Đồ án thiết kể kết cấu động cơ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.86 MB, 37 trang )
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
LỜI NÓI ĐẦU
Những năm gần đầy, nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh. Bên cạnh đó kỹ
thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ. Trong đó phải nói đến ngành động lực và sản
xuất ôtô, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ôtô nổi tiến trên thế giới cùng sản
xuất và lắp ráp ôtô. Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta
phải tự nghiên cứu và chế tạo, đó là yêu cầu cấp thiết. Có như vậy ngành ôtô của ta mới
phát triển được.
Sau khi được học hai môn chính của ngành động cơ đốt trong (Nguyên lý động cơ
đốt trong, Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong) cùng một số môn cơ sở khác (sức bền
vật liệu, cơ lý thuyết, vật liệu học,... ), sinh viên được giao nhiệm vụ làm đồ án môn học
kết cấu và tính toán động cơ đốt trong. Đây là một phần quan trọng trong nội dung học
tập của sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng các kiến thức đã
học để giải quyết một vấn đề cụ thể của ngành.
Trong đồ án này, em được giao nhiệm vụ tính toán và thiết kế hệ thống nhiên liệu
của động cơ theo các thông số kĩ thuật. Đây là một hệ thống không thể thiếu trong động
cơ đốt trong. Nó dùng để cung cấp nhiên liệu tạo ra quá trình cháy để sinh công.
Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu các tài liệu, làm
việc một cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt nhất. Tuy nhiên, vì bản
thân còn ít kinh nghiệm cho nên việc hoàn thành đồ án lần này không thể không có
những thiếu sót.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tình truyền
đạt lại những kiến thức quý báu cho em. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy
Nguyễn Quang Trung đã quan tâm cung cấp các tài liệu, nhiệt tình hướng dẫn trong quá
trình làm đồ án. Em rất mong muốn nhận được sự xem xét và chỉ dẫn của các thầy để em
ngày càng hoàn thiện kiến thức của mình.
Đà nẵng, ngày 10 tháng 11năm 2009.
Sinh viên
Nguyễn Văn Tường
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 1
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
Phần 1: XÂY DỤNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC
CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN
1.1. Xây dụng đồ thị công:
1.1.1. Xây dụng đƣờng cong áp suất trên đƣờng nén.
Phương trình đường nén đa biến:
pV n1 const.
Do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường nén thì:
pcVc 1 pnxVnx 1 p nx pc
n
Đặt:
1
n
Vnx
Vc
n1
.
p
Vnx
i , ta có: pnx n1c
Vc
i
Với: n1- chỉ số nén đa biến trung bình (1.34-1.38), chọn n1 = 1,35.
pc - áp suất cuối quá trình nén.
pc = pa n , trong đó:
Áp suất cuối quá trình nạp: pa = 0,9.pk = 0,9.0,1 = 0,09 [MN/m2]
pc = 0,09.16,81,35 = 4,059 [MN/m2]
1.1.2. Xây dụng đƣờng cong áp suất trên đƣờng giản nở.
Phương trình của đường giãn nở đa biến:
1
pV n2 const.
n2: chỉ số giãn nở đa biến trung bình.
n2 = (1,15 ÷ 1,28). Chọn n2 = 1,2.
Do đó, nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì:
p zVz
Ta có:
n2
p gnxVgnx 2 p gnx p z
n
Vgnx
Vc
Vgnx
Vz
n2
.
VZ
- hệ số giãn nớ khi cháy. =(1,2 ÷ 1,7). Chọn = 1,2.
VC
Vz = .Vc p gnx p z
Đặt:
1
1
Vgnx
.Vc
n2
p z . n2
Vgnx
Vc
n2
.
i.
p z . n2
Do đó: p gnx n2
i
1.1.3. Lập bảng giá trị đƣờng nén và đƣờng giản nở. (bảng 1.1).
Cho i tăng từ 1 16.8 từ đó ta lập bảng xác định các điểm trên đường nén và
đường giãn nỡ.
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 2
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
Bảng 1.1:Caïc âiãøm aïp suáút trãn âæåìng neïn vaì âæåìng
giaîn nåí
V(x)
i
V(ve)
Pc/in2
Pnén(ve)
Pz.ρ n2/in2
Pgiản nở(ve)
0.130
1
10.4
4.059
126.9
7.100
221.9
0.259
2.0
20.7
1.592
49.8
3.846
120.2
0.389
3
31.1
0.921
28.8
2.364
73.9
0.518
4.0
41.5
0.625
19.5
1.674
52.3
0.648
5.0
51.8
0.462
14.4
1.281
40.0
0.777
6.0
62.2
0.361
11.3
1.029
32.2
0.907
7.0
72.5
0.293
9.2
0.855
26.7
1.036
8.0
82.9
0.245
7.7
0.729
22.8
1.166
9.0
93.3
0.209
6.5
0.633
19.8
1.295
10.0
103.6
0.181
5.7
0.558
17.4
1.425
11.0
114.0
0.159
5.0
0.497
15.5
1.555
12.0
124.4
0.142
4.4
0.448
14.0
1.684
13.0
134.7
0.127
4.0
0.407
12.7
1.814
14.0
145.1
0.115
3.6
0.372
11.6
1.943
15.0
155.4
0.105
3.3
0.343
10.7
2.073
16.0
165.8
0.096
3.0
0.317
9.9
2.176
16.8
174.1
0.090
2.8
0.299
9.3
1.1.4. Xác định các điểm đặc biệt.
Ta có: Va = Vc + Vh ; Vc
Mà: Vh
D 2
4
S
Vc
Vh
.
1
.(135.10 2 ) 2
4
.143.10 2 2,047[dm 3 ]
2,047
0,13[dm 3 ]
16,8 1
Va = 2,047 + 0,13 = 2,18[dm3]
Vz = .Vc = 1,2.0,13 = 0,16 [dm3]
Chọn: pr = 0,11 [MN/m2]
Vậy các điểm đặc biệt đó là:
r(Vc,pr) => r(0,13; 0,11)
c(Vc,pc) => c(0,13; 4,059)
a(Va,pa) => a(2,18; 0,09)
y(Vc,pz) => y(0,13; 7,1)
b(Va,pb) => b(2,18; 0,24)
z(Vz,pz) => z(0,16; 7,1).
Sau khi xác định được các điểm đặc biệt và các điểm trung gian thuộc đường nén và
đường giãn nở, ta tiến hành vẽ đồ thị công theo trình tự sau :
Vẽ hệ trục toạ độ P - V theo tỷ lệ xích: v = 0,0125 [dm3/mm]
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 3
ỏn mụn hc thit k ng c t trong
p = 0,032[MN/m2/mm].
Theo cỏch chn t l xớch nh trờn to ca cỏc im c bit v trung gian l :
im t bit l:
r( 10,4 ; 3,44)
c(10,4 ; 126,86)
a(174,1 ; 2,81)
y(10,4 ; 221,9)
b(174,1 ; 9,3)
z(12,44 ; 221,9)
Ni cỏc im trung gian ca ng nộn v ng gión n vi cỏc im c bit, ta s
c th cụng lý thuyt.
Dựng th Brick xỏc nh cỏc im:
Phun sm (c).
M sm (r), úng mun (a) ca xupỏp np.
M sm (b), úng mun (r) ca xupỏp thi.
1.1.5. Hiu chnh th cụng.
Xỏc nh cỏc im trung gian:
Trờn on cy ly im c vi cc = 1/3cy = 1/3(221,9 - 126,89) = 31,67[mm].
Trờn on yz ly im z vi yz = 1/2yz = 1/2(12,44 - 10,4) = 1,02 [mm].
