tính dao động hệ trục cho tàu hàng khô 11000 tấn , lắp máy 6UEC33LSII loại vỏ tàu thép ,đáy đôi ,kết cấu hàn hồ quang điện

Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy
LI NểI U
Mụn hc dao ng v ng lc hc mỏy l mụn hc quan trng ca sinh viờn
ngnh MY TU THU . Nú cung cp cho sinh viờn nhng kin thc c bn v
dao ng k thut ,m c th l dao ng trong h thng ng lc tu thy .
hon thnh mụn hc , mi sinh viờn c giao nhim v hon thnh mt bi tp
ln ,tớnh dao ng cho h trc tu thy . Bi tp ln ny thc s l cụng vic quan
trng khụng th thiu ca sinh viờn . Nú giỳp mi sinh viờn cng c c kin
thc ó hc , ng thi tng t duy sỏng to giỳp cho sinh viờn lm quen vi cụng
vic thc t sau ny.
Vi s c gng ca bn thõn , c s giỳp tn tỡnh ca cụ giỏo Bựi Th Hng
, em ó hon thnh nhim v c giao . Mc dự cỏc s liu tớnh toỏn , cụng thc
s dng c giỏo viờn hng dn t ti liu tin cy , nhng vi kin thc cũn hn
ch v tri nghim thc t cha cú . Chc chn ti ca em cũn nhiu hn ch v
thiu sút , em mong c s ch bo ca cỏc thy cụ . Em xin chõn thnh cm n .
Hi Phũng , ngy 14 thỏng 4 nm 2014
SINH VIấN
on Vn Mi
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
1
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy
Đề bài : Tính dao động hệ trục cho tàu hàng khô 11000 tấn , lắp máy 6UEC33LSII
Loi tu v thộp,ỏy ụi,kt cu hn in h quang.Tu c thit k
trang b 1 diesel chớnh 2 kỡ truyn ng trc tip cho 1 h trc chong
chúng.
Tu c thit k dựng ch hng ri
Cơ sở dữ liệu tính toán
1/ Loại tàu
Tàu hàng khô 11000T , lắp máy 6UEC33LSII
2/ Máy chính

Máy chính có kí hiệu 6UEC33LSII ,l ng c Diesel 2 kỡ tỏc dng n,tng
ỏp bng tuabin,dng thựng hang 1 xilanh thng ng,lm mỏt giỏn tip 2
vũng tun hon,bụi trn bng ỏp lc tun hon kớn,khi ng bng khụng
khớ nộn,t o chiu,iu khin ti ch hoc t xa trờn bung lỏi
Thụng s mỏy chớnh:
Kiểu máy 6UEC33LSII
Hãng chế tạo MISIBISHI
Nớc sản xuất JAPAN
Công suất định mức [N] 3400/4625 kW/ hp
Vòng quay định mức [n ] 127 rpm
Số kì [ ] 2
Số xilanh [i ] 6
Đờng kính xilanh [D] 240 mm
Hành trình piston [S ] 1050 mm
Thứ tự làm việc các xilanh 1-3-5-6-2-4
Vòng quay lớn nhất [nmax] 225 rpm
Vòng quay nhỏ nhất [nmin] 75 rpm
Bán kính quay trục khuỷu [R] 525 mm
Đờng kính cổ trục [dct] 350 mm
Đờng kính cổ biên [dcb] 350 mm
Khoảng cách hai tâm xilanh [H] 580 mm
Khoảng cách tâm xilanh
cuối đến bánh đà [Hc] 1065 mm
Chiu di tay biờn [L] 2100 mm
Quán tính bánh đà [GD
2
] 6598 kGcm
2
3 / Chong chóng
Vật liệu ng Nhụm Niken

Đờng kính chong chóng [D] 3,5 m
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
2
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy
Số cánh chong chóng [Z] 4
Tỷ số đĩa [] 0,47
Tỷ số bớc [H/D] 0,65
Khối lợng [G] 4145 kg
Chiều quay Phải
Tỷ trọng vật liệu
làm chong chóng [] 8,6.10
-3
kg/cm
3
4 / Trục
Vật liệu KSF 45
Tỷ trọng vật liệu làm trục [] 7,85.10
-3
kg/cm
3
a. Trục chong chóng
Đờng kính [dcc] 33 cm
Chiều dài [lcc] 605 cm
b. Trc trung gian
ng kớnh trc trung gian 31 cm
Chiu di trc trung gian 460 cm
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
3

Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy
Phần I : Tính dao động xoắn tự do
1 . Mô hình hệ trục
Động cơ
Trục chong chóng
Chong chóng
Bánh đà

1
I
1
I
2
I
3
I
4
I
5
I
6
I
7
I
8
e
12
e
23
e

34
e
45
e
56
e
67
e
78

2

3

4

5

6

7

8

Ta có thể lập mô hình dao động tự do của hệ cân bằng xoắn tơng đơng gồm n khối
lợng tập trung nh sau :
Các khối lợng tập trung ( các đĩa ) là các phần của hệ trục có khối lợng quán tính
lớn nh các trục khuỷu cùng piston , bánh đà , chong chóng thể hiện bởi moomen quán
tính khối lợng I
i

. Các khối lợng này đợc nối với nhau bởi các đoạn trục không có khối l-
ợng chỉ có tính chất đàn hồi , biểu thị bởi độ mền e , nối giữa các khối lợng .
2. Mô men quán tính khối lợng
2.1. Mô men quán tính khối lợng nhóm biên khuỷu (I
bk
)
Theo công thức Cheski:
( )
dHbD
RbD
bDR
I
bk

4,1
10.25,1
2
35
+
+
=


(kG.cm.s
2
)
Trong đó:
R _ Bán kính khuỷu : R = 52,5 (cm)
D _ Đờng kính xilah : D = 33(cm)
H _ Khoảng cách giữa 2 tâm xilanh liên tiếp : H = 58 (cm)

d _ Đờng kính trung bình của cổ biên và cổ trục : d = 35 (cm)
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
4
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy
_ Hệ số hiệu chỉnh có xét đến chiều dài biên, đờng kính và vật liệu
chế tạo piston:
Với piston bằng gang : = 0,22.
bD
L
+ 0,6
Trong đó:
+ b _ Hệ số khoang xilanh (công đơn b 1)
+ L _ Chiều dài biên : L = 210 (cm)
=> = 0,22.
bD
L
+ 0,6 = 0,22.
133
210
+ 0,6 = 2
Kết quả: I
bk
= 2544,84 (kG.cm.s
2
)
2. 2. Mô men quán tính khối lợng của bánh đà
Mô men quán tính khối lợng của bánh đà đợc tính theo công thức:
I
bđ

= 2,55.G.D
2
= 16824,9 (kG.cm.s
2
)
2.3. Mô men quán tính khối lợng của chong chóng
Theo công thức:
I
cc
= I
bt
+ I
nk
(kG.cm.s
2
)
Trong đó:
I
bt
_ Mô men quán tính khối lợng của bản thân chong chóng:
I
bt
= 28.10
-8
..D
5
( + 3)
Với:
_ Trọng lợng riêng của vật liệu chế tạo chong chóng:
= 8,6.10

-3
(kG/cm
3
)
D _ Đờng kính của chong chóng : D = 350 (cm)
_ Tỷ số đĩa của chong chóng : = 0,47
Kết quả: I
bt
= 20626,42 (kG.cm.s
2
)
I
nk
_ Mô men quán tính khối lợng của nớc kèm
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
5
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy
I
nk
= 6,7.10
-10
.D
5

+ 1,0.5.
D
H
D
H


Với:
D
H
_ Tỷ số bớc của chong chóng :
D
H
=0, 65
Kết quả: I
nk
= 3836,65 (kG.cm.s
2
)
Vậy mô men quán tính khối lợng của chong chóng là:
I
cc
= I

bt
+ I
nk
= 20626,42 + 3836,65 = 24463,07 (kG.cm.s
2
)
2.4. Mô men quán tính khối lợng của các đoạn trục
Mô men quán tính khối lợng của các đoạn trục đợc tính theo công thức sau:
I =
g.32
.

