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 = chọn ρ = 1,2377

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, = \a\ac\vs2(n\a\ac\vs2(n\f(P.ρ,i = P \f(ρ,i\a\ac\vs2(n n : Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n = 1,221 P : Áp suất tại điểm z : P = 11,498 (MPa) - Giá trị biểu diễn của các thông số trên đồ thị:

+ Giá trị biểu diễn của thể tích buông cháy Vcbd

Chọn Vcbd = 10 (mm). Suy ra tỉ lệ xích: μv = c cbd V V  0,095/10 = 0,0095 (dm3/mm). + Giá trị biểu diễn của thể tích công tác Vhbd

Vhbd= v h

V

  =140 (mm)

Để đơn giản cho quá trình tính toán ta chia Vhbd thành ε = 15 phần bằng nhau + Giá trị biểu diễn của áp suất cực đại pzbd

Chọn Pzbd = 250 (mm). Suy ra tỉ lệ xích: μ=   z zbd P P  11,498/250 = 0,046 (MN/m2.mm). + Giá trị biểu diễn của đường kính vòng tròn Brick

AB = Vhbd = 140 (mm). Bảng giá trị đồ thị công động cơ Diesel:

i ivc

Quá trình nén Quá trình giãn nở V(mm) px= Biểu diễn

(mm) px=

Biểu diễn (mm)

1,000 0.0950 3 12,377 3.6750 99,246 12,031 250 2 0.1900 7 20 1.4220 51,377 4.3201 137,49 3 0.2851 0 30 0.8160 29,456 2.6067 82,956 4 0.3801 3 40 0.5502 19,85 1.8214 57,966 5 0.4751 7 50 0.4053 14,615 1.3793 43,896 6 0.5702 0 60 0.3157 11,38 1.0990 34,975 7 0.6652 3 70 0.2556 9,211 0.9070 28,863 8 0.7602 7 80 0.2129 7,669 0.7697 24,439 9 0.8553 0 90 0.1812 6,5247 0.6631 21,103 10 0.9503 3 100 0.1568 5,6465 0.5815 18,507 11 1.0453 6 110 0.1376 4,9544 0.5164 16,435 12 1.1404 0 120 0.1222 4,3969 0.4634 14,746 13 1.2354 3 130 0.1095 3,9396 0.4194 13,346 14 1.3304 6 140 0.0989 3,5587 0.3824 12,169 15 1.4255 0 150 0.0900 3,2373 0.3509 11,167 2.3.3. Chọn tỷ lệ xích và các điểm đặc biệt : + Vẽ hệ trục tọa độ P-V theo tỉ lệ xích: μ= 0,046 (MN/m2.mm). μv = 0,0095 (dm3/mm). + Ta có: Vh =1,329 (dm3), Vc = 0,095 (dm3) Va = Vh + Vc = 1,329+0,095= 1,424 (dm3)

Vz = .Vc = 1.0,095 = 0,095

Các thông số ban đầu: p = 0 ,11 MPa ; p = 0,09MPa; p= 3,675 MPa p = 11,498 MPa ; p = 0,4213 MPa

Vậy các điểm đặc biệt đó là:

+ Điểm cuối quá trình hút: a(Va;Pa) = (1,265;0,09) (dm3; MPa) + Điểm cuối quá trình nén: c(Vc;Pc) = (0,07714;4,1784) (dm3; MPa ) + Điểm cuối quá trình cháy: z(Vz;Pz) = (0,0955;7,8554) (dm3; MPa ) + Điểm cuối quá trình giản nở: b(Va;Pb) = (1,26564;0,3139) (dm3; MPa) + Điểm cuối quá trình thải: r(Vc;Pr) = (0,07714;0,11) (dm3; MPa)

y(Vc;Pz) = (0,07714;7,8554) (dm3; MPa )

2.3.4. Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công :

Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piton S là :

μ = \f(gtt,gtbd = \f(S,gtbd = = 0,596 (mm) Thông số kết cấu động cơ là :

λ = \f(R,L = \f(S,2.L = = 0,27 Ta có nửa hành trình của piton là :

R = \f(S,2 = =70 ( mm ) Khoảng cách OO’ là :

OO’= \f(λ.R,2 = = 9,45 ( mm ) Giá trị biểu diễn của OO’ trên đồ thị :

gtbd = \f(gtt,μ = = 15,85 mm ) Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

gtbd = \f(gtt,μ = = 117,44 ( mm ) Từ đó xác định các điểm:

-Góc mở sớm xupap nạp α1 = 450 xác định được r’

-Gócđóng muôn xupap nạp α2 = 450 xác định được a’

-Góc mở sớm xupap thải 1 = 450 xác định được b’

-Góc đóng muôn xupap thải 2 = 450 xác định được r’’

2.3.5. 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 mở sớm xupap nạp α1, bán kính này cắt đường tròn tại điểm a’. Từ a’ gióng đường thẳng song song với trục tung cắt đường P tại điểm a. Nối điểm r trên đường thải ( là giao điểm giữa đường P và trục tung ) với a ta được đường 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 ) nên thường chọn áp suất cuối quá trình nén

Lý thuyết 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 ) = 3,675+ \f(1,3 .( 11,498- 3,675) =6,283 ( MPa ) Từ đó xác định được tung độ điểm c’ trên đồ thị công :

y =

P'c

p

 = = 136,6 (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 tại điểm c’’. Điểm c’’ được xác định bằng cách .Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định được góc đánh lửa sớm θ, bán kính này cắt vòng tròn Brick tại 1 điểm . Từ điểm gióng này ta gắn song song với trục tung cắt đường nén tại điểm c’. Dùng một 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 cơ điezel ( 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 12o: Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc tương ứng với 372o góc quay trục khuỷu, bán kính này cắt vòng tròn tại 1 điểm. Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường 0,735.P z tại điểm z.