Trờn on ba ly im b vi bb = 1/2ba = 1/2(9,3 - 2,81) = 3,245[mm].
Ni cỏc im c,c,z vi cỏc ng nộn, ng gión n thnh ng cong liờn tuc tai
im cht trờn v im cht di ta ni b, b ni tip xỳc vi ng thi. Ta nhn c
th cụng ó hiu chnh.
1.2. ng hc v ng lc hc c cu trc khuu thanh truyn.
1.2.1. ng hc ca c cu trc khuu thanh truyn giao tõm:
Cồ cỏỳu KTTT giao tỏm laỡ cồ cỏỳu maỡ õổồỡng xuyón tỏm xy
lanh trổỷc giao vồùi õổồỡng tỏm truỷc khuyớu taỷi 1 õióứm.
(Hỗnh 1).
1.2.1.1. S kt cu:
O - Giao õióứm cuớa õổồỡng tỏm
xi lanh vaỡ õổồỡng tỏm truỷc khuyớu.
C - Giao õióứm cuớa õổồỡng tỏm
thanh truyóửn vaỡ õổồỡng tỏm chọỳt
khuyớu.
B' - Giao õióứm cuớa õổồỡng tỏm
xy lanh vaỡ õổồỡng tỏm chọỳt piston.
A - Vở trờ chọỳt piston khi
piston ồớ CT
B - Vở trờ chọỳt piston khi
piston ồớ CD
R - Baùn kờnh quay cuớa truỷc
khuyớu (m)
l - Chióửu daỡi cuớa thanh
truyóửn (m)
S - Haỡnh trỗnh cuớa piston (m)
x - ọỹ dởch chuyóứn cuớa piston
tờnh tổỡ CT ổùng vồùi goùc quay
truỷc khuyớu (m)
- Goùc lừc cuớa thanh truyóửn
ổùng vồùi goùc (õọỹ)
SVTH: Nguyn Vn Tng. Lp: 07C4A
A
x
B'
S
CT
l
CD
B
R
C
O
Trang 4
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
Hình 1.1: Sơ đồ cơ cấu KTTT giao tâm.
1.2.1.2. Xác định độ dịch chuyển (x) của piston bằng phƣơng pháp đồ thị Brick:
Theo phương pháp giải tích chuyển dịch x của piston được tính theo công thức:
x R.1 cos .1 cos 2 .
4
Các bước tiến hành vẽ đồ thị như sau :
Chọn tỉ lệ xích S = 0,8734 [mm/mm].
Vẽ nữa vòng tròn (0; R/ S ), đường kính AB
S
S
2.R
S
143
163,73[mm] .
0,8734
Từ tâm O, lấy về phía ĐCD một đoạn OO’ sao cho:
R.
S . 143.0,25
OO'
10,23[mm] .
2. S 4. S 4.0,8734
Từ O ' kẻ các tia ứng với các góc từ 0 ,10 ,20 ,......,180 , các tia này cắt nữa vòng tròn
Brick tương ứng tại các điểm từ 0,1,2,......,18 .
Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc S - phía dưới nữa vòng tròn (O; R/S), trục O thẳng
đứng dóng từ A xuống biểu diễn giá trị từ 0 180 với tỉ lệ xích: 2 / mm , trục OS
nằm ngang biểu diễn giá trị S với tỉ lệ xích: S = 0,8734 [mm/mm].
Từ các điểm chia 0,1,2,......,18 trên nữa vòng tròn Brick, ta dóng các đường thẳng song
song với trục O. Và từ các điểm chia trên trục O ứng với các giá trị 0 ,10 ,20 ,......,180
ta kẻ các đường nằm ngang song song với OS. Các đường này tương ứng với các góc cắt
nhau tại các điểm 0’, 1’, 2’, 3’, ..., 18’. Nối các điểm này lại ta đựơc đường cong biểu
diễn độ dịch chuyển của piston (x) theo : x = f().
C
R
O
2R
S = 2R
x
ĐCT
A
R
2 s
R
2 s
90o
0
180o
B
M
x = f(
O'
B
ĐCD
x
Hình 1.2 Phương pháp đồ thị Brick và cách khai triển trên tọa độ x -
1.2.1.3. Giải vận tốc (v) của piston bằng phƣơng pháp đồ thị.
Theo phương pháp giải tích ta tính gần đúng vận tốc của piston là:
v R... sin . sin 2 .
2
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 5
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
Các bước tiến hành xây dựng đồ thị :
Chọn tỷ lệ xích: v . S .
.n
3,14.2090
218,86rad / s .
30
30
v 218,86.0,8734 191,15 [mm/s/mm].
Với
Vẽ nữa vòng tròn tâm O bán kính r1
R.
v
vẽ đường tròn đồng tâm O có bán kính : r2
[mm] và vẽ đường kính AB =S = 2r1. Sau đó
R..
[mm] .
2 v
S 143
71,5[mm]. .
2
2
0,25 .
Ở đây: R
bán kính: r1
r2
R.
v
71,5.218,86
81,87[mm].
191,15
R.. 71.5.218,86.0,25
10,23[mm]. .
2. v
2.191,15
Chia đều nữa vòng tròn bán kính r1 , và vòng tròn bán kính r2 ra 18 phần bằng nhau.
Như vậy, ứng với góc ở nữa vòng tròn bán kính r1 thì ở vòng tròn bán kính r2 sẽ là
2 , 18 điểm trên nữa vòng tròn bán kính r1 mỗi điểm cách nhau 10 và trên vòng tròn
bán kính r2 mỗi điểm cách nhau là 20 .
Trên nữa vòng tròn r1 ta đánh số thứ tự từ 0, 1, 2, ..., 18 theo chiều ngược kim đồng hồ,
còn trên vòng tròn bán kính r2 ta đánh số 0’,1’,2’,..., 18’ theo chiều kim đồng hồ, cả hai
đều xuất phát từ tia OA.
Từ các điểm chia trên 1/2 vòng tròn bán kính r1, ta dóng các đường thẳng vuông góc
với đường kính AB, và từ các điểm chia trên vòng tròn bán kính r2 ta kẻ các đường thẳng
song song với AB. Các đường kẻ này sẽ cắt nhau tương ứng theo từng cặp 0-0’;11’;...;18-18’ tại các điểm lần lượt là 0, a, b, c, ..., 18. Nối các điểm này lại bằng một
đường cong và cùng với 1/2 vòng tròn bán kính r1 biểu diễn trị số vận tốc v bằng các
đoạn 0, 1a, 2b, 3c , ..., 0 ứng với các góc 0, 1,2, 3...18. Phần giới hạn của đường cong
này và 1/2 vòng tròn lớn gọi là giới hạn vận tốc của piston.
Vẽ hệ toạ độ vuông góc v - s trùng với hệ toạ độ s, trục thẳng đứng Ov trùng với
trục O. Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, ta kẻ các đường thẳng song song với trục Ov
cắt trục Os tại các điểm 0, 1, 2, 3, .., 18. Từ các điểm này, ta đặt các đoạn thẳng 00, 1a,
2b, 3c, ..., 1818 song song với trục Ov và có khoảng cách bằng khoảng cách các đoạn 0,
1a, 2b, 3c , ..., 0. Nối các điểm 0, a ,b c, ..., 18 lại với nhau ta có đường cong biểu diễn vận
tốc của piston v=f(s).
1.2.1.4. Giải đồ thị gia tốc (j) theo phƣơng pháp Tôlê.
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 6
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
Theo phương pháp giải tích lấy đạo hàm của vận tốc theo thời gian ta có công thức để
tính gia tốc của piston j R. 2 .cos . cos 2 .