.l.d
4
(kG.cm.s
2
)
Trong đó:
_ Trọng lợng riêng của vật liệu chế tạo trục, = 7,85.10
-3
(kG/cm
3
)
g _ Gia tốc trọng trờng : g = 981 (cm/s
2
)
l _ Chiều dài đoạn trục (cm)
d _ Đờng kính đoạn trục (cm)
a. Với đoạn trục từ xilanh cuối đến bánh đà
l = H

c
= 106,5 (cm)
d = d
ct
= 35 (cm)
Kết quả: I
c
=125,48(kG.cm.s
2
)
b. Với đoạn trục từ bánh đà đến chong chóng
l = l
CC
= 605 (cm)
d =d
CC
= 33 (cm)
Kết quả: I
tr
= 563,36 (kG.cm.s
2
)
c. Trc trung gian.
l = l
tg
= 460 (cm)
d = d
tg
= 31 (cm)
Kt qu: I

tg
= 333,56 (kG.cm.s
2
)
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
6
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy

3. Hệ số mềm các đoạn trục
3.1. Độ mềm của biên khuỷu (e
bk
)
Theo công thức:
44
6
).5,0(10.11


+
=

d
RH
e
(kG
-1
.cm
-1
)

Trong đó:
H _ Khoảng cách giữa hai tâm xilanh liên tiếp : H = 58 (cm)
R _ Bán kính khuỷu : R = 52,5 (cm)
d _ Đờng kính cổ trục : d
ct
= 35 (cm)
_ Hệ số trục rỗng : = 0
Kết quả: e
bk
=6,18.
10
10

(kG
-1
.cm
-1
)
3.2. Độ mềm các đoạn trục
Theo công thức:
c
x
x
K
d
l
G
e
4
.

32

=
(kG
-1
.cm
-1
)
Trong đó:
G _ Môđun đàn hồi xoắn vật liệu : G = 8,1.10
5
(kG/cm
2
)
l
x
_ Chiều dài đoạn trục (cm)
d
x
_ Đờng kính đoạn trục (cm)
K
c
_ Hệ số trục rỗng : K
c
= 1
a. Với đoạn trục từ tâm xilanh cuối đến bánh đà(e
bđ
)
l
x

= H
c
= 106,5 (cm)
d
x
= d
ct
= 35 (cm)
Kết quả: e
c
= 8,92.10
-10
(kG
-1
.cm
-1
)

b. Với đoạn trục từ bánh đà đến chong chóng (e
cc
)
l
x
= l
CC
= 605 (cm)
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
7
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy

d
x
=d
CC
= 33 (cm)
Kết quả: e
tr
= 6,41.10
-9
(kG
-1
.cm
-1
)
c. Trc trung gian
l
x
= l
tg
= 460 (cm)
d
x =
d
tg
= 31 (cm)

Kết quả: e
tg
= 6,26.10
-9

(kG
-1
.cm
-1
)
4. Thành lập sơ đồ hệ thống dao động xoắn tơng đơng
Hệ dao động xoắn thực đợc quy đổi thành hệ dao động xoắn tơng đơng với
hệ thống đặc tính động lực. Đặc trng cho tính động lực là mô men quán tính khối l-
ợng ( I ) và hệ số mềm ( e ).
Hệ dao động xoắn tơng đơng gồm 8 khối lợng tập trung ( I
1
, I
2
, I
8
) đuợc
nối bởi 7 đoạn trục không khối lợng ( e
12
, e
23
, e
78
)
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
8
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy
Ta có sơ đồ sau
I
1 2

I
3
I
4
I
5
I
6
I
7
I
8
I
12
e
e
23
e
34
e
45
e
56
e
67
e
78
4.1. Mô men quán tính khối lợng của các khối lợng tập trung
- Các khối lợng tập trung từ 1 ữ 6 có mô men quán tính khối lợng của nhóm biên
khuỷu :

I
1
= I
2
= I
3
= I
4
= I
5
= I
6
= I
bk
= 2544,84 (kG.cm.s
2
)
- Mô men quán tính khối lợng của khối lợng thứ 7 là :
I
7
= I
c
+ I
bđ
+I
tr
+I
tg
= 125,48 + 16824,9 + 563,36 + 333,56
= 17847,3 (kG.cm.s

