bài tap lon nguyen ly dong co

Phần I: tính nhiệt - động học - động lực học
chơng I: tính toán chu trình công tác của động cơ đốt
trong
1.1.Trình tự tính toán:
1.1.1. Các số liệu ban đầu:
1. Kiểu động cơ: Động cơ diesel một xy lanh, không tăng áp
2. Thứ tự nổ
3. Công suất động cơ
Ne = 15 mã lực
4. Số vòng quay
n = 2200 vòng / phút
5. Suất tiêu thụ nhiên nliệu
ge = 184 g/ml.h
=4
6. Số kỳ
7. Đờng Kính xy lanh
D = 100 mm
8. Hành trình piston
S =115 mm
= 20

9. Tỷ số nén
10. Số xi lanh
11. Chiều dài thanh truyền
12. Khối lợng nhóm piston
13. Khối lợng thanh truyền

i=1
Ltt= 210 mm
mpt = 0,585 kg
mtt = 0,657 kg

14. Góc mở sớm xupáp nạp

1 = 170

15. Góc đóng muộn xupáp nạp

2 = 430

16. Góc mở sớm xupáp thải

1= 430

17. Góc đóng muộn xupáp thải

2 =170

18. Góc phun sớm

s = 170

19. Các số liệu tính trớc:
- Tốc độ trợt trung bình của piston: Cm
cm =

S .n 0,115.2200
=
= 8, 43(m / s )
30
30

- Thể tích công tác của xylanh: Vh
Vh =

.D 2 .S .12.1,15
=
= 0,903(l )
4
4

- áp suất có ích trung bình: pe
1


pe =

30. .N e
30.4.11.03
=
= 0, 666MPa
n.i.Vh
2200.1.0,903

1.1.2. Các thông số chọn:
1.1.1. áp suất và nhiệt độ môi trờng:
pk = 0,1 MPa
Tk = 297 0 K
1.1.2. áp suất cuối quá trình nạp (động cơ không tăng áp)
pa = (0,8 ữ 0,9).pk = (0,8ữ 0,9).0,1 chọn pa = 0,087 (Mpa)
1.1.3. áp suất và nhiệt độ khí sót

pr= (1,1 ữ 1,15).pk = (1,1 ữ 1,15).0,1 chọn pr = 0,115 (Mpa)
Tr = (700 ữ 1000) 0 K ,chọn Tr= 740 ( 0 K)
1.1.4. Độ tăng nhiệt độ do sấy nóng khí nạp mới
T = (20 ữ 40) 0 K , chọn T = 30 ( 0 K).
1.1.5. Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt
t = 1,1 (do >1,4)
1.1.6. Hệ số quét buồng cháy
2 = 1 ; (do không tăng áp)
1.1.7. Hệ số nạp thêm
1 = 1,02 ữ 1,07 chọn 1 = 1,033
1.1.8. Hệ số lợi dụng nhiệt tại z và b
z = 0,70 ữ 0,85 chọn z = 0,75
b = 0,80 ữ 0,90 chọn b = 0,85
1.1.9. Hệ số hiệu đính đồ thị công
d = 0,92 ữ 0,95 chọn d = 0,92.
1.2.Tính toán quá trình công tác :
1.2.1.Tính toán quá trình nạp :
1. Hệ số khí sót
( T + T ) p r
1
r = 2 k
. .
Tr

pa

Chỉ số dãn nở đa biến m = 1,45 ữ 1,5 , chọn m = 1,5

2

1

p m
.1 t .2 . r
pa


γr =

1. ( 297 + 25 ) 0,115
.
.
740
0, 087

1
1
1,5

 0,115 
20.1, 033 − 1,1.1. 
÷
 0, 087 

γ r = 0, 0302
2. NhiÖt ®é cuèi hµnh tr×nh n¹p
p 
(Tk + ∆T ) + λt .γ r .Tr . a 
 pr 
Ta =

1+ γ r

m −1
m

1,5−1

 0, 087  1,5
(297 + 30) + 1,1.0, 03.740. 
0,115 ÷


Ta =
1 + 0, 03
Ta = 339o K

3. HÖ sè n¹p

p
Tk
pa 
1
ηv =
.
. . ε .λ1 − λt .λ2 . r
ε − 1 Tk + ∆T pk 
 Pa




 
 
 

1
m

1


1,5
1
297 0, 087 
 0,115  ÷
ηv =
.
.
. 20.1, 033 − 1,1.1. 
÷
20 − 1 297 + 30 0,1 
 0, 087  ÷