Để giải gia tốc j của piston, người ta thường dùng phương pháp đồ thị Tôlê vì phương
pháp này đơn giản và có độ chính xác cao.
Các bước tiến hành xây dựng đồ thị như sau :
Ta có: J max R. 2 .1 71,5.218,86 2.(1 0,25).103 4281,203 [m/s2].
J min R. 2 .1 71.5.218,86 2.(1 0,25).10 3 2568,7 [m/s ].
2
Chọn tỷ lệ xích : J 64,218(m / s 2 / mm) .
Vẽ hệ trục J - s.
Lấy đoạn thẳng AB trên trục Os, với AB = S/ S =
143
=163,73 [mm].
0.8734
Tại A, dựng đoạn thẳng AC thẳng góc với AB về phía trên, với:
AC
J max
j
4281,203
66,67[mm]
64,218
Từ B dựng đoạn thẳng BD thẳng góc với AB về phía dưới, với:
BD
J min
j
2568.7
40,0[mm].
64,218
Nối C với D cắt AB tại E, dựng EF thẳng góc với AB về phía dưới một đoạn:
3R 2
3.0,25.71,5.218,86 2.10 3
EF
40,0[mm].
j
64,218
Nối đoạn CF và DF, ta phân chia các đoạn CF và DF thành 8 đoạn nhỏ bằng nhau và
ghi số thứ tự cùng chiều, chẳng hạn như trên đoạn CF: C, 1, 2, 3, ..., 7, F; trên đoạn FD:
F, 1’, 2’, 3’, ..., 7’, D. Nối các điểm chia 11' ,22 ' ,33' ,... Đường bao của các đoạn này là
đường cong biểu diễn gia tốc của piston: J = f(s).
1.2.2. Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền.
Tính toán động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền nhằm mục đích xác định các lực
tác dụng lên các chi tiết trong cơ cấu ở mỗi vị trí của khuỷu trục để phục vụ cho việc tính
toán sức bền, nghiên cứu trạng thái mài mòn của các chi tiết máy và tính toán cân bằng
động cơ.
Trong quá trình làm việc của động cơ, cơ cấu khuỷu trục thanh truyền chịu tác dụng của
các lực sau: Lực quán tính của các chi tiết có khối lượng chuyển động; lực khí thể; trọng
lực; lực ma sát. Trừ trọng lực ra, chiều và trị số của các lực khác đều thay đổi theo vị trí
của piston trong các chu kỳ công tác của động cơ. Trong các lực nói trên lực quán tính và
lực khí thể có trị số lớn hơn cả, nên trong quá trình tính toán ta chỉ xét đến hai loại lực
này.
1.2.2.1. Xây dụng đồ thị lực quán tính Pj, lực khí thể Pkt và lực tổng P1.
1.2.2.1.1. Xác định khối lƣợng :
Khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến:
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 7
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
Các chi tiết máy trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền tham gia vào chuyển động tịnh
tiến bao gồm các chi tiết trong nhóm piston và khối lượng của thanh truyền quy dẩn về
đầu nhỏ thanh truyền.
Ta có: m' m pt m1.
Trong đó: m pt : khối lượng nhóm piston, m pt 3,1[kg] .
m1 : khối lượng thanh truyền tham gia chuyển động tịnh tiến quy dẫn về đầu
nhỏ thanh truyền.
m1 = (0,275 0,35). mtt
Ta chọn : m1 0,3.mtt 0,3.4,3 1,29[kg] .
Vậy khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến là :
m' m pt m1 3,1 1,29 4,39[kg] .
Trong quá trình tính toán, thiết kế và để xây dựng các đồ thị được tiên lợi thì người ta
thường tính toán khối lượng chuyển động tịnh tiến và khối lượng chuyển động quay của
cơ cấu khuỷu trục thanh truyền thường tính trên đơn vị diện tích đỉnh piston.
Diện tích đỉnh piston:
D 2 3,14.1352
FP
14313,88[mm2 ] 0,014314[m 2 ] .
4
4
Khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến tính trên đơn vị diện tích đỉnh
piston là:
m
m'
4,39
306,7[kg/m 2 ]
FP 0,014314
1.2.2.1.2. Xác định lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến.
Lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến:
2
PJ m.J m.R 2 (cos cos 2 ) , [MN/m ].
Suyra:
PJ max m.J max m.R. 2 .1
PJ max 306,7.71,5.218,86 2.1 0,25.10 3.10 6 1.313[ MN / m 2 ].
PJ min m.J min m.[ R. 2 .1 ] m.R. 2 .1
PJ min 306,7.71,5.218,86 2.(1 0,25).10 3.10 6 0,7878[ MN / m 2 ].
1.2.2.1.3. Vẽ đồ thi biểu diễn lực quán tính.
Đồ thị Pj này vẽ chung với đồ thị công p-v.
Cách vẽ tiến hành tương tự như cách vẽ đồ thị J - s, với:
Tỷ lệ xích: P P 0,032[MN / m 2 / mm] .
J
Trục hoành trùng với trục pk của đồ thị công.
AC
PJ max
P
j
1,313
41,04[mm] .
0,032
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 8
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
BD
PJ min
P
j
EF
0,7878
24,62[mm] .
0,032
3mR 2
p
j
3.306,7.71,5.0,25.218,86 2.10 3.10 6
24,62[mm] .
0,032
1.2.2.1.4. Đồ thị khai triển.
Khai triển đồ thị p - V thành p - :
Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc p - , trục hoành O nằm ngang với trục pk.
Trên trục 0 ta chia 10o một, ứng với tỷ lệ xích: 2[0 / mm] .
Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công như ta đã vẽ ở trên, ta tiến hành khai triển như sau:
Từ các điểm chia trên đồ thi Brick, dóng các đường thẳng song song với Op và
cắt đồ thị công tại các điểm trên các đường biểu diễn các quá trình nạp, nén, cháy - giản
nỡ và thải. Qua các giao điểm này ta kẻ các đường ngang song song với trục hoành sang
hệ trục toạ độ p- .
Từ các điểm chia trên trục O , kẻ các đường song song với trục Op, những đường này
cắt các đường dóng ngang tại các điểm ứng với các góc chia của đồ thị Brick và phù hợp
với quá trình làm việc của động cơ. Nối các giao điểm này lại ta có đường cong khai triển
đồ thị p - với tỷ lệ xích :
P 0,032[MN / m 2 / mm] .
2[0 / mm] .
Khai triễn đồ thị pj - V thành pj -: Cách khai triễn đồ thị này giống như cách khai
triễn đồ thị p -V thành p - . Tuy nhiên, trên đồ thị p - V thì giá trị của lực quán tình là pj nên khi chuyển sang đồ thị p - ta phải đổi dấu.
Cộng các giá trị pkt với pj ở các trị số góc tương ứng, ta vẽ được đường biểu diễn
hợp lực của lực quán tính và lực khí thể 1: p1 = pkt + pj , [MN/m2].
1.2.2.2. Xây dựng đồ thị lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z, lực ngang N theo α.
N
P
1
P
t
t
P
t
t
Z
T
O N
P
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp:
P 07C4A
1
l
P
k
t
t
P
t
t
Trang 9
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
Hình 1.6: Hệ lực tác dụng trên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền giao tâm.
sin
Ta có : Lực tiếp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu: T P1
, [MN/m2].
cos
cos
Lực pháp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu: Z P1
, [MN/m2].
cos
Lực ngang tác dụng lên phương thẳng góc với đường tâm xylanh: N = P1tg [MN/m2]
P1 được xác định trên đồ thị khai triển tương ứng với các giá trị của .
sin cos
Ta có giá trị của góc trong các công thức
,
, tg phụ thuộc vào
cos
cos
giá trị , theo công thức: sin = sin.
