Tính toán nhiệt, động lực học trục khuỷu – thanh truyền, kiểm nghiệm bền các chi tiết chủ yếu” trong động cơ SSANGYONG MUSSO e23

TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ LỜI MỞ ĐẦU Ngành công nghiệp ô tô đời từ lâu, nhiều quốc gia tích cực thúc đẩy ngành tơ cách mạnh mẽ Và nói, ngành cho thấy phát triển đất nƣớc, tiện nghi, lợi ích cho ngƣời Nhận thức đƣợc điều này, Đảng Nhà nƣớc tích cực thúc đẩy phát triển, tập trung vào ngành ô tô, bƣớc phát triển tiến tới sản xuất ô tô nƣớc mà khơng cần nhập Mơn “Đồ án tính toán kết cấu động đốt trong” mơn học đóng vai trị quan trọng việc thiết tập sở khoa học để thiết kế, tính toán kiểm nghiệm chi tiết động nhằm tối ƣu hóa đặc tính động mà bảo vệ mơi trƣờng, phù hợp với nhu cầu ngƣời Đồng thời thể độ mạnh mẽ bên bỉ chi tiết động Môn học môn sở, bƣớc đệm cho ngành công nghiệp ô tô đời Xuất phát từ điều kiện trên, với mơn học này, nhóm chúng em đƣợc thầy giáo giao đề tài: “ Tính tốn nhiệt, động lực học trục khuỷu – truyền, kiểm nghiệm bền chi tiết chủ yếu” động : SSANGYONG MUSSO E23 Trong trình thực đê tài này, đƣợc hƣớng dẫn thầy Hà Thanh Liêm, nhƣ giáo viên khác Nhóm chúng em hồn thành đề tài Do điều kiện thời gian nhƣ hạn chế trình độ chun mơn thân, thêm vào vấn đề nghiên cứu mẻ so với nhóm chúng em nên đề tài khơng thể tránh khỏi sai sót Vì vậy, em mong nhận đƣợc đóng góp, bổ sung thầy để nhóm chúng em hiểu rõ nâng cao nhận thức Nhóm chân thành cảm ơn! TP.HCM, Ngày tháng năm 2019 Nhóm thực hiện: Nhóm Nguyễn Ngọc Thắng 15079621 Đặng Lê Trí Tồn 15073581 Nguyễn Thành Nam 15035061 Nhóm TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Ý KIẾN CỦA GIÁO VIÊN Nhóm TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Mục Lục CHƢƠNG : TÍNH TỐN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Mục đích tính toán 1.1.2 Chế độ tính tốn 1.2 Các thông số cho trƣớc động 1.3 Chọn thơng số tính tốn nhiệt 1.4 Tính tốn nhiệt CHƢƠNG 2: DỰNG ĐẶC TÍNH NGỒI ĐỘNG CƠ…………………………15 CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ PISTON- TRỤC KHUỶU – THANH TRUYỀN 14 3.1 Phân tích động học cấu trục khuỷu – truyền 18 3.2 Động học piston (phân tích theo phƣơng pháp giải tích) 18 3.2.1 Chuyển vị piston 18 3.2.2 Tốc độ piston 20 3.2.3 Gia tốc piston 21 CHƢƠNG : TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶUTHANH TRUYỀN 20 4.1 Mục đích chung 24 4.2 Sơ đồ lực mômen tác động lên cấu trục khuỷu- truyền động xylanh 24 4.3 Lực khí thể 25 4.4 Lực quán tính chi tiết chuyển động 26 4.5 Hệ lực tác dụng cấu trục khuỷu – truyền 29 CHƢƠNG : TÍNH TỐN NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 32 5.1 Khái quát 33 5.2 Tính tốn chi tiết nhóm pistonLỗi! Thẻ đánh dấu khơng đƣợc xác định 5.3 Tính tốn truyền Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng đƣợc xác định 5.4 Tính bền trục