ηv = 0,8041
4. Lîng khÝ n¹p míi:

432.103.Pk .η v
;
M1 =

g e . pe .Tk
Ta cã

Pe =

(I-1)

N e .30.τ
= 0, 666 MPa
i.Vh .n

432.103.0,1.0,8041
M1 = 184
= 0,7017(kmol/kgnl).
.0, 666.297
0, 7355

5. Lîng khÝ lý thuyÕt cÇn thiÕt ®Ó ®èt ch¸y 1 kg nhiªn liÖu :

3


M0 =

1 C H O
. + ;
0,21 12 4 32

(kmol/kgnl)

Đối với nhiên liệu điêzen C= 0,87; H= 0,126; 0 = 0,004.
M0 = 0,4958 (kmol/kgnl).
6. Hệ số d lợng không khí :

=

M 1 0, 7017
=
= 1,4153
M 0 0, 4958

1.2.2. Quá trình nén
1. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới:

mcv = 19,806 + 0,00209T (kJ/kmolđộ).
2.Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy :
''

mcv = 19,876 +

1, 634 1
187,36 5
+ 427,86 +
.10 T

2
ữ


= 19,876 +

1, 634 1
187,36 5
+ 427,86 +
.10 T
1, 4153 2
1, 4153 ữ


''

mcv = 21, 03049 + 0, 00280.T (kJ/Kmol.độ)
3. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí hỗn hợp trong quá trình nén:
mc v + r .mc v
mcv =
1+ r

''

'

'

mcv =

(19,806 + 0, 00209.T ) + 0, 0302.(21, 03049 + 0, 00280.T )
1 + 0, 0302

'

mcv = 19,842 + 0, 00211.T = av '+

4

bv '
T
2


4. Chỉ số nén đa biến n1:
8,314

n1 1 =
a 'v +
n1 1 =

(

'

)

bv
.Ta . n1 1 + 1
2

8,314
19,842 + 0, 00211.339. 20 n1 1 + 1

(

)

Thay các giá trị đã biết và thử chọn với n 1 = 1,366 thay vào hai vế của phơng
trình ta đợc VP = 0,366; VT = 0,3662 và sai số là 0,0657 < 0,2
Vậy n1= 1,366 thỏa mãn.
5. áp suất cuối quá trình nén:
pc = pa . n1 = 0,087.201,366 = 5,2087( MPa).
6. Nhiệt độ cuối quá trình nén:
Tc = Ta.n1 - 1 = 339.201,366 - 1 = 1015,3 (K).
7. Lợng môi chất công tác của quá trình nén:
Mc =M1 + Mr = M1(1+r) = 0,7017.(1+0,0302) = 0,723 (kmol/kgnl)
1.2.3. Quá trình cháy
1. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết:
H
0
0,126 0, 004
+
+
4
32
4
32
0 = 1 +
=1+
.M 0
1, 4142.0, 495

0 = 1, 0451 .

2. Hệ số thay đổi phân tử thực tế :

=

0 + r 1, 0451 + 0, 0302
=
1 + 0, 0302
1+ r

= 1, 0437
3. Hệ số thay đổi phân tử tại z :

z = 1+
z = 1+
4. Nhiệt độ tại z:

0 1

0, 75
= 0,8824
. z với z = z =
b 0,85
1+ r

1, 0451 1
.0,8824 = 1,0386.
1 + 0, 0302

)

(

'
''
z .QH
+ mcvc + 8,314 .Tc = z .mc pz .Tz ;
M 1 .(1 + r )

5

(I-2)


trong đó: QH là nhiệt trị thấp QH = 42,5 .103 kJ/kgmol

mc pz " = mcvz " + 8,314
r
+ (1 x z ).mcv
0



r
+ (1 x z )
0 .
x
+
z

0

''

''

mcvz =



0 .mcv .
xz +

0,0302

1,0451. 21,03049 +0,00280 Tz .0,8824 +
ữ+( 10,8824 ) . 19,806 +0,00209Tz
1,0451

=
0,0302

1,0451.0,8824 +
ữ+( 10,8824 )
1,0451


(

)

(

)

