Khe hở ổ trục : Δ = D – d - - D : Đường kớnh ổ d : Đường kớnh trục : Δ= D – d = (0,060 ữ 0,105) *Tớnh cho khe hở : Δ = 60 àm a. Với ttb = 85oC
Nhiệt lượng do ổ trục sinh ra trong quỏ trỡnh làm việc,và được xỏc định theo cụng thức sau :
Qms = 1,17.10-5.k.d2.l.ω.f Trong đú :
- k : là tải trọng tỏc dụng lờn ổ :
k = Ktb = = 5,14 (Mpa) hay Ktb = 50,37 (Kg/cm2) Ktbmax = = 6,59 (Mpa) hay Ktbmax = 64,58 (Kg/cm2) - d : đường kớnh ổ : dch = 6,8 cm - l : bề rộng của ổ : lch = 4,8 cm - Đ : vận tốc gúc của trục khuỷu : ω = = 230 (l/s) - f : hệ số ma sỏt được xỏc định theo cụng thức sau : f = β.Δ/d Trong đú
Nguyễn Xuõn Huy 46
Lớp:Động cơ - k10
Đồ ỏn tốt nghiệp GVHD:PGS.TS Khổng Vũ Quảng
-
-
Δ : khe hở ổ trục Δ = 60 àm
β : hệ số phụ thuộc bổ sung phụ thuộc vào độ lệch tõm tương đối χ tra giỏ trị của β theo biểu đồ quan hệ giữa β và χ và tỷ số l/d, với χ = f(Φ,l/d),giỏ trị của χ được tra theo đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của χ = f(Φ) theo l/d.
- Φ : là hệ số phụ tải tớnh theo cụng thức :
Φ = 2.10-4 = Φ = 1,137
Từ Φ = 1,137 và tỷ số lch/dch = 4,8/4,8 = 0,7,tra đồ thị “Quan hệ biến thiờn của hàm số χ = f(Φ,l/d)”,Hỡnh XIX-40 trang 205 sỏch TTTK động cơ tập III ta tỡm được χ=0,72
- à : là độ nhớt động học của dầu bụi trơn,ta chọn dầu bụi trơn là MS theo tiờu chuẩn API (Mỹ), với ttb=85oC,từ đồ thị “Quan hệ của độ nhớt dầu nhờn và nhiệt độ”
Hỡnh XIX-48 trang 213 sỏch tớnh toỏn thiết kế động cơ tập III ta tỡm được độ nhớt của dầu nhờn là à=1,5.10-3 (Kg.s/m2)
Từ χ=0,72 và tỷ số lch/dch =0,7 tra đồ thị “Quan hệ biến thiờn của hàm số χ=f(χ,l/d)” hỡnh XIX-41 trang 207 sỏch tớnh toỏn thiết kế động cơ tập III ta tỡm được β=3,8
Suy ra : f=β = 3,8. =3,1.10-3
Vậy : Qms= 1,17.10-5. 50,37.6,82.4,8.230.3.35.10-3=9,33.10-2 (kcal/s)
Lượng nhiệt mà dầu mang đi :
Qdm=Cd.V’.ρ.10-3.(tr – tv) (kcal/s) Trong đú :
- Cd : tỷ nhiệt của dầu nhờn Cd=0,9
- ρ : mật độ của dầu ρ=0,5
Đối với cỏc loại dầu nhờn dựng cho động cơ đốt trong,mật độ của dầu nhờn ở 20oC cú thể lấy bằng 0,9 ữ 0,92 và tỷ nhiệt cú thể chọn trong phạm vi 0,45 ữ 0,50(kcal/kgoC)