khuỷu Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng đƣợc xác định Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ CHƢƠNG : TÍNH TỐN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Mục đích tính tốn Tính toán nhiệt động đốt (ĐCĐT) chủ yếu xây dựng đồ thị công thị động cần đƣợc thiết kế thơng qua việc tính tốn thơng số nhiệt động học chu trình cơng tác động gồm q trình : Nạp - nén - (cháy + dãn nở) - thải Mỗi q trình đƣợc đặc trƣng thơng số trạng thái nhiệt độ , áp suất, thể tích môi chất công tác (MCCT) đầu cuối trình Trên sở lý thuyết nhiệt động học kỹ thuật, nhiệt động hóa học , lý thuyết động đốt , xác định giá trị thơng số nêu Tiếp theo, ta tính thơng số đánh giá tính chu trình gồm thơng số thị thơng số có ích chu trình nhƣ : áp suất thị trung bình pi, áp suất có ích trung bình pω, cơng suất thị Ni, cơng suất có ích Ne, … Cuối cùng, kết tính tốn nói xây dựng đồ thị cơng thị chu trình cơng tác số liệu cho bƣớc tính tốn động lực học thiết kế sơ nhƣ thiết kế kỹ thuật toàn động Trong tính tốn kiểm nghiệm động cho trƣớc , việc tính tốn nhiệt đƣợc thay cách đo đồ thị công thực tế băng thử công suất động nhờ phƣơng tiện , cơng cụ đo , ghi có kĩ thuật điện tử tin học đại nhiên, với phƣơng pháp tính tốn dựa sở lý thuyết nhiệt động hóa học ĐCĐT, ngƣời ta tiến hành khảo sát tiêu động lực tiêu kinh tế động có sẵn với kết đáng tinh cậy 1.1.2 Chế độ tính tốn Chế độ làm việc động đƣợc đặc trƣng thông số nhƣ cơng suất có ích , mơ men xoắn có ích , tốc độ quay nhiều thông số khác Các thơng số ổn định thay đổi phạm vi rộng tùy theo công dụng động Mỗi chế độ làm việc động có ảnh hƣởng đến tính kinh tế, hiệu quả, tuổi thọ , sức bền chi tiết tiêu khác Chế độ đƣợc chọn để tính tốn gọi chế độ tính tốn Chế độ tính tốn chế độ ảnh hƣởng đến sức bền tuổi thọ chi tiết loại động cụ thể chế độ phụ tải Do việc chọn chế độ tính tốn phải đƣợc cân nhắc kĩ Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Đối với động tĩnh tại, chế độ tính tốn thƣờng chế độ công suất định mức Đối với động xe , ngƣời ta thƣờng tính hai chế độ mơ men xoắn có ích lớn cơng suất có ích lớn ( động xăng) cơng suất có ích định mức ( động diesel) Đối với động cao tốc , chế độ tính chế độ cơng suất lớn thƣờng đƣợc chọn để tính , lực khí thể quán tính lớn chế độ tính tốn phải tiến hành phụ tải toàn phần ứng với lƣợng cung cấp nhiên liệu lớn , trạng thái nhiệt động phụ tải học cao Những chế độ tính tốn khác nhƣ : chế độ tải cục bộ, thay đổi thành phần hỗn hợp cháy , thay đổi góc đánh lửa góc phun nhiên liệu sớm đƣợc tiến hành cần khảo sát riêng biệt Thông thƣờng, ngƣời ta giả thiết động làm việc ổn định chế độ tính tốn Nhƣng thực nghiệm cho thấy chế độ làm việc động chu trình xảy khơng hồn tồn giống Giá trị áp suất lớn áp suất trung bình chênh lệch khoảng 5%-10% Điều yếu tố nhƣ điều kiện khí động q trình