Tải bản đầy đủ (.doc) (11 trang)

BÀI TẬP ĐỘNG CƠ ĐÔT TRONG

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (158.23 KB, 11 trang )

đông cơ đốt trong

lê anh sơn

Các thông số cho trớc

Số thứ tự

Các thông số cho trớc

Giá trị

1

Đờng kính xi lanh :D(mm)

92

2

Hành trình pittông :S(mm)

80

3

Số vòng quay :n(v/p)

3300

4



Công suất động cơ : Ne(ml)

130

5

Tỷ số nén :

6,5

6

Số xi lanh : i

8

7

Vận tốc góc : (rad/s)

345,57

8

áp suất cuối kì nạp :Pa(kG/cm2)

0,89

9


áp suất cuối kì nén :Pc(kG/cm2)

11,1

10

áp suất cuối kì cháy :Pz(kG/cm2)

35,5

11

áp suất cuối kì giãn nở :Pb(kG/cm2)

3,7

12

áp suất cuối kì thảy :Pr(kG/cm2)

1,1

13
14
15

1



lê anh sơn

đông cơ đốt trong

I. Tính toán động học của cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền
Nhiệm vụ chủ yếu của tính toán động học cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền là nghiên
cứu quy luật chuyển động của pittong.
1. Chuyển vị của pittong:
Sp = R [(1 - cos) + (1 cos(2))]
Trong đó: Sp :là độ chuyển vị của pittong.
R: là bán kính quay của trục khuỷu
: là tham số kết cấu
: là góc quay của trục khuỷu
Bảng giá trị của biểu thức : Sp

0

Sp
0


360

10

0.758

350

20


2.994

340

30

6.603

330

40

11.413

320

50

17.207

310

60

23.729

300

70


30.709

290

80

37.874

280

90

44.968

270

100

51.762

260

110

58.062

250

120


63.718

240

130

68.616

230

140

72.682

220

150

75.87

210

160

78.158

200

170


79.535

190

180

80

180

2


lê anh sơn

đông cơ đốt trong

Đồ thị dịch chuyển Pitông :
S(mm)
100
80
60
40



20

(độ)


0
0

100

200

300

400

Trình bày cách vẽ đồ thị: S = 1() bằng phơng pháp đồ thị, phơng pháp dùng đờng tròn
Bơ rích
- Vẽ đờng tròn tâm 0 bán kính R bằng bán quay trục khuỷu

R.
2

-

Từ 0 lấy một đoạn 00 về phía đểm chết dới: 00 =

-

Từ 0 kẻ đờng thẳng song song với tâm má khuỷu cắt vòng tròn tâm 0 tại M. Hạ MC
thẳng góc với A0 ta có: AC = x hay AC = S . Vậy ứng với mỗi giá trị của góc ta có
độ dịch chuyển của Piston

2. Tốc độ

Vp=
sin2)
đó: v: vận tốc
Bảng giá
Vp (m/s)



Vp(m/s)



Vp(m/s)

0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150

160
170
180

0
2.991
5.838
8.408
10.587
12.29
13.467
14.1
14.204
13.823
13.022
11.879
10.474
8.887
7.183
5.415
3.617
1.809
0

360
350
340
330
320
310

300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
200

0
-2.991
-5.838
-8.408
-10.587
-12.29
-13.467
-14.1
-14.204
-13.823
-13.022
-11.879
-10.475
-8.887
-7.184
-5.415
-3.617
-1.809

0

3

190
180

pittong:
R(sin+
Trong
pittong (m/s)
trị biểu thức :


lê anh sơn

đông cơ đốt trong

V(m/s2)
18
12

(độ)

6
0
-6 0
-12
-18


100

200

300

400

Đồ thị vận tốc :

Trình bày cách vẽ đồ thị: V = f2()
Vẽ vòng tròn tâm O có bán kính R2 =


1
.R. =
40.345,57 = 1727,85(mm).
2.4
2

và đồng tâm với đờng tròn có bán kính R1 = R. = 52.209,4 = 10890.88(mm)
Vẽ hai đờng tròn nh hình vẽ:
Chia nữa vòng tròn R1 và vòng tròn R2 thành 8 phần bằng đánh số 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
và 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 theo chiều nh hình vẽ:
Từ các điểm 0, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 Kẻ các đờng thẳng góc với AB cắt các đờng thẳng song
song với AB , kẻ từ o ,1, 2, 3. . .tại các điểm O,a,b,c, . . .bằng các đờng cong ta
đợc đờng biểu diễn tốc độ

4



lê anh sơn

đông cơ đốt trong

b

a

c

A
0

4

2'

b'

R2
B

4'


1

7'


V

R

6'

1

7

6

2
3

3.Gia tốc pittong

4

5

Jp = R2(cos + cos2)