Ta lập bảng xác định các giá trị N, T, Z (bảng 1.2). Sau đó, ta tiến hành vẽ đồ thị N, T,
Z theo trên hệ trục toạ độ vuông góc chung (N, T, Z - ).
Bảng 1.2. Giá trị T, Z, N ứng với các góc α
T Z N P 0,032[MN / m 2 / mm] , 2 [độ/mm]
(độ) Sin(α+β)/Cosβ P1(mm)
T(mm)
cos(α+β)/Cosβ
Z(mm)
tgβ
N(mm)
0
0.000
-43.850
0.000
1.000
-43.850
0.0000
0.000
10
0.216
-43.500
-9.415
0.977
-42.511
0.0435
-1.890
20
0.423
-40.600
-17.160
0.910
-36.960
0.0858
-3.484
30
0.609
-36.000
-21.928
0.803
-28.909
0.1260
-4.536
40
0.768
-30.000
-23.025
0.661
-19.842
0.1628
-4.884
50
0.891
-23.100
-20.593
0.493
-11.396
0.1951
-4.507
60
0.977
-15.700
-15.337
0.308
-4.835
0.2218
-3.482
70
1.022
-8.400
-8.588
0.115
-0.965
0.2417
-2.030
80
1.029
-1.500
-1.543
-0.077
0.115
0.2540
-0.381
90
1.000
4.700
4.700
-0.258
-1.214
0.2582
1.214
100
0.941
10.000
9.407
-0.424
-4.238
0.2540
2.540
110
0.857
14.000
11.998
-0.569
-7.968
0.2417
3.384
120
0.755
17.000
12.837
-0.692
-11.765
0.2218
3.770
130
0.641
19.000
12.172
-0.792
-15.053
0.1951
3.707
140
0.518
20.300
10.517
-0.871
-17.675
0.1628
3.305
150
0.391
20.900
8.170
-0.929
-19.417
0.1260
2.633
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 10
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
160
0.261
21.110
5.518
-0.969
-20.457
0.0858
1.812
170
0.131
21.160
2.769
-0.992
-20.998
0.0435
0.919
180
0.000
21.170
0.000
-1.000
-21.170
0.0000
0.000
190
-0.131
21.205
-2.775
-0.992
-21.043
-0.0435
-0.921
200
-0.261
21.200
-5.541
-0.969
-20.544
-0.0858
-1.819
210
-0.391
21.025
-8.218
-0.929
-19.533
-0.1260
-2.649
220
-0.518
20.660
-10.703
-0.871
-17.989
-0.1628
-3.364
230
-0.641
19.800
-12.684
-0.792
-15.687
-0.1951
-3.863
240
-0.755
18.200
-13.744
-0.692
-12.595
-0.2218
-4.036
250
-0.857
15.600
-13.370
-0.569
-8.878
-0.2417
-3.770
260
-0.941
12.000
-11.288
-0.424
-5.086
-0.2540
-3.048
270
-1.000
7.650
-7.650
-0.258
-1.975
-0.2582
-1.975
280
-1.029
2.900
-2.984
-0.077
-0.222
-0.2540
-0.737
290
-1.022
-2.200
2.249
0.115
-0.253
-0.2417
0.532
300
-0.977
-6.770
6.614
0.308
-2.085
-0.2218
1.501
310
-0.891
-9.630
8.585
0.493
-4.751
-0.1951
1.879
320
-0.768
-7.830
6.010
0.661
-5.179
-0.1628
1.275
330
-0.609
3.200
-1.949
0.803
2.570
-0.1260
-0.403
340
-0.423
27.600
-11.666
0.910
25.125
-0.0858
-2.369
350
-0.216
63.700
-13.787
0.977
62.252
-0.0434
-2.768
360
0.000
118.700
0.000
1.000
118.700
0.0000
0.000
370
0.216
175.700
38.029
0.977
171.705
0.0435
7.635
380
0.423
114.600
48.437
0.910
104.325
0.0858
9.835
390
0.609
65.200
39.714
0.803
52.358
0.1260
8.214
400
0.768
34.200
26.249
0.661
22.620
0.1628
5.568
410
0.891
19.100
17.027
0.493
9.422
0.1951
3.727
420
0.977
15.430
15.074
0.308
4.752
0.2218
3.422
430
1.022
15.790
16.143
0.115
1.814
0.2417
3.816
440
1.029
17.550
18.058
-0.077
-1.343
0.2540
4.458
450
1.000
21.240
21.240
-0.258
-5.484
0.2582
5.484
460
0.941
22.150
20.836
-0.424
-9.387
0.2540
5.627
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 11
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
470
0.857
24.350
20.869
-0.569
-13.858
0.2417
5.885
480
0.755
26.260
19.830
-0.692
-18.173
0.2218
5.824
490
0.641
26.760
17.143
-0.792
-21.201
0.1951
5.221
500
0.518
26.960
13.967
-0.871
-23.474
0.1628
4.389
510
0.391
26.500
10.359
-0.929
-24.619
0.1260
3.339
520
0.261
26.000
6.796
-0.969
-25.195
0.0858
2.231
530
0.131
25.160
3.292
-0.992
-24.968
0.0434
1.093
540
0.000
24.400
0.000
-1.000
-24.400
0.0000
0.000
550
-0.131
23.700
-3.101
-0.992
-23.519
-0.0435
-1.030
560
-0.261
23.200
-6.064
-0.969
-22.482
-0.0858
-1.991
570
-0.391
22.473
-8.784
-0.929
-20.878
-0.1260
-2.831
580
-0.518
21.500
-11.138
-0.871
-18.720
-0.1628
-3.500
590
-0.641
19.700
-12.620
-0.792
-15.608
-0.1951
-3.844
600
-0.755
17.690
-13.358
-0.692
-12.242
-0.2218
-3.923
610
-0.857
14.690
-12.590
-0.569
-8.361
-0.2417
-3.550
620
-0.941
10.590
-9.962
-0.424
-4.488
-0.2540
-2.690
630
-1.000
5.390
-5.390
-0.258
-1.392
-0.2582
-1.392
640
-1.029
-0.800
0.823
-0.077
0.061
-0.2540
0.203
650
-1.022
-7.760
7.933
0.115
-0.892
-0.2417
1.875
660
-0.977
-15.130
14.781
0.308
-4.659
-0.2218
3.355
670
-0.891
-22.500
20.058
0.493
-11.100
-0.1951
4.390
680
-0.768
-29.400
22.565
0.661
-19.445
-0.1628
4.787
690
-0.609
-35.400
21.562
0.803
-28.427
-0.1260
4.460
700
-0.423
-40.000
16.907
0.910
-36.414
-0.0858
3.433
710
-0.216
-42.680
9.238
0.977
-41.710
-0.0434
1.855
720
0.000
-43.850
0.000
1.000
-43.850
0.0000
0.000
1.2.2.3. Xây dựng đồ thị T - α:
Thứ tự làm việc của động cơ 1-4-2-5-3-6.
180. 180.4
120O .
Góc công tác ct
i
6
Dựa vào bảng tính T ở trên, tra các giá trị tương ứng mà Ti đã tịnh tiến theo Sau đó,
cộng tất cả các giá trị Ti lại ta có các giá trị của T.T = T1 + T2 + T3 + T4+T5+T6).
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 12
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
Vẽ đường Ttb theo bảng 1.3.
Ttb được xác định bằng đếm diện tích bao bởi đường T với trục hoành rồi chia
diện tích này cho chiều dài trục hoành, ta có được giá trị Ttb :
12
Ttb
(T )
i 1
12
i
257,08
20,83[mm].
