Giáo trình kết cấu động cơ đốt trong - Phần 1

KT CU ĩNG C Dổồng Vióỷt Duợng _________________________________________________________________________ 1 Phỏửn 1: ĩNG HOĩC, ĩNG LặC HOĩC C CU KHUYU TRUC THANH TRUYệN ĩNG C Muỷc õờch: - Thióỳt lỏỷp quy luỏỷt chuyóứn õọỹng cuớa piston vaỡ thanh truyóửn trón cồ sồớ õaợ bióỳt quy luỏỷt chuyóứn õọỹng cuớa truỷc khuyớu vồùi giaớ thióỳt truỷc quay vồùi vỏỷn tọỳc goùc = const. - Xaùc õởnh caùc giaù trở vaỡ sổỷ thay õọứi caùc lổỷc xuỏỳt hióỷn trong tổỡng thaỡnh phỏửn chuyóứn õọỹng cuớa cồ cỏỳu khi õọỹng cồ laỡm vióỷc õóứ laỡm cồ sồớ khaớo saùt lổỷc vaỡ mọmen taùc duỷng lón cồ cỏỳu phaùt lổỷc naỡy. Yẽ nghộa: laỡ mọỹt trong nhổợng cồ sồớ chờnh cho vióỷc tờnh toaùn thióỳt kóỳ õọỹng cồ. KT CU ĩNG C Dổồng Vióỷt Duợng _________________________________________________________________________ 2 1.ĩNG HOĩC Vồùi giaớ thióỳt truỷc khuyớu quay vồùi vỏỷn tọỳc goùc = const, thỗ goùc quay truỷc khuyớu tyớ lóỷ thuỏỷn vồùi thồỡi gian, coỡn tỏỳt caớ caùc õaỷi lổồỹng õọỹng hoỹc laỡ caùc haỡm phuỷ thuọỹc vaỡo bióỳn sọỳ . 1.1.Xaùc õởnh qui luỏỷt õọỹng hoỹc bũng phổồng phaùp giaới tờch - ọỹ dởch chuyóứn cuớa pittons x = R.[(1 - cos) + /4.(1 - cos2)] - Vỏỷn tọỳc dởch chuyóứn pittons V = R (Sin + /2.Sin2) - Gia tọỳc chuyóứn õọỹng pittons .cos2).(cosRj 2 += 1.2.Xaùc õởnh qui luỏỷt õọỹng hoỹc bũng phổồng phaùp õọử thở a.Giaới x bũng õọử thở Brich Khi truỷc khuyớu quay mọỹt goùc thỗ piston dởch chuyóứn mọỹt khoaớng x so vồùi vở trờ ban õỏửu (CT). Chuyóứn vở cuớa piston trong xilanh õọỹng cồ tờnh bũng cọng thổùc sau: x = R.[(1 - cos) + /4.(1 - cos2)] ỏy laỡ phổồng trỗnh chuyóứn õọỹng cuớa cồ cỏỳu truỷc khuyớu thanh tryóửn, bióứu dióựn bũng khoaớng trổồỹt cuớa piston phuỷ thuọỹc vaỡo ,R( baùn kờnh truỷc khuyớu) - Veợ nổớa voỡng troỡn tỏm O baùn kờnh R.Choỹn tố lóỷ xờch sao cho õổồỡng kờnh AB cuớa 1/2 voỡng troỡn bũng õoaỷn V h /à V trón õọử thở cọng. - Lỏỳy vóử bón phaới tỏm O mọỹt õióứm O sao cho OO = (R/2)à R . -Tổỡ O keớ caùc tia ổùng vồùi caùc goùc O 0 , 10 0 , 20 0 , , 180 0 . Veợ hóỷ truỷc vuọng goùc S- phờa dổồùi 1/2 voỡng troỡn. Truỷc O doùng tổỡ õióứm A bióứu dióựn giaù trở . Truỷc OS bióứu dióựn giaù trở S.Choỹn tố lóỷ xờch : à [õọỹ/mm], à S = à R [mm/mm] - Tổỡ caùc õióứm chia trón 1/2 voỡng troỡn Brich,ta keớ caùc õổồỡng thúng song song vồùi truỷc O vaỡ tổỡ caùc õióứm chia (coù goùc tổồng ổùng )trón truỷc O ta keớ caùc õổồỡng nũm ngang. Caùc õổồỡng naỡy seợ cừt nhau taỷi caùc õióứm 0,1,2,3, 18.Nọỳi caùc õióứm naỡy laỷi ta coù õổồỡng cong bióuớ dióựn õọỹ dởch chuyóứn x theo x = f(). 