Khi tăng nhiệt độ lờn,độ nhớt giảm theo nhưng tỷ lệ nhiệt tăng trong phạm vi làm việc của ổ trục. Cú thể coi quan hệ tăng giảm của chỳng là tuyến tớnh,do đú tớch Cdn.ρ cú thể coi như khụng thay đổi. Tri số của nú thường vào khoảng 0,43 ữ 0,45. Chọn Cdn.ρ=0,45
- V’ : lưu lượng dầu nhờn đi qua ổ trục : (cm3/s)
Nguyễn Xuõn Huy 47
Lớp:Động cơ - k10
V’ = V1’ + V2’
- V1’ : lớp dầu nhờn chảy qua vựng chịu tải trọng V1’= ξ.d2.ω.Δ (cm3/s)
- ξ : hệ số phụ thuộc vào độ lệch tõm tương đối χ và tỷ số l/d tra theo biểu đồ quan hệ của hàm số ξ =f(χ,l/d),trang 208 sỏch tớnh toỏn thiết kế động cơ tập III ta tỡm được ξ= 4,95.10-6
V1’=ξ.d2.ω.Δ=4,95.10-6.6,82.230.60=3,16 (cm3/s) - tv,tr : nhiệt độ dầu khi vào và ra ổ trục tv=75oC , tr =95oC - V2’ : lớp dầu nhờn chảy qua vựng khụng chịu tải
V2’= (cm3/s)
- A : là hệ số liờn quan tới sự phõn vựng chịu tải của ổ trục khi vựng chịu tải cú trị số 240o ta cú
A= 8,73.10-10 α' = 1+0,62.χ + 0,1285.χ2 + 0,0088.χ3 Thay χ = 0,72,ta được α' =1,516 - Pb : là ỏp lực dầu vào ổ trục.Chọn Pb = 6 (Kg/cm2) Do đú :
V2’ = = = 1.618(cm3/s)
Vậy :Qdm = 0.9.(3,16 + 1,618).0,5.10-3.(95 – 75) = 4,3.10-2 (kcal/s)
*Nhiệt lượng do ổ trượt di chuyển cho mụi trường xung quanh (Qtn),việc tớnh toỏn nhiệt lượng này rất khú khăn.Người ta thường tớnh theo cụng thức kinh nghiệm sau: Qtn = (0,1 ữ 0,5).Qms
Để tăng hệ số an toàn cho ổ trượt ta chọn Qtn = 0,1. Qms
Qtn = 0,1.9,33 . 10-2
Qtn = 0,933.10-2 (kcal/s
b) Với t= 95oC
Nhiệt lượng do ổ trục sinh ra trong quỏ trỡnh là việc,và được xỏc định theo cụng thức sau : Qms = 1,17.10-5.k.d2.l.ω.f
Nguyễn Xuõn Huy 48
Lớp:Động cơ - k10
Đồ ỏn tốt nghiệp GVHD:PGS.TS Khổng Vũ Quảng Trong đú : - k : là tải trọng tỏc dụng lờn ổ : k = Ktb = 50,37 (Kg/cm2) Ktbmax = 64,58 (Kg/cm2) - d: đường kớnh ổ d= 6,8 cm - l : bề rộng ổ l= 4,8cm - ω: : vận tốc gúc của trục khuỷu : ω = = 230 (l/s) - f : hệ số ma sỏt được xỏc định theo cụng thức sau : f = β.Δ/d Trong đú - - Δ : khe hở ổ trục Δ = 60 àm
β : hệ số phụ thuộc bổ sung phụ thuộc vào độ lệch tõm tương đối χ tra giỏ trị của β theo biểu đồ quan hệ giữa β và χ và tỷ số l/d, với χ = f(Φ,l/d),giỏ trị của χ được tra theo đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của χ = f(Φ) theo l/d.