12
Ttb được xác định theo công thức lý thuyết như sau:
Ttblt
30.N i .10 3
, [ MN / m 2 ].
.R.FP ..n
Trong đó: N i - công suất chỉ thị của động cơ, N i
Với: m (0,63 0,93) , chọn m 0,9 N i
Ne
m
130
144,44 [kW].
0,9
n: là số vòng quay của động cơ, n = 2090[v/p].
FP : là diện tích đỉnh piston, FP 0,014314[m2 ] .
R: là bán kính quay của trục khuỷu, R 71,5[mm] 71,5.103 [m] .
: là hệ số hiệu đính đồ thị công, lấy 1 (đồ thị công đã hiệu chỉnh).
Ttblt
30.144,44.10 3
0,644855[MN / m 2 ] .
3
.71,5.10 .0,014314.1.2090
Giá trị Ttblt biểu diễn trên đồ thị là:
Ttblt
Ttb
T
0,644855
20,15[mm].
0,0320
Ta kiểm nghiệm bằng công thức thực nghiệm như sau:
Ttblt Ttb
Ttblt
.100%
20,15 20,83
20,15
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
100% 3,37%
Trang 13
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
(độ) T1 (mm) (độ) T2(mm) (độ) T3 (mm) 4 (độ) T4 (mm) 5 (độ) T5 (mm) 6 (độ) T6(mm) (mm)
0
0.0
240
-13.7
480
19.8
120
12.8
360
0.0
600
-13.4
5.6
10
-9.4
250
-13.4
490
17.1
130
12.2
370
38.0
610
-12.6
32.0
20
-17.2
260
-11.3
500
14.0
140
10.5
380
48.4
620
-10.0
34.5
30
-21.9
270
-7.7
510
10.4
150
8.2
390
39.7
630
-5.4
23.3
40
-23.0
280
-3.0
520
6.8
160
5.5
400
26.2
640
0.8
13.4
50
-20.6
290`
2.2
530
3.3
170
2.8
410
17.0
650
7.9
12.7
60
-15.3
300
6.6
540
0.0
180
0.0
420
15.1
660
14.8
21.1
70
-8.6
310
8.6
550
-3.1
190
-2.8
430
16.1
670
20.1
30.3
80
-1.5
320
6.0
560
-6.1
200
-5.5
440
18.1
680
22.6
33.5
90
4.7
330
-1.9
560
-8.8
210
-8.2
450
21.2
690
21.6
28.6
100
9.4
340
-11.7
580
-11.1
220
-10.7
460
20.8
700
16.9
13.6
110
12.0
350
-13.8
590
-12.6
230
-12.7
470
20.9
710
9.2
3.0
120
12.8
360
0.0
600
-13.4
240
-13.7
480
19.8
720
0.0
18.4
Bảng 1.3: Bảng tính xây dựng đồ thị = f().Tỷ lệ xích T = 0.032[MN/m2/mm].
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 1
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
1.2.2.4. Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.
Mục đích xây dựng đồ thị phụ tải trên chốt khuỷu nhằm:
Xác định lực tác dụng trên chốt ở mỗi vị trí của trục khuỷu.
Khai triển đồ thị phụ tải theo quan hệ Q- chúng ta các định được phụ tải lớn nhất,
bé nhất và trung bình trên chốt khuỷu.
Từ đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu, chúng ta xây dựng được đồ thị phụ tải
trên đầu to thanh truyền và các đồ thị mài mòn trên chốt khuỷu cũng như trên đầu to
thanh truyền, từ đó biết được khu vực chịu phụ tải bé nhất trên chốt khuỷu để khoan
lỗ dẫn dầu bôi trơn trên chốt khuỷu được tối ưu nhất.
Cách vẽ:
Vẽ hệ toạ độ T - Z gốc toạ độ O’, trục O’Z có chiều dương hướng xuống dưới.
Chọn tỉ lệ xích : T Z P 0,0320(MN / m 2 / mm) .
Đặt giá trị của các cặp (T, Z) theo các góc tương ứng lên hệ trục toạ độ T - Z.
Ứng với mỗi cặp giá trị (T, Z) ta có một điểm. đánh dấu các điểm từ 0,1,2, 72 ứng
với các góc từ 0 720 nối các điểm lại ta có đường cong biểu diễn véctơ phụ tải
tác dung lên chốt khuỷu.
Dịch chuyển gốc toạ độ.
Trên trục O’Z (theo chiều dương), ta lấy điểm O với OO' PR o (lực quán tính ly
tâm).
Lực quán tính ly tâm : PRo m2 .R. 2 .
m2
0,7.mtt
: khối lượng đơn vị của thanh truyền quy dẫn về đầu to thanh truyền.
Fp
PRo
0,7.mtt .R. 2 0,7.4,3.71,5.10 3.218,86 2
.10 6 0,7202 [MN/m2].
FP
0,014314
Với tỷ lệ xích Z ta dời gốc toạ độ O’ xuống cách O một đoạn O’O:
O' O
PRo
z
0,7202
22,509[mm].
0,032
Ta có điểm O chính là tâm chốt khuỷu. Từ tâm O vẽ vòng tròn tượng trưng chốt
khuỷu.
Xác định giá trị, phương chiều và điểm đặt lực.
Giá trị của lực là độ dài véctơ tính từ gốc O đến vị trí bất kì mà ta cần.
Chiều của lực hướng từ tâm O ra ngoài.
Điểm đặt của lực là giao của phương kéo dài về phía O của véctơ lực và đường tròn
tượng trưng cho chốt khuỷu
1.2.2.5. Khai triển đồ thị phụ tải trong hệ toạ độ cực thành đồ thị Q - .
Khai triển đồ thị phụ tải ở toạ độ độc cực trên thành đồ thị Q - rồi tính phụ tải
trung bình Qtb .
Chọn tỉ lệ xích Q P 0,0320[MN / m 2 / mm] . 2[ o / mm] .
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 1
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
Lập bảng tính xây dựng đồ thị Q -
Tiến hành đo các khoảng cách từ tâm O đến các điểm i (Ti, Zi) trên đò thị phụ tải
tác dụng lên chốt khuỷu, ta nhận được các giá trị Qi tương ứng. Sau đó lập bảng Q ảng 1.4).
Baíng 1.4: Baíng tênh xáy dæûng âäö thë Q- α
2
Tyí lãû xêch: µQ = µT = µZ = µN = µpk0 = 0,032[MN/m /mm].
