LỜI NÓI ĐẦUNhững năm gần đây, nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh. Bên cạnh đó kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ. Trong đó phải nói đến ngành động lực và sản xuất ô tô, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ô tô nổi tiếng trên thế giới như Nissan, Honda, Toyota, cùng sản xuất và lắp ráp ô tô. Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu và chế tạo đó là một yêu cầu cấp thiết. Có như vậy ngành sản xuất ô tô của ta mới có thể phát triển được.Đây là lần đầu tiên em vận dụng lý thuyết đã học, tính toán thiết kế hệ động cơ theo số liệu kỹ thuật. Trong quá trình tính toán mặc dù em đã được sự giúp đỡ và hướng dẫn rất tận tình của thầy Th.S Dương Đình Nghĩa cùng các thầy trong bộ môn động lực, nhưng vì mới lần đầu làm đồ án về môn học này nên gặp rất nhiều khó khăn và không tránh khỏi sự sai sót, vì vậy em rất mong được sự xem xét và giúp đỡ chỉ bảo của các thầy để bản thân ngày càng được hoàn thiện hơn về kiến thức kỹ thuật.Qua lần này em đã tự xây dựng cho mình phương pháp nghiên cứu. Rất mong được sự giúp đỡ hơn nữa của các thầy. Em xin chân thành cảm ơn.Sinh viên thực hiện Phạm Phúc Nhật MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦUiMỤC LỤCiiDANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNHvMỞ ĐẦU1Chương 1: TÍNH TOÁN XÂY DỰNG BẢN VẼ ĐỒ THỊ21.1.Các thông số tính toán21.2.Đồ thị công31.2.1.Các thông số xây dựng đồ thị31.2.1.1. Các thông số cho trước31.2.1.2. Xây dựng đường nén41.2.1.3. Xây dựng đường giãn nở41.2.1.4. Biểu diễn các thông số41.2.2.Cách vẽ đồ thị71.3.Đồ thị brick101.3.1.Phương pháp101.3.2.Đồ thị chuyển vị101.4.Xây dựng đồ thị vận tốc v(α)121.4.1.Phương pháp121.4.2.Đồ thị vận tốc V(α)141.5.Đồ thị gia tốc141.5.1. Phương pháp141.5.2. Đồ thị gia tốc j = f(x)151.6.Vẽ đồ thị lực quán tính171.6.1. Phương pháp171.6.2. Đồ thị lực quán tính171.7.Đồ thị khai triển: pkt, pj, p1 – α201.7.1. Vẽ Pkt – α201.7.2. Vẽ Pj – α201.7.3. Vẽ P1 – α201.7.4. Đồ thị khải triển Pkt, Pj, P1 – α211.8.Xây dựng đồ thị T, Z, N – α241.8.1. Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu trục khủy thanh truyền241.9.Đồ thị ∑T – α281.10.Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu301.11.Đồ thị khai triển Q(α)331.12.Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền361.13.Đồ thị mài mòn chốt khuỷu40Chương 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CHUNG ĐỘNG CƠ THAM KHẢO432.1. Chọn động cơ tham khảo432.1.1. Nhóm thân máy – Nắp máy472.1.2. Cơ cấu trục khuỷu – Thanh truyền – Piston.492.1.3. Cơ cấu phân phối khí502.1.4. Hệ thống bôi trơn522.1.5. Hệ thống làm mát522.1.6. Hệ thống đánh lửa542.1.7. Hệ thống nhiên liệu552.1.8. Hệ thống khởi động562.1.9. Hệ thống nạp, thải56Chương 3: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM, KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN NHÓM PISTONTHANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ X140118573.1 Nhiệm vụ và yêu cầu573.1.1. Nhiệm vụ573.1.2. Yêu cầu573.2. Phân tích lựa chọn đặc điểm kết cấu các chi tiết trong cụm chi tiết573.2.1. Phân tích lựa chọn đặc điểm kết cấu nhóm Piston573.2.2. Nhóm thanh truyền633.3. Tính toán các thông số663.3.1. Tính toán piston663.3.2.Tính toán chốt piston683.3.3.Tính toán thông số thanh truyền683.3.3.Tính toán một số thông số của xecmăng68TÀI LIỆU THAM KHẢO70 DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNHDANH MỤC BẢNGBảng 1. 1 Các thông số cho trước2Bảng 1. 2 Bảng giá trị Đồ thị công động cơ Gasoline6Bảng 1. 3 Các điểm đặc biệt7Bảng 1. 4 Các giá trị biểu diễn trên đường nén và đường giãn nở8Bảng 1. 5 Bảng giá trị đồ thị chuyển vị S = f(α)11Bảng 1. 6 Giá trị đồ thị khai triển Pkt, Pj, P1α21Bảng 1. 7 Số liệu đồ thị T, N, Zα25Bảng 1. 8 Bảng giá trị ∑Tα29Bảng 1. 9 Giá trị đồ thị khai triển phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu33Bảng 1. 10 Giá trị β theo α37Bảng 1. 11 Bảng giá trị đồ thị mài mòn chốt khuỷu41Bảng 2. 1 Thông số kỹ thuật động cơ 1NZ FE46DANH MỤC HÌNH Hình 1. 1 Đồ thị công, đồ thị Brich, đồ thị lực quán tính của động cơ sử dụng nhiên liệu Gasoline 4 kỳ không tăng áp9Hình 1. 2 Phương pháp vẽ đồ thì Brick10Hình 1. 3 Đồ thị chuyển vị S = f(α)12Hình 1. 4 Đồ thị vận tốc V = f(α)14Hình 1. 5 Đồ thị gia tốc j = f(x)15Hình 1. 6 Đồ thị gia tốc J = f(x)16Hình 1. 7 Đồ thị lực quán tính19Hình 1. 8 Đồ thị khải triển Pkt, Pj, P1 – α23Hình 1. 9 Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu khuỷu trục thanh truyển24Hình 1. 10 Đồ thị T, Z, N – α27Hình 1. 11 Đồ thị ∑T – α30Hình 1. 12 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu32Hình 1. 13 Đồ thị khai triển Qα36Hình 1. 14 Đồ thị phụ tải tác dụng lên đâu to thanh truyền39Hình 1. 15 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu42Hình 2. 1 Mặt cắt dọc động cơ 1NZFE 444Hình 2. 2 Mặt cắt ngang động cơ 1NZFE 445Hình 2. 3 Nắp máy 747Hình 2. 4 Thân máy 748Hình 2. 5 Trục khuỷu 749Hình 2. 6 Sơ đồ bố trí cơ cấu phân phối khí 750Hình 2. 7 sơ đồ dẫn động xupap 751Hình 2. 8 Sơ đồ hệ thống bôi trơn 752Hình 2. 9 Hệ thống làm mát trên động cơ 1NZFE 753Hình 2. 10 Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát 753Hình 2. 11 Sơ đồ hệ thống đánh lửa 754Hình 2. 12 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu 755Hình 2. 13 Sơ đồ điều khiển máy khởi động 456Hình 3. 1 Kết cấu chốt piston60Hình 3. 2 Tiết diện ngang Xecmăng khí62Hình 3. 3 Tiết diện Xecmăng dầu63Hình 3. 4 Kết cấu Bulông thanh truyền66 MỞ ĐẦUThiết kế Động Cơ Đốt Trong là môn học quan trọng đối với sinh viên chuyên ngành động lực. Môn học này giúp sinh viên nắm vững hơn về kiến thức môn học: ‘’Nguyên lý Động Cơ Đốt Trong’’ và bổ sung thêm kiến thức thực tế về động cơ đốt trong. Và là bước tập dược cho quá trình làm tốt nghiệp sau này. Đồ án gồm hai phần:Phần 1: Phần thuyết minhXây dựng đồ thị công, động học và động lực học động cơ X140118Phân tích đặc điểm chung của động cơ tham khảoThiết kế nhóm piston thanh truyền động cơ X140118 Phần 2: Phần bản vẽBản vẽ đồ thị công, động lực học động cơ X140118Bản vẽ lắp các cụm chi tiết: Nhóm pistonthanh truyền động cơ X140118Bản vẽ chi tiết: Piston động cơ X140118Trong quá trình làm thiết kế do phải lựa chọn nhiều thông số, chưa có nhiều kinh nghiệm cũng như kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những sai sót. Rất mong những nhận xét và giúp đỡ của thầy. Em xin chân thành cảm ơn Chương 1: TÍNH TOÁN XÂY DỰNG BẢN VẼ ĐỒ THỊ1.1.Các thông số tính toánBảng 1. 1 Các thông số cho trướcSố xilanhi4 Số kỳτ4 Cách bố tríInline Tỷ số nénε10.5 Đường kính pistonD77mmHành trình pistonS85.5mmCông suất cực đạiNe86.8Kwứng với số vòng quayn5700vpTham số kết cấuλ0,24 Áp suất cực đạipz5.1MNm2Khối lượng nhóm pistonmpt0.7kgKhối lượng nhóm thanh truyềnmtt0.8kgGóc phun sớmφs12độGóc phân phối khíα110độα263độα340độα43độHệ thống nhiên liệu EFI Hệ thống bôi trơnCưỡng bức cascte ướtHệ thống làm mátCưỡng bức, sử dụng môi chất lỏng Hệ thống nạpKhông tăng ápHệ thống phân phối khí16 valve, DOHCCác thông số cần tính toánXác định tốc độ trung bình của động cơ: 1, tr 12 (11) Trong đó:S (m): Hành trình dịch chuyển của piston trong xilanh.N (vòngphút): Tốc độ quay của động cơ.Do Cm > 9 ms nên động cơ là động cơ tốc độ cao hay động cơ cao tốc 1, tr 12.Chọn trước: n1 = 1,35n2 = 1,25 Áp suất khí cuối kỳ nạp:Chọn áp suất đường nạp (tăng áp tuabin khí):pk = 0,1 MNm2Đối với động cơ bốn kỳ tăng áp ta chọn:pa = (0,8 0,9)pkVậy chọn:pa = 0,9pk = 0,09 MNm2 Áp suất cuối kì nén:pc = pa.εn1 = 0.09 10.51.35 = 2.15 MNm2 2, tr 12(12) Chọn tỷ số giãn nở sớm(động cơ Gasoline): ρ = 1 2, tr 12. Áp suất cuối quá trình giãn nở sớm: Pb= = 0.27 MNm2 2, tr 12(13) Thể tích công tác: 2, tr 13(14) Thể tích buồng cháy:Vc = (dm3) 2, tr 13(15) Vận tốc góc của trục khuỷu: rads 2, tr 13(16) + Áp suất khí sót:Động cơ cao tốc: pr = (1.05 1.10) pth 2, tr 13→ chọn pr = 1.05 pth = 1.05 1 với pth bằng (1.02 1.04) suy ra: chọn pth = 1.03 Suy ra: pr = 1.5 1.03 0.1 = 0.108 MNm2 2, tr 13.1.2.Đồ thị công1.2.1.Các thông số xây dựng đồ thị1.2.1.1. Các thông số cho trướcÁp suất cực đại: pz = 5.1 MNm2Góc phun sớm: S = 12 oGóc phân phối khí: 1 = 10 o 2 = 63 o 3 = 40 o 4 = 3 o1.2.1.2. Xây dựng đường nén Gọi Pnx , Vnx là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình nén của động cơ.Vì quá trình nén là quá trình đa biến nên: 2, tr 14 Pnx= (17)Đặt , ta có : 2, tr 14Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành khoảng , khi đó i = 1, 1.5, 2, ,10.5 2, tr 14.1.2.1.3. Xây dựng đường giãn nở Gọi Pgnx , Vgnx là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình giãn nở của động cơ.Vì quá trình giãn nở là quá trình đa biến nên ta có: Pgnx= Ta có : VZ = .VC Pgnx = (18) Đặt , ta có : Để dể vẽ ta tiến hành chia Vh thành khoảng , khi đó i = 1, 1.5, 2, ,10.5 2, tr 14.1.2.1.4. Biểu diễn các thông số + Biểu diễn thể tích buồng cháy: Chọn Vcbd = 20 mm 2, tr 15 2, tr 15(19)+ Biểu diễn thể tích công tác: mm mm 2, tr 15(110)+ Biểu diễn áp suất cực đại: pzbd = 160 220 mm Chọn pzbd = 200 mm MN(m2.mm) => MN(m2.mm)+ Về giá trị biểu diễn ta có đường kính của vòng tròn Brick AB bằng giá trị biểu diễn Vh, nghĩa là giá trị biểu diễn cửa AB = Vhbd =0.45 mmmm 2, tr 15(111)+ Giá trị biểu diễn của oo’: mm 2, tr 15(112) Bảng 1. 