40 20 0 3,23 80 100 60 12,23 25,18 180 160 120 140 à = 2 /mm 39,74 53,73 65,56 74,37 à S = 2,085 mm/mm S 81,5 Hỗnh 1.1. ọử thở chuyóứn vở S = f( ) b.Giaới vỏỷn tọỳc v bũng phổồng phaùp õọử thở Theo giaới tờch vỏỷn tọỳc v cuớa piston xaùc õởnh theo cọng thổùc: KT CU ĩNG C Dổồng Vióỷt Duợng _________________________________________________________________________ 3 V = R (Sin + /2.Sin2) Tổỡ trón ta coù: V = R (Sin + /2.Sin2) = R Sin + R /2. Sin2 = V 1 +V 2 Vỏỷn tọỳc trung bỗnh cuớa piston õổồỹc xaùc õởnh theo cọng thổùc: Trong õoù: 30 S.n V tb = S: haỡnh trỗnh cuớa piston( m) ; S = 2.R; n:sọỳ voỡng quay truỷc khuyớu(v/ph) ọỳi vồùi õọỹng cồ diesel V tb > 6,5 cuợng coù thóứ xem laỡ õọỹng cồ cao tọỳc. Tyớ sọỳ V max /V tb thổồỡng vaỡo khoaớng 1,6 Hỗnh 1.2 ọử thở vỏỷn tọỳc V=f(S) V (m/s) à v = 0,1455(m/s)/mm 40 20 0 3,23 12,23 25,18 120 100 60 80 180 160 140 39,74 53,73 65,56 74,37 S à S = 2,085 mm/mm 81,5 c.Giaới gia tọỳc j bũng õọử thở Tọló Theo giaới tờch gia tọỳc j cuớa piston xaùc õởnh theo cọng thổùc: Hỗnh 1.3 ọử thở gia tọỳc j=f(S) à j min = à j max = 434,85(m/s )/mm J max 2 F E J min J (m/s ) 2 BA Hỗnh 1.3 ọử thở gia tọỳc J=f(S) .cos2).(cosR d dv . dt d . d dv 2 === dt dv j += 2. TT tham gia vaỡo chuyóứn õọỹng thúng gọửm: ĩNG LặC HOĩC 2.1.Xaùc õởnh caùc khọỳi lổồỹng qui dỏựn *Khọỳi lổồỹng tham gia chuyóứn õọỹng thúng : Caùc chi tióỳt maùy trong cồ cỏỳu KT KT CU ĩNG C Dổồng Vióỷt Duợng _________________________________________________________________________ 4 haỡnh phỏửn khọỳi lổồỹng nhoùm thanh truyóửn õổồỹc quy dỏựn vóử õỏửu nhoớ thanh truyóửn vở dióỷn tờch õốnh piston (õóứ ọỹng cồ) i vóử õỏửu nhoớ thanh truyóửn; ọỹng tởnh tióỳn tờnh trón õồn vở dióỷn tờch õốnh piston: Dióỷn tờch - Caùc chi tióỳt trong nhoùm piston - T . - Trong quaù trỗnh tờnh toaùn, xỏy dổỷng caùc õọử thở lổỷc taùc duỷng õổồỹc tióỷn lồỹi, ngổồỡi ta thổồỡng tờnh toaùn lổỷc quaùn tờnh trón mọỹt õồn cuỡng thổù nguyón vồùi aùp suỏỳt tọứng buọửng chaùy õ m = m np + m 1 [kg/m 2 ] m np [kg/m 2 ] - khọỳi lổồỹng nhoùm