2
)
- Mô men quán tính khối lợng của khối lợng thứ 8 :
I
8
= I
CC
= 24463,07 (kG.cm.s
2
)
4.2. Độ mềm xoắn các đoạn trục
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
9
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy
e
12
= e
23
= e
34
= e
45
= e
56
= e
bk
= 6,18.10
-10
(kG

-1
.cm
-1
)
e
67
= e
c
= 8,92.10
-10
(kG
-1
.cm
-1
)
e
78
= e
tr
= 6,41.10
-9
(kG
-1
.cm
-1
)
5. Tính toán dao động tự do
Hệ thống tơng gồm có 8 khối lợng tập trung do đó tồn tại 7 tâm dao động. Vì tần số
dao động tự do tơng đơng ứng với tâm dao động nên có thể nói rằng toàn bộ hệ
thống đồng thời đều tham gia vào hình thức dao động 1 tâm, 2 tâm, 7 tâm.

Trong thực tế dao động từ 2 tâm trở nên có tần số dao động tự do rất lớn do
đó ta chỉ xét dạng dao động 1 tâm.
Để tìm tần số dao động tự do của hệ thống tơng đơng nhiều khối lợng ta phải
đổi hệ thống thành hệ thống không thứ nguyên nhiều khối lợng.
5.1. Hệ thống không thứ nguyên nhiều khối lợng
5.1.1. Mô men quán tính khối lợng không thứ nguyên
Đợc đặc trng bởi à
i
, tính theo công thức :
0
I
I
i
i
=
à
Trong đó:
I
i
_ Mô men quán tính khối lợng của khối lợng tập trung thứ i
I
0
_ Mô men quán tính khối lợng gốc:
I
0
= I
bk
= 2544,84 (kG.cm.s
2
)

Kết quả:
à
1
= à
2
= à
3
= à
4
= à
5
= à
6
= 1
à
7
= I
7
/I
bk
= 17847,3/2544,84 = 7,01
à
8
=
8
/
bk
=24463,07/2544,84 = 9,61
5.1.2. Độ mềm không thứ nguyên
Đợcđặc trng bởi E

i,i+1
và tính theo công thức :
0
1,
1,
e
e
E
ii
ii
+
+
=
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
10
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy
Trong đó:
e
i,i+1
_ Độ mềm xoắn của đoạn trục i,i+1
e
0
_ Độ mềm xoắn chuẩn đo : e
0
= e
bk
= 6,18.10
-10
(kG

-1
.cm
-1
)
Kết quả:
E
12
= E
23
= E
34
= E
45
= E
56
= 1
E
67
= e
67
/e
bk
= 8,92/6,18 =1,44
E
78
= e
78
/e
bk
=64,1/6,18 =10,37

Ta có sơ đồ chuyển đổi nh sau:
I
1
e
e e e e e
12
23 34 45 56 67 78
e
I
2
I
3
I
4
I
5
I
6
I
7
I
8
3423
12
EE
E
E
675645
E
E

78
E
à
1
2
à
3
à
4
à
5
à
6
à
7
à
8
à
5.2. Xét dạng dao động 1 tâm (Hệ thống 2 khối lợng)
5.2.1. Tính gần đúng bình phơng tần số dao động tự do

Đa hệ thống không thứ nguyên nhiều khối lợng về hệ thống không thứ
nguyên 2 khối lợng.
+ Khối lợng 1: Bao gồm cơ cấu biên khuỷu, bánh đà, các đoạn trục, bích
nối .
+ Khối lợng 2: Chong chóng.
Sơ đồ hệ thống:
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
11

Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy


M

x
M

n
E

xn
- Mô men quán tính khối lợng không thứ nguyên của 1 đợc tính theo công thức:
à
x
=

=
7
1i
i
à
= 6 à
1
+ à
7
= 6.1 + 7,01 = 13,01
- Mô men quán tính khối lợng 2:
à
n

=

à
8
= 9,61
- Độ mềm xoắn của đoạn trục giữa 2 khối lợng quy đổi đợc tính theo công thức:
E
xn
= E
x7
+ E
78
Mà:
x
i
ii
x
E
E
à
à

=
=
6
1
7
7
.
=

x
à
1
.(à
1
.
17
+ à
2
.
27
+ . . . . . +à
6
.
67
)
Trong đó:
E
67
= 1,44
E
57
= E
56
+ E
67
= 2,44
E
47
= E