Bảng các giá trị của biểu thức Jp:

0
10
20
30
40

50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180

Jp(m/s2)
5970.931
5826.343
5403.469
4733.87
3866.558
2863.052
1791.264
718.926
-292.713
-1194.204
-1951.657
-2548.556
-2985.476
-3277.808

-3451.835
-3539.691
-3573.873
-3582.008
-3582.559

8000
6000
4000
2000
0

5


360
350
340
330
320
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220

210
200
190
180

8


đông cơ đốt trong

lê anh sơn

J(m/s2)

Đồ thị gia tốc :

Trình bày cách vẽ đồ thị: j = f3()
-Vẽ vòng tròn tâm O có bán kính R 2= .R2 đồng tâm với na vòng tròn có bán kính
-2000 0

100

200

300

400

-4000
-6000


R1 = R. chia nữa vòng tròn R1và vòng tròn R2 8 phần đánh số 1, 2, 3. . .8 và 1, 2,
. . .8theo chiều nh hình vẽ t các điểm 1, 2, . . .8 kẻ các đờng thẳng song song với đờng kính AB và cắt các đờng kẻ từ O, 1, 2, 3 tai cac điểm a, b, c. Nối lại bằng đờng cong biểu diễn trị số của gia tốc

0

2

2

R

5'

A

7'
8'

4'



1

3'

B
a


1'

2'

R

7

b

j

8

1

s

p
2

6

c
d

3
e

5

4

III / Tính động lực học :
1/ Khái quát:
Khi động cơ là việc, cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền (CCTKTT) nói riêng và động
cơ nói chung chịu tác dụng của các lực nh lực khí thể, lực quán tính, trọng lực và lực ma sát.
khi tính toán động lực học, ta chỉ xét các lực có giá trị lớn là lực khí thể và lực quán tính.
Mục đích của việc tính toán động lực học là xác định các lực do hợp lực của hai loại
lực trên đây tác dụng lên CCTKTT và mô men do chính chúng sinh ra để làm cơ sở cho việc
tính toán cân bằng động cơ, tính toán sức bền của các chi tiết, nghiên cứu trạng thái mài
mòn và tính toán dao động xoắn của hệ trục khuỷu.
Việc khảo sát động lực học đợc dựa trên phơng pháp và quan điểm của cơ học lý
thuyết. Các lực và mô men trong tính toán động lực học đợc biểu diễn dới dạng hàm số của
góc quay trục khuỷu và quy ớc là pittong ở điểm chết trên thì = 00. Ngoài ra, các lực này
thờng đợc tính với một đơn vị diện tích đỉnh pittong. Về sau khi cần tính giá trị thực của các
lực, ta nhân giá trị của áp suất với diện tích tiết diên ngang của đỉnh pittong.
6


lê anh sơn

đông cơ đốt trong

2/ Lực khí thể :
a/ Xây dựng đồ thị công:
b/ Khai triển đồ thị công P-V sang đồ thị:P-
-

Theo phơng pháp Brich ta khai triển đồ thị p-V sang đồ thị P- nh sau :


-

Dựng đờng tròn Brich có đờng kính 2R = la - lc , đờng tròn (O,R); từ O lấy một đoạn
OO về phía điểm chết dới có độ dài OO = R./2 = R/8 . Từ O chia nửa vòng tròn
thành 6 phần bằng nhau và bằng 30o nối 01 , 02 , 03... ,06 và lặp lại đến 720o tơng ứng
với 24 vị trí . Từ O kẻ các đờng 01 , 02 , 03 ... , 024 tơng ứng song song với
01, 02, 03 ... , 024 .Từ 1 , 2 , ... ,24 dóng lên song song với trục Pz cắt đồ thị công
tại 24 vi trí trên đồ thị công vừa vẽ trớc .

-

Dựng đồ thị P- bằng cách lấy gốc sao cho trục hoành cao hởn trục hoành của đồ thị
P-V 1 KG/cm2 tơng ứng với 10(mm) trên giấy ô li .
Chia trục hoành thành 24 phần bằng nhau tơng ứng mỗi phần là 30o ,từ các điểm trên
trục hoành dóng lên và các điểm trên đồ thị công (24 điểm trên đồ thị P-V ) chúng ta đợc
các điểm cắt nhau , từ 24 điểm đó ta nối thành đờng cong và đợc đồ thị khí thể Pkt (P-)
3/ Lực quán tính Pj:
Pj = -mJp = - mR2(cos + cos2) (KG/cm2)
Trong đó m là khối lợng chuyển động tịnh tiến trên một đơn vị diện tích của piston
m = mp + m1 ;
mp: khối lợng nhóm piston
m1: khối lợng tập trung đầu nhỏ của thanh truyền
Chọn mp =15.10-3(Kg/cm2) ;
m1 = 0,25.mtt = 0,25.15.10-3 =3,75.10-3(Kg/cm2)
m = 15.10-3 +3,75.10-3 =18,75.10-3 (Kg/cm2) =18,75.10-4(KG/cm2)
R: Bán kính quay trục khuỷu , R = S/2 = 80/2 = 40 (mm) =40.10-3(m)
:Vận tốc góc của trục khuỷu ứng với số vòng quay lớn nhất , = 345,57(rad/s)
Từ đó ta có bảng tính giá trị lực quán tính : Pj = -m.Jp (KG/cm2)
4/ Tổng hợp lực khí thể và lực quán tính :
P = PKT + Pj