=20,89980 +0,00273.Tz = avz + bvz/2 .Tz

=> mc pz " = mcvz " + 8,314 = 29, 2138 + 0, 00273.Tz
'

mcvc = 19,842 + 0, 00211.Tc = 19,842 + 0, 00211.1015,3 = 21,9843 (kj/km
olđộ)
Thay tất cả vào (I-2) ta đợc :
0, 75.42500
+ ( 21,9843 + 8,314.1,5 ) .1015,3 = 1, 0386. ( 29, 2138 + 0, 00273.Tz ) .Tz
0, 7017. ( 1 + 0, 0302 )

Với Tc =1015,3(K).
0,00283.Tz2 + 30,341.Tz 79073,85= 0.
Giải phơng trình trên ta đợc: Tz = 2167,8( 0 K)
5. áp suất tại điểm z:
pz = pc = 1,5.5,2087 = 7,813 (MPa)
1.2.4. Quá trính giãn nở
1. Hệ số giãn nở sớm :
Tz

2167,8

= z. .T =1,0386. 1,5.1015,3 = 1,4784 < =1,5 (Thỏa mãn)
c

2. Tỷ số giãn nở sau :


20

= = 1, 4784 =13,5283.

6


3. Chỉ số giãn nở đa biến trung bình:
n2 1 =

trong đó : Tb =

n2 1=



Tz

n2 1

8,314

( b z ).Q * H
''
''
+ a vz + bvz ( Tz + Tb )
M 1 .(1 + r ). .( Tz Tb )

=

Tz
13,5283n2 1

8,314

( 0,85 0,75) .42500



1
ữ
+ 20,89980 + 0,00273.2167,8 1+
13,5283n 2 1 ữ


1


ữ
0,7017.( 1+ 0,0302 ) .1,0437.2167,8. 1
13,5283n 2 1 ữ



Chọn thử n2 = 1,2328 và thay vào hai vế ta có VT = 0,2328; VP = 0,2326; sai
số 0,0855 < 0,2. Vậy n2 = 1,2328 thỏa mãn.
4. áp suất cuối quá trình giãn nở :

pz
7,813
=
= 0,3149 (MPa)
n2

13,52831,2328
5. Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở:
pb =

Tb =



Tz

n2 1

=

2167,8
=1182,1 ( 0 K).
13,52831,23281

6. Kiểm tra nhiệt độ khí sót:
Tr(tính) = Tb . p r
p
b

m 1

m

1,51

= 1182,1. 0,115 ữ 1,5 = 844,92 ( 0 K).
0,3149

Kiểm tra :
Tr =

Tr Tr (chon)
Tr

.100 % =

844,92 740
.100 % = 12,42% < 15%
844,92

Vậy Tr chọn nh ở trên là thoả mãn.
1.2.5. Tính toán các thông số của chu trình công tác
1. áp suất trung bình chỉ thị lý thuyết :
'

pi =

Pc
.
1
1

1
. .( 1) +
. 1 n11
1 n 21
1
n2 1
n1 1

7


pi ' =

5, 2087 
1,5.1, 4784 
1
1
1 


. 1,5. ( 1, 4784 − 1) +
1−
−
.
1
−

÷

÷

20 − 1 
1, 2328 − 1  13,52831,2328−1  1,366 − 1  201,366−1  

pi’ = 0,8853 (Mpa)
2 ¸p suÊt trung b×nh chØ thÞ thùc tÕ:
pi = pi’ .ϕd
⇒pi = 0,8853.0,92 = 0,8144 (Mpa)
3. SuÊt tiªu hao nhiªn liÖu chØ thÞ:

432.103. pk .ηv 432.103.0,1.0,8041
gi =
=
= 204, 65( g / kW .h)
M 1. pi .Tk
0, 7017.0,8144.297
4. HiÖu suÊt chØ thÞ:

3, 6.103
3, 6.106
ηi =
=
= 0, 4139 = 41,39%
gi .QH
204, 65.42500
5. ¸p suÊt tæn thÊt c¬ khÝ ®èi víi ®éng c¬ 4 kú 1 xi lanh, buång ch¸y thèng
nhÊt, ta cã:
pm =0,015 + 0,0156.vtb ( MPa).
=> pm =0,015 + 0,0156.8,433 = 0,1466 (MPa)
6. ¸p suÊt cã Ých trung b×nh:
pe = pi - pm = 0,8144 - 0,1466 = 0,66788 (MPa)

7. HiÖu suÊt c¬ giíi:
ηm = pe/pi = 0,666/ 0,8144 = 0,82 =82%
8. SuÊt tiªu hao nhiªn liÖu cã Ých:
ge = gi/ηm = 204,65/ 0,82 = 249,56 (g/kw.h)
9. HiÖu suÊt cã Ých :
ηe = ηi . ηm = 0,4139 . 0,82 = 0,3394 = 33,94%.
10. KiÓm nghiÖm ®êng kÝnh xylanh:

Vh =

30τ .N e 30.4.15.0, 7355
=
= 0,901 (dm3)
Pe .i.n
0, 66788.1.2200

⇒Vh =0,901(l).