45
+ E
57
= 3,44
E
37
= E
34
+ E
47
= 4,44
E
27
= E
23
+ E
37
= 5,44
E
17
= E
12
+ E
27
= 6,44
Thay số ta có:
E
x7
= 1,82
E

78
= 10,37
E
xn
= 12,19
Bình phơng tần số dao động tự do không thứ nguyên đợc tính:
xnnx
nx
E 9,0
.9,0
àà
àà
+
=
=
19,12.61,9.01,13.9,0
61,901,13.9,0 +
= 0,015
5.2.2. Tính chính xác

theo phơng pháp Toller
Theo phơng pháp Toller , ta có :
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
12
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy

1
= 1 H
1

= - .à
1

12
= H
1
.
1


2
=

1
+ E
12
.

12
H
2
= -

.
à
2

23
=

12
+ H
2
.

2

3
=

2
+ E
23
.

23
H
3
= -

.
à
3

34
=

23
+ H
3

.

3

i
=

i-1
+ Ei
-1,i
.

i-1,i
Hi = -

.
à
i

i,i+1
=

i-1,i
+ Hi.

i
Với = 0,015 ta lập đợc bảng Toller có giá trị nh sau :
=
0,015
Khối

lợng
à
i

i

i,i+1
.E
i,i+1
-à
i
.
E
i,i+1
Hi.
i

i,i+1
R
i,i+1
1 1 1 -0.015 -0.015 1 -0.015 -0.015 1_2
2 1 0,985 -0.029775 -0,015
1
-
0,01477
5
-
0.02977
5 2_3
3 1 0.955225 -0.0441 -0.015 1 -0.01432 -0.0441 3_4

4 1 0,91125 -0,05776 -0.015 1 -0,01366 -0,05776 4_5
5 1
0,85348
3 -0,07056 -0.015 1 -0,01280 -0,07056 5_6
6 1
0,78292
0 -0,118512 -0.015 1.44 -0,01174 -0,08230 6_7
7 7,01 0,66440 -1,5779
-
0,1051
5 10,37 -0.06986 -0,15216 7_8
8 9,61 -0,91351
-
0,14415 0,13168 -0,02047
Từ kết quả bảng tính , ta đợc :
R
8
=
8,9
= - 0,02047
Kiểm tra sai số:
=
%100
,1 nn
R


=
%100
15216,0

02047,0
=13,452 % > 2% => không thỏa mãn
Chọn lại: = 0,0162
Với

= 0,0162 ta lập đợc bảng Toller có giá trị nh sau
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
13
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy


=0,0162

Khối
lợng
à
i

i

i,i+1
.E
i,i+1
-à
i
.
E
i,i+1
Hi.

i

i,i+1
R
i,i+1
1 1 1 -0.0162 -0.0162 1 -0.0162 -0.0162 1_2
2 1 0,9838 -0,0321 -0.0162 1 -0,0159 -0,0321 2_3
3 1 0,9516 -0,0475 -0.0162 1 -0,0154 -0,0475 3_4
4 1 0,9040 -0,0621 -0.0162 1 -0,0146 -0,0621 4_5
5 1 0,8418 -0,0757 -0.0162 1 -0,0136 -0,0757 5_6
6 1 0,7660 -0,1268 -0.0162 1.44 -0,0124 -0,0881 6_7
7 7,01 0,6391 -1,6662 -0,1135
10,3
7 -0,0725 -0,1606 7_8
8 9,61 -1,027 -0,1556 0,1598
-
0,00079
Từ kết quả bảng tính , ta đợc :
R
8
=
8,9
= -0,00079
Kiểm tra sai số:
=
%100
,1 nn
R

=
%100
1606,0
00079,0
=0,4919%< 2% => thỏa mãn
Tn s dao ng xon t do ca h thng :
N
k
= a.