- Φ : là hệ số phụ tải tớnh theo cụng thức :
Φ = 2.10-4 = Φ 1,45
Từ Φ = 1,55 và tỷ số lch/dch = 4,8/4,8 = 0,7,tra đồ thị “Quan hệ biến thiờn của hàm số χ = f(Φ,l/d)”,Hỡnh XIX-40 trang 205 sỏch TTTK động cơ tập III ta tỡm được χ=0,75
- à : là độ nhớt động học của dầu bụi trơn,ta chọn dầu bụi trơn là MS theo tiờu chuẩn API (Mỹ), với ttb=95oC,từ đồ thị “Quan hệ của độ nhớt dầu nhờn và nhiệt độ”
Hỡnh XIX-48 trang 213 sỏch tớnh toỏn thiết kế động cơ tập III ta tỡm được độ nhớt của dầu nhờn là à=1,1.10-3 (Kg.s/m2)
Từ χ=0,75 và tỷ số lch/dch =0,7 tra đồ thị “Quan hệ biến thiờn của hàm số χ=f(χ,l/d)” hỡnh XIX-41 trang 207 sỏch tớnh toỏn thiết kế động cơ tập III ta tỡm được β=3,2
Suy ra : f=β = 3,2. =2,82.10-3
Nguyễn Xuõn Huy 49
Đồ ỏn tốt nghiệp GVHD:PGS.TS Khổng Vũ Quảng
Vậy : Qms= 1,17.10-5.50,37.6,82.4,8.230.2,82.10-3=8,49.10-2 (kcal/s)
Lượng nhiệt mà dầu mang đi :
Qdm=Cd.V’.ρ.10-3.(tr – tv) (kcal/s) Trong đú :
- Cd : tỷ nhiệt của dầu nhờn - ρ : mật độ của dầu
- V’ : lưu lượng dầu nhờn đi qua ổ trục : (cm3/s) V’ = V1’ + V2’
- V1’ : lớp dầu nhờn chảy qua vựng chịu tải trọng V1’= ξ.d2.ω.Δ (cm3/s)
- ξ : hệ số phụ thuộc vào độ lệch tõm tương đối χ và tỷ số l/d tra theo biểu đồ quan hệ của hàm số ξ =f(χ,l/d),trang 208 sỏch tớnh toỏn thiết kế động cơ tập III ta tỡm được ξ= 5,47.10-6
V1’=ξ.d2.ω.Δ=5,47.10-6.6,82.230.60=3,49 (cm3/s) - tv,tr : nhiệt độ dầu khi vào và ra ổ trục tv=75oC , tr =115oC - V2’ : lớp dầu nhờn chảy qua vựng khụng chịu tải
V2’= (cm3/s)
- A : là hệ số liờn quan tới sự phõn vựng chịu tải của ổ trục khi vựng chịu tải cú trị số 240o ta cú
A= 8,73.10-10 α' = 1+0,62.χ + 0,1285.χ2 + 0,0088.χ3 Thay χ = 0,75,ta được α' =1,54
- Pb : là ỏp lực dầu vào ổ trục.Chọn Pb = 6 (Kg/cm2) Do đú :
V2’ = = = 2,24 (cm3/s)
Vậy :Qdm = 0.9.(3,49 + 2,24).0,5.10-3.(115 – 75) = 10,3.10-2 (kcal/s)
Nguyễn Xuõn Huy 50
Lớp:Động cơ - k10
*Nhiệt lượng do ổ trượt di chuyển cho mụi trường xung quanh (Qtn),việc tớnh toỏn nhiệt lượng này rất khú khăn.Người ta thường tớnh theo cụng thức kinh nghiệm sau: Qtn = (0,1 ữ 0,5).Qms
Để tăng hệ số an toàn cho ổ trượt ta chọn Qtn = 0,1. Qms
Qtn = 0,1.8,49. 10-2
Qtn = 0,849.10-2 (kcal/s)
b) Với t= 105oC
Nhiệt lượng do ổ trục sinh ra trong quỏ trỡnh là việc,và được xỏc định theo cụng thức sau : Qms = 1,17.10-5.k.d2.l.ω.f Trong đú : - k : là tải trọng tỏc dụng lờn ổ : k = Ktb = 50,37 (Kg/cm2) Ktbmax = 64,58 (Kg/cm2) - d: đường kớnh ổ dch= 6,8 cm - l : bề rộng ổ lch= 4,8cm - ω: : vận tốc gúc của trục khuỷu : ω = = 230 (l/s) - f : hệ số ma sỏt được xỏc định theo cụng thức sau : f = β.Δ/d Trong đú - - Δ : khe hở ổ trục Δ = 60 àm
β : hệ số phụ thuộc bổ sung phụ thuộc vào độ lệch tõm tương đối χ tra giỏ trị của β theo biểu đồ quan hệ giữa β và χ và tỷ số l/d, với χ = f(Φ,l/d),giỏ trị của χ được tra theo đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của χ = f(Φ) theo l/d.
