đồ án động cơ đốt trong

huyết minh Đồ án động cơ đốt trong tổng hợp rất nhiều kiến thức chuyên ngành cũng như kiến thức của các môn học cơ sở giúp người đọc có những hiểu biết từ cơ bản, cụ thể đến chuyên sâu khái quát về động cơ đốt trong. Đây là tài liệu tham khảo dành cho sinh viên ngành Cơ khí chế tạo máy.

LỜI NÓI ĐẦU

Động cơ đốt trong đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế,là nguồn động lực cho các phương tiện vận tải như ôtô,máy kéo,xe máy,táu thủy,máy bay và các máy công tác như máy phát điện,bơm nước … Mặt khác động cơ đốt trong đặc biệt là động cơ ôtô là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường,nhất là ở thành phố

Sau khi học xong môn học ‘‘ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG’’, em đã vận dụng nhữngkiến thức đã học để làm đồ án ‘‘TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG’’ Trong quá trìnhtính toán để hoàn thành đồ án môn học chuyên nghành này, bước đầu đã gặp không ít khókhăn bỡ ngỡ nhưng với sự nỗ lực của chính bản thân cùng với sự hướng dẫn và giúp đỡ hếtsức tận tình của các thầy giáo LÊ QUANG THẮNG ,giờ đây sau một thời gian làm việc hếtmình, nghiêm túc trong nghiên cứu và tìm hiểu em đã hoàn thành xong đồ án môn họcĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Tuy nhiên do đây là lần đầu tiên em vận dụng lý thuyết đã học,vào tính toán một bài tập cụ thể theo thông số cho trước, nên gặp rất nhiều khó khăn và khôngtránh khỏi những sai sót Vì vậy em rất mong được sự xem xét, sự giúp đỡ chỉ bảo và đưa ra ýkiến của các thầy để em hoàn thành đồ án một cách tốt nhất, đồng thời cũng qua đó rút ra kinhnghiệm, bài học làm giàu kiến thức chuyên môn và khả năng tự nghiên cứu của mình

Qua Đồ án này em cảm thấy mình cần phải có nổ lực cố gắng nhiều hơn nữa, cần phải cómột phương pháp nghiên cứu đúng đắn trên con đường mình đã chọn

Cũng qua đồ án này em xin bày tỏ lòng biết ơn đối với thầy giáo LÊ QUANG THẮNGcùng các thầy giáo trong khoa đã giúp đỡ, hướng dẩn tận tình và đóng góp ý kiến quý báugiúp em hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất và đúng tiến độ

Rất mong được sự giúp đỡ nhiều hơn nữa của thầy

Em xin chân thành cảm ơn!

SVTH: NGUYỄN NGỌC HIẾU

PHẦN I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC

TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

1 ) các thông số chọn :

1.1 )Số liệu ban đầu :

1- Công suất động cơ : Ne = 30 (mã lực ) = 22,38 (kw)

2- Số vòng quay của trục khuỷu n : n =2600 (vg/ph)

11 Góc đóng muộn của xupap nạp : α2 = 520

12- Góc mở sớm của xupáp thải : 1 = 580

13 Góc đóng muộn xupáp thải : 2 = 160

14 Góc phun sớm : i = 170

15- Chiều dài thanh truyền : ltt = 155 (mm)

16- Khối lượng nhóm piton : mpt =0,84 (kg)

17- Khối lượng thanh truyền mtt mtt =1,34 (kg)

18- Kiểu động cơ 3DN88 , đông cơ diesel không tăng áp

1.2 )Các thông số cần chọn :

1 )Áp suất môi trường :pk

Áp suất môi trường pk là áp suất khí quyển trước khi nạp vào đông cơ (với động cơ không tăng áp ta có áp suất khí quyển bằng áp suất trước khi nạp nên ta chọn pk =po

Ở nước ta nên chọn pk =po = 0,1 (MPa)

2 )Nhiệt độ môi trường :Tk

Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm

Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ trước xupáp nạp nên :

Tk =24ºC =297ºK

3 )Áp suất cuối quá trình nạp :pa

Áp suất Pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại đông cơ ,tính năng tốc độ

n ,hệ số cản trên đường nạp ,tiết diện lưu thông… Vì vậy cần xem xét đông cơ đang tính thuộc nhóm nào để lựa chọn Pa