Trong ú
-a: hng s xilanh
a =
00
.
1
.55,9
Je
= 4738,57
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
14
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy
Mụmen quỏn tớnh khi lng nhúm piston-biờn khuu:
J
0
= 3951,1 (kG.cm.s
2
)
mm xon gia cỏc khuu :

e
0
= 1,028.10
-9
(kG
-1
.cm
-1
)
= 0,0162 :bỡnh phng tn s dao ng t do h thng khụng th
nguyờn
N
k
= 603,12 (ln/phỳt)
*Biờn dao ng:
Khối lợng Biên độ i
1 1
2 0,9838
3 0,9516
4 0,9040
5 0,8418
6 0,7660
7 0,6391
8 -1,027
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
15
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy
1 2 3 4
5

6
7
8

TT
i
1
Tâm dao động
Phần II : Tính dao động xoắn cỡng bớc
1. Cấp điều hoà mo mem kích thích
Cấp điều hoà mo mem kích thích đợc xác định theo công thức:
minmax
n
N
v
n
N
k

Trong đó:
+ N - Tần số dao động tự do : N = 3499,7 [lần/phút]
+ n
min
- Vòng quay nhỏ nhất của động cơ : n
min
= 375 [vòng/phút]
+ n
max
-Vòng quay lớn nhất của động cơ : n
max

= 750 [vòng/phút]
Kết quả: 4,67
k
9,33

k
= 5 ; 5,5 ; 6 ; 6,5 ; 7 ; 7,5 ; 8 ; 8,5 ; 9
Trong đó :
k
- Cấp điều hoà thứ
k
Với động cơ 4 kỳ :
k
= k/2 ; k= 1,2,3
2. Xác định bậc điều hoà
Công thức:
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
16
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy

k
=
( )
xzn
2
1
Trong đó:
n,x _ là các số tự nhiên x,n = 0,1,2 .
z _ số xilanh của động cơ; z = 6

k
=
( )
xzn +
2
1

k
=
( )
xzn

2
1

n 0 1 2 3

n 0 1 2 3
x

x
0 0 3 6 9

0 0 3 6 9
1 0.5 3.5 6.5 9.5 1 -0.5 2.5 5.5 8.5
2 1 4 7 10 2 -1 2 5 8
3 1.5 4.5 7.5
10.
5 3 -1.5 1.5 4.5 7.5

3. Tính góc lệch pha giữa các xi lanh

k
.
i
= m
i
..
2
x
;
=
6
720720
=
z
= 120 ; góc lệch khuỷu của động cơ 4 kỳ
x = 0, 1, 2, , n
m
i
= 0, 1, 2, .z-1 là đánh số thứ tự cho thứ tự nổ của dộng cơ
Bảng xác định m
i
:
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
Thứ tự
nổ
1 4 2 6 3 5
m

i
0 1 2 3 4 5
17
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy
Lập bảng tính :

4. Xác định tổng hình học của các véc tơ biên độ tơng đối


2
6
1
2
6
1
.cos sin.






+






=

== i
iki
i
ikii


i
_ biên độ tơng đối của dao động không thứ nguyên của các xi lanh
Lập các bảng ứng với các x và
k

1- Vi x = 0, K = 6,9
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2

i

x

k

1

k

2

k

3

k

4

k

5

k

6
0
0 0 0 0 0 0
1
0 120 240 60 300 180
2
0 240 480 120 600 360
3
0 360 720 180 900 540
18
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy

1-4-2-6-3-5

TT
i
K
i

CosK

i

i
.CosK
i
SinK
i

i
.SinK
i
1 1 0 1 1 0 0
2 0.954 0 1 0.954 0 0
3 0.864116 0 1 0.864116 0 0
4 0.734483 0 1 0.734483 0 0
5 0.571063 0 1 0.571063 0 0
6 0.381375 0 1 0.381375 0 0

4.505037 0
Vậy :

= 4.505037
2- Vi x = 1, K = 5,5 6,5 ; 8,5 ;

1
4
2
6

3
5
TT
i
K
i
CosK
i

i
.CosK
i
SinK
i

i
.SinK
i
1 1 0 1 1 0 0
2 0.954 120 -0.5 -0.477 0.866025 0.826188
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
19
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy
3 0.864116 240 -0.5 -0.432058 -0.866025 -0.74835
4 0.734483 60 0.5 0.3672415 0.866025 0.636081
5 0.571063 300 0.5 0.2855315 -0.866025 -0.49455
6 0.381375 180 -1 -0.381375 0 0