Dựa vào đồ thị khai triển (P-) ta đo đợc giá trị của lực thể khí PKT tại các góc quay khác
nhau của trục khuỷu .
Trên đồ thị P- trục tung vẫn chọn tỉ lệ xích à = 0,1 (KG.cm-2/mm)

7


lª anh s¬n

®«ng c¬ ®èt trong

α

Pj(KG/cm2)

Pkt(KG/cm2)

P∑(KG/cm2)

0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300

330
360
390
420
450
480
510
540
570
600
630
660
690
720
375

-11.195
-8.876
-3.359
2.239
5.598
6.637
6.717
6.637
5.598
2.239
-3.359
-8.876
-11.195
-8.876

-3.358
2.239
5.598
6.637
6.717
6.637
5.598
2.239
-3.359
-8.876
-11.195
-10.59

0.11
-0.15
-0.145
-0.14
-0.135
-0.133
-0.089
-0.01
0.20
0.6
2.25
6,5
14.0
23.00
9.6
5.3
5.5

2.7
1.3
0.15
0.04
0.05
0.07
0.09
0.11
29.325

-11.085
-9.026
-3.504
2.099
5.463
6.504
6.628
6.627
5.798
2.839
-1.109
-2.376
2.805
14.124
6.242
7.539
11.098
9.337
8.017
6.787

5.638
2.289
-3.289
-8.786
-11.085
18.735

8


lê anh sơn

đông cơ đốt trong

5/ Xác định sự biến thiên của lực tiếp tuyến T (KG/cm2) và lực pháp tuyến Z (KG/cm2):
T = P

sin( + )
cos( + )
( MN / m 2 ) ; Z = P .
( MN / m 2 )
cos
cos

Ta lập bảng tính T và Z nh sau :

0
30
60
90

120
150
180
210
240
270
300
330
360
390
420
450
480
510
540
570
600
630
660
690
720
375

Pkt(KG/cm2)
0.11
-0.15
-0.145
-0.14
-0.135
-0.133

-0.089
-0.01
0.2
0.6
2.25
6.5
14
23
9.6
5.3
5.5
2.7
1.3
0.15
0.04
0.05
0.07
0.09
0.11
29.175

Pj(KG/cm2)
-11.195
-8.876
-3.359
2.239
5.598
6.637
6.717
6.637

5.598
2.239
-3.359
-8.876
-11.195
-8.876
-3.358
2.239
5.598
6.637
6.717
6.637
5.598
2.239
-3.359
-8.876
-11.195
-10.59

P(KG/cm2)
-11.085
-9.026
-3.504
2.099
5.463
6.504
6.628
6.627
5.798
2.839

-1.109
-2.376
2.805
14.124
6.242
7.539
11.098
9.337
8.017
6.787
5.638
2.289
-3.289
-8.786
-11.085
18.735

T(KG/cm2)
0
-5.497
-3.423
2.099
4.125
2.543
0
-2.591
-4.377
-2.839
1.083
1.447

0
8.602
6.098
7.539
8.379
3.651
0
-2.654
-4.257
-2.289
3.213
5.351
0
6.014

Z(KG/cm2)
-11.085
-7.248
-1.079
-0.542
-3.78
-6.042
-6.628
-6.156
-4.012
-0.732
-0.342
-1.908
2.805
11.342

1.923
-1.945
-7.68
-8.674
-8.017
-6.305
-3.901
-0.591
-1.013
-7.055
-11.085
17.78

6/Vẽ đồ thị vec tơ phụ tải tác dụng lên trục khuỷu :
-

Vẽ trục tọa độ (O,T,Z) góc tọa độ O 1 , chiều dơng của trục T từ trái sang phải còn trục
Z từ trên xuống dới , trong đó trục hoành là trục O1T, trục tung là trục O1Z