piston; m 1 [kg/m 2 ]- khọỳi lổồỹng thanh truyóửn qu m tt [kg/m 2 ] khọỳi lổồỹng thanh truyóửn. Qui khọỳi lổồỹng chuyóứn õ õốnh pittọng : 4 [m 2 D S pt = ỹng thúng R 2 (cos + cos2) j1 = -m.R. 2 .cos - laỡ lổỷc quaùn tờnh cỏỳp 1, coù chu kyỡ 1 voỡng quay truỷc yớu. -m.R. 2 cos2 - laỡ lổỷc quaùn tờnh cỏỳp 2, coù chu kyỡ 1/2 voỡng quay ứi theo goùc . Dỏỳu cuớa lổỷc quaùn tờnh p j1 vaỡ p j2 õổồỹc xaùc õởnh ổỷc quaùn tờnh coù chióửu hổồùng vaỡo tỏm chọỳt khuyớu seợ coù giaù trở dổồng vaỡ 2 ] 2.2. Xaùc õởnh lổỷc quaùn tờnh chuyóứn õọ P J = -mJ = -m P J = p j1 + p j2 Vồùi: p khu p j2 = truỷc khuyớu - Lổỷc quaùn tờnh chuyóứn õọỹng thúng luọn taùc duỷng theo õổồỡng tỏm xilanh õọỹng cồ, coù õọỹ lồùn vaỡ chióửu thay õọ nhồỡ voỡng troỡn xeùt dỏỳu + Xeùt dỏỳu lổỷc quaùn tờnh cỏỳp I, cỏỳp II : Qui ổồùc: l ngổồỹc laỷi ổỷc qu huyóứn õọỹn 2 ] Khai trióứn õọử thở P-V thaỡnh P- : 2.3. Xaùc õởnh l aùn tờnh c g quay: P k = m 2 R 2 [MN/m 2.4.Khai trióứn caùc õọử thở KT CU ĩNG C Dổồng Vióỷt Duợng _________________________________________________________________________ 5 Sổớ duỷng õọử thở Brich õóứ khai trióứn õọử thở P-V thaỡnh õọử thở P-. Khi chuyóứn sang õọử thở P J - õọứi dỏỳu P J laỷi. Cọỹng õọử thở P kt - vaỡ õọử thở P- ta õổồỹc: P 1 - P 1 = P kt + P J Lỏỷp baớng õóứ tờnh caùc lổỷc taùc duỷng lón chọỳt khuyớu : T = P 1 sin(+)/cos Z = P 1 cos(+)/cos N = P 1 tg Baớng 2.1.Bióứu dióựn thaỡnh phỏửn lổỷc theo : N= f(), Z= f(), T= f() 0 P1 Sin(+)/cos T Cos(+)/cos Z Tg N 0 720 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 0 100 200 300 400 500 600 700 800 P kt P 1 P j -1 -2 Hỗnh2.5 :ọử thở T- Z-N 0 20 0 60 80 40 100 120 140 200 160 180 240 260 220 (MN/m ) 2 1 3 T , Z , N 4 520 300 280 320 340 360 380 460 440 400 420 500 480 640 580 560 540 600 620 700 680 660 720 T N Z Hỗnh 2.4. ọử thở khai trióứn P kt ,P j ,P 1 2 KT CU ĩNG C Dổồng Vióỷt Duợng _________________________________________________________________________ 6 3. TấNH TỉNG T TRONG ĩNG C NHIệU XI LANH PHN B THểNG HAèNG - Xaùc õởnh thổù tổỷ laỡm vióỷc cuớa õọỹng cồ - Xaùc õởnh goùc lóỷch cọng taùc cuớa caùc xi lanh - Lỏỷp baớng xaùc thổù tổỷ laỡm vióỷc cuớa caùc xi lanh - xaùc õởnh lổỷc T nhổ ồớ õọỹng cồ 1 xi lanh - Lỏỷp baớng õóứ tờnh caùc giaù trở T i ồớ tổỡng xi lanh. - Tờnh tọứng T: T = T 1 + T 2 + T 3 + T 