- Φ : là hệ số phụ tải tớnh theo cụng thức :
Φ = 2.10-4 = Φ = 2,128
Nguyễn Xuõn Huy 51
Từ Φ = 2,128và tỷ số lch/dch = 4,8/4,8 = 0,7,tra đồ thị “Quan hệ biến thiờn của hàm số χ = f(Φ,l/d)”,Hỡnh XIX-40 trang 205 sỏch TTTK động cơ tập III ta tỡm được χ=0,78
- k : tải trọng trung bỡnh tỏc dụng lờn ổ khi ta tớnh toỏn nhiệt độ của ổ,lấy k=ktb = 45,63 (Kg/cm2)
- à : là độ nhớt động học của dầu bụi trơn,ta chọn dầu bụi trơn là MS theo tiờu chuẩn API (Mỹ), với ttb=85oC,từ đồ thị “Quan hệ của độ nhớt dầu nhờn và nhiệt độ”
Hỡnh XIX-48 trang 213 sỏch tớnh toỏn thiết kế động cơ tập III ta tỡm được độ nhớt của dầu nhờn là à=0,8.10-3 (Kg.s/m2)
Từ χ=0,78 và tỷ số lch/dch =0,7 tra đồ thị “Quan hệ biến thiờn của hàm số χ=f(χ,l/d)” hỡnh XIX-41 trang 207 sỏch tớnh toỏn thiết kế động cơ tập III ta tỡm được β=2,8
Suy ra : f=β = 2,8. =2,47.10-3
Vậy : Qms= 1,17.10-5. 50,37.6,82.4,8.230.2,47.10-3=7,43.10-2 (kcal/s)
Lượng nhiệt mà dầu mang đi :
Qdm=Cd.V’.ρ.10-3.(tr – tv) (kcal/s) Trong đú :
- Cd : tỷ nhiệt của dầu nhờn - ρ : mật độ của dầu
- V’ : lưu lượng dầu nhờn đi qua ổ trục : (cm3/s) V’ = V1’ + V2’
- V1’ : lớp dầu nhờn chảy qua vựng chịu tải trọng V1’= ξ.d2.ω.Δ (cm3/s)
- ξ : hệ số phụ thuộc vào độ lệch tõm tương đối χ và tỷ số l/d tra theo biểu đồ quan hệ của hàm số ξ =f(χ,l/d),trang 208 sỏch tớnh toỏn thiết kế động cơ tập III ta tỡm được ξ= 5,75.10-6
V1’=ξ.d2.ω.Δ=5,75.10-6.6,82.230.60=3,67 (cm3/s) - tv,tr : nhiệt độ dầu khi vào và ra ổ trục tv=75oC , tr =135oC - V2’ : lớp dầu nhờn chảy qua vựng khụng chịu tải
V2’= (cm3/s)
Nguyễn Xuõn Huy 52
Lớp:Động cơ - k10
Đồ ỏn tốt nghiệp GVHD:PGS.TS Khổng Vũ Quảng
- A : là hệ số liờn quan tới sự phõn vựng chịu tải của ổ trục khi vựng chịu tải cú trị số 375o ta cú
A= 8,73.10-10 α' = 1+0,62.χ + 0,1285.χ2 + 0,0088.χ3 Thay χ = 0,78,ta được α' =1,566 - Pb : là ỏp lực dầu vào ổ trục.Chọn Pb = 6 (Kg/cm2) Do đú :
V2’ = = = 3,14 (cm3/s)
Vậy :Qdm = 0,9.(3,67 + 3,14).0,5.10-3.(135 – 75) = 18,39.10-2 (kcal/s)
*Nhiệt lượng do ổ trượt di chuyển cho mụi trường xung quanh (Qtn),việc tớnh toỏn nhiệt lượng này rất khú khăn.Người ta thường tớnh theo cụng thức kinh nghiệm sau: Qtn = (0,1 ữ 0,5).Qms
Để tăng hệ số an toàn cho ổ trượt ta chọn Qtn = 0,1. Qms
Qtn = 0,1.7,43. 10-2
Qtn = 0,743.10-2 (kcal/s)
Kết quả tớnh toỏn ổ đầu to thanh truyền cho khe hở Δ = 60 àm :
Bảng 2.7 Bảng tớnh toỏn nhiệt lượng dầu cho khe hở Δ = 60 àm :.
