4. Tính kiểm nghiệm câc chi tiết trong cơ cấu phđn phối khí động cơ Duratec:
4.3. Tính toân kiểm nghiệm trục cam:
Khi tính toân ta giả thuyết rằng như một dầm có tiết diện đồng đều được đặt tự do trín 2 gối tựa. Giữa 2 gối lă hai cam thải của 2 mây khâc nhau. Để tính toân cho trục cam ta tính cho trường hợp cả 2 cam thải đều chịu lực tâc động tức lă 2 xupâp xả cùng mở. Lúc năy cam thải chịu tâc dụng của nhiều lực như: Lực khí thể, lực lò xo, lực quân tính của cơ cấu phối khí…Sơ đồ tính toân được biểu diễn như hình vẽ.
7520 20
95 Pr
Pr
Hình 4-2 Sơ đồ tính bền trục cam.
Nếu bỏ qua ma sât vă trọng lực (vì câc lực năy rất nhỏ so với câc lực khâc) thì lực tâc dụng lín trục cam sẽ lă:
PTmax = Plxo + Pjt + Pkt (4 – 5)
Trong đó:
Plxo- lực nĩn ban đầu của lò xo xupâp. (Trạng thâi xupâp đóng kín).
Plxo = Plmin = 506 (N).
Pjt - Lực quân tính của cơ cấu phối khí khi bắt đầu mở xupâp quy dẫn về đường tđm con đội.
Pjt = - mot.jt
Với mot = 0,291 (kg) – Khối lượng của cơ cấu phối khí qui dẫn về đường tđm con đội.
jt = 4289 (m/s2) - Gia tốc của cơ cấu phối khí khi bắt đầu mở xupâp qui dẫn về đường tđm con đội.
⇒ Pjt = −0,291.4289= 1248 (N).
Pkt - Lực khí thể tâc dụng lín mặt nấm xupâp thải qui dẫn về đường tđm con đội.
p S
Với: Sxp - Diện tích mặt nấm xupâp thải. = = = − 4 10 . 30 . 4 . 2 π 2 6 π n xp d S 0,706.10-3 (m2).
pkt – Âp suất khí thể trong buồng chây khi bắt đầu mở xupâp. Chọn pkt = 1,1 (MN/m2).
⇒ 0,776.10-3 (MN).
Thay văo công thức (3 – 27) ta có:
PTmax = Plxo + Pjt + Pkt = 506 + 1248 + 776 = 2530 (N).
Do vậy mômen uốn lớn nhất trín trục cam được tính theo công thức:
Trong đó: l – Koảng câch giữa 2 tđm gối đỡ; l = 95 (mm).
l1 vă l2 – Khoảng câch từ 2 gối đỡ đến cam chịu lực PTmax. l1 = 20 (mm); l2 = 75(mm).
39,9 (N.m) = 39,9.10-6 (MN.m).
Ứng suất uốn của trục cam được tính theo công thức:
26,02 (MN/m2).
Với d vă d0 lă đường kính ngoăi vă đường kính trong của trục cam. d = 25 (mm); d0 = 4 (mm).
* Mômen xoắn:
Mômen xoắn đạt cực đại khi lực PT ở xa tđm trục cam nhất, con đội lúc năy trượt hết phần cung có bân kính .
Mômen xoắn trục cam do lực lò xo vă lực quân tính gđy ra trín mặt cam được xâc định theo công thức:
(4 – 6)
Trong đó: lă lực lò xo vă lực quân tính khi cam quay đến điểm B. A – Cânh tay đòn lớn nhất của lực PT0:
(N). (N).
Vậy Mx = 12,96.10-3.(1780 + 1180) = 38,361 (N.m). * Độ võng cho phĩp:
Nếu trín đoạn trục tính toân có hai cam cùng tín thì độ võng cho phĩp của trục cam được tính theo công thức:
f = 3,4.PT. (4 - 7). Trong đó:
E - Môđuyn đăn hồi của vật liệu chế tạo trục cam.
E = (2 2,2).105 (MN/m2); Ta chọn E = 2,1.105 (MN/m2).
f = 3,4.2530.10 -6 ..103
= 0,086 (mm).
Độ võng cho phĩp của trục cam nằm trong phạm vi [f] = (0,05 0,1) mm. Vậy trục cam thỏa mên về độ võng.
* Ứng suất tiếp xúc trín mặt cam:
Trong quâ trình lăm việc, trín mặt cam vă con đội xuất hiện ứng suất tiếp xúc. Ứng suất tiếp xúc được tính theo công thức:
(4 – 8).
Trong đó:
b – Chiều rộng cam; b = 14 (mm).
- Bân kính cung ngoại tiếp của cam; = 53 (mm). E – Môđuyn đăn hồi; E = 2,1.105 (MN/m2).
PT – Lực tâc dụng lín cam; PT = 2530.10 -6 (MN). 3,53.102 (MN/m2).
Ứng suất tiếp xúc cho phĩp nằm trong phạm vi (600 1200) MN/m2. Vậy ứng suất tiếp xúc của cam thỏa mên điều kiện bền.