nạp, biến động trình cung cấp nhiên liệu , tạo hỗn hợp khí cháy… Chi phối Nhƣ vậy, số liệu ban đầu kết tính toán thu đƣợc giá trị trung bình mà thơi 1.2 Các thơng số cho trƣớc động Môi trƣờng sử dụng động cơ: môi trƣờng bình thƣờng Kiểu, loại động cơ: SSANGYONG MUSSO E23, Vh=2293 cm Số kỳ η: Số xilanh i: Cách bố trí xilanh: thẳng hàng Đƣờng kính xilanh, D= 8.72 (cm) Hành trình piston, S= 9,592 (cm) Cơng suất thiết kế, Ne = 102,9 (kW) Số vòng quay thiết kế , n = 5300(v/ph) Tỷ số nén, ε = 10,4 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Kiểu buồng cháy phƣơng pháp tạo hỗn hợp: Buồng cháy thống Kiểu làm mát: Làm mát Suất tiêu thụ nhiên liệu có ích : (g/kW.h) Góc mở sớm đóng muộn xupáp nạp thải: α1= 45o α2= 30o α3= 40o α4= 55o Chiều dài truyền, L = 171.1 (mm) Khối lƣợng nhóm piston, mnp = 0.6129 (kg) Khối lƣợng nhóm truyền, mtt = 1494.03(kg) 1.3 Chọn thơng số tính tốn nhiệt 1.3.1 Áp suất khơng khí nạp(po) Po = 0,1013 MN/m2 1.3.2 Nhiệt độ khơng khí nạp To = (Tkk + 273) với tkk =29oC To = (29 + 273) = 302 (K) 1.3.3 Áp suất khơng khí nạp trƣớc xupap nạp Pk = Po = 0,1013 (MN/m2) (tăng áp trung bình) 1.3.4 Nhiệt độ khí nạo trƣớc xupap nạp 1.3.5 Áp suất cuối trình nạp Pa= 0,875.0,1013= 0,0886 (MN/m2) 1.3.6 chọn áp suất khí sót Pr= 0,11 (MPa) 1.3.7 Nhiệt độ khí sót Tr= 1050 (K) Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ 1.3.8 Độ tăng nhiệt độ khí nạp 1.3.9 Chọn hệ số nạp thêm 1.3.10 Chọn hệ số quét buồn cháy Vc = 1.3.11 Chọn hệ số hiệu đính tỷ nhiệt với 1.3.12 Hệ số tác dụng nhiệt điểm Z 1.3.13 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b ( ) 1.3.14 Chọn hệ số dƣ lƣợng khơng khí 1.3.15 Chọn hệ số điền đầy đồ thị công 1.3.16 Tỷ số tăng áp 1.4 Tính tốn nhiệt 1.4.1 Q trình nạp ( ) [ ( ) ] [ ( ) ] Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Hệ số khí sót γr: Nhiệt độ cuối trình nạp: ( ) ( ) 1.4.2 Q trình nén Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí nạp mới: ̅̅̅̅̅ Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản phẩm cháy: ̅̅̅̅̅ ( ) 10-3T Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp khí q trình nén: ̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅ Xác định số nén đa biến trung bình n1: Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ n1 = 1,377 Áp suất trình nén pc: Nhiệt độ cuối trình nén Tc: 1.4.3 Q trình cháy: Lƣợng khơng khí lý thuyết để đốt cháy 1kg nhiên liệu Mo: ( ( ) ) Lƣợng khí nạp thực tế nạp vào xy lanh : Lƣợng sản vật cháy M2: Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết βo: Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế β: Hệ số biến đổi phân tử khí điểm βz: Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ = Tổn thất nhiệt lƣợng cháy khơng hồn tồn: =6144 KJ/Kg.nl Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình mơi chất điểm z: ) ̅̅̅̅̅ ( ̅̅̅̅̅̅ ( ( ̅̅̅̅̅ ) ) ( ) Nhiệt độ cuối trình cháy Tz: ̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅ Tz = 2366,927 (K) Áp suất cuối trình cháy pz: 1.4.4 Tính tốn q trình dãn nở Tỷ số dãn nở đầu: Tỷ số dãn nở sau: Chỉ số dãn nở đa biến trung bình n2: 10 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ 5.2.2 Đầu piston Ứng suất kéo (cuối thải đầu nạp) j = 18074.02 [ ] m/s2 hợp kim nhơm Ứng suất nén (đầu hành trình dãn nở) [ ] (Thỏa) Tính bền pittong Solidwork 35 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ 5.2.3 Phần dẫn hƣớng Áp suất riêng bề mặt tiếp xúc với mặt xy lanh Chiều dài thân ( Nmax = ) ( = ) =3191 kN lực ngang lớn Đối với động ô tô cao tốc qp< [qp] = 0,6÷1,2 MPa (Thỏa) 5.3 Tính bền chốt Tính độ biến dạng chốt ( ) ( ) 5.3.1 E = 2.105 k = 1,5-15 =1,5-15 = 1,29 5.3.2 Ứng suât biến dạng chốt -Ứng suất kéo bề mặt điểm ( =0o) 1= * + * = + -Ứng suất nén bề mặt điểm ( =0o) 2= = ( ) * * + + 36 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ -Ứng suất nén bề mặt điểm ( = 90o) 3 = ( ) * + * = + -Ứng suất kéo bề mặt điểm ( =0o) 1 = * = * + + -Đối với chốt có nằm khoản 60-170 Mpa Tính bền chốt solidwork 37 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ 5.4 Xéc măng 5.4.1 Tính bền xéc măng Áp suất trung bình xéc măng mặt gƣơng xy lanh: = ( 0,4 MPa ( ) ) Trong đó: E: mođun đàn hồi vật liệu xéc măng MPa Thép hợp kim 2,2.105 MPa A: khe hở miệng secmang trạng thái tự do, A = 0,0025 m t: chiều dày hƣớng kính xec măng, t = 0,0035 m Trị số khoảng 0,1 – 0,25 MPa Đối với xec măng khí 0,2 – 0,4 MPa xecmang dầu, Ứng suất uốn làm việc lớn tiết diện đối xứng I-I ( ứng suất kéo bề mặt ngoài):  =618MPa Ứng suất uốn lắp ghép lớn bề mặt trong, tiết diện đối xứng I-I ( ứng suất kéo bề mặt trong):  ( ) = ( ) = 179,65MPa Trong đó, m: hệ số phụ thuộc vào phƣơng pháp lắp xec măng vào rãnh Tính bền Xecmang Solidwork 38 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ 5.5 Tính bền truyền 5.5.1 Tính tốn đầu nhỏ truyền: Đầu nhỏ truyền chịu lực kéo nén thay đổi có tính chất chu kỳ, ngồi đƣợc ép bạc trƣợt đầu nhỏ chịu ứng suất biến dạng (kéo) mối ép căng gây nên, Với động tĩnh tại, động có tốc độ trục khuỷu thấp kết cấu đầu nhỏ ( , phổ biến kết cấu đầu nhỏ mỏng ( Tính tốn đầu nhỏ mỏng ( theo Kinasochlivi + Khi chịu kéo (ở ĐCT cuối thải, đầu nạp) Trên sở thực nghiệm tính tốn giáo sƣ Kinasochlivi đƣa giả thiết tính tón cơng thức nhƣ sau, Coi lực qn tính Pj (bỏ qua khối lƣợng nửa đầu nhỏ) phân bố theo hƣớng kính đƣờng chu vi trung bình đầu nhỏ p= 0,607 = MPa = 0,014 m Coi đầu nhỏ dầm cong đối xứng ngàm tiết diện C-C phía, Góc ngàm  đƣợc xác định nhƣ sau: = = + arccos +arccos = 114.26 Cắt dầm cong tiết diện đối xứng A-A thay lực kéo, Momen uốn tƣơng đƣơng NA MA: NA = Pj (0,572-0,0008.)