- Dùng cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát 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 ra sớm 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 điểm này 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 .( 0,4213- 0,11 ) = 0,2656 (MPa)

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

Pb'' (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

p

12 o P(MN/m ) 15 2 r" B c c'' A

ÐO THI BRICK

c' 4 14 1 0 17 z' 11 2 18 8 o' 3 13 0 V 16 6 7 5 v = 0,0095[lít/mm] p= 0,046[MN/m2/mm] a' r' a b" b' Đồ thị công chỉ thị

2.4. Tính toán động học và động lực học

2.4.1. 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.V đến ε.V )

2.4.1.1. 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 : ở đây ta chọn tỉ lệ xích 2 mm/độ

2 . Chọn gốc tọa độ cách gốc cách độ thị công khoảng 150 ÷ 180 mm 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).

4 14 1 60 17 = 2[do/mm] o' 5 3 13 40 0 80 16 160 6 11 2 0 120 18 v = 0.00951[m/s/mm] C 7 12 20 o 100 15

ÐO THI BRICK

180

x=f() 140

2.4.1.2. 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 thị vòng. Tiến hành theo các bước cụ thể sau:

1.Vẻ nửa vòng tròn tâm O bán kính R = 70 (mm), phía dưới đồ thị x = f(α). Sát mép dưới của bản vẽ

2. Vẽ vòng tròn tâm O bán kính là Rλ/2 = 7,8 (mm)

3. Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R và vòng tròn tâm O bán kính là Rλ/2 thành 18 phần theo chiều ngược nhau.

4. Từ các điểm chia trên nửa vòng tâm tròn bán kính là R kẻ các đường song song với tung độ , các đường này sẽ cắt các đường song song với hoành độ xuất phát từ các điểm chia tương ứng trên bán kính là Rλ/2 tại các điểm a,b,c,….

5. Nối tại các điểm a,b,c,…. Tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ piton thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ các điểm cắt vòng tròn bán kính R tạo với trục hoành góc α đến đường cong a,b,c…. Đồ thị này biểu diễn quan hệ v = f(α) trên tọa độ độc cực :

5 6 7 8 9 12 3 4 0 01 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 16 17 18 V=f() Hình 2.1 Đồ thị v = f(α)

2.4.1.3. 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 các bước sau :

1.Chọn tỉ lệ xích μ phù hợp trong khoảng 30 ÷ 80 (m/s .mm ) Ở đây ta chọn μ = 80 (m/s .mm )

2.Ta tính được các giá trị: - Ta có góc :

ω = \f(π.n,30 = = 157 (rad /s ) - Gia tốc cực đại :

j= R.ω .( 1 + λ ) =70. 10.157.( 1 + 0,25 ) = 2246,14 ( m/ s) Vậy ta được giá trị biểu diễn j là : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

gtbdjmax = \a\ac\vs0( \f(gtt,μ = 2246,14 80 = 28,08 ( mm ) -Gia tốc cực tiểu : j = –R.ω.( 1– λ ) = –70.10.157.( 1–0,25 ) = –1294,07 ( m/ s) Vậy ta được giá trị biểu diễn của j là :

gtbd\a\ac\vs0( = \a\ac\vs0( \f(gtt,μ = = –16,17 ( mm ) -Xác định vị trí của EF :

EF = –3.R.λ.ω = –3.70.10.0,25.157 = –1347,68 ( m/s ) Vậy giá trị biểu diễn EF là :

gtbd = \f(gtt,μ = 0 1347,68

8



= -16,84 ( mm )

3. Lấy đoạn thẳng AB trên trục OS. Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy AC = j , từ điểm B tương ứng điểm chết dưới lấy BD = j, nối CD cắt trục hoành ở E ; lấy EF = –3.R.λ.ω về phía BD Nối CF với FD, chia các đoạn này làm 4 phần, nối 11’, 22’, 33’, 44’. Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11’, 22’, 33’, 44’ ta được đường cong biểu diễn quan hệ j = ƒ(x)

2.4.2. Tính toán động học :

2.4.2.1. Các khối lượng chuyển động tịnh tiến :

- Khối lượng nhóm thanh truyền mtt = 3,9 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, 275 0,35) mtt

Trong đó mtt=3,9 là khối lượng thanh truyền mà đề bài đã cho. Vậy m = ( 0,275  0,35 ).3,9 = (1,0725  1,365) Chọn m1= 1,2 kg Vậy ta xác định đươc khối lượng tịnh tiến mà đề bài cho là :

m = m + m = 2,2 + 1,2 =3,4 (Kg)