Áp suất cuối quá trình nạp pa có thể chọn trong phạm vi:

pa =(0,8-0,9).pk =0,88.0,1 = 0,088 (MPa)

chọn: pa =0,088 (Mpa)

4 )Áp suất khí thải P :

Áp suất này cũng phụ thuộc vào các thông số như p

Áp suất khí thải có thể chọn trong phạm vi :

p= (1,10-1,15) pk =(1,10-1,15).0.1 (MPa)

chọn p =0,11 (MPa)

5 )Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T

Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành hỗn hợp khí ở bên ngoài hay bên trong xy lanh

Với động cơ diesel : ∆T=20ºC - 40ºK chọn ∆T=29,5ºK

8 )Hệ số quét buồng cháy λ :

Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta chọn λ =1

9 )Hệ số nạp thêm λ

Hệ số nạp thêm λ phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí Thông thường ta có thể chọn λ

=1,02÷1,07 ; ta chọn λ =1,0316

10 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ :

Thể hiện lượng nhiệt phát ra của nhiên liệu dùng để sinh công và tăng nội năng ở điểm zvới lượng nhiệt phát ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu

ξ phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ Với các loại đ/c điesel ta thườngchọn : ξ=0,70-0,85

Chọn : ξ=0,75

11 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ :

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ tùy thuộc vào loại động cơ xăng hay là động cơđiezel ξ bao giờ cũng lớn hơn ξ

Với các loại đ/c điesel ta thường chọn : ξ =0,80-0,90

ta chọn ξ=0,85

12 )Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công φ :

Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ với chu trìnhcông tác thực tế Sự sai lệch giữa chu trình thực tế với chu trình tính toán của động cơ xăng íthơn của động cơ điezel vì vậy hệ số φ của đ/c xăng thường chọn hệ số lớn

Có thể chọn φ trong phạm vi: φ =0,92-0,97

Nhưng đây là đ/c điezel nên ta chọn φ =0,938

II )Tính toán các quá trình công tác :

2 )Nhiệt độ cuối quá trình nạp T

Nhiệt độ cuối quá trình nạp T đươc tính theo công thức:

T= \f(P,P\f(m-1,m\a\ac\vs2(\f(+λ.γ.T,1+γ ºK

Vậy : M = = 0,9057 (kmol/kg nhiên liệu)

5 )Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M :

Lượng kk lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M được tính theo công thức :

M = \f(1, 12 4 32

� � (kmol/kg) nhiên liệu

Vì đây là đ/c điezel nên ta chọn C=0,87 ; H=0,126 ;O=0,004

M = \f(1, (\f(,12 + \f(,4 - \f(,32 ) =0,4946 (kmol/kgnhiên liệu)

6 )Hệ số dư lượng không khí α

Vì đây là động cơ điezel nên :

α = \f(M,M = = 1,831

2.2 )Tính toán quá trình nén :

1 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí :

= 19,806+0,00209.T (kJ/kmol.độ)

2 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phạm cháy :

Khi hệ số lưu lượng không khí α >1 tính theo công thức sau :

= \f(,α + \f(1,2 \f(,α.10 T (kJ/kmol.độ)

= (kJ/kmol.độ)

= 20,7684 + 0,002651T (kJ/kmol.độ)

3 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp :

Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén tính theo công thức sau :

= \f(+γ.,1+γ = (kJ/kmol.độ)

= 19,83739 + 0,002108T = (kJ/kmol.độ)

4 ) Chỉ số nén đa biến trung bình n:

Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào thông số kết cấu và thông số vận hành nhưkích thước xy lanh ,loại buồng cháy,số vòng quay ,phụ tải,trạng thái nhiệt độ của động cơ…Tuy nhiên n tăng hay giảm theo quy luật sau :

Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n tăng.Chỉ số nén đa biếntrung bình n được xác bằng cách giải phương trình sau :

n-1 = \f(b',2\a\ac\vs2(n-1\f(,a'+.T

Chú ý :thông thường để xác định được n ta chọn n trong khoảng 1,340÷1,390

Rất hiếm trường hợp đạt n trong khoảng 1,400 ÷ 1,410

Chọn

VP = = = 0,367484

ta chọn n theo điều kiện bài toán cho đến khi nào thõa mãn điều kiện bài toán :thay nvào VT và VP của phương trình trên và so sánh,nếu sai số giữa 2 vế của phương trình thõamãn <0,2% thì đạt yêu cầu

Sau khi chọn các giá trị của n ta thấy n =1,368 thõa mãn điều kiện bài toán

5 )Áp suất cuối quá trình nén P :

Áp suất cuối quá trình nén P được xác định theo công thức :

P = P ε\a\ac\vs2(n = 0,088 = 4,588 (MPa)

6 )Nhiệt độ cuối quá trình nén T

Nhiệt độ cuối quá trình nén T được xác định theo công thức

T = T ε\a\ac\vs2(n-1 = 339,165 = 982,5430 ( ºK )

7 )Lượng môi chất công tác của quá trình nén M :

Lượng môi chất công tác của quá trình nén M được xác định theo công thức :

M = M+ M = M (1r) = 0,9057.(1+0,0337) = 0,9362 (Kmol/kg nh.liệu)

2.3 )Tính toán quá trình cháy :

1 )Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β :

Ta có hệ số thay đổi phần tử lý thuyết β được xác định theo công thức :

2 )Hệ số thay đổi phân tử thực tế β: ( Do có khí sót )

Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác đinh theo công thức :

β = = = 1,0338

3 )Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z β : (Do cháy chưa hết )

Ta có hệ số thay đổi phân tư thực tế tại điểm z β được xác định theo công thức :

4 )Lượng sản vật cháy M :

Ta có lượng sản vật cháy M đươc xác định theo công thức :

M= M +ΔM = β M = 1,0349.0,9057 = 0,9373

5 )Nhiệt độ tại điểm z T :

* Đối với động cơ điezel,tính nhiệt độ T bằng cách giải pt cháy :

+( )= β T (*)

Trong đó :

Q : là nhiệt trị của dầu điezel ,Q =42,5 10 ( kJ/kgn.l )

= 19,83739 + 0,002108

Giải phương trình : ta được

Phù hợp với động cơ điesel có : Tz = (1800  2200 ) oK

6 )Áp suất tại điểm z p :

Ta có áp suất tại điểm z p được xác định theo công thức :

p =λ P ( MPa )

Với λ là hệ số tăng áp

λ= β \f(T,T

CHÚ Ý : -Đối với động cơ điezel hệ số tăng áp λ được chọn sơ bộ ở phần thông số

chọn Sau khi tính toán thì hệ số giãn nở ρ (ở quá trình giãn nở) phải đảm bảo ρ<λ,nếu không thì phải chọn lại λ

-λ được chọn sơ bộ trong khoảng 1,5 ÷2

Đối với động cơ điezel Q= Q Q = 42.500 (kJ/kg n.l)

Qua kiệm nghiêm tính toán thì ta chọn đươc n =1,219.Thay n vào 2 vế của pt trên ta

so sánh ,ta thấy sai số giữa hai vế <0,2% nên n chọn là đúng

4 )Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T :

T= =( ºK )

5 )Áp suất cuối quá trình giãn nở p :

Áp suất cuối quá trình giãn nở P được xác định theo CT :

thõa mãn điều kiện không vượt quá 15 %

2.5 )Tính toán các thông số chu trình công tác

Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đó ta có áp suất chỉ thị trung bình

Trong thực tế được xác định theo công thức :

p= p'.φ =0,7637.0,938 = 0,7163(MPa)

Trong đó φ _hệ số hiệu đính đồ thị công.chọn theo tính năng và chủng loại đông cơ

3 )Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g :

Ta có công thức xác định suất tiêu hoa nhiên liệu chỉ thị g:

g= \f(432.10.η.P,M.P.T = (g/kW.h)

4 )Hiệu suất chỉ thi η:

Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị η :

η = \f(,g.Q = ( %)

5 )Áp suất tổn thất cơ giới P :

Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và đươc

biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ.Ta có

tốc độ trung bình của động cơ là :

có sự chênh lệch nhiều nên có thể chấp nhận được

7 )Hiệu suất cơ giới η :

