2. Tính bền thanh truyền
2.1 Thiết lập thông số đầu vào:
Thơng số kí hiệu giá trị đơn vị
Khối lượng đầu nhỏ
thanh truyền mA 0,1365219 Kg
Khối lượng thanh
truyền mtt 0,53538 Kg
Đường kính trong của đầu nhỏ thanh
truyền
D1 20 mm
Đường kính ngồi của đầu nhỏ thanh
truyền
D2 28 mm
Chiều dài thanh
truyền ltt 123,5 mm Đường kính trong của bạc lót đầu nhỏ db 18 mm Khối lượng nhóm piston mnp 0,3256 Kg Moduyn đàn hồi vật liệu chế tạo thanh
truyền Ed 2.1011 (MN) Moduyn đàn hồi vật liệu chế bạc lót Eb 0,69.10 11 (MN) Bán kính góc lượn p1 20 mm
nối đầu nhỏ với thân
2.2 Tính bền thanh truyền
2.2.1 Tính bền đầu nhỏ thanh truyền
d2
d1=2818=1,55>1,5
a) Tính bền đầu nhỏ thanh truyền khi chịu kéo:
Lực quán tính 𝑃𝑗:
Pj = mRω2 . (cosα + λcos2α) Fb
Trong đó:
m: khối lượng tính trên đơn vị diện tích đỉnh piston m = (mA+mnp)F1
b
Fb: điện tích đỉnh piston
Fb =π . D4 2
=>PJ=m.R. ω2. (cosα + λcos2α)Fb = (mA+ mnp)Rω2 . (cosα + λcos2α) 𝑚𝑡𝑡 = 0,53538 (𝐾𝑔)
mnp = 𝑚𝑝 + 𝑚𝑐𝑝 =0,3256+0,07586 = 0,40146(𝐾𝑔)
𝑃𝑗 =0,56743.0,034.523,62.(1+0,251) =6616,796 (𝑁) • Bán kính trung bình của đầu nhỏ thanh truyền:
Sơ đồ lực tác dụng khi đầu nhỏ thanh truyền chịu kéo. 𝜌=D1+D2 4 =20+284 =12=0,012 (m) Xác định góc 𝛾: 𝛾=900+ 𝑎𝑟𝑐𝑐𝑜𝑠 H 2 +ρ r2+ρ1 Trong đó:
H: chiều rộng thân chổ nối với đầu nhỏ.
ρ1: Bán kính góc lượn nối đầu nhỏ với thân.
r2: Bán kính ngồi của đầu nhỏ 𝛾=900+ 𝑎𝑟𝑐𝑐𝑜𝑠 H 2 +ρ r2+ρ1=900+¿ 𝑎𝑟𝑐𝑐𝑜𝑠0,022 +0,012 0,014+0,02=139,67 0 Moment uốn:
MA = PJ𝜌(0,00033𝛾 - 0,0297)=6616,796.0,012.(0,00033.139,67 -0,0297)=1,301(N.m)
Lực pháp tuyến:
NA = 𝑃𝑗𝜌(0,572 - 0,0008𝛾)=6616,796.0,012.(0,572-0,0008.139,67)=36,545(N)
Moment uốn tại tiết diện C-C:
MJ= MA+ NA𝜌(1 - 𝑐𝑜𝑠𝛾) - 0,5𝑃𝑗𝜌(𝑠𝑖𝑛𝛾 - 𝑐𝑜𝑠𝛾)=1,301+36,545.0,012.(1-cos139,67o)- 0,5.6616,796.0,012.(sin139,67o-cos139,67o)=-53,885(N.m)
Lực kéo tại điểm C-C:
NJ = NA𝑐𝑜𝑠𝛾 + 0,5PJ(𝑠𝑖𝑛𝛾 - 𝑐𝑜𝑠𝛾)=36,545.cos139,67o+0,5.6616,796.(sin139,67o-cos
139,67o)= 4635,39(N)
Hệ số : phụ thuộc vào độ cứng của các chi tiết lắp ghép =E EdFd dFd+EbFb Trong đó : Fd = (D2- D1)ld=(0,028-0,02).0,022=0,176.10−3(m) Fb = ( D1−Db)ld=(0,02-0,018).0,22=0,44.10−3(m) =EdFdEd+FEbd Fb=2.1011.0,176.102.1011−3.0,176+0,69.10.10−311.0,44.10−3=0,537
Lực kéo thực tế tác dụng lên tiết diện của đầu nhỏ thanh truyền:
Nk = . Nj = 0,537.4635,39= 2489,204 (𝑁)
Ứng suất tổng cộng trên mặt ngoài đầu nhỏ thanh truyền:
σnj= [2Mj s(26p+p+ss)+NK]l l
d.s
= [2. (-38,123).0,0046.0,012(2.0,012+0,004+0,004 )+2489,204¿.0,022.0,0040,1235 =¿-691,17 (MNm2 ¿ Ứng suất tổng cộng trên mặt ngoài đầu nhỏ thanh truyền:
σtj= [-2Mj.s(26p−sp−s)+NK] l l
d.s = [-2.(-38,123).
