đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên bề mặt chốt khuỷu ta triển khai thành đồ thị Q ck - α sau tính giá trị trung bình Q tb sở xác định hệ số va đập bề mặt tương tác 3/ Lực khí thể Xây dựng đồ thị công P-V Dựa vào thông số nhiệt : + Hành trình pitơng : S = 100 mm + Tỉ số nén : ε = 18 + áp suất : pa = 0,086 (MPa) 10 ... LỤC THIẾT KẾ MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ĐỀ TÀI TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN Các thơng số bản: Kiểu động Đường kính xi lanh (mm) D Hành trình Piston(mm) S Số xi... nhóm truyền Mtt 0,58 kg 1,2 kg TẠ NGỌC TUN TKMH ĐCĐT TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC & ĐỘNG LỰC HỌC KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN Động học động lực học môn học dùng phương pháp quan điểm học để nghiên cứu quy luật... bền, nghiên cứu trạng thái mài mòn chi tiết máy cân động I/ TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN: Nghiên cứu quy luật chuyển động Piston nhiệm vụ ch ủ y ếu động học Để tiện nghiên