2 Bảng giá trị Đồ thị công động cơ GasolineViV(dm3)V(mm)Đường nénĐường giản nởin11in1Pcin1Pn(mm)in21in2Pzin2Pgn(mm)1Vc10.04201.001.002.1584.391.001.005.10200.001.5Vc1.50.06301.730.581.2448.821.660.603.07120.482Vc20.08402.550.390.8433.112.380.422.1484.102.5Vc2.50.10503.450.290.6224.493.140.321.6263.623Vc30.13604.410.230.4919.153.950.251.2950.663.5Vc3.50.15705.430.180.4015.554.790.211.0741.784Vc40.17806.500.150.3312.995.660.180.9035.364.5Vc4.50.19907.620.130.2811.086.550.150.7830.525Vc50.211008.780.110.259.617.480.130.6826.745.5Vc5.50.231109.990.100.228.458.420.120.6123.746Vc60.2512011.230.090.197.519.390.110.5421.306.5Vc6.50.2713012.520.080.176.7510.380.100.4919.287Vc70.2914013.830.070.166.1011.390.090.4517.567.5Vc7.50.3115015.180.070.145.5612.410.080.4116.128Vc80.3416016.560.060.135.0913.450.070.3814.868.5Vc8.50.3617017.980.060.124.6914.510.070.3513.789Vc90.3818019.420.050.114.3515.590.060.3312.829.5Vc9.50.4019020.890.050.104.0416.680.060.3112.0010Vc100.4220022.390.040.103.7717.780.060.2911.2410.5Vc10.50.4421023.910.040.093.5318.900.050.2710.58 1.2.2.Cách vẽ đồ thị+ Từ bảng giá trị ta tiến hành vẽ đường nén và đường giản nở.+ Vẽ vòng tròn của độ thị Brick để xác định các điểm đặc biệt:+ Điểm a (Va ; pa):Va = Vc+ Vh = 0.398 + 0.0419= 0.44 dm3 V = 210 mmpa = 0,09 MNm2 pabd = 3.53 mm a(210, 3.53) + Điểm b (Vb; pb):Vb = Va = 0.44 dm3 V = 210 mmpb = 0.270 MNm2 pb = 10.58 mm b(210, 10.58) • Điểm phun sớm : c’ xác định từ Brick ứng với s;• Điểm c(Vc;Pc) = c(20, 84.39) • Điểm bắt đầu quá trình nạp : r(Vc;Pr) => r(20, 4.24)• Điểm mở sớm của xu páp nạp : r’ xác định từ Brick ứng với α1• Điểm đóng muộn của xupáp thải : r’’ xác định từ Brick ứng với α4• Điểm đóng muộn của xupáp nạp : a’ xác định từ Brick ứng với α2• Điểm mở sớm của xupáp thải : b’ xác định từ Brick ứng với α3• Điểm y (Vc, Pz) => y(20; 170)• Điểm áp suất cực đại lý thuyết: z (Vc, Pz) => z(20; 200)• Điểm áp suất cực đại thực tế: z’’(2Vc, Pz) => z’’(10; 200)• Điểm c’’ : cc” = 13cy• Điểm b’’ : bb’’=12ba2, tr 19. Bảng 1. 3 Các điểm đặc biệtGiá trị thậtGiá trị vẽĐiểmV (dm3)p (MNm2)V (mm)p (mm)a (Va, pa)0.440.092103.53c (Vc, pc)0.0422.1522084.39z (Vz, pz)0.0425.10020200b (Vb, pb)0.4400.27021010.58r (Vr, pr)0.0420.108204.24y(Vc, pz)0.0424.33520170c’’20112.93b’’2107.06z(ρ2vc;pz)0.0215.10010200Bảng 1. 4 Các giá trị biểu diễn trên đường nén và đường giãn nởGiá trị vẽVxpnénpgiản nởp02084.39200.003.923048.82120.483.924033.1184.103.925024.4963.623.926019.1550.663.927015.5541.783.928012.9935.363.929011.0830.523.921009.6126.743.921108.4523.743.921207.5121.303.921306.7519.283.921406.1017.563.921505.5616.123.921605.0914.863.921704.6913.783.921804.3512.823.921904.0412.003.922003.7711.243.922103.5310.583.92+ Sau khi có các điểm đặc biệt tiến hành vẽ đường thải và đường nạp , tiến hành hiệu chỉnh bo tròn ở hai điểm z’’ và b’’. Hình 1. 1 Đồ thị công, đồ thị Brich, đồ thị lực quán tính của động cơ sử dụng nhiên liệu Gasoline 4 kỳ không tăng áp1.3.Đồ thị brick1.3.1.Phương pháp Hình 1. 2 Phương pháp vẽ đồ thì BrickVẽ vòng tròn tâm O , bán kính R .Do đó AD = 2R = S =85.5 mmĐiểm A ứng với góc quay =00(vị trí điểm chết trên) và điểm D ứng với khi =1800 (vị trí điểm chết dưới).Chọn tỷ lệ xích đồ thị Brick: = = μR mmmm 2, tr 23(113)Từ O lấy đoạn OO’ dịch về phía ĐCD như Hình 1.2 ,với giá trị biểu diễn : 2, tr 23(114)Từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má khuỷu OB , hạ M’C thẳng góc với AD . Theo Brich đoạn AC = x . Điều đó được chứng minh như sau:Ta có : AC=AO OC= AO (CO’ OO’) = R MO’.cos + Coi : MO’ R + cos AC = 3, tr 14.1.3.2.Đồ thị chuyển vịMuốn xác định chuyển vị của piston ứng với góc quay trục khuỷu là:α =10o, 20o, 30o, ... ta làm như sau: từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má khuỷu OB. Hạ MC vuông góc với AD. Điểm A ứng với góc quay =00(vị trí điểm chết trên) và điểm D ứng với khi =1800 (vị trí điểm chết dưới).Theo Brick đoạn AC = x.Vẽ hệ trục vuông góc OSa, trục Oa biểu diễn giá trị góc còn trục OS biễu diễn khoảng dịch chuyển của Piston. Tùy theo các góc a ta vẽ được tương ứng khoảng dịch chuyển của piston. Từ các điểm trên vòng chia Brich ta kẻ các đường thẳng song song với trục Oa. Và từ các điểm chia (có góc tương ứng) trên trục Oa ta vẽ các đường song song với OS. Các đường này sẽ cắt nhau tại các điểm. Nối các điểm này lại ta được đường cong biểu diễn độ dịch chuyển x của piston theo a.Bảng 1. 5 Bảng giá trị đồ thị chuyển vị S = f(α)α(độ)λcosαcos2αx=R(1cosα)+λ4(1cos2α)xbd00.241100100.240.9850.940.7951.8200.240.940.773.1657300.240.8660.57.01115.6400.240.7660.1712.12226.9500.240.6430.218.27340.6600.240.50.525.22356.1700.240.3420.832.65972.6800.240.1740.940.28889.5900.240147.88106.41000.240.1740.955.165122.61100.240.3420.861.9137.61200.240.50.567.973151.11300.240.6430.273.25162.81400.240.7660.1777.615172.51500.240.8660.581.054180.11600.240.940.7783.535185.61700.240.9850.9485.013188.91800.241185.5190 Hình 1. 3 Đồ thị chuyển vị S = f(α)1.4.Xây dựng đồ thị vận tốc v(α)1.4.1.Phương phápChọn tỷ lệ xích:v= .s= 0.45. 596.9= 268.61mm(s.mm)(115)Vẽ nữa vòng tròn tâm O có bán kính R1: 25517.59mms(116)Giá trị biểu diễn của R1 là : mm(117)Vẽ vòng tròn tâm O có bán kính R2: mms(118)Giá trị biểu diễn của R2 là: mm(119)Chia đều nửa vòng tròn bán kính R1, và vòng tròn bán kính R2 ra 18 phần bằng nhau. Như vậy, ứng với góc ở nửa vòng tròn bán kính R1 thì ở vòng tròn bán kính R2 sẽ là 2, 18 điểm trên nửa vòng tròn bán kính R1 mỗi điểm cách nhau và trên vòng tròn bán kính R2 mỗi điểm cách nhau là 3, tr 15.Trên nửa vòng tròn R1 ta đánh số thứ tự từ 0, 1, 2, ..., 18 theo chiều ngược kim đồng hồ, còn trên vòng tròn bán kính R2 ta đánh số 0’,1’,2’,..., 18’ theo chiều kim đồng hồ, cả hai đều xuất phát từ tia OA 3, tr 15.Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn bán kính R1, ta dóng các đường thẳng vuông góc với đường kính AB, và từ các điểm chia trên vòng tròn bán kính R2 ta kẻ các đường thẳng song song với AB. Các đường kẻ này sẽ cắt nhau tương ứng theo từng cặp 00’;11’;...;1818’ tại các điểm lần lượt là 0, a, b, c, ..., 18. Nối các điểm này lại bằng một đường cong và cùng với nửa vòng tròn bán kính R¬1 biểu diễn trị số vận tốc v bằng các đoạn 0, , ..., 0 ứng với các góc 0, 1,2, 3...18. Phần giới hạn của đường cong này và nửa vòng tròn lớn gọi là giới hạn vận tốc của piston 3, tr 15.Vẽ hệ toạ độ vuông góc OvS trùng với hệ toạ độ OS , trục thẳng đứng Ov trùng với trục O. Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, ta kẻ các đường thẳng song song với trục Ov cắt trục Os tại các điểm 0, 1, 2, 3, .., 18. Từ các điểm này, ta đặt các đoạn thẳng 00, 1a, 2b, 3c, ..., 1818 song song với trục Ov và có khoảng cách bằng khoảng cách các đoạn 0, , ..., 0. Nối các điểm 0, a ,b c, ..., 18 lại với nhau ta có đường cong biểu diễn vận tốc của piston v=f(S) 3, tr 15. 1.4.2.Đồ thị vận tốc V(α) Hình 1. 4 Đồ thị vận tốc V = f(α)Vẽ hệ toạ độ vuông góc v s trùng với hệ toạ độ trục thẳng đứng 0v trùng với trục 0Từ các điểm chia trên đồ thị Brich, ta kẻ các đường thẳng song song với trục 0v và cắt trục 0s tại các điểm 0,1,2,3,..,18, từ các điểm này ta đặt các đoạn thẳng 00’’, 11’’, 22’’, 33’’, ... ,1818’’ song song với trục 0v có khoảng cách bằng khoảng cách các đoạn tương ứng nằm giữa đường cong với nữa đường tròn bán kính r1 mà nó biểu diển tốc độ ở các góc tương ứng. Nối các điểm 0’’,1’’,2’’,...,18’’ lại với nhau ta có đường cong biểu diễn vận tốc piston v=f(s).1.5.Đồ thị gia tốc1.5.1. Phương phápĐể giải gia tốc j của piston, người ta thường dùng phương pháp đồ thị Tôlê vì phương pháp này đơn giản và có độ chính xác cao.Cách tiến hành cụ thể như sau:Lấy đoạn thẳng AB = S = 2R . Từ A dựng đoạn thẳng AC = Jmax = R2(1+). Từ B dựng đoạn thẳng BD = Jmin = R2(1) , nối CD cắt AB tại E 3, tr 15.Lấy EF = 3R2 . Nối CF và DF . Phân đoạn CF và DF thành những đoạn nhỏ bằng nhau ghi các số 1 , 2 , 3 , 4 , và 1’ , 2’ , 3’ , 4’ , (hình 1.6) 3, tr 15.Nối 11’ , 22’ , 33’ , 44’ , Đường bao của các đoạn thẳng này biểu thị quan hệ của hàm số : j = f(x) 3, tr 15. Hình 1. 5 Đồ thị gia tốc j = f(x)1.5.2. Đồ thị gia tốc j = f(x) ms2 2, tr 27(119) ms2(120)Chọn tỷ lệ xích: m(s2.mm) 2, tr 27 (121) Suy ra Jminbd = 36.77mmVẽ hệ trục J s. Lấy đoạn thẳng AB trên trục Os, với: mm(122)Tại A, dựng đoạn thẳng AC thẳng góc với AB về phía trên, với: mm (123)Tại B, dựng đoạn thẳng BD thẳng góc với AB về phía dưới, với: mm(124)Nối C với D cắt AB tại E, dựng EF thẳng góc với AB về phía dưới một đoạn: mm mm 3, tr 15.Nối đoạn CF và DF, ta phân chia các đoạn CF và DF thành 8 đoạn nhỏ bằng nhau và ghi số thứ tự cùng chiều, chẳng hạn như trên đoạn CF: C, 1, 2, 3, 4, F; trên đoạn FD: F, 1’, 2’, 3’,4’,D. Nối các điểm chia Đường bao của các đoạn này là đường cong biểu diễn gia tốc của piston: J = f(x) . Hình 1. 