-

Chọn tỷ lệ xích à =

-

Xác định tâm chốt khuỷu

Từ gốc tọa độ O1 của trục tọa độ TO1Z ta dịch xuống phía dới một đoạn Po, ta xác định
đợc điểm O , điểm này chính là tâm chốt của khuỷu cần tìm .
9



lê anh sơn

đông cơ đốt trong

PKo chính là lực quán tính của khối lợng chuyển động quay của thanh truyền tính trên
một đơn vị diện tích đỉnh piston (MN/m2)
PKo = -m2.R.2 (MN/m2)
m2 =0,75.mtt= 0,75.15.10-3 =11,2510-3(Kg/cm2) =11,25.10-4(KG/cm2)
Pko = -11,25.10-4.40. 10-3 .345,572 =-5,374 (KG/cm2)
Vecs tơ Pko có gốc tại O , chiều dơng hớng lên trên
Trên toạ độ T-Z xác định các giá trị củaT và Z ở các góc khác nhau(0 ữ 720o) ; Trị số
của T và Z đợc tính ở bảng ta đợc các điểm 0, 30, 60. . .720. Dùng đờng cong nối các
điểm này ta đợc đồ thị vectơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

7/ Khai triển đồ thị (T-Z) sang đò thị (Q-):
Từ điểm O trên trục tọa độ O 1T Z ta vẽ vòng tròn tâm Obán kính .........., Chia vòng tròn
thành 12 phần bằng nhau rồi đánh số thứ tự 1ữ11
Trị số khoảng cách từ O đến các điểm trên trục tọa độ O 1TZ ứng với góc = 0 ữ 720o,
giá trị này chính là giá trị phụ tải Q (KG/cm2) tác dụng lên chốt khuỷu tại các góc tơng
ứng . ở đồ thị (Q-) ta chọn tỉ lệ xích à = 8 (KG.cm-2/mm)
8/ Đồ thị mài mòn chốt khuỷu:
-

Vẽ đờng tròn bất kỳ tợng trng cho vòng tròn chốt khuỷu ( dùng luôn vòng tròn chốt
khuỷu trên đồ thị phụ tải của chốt khuỷu thì thuận tiện hơn rồi chia vòng tròn trên
thành 24 phần ).

-


Tính hợp lực Qcủa các lực tác dụng trên các điểm 0,1,2,3... rồi ghi trị số các lực ấy
trong phạm vi tác dụng trên bảng số liệu ( phạm vi tác dụng giả thiết là 120 o , nên tơng ứng với 9 ô trên bảng)

Cộng trị số của Q . Dùng tỷ lệ xích thích đáng đặt các đoạn thẳng đại biểu cho Q ở
các điểm 1, 2, 3 , ... lên vòng tròn A nh hình vẽ rồi vẽ nh phơng pháp 1 ta sẽ có đồ thị
mài mòn . Cần phải chú ý rằng cả hai phơng pháp trên đều không chính xác , vì trong
thực tế do tác dụng chêm dầu của màng dầu nhờn làm cho chốt khuỷu lệch đi và
phạm vi tác dụng cũng không phải là 120o .
Hơn nữa trong quá trình sử dụng , phụ tải luôn luôn thay đổi , chất lợng cả dầu nhờn và
biến dạng của các chi tiết ảnh hởng đến mài mòn cảu chốt khuỷu rất nhiều . Điều đó
lànm cho đồ thị vẽ ra không sát với tình hình mài mòn thực tế của chốt khuỷu .
III. tính toán sức bền xupap trong hệ thống phân phối khí
Tính sức bền của mặt nấm xupap cũng có thể dùng công thức Back , coi mặt nấm xupap nh
một đĩa tròn đặt tự do trên đế tựa hình trụ . ứng suất uốn trên mặt nấm xupap xác định theo
công thức sau:
-

1
d2
u = Pz. 2 (KG/cm2)
4


Trong đó :
Pz : áp suất khí thể lớn nhất (KG/cm2 )
d : đờng kính trung bình của nấm xupap (mm)
xupap )

: chiều dày trung bình của nấm (mm); ( = (0,08ữ0,12)dn,với dn là đờng kính nấm


10


lê anh sơn

đông cơ đốt trong

u =

2

1
42
65,98.
= 137510 (KG/cm2)
4
0,46 2

ứng suất uốn cho phép nằm trong pham vi sau:
đối với thép cac bon: [u] = 800KG/cm2
đối với thép hợp kim : [u] = 1200KG/cm2
Nh vậy xupap không thoả mãn điều kiện chịu uốn
khi trục cam trực tiếp dẫn động xupap cần kiểm tra áp suất nén của thân xupap khi chịu
mô men uốn. áp suất cực đại kiểm tra theo công thức sau:
kmax =

6 pk x
dtl 2


trong đó :
pk: lực tac dụng lên xupap (KG/cm2 )
dt: đờng kính thân xupap (mm)
l: chiều dài phần thân tiếp xúc với ống dẫn hớng (mm)
x: khoảng cách từ lực tác dụng đến đờng tâm xupap(mm)
[kmax] = 20(KG/cm2 )

Kmax

l

dt

sơ đồ tính sức bền của xupap

11



×