Ta có có thức xác định hiệu suất cơ giới:

η =

e i

p

p = 0,7903 %

8 )Suất tiêu hao nhiên liệu g :

Ta có có thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là:

III ) Vẽ và hiệu đính đồ thị công :

Căn cứ vào các số liệu đã tính p , p , p , p , p ,n, n, ε ta lập bảng tính đường nén và r

đường giãn nở theo biến thiên của dung tích công tác V = i.V

V : Dung tích buồng cháy

V = \f(V,ε–1 = = 0,0358 ( dm3 )

Các thông số ban đầu: p = 0 ,11 MPa ; p = 0,088MPa; p= 4,5888 MPa

p = 8,2598 MPa ; p = MPa

3.1 ) Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén :

- Phương trình đường nén đa biến :

P.V\a\ac\vs2(n = const

Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường nén thì :

P V\a\ac\vs2(n = P V\a\ac\vs2(n

P = P \f(V,V\a\ac\vs2(n\f(1, = P \a\ac\vs2(n\f(1,i = \a\ac\vs2(n\f(P,i

n : Chỉ số nén đa biến trung bình n =

P : Áp suất cuối quá trình nén P = 4,5888 ( MPa)

3.2 ) Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở :

- Phương trình của đường giãn nở đa biến :

P.V\a\ac\vs2(n = const

Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì :

P V\a\ac\vs2(n = P V\a\ac\vs2(n → P = P \f(V,V\a\ac\vs2(n\f(1,

Ta có : ρ = \f(V,V : Hệ số giãn nở khi cháy ρ =

V = ρ.V Vậy P = P \f(V,ρ.V\a\ac\vs2(n\f(1, = \a\ac\vs2(n\f(V,V\a\ac\vs2(n\f(P.ρ, =

P = P.\f(ρ,i

\a\ac\vs2(n

Giá trị biểu diễn :

Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị :

gtbd = \f(gtt,μ = ( mm )

3.5 ) Lần lượt hiệu định các điểm trên đồ thị :

1 ) Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp : (điểm a)

Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc đóng muộn xupáp thải β , bán kính này cắtđường tròn tại điểm a’ Từ a’ gióng đường thẳng song song với trục tung cắt đường P tạiđiểm a Nối điểm r trên đường thải ( là giao điểm giữa đường P và trục tung ) với a ta đượcđường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp

2 ) Hiệu định áp suất cuối quá trình nén : ( điểm c’)

Áp suất cuối quá trình nén thực tế do hiện tượng phun sớm (động cơ điezel ) và hiệntượng đánh lửa sớm (động cơ xăng ) nên thường chọn áp suất cuối quá trình nén

Thực tế P’ đã tính Theo kinh nghiệm , áp suất cuối quá trình nén thực tế P’ được xác định theo công thức sau :

Vì đây là động cơ điezel :

P’ = P + \f(1,3.( P - P ) = 4,5888 + \f(1,3 ( 8,2598 - 4,5888) = 5,81( MPa )

Từ đó xác định được tung độ điểm c’trên đồ thị công :

y = = = 175,92 (mm )

3 ) Hiệu chỉnh điểm phun sớm : ( điểm c’’ )

Do hiện tương phun sớm nên đường nén trong thực tế tách khỏi đường nén lý thuyết tạiđiểm c’’ Điểm c’’ được xác định bằng cách Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định đượcgóc phun sớm hoặc góc đánh lửa sớm θ, bán kính này cắt vòng tròn Brick tại 1điểm Từ điểm gióng này ta gắn song song với trục tung cắt đường nén tại điểm c’’ Dùngmột cung thích hợp nối điểm c’’ với điểm c’

4 )Hiệu đính điểm đạt P thực tế

Áp suất p thực tế trong quá trình cháy - giãn nở không duy trì hằng số như động cơđiezel ( đoạn ứng với ρ.V ) nhưng cũng không đạt được trị số lý thuyết như động cơ xăng.Theo thực nghiệm ,điểm đạt trị số áp suất cao nhất là điểm thuộc miền

vào khoảng 372° ÷ 375° ( tức là 12° ÷ 15° sau điểm chết trên của quá trình cháy và giãn nở ) Hiệu định điểm z của động cơ điezel :