= (0,572-0,0008.116,936) -3 = 8,17 10 MPa MA = Pj (0,00033 -0,0297) = 0,014 (0,00033 116,936-0,0297) = 1,905 10-6 MNm Theo sở nhƣ vậy, toán chuyển sang dạng đơn giản xác định lực pháp tuyến ứng suất tồn tiết diện A-A C-C, Qua khảo sát ngƣời ta thấy tiết diện C-C nguy hiểm, Tại ứng suất kéo bề mặt ngoài, tức vùng chuyển tiếp lớn nhất, Ứng suất tổng cộng bề mặt ngồi : 39 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  [ GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ ] [ ] 28,81 MPa Tƣơng tự, bề mặt là:  [ ] * + = 36,34 MPa Trong : = (m) chiều dày đầu nhỏ ) – 0,5 - ) -6 = 1,905.10 +8,174 .0,014.(1-cos(114,26)) - 0,5.0,017.0,014.(sin(114,26) - cos(116)) = 5,974 MNm  + 0,5 ) =8,17 cos(114,26)+0,5.0,017.(sin(114,26) - cos(114,26)) = 6,802.10-3MN là góc ngàm, góc tiết diện C-C tiết diện A-A ld=0,03 mm hệ số phụ, để đến ảnh hƣởng ứng suất nén dƣ với bạc lót đầu nhỏ, mô đun đàn hồi vật liệu đầu nhỏ bạc tiết diện dọc đầu nhỏ bạc Khi chịu nén ( ĐCT, đầu hành trình dãn nở ) Lực nén đƣợc phân bố nửa dƣới đầu nhỏ theo quy luật cosin tổng lực khí thể lực qn tính nhóm piston: Pn = Pz – mnp.R 2(1+ ).10-6 =8,174 -0,849.84 10-3 555,0142.(1+0,25) 10-6 = 0,0289 MN Tại tiết diện nguy hiểm C-C: Mnc = MA + NA ρ(1–cos𝜸) – Pn ρ( = 1,905 +8,17 + (1- cos( ) )) - 0,0289.0,014( 40 Nhóm TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG = 3,0822 MN Nnc= NA.cos χPn( GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ = = 0,000019 MN Trong cơng thức 𝜸 đƣợc tính radian: ζnZ =* + ( ) = 59,139 MN ζtZ =* + ) =( = 97,52 MN Ứng suất biến dạng: Xuất giãn nở nhiệt động làm việc , Nhiệt độ làm việc cũa đầu nhỏ khoảng 370- 450K, chọn to=400K Độ dôi dãn nở nhiệt đƣợc xác định nhƣ sau : t = α.t0.d1 = 7,36 10-3 m hệ số dãn nở nhiệt đầu nhỏ,chọn độ dôi t =1.10-5( ⁄ ) gây áp suất lên bề mặt lắp ghép đƣợc xác định nhƣ sau: P= – [ [ ] ] 41 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ = 91,95 Mpa Ứng suất biến dạng p gây nên đƣợc tính theo cơng thức Lame: Trên bề mặt đầu nhỏ: MPa Trên bề mặt đầu nhỏ: MPa Ứng suất biến dạng (kéo) đạt tới 100-150 MPa Hệ số an tồn chung cho đầu nhỏ: Do đầu nhỏ bị kéo, nén nên ứng suất thay đổi có tính chất chu kì khơng đối xứng nên phải tính theo hệ số an tồn chung, Ứng suất cực đại cho chu trình: ζmax = ζnj + = Mpa Ứng suất cực tiểu cho chu trình: ζmin = ζnz + Mpa Tại tiết diện nguy hiểm C-C điểm nguy hiểm nằm bề mặt đầu nhỏ hệ số an toàn đƣợc xác định theo biểu thức sau: nζ= = 350-380 MPa chọn Với Chọn = MPa :giới hạn mỏi vật liệu chu trinh động, = 1,4 = (1,4÷1,6) = 511MN/m2 = = 0,375 Độ biến dạng đầu nhỏ theo hƣớng kính = 0,00000464 mm 42 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Trong đó: 𝜸 J= : momen quán tính tiết diện dọc đầu nhỏ, Để tránh kẹt chốt piston, mà khe hở lắp ghép chốt bạc nằm khoảng 0,04-0,06 mm 5.5.2 Tính tốn thân truyền: Thân truyền động cao tốc: Khi tính tốn cần xét tốc loại lực qn tính để tính bền mỏi thao tải trọng thay đổi có tính chất chu kỳ Lực tác dụng truyền chịu nén uốn dọc tiết diện trung bình piston vị trí ĐCT: P∑ = Pk – (mnp + mtt1) 2R(1+λ).10-6 = -(0,849 + 1,024) (602,1386)2.0,0462.1,281.10-6 =69,43MN Lực qn tính tịnh tiến khối lƣợng nhóm piston mnp phần khối lƣợng tiết diện trung bình thân mtt1 gây nên (MN/m2) Trong đó: = pz.Fp = 0,04 MN Fmin Hmin.B- 2.h.