6.0,012+0,004
0,004(2.0,012+0,004)+2489,204¿.0,022.0,0040,1235 = 761,03(MNm2 )
Ứng suất trên mặt ngoài và mặt trong đầu nhỏ thanh truyền.
Quan hệ giữa ứng suất mặt ngồi vời góc 𝜸
Sơ đồ lực tác dụng khi đầu nhỏ thanh truyền chịu nén.
Lực nén tác dụng lên đầu nhỏ thanh truyền.
p1 = pkt.Fb- 𝑚𝑅ω2(1 + )Fb=17478,644.0,44.10−3-0,56743.0,034.523,62(1+0,251).0,44.
10−3=4,77(N)
Moment uốn trên cung BC (𝛾 ≥ 90°)
Mz2= MA + NAρ(1 - 𝑐𝑜𝑠𝛾) - P1𝜌 (sinγ2 - πγ sinγ - π1 𝑐𝑜𝑠𝛾)=1,301+36,545.0,12(1- cos139,67)-4,77.0,012(sin 139,672 -139,67π .sin139,67-π1.cos139,67)=10,52(mN2)
Lực tiếp tuyến trên cung BC (𝛾 ≥ 90°).
Nz2 = NA𝑐𝑜𝑠𝛾 - P1 ( sin2γ - πγ𝑠𝑖𝑛𝛾 -π1 𝑐𝑜𝑠𝛾)=36,545.cos139,67-4,77(sin 139,672 -139,67π .sin139,67-π1.cos139,67)=106,69(N)
Ứng suất mặt ngoài của tiết diện nguy hiểm nhất:
σnz= [2Mz2 s(26ρ+p+ss) + Nz2] ll ds=[2.10,52 6.0,012+0,004 0,004(2.0,012+0,004)+0,537.106,69¿. 0,1235 0,022.0,004=201,2(MNm2 ¿
Ứng suất mặt trong của tiết diện nguy hiểm nhất: σnz = [-2Mz2 6ρ+s s(2p+s) + Nz2] ll ds=[-2.10,520,004(2.0,012+6.0,012+0,0040,004)+0,537.106,69] 0,1235 0,022.0,004=-199,56(MNm2 ) 2.2.2 Tính bền đầu to. Pd=Pj+ Pkd = ( m.R.ω2(1+λ))+(m2−mn¿R .ω2 Trong đó: R :0,034 (m) ω:523,6 λ: 0,275 mtt: 0,344 (kg) mn=(0,2÷0,28)mtt=0,0688 (kg) m2=0,72mtt= 0,24768(kg) = > Pd=Pj+ Pkd = ( m.R.ω2(1+λ))+(m2−mn¿R .ω2 = > Pd=¿ 8284,19 .10−6 (MN) Ta có
+ Góc dẫn xuất về tâm đầu to thanh truyền : γ0=40°
+ Khoảng cách tính từ tâm của 2 bu lông đầu to thanh truyền : C = 0,055 (m) -Mô men uốn và lực pháp tuyến tác dụng lên tiết diện A-A của nắp đầu to:
MA=Pd. C2(0,0127+0,00083γ¿¿0)¿ =1,04.10−6 (MNm)
NA=Pd.(0,522+0,003γ¿¿0)¿ =0,0053(MN)
σ❑=Pd.¿+
0,522+0,003.γ0 F .(1+ jb
jd) ) Ta có:
Ld:Chiều rộng tiết diện nắp đầu to: 0,026 (m)
C: Khoảng cách 2 bu lông : 0,055(m)
δb:Chiều dày tiết diện bạc: 0,004 (m)
δ : Chiều dày tiết diện nắp đầu to : 0,0015 (m)
Wu=Ld.δ 3 6 = 14,625.10−12 m3 Jd=Ld.δ3 12 =7,3125.10−12m4 Jb=Lb.δb 3 12 =138,66.10−12m4 F= 0,577. l = 0,070971 m
l : Chiều dài thanh truyền: 0,123 (m) Vì vậy:
¿>σ❑= 35,81(MPA)