0.36234 0.219367597

Vậy : = 0,42357
3- Vi x = 2, K = 5 ; 7; 8;

1-6
4-3
2-5
TT
i
K
i
CosK
i

i
.CosK
i
SinK
i

i
.SinK
i
1 1 0 1 1 0 0
2 0.954 240 -0.5 -0.477 -0.866025 -0.82619
3 0.864116 280 -0.5 -0.432058 0.866025 0.748346
4 0.734483 120 -0.5 -0.3672415 0.866025 0.636081
5 0.571063 600 -0.5 -0.2855315 -0.866025 -0.49455
6 0.381375 360 1 0.381375 0 0

-0.180456 0.063684014

Vậy : = 0,191363
4- Vi x = 3, K = 7,5
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
20
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy

1-2-3
4-6-5
TT
i
K
i
CosK
i

i
.CosK
i
SinK
i

i
.SinK
i
1 1 0 1 1 0 0
2 0.954 360 1 0.954 0 0
3 0.864116 720 1 0.864116 0 0
4 0.734483 180 -1 -0.734483 0 0
5 0.571063 900 -1 -0.571063 0 0

6 0.381375 540 -1 -0.381375 0 0
1.131195 0
Vậy : = 1,131195
5. Công của mô men điều hòa cỡng bức
Mô men điều hoà cỡng bức tác dụng lên hệ trục chủ yếu là do lực khí cháy gây ra,
công này đợc tính theo công thức:
R
Smax
= .M
k

.
i
.A
1R
= D.A
1R
[kG.cm]
Với : D = .M
k
.
i
Trong đó:
+ M

k
- mô men xoắn cỡng bức
M

k

= C

k
.
R
D
XL
4
.
2


Với:
D
XL
-Đờng kính xilanh : D
XL
= 24 [cm]
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
21
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy
R - Bán kính khuỷu : R = 18 [cm]
C

k
- Hệ số điều hoà, tra theo đồ thị C

k
= f(

k
,P
i
)

















+=
2
max
1765,076,9
n
n
P
K
i

Với: n

k
- Vòng quay cộng hởng, n

k
=
K
N

[v/ph]
n
max
- Vòng quay lớn nhất: n
max
= 750 [v/ph]
+
i
_ Tổng hình học của các véc tơ biên độ tơng đối
Giá trị D đợc ghi trong bảng sau:
k

n
k

P

i
k
C

K
M


i
D
5 699.9 10.22 0.65 5290 0.191363 3179
5.5 636.3 8.75 0.5 4069 0.42357 5412
6 583.3 7.63 0.38 3093 4.505037 43753
6.5 538.4 6.75 2.65 21568 0.42357 28686
7 500 6.06 1.9 15464 0.191363 9292
7.5 466.6 5.5 1.3 10581 1.131195 37583
8 437.5 5.04 1.05 8546 0.191363 5135
8.5 411.7 4.66 0.8 6511 0.42357 8660
9 388.9 4.35 0.6 4883 4.505037 69074

6- Tính công cản và mô men cản.
6.1 . Công cản trong cơ cấu biên khuỷu của động cơ
Theo công thức
R
c
= T
1
.A
2
1R

Với:

=

=
6
1
2
0
1
126,0
i
i
e
T


Trong đó:
+ e
0
= e
bk
= 7,72.10
-9
[kG
-1
.cm
-1
]

+

- bình phơng tần số dao động không thứ nguyên , = 0,046
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
22
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy
+
i
- Biên độ dao động tơng đối của đơn vị biên khuỷu thứ i :


=
6
1
2
i
i

= 3,668
+ A
1R
- Biên độ dao động cộng hởng của khối lợng thứ nhất
Kết quả: R
c
= 2753851.A
2
1R
6.2- Công cản do hiện tợng trễ đàn hồi của vật liệu làm trục.
Theo công thức:

R
f
= .
3/7
1R
A
Với:
5
3
7
0
1,
8
.
.10.25
d
lK
e
ii








=
+

Trong đó:
+ d -Đờng kính đoạn trục : d
cc
= 20 [cm]
+ l - Chiều dài đoạn trục : l
cc
= 400 [cm]
+ K - Hệ số rỗng của đoạn trục : Trục đặc K = 1
+
i,i+1
- Mô men đàn hồi của đoạn trục i,i+1 tính trong bảng Tolle:
Chọn cho đoạn trục :
i,i+1
=
7,8
= 0,54917
Kết quả: R
f
= 0,655.10
8
.
3/7
1R
A
6.3. Công cản của chong chóng.
Tính theo công thức:
R
p