(b/2) = 32.0,75- 2.0,668.32.(0,292.32) = 368,525 mm2 MN/m2 Ftb = Htb.B- 2.h.(b/2) = 47,57.0,75.47,57 – 2.0,668.47,57.(47,57.0,292) = 814,392 mm2 Chọn Ta có = 54,028 MN Đối với thép hợp kim thì:[ ]= 120 MN/m2 Cùng từ vị trí ĐCT piston cuối hành trình thải, đầu hành trình nạp, lực quan tính nêu gây ứng suất kéo tiết diện trung bình: 43 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ζk = = 23,907 MPa (mnp + mtt1) =( GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ )( R(1+λ),10-6 )2 (1+0,27).10-6 = 0,0177 MN lấy với dấu dƣơng Hệ số an tồn tiết diện trung bình thân: nζx = = Thay ζy vào biểu thức ta đƣợc nζy Trong : = 0,375 Ngồi tiết diện trung bình ta cịn phải xác định hệ số an tồn tiết diện nhỏ nhất, Các bƣớc tính tốn tƣơng tự tiết diện trung bình nhƣng cần lƣu ý đặc điểm sau: Lực quán tính chuyển động tịnh tiến ví trí piston ĐCT khối lƣợng nhóm piston khối lƣợng phía tiết diện nhỏ gây nên: Tại tiết diện nhỏ : (mnp + mtt2) 2R(1+λ).10-6 =( ).( )2 (1+0,27) =0,0314 MN Trên sở ,ta xác định đƣợc hệ số an toàn tiết diện nhỏ Trị số nζx , nζy nζ thƣờng nằm khoảng 2,5-3 Với động có tôc độ trục khuỷu khoảng 3000v/phút trở lên ta xét thêm tới ảnh hƣởng momen quán tính chuyển động lắc quanh chốt piston, Lực quán tính lắc đơn vị điểm A đƣợc xác định gần nhƣ sau: q = mttR 210-6 =1,498.0,0462.555,0142.10-6 = 0,021 MN/m Trong mtt (kg/m) khối lƣợng truyền tính theo đơn vị chiều dài Momen lực quán tính uốn ngang thân truyền thƣờng có trị số khơng vƣợt q 30MPa nên thƣờng đƣợc bỏ qua 5.5.3 Tính bền đầu to truyền: Do thức tế cấu trúc đầu to nên cần tính tốn cho trƣờng hợp chịu kéo tức piston ĐCT cuối thải, đầu nạp, Tổng lực kéo đầu to lực quán tính chuyển động tịnh tiến mj gây nên lực qn tính chuyển động quay phần khối 44 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ lƣợng quy dẫn tâm đầu to mb( bỏ qua phần khối lƣợng năp đầu to mn) gây nên: Pj∑ = Pj + P’r = [mj.R (1 +λ ) + (mB – mn)R 2].10-6 = MN Lực quán tính Pj∑ đƣợc phân bố theo quy luật cosin: p' = pcosβ = ∑ MN/m Cắt dầm cong A-A thay tác dụng tƣơng đƣơng momen MA lực pháp tuyến NA MA= Pj∑ ( 0,0127 + 0,00083γo) MNm NA = Pj∑(0,522 + 0,003 γo) MN γo góc ngàm tiết diện B-B (độ) ϒ0 = (900 + arccos ) ϒ0 = (90 + arccos ) = 153,6◦ Ứng suất tổng cộng lớn (kéo uốn )tại bề mặt ngồi tiết diện A-A có xét tới ảnh hƣởng bạc lót: ζ∑ =Pj∑[ ( ( ( ) ) ) ( ( ) ] ) ( ) 45 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ ∑ Trong