- Xác định điểm z từ góc 15º Từ điểm O΄trên đồ thị Brick ta xác định góc tương ứng với 375º góc quay truc khuỷu ,bán kính này cắt vòng tròn tại 1 điểm Từ

điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường P tại điểm z

- Dùng cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát với đường giãn nở

5 ) Hiệu định điểm bắt đầu quá trình thải thực tế : ( điểm b’ )

Do có hiện tượng mở sớm xupáp thải nên trong thực tế quá trình thải thực sự diễn rasớm hơn lý thuyết Ta xác định điểm b bằng cách : Từ điểm O’trên đồ thị Brick

ta xác định góc mở sớm xupáp thải β,bán kính này cắt đường tron Brick tại 1 điểm.Từ điểmnày ta gióng đường song song với trục tung cắt đường giãn nở tại điểm b’

6 ) Hiệu định điểm kết thúc quá trình giãn nở : ( điểm b’’ )

Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế P thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở

lý thuyết do xupáp thải mở sớm Theo công thức kinh nghiệm ta có thể xác định được : P= P + \f(1,2.( P - P ) = 0,11 + \f(1,2 ( - 0,11 ) = 0,2015 (MPa)

Từ đó xác định tung độ của điểm b’’ là :

y = = = 6,1 ( mm )

O' O

0

Đồ thị công chỉ thị

PHẦN II : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC

I ) Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học :

Các đường biểu diễn này đều vẽ trên 1 hoành độ thống nhất ứng với hành trình piston

S = 2R Vì vậy độ thị đều lấy hoành độ tương ứng với V của độ thị công ( từ điểm 1.Vđến ε.V )

1.1 ) Đường biểu diễn hành trình của piston x = ƒ(α)

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn hành trình của piston theo trình tự sau :

1 Chọn tỉ xích góc : thường dùng tỉ lệ xích ( 0,6 ÷ 0,7 ) ( mm/độ )

ở đây ta chọn tỉ lệ xích 0,7 mm/độ

2 Chọn gốc tọa độ cách gốc cách độ thị công khoảng 15 ÷ 18 cm

3 Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 10° ,20° ,…….180°

4 Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm 10° ,20° ,…….180°

tương ứng trên trục tung của đồ thị của x = ƒ(α) ta được các điểm xác định chuyển

vị x tương ứng với các góc 10°,20°,… 180°

5 nối các điểm xác định chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ x = f(α)

1.2 ) Đường biểu diễn tốc độ của piston v = f(α)

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn tốc độ của píton v = f(α) Theo phương pháp đồ thịvòng Tiến hành theo các bước cụ thể sau:

1.Vẻ nửa vòng tròn tâm O bán kính R ,phía dưới đồ thị x = f(α) Sát mép dưới của bản vẽ

5 Nối tại các điểm a,b,c,… Tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ piton thểhiện bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ các điểm cắt vòng tròn bán kính R tạo vớitrục hoành góc α đến đường cong a,b,c…

Đồ thị này biểu diễn quan hệ v = f(α) trên tọa độ độc cực :

Hinh 2.1: Dạng đồ thị v = f(α)

1.3 Đường biểu diễn gia tốc của piston j = f( x)

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston theo phương pháp Tôlê ta vẽ theo cácbước sau :

2 3 4 5 6

7 8 9 10 1112

13 14 15 16

17 1

18

0 2

3 4 568

12 10 9

13 15 17

A

F

FD ,chia các đoạn này làm 8 phần , nối 11, 22, 33 …Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11,

22, 33 …ta được đường cong biểu diễn quan hệ j = ƒ(x)

2.1 )Các khối lượng chuyển động tịnh tiến :

- Khối lượng nhóm piton m = 0,84 Kg

- Khối lượng thanh truyền phân bố về tâm chốt piston

+ ) Khối lương thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m có thể tra

trong các các sổ tay ,có thể cân các chi tiết của nhóm để lấy số liệu

hoặc có thể tính gần đúng theo bản vẽ

+ ) Hoặc có thể tính theo công thức kinh nghiêm sau :