ttb
Nguyễn Xuõn Huy 53
Lớp:Động cơ - k10
oC à Kg.s/m2 Φ χ β f.10-3 ξ.10-6 V1’ cm3/s α V2’ cm3/s Qms kcal/s Qdm+Qtn kcal/s851,5.10-31,1370,723,53,14,953,161,5161,6189,33.10-25,233.10- 2951,1.10-31,550,753,22,825,473,491,542,248,49.10-211,15.10-21050,8.10- 32,1280,782,82,475,753,671.573,147,43.10-219,13.10-2
Khi ta thấy khe hở ổ trục Δ = 0,06mm, ta tỡm trị số trung bỡnh của màng dầu bằng đồ thị sau :
Hỡnh 2.7 Nhiệt độ trung bỡnh dầu khe hở ổ trục Δ = 0,06mm
Giao điểm của đường Qms và Qdm + Qtn là ttb cần tỡm, từ đồ thị ta tỡm được ttb
=92oC *Điều kiện hỡnh thành màng dầu chịu tải :
Sau khi đó xỏc định được nhiệt độ trung bỡnh của màng dầu bụi trơn, ta đi kiểm tra chiều cao màng dầu hmin cú đảm bảo yờu cầu hay khụng. Với ttb =90oC ta tra đồ thị “Quan
Nguyễn Xuõn Huy 54
Lớp:Động cơ - k10
Đồ ỏn tốt nghiệp GVHD:PGS.TS Khổng Vũ Quảng
hệ giữa độ nhớt dầu nhờn với nhiệt độ” Hỡnh XIX-48 trang 213 sỏch tớnh toỏn thiết kế động cơ tập III ta tỡm được độ nhớt của dầu à = 1,35.10-3
- k : là tải trọng tỏc dụng lờn ổ : k = Ktb = 50,37 (Kg/cm2) Ktbmax = 64,58 (Kg/cm2) Φ = 2.10-4 = Φ = 1,57
Từ Φ = 1,57 và tỷ số lch/dch = 4,8/4,8 = 0,7,tra đồ thị “Quan hệ biến thiờn của hàm số χ = f(Φ,l/d)”,Hỡnh XIX-40 trang 205 sỏch TTTK động cơ tập III ta tỡm được χ=0,75
Khe hở tối thiểu của màng dầu được xỏc định theo cụng thức : h= δ.(1 – χ)
- δ : là khe hở bỏn kớnh giữa bạc và cổ chốt δ = Δ/2 = 0,06/2 = 0,03 (mm)
hmin = 0,03.(1 – 0,75) = 7,5.10-3 (mm)
chiều dày tới hạn của màng dầu : hthmin = h1 + h2 +Δ0
Trong đú :
- h1 : độ nhấp nhụ bề mặt trục - h2 : độ nhấp nhụ bề mặt bạc lút - Δ0 :sai số cụng nghệ gia cụng ổ trục
Núi chung với động cơ ụ-tụ mỏy kộo người ta thường lấy hthmin 0.003ữ0,004 mm Hệ số an toàn ma sỏt ướt : K= = = 1,875 > 1,5
Vỡ vậy cú thể kết luận,khi khe hở ổ trục Δ=0,06mm,dựng dầu nhờn MS theo tiờu chuẩn AP( Mỹ), ở trạng thỏi cụng suất cực đại, ổ đầu to thanh truyền làm việc an toàn.