DtÝnh to¸n =

4.Vh
4.0,901
=
= 0,9990409(dm) = 99,90409(mm)
Π.S
Π.115.10−2

8

D = |99,90409 100| = 0,09591 mm < 0,1 mm ( thoả mãn )
1.3. Vẽ và hiệu đính đồ thị công
1.3.1. Xác định dung tích buồng cháy:
Vc =

Vh
0,903
=
= 0, 04754 (dm3) =0,04754(l)
1 20 1

+ Giả thiết quá trình nạp áp suất bằng hằng số và bằng pa = 0,087 (Mpa)
+ Giả thiết quá trình thải áp suất bằng hằng số và bằng pr = 0,115 (Mpa)
1.3.2. Xác định quá trình nén ac, quá trình giãn nở zb:
Để xác định ta phải lập bảng :
* Quá trình nén:
Ta có pvn1= const pxvxn1 = pcvcn1
đặt vx = ivc, trong đó i = 1ữ
v
px = pc. c
vx

n1


v
= = pc. c

iv c

n1

px = pc.

1
i n1

* Quá trình giãn nở:
pvn2= const pxvxn2 = pzvzn2
vz
Đối với động cơ diesel : vz= vc ( vì = v )
c

n2
px = pz. n2
i

Bảng 1.1 : Bảng xác định quá trình nén và quá trình giãn nở
Quá trình nén
i

i.Vc
i n1

1
px = pc . n1

i

Quá trình giãn nở
n2

in2


px = pz . ữ
i

Vc = 0.04754

1
1.4784
2
3
4
5
6
7

0.04754
0.07028
0.09507
0.14261
0.19015
0.23769
0.28522
0.33276

1.0000
1.7058
2.5775
4.4848
6.6438
9.0114
11.5599
14.2693

5.2087
3.0535
2.0208
1.1614
0.7840
0.5780
0.4506
0.3650

8
9
10

0.38030
0.42784
0.47537

17.1246
20.1139
23.2274

0.3042
0.2590
0.2242

9

1.6192
2.3502
3.8743
5.5236
7.2726
9.1055
11.0113
12.981
6
15.0103
17.0923

7.812994
5.382932
3.265379
2.290388
1.739556
1.389389
1.148925
0.974539
0.842827
0.740165

11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

0.52291
0.57045
0.61798
0.66552
0.71306
0.76060
0.80813
0.85567
0.90321
0.95075

26.4571
29.7962
33.2389
36.7799
40.4148
44.1395
47.9505

51.8444
55.8184
59.8697

0.1969
0.1748
0.1567
0.1416
0.1289
0.1180
0.1086
0.1005
0.0933
0.0870

19.2233
21.4000
23.6194
25.8789
28.1764
30.5098
32.8774
35.2777
37.7092
40.1707

0.658112
0.591172
0.535623
0.488857

0.448997
0.414658
0.384797
0.358615
0.3355
0.3149

1.3.3. Vẽ và hiệu đính đồ thị công:
1.3.3.1. Vẽ:
Dựa vào bảng đã lập ta vẽ đờng nén và đờng giãn nở, vẽ tiếp đờng biểu
diễn quá trình nạp và quá trình thải lý thuyết bằng hai đờng song song với trục
hoành, đi qua hai điểm pa và pr. Sau khi vẽ xong ta phải hiệu đính để có đồ thị
công chỉ thị, các bớc hiệu đính nh sau :
- Chọn àp = 1/30(MPa/mm)
- Chọn àv = Vc/10 (lít/mm)
- Chọn às = 0,605 (mm/mm)
- Vẽ đồ thị Brick đặt phía trên đồ thị công
- Lần lợt hiệu đính các điểm trên đồ thị
1.3.3.2. Hiệu đính các điểm trên đồ thị:
a. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp :
Từ 0 của đồ thị Brick xác định góc đóng muộn 2 = 430 của xupáp thải,
bán kính này cắt Brick ở a, từ a gióng đờng song song với tung độ cắt đờng pa
ở a. Nối điểm r trên đờng thải với a. Ta có đờng chuyển tiếp từ quá trình thải
sang quá trình nạp.
b. Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén (điểm c):
Cũng từ 0 của đồ thị Brick xác định góc phun sớm s =170 bán kính này
cắt đồ thị Brick tại c, từ cgióng đờng song song với tung độ cắt đờng nén tại
điểm c. Trên đoạn cz lấy c sao cho
Pc = Pc +1/3(Pz - Pc) = 5,2087 + 1/3( 7,813 5,2087) = 6,0768(Mpa).
Dùng một cung cong thích hợp, nối 2 điểm c và c.