6 Đồ thị gia tốc J = f(x) 1.6.Vẽ đồ thị lực quán tính1.6.1. Phương phápCác chi tiết máy trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền tham gia vào chuyển động tịnh tiến bao gồm các chi tiết trong nhóm piston và khối lượng của thanh truyền quy dẫn về đầu nhỏ thanh truyền 2, tr 28.m’ = mpt +m1 kgTrong đó:• mpt: Khối lượng nhóm piston. Theo đề ta có mpt = 0.7 kg• m1: Khối lượng thanh truyền qui dẫn về đầu nhỏ thanh truyền. Được chọn tùy theo loại động cơ ôtô máy kéo hay tàu thủy, tĩnh tại. Vì động cơ đang thiết kế có các thông số phù hợp với động cơ ôtô máy kéo nên ta chọn m1 trong khoảng.m1 = (0,275 0,35).mtt2, tr 29Trong đó:• mtt: Khối lượng nhóm thanh truyền. Theo đề ta có mtt = 0,8 kg.Ta chọn:m1 = 0,28.0,8 = 0,224kgm2 = 0,7mtt = 0,56 kgVậy khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến là:m’ = m1 + mpt = 0,224 + 0,7 = 0.924 kg 2, tr 28 (125)Để có thể dùng phương pháp cộng đồ thị Pj với đồ thị công thì Pj phải có cùng thứ nguyên và tỷ lệ xích với đồ thị công, thay vì vẽ giá trị thực của nó ta vẽ Pj= f(x) ứng với một đơn vị diện tích đỉnh Piston 2, tr 28. kgm2 2, tr 28 (125)1.6.2. Đồ thị lực quán tínhLực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến: MNm22, tr 28 (126)Từ công thức ta xác định được: MNm2 MNm2 (127) PJmin MNm2 2, tr 29(128)Đồ thị PJ này vẽ chung với đồ thị công PV.Cách vẽ tiến hành tương tự như cách vẽ đồ thị J S, với:Chọn tỷ lệ xích trùng với tỷ lệ xích đồ thị công MN(m2.mm)Trục hoành trùng với trục Po của đồ thị công. mm 2, tr 29 mm 2, tr 29 mm mm Hình 1. 7 Đồ thị lực quán tính1.7.Đồ thị khai triển: pkt, pj, p1 – α1.7.1. Vẽ Pkt – αVẽ hệ trục toạ độ vuông góc OP, trục hoành O nằm ngang với trục po.Trên trục O ta chia 10o một, ứng với tỷ lệ xích = 2 omm.Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công như ta đã vẽ ở trên, ta tiến hành khai triển như sau:Từ các điểm chia trên đồ thi Brick, dóng các đường thẳng song song với OP và cắt đồ thị công tại các điểm trên các đường biểu diễn các quá trình nạp, nén, cháy giãn nở và thải. Qua các giao điểm này ta kẻ các đường ngang song song với trục hoành sang hệ trục toạ độ OP 2, tr 3031.Từ các điểm chia trên trục O, kẻ các đường song song với trục OP, những đường này cắt các đường dóng ngang tại các điểm ứng với các góc chia của đồ thị Brick và phù hợp với quá trình làm việc của động cơ 2, tr 31. Nối các giao điểm này lại ta có đường cong khai triển đồ thị Pkt với tỷ lệ xích :p = 0,0255 MN(m2.mm) = 2 0mm1.7.2. Vẽ Pj – αCách vẽ đồ thị khai triển này giống như cách vẽ đồ thị khai triển Pkt α. Tuy nhiên, trên đồ thị p V thì giá trị của lực quán tính là – PJ nên khi chuyển sang đồ thị Pα ta phải đổi dấu 2, tr 31.1.7.3. Vẽ P1 – αCộng các giá trị pkt với pj ở các trị số góc tương ứng, ta vẽ được đường biểu diễn hợp lực của lực quán tính và lực khí thể P1:P¬1 = Pkt + PJ MNm2 2, tr 31. 1.7.4. Đồ thị khải triển Pkt, Pj, P1 – αBảng 1. 6 Giá trị đồ thị khai triển Pkt, Pj, P1αGiá trị đo (mm)Giá trị vẽ (mm)Giá trị thật (MNm2)αPktPjP1=Pkt+pjP100.32148147.684430.45100.10141.5141.604248.00200.39135135.394061.75300.39111.25111.643349.25400.399595.392861.75500.396666.391991.75600.394040.391211.75700.391212.39371.75800.3965.61168.25900.3928.528.11843.251000.395049.611488.251100.396766.611998.251200.397877.612328.251300.398382.612478.251400.398584.612538.251500.398887.612628.251600.3989.2588.862665.751700.3990.590.112703.251800.009090.002700.001901.0090.591.502745.002001.5089.2590.752722.502101.708889.702691.002202.008587.002610.002302.508385.502565.002403.007881.002430.002503.506770.502115.002603.805053.801614.002704.0028.532.50975.002805.00611.00330.002906.50125.50165.003009.004031.00930.0031016.006650.001500.0032025.509569.502085.0033038.00111.2573.252197.5034053.0013582.002460.0035074.00141.567.502025.00360112.0014331.00930.00370168.00141.526.50795.00380133.001352.0060.0039089.00111.2522.25667.5040063.009532.00960.0041045.006621.00630.0042035.00405.00150.0043026.001214.00420.0044019.00625.00750.0045015.0028.543.501305.0046013.005063.001890.0047012.006779.002370.0048011.007889.002670.0049010.008393.002790.005009.008594.002820.005108.008896.002880.005207.5089.2596.752902.505307.0090.597.502925.005406.509096.502895.005505.0090.595.502865.005603.5089.2592.752782.505702.508890.502715.005800.308585.302559.005900.308383.302499.006000.307878.302349.006100.306767.302019.006200.305050.301509.006300.3028.528.80864.006400.3066.30189.006500.301211.70351.006600.304039.701191.006700.306665.701971.006800.309594.702841.006900.30111.25110.953328.507000.30135134.704041.007100.31141.5141.194235.707200.32143142.684280.45Hình 1. 8 Đồ thị khải triển Pkt, Pj, P1 – α1.8.Xây dựng đồ thị T, Z, N – α1.8.1. Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu trục khủy thanh truyềnHình 1. 9 Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu khuỷu trục thanh truyểnLực tiếp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu: MNm2 3, tr 24 (129)Lực pháp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu: MNm2 3, tr 24(130)Lực ngang tác dụng lên phương thẳng góc với đường tâm xylanh:N = P1.tgβ MNm2 3, tr 24(131)P1 được xác định trên đồ thị khai triển tương ứng với các giá trị của .Ta có giá trị của góc :sinβ = .sinα = arcsin(sin)Ta lập bảng xác định các giá trị N, T, Z. Sau đó, ta tiến hành vẽ đồ thị N, T, Z theo trên hệ trục toạ độ vuông góc chung (N, T, Z ).Với tỷ lệ xích :T = Z = N = p = 0,0255 MN(m2.mm) = 2 0mm Bảng 1. 7 Số liệu đồ thị T, N, Zααβsin(α+β)cosβcos(α+β)cosβGiá trị thậtGiá trị vẽTZNTbdZbdNbd00.00.001.000.003.770.000142.70102.40.210.980.783.530.1530.4138.45.9204.70.420.911.453.150.2856.8123.411.2306.90.600.811.722.290.3467.589.913.5408.90.760.671.851.620.3872.763.514.95010.60.890.501.500.850.3258.833.212.46012.00.970.321.000.330.2239.312.88.67013.01.020.120.320.040.0712.61.52.98013.71.030.070.150.010.035.80.41.49013.91.000.250.720.180.1828.17710013.70.940.411.190.520.3146.820.512.111013.00.860.561.460.950.3957.337.315.412012.00.760.681.501.350.425953.116.513010.60.650.791.361.660.3953.364.915.51408.90.520.871.131.870.3444.373.313.21506.90.400.930.882.070.2734.681.210.61604.70.260.970.602.190.1923.5867.31702.40.130.990.302.280.1011.989.43.81800.00.001.000.002.300.0009001902.40.130.990.312.310.1012.190.83.82004.70.260.970.612.240.192487.87.52106.90.400.930.902.120.2835.583.110.82208.90.520.871.161.920.3545.575.413.623010.60.650.791.411.710.4155.267.21624012.00.760.681.571.410.4461.555.417.225013.00.860.561.551.010.4260.739.516.326013.70.940.411.290.570.3350.722.213.127013.91.000.250.830.200.2032.58828013.71.030.070.290.020.0711.30.72.729013.01.020.120.140.020.035.60.71.330012.00.970.320.770.250.1730.19.86.631010.60.890.501.130.640.2444.3259.43208.90.760.671.351.180.285346.310.93306.90.600.811.131.500.2344.3598.93404.70.420.910.881.910.1734.474.76.83502.40.210.980.371.680.0714.5662.83600.00.001.000.000.790.0003103702.40.210.980.150.660.035.725.91.13804.70.420.910.020.050.000.81.80.23906.90.600.810.340.460.0713.517.92.74008.90.760.670.620.540.1324.421.3541010.60.890.500.470.270.1018.610.53.942012.00.970.320.120.040.034.91.61.143013.01.020.120.360.040.0814.31.73.244013.71.030.070.650.040.1625.71.76.145013.91.000.251.110.270.2743.510.810.846013.70.940.411.510.660.3959.42615.347013.00.860.561.731.130.476844.218.348012.00.760.681.721.550.4867.660.918.949010.60.650.791.531.860.4460.173.117.45008.90.520.871.252.080.3749.281.414.75106.90.400.930.972.270.3037.988.911.65204.70.260.970.652.390.2025.693.685302.40.130.990.332.470.1012.996.74.15400.00.001.000.002.460.00096.505502.40.130.990.322.420.1012.794.745604.70.260.970.632.290.1924.589.87.65706.90.400.930.912.140.2835.883.810.95808.90.520.871.141.880.3444.673.913.359010.60.650.791.371.670.4053.865.515.660012.00.760.681.521.370.4259.553.616.661013.00.860.561.480.960.4057.937.715.662013.70.940.411.210.530.3147.420.812.263013.91.000.250.730.180.1828.87.17.164013.71.030.070.170.010.046.50.41.565013.01.020.120.300.040.0711.91.52.766012.00.970.320.980.320.2238.612.58.467010.60.890.501.480.840.3158.232.812.36808.90.760.671.841.610.3872.26314.86906.90.600.811.712.280.3467.189.413.47004.70.420.911.443.130.2856.5122.811.17102.40.210.980.773.520.1530.31385.97200.00.001.000.003.640.000142.70 Hình 1. 10 Đồ thị T, Z, N – α 1.9.Đồ thị ∑T – αThứ tự làm việc của động cơ : 1342Góc lệch công tác 3, tr 38 (131)Khi trục khuỷu của xylanh thứ 1 nằm ở đầu quá trình nạp thì:•Khuỷu trục của xylanh thứ 2 nằm ở đầu quá trình nén, vị trí .•Khuỷu trục của xylanh thứ 3 nằm ở đầu quá trình thải, vị trí .•Khuỷu trục của xylanh thứ 4 nằm ở đầu quá trình cháy giản nở, vị trí .Tính mômen tổng T = T1 + T2 + T3 + T4 (132)Dựa vào bảng tính T ở trên, tra các giá trị tương ứng mà Ti đã tịnh tiến theo α. Sau đó, cộng tất cả các giá trị Ti lại ta có các giá trị của T. Bảng 1. 8 Bảng giá trị ∑Tαα1T1α2T2α3T3α4T4∑T00.00180.000.00540.000.00360.000.000.00107.60190.003.03550.003.17370.001.4212.382014.20200.006.00560.006.14380.000.2126.543016.88210.008.86570.008.94390.003.3638.054018.18220.0011.38580.0011.16400.006.1046.825014.71230.0013.80590.0013.45410.004.6546.62609.82240.0015.39600.0014.87420.001.2241.29703.16250.0015.17610.0014.48430.003.5729.24801.44260.0012.68620.0011.85440.006.4216.67907.03270.008.13630.007.20450.0010.882.5810011.69280.002.82640.001.62460.0014.8522.0911014.33290.001.40650.002.98470.0017.0035.7112014.74300.007.53660.009.65480.0016.9148.8313013.34310.0011.08670.0014.56490.0015.0153.9914011.07320.0013.25680.0018.05500.0012.3054.661508.66330.0011.07690.0016.77510.009.4945.991605.88340.008.60700.0014.12520.006.4035.001702.99350.003.62710.007.58530.003.2317.421800.00360.000.00720.000.00540.000.000.00Tính giá trị của theo lý thuyết bằng công thức: Nm2 3, tr 40(133)Trong đó:•Ni: công suất chỉ thị của động cơ kW 2, tr 39(134)•m: Hiệu suất cơ giới, các loại động cơ đốt trong hiện nay nằm trong giới hạnm = 0,63 0,93Chọn m = 0,72, tr 39 kW•n: là số vòng quay của động cơ, n = 5700 vòngphút•Fp: là diện tích đỉnh piston m22, tr 39 (134)•R: là bán kính quay của trục khuỷu R = 0.04275m•: là hệ số hiệu đính đồ thị công = 1 (Khi vẽ đã hiệu chỉnh đồ thị công) MNm2 mm.Trong đó: Tính Ttb từ đồ thị: Hình 1. 