[âäü]
Z[mm]
T[mm]
0
-43.85
0.00
(ZPk0)[mm]
-66.4
10
-42.51
-9.42
-65.0
65.7
20
-36.96
-17.16
-59.5
61.9
30
-28.91
-21.93
-51.4
55.9
40
-19.84
-23.03
-42.4
48.2
50
-11.40
-20.59
-33.9
39.7
60
-4.83
-15.34
-27.3
31.4
70
-0.97
-8.59
-23.5
25.0
80
0.11
-1.54
-22.4
22.4
90
-1.21
4.70
-23.7
24.2
100
-4.24
9.41
-26.7
28.4
110
-7.97
12.00
-30.5
32.8
120
-11.76
12.84
-34.3
36.6
130
-15.05
12.17
-37.6
39.5
140
-17.68
10.52
-40.2
41.5
150
-19.42
8.17
-41.9
42.7
160
-20.46
5.52
-43.0
43.3
170
-21.00
2.77
-43.5
43.6
180
-21.17
0.00
-43.7
43.7
190
-21.04
-2.77
-43.6
43.6
200
-20.54
-5.54
-43.1
43.4
210
-19.53
-8.22
-42.0
42.8
220
-17.99
-10.70
-40.5
41.9
230
-15.69
-12.68
-38.2
40.2
240
-12.60
-13.74
-35.1
37.7
250
-8.88
-13.37
-31.4
34.1
260
-5.09
-11.29
-27.6
29.8
270
-1.98
-7.65
-24.5
25.7
280
-0.22
-2.98
-22.7
22.9
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Q[mm]
66.4
Trang 2
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
290
-0.25
2.25
-22.8
22.9
300
-2.08
6.61
-24.6
25.5
310
-4.75
8.58
-27.3
28.6
320
-5.18
6.01
-27.7
28.3
330
2.57
-1.95
-19.9
20.0
340
25.13
-11.67
2.6
12.0
350
62.25
-13.79
39.7
42.1
360
118.70
0.00
96.2
96.2
370
171.70
38.03
149.2
154.0
380
104.33
48.44
81.8
95.1
390
52.36
39.71
29.8
49.7
400
22.62
26.25
0.1
26.2
410
9.42
17.03
-13.1
21.5
420
4.75
15.07
-17.8
23.3
430
1.81
16.14
-20.7
26.2
440
-1.34
18.06
-23.9
29.9
450
-5.48
21.24
-28.0
35.1
460
-9.39
20.84
-31.9
38.1
470
-13.86
20.87
-36.4
41.9
480
-18.17
19.83
-40.7
45.3
490
-21.20
17.14
-43.7
47.0
500
-23.47
13.97
-46.0
48.1
510
-24.62
10.36
-47.1
48.3
520
-25.20
6.80
-47.7
48.2
530
-24.97
3.29
-47.5
47.6
540
-24.40
0.00
-46.9
46.9
550
-23.52
-3.10
-46.0
46.1
560
-22.48
-6.06
-45.0
45.4
570
-20.88
-8.78
-43.4
44.3
580
-18.72
-11.14
-41.2
42.7
590
-15.61
-12.62
-38.1
40.2
600
-12.24
-13.36
-34.8
37.2
610
-8.36
-12.59
-30.9
33.3
620
-4.49
-9.96
-27.0
28.8
630
-1.39
-5.39
-23.9
24.5
640
0.06
0.82
-22.4
22.5
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 3
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
650
-0.89
7.93
-23.4
24.7
660
-4.66
14.78
-27.2
30.9
670
-11.10
20.06
-33.6
39.1
680
-19.44
22.56
-42.0
47.6
690
-28.43
21.56
-50.9
55.3
700
-36.41
16.91
-58.9
61.3
710
-41.71
9.24
-64.2
64.9
720
-43.85
0.00
-66.4
66.4
Vẽ đồ thị:
Vẽ hệ truc tọa độ Q-
Dựa vào bảng Q - , đặt các tọa Qi tương ứng với lên hệ tọa độ Q0.
Dùng thước cong nối các điểm Qi lại, ta có đồ thị Q = f().
Tính Qtb:
Sau khi vẽ xong đồ thị Q = f(), ta xác định Qtb bằng cách đếm diện tích bao bởi
đường cong Q với truc hoành rồi chia diện tích này cho chiều dài trục hoành, ta có
Qtb:
72
Qtb
Q
i 1
72
i
3057.98
41,89[mm]
72
Các giá trị Qi biểu diễn trên đồ thị Q- có đơn vị là [mm]. Do vậy, để có giá trị thật
của Qi, ta có: Qtt = Qi . Q, [MM/m2].
Qmax = 154.Q = 154.0,032 = 4,928[MN/m2].
Qmim = 12.Q = 12.0,032 = 0,384[MN/m2].
Qtb = 41,89.Q = 41,89.0,032 = 1,341[MN/m2].
1.2.2.6. Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền.
Dựa trên nguyên lý lực và phản lực tác dụng tại 1 điểm bất kỳ trên chốt khuỷu và
đầu to thanh truyền và xét đến sự chuyển động tương đối của chúng, ta có thể xây
dựng được đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền, nhờ có kết quả xây dựng
đồ thị phụ tải tác dụng lên trục khuỷu.
Tại bất kỳ một điểm trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, chúng ta hoàn toàn
xác định được giá trị, phương, chiều và điểm đặt của lực tác dụng lên chốt khuỷu.
Bây giờ chúng ta xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền tức là tìm
các phản lực tác dụng lên ổ trượt đầu to thanh truyền do phụ tải Q trên chốt khuỷu
gây ra.
Như vậy, ứng với một giá trị Q ta sẽ có một phản lực Q’i bằng nhau về giá trị
nhưng ngược chiều nhau. Còn điểm đặt của phản lực này do có sự chuyển động
tương đối nên tại vị trí của một chốt khuỷu có góc i thì trên đầu to thanh truyền sẽ
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 4
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
có một góc tương ứng là i + i, chiều quay của đầu to thanh truyền ngược chiều
quay với chốt khuỷu.
Giá trị i có thể là dương hoặc có thể là âm tùy thuộc vào và được xác định
theo bảng 1.5 :
Bảng 1.5: Giá trị góc α, β, ( α+ β).
(âäü)
Sin
Sin
(âäü)
(âäü)
0
0.000
0.000
0.00
0.00
10
0.174
0.043
2.49
12.49
20
0.342
0.086
4.91
24.91
30
0.500
0.125
7.18
37.18
40
0.643
0.161
9.25
49.25
50
0.766
0.192
11.04
61.04
60
0.866
0.217
12.50
72.50
70
0.940
0.235
13.59
83.59
80
0.985
0.246
14.25
94.25
90
1.000
0.250
14.48
104.48
100
0.985
0.246
14.25
114.25
110
0.940
0.235
13.59
123.59
120
0.866
0.217
12.50
132.50
130
0.766
0.192
11.04
141.04
140
0.643
0.161
9.25
149.25
150
0.500
0.125
7.18
157.18
160
0.342
0.086
4.91
164.91
170
0.174
0.043
2.49
172.49
180
0.000
0.000
0.00
180.00
190
-0.174
-0.043
-2.49
187.51
200
-0.342
-0.086
-4.91
195.09
210
-0.500
-0.125
-7.18
202.82
220
-0.643
-0.161
-9.25
210.75
230
-0.766
-0.192
-11.04
218.96
240
-0.866
-0.217
-12.50
227.50
250
-0.940
-0.235
-13.59
236.41
260
-0.985
-0.246
-14.25
245.75
270
-1.000
-0.250
-14.48
255.52
280
-0.985
-0.246
-14.25
265.75
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 5
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
290
-0.940
-0.235
-13.59
276.41
300
-0.866
-0.217
-12.50
287.50
310
-0.766
-0.192
-11.04
298.96
320
-0.643
-0.161
-9.25
310.75
330
-0.500
-0.125
-7.18
322.82
340
-0.342
-0.086
-4.91
335.09
350
-0.174
-0.043
-2.49
347.51
360
0.000
0.000
0.00
360.00
370
0.174
0.043
2.49
372.49
380
0.342
0.086
4.91
384.91
390
0.500
0.125
7.18
397.18
400
0.643
0.161
9.25
409.25
410
0.766
0.192
11.04
421.04
420
0.866
0.217
12.50
432.50
430
0.940
0.235
13.59
443.59
440
0.985
0.246
14.25
454.25
450
1.000
0.250
14.48
464.48
460
0.985
0.246
14.25
474.25
470
0.940
0.235
13.59
483.59
480
0.866
0.217
12.50
492.50
490
0.766
0.192
11.04
501.04
500
0.643
0.161
9.25
509.25
510
0.500
0.125
7.18
517.18
520
0.342
0.086
4.91
524.91
530
0.174
0.043
2.49
532.49
540
0.000
0.000
0.00
540.00
550
-0.174
-0.043
-2.49
547.51
560
-0.342
-0.086
-4.91
555.09
570
-0.500
-0.125
-7.18
562.82
580
-0.643
-0.161
-9.25
570.75
590
-0.766
-0.192
-11.04
578.96
600
-0.866
-0.217
-12.50
587.50
610
-0.940
-0.235
-13.59
596.41
620
-0.985
-0.246
-14.25
605.75
630
-1.000
-0.250
-14.48
615.52
640
-0.985
-0.246
-14.25
625.75
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 6
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
650
-0.940
-0.235
-13.59
636.41
660
-0.866
-0.217
-12.50
647.50
720
0.000
0.000
0.00
720.00
Cách vẽ như sau:
Vẽ dạng đầu to thanh truyền lên một tờ giấy bóng, tâm của đầu to thanh truyền là
O.