Nguyễn Xuõn Huy 55
Lớp:Động cơ - k10
*Tớnh cho khe hở : Δ = 105àm a) Với ttb=80oC
Nhiệt lượng do ổ trục sinh ra trong quỏ trỡnh làm việc, và xỏc định được theo cụng thức sau. Qms = 1,17.10-5.k.d2.l.ω.f Trong đú : - k : là tải trọng tỏc dụng lờn ổ : k = Ktb = 50,37 (Kg/cm2) Ktbmax = 64,58 (Kg/cm2) - d : đường kớnh ổ : dch = 6,8 cm - l : bề rộng của ổ : lch = 4,8 cm - Đ : vận tốc gúc của trục khuỷu : ω = = 230 (l/s) - f : hệ số ma sỏt được xỏc định theo cụng thức sau : f = β.Δ/d Trong đú - - Δ : khe hở ổ trục Δ = 105 àm
β : hệ số phụ thuộc bổ sung phụ thuộc vào độ lệch tõm tương đối χ tra giỏ trị của β theo biểu đồ quan hệ giữa β và χ và tỷ số l/d, với χ = f(Φ,l/d),giỏ trị của χ được tra theo đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của χ = f(Φ) theo l/d.
- Φ : là hệ số phụ tải tớnh theo cụng thức :
Φ = 2.10-4 = Φ = 2,98
Từ Φ = 2,98 và tỷ số lch/dch = 4,8/4,8 = 0,7,tra đồ thị “Quan hệ biến thiờn của hàm số χ = f(Φ,l/d)”,Hỡnh XIX-40 trang 205 sỏch TTTK động cơ tập III ta tỡm được χ=0,81
Nguyễn Xuõn Huy 56
Lớp:Động cơ - k10
- k : tải trọng trung bỡnh tỏc dụng lờn ổ khi ta tớnh toỏn nhiệt độ của ổ,lấy k=ktb = 45,63 (Kg/cm2)
- à : là độ nhớt động học của dầu bụi trơn,ta chọn dầu bụi trơn là MS theo tiờu chuẩn API (Mỹ), với ttb=85oC,từ đồ thị “Quan hệ của độ nhớt dầu nhờn và nhiệt độ”
Hỡnh XIX-48 trang 213 sỏch tớnh toỏn thiết kế động cơ tập III ta tỡm được độ nhớt của dầu nhờn là à=1,75.10-3 (Kg.s/m2)
Từ χ=0,81 và tỷ số lch/dch =0,7 tra đồ thị “Quan hệ biến thiờn của hàm số χ=f(χ,l/d)” hỡnh XIX-41 trang 207 sỏch tớnh toỏn thiết kế động cơ tập III ta tỡm được β=2,45
Suy ra : f=β = 2,8. =3,78.10-3
Vậy : Qms= 1,17.10-5. 50,37.6,82.4,8.230.3,78.10-3=11,357.10-2 (kcal/s)
Lượng nhiệt mà dầu mang đi :
Qdm=Cd.V’.ρ.10-3.(tr – tv) (kcal/s) Trong đú :
- Cd : tỷ nhiệt của dầu nhờn - ρ : mật độ của dầu
Đối với cỏc loại dầu nhờn dựng cho động cơ đốt trong,mật độ của dầu nhờn ở 20oC cú thể lấy bằng 0,9 ữ 0,92 và tỷ nhiệt cú thể chọn trong phạm vi 0,45 ữ 0,50(kcal/kgoC)
Khi tăng nhiệt độ lờn,độ nhớt giảm theo nhưng tỷ lệ nhiệt tăng trong phạm vi làm việc của ổ trục. Cú thể coi quan hệ tăng giảm của chỳng là tuyến tớnh,do đú tớch Cdn.ρ cú thể