4 Baớng 2.2.Baớng tờnh tọứng T 1 T 1 2 T 2 3 T 3 4 T 4 T 0 720 0 260 -1 -2 (MN/m ) 3 1 0 20 0 2 T 140 60 80 40 100 120 200 160 180 240 220 2 T tb 300 280 320 360 340 380 440 400 420 500 460 480 560 540 520 600 580 620 700 680 640 660 720 Hỗnh 2.6. ọử thở tọứng T Tờnh giaù trở T tb . Dổỷa theo cọng thổùc : ]/[ 1030 2 3 mMN RF N T dp i tb = Veợ õọử thở phuỷ taới taùc duỷng lón chọỳt khuyớu : 0 380 370 Z 600 19 18 17 P R 0 50 40 30 20 O 70 13 10 11 420 6 4 20 0 22 21 23 360 2 1 3 14 15 16 O' 7 5 8 9 390 400 410 120 500 200 140 180 290 260 270 60 280 220 240 310 320 650 300 660 340 330 540 560 580 10 520 160 710 450 670 440 430 680 460 470 T 480 690 700 Hỗnh 2.7.ọử thở phuỷ taới taùc duỷng lón chọỳt khuyớu KÃÚT CÁÚU ÂÄÜNG CÅ Dỉång Viãût Dng _________________________________________________________________________ 7 V hãû trủc ta âäü vng gọc Z-T.Trủc Z cọ chiãưu dỉång hỉåïng xúng dỉåïi Âàût cạc giạ trë T,Z lãn hãû trủc T-Z, ỉïng våïi mäùi càûp ta cọ mäüt âiãøm, âạnh säú 0,1,2, 72. Näúi cạc âiãøm âọ lải ta cọ âäư thë vẹc tå phủ ti tạc dủng lãn chäút khuu. Dëch gäúc ta âäü xúng mäüt âoản bàòng giạ trë lỉûc quạn tênh ly tám : P R0 = -m 2 Rω 2 [MN/m 2 ] Âáy chênh l tám chäút khuu 0 1 . Xạc âënh phỉång chiãưu v âiãøm âàût lỉûc Giạ trë ca lỉûc l vẹctå tênh tỉì gäúc 0 1 âãún mäüt vë trê báút k m ta cáưn; Chiãưu ca lỉûc l tỉì tám ra ngoi; Âiãøm âàût nàòm trãn phỉång kẹo di ca vẹctå v càõt vng trn tỉåüng trỉng cho chäút khuu. Khai triãøn âäư thë vẹctå phủ ti Z-T thnh âäư thë Q- α : V hãû trủc ta âäü Q-α, chn tè lãû xêch µ Q = 0,05[âäü/mm]v µ Q =µ T =µ Z Trãn cạc âiãøm chia ca trủc O-α ta láưn lỉåüt âàût cạc vẹctå tỉång ỉïng våïi cạc gọc. Chàóng hản 10 0 ,20 0 , ,720 0 . Näúi cạc âáưu mụt vẹctå lải ta cọ âäư thë khai triãøn Q=f(α). Láûp bng âãø v Q=f(α). Bng2.3.Bng tênh Q tb α 0 Q α 0 Q α 0 Q α 0 Q 0 180 540 720 Xạc âënh Q max , Q tb , Q min 280 ° 80 ° 0 0 ° 20 ° 40 ° 60 ° 1 2 180 ° 120 ° 100 ° 140 ° 160 ° 220 ° 200 ° 240 ° 260 ° Q tb 2 3 4 (MN/m ) 2 Q tb 480 ° 380 ° 320 ° 300 ° 340 ° 360 ° 420 ° 400 ° 440 ° 460 ° 520 ° 500 ° 540 ° 560 ° 620 ° 600 ° 580 ° 640 ° 660 ° 720 ° 700 ° 680 ° α° Hçnh 2.8.