Vẽ một vòng tròn bất kỳ, tâm O. Giao điểm của đường tâm phần thân thanh truyền
với vòng tâm O là điểm 00.
Từ điểm 00, ghi trên vòng tròn các điểm 1, 2, 3, ..., 72 theo chiều quay trục khuỷu
(chiều kim đồng hồ) và tương ứng với các góc 0 + 0, 100 + 100, 200 + 200, 300 +
300, ..., 7200 + 7200.
Đem tờ giấy bóng này đặt chồng lên đồ thị phụ tải của chốt khuỷu sao cho tâm O
trùng với tâm O của đồ thị phụ tải chốt khuỷu. Lần lượt xoay tờ giấy bóng cho các
điểm 0, 1, 2, 3, ..., 72 trùng với trục OZ của đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu.
Đồng thời đánh dấu các điểm đầu mút của các véctơ Q0, Q1, Q2, ..., Q72 của đồ thị
phụ tải chốt khuỷu hiện trên tờ giấy bóng bằng các điểm 0, 1, 2, 3, ..., 72.
Nối lần lượt các điểm vừa đánh dấu trên tờ giấy bóng theo đúng thứ tự ta được đồ
thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền.
Xác định giá trị, phương chiều, và điểm đặt lực:
Giá trị là độ dài của véctơ tính từ tâm O đến bất kỳ vị trí nào ta cần xác định trên đồ
thị.
Chiều của lực từ tâm O đi ra.
Điểm đặt là giao điểm của véctơ và vòng tròn tượng trưng cho đầu to thanh truyền.
1.2.2.7. Đồ thị mài mòn chốt khuỷu:
Đồ thị mài mòn của chốt khuỷu (hoặc cổ trục khuỷu ...) thể hiện trạng thái chịu tải
của các điểm trên bề mặt trục. Đồ thị này cũng thể hiện trạng thái hao mòn lý thuyết
của trục, đồng thời chỉ rõ khu vực chịu tải ít để khoan lỗ dầu theo đúng nguyên tắc
đảm bảo đưa dầu nhờn vào ổ trượt ở vị trí có khe hở giữa trục và bạc lót của ổ lớn
nhất. Aïp suất bé làm cho dầu nhờn lưu động dễ dàng.
Sở dĩ gọi là mài mòn lý thuyết vì khi vẽ ta dùng các giả thuyết sau đây :
Phụ tải tác dụng lên chốt là phụ tải ổn định ứng với công suất Ne và tốc độ n định
mức.
Lực tác dụng có ảnh hưởng đều trong miền 1200.
Độ mòn tỷ lệ thuận với phụ tải.
Không xét đến các điều kiện về công nghệ, sử dụng và lắp ghép
Các bước tiến hành vẽ như sau:
Trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta vẽ vòng tâm O, bán kính bất kì. Chia
vòng tròn này thành 24 phần bằng nhau, tức là chia theo 15o theo chiều ngược chiều
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 7
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
kim đồng hồ, bắt đầu tại điểm 0 là giao điểm của vòng tròn O với trục OZ (theo chiều
dương), tiếp tục đánh số thứ tự 1, 2, ..., 23 lên vòng tròn.
Từ các điểm chia 0, 1, 2, ..., 23 của vòng tròn O, ta kẻ các tia qua tâm O và kéo dàì,
các tia này sẽ cắt đồ thị phụ tải phụ tải tại nhiều điểm, có bao nhiêu điểm cắt đồ thị
thì sẽ có bấy nhiêu lực tác dụng tại điểm chia đó. Do đó ta có :
Q ' i Q ' i 0 Q ' i1 .. Q ' in .
Trong đó: i : Tại mọi điểm chia bất kì thứ i.
0, 1, ..., n: Số điểm giao nhau của tia chia với đồ thị phụ tải tại 1 điểm
chia.
Lập bảng ghi kết quả Q ' i .
Tính Q i theo các dòng:
Q i Q'0 Q'1 ... Q'23 .
Chọn tỉ lệ xích : 1,6(MN / m 2 / mm)
Vẽ vòng tròn bất kỳ tượng trưng cho chốt khuỷu, chia vòng tròn thành 24 phần
bằng nhau đồng thời đánh số thứ tự 0, 1, ..., 23 theo chiều ngược chiều kim đồng hồ.
Vẽ các tia ứng với số lần chia.
Lần lượt đặt các giá trị Q 0 , Q1,.., Q 23. lên các tía tương ứng theo chiều từ ngoài
vào tâm vòng tròn. Nối các đầu mút lại ta có dạng đồ thị mài mòn chốt khuỷu.
Các hợp lực Q 0 , Q1,.., Q 23. được tính theo bảng 1.5.
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 8
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
Baíng 1.5 Baíng Xáy dæûng âäö thë maìi moìn chäút khuyíu
Q = 1.6 (MN/m 2 /mm)
0
1
2
3
4
5
Q
249.
5
237.
5
249.
5
237.
5
249.
5
237.
5
249.
5
237.
5
249.
5
237.
5
237.
5
Q
77.5
77.5
77.5
77.5
77.5
77.5
Âiãøm
Læûc
Q
6
7
11
11
11
11
11
11
11
11
Q
17.5
17.5
17.5
17.5
17.5
17.5
17.5
17.5
10
Q
9
10
11
12
13
14
15
10
10
10
10
10
10
10
10.5
10.5
10.5
10.5
10.5
10.5
10.5
10.5
12
12
12
12
12
12
12
12
12
14.5
14.5
14.5
14.5
14.5
14.5
14.5
14.5
14.5
19
19
19
19
19
19
19
19
19
28
28
28
28
28
28
28
28
28
52.5
52.5
52.5
52.5
52.5
52.5
52.5
52.5
52.5
96
96
152.
5
96
152.
5
96
152.
5
96
152.
5
96
152.
5
96
152.
5
96
152.
5
Q
18
19
20
21
22
23
249.
5
249.
5
237.
5
249.
5
237.
5
249.
5
237.
5
77.5
77.5
11
10
Q
17
17.5
10.5
Q
16
77.5
Q
Q
8
Q
Q
Q
Q
Q
97
Q
96
152.
5
152.
5
97
97
97
97
97
97
97
97
60.5
60.5
60.5
60.5
60.5
60.5
60.5
60.5
60.5
42
42
42
42
42
42
42
42
42
32
32
32
32
32
32
32
32
32
26.5
26.5
26.5
26.5
26.5
26.5
26.5
26.5
26.5
23.5
23.5
23.5
23.5
23.5
23.5
23.5
23.5
23.5
21.5
21.5
21.5
21.5
21.5
21.5
21.5
21.5
21.5
21.5
118.