11 Đồ thị ∑T – α1.10.Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên chốt khuỷu ở mỗi vị trí của trục khuỷu. Từ đồ thị này ta có thể tìm trị số trung bình của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu cũng như có thể dễ dàng tìm được lực lớn nhất và lực bé nhất. Dùng đồ thị phụ tải ta có thể xác định khu vực chịu lực ít nhất để xác định vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn và để xác định phụ tải khi tính sức bền ở trục3, tr 40. Vẽ hệ toạ độ T Z gốc toạ độ O’ trục O’Z có chiều dương hướng xuống dưới. Chọn tỉ lệ xích :T = Z = p = 0,0225 MN(m2.mm). Đặt giá trị của các cặp (T,Z) theo các góc tương ứng lên hệ trục toạ độ T Z. Ứng với mỗi cặp giá trị (T,Z) ta có một điểm, đánh dấu các điểm từ 0 72 ứng với các góc từ 00 7200. Nối các điểm lại ta có đường cong biểu diễn véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 3, tr 41. Dịch chuyển gốc toạ độ. Trên trục 0’Z (theo chiều dương) ta lấy điểm 0 với (lực quán tính ly tâm).+ Lực quán tính ly tâm : MNm2 2, tr 40 (135)+ m2: khối lượng thanh truyền qui dẫn về đầu tom2 = 0,7mtt = 0.567 kg MNm2Với tỷ lệ xích Z ta dời gốc toạ độ O’ xuống O một đoạn O’O. mm (136) Đặt lực về phía dưới tâm O’, ta có tâm O, đây là tâm chốt khuỷu. Hình 1. 12 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu1.11.Đồ thị khai triển Q(α)+ Khai triển đồ thị phụ tải ở toạ độ độc cực trên thành đồ thị Q rồi tính phụ tải trung bình Qtb .Chọn tỉ lệ xích: Q = P = 0,0255 MN(m2.mm)+ Lập bảng tính xây dựng đồ thị Q α: Tiến hành đo các khoảng cách từ tâm O đến các điểm ai (Ti, Zi) trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, ta nhận được các giá trị Qi tương ứng. Sau đó lập bảng Q α: Bảng 1. 9 Giá trị đồ thị khai triển phụ tải tác dụng lên chốt khuỷuαTbdZbdZbdZ0=Zbd+ProbdQ = SQRT(T2 + Z02)00.0142.7142.7216.6216.61030.4138.4138.4212.3214.52056.8123.4123.4197.3205.33067.589.989.9163.8177.14072.763.563.5137.4155.45058.833.233.2107.1122.26039.312.812.886.795.27012.61.51.575.476.4805.80.40.474.374.59028.17.07.080.985.610046.820.520.594.4105.411057.337.337.3111.2125.112059.053.153.1127.0140.013053.364.964.9138.8148.714044.373.373.3147.2153.715034.681.281.2155.1158.916023.586.086.0159.9161.617011.989.489.4163.3163.71800.090.090.0163.9163.919012.190.890.8164.7165.120024.087.887.8161.7163.521035.583.183.1157.0160.922045.575.475.4149.3156.123055.267.267.2141.1151.524061.555.455.4129.3143.225060.739.539.5113.4128.626050.722.222.296.1108.627032.58.08.081.988.128011.30.70.774.675.42905.60.70.774.674.830030.19.89.883.788.931044.325.025.098.9108.432053.046.346.3120.2131.433044.359.059.0132.9140.134034.474.774.7148.6152.535014.566.066.0139.9140.63600.031.031.0104.9104.93705.725.925.948.048.33800.81.81.875.775.739013.517.917.991.892.840024.421.321.395.298.341018.610.510.584.486.44204.91.61.675.575.643014.31.71.772.273.644025.71.71.775.679.845043.510.810.884.795.246059.426.026.099.9116.247068.044.244.2118.1136.348067.660.960.9134.8150.849060.173.173.1147.0158.850049.281.481.4155.3162.951037.988.988.9162.8167.152025.693.693.6167.5169.453012.996.796.7170.6171.15400.096.596.5170.4170.455012.794.794.7168.6169.156024.589.889.8163.7165.557035.883.883.8157.7161.758044.673.973.9147.8154.459053.865.565.5139.4149.460059.553.653.6127.5140.761057.937.737.7111.6125.762047.420.820.894.7105.963028.87.17.181.086.06406.50.40.474.374.665011.91.51.575.476.366038.612.512.586.494.667058.232.832.8106.7121.568072.263.063.0136.9154.869067.189.489.4163.3176.570056.5122.8122.8196.7204.671030.3138.0138.0211.9214.07200.0142.7142.7216.6216.6+ Xác định Qtb: mm(137) Hình 1. 13 Đồ thị khai triển Qα1.12.Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền+ Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền được xây dựng bằng cách :Vẽ đạng đầu to thanh truyền lên một tờ giấy bóng, tâm của đầu to thanh truyền là O 3, tr 45.Vẽ một đường tròn bất kỳ, tâm O. Giao điểm của đường tâm phần thân thanh truyền với vòng tròn tâm O là điểm 00 3, tr 44.Từ điểm 00 ghi trên vòng tròn các điểm 15, 30, 45,… thao chiều quay trục khuỷu và tương ứng với góc quay α15o+β15o; α30o+β30o;… 3, tr 44Đem tờ giấy bóng đặt chồng lên đồ thị phụ tải của chốt khuỷu sao cho tâm O trùng với tâm O của đồ thị phụ tải chốt khuỷu . Lần lượt xoay tờ giấy bóng cho các điểm 00, 100 , 200 , 300, trùng với trục +Z của đồ thị phụ tải chốt khuỷu . Đồng thời đánh dấu các điểm đầu mút của các véc tơ , , , , của đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu trên tờ giấy bóng bằng các điểm 0 , 10 , 20 , 30, 3, tr 45.Nối các điểm 0 , 15 , 30 , bằng một đường cong , ta có đồ thị phụ tải tác dụng trên đầu to thanh truyền3, tr 45. Bảng 1. 10 Giá trị β theo αα(độ)β(độ)α+β(độ)00.0000102.38912204.71025306.89337408.875495010.600616011.992727013.035838013.677949013.88910410013.67711411013.03512312011.99213213010.6001411408.8751491506.8931571604.7101651702.3891721800.0001801902.3891882004.7101952106.8932032208.87521123010.60021924011.99222825013.03523726013.67724627013.88925628013.67726629013.035277α(độ)β(độ)α+β(độ)30011.99228831010.6002993208.8753113306.8933233404.7103353502.3893483600.0003603702.3893723804.7103853906.8933974008.87540941010.60042142011.99243243013.03544344013.67745445013.88946446013.67747447013.03548348011.99249249010.6005015008.8755095106.8935175204.7105255302.3895325400.0005405502.3895485604.7105555706.8935635808.87557159010.600579 α(độ)β(độ)α+β(độ)60011.99258861013.03559762013.67760663013.88961664013.67762665013.03563766011.99264867010.6006596808.8756716906.8936837004.7106957102.3897087200.000720 Hình 1. 14 Đồ thị phụ tải tác dụng lên đâu to thanh truyền1.13.Đồ thị mài mòn chốt khuỷu Đồ thị mài mòn của chốt khuỷu (hoặc cổ trục khuỷu ...) thể hiện trạng thái chịu tải của các điểm trên bề mặt trục. Đồ thị này cũng thể hiện trạng thái hao mòn lý thuyết của trục, đồng thời chỉ rõ khu vực chịu tải ít để khoan lỗ dầu theo đúng nguyên tắc đảm bảo đưa dầu nhờn vào ổ trượt ở vị trí có khe hở giữa trục và bạc lót của ổ lớn nhất. Áp suất bé làm cho dầu nhờn lưu động dễ dàng 3, tr 51. Sở dĩ gọi là mài mòn lý thuyết vì khi vẽ ta dùng các giả thuyết sau đây:+ Phụ tải tác dụng lên chốt là phụ tải ổn định ứng với công suất Ne và tốc độ n định mức;+ Lực tác dụng có ảnh hưởng đều trong miền 1200;+ Độ mòn tỷ lệ thuận với phụ tải;+ Không xét đến các điều kiện về công nghệ, sử dụng và lắp ghép. Các bước tiến hành vẽ như sau:+ Trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta vẽ vòng tâm O, bán kính bất kì. Chia vòng tròn này thành 24 phần bằng nhau, tức là chia theo 15o theo chiều ngược chiều kim đồng hồ, bắt đầu tại điểm 0 là giao điểm của vòng tròn O với trục OZ (theo chiều dương), tiếp tục đánh số thứ tự 1, 2, ..., 23 lên vòng tròn..+ Từ các điểm chia 0, 1, 2, ..., 23 của vòng tròn O, ta kẻ các tia qua tâm O và kéo dài, các tia này sẽ cắt đồ thị phụ tải tại nhiều điểm, có bao nhiêu điểm cắt đồ thị thì sẽ có bấy nhiêu lực tác dụng tại điểm chia đó. Do đó ta có : Trong đó:+ i : Tại mọi điểm chia bất kì thứ i.+ 0, 1, ..., n: Số điểm giao nhau của tia chia với đồ thị phụ tải tại 1 điểm chia. Lập bảng ghi kết quả Q’i Tính QI theo các dòng: Chọn tỉ lệ xích: Vẽ vòng tròn bất kỳ tượng trưng cho chốt khuỷu, chia vòng tròn thành 24 phần bằng nhau đồng thời đánh số thứ tự 0, 1, ..., 23 theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. Vẽ các tia ứng với số lần chia. Lần lượt đặt các giá trị Q0, Q1, Q2, …, Q23 lên các tia tương ứng theo chiều từ ngoài vào tâm vòng tròn. Nối các đầu mút lại ta có dạng đồ thị mài mòn chốt khuỷu. Các hợp lực Q0, Q1, Q2, …, Q23 được tính theo bảng sau : Bảng 1. 11 Bảng giá trị đồ thị mài mòn chốt khuỷuĐiểmLực01234567891011121314151617181920212223∑Q01042.01042.01042.01042.01042.01042.01042.01042.01042.0∑Q1944.0944.0944.0944.0944.0944.0944.0944.0944.0∑Q20.00.00.00.00.00.00.00.00.0∑Q30.00.00.00.00.00.00.00.00.0∑Q40.00.00.00.00.00.00.00.00.0∑Q50.00.00.00.00.00.00.00.00.0∑Q60.00.00.00.00.00.00.00.00.0∑Q70.00.00.00.00.00.00.00.00.0∑Q80.00.00.00.00.00.00.00.00.0∑Q90.00.00.00.00.00.00.00.00.0∑Q100.00.00.00.00.00.00.00.00.0∑Q110.00.00.00.00.00.00.00.00.0∑Q120.00.00.00.00.00.00.00.00.0∑Q130.00.00.00.00.00.00.00.00.0∑Q140.00.00.00.00.00.00.00.00.0∑Q150.00.00.00.00.00.00.00.00.0∑Q160.00.00.00.00.00.00.00.00.0∑Q170.00.00.00.00.00.00.00.00.0∑Q180.00.00.00.00.00.00.00.00.0∑Q190.00.00.00.00.00.00.00.00.0∑Q200.00.00.00.00.00.00.00.00.0∑Q210.00.00.00.00.00.00.00.00.0∑Q22255.0255.0255.0255.0255.0255.0255.0255.0255.0∑Q23991.0991.0991.0991.0991.0991.0991.0991.0991.0∑3232.03232.03232.02977.01986.0944.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.0255.01246.02288.03232.03232.03232.0∑.μTμm89.889.889.882.755.226.20.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.07.134.663.689.889.889.8∑Q0∑Q1∑Q2∑Q3∑Q4∑Q5∑Q6∑Q7∑Q8∑Q9∑Q10∑Q11∑Q12∑Q13∑Q14∑Q15∑Q16∑Q17∑Q18∑Q19∑Q20∑Q21∑Q22∑Q23 Hình 1. 