2.4.2.2. Các khối lượng chuyển động quay :

Hình 2.2 Xác định khối lượng khuỷu trục

Khối lượng chuyển động quay của một trục khuỷu bao gồm : - Khối lượng của thanh truyền quy dẫn về tâm chốt :

m = = 3,9– 1,2=2,7 - Khối lượng của chốt trục khuỷu : m m = π. \f(.l,4 .ρ

Trong đó ta có :

d : Là đường kính ngoài của chốt khuỷu : 68 δ : Là đường kính trong của chốt khuỷu : 31 l : Là chiều của chốt khuỷu : 46

ρ : Là khối lượng riêng của vật liệu làm chốt khuỷu ρ : 7800 Kg/ m = 7,8.10 Kg/ mm m = π. 682 31 .46.7,8.102 6 4   = 0,3286

Khối lượng của má khuỷu quy dẫn về tâm chốt : m . Khối lượng này tính gần đúng theo phương trình quy dẫn :

m = \f(m.r,R

Trong đó : m khối lượng của má khuỷu r bán kính trọng tâm má khuỷu :

R :bán kính quay của khuỷu : R = S /2= 125/2 =62,5 (mm) 2.4.2.3. Lực quán tính :

Lực quán tính chuyển động tịnh tiến :

P = - m.j = -m.R.ω.( cos α + λ.cos 2α ) = -6109,50(cos α + λ.cos 2α ) Với thông số kết cấu λ ta co bảng tính P : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

α A =cos α + λ.cos 2α Pj = - 6109,50.( cos α + λ.cos 2α ) =cos α +0,25.cos 2α = -6109,50 . A 0 1.25 -7636.88 10 1.219 -7447.48 20 1.131 -6909.84 30 0.991 -6054.51 40 0.809 -4942.59 50 0.599 -3659.59 60 0.375 -2291.06 70 0.151 -922.53 80 -0.061 372.68 90 -0.25 1527.38 100 -0.409 2498.79 110 -0.534 3262.47 120 -0.625 3818.44 130 -0.686 4191.11 140 -0.723 4417.17 150 -0.741 4527.14

160 -0.748 4569.91

170 -0.749 4576.02

180 -0.750 4582.13

2.4.2.3. Vẽ đường biểu diễn lực quán tính :

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn lực quán tính theo pp Tolê nhưng hoành độ đặt trùng với đường p ở đồ thị công và vẽ đường -Pj

=ƒ(x) (tức cùng chiều với j = ƒ(x))

Ta tiến hành theo bước sau : 1 ) Chọn tỷ lệ xích của Pj

là μ = 0,0314 (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 cho công việc công tác dụng lực sau này của lực khí thể và lực quán tính. 2 ) Ta tính được các giá trị : - Diện tích đỉnh piston : F = \f(π.D,4 =  32 3 . 9,50. 4 110.10 10     ( m ) - Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực đại : P = \f(,F = 3 3 2 3,34.62,5.10 .169,56 .(1 0, 25) 9,50.10    = 789695 Pa = 0,789695 (MPa) Trong đó :

- m là khối lượng chuyển động tịnh tiến : m =3,4 kg

- R là bán kính quay trục khuủy : R = 62,5.10-3

-  là tốc độ góc trục khuỷu :  = 169,56

-  là thông số kết cấu :  = 0,25

gtbd\a\ac\vs0( = ax Pjm p gtt  = 0,789695 0,0314 = 25,15 ( mm ) - Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực tiểu :

P = - \f(,F = - 3 3 2 3,34.62,5.10 .169,56 .(1 0, 25) 9,50.10    = -473817 Pa = -0,473817 MPa Vậy ta được giá trị biểu diễn Pjmin

là :

gtbd\a\ac\vs0( = - \a\ac\vs0( \f(gtt,μ = -

0, 473817

0,0314 = -16 ( mm ) -Ta xác định giá trị E’F’ là :

E’F’ = - \f(3.m.R.λ.ω,F = - 3 2 3 3.3,34.62,5.10 .0, 25.169,56 0, 473817 9,50.10     MPa

Vậy ta được giá trị biểu diễn của E’F’ là : gtbd = \a\ac\vs0( \f(gtt,μ =

0,473817 0,0314



= -16 ( mm )

3 ) Từ điểm A’ tương ứng điểm chết trên lấy A’C’ = P từ điểm B tương ứng với điểm chết dưới lấy B’D’ = P ; nối C’D’ cắt trục hoành ở E’ ; lấy E’F’ về phía B’D’. Nối C’F’ và F’D’ ,chia các đoạn này ra làm 4 phần , nối 11’, 22’ , 33’, 44’

Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11’, 22’, 33’, 44’ Ta đuợc đường cong biểu diễn quan hệ –P = ƒ(x)

Đồ thị quán tính 2.4.2.4. 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 : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

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 thăng biểu thị giá trị của v có 1 đầu mút thuộc đồ thị 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