Đối với động cơ điezel ta có :

m = (0, 28 0, 29)� m tt

Trong đó m là khối lượng thanh truyền mà đề bài đã cho tt

2.4)Vẽ đường biểu diễn lực quán tính :

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn lực quán tính theo pp Tolê nhưng hoành độ đặttrùng với đường p ở đồ thị công và vẽ đường -P j=ƒ(x) (tức cùng chiều với j = ƒ(x))

Ta tiến hành theo bước sau :

1 ) Chọn tỷ lệ xích để của P j là μ (cùng tỉ lệ xích với áp suất p ) (MPa/mm),

tỉ lệ xích μ cùng tỉ lệ xích với hoành độ của j = ƒ(x)

Chú ý :

Ở đây lực quán tính p sở dĩ có đơn vị là MPa (tính theo đơn vị áp suất ) bởi vì được

tính theo thành phần lực đơn vị (trên 1 đơn vị diện tích đỉnh piston )để tạo điều kiện chocông việc công tác dụng lực sau này của lực khí thể và lực quán tính

gtt

 = = 29,57 ( mm ) -Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực tiểu :

Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33…Ta đuợc đường cong biểu diễn quan hệ–P = ƒ(x)

2.5 ) Đường biểu diễn v = ƒ(x)

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn quan hệ v = ƒ(x) dựa trên 2 đồ thị là đồ thị

đó là x = ƒ(x) và đồ thị v = ƒ(x) (sử dụng theo pp đồ thị vòng ).Ta tiến hành theo đồ thị sau :

1 ) Từ tâm các điểm đã chia độ trên cung của đồ thị Brick ta gióng các đường song song với trục tung tương ứng với các giá trị góc quay α = 10°, 20°, 30°…180°

2 ) Đặt các giá của vận tốc v này (đoạn thẳng biểu thị giá trị của v có 1 đầu mút thuộc đồthị v = ƒ(x) ,1 đầu thuộc nữa vòng tròn tâm O, bán kính R trên đồ thị ) trên các tia song song

với các trục tung nhưng xuất phát tư các góc tương ứng trên đồ thị Brick gióng xuống hệ trục tọa độ của đồ thị v = ƒ(x).

3 ) Nối các điểm trên đồ thị ta được đường biểu diễn quan hệ v = ƒ(x)

Chú ý : nếu vẽ đúng điểm v sẽ ứng với j = 0

2.6 ) Khai triển đồ thị công P–V thành p =ƒ(α)

Để thuận tiện cho việc tính toán sau này ta tiến hành khai triển đồ thị công P–V

thành đồ thị p =ƒ(α).Khai triển đồ thị công theo trình tự sau :

1 ) Chọn tỷ lệ xích μ = 2°/ 1mm Như vậy toàn bộ chu trình 720° sẽ ứng với 360 mm.Đặt hoành độ α này cùng trên đường đậm biểu diễn P và cách điểm chết dưới của đồ thị côngkhoảng 4÷5 cm

+ ) Khi khai triển cần cận thận đoạn có độ dốc tăng trưởng và đột

biến lớn của p từ 330° ÷ 400° ,nên lấy thêm điểm ở đoạn này để vẽ

Đồ thị P = ƒ(x) biểu diễn trên đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ của

động cơ.Nếu động cơ ở tốc độ cao đường này thế nào cũng cắt đường nén ac Động cơ tốc độthấp, đường P ít khi cắt đường nén Ngoài ra đường P còn cho ta tìm được giá trị của P = P +

180 360 540 7200

pkt= f( α)

P một cách dễ dàng vì giá trị của đường p chính là khoảng cách giữa đường nạp P với đườngbiểu diễn P của các quá trình nạp, nén ,cháy giãn nở và thải của động cơ

Khai triển đồ thị P = ƒ(x) thành đồ thị P = ƒ(α) tương tự như cách ta khai triển đồ thị

công ( thông qua vòng tròn Brick ) chỉ có điều cần chú ý là đồ thị trước là ta biểu diễn đồ–P = ƒ(x) nên cần lấy lại giá trị P cho chính xác

2.9 ) Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến T = ƒ(α) và đồ thị lực pháp tuyến Z = ƒ(α)