15 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu Chương 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CHUNG ĐỘNG CƠ THAM KHẢO 2.1. Chọn động cơ tham khảoChọn động cơ tham khảo Toyota 1NZFEHình 2. 1 Động cơ TOYOTA 1NZFE Hình 2. 2 Mặt cắt dọc động cơ 1NZFE 4 Hình 2. 3 Mặt cắt ngang động cơ 1NZFE 41.Thanh truyền 2. Con đội 3. Đường ống nạp4. Đường ống thải Giới thiệu: Động cơ 1NZFE có hai trục cam trên nắp máy, gồm 16 valve, DOHC. Trục cam đặt trên nắp máy cho phép làm giảm khối lượng các chi tiết trung gian chuyển động tịnh tiến (không có đũa đẩy) đảm bảo hoạt động ổn định cho cơ cấu phân phối khí ngay cả tại số vòng quay cao. Trục cam được dẫn động bằng đai từ trục khuỷu 5.1NZFE là động cơ được sản xuất tại Nhật Bản. Đường kính piston D là 75,0 mm và hành trình piston S là 84.7 mm. Tối đa đầu ra là 109 mã lực (81 kW) tại 6.000vòngphút 6. Bảng 2. 1 Thông số kỹ thuật động cơ 1NZ FETHÔNG SỐ KỸ THUẬTKÝ HIỆUĐỘNG CƠ YÊU CẦUTOYOTA1NZFESố xylanhcách bố tríi τ4 4 inline4 4 inlineThứ tự làm việc13421342Tỷ số nén10.410.5Đường kính x Hành trìnhD x S77 x 85.575 x 84.7Công suất cực đạiSố vòng quayNen86.86200796000Tham số kết cấuλ0.24Áp suất cực đạiPz5.1Khối lượng nhóm Pistonmpt0.7Khối lượng nhóm thanh truyềnmtt0.8Góc phun sớm 12Góc phân phối khíα11010α26352α34042α432Hệ thống nhiên liệuEFISFIHệ thống bôi trơnCưỡng bức cacte ướtCưỡng bức cacte ướtHệ thống làm mátCưỡng bức sử sụng môi chất lỏngHệ thống nạpKhông tăng ápHệ thống phân phối khí16 valve, DOHC16 valve, DOHC 2.1.1. Nhóm thân máy – Nắp máy Hình 2. 4 Nắp máy 71.Vòi phun 2. Áo nướcNắp máy được đúc bằng hợp kim nhôm nhẹ , các trục cam đều được phân bố trên đầu nắp máy. Lắp đặt kim phun trong cửa nạp khí của nắp máy kết quả là sự tiếp xúc nhiên liệu đập vào thành cửa nạp được tối thiểu hóa và tính kinh kế nhiên liệu được nâng cao. Áo nước được lắp đặt giữa cửa xả và lỗ bu gi trên nắp máy để giữ nhiệt độ đồng đều cho thành buồng cháy, điều này nâng cao chất lượng làm mát cho buồng cháy và khu vực xung quanh bu gi 5.Thân máy được làm bằng hợp kim nhôm mà mục đích của việc này là giảm khối lượng cho động cơ. Bơm nước xoáy lốc và đường hút đến bơm đươc cung cấp đến thân máy. Đặt tâm trục khuỷu lệch với đường tâm lỗ xi lanh, đường tâm của xi lanh được dịch chuyển 12 mm về phía đường nạp. Như vậy, tác dụng của lực ngang khi áp suất khí thể lớn nhất sẽ giảm. Sử dụng ống lót thành mỏng khoảng cách giữa hai xi lanh là 8 mm nên chiều dài động cơ ngắn hơn 5. Hình 2. 5 Thân máy 71.Đường tâm trục khuỷu 2. Đường tâm các xi lanh A. Phía đầu động cơ B. Phía đường thải C. Phía đường hút 2.1.2. Cơ cấu trục khuỷu – Thanh truyền – Piston.Trục khuỷu Hình 2. 6 Trục khuỷu 71.Đầu trục khuỷu 2. Rotor cảm biến vị trí trục khuỷu 3. Lỗ dẫn dầu bôi trơn 4. Cổ trục 5. Chốt khuỷu 6. Đối trọng 7. Đuôi trục khuỷuTrục khuỷu là một trong những chi tiết máy quan trọng nhất, cường độ làm việc lớn nhất của động cơ đốt trong. Công dụng của trục khuỷu là tiếp nhận lực tác dụng trên piston truyền qua thanh truyền và biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu để đưa công suất ra ngoài (dẫn động các máy công tác khác), trạng thái làm việc của trục khuỷu là rất nặng. Trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính (quán tính chuyển động tịnh tiến và quán tính chuyển động quay) những lực này có trị số rất lớn thay đổi theo chu kỳ nhất định nên có tính chất va đập rất mạnh..Do đó trục khuỷu của động cơ 1NZFE được chế tạo gồm một khối liền, vật liệu chế tạo bằng thép cacbon, các bề mặt gia công đạt độ bóng cao, có 5 cổ trục và 4 cổ trục chính được giảm để giảm khối lượng.Trên chốt khuỷu ta có khoan lỗ dầu để bôi trơn. Để giảm khối lượng vật liệu và giảm lực quán tính ly tâm của má ta vát nghiêng má và vát bụng má khuỷu 4. 2.1.3. Cơ cấu phân phối khíHình 2. 7 Sơ đồ bố trí cơ cấu phân phối khí 71. Tay căng xích 2. Thiết bị kéo căng 3. Bộ điều khiển phối khí(VVTi); xích dẫn động trục cam 5. Trục cam nạp 6. Trục cam thải 7. Bộ phận dẫn hướng xích. Mỗi xi lanh của động cơ này có 2 van nạp và 2 van xả, hiệu quả hút và xả được tăng lên do tổng khu vực cảng lớn hơn.Các van được mở trực tiếp và đóng bởi 2 trục camCác trục cam lượng được điều khiển bởi trục khuỷu qua xích dẫn động trục cam sơ cấp. Các trục cam xả được điều khiển bởi trục cam tương ứng thông qua các xích dẫn động thứ cấp.Động cơ này sử dụng một hệ thống VVTi mà điều khiển van nạp và xả trục cam để cung cấp thời gian van tối ưu theo điều kiện lái xe. Với việc áp dụng này, tiêu thụ nhiên liệu thấp, hiệu suất động cơ cao hơn, và lượng khí thải ít hơn đã đạt đượcỞ mỗi xylanh có hai xupap nạp và hai xupap thải, các xupap được đóng mở trực tiếp bởi hai trục cam. Các trục cam được dẫn động bằng xích, bước xích là 8 mm điều này giúp cho không gian bố trí được gọn hơn. Để làm được điều này vật liệu dùng để chế tạo xích có tính chịu mài mòn cao đảm bảo độ tin cậy, xích được bôi trơn bằng dầu bôi trơn động cơ thông qua vòi phun 4. Hình 2. 8 sơ đồ dẫn động xupap 71.Xupap 2. Con đội 3. Vấu camBảng 2. 2 Thông số kỹ thuậtHạng mụcXupap nạpXupap thảiĐường kính mặt nấm (mm)30,525,5Đường kính thân (mm)55 2.1.4. Hệ thống bôi trơn Hình 2. 9 Sơ đồ hệ thống bôi trơn 7Hệ thống bôi trơn trong động cơ 1NZFE là hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte ướt, với dung tích dầu bôi trơn khoảng 3,4 lít đến 4,2 lít.Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa dầu đến bôi trơn các mặt ma sát, làm giảm tổn thất ma sát, làm mát ổ trục, tẩy rửa các bề mặt ma sát và bao kín khe hở giữa piston với xylanh, giữa xecmăng với piston, ngoài ra trong động cơ 1NZFE dầu bôi trơn còn tham gia điều khiển thời điểm trục cam. Loại dầu bôi trơn sử dụng trên động cơ là API SM, SL, hay ILSAC.Dầu bôi trơn từ cacte được lưu thông qua vỉ lọc, bơm dầu, bầu lọc dầu rồi đến đường ống dầu chính, sau đó bôi trơn các bộ phận công tác như sơ đồ 4.2.1.5. Hệ thống làm mát Khi động cơ làm việc, các chi tiết của động cơ nhất là các chi tiết trong buồng cháy tiếp xúc với khí cháy nên có nhiệt độ rất cao. Nhiệt độ đỉnh piston có thể đến 600oC, nhiệt độ xupáp thải có thể lên đến 900oC. Hệ thống làm mát được thiết kế giữ các chi tiết trong động cơ ở nhiệt độ ổn định. Động cơ 1NZFE có hệ thống làm mát bằng nước kiểu kín, tuần hoàn theo áp suất cưỡng bức trong đó bơm nước tạo áp lực đẩy nước lưu thông vòng quanh động cơ. Hệ thống bao gồm : áo nước xilanh, nắp máy, két nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt gió và các đường ống dẫn nước. Nếu nhiệt độ nước làm mát vượt quá nhiệt độ cho phép( 80 84o) thì van hằng nhiệt sẽ mở để lưu thông nước làm mát đi qua két nước để giải nhiệt bằng gió . Hệ thống làm mát sử dụng nước làm mát siêu bền chính hiệu Toyota SLLC ( là dung dịch pha sẵn 50% nước sạch). Hình 2. 10 Hệ thống làm mát trên động cơ 1NZFE 7 Hình 2. 11 Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát 71. Van hằng nhiệt 2. Bơm 3. Nắp máy 4.Thân máy 5. Giàn sưởi 6. Van tiết lưu 7.Két nước.2.1.6. Hệ thống đánh lửa Hình 2. 12 Sơ đồ hệ thống đánh lửa 7Động cơ 1NZFE trang bị hệ thống đánh lửa trực tiếp điều khiển bằng điện tử. Hệ thống đánh lửa trực tiếp không sử dụng bộ chia điện giúp cho thời điểm đánh lửa được chính xác, giảm sự sụt thế điện áp và có độ tin cậy cao. Ở mỗi xylanh được trang bị một bôbin đơn. Khi ngắt dòng điện sơ cấp chạy qua bên sơ cấp của cuộn dây đánh lửa sẽ tạo ra điện áp cao ở bên thứ cấp. Vì thế điện áp cao sẽ tác động lên bugi sinh ra tia lửa điện. ECM sẽ luân phiên bật và tắt các transitor nguồn bên trong cuộn dây đánh lửa làm cho các dòng điện sơ cấp ngắt luân phiên nhau và cho phép dòng điện đốt cháy các xylanh theo trình tự nỗ của động cơ. ECM sẽ xác định cuộn dây đánh lửa nào sẽ được điều khiển bằng từ cảm biến vị trí trục khủy và cảm biến góc quay trục khủy. Ngoài ra nó còn dò tìm vị trí của trục cam để tạo ra sự đánh lửa vào thời điểm thích hợp nhất ứng với tình trạng hoạt động của động cơ. 2.1.7. Hệ thống nhiên liệu Hình 2. 13 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu 71. Tín hiệu từ cảm biến lưu lượng khí nạp 2. Tín hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga 3. Tín hiệu từ cảm biến bị trí trục cam 4. Tín hiệu từ cảm biến oxi5. Tín hiệu từ nhiệt độ nước làm mát 6. Tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu 7. Tín hiệu từ cảm biến túi khí 8. Bình chứa nhiên liệu 9. Bơm xăng 10. Bộ lọc xăng 11. Bộ điều áp 12. Bộ giảm rung 13. Ống phân phối 14.Vòi phun nhiên liệu. Hệ thống nhiên liệu động cơ 1NZFE còn có liên kết với các hệ thống đó là hệ thống điều khiển điện tử (ECU), hệ thống đánh lửa điện tử, điều khiển tốc độ động cơ, tạo ra sự tối ưu hóa trong quá trình hoạt động của động cơ. Kim phun 12 lổ được sử dụng để nâng cao tín phun sương của nhiên liệu, điều khiển cắt nhiên liệu khi túi khí hoạt động. Đường dẫn ống nhiên liệu với các giắc dầu nối nhanh để nâng cao khả năng sữa chữa. Bình xăng làm bằng chất dẽo sáu lớp với bốn loại vật liệu có bộ lọc than hoạt tính trong bình . Lượng không khí nạp được lọc sạch khi qua lọc không khí và được đo bởi cảm biến lưu lượng không khí. Tỷ lệ hòa trộn được ECU tính toán và hòa trộn theo tỷ lệ phù hợp nhất. Có cảm biến oxy ở đường ống thải để nhận lượng oxy dư, điều khiển lượng phun nhiên liệu vào tốt hơn 4 2.1.8. Hệ thống khởi động Hệ thống khởi động sử dụng trên động cơ là hệ thống điện được điều khiển bằng ECU. Ngay khi công tắc điện xoay chiều sang vị trí Start, chức năng điều khiển máy khởi động sẽ điều khiển mô tơ khởi động mà không cần giữ tay ở vị trí khởi động. Khi ECU nhận được tín hiệu khởi động từ chia khóa điện, hệ thống sẽ theo dõi tín hiệu tốc độ động cơ (NE) để vận hành máy khởi động tới động cơ được xác định đã khởi động. Khi tốc độ khởi động đạt tới 500vp, hệ thống sẽ đánh giá là động cơ đã khởi động thành công. Hình 2. 