Âäư thë khai triãøn ca vẹctå phủ ti tạc dung trãn chäút khuu V âäư thë phủ ti tạc dủng trãn âáưu to thanh truưn : KT CU ĩNG C Dổồng Vióỷt Duợng _________________________________________________________________________ 8 Duỡng mọỹt tồỡ giỏỳy boùng, trón tồỡ giỏỳy boùng coù caùc õióứm chia ổùng vồùi caùc goùc (+) õọỹ. Sau õoù õỷt tồỡ giỏỳy boùng lón õọử thở vectồ phuỷ taới taùc duỷng trón chọỳt khuyớu. Ta tióỳn haỡnh xoay tồỡ giỏỳy boùng ngổồỹc chióửu kim õọửng họử ổùng vồùi goùc dổồùờ tồỡ giỏỳy boùng thỗ coù goùc (+) trón tồỡ giỏỳy boùng, cổù mọựi lỏửn xoay nhổ vỏỷy ta õaùnh dỏỳu caùc õióứm trón tồỡ giỏỳy boùng. Sau õoù ta nọỳi caùc õióứm laỷi ta õổồỹc õọử thở phuỷ taới taùc duỷng lón õỏửu to thanh truyóửn. 180 173 720 186 253 273 262 284 296 450 610 63 560 Z' 38 51 25 13 580 590 240 600 230 346 370 0 334 120 140 160 540 500 380 180 470 490 480 460 130 308 321 340 107 660 86 73 97 640 620 630 250 260 270 650 280 290 300 143 126 117 135 680 670 320 310 330 165 151 158 690 700 710 60 350 410 400 110 100 390 360 440 420 90 430 70 80 201 40 50 20 10 30 194 232 233 224 208 216 T' Hỗnh 2.9.ọử thở lổỷc taùc duỷng lón õỏửu to thanh truyóửn ọử thở maỡi moỡ n chọỳt khuyớu : - Chia voỡng troỡn tổồỹng trổng cho chọỳt khuyớu thaỡnh 24 phỏửn bũng nhau,õaùnh sọỳ thổù tổỷ theo chióửu ngổồỹc kim õọửng họử. - Tổỡ caùc õióứm chia 0,1,2,3, 23.Trón voỡng troỡn 0, keớ caùc tia 0o,10,20, ,230 keùo daỡi cừt õọử thở phuỷ taới taùc duỷng trón chọỳt khuyớu ồớ caùc õióứm xaùc õởnh. Ta lỏỷp õổồỹc tọứng phuỷ taới taùc duỷng lón 1 õióứm õỷt laỡ Q i . Giaù trở cuớa tọứng Q i õổồỹc ghi vaỡo caùc ọ coù õaùnh dỏỳu trổồùc, sau õoù cọỹng tỏỳt caớ caùc giaù trở trón tổỡng cọỹt coù tọứng phuỷ taới taùc duỷng trón caùc õióứm cuớa bóử mỷt chọỳt Q i Lỏỷp baớng giaù trở õóứ tờnh Q i Baớng 2.4. Baớng xaùc õởnh vuỡng aớnh hổồớng cuớa i Q ióứm Q i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 21 22 23 Q 0 Q 23 Q KT CU ĩNG C Dổồng Vióỷt Duợng _________________________________________________________________________ 9 21 20 18 19 17 15 16 22 23 0 1 3 2 4 14 13 12 11 6 5 7 9 8 10 Hỗnh 2.10.ọử thở maỡi moỡn chọỳt khuyớu . 0 720 -3 -2 .5 -2 -1 .5 -1 -0 .5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 0 10 0 200 300 400 500 600 700 800 P kt P 1 P j -1 -2 Hỗnh2.5 :ọử thở T- Z-N 0. 308 3 21 340 10 7 660 86 73 97 640 620 630 250 260 270 650 280 290 300 14 3 12 6 11 7 13 5 680 670 320 310 330 16 5 15 1 15 8 690 700 710 60 350 410 400 11 0 10 0 390