Theo kết quả tính toán ở phần động lực học ta có công thức xác định lực tiếp tuyến

và lực pháp tuyến như sau :

Vẽ 2 đường này theo trình tự sau:

- Bố trí hoành độ α ở dưới đường P , tỷ lệ xích μ = 2°/ 1mm sao cho đường

biểu diễn nằm ở khoảng giữa tờ giấy kẻ ly A ( có thể chọn trùng với đường biểu

diển hoành độ của đồ thị j = ƒ(α) )

- Căn cứ vào thông số kết cấu λ = R/l, dựa vào các công thức trên và dựa vào đồ

thị P = ƒ(α) ta xác định được các giá trị cho trong bảng dưới đây theo góc quay α của trục khuỷu

- Biểu diển đường T  f( ) và Z  f( ) trên tọa độ đã chọn

Chú ý : Kiểm tra các mối tương quan nhau :

+ ) Ở các điểm   � � � � �0 ,180 ,360 ,540 ,720 ta đều có T = 0 nên đường T đều cắt trục hoành 

+ ) Ở các điểm p�0thì T = Z = 0 nên 2 đường này giao nhau trên trục hoành

18,77 -15,09 -11,84

13,52 -12,55 -6,07

22,68 14,53 -17,81

26,24 11,69 -23,67

2.10 )Vẽ đường biểu diễn ΣT = ƒ(α) của động cơ nhiều xy lanh.

1) Ta xác định chu kỳ của momen tổng phụ thuộc vào số xy lanh và số kỳ ,chu kỳ này

bằng đúng góc công tác của các khuỷu :

Nếu trục khuỷu không phân bố các khuỷu theo đúng góc công tác (điều kiện đồng đều chu trình ) thì chu kỳ của momen tổng cũng thay đổi

Nếu trục khuỷu không phân bố các khuỷu theo đúng góc công tác (điều kiện đồng đều chutrình) thì chu kỳ của mômen tổng cũng thay đổi

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn cũng chính là đường biểu diễn (do ta đãbiết ) Ta vẽ đườngbiểu diễn này như sau :

2) Lập bảng xác định các góc ứng với các khuỷu theo thứ tự làm việc của độngcơ,chẳng hạn đối với động cơ 4 kỳ,3 xilanh có thứ tự làm việc 1-3-2 :

b Vẽ đường ngang xác định (đại diện cho mômen cản) trực tiếp trên đồ thị bằng

cách đếm diện tích bao bởi đường với trục hoành () rồi chia diện tích này chochiêu dài của trục hoành Nghĩa là :

= = 10,39 (mm)

Tính theo công suất động cơ

10,36 (mm)

Ta kiểm nghiệm bằng công thức thực nghiệm sau : 100

= 100 0,29 đạt yêu cầu bài toán

2.11 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.

Ta tiến hành vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu theo các bước:

- Vẽ hệ trục tọa độ 0’TZ và dựa vào bảng tính T= f( α) và Z= f( α) đã tính ở bảng trên để xác

định được các điểm 0 là điểm có tọa độ T0o

, Z0o

; điểm 1 là các điểm T10o

, Z10o

…điểm 72 làđiểm có tọa độ T720o

, Z720o

.Thực chất đây là đồ thị ptt biểu diễn trên đồ thị T- Z do ta thấy tính từ gốc tọa độ tại bất

kỳ điểm nào ta đều có :

- Tìm gốc của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu bằng cách đặt vec tơ pko ( đại diện cho lực quán

tính ly tâm tác dụng lên chốt khuỷu) lên đồ thị Ta có công thức xác định lực quán tính ly tâm

tác dụng lên chốt khuỷu là:

= 0,9648.50 = 3572,488 ( MN)

=> gtbd OO’ = = 17,79 (mm )Khối lượng thanh truyền quy dẫn về tâm chốt khuỷu tính = (

= 0,9648 kg

Vậy xác định được gốc O của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Nối O với bất cứ

điểm nào trên đồ thị ta đều có:

Trị số thể hiện bằng độ dài OA Chiều tác dụng là chiều Điểm tác dụng là điểm a

trên phương kéo dài của AO cắt vòng tròn tượng trưng cho mặt chốt khuỷu

0