14 Sơ đồ điều khiển máy khởi động 41. Ắc quy 2. Máy khởi động 3. Công tắc khóa điện 4. Rơle cắt dòng 5. Công tắc đề số không 6. ECU động cơ 7. Rơ le máy khởi động a. Tín hiệu tốc độ động cơ và tín hiệu nước làm mát.2.1.9. Hệ thống nạp, thải Đường ống nạpCác ống nạp được làm bằng nhựa để giảm trọng lượng và lượng nhiệt ferred từ đầu xi lanh. Kết quả là, nó có có thể giảm nhiệt độ hấp thụ và cải thiện hiệu suất thể tích. Các nhánh đã được kéo dài để tối ưu hóa hình dạng của ống nạp. Kết quả là, mômen xoắntầm thấp và trung bình của động cơ và sản lượng tối đa đã được cải thiện. 4.Đường ống thảiCác chi nhánh đã được kéo dài để cải thiện mômen xoắn tầm thấp đến giữa tốc độ. Một ống xả bằng thép không gỉ được sử dụng 4Chương 3: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM, KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN NHÓM PISTONTHANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ X1401183.1 Nhiệm vụ và yêu cầu3.1.1. Nhiệm vụNhóm Piston có vai trò đặc biệt quan trọng trong động cơ đốt trong. Piston kết hợp với các bộ phận khác như xylanh, nắp máy tạo thành buồng cháy. Ngoài ra nó còn tiếp nhận lực khí thể, truyền cho thanh truyền làm quay trục khuỷu trong kỳ cháy – giãn nỡ. Chốt piston có nhiệm vụ liên kết Piston với thanh truyền, đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của động cơ. Trên piston có các vòng Xecmăng, đảm bảo kín khít trong toàn bộ chu trình hoạt động của động cơ. Xecmăng khí bao kín, tránh lọt khí đảm bảo giữ áp suất trong buồng cháy, Xecmăng dầu có tác dụng ngăn không cho dầu bôi trơn dưới cácte chui vào buồng cháy.Nhóm thanh truyền có nhiệm vụ liên kết piston với trục khuỷu, truyền lực từ piston đến chốt khuỷu, làm quay trục khuỷu trong kỳ cháygiãn nở và nhận lực quán tính làm piston chuyển động trong các kỳ không sinh công.3.1.2. Yêu cầuCũng bởi nhiệm vụ quan trọng của nhóm piston và thanh truyền trong quá trình hoạt động của động cơ mà yêu cầu đặt ra cho việc lựa chọn, chế tạo khá kỹ lưỡng. Đối với nhóm piston, yêu cầu đạt được sự khít kín cao. Piston phải được chế tạo với hình dạng thích hợp để tránh hiện tượng bó cứng khi nhiệt độ buồng cháy cao, đồng thời đỉnh piston cũng phải có hình dạng đặc biệt, giúp cải thiện quá trình cháy. Thanh truyền thường xuyên chịu tải trọng nên yêu cầu về độ ổn định, khả năng bền cao
LỜI NÓI ĐẦU Những năm gần đây, kinh tế Việt Nam phát triển mạnh Bên cạnh kỹ thuật nước ta bước tiến Trong phải nói đến ngành động lực sản xuất ô tô, liên doanh với nhiều hãng ô tô tiếng giới Nissan, Honda, Toyota, sản xuất lắp ráp ô tô 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 sản xuất tơ ta phát triển Đây lần em vận dụng lý thuyết học, tính tốn thiết kế hệ động theo số liệu kỹ thuật Trong q trình tính tốn em giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy Th.S Dương Đình Nghĩa thầy mơn động lực, lần đầu làm đồ án mơn học nên gặp nhiều khó khăn khơng tránh khỏi sai sót, em mong xem xét giúp đỡ bảo thầy để thân ngày hoàn thiện kiến thức kỹ thuật Qua lần em tự xây dựng cho phương pháp nghiên cứu Rất mong giúp đỡ thầy Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực Phạm Phúc Nhật MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH Hình Mặt cắt dọc động 1NZ-FE [4] Hình 2 Mặt cắt ngang động 1NZ-FE [4] Hình Nắp máy [7] Hình Thân máy [7] Hình Trục khuỷu [7] Hình Sơ đồ bố trí cấu phân phối khí [7] Hình sơ đồ dẫn động xupap [7] Hình Sơ đồ hệ thống bơi trơn [7] Hình Hệ thống làm mát động 1NZ-FE [7] Hình 10 Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát [7] Hình 11 Sơ đồ hệ thống đánh lửa [7] Hình 12 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu [7] Hình 13 Sơ đồ điều khiển máy khởi động [4] Tính tốn thiết kế động đốt (Động X14-0118) MỞ ĐẦU Thiết kế Động Cơ Đốt Trong môn học quan trọng sinh viên chuyên ngành động lực Môn học giúp sinh viên nắm vững kiến thức môn học: ‘’ Nguyên lý Động Cơ Đốt Trong’’ bổ sung thêm kiến thức thực tế động đốt Và bước tập dược cho trình làm tốt nghiệp sau Đồ án gồm hai phần: Phần 1: Phần thuyết minh - Xây dựng đồ thị công, động học động lực học động X14-0118 - Phân tích đặc điểm chung động tham khảo - Thiết kế nhóm piston- truyền động X14-0118 Phần 2: Phần vẽ - Bản vẽ đồ thị công, động lực học động X14-0118 - Bản vẽ lắp cụm chi tiết: Nhóm piston-thanh truyền động X14-0118 - Bản vẽ chi tiết: Piston động X14-0118 Trong trình làm thiết kế phải lựa chọn nhiều thông số, chưa có nhiều kinh nghiệm kiến thức hạn chế nên khơng tránh khỏi sai sót Rất mong nhận xét giúp đỡ thầy Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: Phạm Phúc Nhật Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa Tính tốn thiết kế động đốt (Động X14-0118) Chương 1: TÍNH TỐN XÂY DỰNG BẢN VẼ ĐỒ THỊ 1.1 Các thơng số tính tốn Bảng 1 Các thơng số cho trước Số xilanh Số kỳ Cách bố trí Tỷ số nén Đường kính piston Hành trình piston Cơng suất cực đại ứng với số vòng quay Tham số kết cấu Áp suất cực đại Khối lượng nhóm piston Khối lượng nhóm truyền Góc phun sớm Góc phân phối khí Hệ thống nhiên liệu Hệ thống bôi trơn Hệ thống làm mát Hệ thống nạp Hệ thống phân phối khí i τ In-line ε D S Ne n λ pz mpt 4 mtt 0.8 10.5 77 85.5 86.8 5700 0,24 5.1 0.7 mm mm Kw v/p MN/m2 kg kg φs α1 α2 α3 α4 12 độ 10 độ 63 độ 40 độ độ EFI Cưỡng cascte ướt Cưỡng bức, sử dụng môi chất lỏng Không tăng áp 16 valve, DOHC Các thơng số cần tính tốn Xác định tốc độ trung bình động cơ: S × n 85.5 ×10−3 × 6200 Cm = = = 17.67(m / s) 30 30 [1, tr 12] (1-1) Trong đó: S (m) : Hành trình dịch chuyển piston xilanh N (vòng/phút) : Tốc độ quay động Do Cm > m/s nên động động tốc độ cao hay động cao tốc [1, tr 12] Chọn trước: n1 = 1,35 n2 = 1,25 + Áp suất khí cuối kỳ nạp: SVTH: Phạm Phúc Nhật Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa Tính toán thiết kế động đốt (Động X14-0118) Chọn áp suất đường nạp (tăng áp tuabin khí): pk = 0,1 [MN/m2] Đối với động bốn kỳ tăng áp ta chọn: pa = (0,8 - 0,9)pk Vậy chọn: pa = 0,9pk = 0,09 [MN/m2] + Áp suất cuối kì nén: pc = pa.εn1 = 0.09 × 10.51.35 = 2.15 [MN/m2] [2, tr 12] (1-2) + Chọn tỷ số giãn nở sớm(động Gasoline): ρ = [2, tr 12] + Áp suất cuối trình giãn nở sớm: Pz 5.1 = ε 10.5 1.25 ( )n ( ) ρ Pb= = 0.27 [MN/m2] [2, tr 12] (1-3) + Thể tích cơng tác: π.D π × 0.77 Vh = S =0.855 × = 0.398 [dm3 ] [2, tr 13] 4 (1-4) + Thể tích buồng cháy: Vh 0.398 = = 0.0419 Vc = ε − 10.5 − (dm3) [2, tr 13] + Vận tốc góc trục khuỷu: ω= π.n π ×5700 = = 596.9 30 30 [rad/s] [2, tr 13] (1-5) (1-6) + Áp suất khí sót: Động cao tốc: pr = (1.05 ữ 1.10) ì pth [2, tr 13] chọn pr = 1.05 × pth = 1.05 × × với pth (1.02 ÷ 1.04) × pk suy ra: chọn pth = 1.03 × pk pk Suy ra: pr = 1.5 × 1.03 × 0.1 = 0.108 [MN/m2] [2, tr 13] 1.2 Đồ thị công 1.2.1 Các thông số xây dựng đồ thị 1.2.1.1 Các thông số cho trước Áp suất cực đại: pz = 5.1 [MN/m2] Góc phun sớm: θS = 12 o o Góc phân phối khí: α1 = 10 α2 = 63 o α3 = 40 o α4 = o 1.2.1.2 Xây dựng đường nén SVTH: Phạm Phúc Nhật Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa Tính tốn thiết kế động đốt (Động X14-0118) Gọi Pnx , Vnx áp suất thể tích biến thiên theo trình nén động cơ.Vì trình nén trình đa biến nên: Pnx Vnxn1 = const [2, tr 14] ⇒ Pnx Vnxn1 = PC VCn1 V PC C V Pnx= nx ⇒ n1 (1-7) i= V nx P Pnx = nC VC , ta có : i1 Đặt [2, tr 14] Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành ε khoảng , i = 1, 1.5, 2, …,10.5 [2, tr 14] 1.2.1.3 Xây dựng đường giãn nở Gọi Pgnx , Vgnx áp suất thể tích biến thiên theo q trình giãn nở động cơ.Vì trình giãn nở trình đa biến nên ta có: Pnx V nxn = const ⇒ n2 Pgnx V gnx = PZ VZn2 V PZ Z V ⇒ Pgnx= gnx PZ Vgnx V VZ = ρ.VC ⇒ Pgnx = Z Ta có : = PZ Vgnx ρ VC n2 (1-8) PZ ρ n2 Pgnx = n21 VC , ta có : i Đặt Để dể vẽ ta tiến hành chia Vh thành ε khoảng , i = 1, 1.5, 2, …,10.5 [2, tr 14] i= n2 n2 V gnx 1.2.1.4 Biểu diễn thông số + Biểu diễn thể tích buồng cháy: Chọn Vcbd = 20 [mm] [2, tr 15] ⇒ dm3 Vc 0.0419 µV = = = 0.002095 Vcbd 20 mm [2, tr 15] (1-9) + Biểu diễn thể tích cơng tác: SVTH: Phạm Phúc Nhật Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa Tính tốn thiết kế động đốt (Động X14-0118) Vh 0.398 = = 190 μ V [mm] 0.002095 [mm] [2, tr 15] + Biểu diễn áp suất cực đại: pzbd = 160 - 220 [mm] Chọn pzbd = 200 [mm] Vhbd = ⇒ μp = (1-10) pz 5.1 p zbd [MN/(m2.mm) => μ p = 200 = 0, 0255 [MN/(m2.mm)] + Về giá trị biểu diễn ta có đường kính vòng tròn Brick AB giá trị biểu diễn Vh, nghĩa giá trị biểu diễn cửa AB = Vhbd ⇒ µS = S mm Vhbd mm =0.45 [mm/mm] [2, tr 15] + Giá trị biểu diễn oo’: SVTH: Phạm Phúc Nhật , oobd = oo , µ S [mm] [2, tr 15] Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa (1-11) (1-12) Tính tốn thiết kế động đốt (Động X14-0118) Bảng Bảng giá trị Đồ thị công động Gasoline V i V (dm3) V (mm) 1Vc 0.04 1.5Vc 1.5 2Vc Đường nén Đường giản nở in1 1/in1 Pc/in1 20 1.00 1.00 2.15 0.06 30 1.73 0.58 1.24 0.08 40 2.55 0.39 0.84 2.5Vc 2.5 0.10 50 3.45 0.29 0.62 3Vc 0.13 60 4.41 0.23 0.49 3.5Vc 3.5 0.15 70 5.43 0.18 0.40 4Vc 0.17 80 6.50 0.15 0.33 4.5Vc 5Vc 5.5Vc 6Vc 4.5 5.5 0.19 0.21 0.23 0.25 90 100 110 120 0.13 0.11 0.10 0.09 0.28 0.25 0.22 0.19 6.5Vc 6.5 0.27 130 0.08 0.17 6.75 7Vc 0.29 140 0.07 0.16 6.10 7.5Vc 7.5 0.31 150 0.07 0.14 5.56 8Vc 0.34 160 0.06 0.13 5.09 8.5Vc 8.5 0.36 170 0.06 0.12 4.69 9Vc 0.38 180 0.05 0.11 4.35 9.5Vc 9.5 0.40 190 0.05 0.10 4.04 10Vc 10 0.42 200 0.04 0.10 3.77 10.5Vc 10.5 0.44 210 7.62 8.78 9.99 11.23 12.5 13.8 15.1 16.5 17.9 19.4 20.8 22.3 23.9 Pn (mm) 84.3 48.8 33.11 24.4 19.1 15.5 12.9 11.08 9.61 8.45 7.51 0.04 0.09 3.53 SVTH: Phạm Phúc Nhật 1/in2 1.00 1.00 5.10 200.00 1.66 0.60 3.07 120.48 2.38 0.42 2.14 84.10 3.14 0.32 1.62 63.62 3.95 0.25 1.29 50.66 4.79 0.21 1.07 41.78 5.66 0.18 0.90 35.36 6.55 7.48 8.42 9.39 10.3 0.15 0.13 0.12 0.11 0.78 0.68 0.61 0.54 30.52 26.74 23.74 21.30 0.10 0.49 19.28 11.39 0.09 0.45 17.56 12.4 13.4 14.5 15.5 16.6 17.7 18.9 Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa Pz/in2 Pgn (mm) in2 0.08 0.41 16.12 0.07 0.38 14.86 0.07 0.35 13.78 0.06 0.33 12.82 0.06 0.31 12.00 0.06 0.29 11.24 0.05 0.27 10.58 10 -Tải trọng nhiệt: Trong trình cháy, piston trực tiếp tiếp xúc với sản vật cháy có nhiệt độ cao (2300-2700K) nên nhiệt độ piston, nhiệt độ phần đỉnh piston cao Nhiệt độ đỉnh piston cao sinh ra: Ứng suất nhiệt lớn, làm rạng nứt piston; gây biến dạng lớn, làm cho piston bị bó kẹt xylanh, tăng ma sát piston với xylanh; làm giảm hệ số nạp, ảnh hưởng đến công suất động cơ; làm dầu nhờn chóng bị phân hủy -Ma sát ăn mòn hóa học: Trong q trình làm việc, piston chịu ma sát lớn thiếu dầu bôi trơn lực ngang ép piston vào xylanh Hơn lực khí thể, lực quán tính nhiệt độ cao làm piston biến dạng nên ma sát lại tăng Ngồi ra,do piston ln ln tiếp xúc với sản vật cháy nên bị sản vật cháy ăn mòn hóa học Do điều kiện làm việc piston nên thiết kế cần đảm bảo yêu cầu sau: -Dạng đỉnh piston tạo thành buồng cháy tốt nhất, đảm bảo tối ưu trình tạo hỗn hợp cháy nhiên liệu phun vào buồng cháy cuối kỳ nén -Tản nhiệt tốt để giảm ứng suất nhiệt -Trọng lượng nhỏ để giảm lực quán tính -Đủ bền đủ độ cứng vững để tránh biến dạng lớn -Đảm bảo bao kín buồng cháy để cơng suất động khơng giảm sút, khơng cháy piston hao dầu nhờn Để đảm bảo yêu cầu trên, hợp kim nhôm chọn để chế tạo piston Vật liệu có nhiều ưu điểm: -Trọng lượng riêng nhỏ (18, ÷ 29, N / dm ) nên lực quán tính sinh bé, thích hợp cho động cao tốc -Hợp kim nhơm có tính dẫn nhiết tốt,hệ số dẫn nhiệt λ = 126 ÷ 175 (W/m.độ) Tản nhiệt tốt làm giảm phụ tải nhiệt cho piston -Tổn thất ma sát xilanh piston hệ số ma sát nhơm với gang nhỏ -Tính cơng nghệ hợp kim nhơm: dễ đúc, dễ gia công Tuy piston làm hợp kim nhôm tồn khuyết điểm sau: hệ số giãn dài α lớn; nhiệt độ cao sức bền piston giảm sút nhiều; hợp kim nhôm chịu mòn gang thép; hợp kim nhơm đắt tiền Ta sử dụng nhơm hợp kim AC8A có thành phần gồm nhôm kim loại khác Silic (Si), sắt (Fe), đồng (Cu), magie (Mg), mangan (Mn), niken (Ni) để chế tạo piston, đảm bảo khả chịu mài mòn làm việc tốt điều kiện khắc nghiệt, đồng thời tăng khả điền đầy đúc, hạn chế khuyết tật phát sinh ảnh hưởng đến độ bền chi tiết Đặc điểm kết cấu Để việc chế tạo động thêm đơn giản, tiết kiệm nhiên liệu, tổn thất nhiệt ít, ta dùng buồng đốt kiểu thống Đỉnh piston có dạng lõm, diện tích chịu nhiệt lớn khó giải vấn đề ứng suất nhiệt cho Xec-măng, cấu tạo lõm lại tạo xoáy lốc mạnh trình nén q trình cháy đồng thời có tiêu kinh tế cao Đỉnh piston có góc lượn tương đối lớn để dẫn nhiệt tốt Ngoài ra, để tránh việc xuppap va chạm vào piston trình di chuyển mà ta tiến hành khoét đỉnh piston cung tròn tương ứng vị trí đặt xuppap Phần đầu piston có nhiệm vụ chủ yếu bao kín nơi bố trí Xec-măng Đầu piston có rãnh lắp Xec-măng khí rãnh lắp Xec-măng dầu Rãnh Xec-măng nâng lên cao, đảm bảo trình tản nhiệt tốt cho piston Đỉnh đầu piston vị trí chịu nhiệt độ cao nhất, cần bố trí thêm gân tản nhiệt bên piston, giúp nhiệt độ piston không qua lớn tránh tượng bó kẹt đồng thời tăng độ cứng vững cho piston, mặt khác ta làm thêm rãnh tản nhiệt đỉnh piston để giúp việc tản nhiệt tối ưu đồng thời tránh cho xéc-măng nóng Đỉnh piston làm mát dầu bơi trơn nhờ vòi phun lắp thành xilanh Vấn đề cần quan tâm tới kết cấu phần đầu phải đảm bảo việc bao kín Để làm điều này, ta bố trí rãnh xéc-măng, rãnh xéc-măng khí, sau xéc-măng dầu Thân piston có vai trò dẫn hướng cho Piston chuyển động xylanh chịu lực ngang Để dẫn hướng tốt va đập, khe hở thân piston xylanh phải bé Chiều dài thân lớn dẫn hướng tốt, áp lực tác dụng lên piston nhỏ, piston bị mòn Tuy nhiên, thân dài khối lượng piston ma sát lớn Trong điều kiện làm việc khắc nghiệt vậy, để tránh tượng piston bị bó kẹt xylanh giãn nỡ nhiệt tác dụng lực ngang, mặt bên thân piston bệ chốt vát mép Vị trí 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,do lực ma sát tác dụng làm piston có xu hướng quay quanh chốt nên áp suất piston nén xilanh không Vì người ta đặt chốt piston cao trọng tâm phần thân để áp suất N lực ma sát gây phân bố 3.2.1.2 Chốt piston Vât liệu chế tạo Chốt piston chi tiết nối piston với truyền, truyền lực tác dụng 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 động thiết kế Do nhiệt độ làm việc chốt piston tương đối cao mà chốt piston lại khó chuyển động xoay tròn bệ chốt nên khó bơi 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 chốt piston có độ cứng cao, chống mòn tốt, bên lại phải dẻo để chống mỏi tốt Mặt chốt phải bóng để 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 Vì điều kiện làm việc vây nên chốt piston chế tạo thép hợp kim croms 40XMA nhiệt luyên thấm than, xianuya hóa nitơ hóa tơi để đạt độ cứng bề mặt cao Đặc điểm kết cấu Kết cấu chốt piston đơn giản, hình trụ rỗng nhẹ, mặt trụ ngồi có đường kính d=20 [mm] Chốt piston lắp lỏng: Lắp theo phương pháp chốt piston không cố định bệ chốt không cố định với đầu nhỏ truyền Trong q trình làm việc, chốt piston xoay tự quanh đường tâm chốt Hình Kết cấu chốt piston Ngày phương pháp dùng phổ biến có ưu điểm sau: - - - - Chốt mòn bị mỏi Nếu có hạt học chui vào làm kẹt chốt với đầu nhỏ hay bệ chốt chốt làm việc hai phương pháp Tuy dùng phương pháp lắp ghép cần giải vấn đề sau: Khe hở chốt với đầu nhỏ bệ chốt cần phải thiết kế tốt để tránh va đập Thông thường để tránh va đập máy nóng, loại piston hợp kim nhẹ, người ta thường lắp có độ dơi bệ chốt Như máy nóng lên, bệ chốt giãn nở có khe hở thích hợp chốt xoay tự Phải hạn chế việc chốt piston di động theo hướng đường tâm chốt để tránh cào xước mặt xilanh, người ta dùng vòng chặn, vòng chặn thường làm thép lò xo Chốt piston bơi trơn nhờ đường dầu từ đầu to truyền chạy dọc truyền đồng thời đầu nhỏ truyền khoan lỗ hứng dầu 3.2.1.3 Xec-măng a) Vật liệu chế tạo - Xec-măng làm việc điều kiện xấu: chịu nhiệt độ cao, áp suất va đập lớn, ma sát mài mòn nhiều chịu ăn mòn hóa học cháy dầu nhờn Vật liệu chế tạo xéc măng cần phải có đặc tính lí sau: - Có tính chịu mòn tốt điều kiện ma sát tới hạn - Có hệ số ma sát nhỏ mặt xylanh - Có sức bền độ đàn hồi cao ổn định điều kiện nhiệt độ cao - Khả rà khít với mặt xylanh cách nhanh chóng Vì gang xám hợp kim sử dụng để chế tạo Xec-măng gang xám hợp kim có tổ chức peclit nhỏ mịn, peclit phân bố hạt graphit tự với số lượng khơng nhiều Gang xám có ưu điểm: - Nếu mặt ma sát bị cào xước, trình làm việc vết xước dần, mặt ma sát khôi phục lại cũ - Graphit hợp kim có khả bơi trơn mặt ma sát, làm giảm hệ số ma sát - Ít nhạy cảm ứng suất tập trung sinh vùng có vết xước Để đảm bảo chống mòn tốt, bề mặt làm việc Xec-măng khí mạ lớp cờrôm b) Đặc điểm kết cấu + Xec-măng khí : có cấu tạo đơn giản, dạng vòng thép mở miệng Để tăng độ khít kín, đảm bảo áp lực tác dụng Xec-măng thành xilanh cao nhất, ngăn cản tối đa lọt khí mà tiết diện Xec-măng khí khơng phải dạng chữ nhật mà bề mặt bị vát nghiêng + Xec-măng dầu : để ngăn dầu bôi trơn lên buồng cháy Xec-măng dầu có cấu tạo đặc biệt Tiết diện lõm, thân có khoan rãnh khoét lỗ để dễ dàng gạt dầu đồng thời có kết hợp lò xo xoắn bên giúp việc gạt dầu hồi dầu tối ưu Đồng thời để Xec-măng mòn đều, cần để Xec-măng tự xoay quanh đường tâm xylanh Dùng Xec-măng không đẳng áp để kéo dài tuổi thọ Bề mặt vát nghiêng đảm bảo khả rà khít Xec-măng Hình Tiết diện ngang Xec-măng khí Các rãnh dầu lò xo bên Xec-măng dầu ngăn cản tượng bơm dầu lên buồng cháy Hình 3 Tiết diện Xec-măng dầu Khe hở xéc-măng rãnh xéc-măng quan trọng Khe hở để lớn vậy, trình piston chuyển động xảy va đập xéc-măng rãnh xéc-măng làm piston chóng hỏng Tuy nhiên khe hở kín đảm bảo q trình bao kín tốt làm tăng khả xéc-măng bị bó cứng rãnh nhiệt độ buồng cháy cao Đồng thời việc để khe hở tránh kết muội than xéc-măng Đối với xéc-măng khí, ta chọn khe hở khoảng 0,17 [mm], với xécmăng dầu, khe hở cần nhỏ để tránh bơm dầu lên buồng cháy nhiệt độ không cao nên ta lấy khoảng 0,05 [mm] 3.2.2 Nhóm truyền 3.2.2.1 Thanh truyền a) Vật liệu chế tạo Thanh truyền chi tiết