= T
2
.A
2
1R
Với:
( )
2
3
max
max
4
2
07,01333,0
55,4 10.112
cck
D
h
a
a
n
n
N
T

++
+=
Trong đó:
+
cc
- Biên độ tơng đối của chong chóng:
cc
= -2,1107
+ A
1R
- Biên độ dao động cộng hởng của khối lợng thứ nhất
+ N
max
- Công suất lớn nhất của trục chong chóng , N
max
= 428 [cv]
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
23
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy
+ n
max
- Vòng quay lớn nhất của trục chong chóng, n
max

= 750 [v/p]
+ n
k

- Vòng quay cộng hởng
+ - Tần số dao động tự do, = 366,459 [s
-1
]
+
469,07,0.67,0. ===
D
H
a

+ h - Chiều dày trung bình của cánh chong chóng:
h = 0,03D
cc
= 0,03.1,28 = 0,0384 [m]
+ D - Đờng kính của chong chóng:
D = 1,28 [m]
Kết quả: R
p
= 18269,928.n

k
.A
2
1R

6.4. Tính biên độ cộng chấn A

1R

Dựa vào điều kiện cân bằng năng lợng:
R
Smax
= R
c
+ R
f
+ R
p
D.A
1R
=( T
1
+ T
2
)A
2
1R
+
3/7
1
.
R
A

D. = T.A
1R
+

3/4
1
.
R
A

(*)
Bảng giá trị của T
stt

k
n

k
T
1
T
2
T
1 5 699.9
275385
1 12787123 15540974 65500000
2 5.5 636.3
275385
1 11625155 14379006 65500000
3 6 583.3
275385
1 10656849 13410700 65500000
4 6.5 538.4
275385

1 9836529 12590380 65500000
5 7 500
275385
1 9134964 11888815 65500000
6 7.5 466.6
275385
1 8524748 11278599 65500000
7 8 437.5
275385
1 7993094 10746945 65500000
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
24
Bài tập lớn môn dao động và động lực học máy
8 8.5 411.7
275385
1 7521729 10275580 65500000
9 9 388.9
275385
1 7105175 9859026 65500000
6.5 Xác định A
1R
bằng phơng pháp đồ thị
Từ phơng trình (*) ta có thể xác định A
1R
bằng phơng pháp đồ thị nh sau:
- Trên trục hoành biểu thị cho A
1R
- Trên trục tung biểu thị cho giá trị , D
- Phía dơng trục tung vẽ đờng cong A

1R
4/3
; A
1R
= (1ữ 8) .10
-3
ứng với các
giá trị A
1R.
- Về phía âm của trục tung vẽ TA
1R
- Về phía dơng của trục tung từ các điểm D kẻ các đờng thẳng song song với
các đờng TA
1R
với giá trị
k
tơng ứng, các đờng này cắt đờng A
1R
4/3
tại các
điểm A, B, C tơng ứng .Từ các điểm này hạ đờng vuông góc xuống trục
hoành ta sẽ tìm đợc giá trị A
1R
lớn nhất chính là biên độ cộng chấn.
Từ phơng trình (*), ứng với các giá trị D càng lớn thì A
1R
càng lớn . Do
vậykhi tính toán ta chỉ lấy nghiệm A
1R
ứng với D lớn nhất

Bảng giá trị T.A
1R
và
3
4
1
.
R
A

+ ) Vẽ đồ thị
Sinh Viên : Nguyễn Văn Định
Lớp : MTT48 ĐH2
A
1R
0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008
(A
1R
)
4/3
0.000
1
0.0002
5
0.0004
3 0.00063
0.0008
5
0.0010
9

0.0013
4 0.0016
T.A
1R
9859 19718.1 29577.1 39436.1 49295.1 59154.2 69013.2 78872.2
.(A
1R
)
4/3
6550 16375 28165 41265 55675 71395 87770 104800
25