5
21.5
118.
5
21.5
118.
5
21.5
118.
5
21.5
118.
5
21.5
118.
5
Q
Q
Q
Q
Q
21.5
Q
21.5
118.
5
21.5
118.
5
118.
5
256
256
256
256
256
640
409.
5
200
175
260
395
482
532
562
579.
5
587
582.
5
551.
5
477
443
602
791
256
986.
5
256
988
256
881.
5
256
999
1032
1017
19.9
80
19.7
60
17.6
30
12.8
00
8.19
0
4.00
0
3.50
0
5.20
0
7.90
0
9.64
0
10.6
40
11.2
40
11.5
90
11.7
40
11.6
50
11.0
30
9.54
0
8.86
0
12.0
40
15.8
20
19.7
30
20.6
40
20.3
30
Q
Q
Q[mm]
Q[MN/m2]]
1010
.5
20.2
10
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 1
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
Phần 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ THAM KHẢO
2.1. Giới thiệu về động cơ tham khảo.
Các thông số kĩ thuật động cơ tham khảo (động cơ AMZ-236).
Thông số
Động cơ đề cho
Động cơ tham khảo
Nhiên liệu/số xylanh
Diesel\V6
Diesel\V6
Công suất cực đại(kW)/số
130/2090
134/2100
vòng quay (v/ph)
Tỉ số nén
16,8
16,5
Kết cấu chung của động cơ AMZ-236 trong hình 2.1.
2.2 Các đặc điểm chung của động cơ tham khảo.
2.2.1 Nhóm pittông, thanh truyền, xilanh. (hình 2.2).
2.2.1.1 Nhóm pittông. (hình 2.3)
Đỉnh pittông kiểu lõm hình ω, loại đỉnh này có chỉ tiêu kinh tế cao vì nó tạo ra xoáy
lốc rất mạnh trong quá trình cháy làm cho quá trình cháy nhiên liệu đạy hiệu quả cao.
Vòi phun của các loại động cơ này thường đặt trên nắp xilanh hướng vào phía giữa đỉnh
pittông, để có thể phun trực tiếp nhiên liệu vào buồng cháy trên đỉnh pittông.
Đầu pittông có 4 rãnh xécmăng trong đố có 3 rãnh xécmăng khí và 1 rãnh xécmăng
dầu, rãnh xécmăng dầu có các lỗ để đưa dầu bôi trơn xilanh về lại cácte.
Thân pittông có hình ôvan để chống hiện tượng bó cứng giữa pittông và xilanh do sụ
dãn nở nhiệt và tác dụng của lực ngang N gây ra. Mặt trong thân pittông có các đường
gân để tăng độ cứng vững cho pittông trong quá trình làm việc.
Chân pittông không làm bằng mà được khoét lõm vào để giảm trọng lượng cho
pittông.
Chốt pittông là một ống hình trụ được vát ở hai đầu. Chốt pittông lắp tự do với đầu
nhỏ thanh truyền được hãm bằng hai vòng khóa tại hai đầu chốt pittông.
Xécmăng có 4 xécmăng, 3 xécmăng khí và 1 xécmăng dầu. Xécmăng khí có kết cấu
khá đơn giản, tiếp diện ngang là hình chữ nhật. Xécmăng dầu là loại xécmăng tổ hợp
gồm một vòng lò xo đệm đặt giữa vành thép mỏng, loại này có tác dụng tăng áp suất
tiếp xúc.
2.2.1.2 Thanh truyền.
Loại thanh truyền lắp kế tiếp, loại này hai thanh truyền của hai hàng xilanh giống hệt
nhau, lắp kế tiếp trên cùng một chốt khuỷu. Chúng có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá
thành rẻ, đầu to mỏng hơn nhiều so với các loại khác. Tuy nhiên, khuyết điểm lớn nhất
của loại này là chốt khuỷu phải làm dài làm tăng trọng lượng động cơ và độ cứng vững
của trục khuỷu.
Đầu nhỏ thanh truyền có rãnh chứa dầu có chức năng bôi trơn, chốt pittông và đầu
nhỏ thanh truyền có bạc lót để giảm mài mòn.
Thân thanh truyền có tiếp diện hình chữ I có khoang lỗ dầu bôi.
Đầu to thanh truyền có lỗ bắn dầu bôi trơn thành xilanh.Chổ chuyển tiếp giữa thân và
đầu to có góc lượn để giảm ứng suất tập trung.
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 1
Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong
2.2.1.3. Xilanh.
Xilanh là ống trụ tròn, được đúc rời so với thân máy để tiện việc thay thế và được cố
định với thân máy nhờ các gờ trên xilanh. Xilanh được làm mát trực tiếp.
2.2.2. Trục khuỷu. (hình 2.4)
Trục khuỷu có kết cấu đặc biệt được dùng cho động cơ chữ V, khó chế tạo và giá
thành cao.
Là loại trục khuỷu nguyên đủ cổ: có 5 cổ khuỷu để tăng độ cứng vững và 3 chốt
khuỷu.
Trên mỗi chốt khuỷu được lắp 2 thanh truyền và có 2 lỗ dầu bôi trơn.
Đầu trục khuỷu có lắp bánh răng dẫn động trục cam, lắp puli dẫn động bơm nước và
quạy gió…. và đuôi được lắp với bánh đà.
2.2.3. Cơ cấu phân phối khí.
Dùng phương án bố trí xupap treo(12 xupap) vì dung tích buông cháy của động cơ
Diesel nhỏ, tỉ số nén cao.
Trục cam được dẫn động từ trục khuỷu bằng bánh răng trung gian, có ưu điểm rất lớn
là kết cấu đơn giản, do cặp bánh răng phân phối khí thường dùng bánh răng nghiêng
nên ăn khớp êm và bền. Nhược điểm : thân máy thêm phức tạp, cồng kềnh.
Dùng một trục cam đặt giữa 2 hàng xylanh để dẫn động toàn bộ xupap.
2.2.4. Hệ thống làm mát.
Hệ thống làm mát bằng nước kiểu cưỡng bức.
So với kiểu làm mát bằng không khí thì làm mát bằng nước có cấu tạo phức tạp hơn
vì có thêm két nước, bơm nước, ống dẫn nước…. nhưng hiệu quả làm mát cao hơn so
với kiểu là mát bằng không khí.
Kiểu làm mát: cưỡng bức tuần hoàn kín 1 vòng .Kiểu này có những ưu điểm nổi bật
so với các kiểu khác: Hiệu suất làm mát cao, đỡ phải bổ sung nước, thuận lợi đối với xe
đường dài, tận dụng trở lại nguồn nước để làm mát động cơ.
Bơm nước và quạt gió được dẫn động từ puli trục khuỷu bằng đai.
2..2.5. Hệ thống bôi trơn. (hình 2.5)
Kiểu cưỡng bức cácte ướt (dầu bôi trơn được chứa bên trong cácte)
Dầu bôi trơn được bơm đẩy lên bôi trơn các bề mặt làm việc, đảm bảo tốt tất cả các
yêu cầu về bôi trơn, làm mát, tẩy rửa các bề mặt ma sát, ổ trục….
Ưu điểm: cung cấp dầu đầy đủ về số lượng và chất lượng, độ tin cậy làm việc của hệ
thống bôi trơn tương đối cao.
Nhược điểm: Do dầu chứa trong cácte nên khi động cơ làm việc ở độ nghiêng lớn,
dầu nhờn sẽ dồn về một phía khiến phao hút dầu bị hẫng, lưu lượng dầu cung cấp
không đạt yêu cầu.
SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A
Trang 2