nối chốt piston với trục khuỷu Nó có tác dụng truyền lực tác dụng đỉnh piston xuống trục khuỷu, làm quay trục khuỷu Khi động làm việc truyền chịu tác dụng lực sau: - Lực khí thể xialnh - Lực qn tính chuyển động tịnh tiến nhóm piston - Lực quán tính truyền Đầu nhỏ truyền bị biến dạng tác dụng lực quán tính chuyển động tịnh tiến Đầu to truyền chịu tác dụng lực qn tính nhóm piston truyền Thân truyền chịu nén tác động lực khí thể chịu uốn mặt phẳng lắc truyền tác dụng lực quán tính Khi động làm việc, lực khí thể lực quán tính thay đổi theo chu kỳ trị số hướng Do tải trọng tác dụng truyền tải trọng thay đổi có tính chất va đập mạnh Vì thiết kế phải ý lựa chọn kích thước vật liệu cho hợp lý Do truyền động thiết kế làm thép hợp kim có độ bền cao, ta lựa chọn thép hợp kim Cr-Ni 40XH (0,40%C, 1%Cr, 1%Ni), cho phép giảm kích thước mà đảm bảo độ cứng vững b) Đặc điểm kết cấu + Đầu nhỏ truyền Kết cấu đầu nhỏ truyền phụ thuộc vào kích thước chốt piston, piston phương pháp lắp ghép chốt piston với đầu nhỏ + Thân truyền Thân truyền vừa chịu xoắn vừa chịu nén nên yêu cầu độ cứng vững phải cao, đồng thời khối lượng nhỏ để giảm bớt lực quán tính Bởi vậy, thân truyền chế tạo với tiết diện ngang hình chữ I, đảm bảo đủ yêu cầu sức bền khối lượng nhỏ + Đầu to truyền Đầu to truyền phải đảm bảo yêu cầu sau: Có độ cứng vững lớn để bạc lót khơng bị biến dạng bạc lót mỏng; kích thước nhỏ gọn để đảm bảo lực quán tính chuyển động nhỏ; chỗ chuyển tiếp thân đầu to phải có góc lượn lớn để giảm ứng suất tập trung; dễ lắp ghép cụm piston - truyền với trục khuỷu Để cố định bạc lót đầu to truyền, ta dập khuyết mấu lưỡi gà đầu to, ngăn bạc dịch chuyển tự Vì đầu to truyền gồm nữa, nên lắp ráp, ta cần định vị trước, ta sử dụng chốt định vị để làm việc Kích thước đầu to truyền phụ thuộc vào đường kính chiều dài chốt khuỷu 3.2.2.2 Bạc lót truyền a) Vật liệu chế tạo Bạc lót sử dụng nhằm giảm ma sát bề mặt đầu to truyền chốt khuỷu Việc sử dụng bạc lót góp phần đơn giản hóa cho việc thay thế, sửa chữa (thay phải thay trục khuỷu hay truyền) nâng cao tuổi thọ tính kinh tế Với nhiệm vụ vậy, vật liệu chế tạo bạc lót thường có khả chịu mài mòn cao Ta dùng hợp kim đồng chì để chế tạo bạc lót Ưu điểm sức bền học cao, chịu nhiệt độ cao Dẫn nhiệt tốt, chịu áp suất bề mặt ổ lớn Độ cứng cao, nhiệt độ cao, độ cứng giảm Hệ số ma sát nhỏ, khả chống mài mòn cao b) Đặc điểm kết cấu Bạc lót đầu nhỏ chế tạo liền khối (còn gọi ống lót), kích thước dựa vào đầu nhỏ chốt piston Trên bạc lót có khoan lỗ để hứng dầu Bạc lót đầu to truyền gồm khối, tương tự bạc lót đầu nhỏ Trên mặt làm việc bạc lót, để đảm bảo khả chống mài mòn cao, ta trán lớp hợp kim chịu mòn lên bạc lót Ở chỗ mép hai nửa bạc lắp ghép với người ta thường khoét lõm vào lớp hợp kim chống mòn để siết bulơng, mép bạc dù biến dạng không sát lên mặt chốt khuỷu nên đảm bảo khe hở bạc chốt khuỷu Chỗ vát không khoét rộng q, rộng q 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 3.2.2.3 Bulong truyền Trong động ,bulông truyền chi tiết nhỏ quan trọng Vì bulơng truyền bị đứt, động bị hư hỏng nặng gây tai nạn người vận hành Trong trình làm việc bulông truyền chịu lực sau: Lực siết lắp ghép Lực tác dụng trình làm việc động gồm lực quán tính khối lượng chuyển động tịnh tiến khối lượng chuyển động quay Hình Kết cấu Bu-lơng truyền Tải trọng tác dụng lên bulông truyền thay đổi theo chu kỳ có giá trị lớn, động kỳ Vì thiết kế chế tạo cần phải đảm bảo sức bền độ cứng vững, phải có sức bền mỏi cao cho bulông truyền Đáp ứng yêu cầu đó, ta dùng thép hợp kim Cr-Ni 40XH để chế tạo Để tăng sức bền chống mỏi bulông truyền thì: chỗ thay đổi kích thước đường kính bulơng chỗ nối tiếp thân đầu bulơng làm bán kính góc lượn lớn để giảm ứng suất tập trung phần thân nối ren làm thắt lại 3.3 Tính tốn thơng số 3.3.1 Tính tốn piston Với thơng số nêu trên, động thiết kế động cao tốc, phục vụ lĩnh vực công ngiệp Từ điều kiện đó, ta dễ dàng xác định thống số piston + Đường kính piston D = 77[mm] + Chiều cao piston H=(0,5÷0,8)D Chọn H=0,65.D=0,65.78=50[mm] [8] + Vị trí chốt piston h=(0.35-0.45)D.Chọn h=0,415.D=0,41.77=32 [mm] [8] + Đường kính bệ chốt piston db=1,4dcp=1,4.20=28[mm] [8] Các thơng số lại lựa chọn tương thông số động tham khảo 1NZ-FE thỏa mãn điều kiện bền cho piston + Chiều sâu rãnh Xec-măng t=D/25=77/25=3 [mm] [8] + Số rãnh Xec-măng n=3 + Chiều dày đỉnh có làm mát đỉnh: (0,04 – 0,07).D Ta chọn: = 0,052 77= [ mm ] + Chiều dày phần đầu: s=(0,06-0,12) D [8] Ta chọn: s=0,08 77=6 [mm] + Khoảng cách c từ đỉnh đến xéc măng thứ nhất: ( 0,6 – 1,2 ) [8] Ta chọn: c = 1,2.4= 4,8 ≈ [ mm ] + Chiều dày hướng kính t: ( - ).D [8] Ta chọn: t = 77/25= [ mm ] + Chiều cao a: ( 0,3 – 0,6 ).t [8] Ta chọn: a = 3.0.6=1,8 ≈ 2[ mm ] + Số xéc măng khí: -3 Ta chọn: + Thể tích bng cháy giới hạn từ đỉnh piston, xylanh nắp máy Với động sử dụng buồng cháy thống nhất, thể tích vùng lõm chiếm phần lớn thể tích bng cháy Bán kính vòng lõm đỉnh piston khoảng D1=34[mm] + Chiều sâu phần đáy lõm l1=4 [mm] + Đường kính lỗ dầu piston Φ1,5 + Chiều dày phần thân piston yêu cầu phải đạt độ bền định phần chịu lực ngang lớn, mặt khác khơng q dày làm tăng khối lượng piston Ta có, δ2=(0,02÷0,03)D=(1.54÷2.31)mm, ta lấy δ2=2 [mm] + Đường kính rãnh lắp vòng chặn chốt piston 22 [mm] Vòng chặn chốt piston lắp lỏng rãnh để xoay tự rãnh khơng q rộng dễ làm chốt piston chuyển động tịnh tiến gây va đập hỏng vòng chắn + Tại rãnh lắp xéc-măng, ta cần gia cơng đạt độ xác cao, có tiết diện hình thang đối xứng để lắp xéc-măng ta ngăn lọt khí đồng thời ngăn khơng cho muội than bám vào rãnh gây kẹt xéc-măng Từ kích thước xéc-măng, ta xác định kích thước rãnh xéc-măng 3.3.2.Tính tốn chốt piston + Đường kính chốt Piston dcP=0,26.D=0,26.77=20[mm] Chọn dcP=20[mm] [8] + Bề dày bạc lót ta chọn [mm] + Đường kính lỗ chốt piston d0=(0,6÷0,8)dcp Chọn d0=0,65dcp=0,65.20=13 Ta lấy d0=13[mm] [8] + Chiều dài chốt piston lcp=51[mm] 3.3.3.Tính tốn thơng số truyền + Chiều dài truyền l= R S 85,5 = = ≈ 178 [ mm ] λ 2λ 2.0, 24 [mm] [8] Các thơng số lại xác định theo kích thước chốt khuỷu, trục truỷu theo điều kiện bền - Đầu nhỏ truyền, ta chọn: + Đường kính ngồi bạc đầu nhỏ truyền d 1=dbạc=(1.1-1.25)dcp= 22[mm] + Đường kính ngồi đầu nhỏ truyền d2=(1.25-1.65)dcp= 28 [mm] + chiều dài đầu nhỏ ld ld=(0.28-0.32)D= 22 [mm] + Đường kính lỗ dầu bơi trơn chốt piston ddầu=2 [mm] - Đầu to truyền: +Đường kính chốt khuỷu :dck= (0,56- 0,75).D=43,12- 57,75[mm] [8] Ta chọn dck= 50 [mm] +Chiều dày bạc lót :(0,03-0,05).dck=1,4-2,3 [mm] Ta chọn Chiều dày bạc lót là: [mm] + Khoảng cách tâm bu-lông truyền c=(1,3-1,75).dck=60,3-81,2 [mm]=> Ta chọn c=60,5 [mm] + Chiều dài đầu to truyền lđt= (0,45- 0,95).dck= 20,87- 44,07 [mm] Chọn lđt= 40 [mm] + Chiều ngang truyền hng=19 [mm] + Chiều rộng truyền hr=4/5.hng=4/5.19=15,2 [mm] Ta chọn hr=15 [mm]và tăng dần từ đầu nhỏ tới đầu to 3.3.3.Tính tốn số thông số xec-măng Đối với động cao tốc thiết kế sơ dung số liệu kinh nghiệm sau để xác định trị số khe hở mặt đáy xec-măng ∆1 , khe hở bụng xecmăng ∆ , khe hở miệng xec-măng trạng thái cơng tác fo - Xec-măng thứ Khe hở mặt đáy xec-măng: [mm] ∆1 = 0,11 − 0, [mm] => Chọn ∆1 = 0,18 Khe hở bụng xec-măng: ∆ = 0,3 − 0, [mm] = > Chọn ∆ = 0,3 [mm] Khe hở miệng xec-măng trạng thái cơng tác f o=0,005 D [mm] fo=0,385 [mm] - Xec-măng thứ hai Khe hở mặt đáy xec-măng: ∆1 = 0, 09 − 0,15 [mm] => Chọn ∆1 = 0,15 [mm] Khe hở bụng xec-măng: ∆ = 0,3 − 0, [mm] = > Chọn ∆ = 0,3 [mm] Khe hở miệng xec-măng trạng thái cơng tác f o=0,004 D [mm] fo=0,308 [mm] - Xec-măng dầu Khe hở mặt đáy xec-măng: ∆1 = 0, 03 − 0, 08 [mm] => Chọn ∆1 = 0, 031 [mm] Khe hở bụng xec-măng: ∆ = 0,5 − 1,5 [mm] = > Chọn ∆ = 0, [mm] Khe hở miệng xec-măng trạng thái cơng tác fo=(0,001-0,002) D [mm] => Chọn fo=0,002.D=0,154 [mm] TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Bình, Nguyễn Tất Tiến “Nguyên lý Động đốt trong” Nhà xuất giáo dục, năm 1994 [2] ThS Nguyễn Quang Trung “Hướng dẫn- Đồ án thiết kế động đốt trong” [3] Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến, Phạm Văn Thế “Kết cấu tính tốn Động đốt trong, Tập 1” Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà Nội, năm 1979 [4] https://vi.scribd.com/document/318890575/CHUYEN-%C4%90%E1%BB%80%C4%90%E1%BB%98NG-C%C6%A0-1NZ-FE-TREN-XE-TOYOTA-VIOS-2007 (ngày truy cập 10/10/2018) [5] https://en.wikipedia.org/wiki/Toyota_1NZ_engine (ngày truy cập 10/10/2018) [6] http://mywikimotors.com/toyota-1nz/ (ngày truy cập 10/10/2018) [7] Cataloge engine 1NZ-FE(ngày truy cập 10/10/2018) [8] T.S.Trần Thanh Hải Tùng “Bài giảng mơn học tính tốn thiết kế động đốt trong” ... Nghĩa 22 Tính tốn thiết kế động đốt (Động X14-0118) Hình Đồ thị lực quán tính SVTH: Phạm Phúc Nhật Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa 23 Tính tốn thiết kế động đốt (Động X14-0118) 1.7 Đồ thị khai... Phúc Nhật Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa 12 Tính toán thiết kế động đốt (Động X14-0118) Hình 1 Đồ thị cơng, đồ thị Brich, đồ thị lực quán tính động sử dụng nhiên liệu Gasoline kỳ không tăng... thiết kế động đốt (Động X14-0118) MỞ ĐẦU Thiết kế Động Cơ Đốt Trong môn học quan trọng sinh viên chuyên ngành động lực Môn học giúp sinh viên nắm vững kiến thức môn học: ‘’ Nguyên lý Động Cơ Đốt