đó: Momen chống uốn: = , m3 Momen quán tính tiết diện nắp: Jd= , m4 δ chiều rộng chiều dày tiết diện nắp, m chiều rộng chiều dày tiết diện bạc, m Nếu trị sốζ∑đƣợc tính gần trị số [ζ∑] cần phải kiểm tra độ biến dạng theo hƣớng kính đ đầu to theo biểu thức sau: ∑ đ= m= 0,0055 mm 5.5.4 Tính bền bulong truyền: Bu lông truyền cố định nắp với đầu to nên siết chặt bu lông (hoặc đai ốc) bulong bị kéo xoắn, Ngoai ra, động làm việc, bulo6ng chịu ứng suất kéo thay đổi có tính chất chu kỳ lực qn tính nhóm piston truyềnPj∑ gây nên, Thời điểm tính bền vị trí piston ĐCT cuối thải, đầu nạp, LựcPj∑ xác định theo biểu thức tính tốn đầu to truyền, Lực kéo bulong, Pb = ∑ = Trong đó: z: số bulong truyền Lực siết bulong truyền ,,phải đủ lớn để động hoạt động đảm bảo chặt nhƣng không lớn để tránh biến dạng dẻo, chọn: PA = (2 )Pb Chọn PA =3 Pb =3 =0,05355 MN 46 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Khi chịu lựcPb , bulong chịu thêm phần lực Pb thông qua hệ số χ bulong phần đầu to tiếp xúc với bulong biến dạng tiếp nên siết lực PA thực tế giảm χ= Với = χ = 0,15 0,25 Vậy tổng lực kéo bolong là: Pbt = (2,15 4,25)Pb Chọn Pbt=2,15Pb =2,15 Ứng suất kéo làm việc: ζk= = = 0,0383775 MN 54,29 MPa diện tích tiếp xúc ngang nguy hiểm bulong Ngoài ứng suất kéo, bolong bị xoắn lực siết ,,Ứng suất xoắn: ηx = = 72,27MPa đƣờng kính trung bình ren, dođƣờng kính chân ren( đƣờng kính tiết diện ngang nhỏ chịu xoắn bulong), Ứng suất tổng: ζ∑=√ =√ =154,39 MPa Trị số ứng suấ cho phép,,nhƣ sau: Động cƣờng hóa cơng suất cao, bulong hợp kim thép cao cấp: [ζ∑] = (180 250) MPa Đối với loại nắp đầu to truyền mà bề mặt phân chia nghiêng góc αso với bềmặt ngang cơng việc xác định Pb cần ý tới cos α theo ngun tắc tính lực V 47 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Tính bền đầu nhỏ truyền solidwork Tính bền đầu to truyền solidwork 48 Nhóm TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Tài liệu tham khảo: HƢỚNG DẪN MÔN HỌC ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ,NXB ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH , Văn Thị Bơng – Vy Hữu Thành – Nguyễn Đình Hùng CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY , NXB ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, Nguyễn Hữu Lộc 49 Nhóm ... Nhóm TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PISTONTRỤC KHUỶU ? ?THANH TRUYỀN 3.1 Phân tích động học cấu trục khuỷu – truyền Trong động. .. 4.3 Lực khí thể 25 4.4 Lực quán tính chi tiết chuyển động 26 4.5 Hệ lực tác dụng cấu trục khuỷu – truyền 29 CHƢƠNG : TÍNH TỐN NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA ĐỘNG CƠ... – 0.95).dc.p = (21,6 – 45.6) Chọn = 25 mm CHƢƠNG 4: TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶUTHANH TRUYỀN 4.1 Mục đích chung Phần tính tốn động lực học đồ án nhằm xác định quy luật biến thiên lực