c. Hiệu đính điểm đạt điểm pmax thực tế :

10


Từ O của đồ thị Brick, dựng một góc 15 0 sau điểm chết trên cắt vòng tròn
Brick tại một điểm ,sau đó dóng vuông góc với zz tai z, Tại z áp suất đạt
giá trị pmax.
d. Hiệu đính điểm bắt đầu thải thực tế :
Hiệu đính điểm b căn cứ vào góc mở sớm xupáp thải. áp suất cuối quá trình
giãn nở thực tế b thờng thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở lý thuyết do
xu páp thải mở sớm
Từ đồ thị Brick xác định góc mở sớm xu páp thải

1

= 43o cắt vòng tròn

Brick tại một điểm, từ điểm đó dóng đờng song song với trục tung cắt thị công
1
2

tại b Trên đoạn br bb sao cho bb = br . Dùng thớc cong nối bb tiếp tuyến
với pr = const ta đợc quá trình chuyển tiếp từ quá trình giãn nở sang quá trình
thải.

Đồ thị công

11

Chơng II: Tính toán động học và động lực học
* Các số liệu của động cơ để tính toán động học và động lực học:
- Chiều dài thanh truyền:
Ltt = 210 mm
- Hành trình piston:
S = 115 mm
- Bán kính quay trục khuỷu
R = S/2 = 115/2 = 57,5 mm
R

57,5

1

1

- Thông số kết cấu

= L = 210 = 3, 652 = 0, 2738 > 4 = 0, 25

- Tốc độ góc của trục khuỷu

=

- Khối lợng nhóm piston

.n .2200
=
= 230,38rad / s

30
30

mnp

mnp = m p + mc + 3.mxmk + mxmd + 2m ph = 0,91 + 0,38 + 3.0,02 + 1.0,02 + 2.0,002

mnp = 1,374 (kg)
Trong đó:
mp : Khối lợng của piston
mc : Khối lợng chốt piston
mxmk : Khối lợng xéc măng khí
mxmd : Khối lợng xéc măng dầu
mph : Khối lợng phanh hãm
- Khối lợng nhóm thanh truyền: mtt
mtt = mthân + mnắp + 2.m2bulông + 2.mbạcđịnhvị + 2.mbạcđầuto + mbạcđầunhỏ
= 1,06 + 0,485 + 2.0,06 + 2.0,02 + 2.0,093 + 0,115
= 2,047 (kg)
Trong đó phân ra
+ Phần khối lợng chuyển động tịnh tiến: m1
m1 = (0,275 ữ 0,285).mtt chọn m1 = 0,275.mtt = 0,275.2,047 = 0,563 (kg)
+ Phần khối lợng chuyển động quay: m2
m2 = mtt m1 = 2,047 - 0,563 = 1,484 (kg)
- Tổng khối lợng chuyển động tịnh tiến: m
m = mnp + m1 = 1,374 + 0,563 = 1,937 kg
- Diện tích đỉnh piston: Fp
Fp =

.D 2 .0,12
=

= 7,854.103 m 2
4
4

- Khối lợng chuyển động tịnh tiến tính trên một đơn vị diện tích đỉnh piston:
m

12


m=

m'
1,937
=
= 246, 62kg / m 2
Fp 7,854.103

2.1. Vẽ đờng biểu diễn các quy luật động học
Các đờng biểu diễn này đều vẽ trên một hoành độ thống nhất ứng với hành
trình của piston S = 2R. Vì vậy đồ thị đều lấy hoành độ tơng ứng với Vh của
đồ thị công (từ điểm 1Vc đến Vc).
2.1.1. Đờng biểu diễn hành trình của piston x = f( )
Dùng phơng pháp Brick để vẽ, trình tự vẽ nh sau :
-

Chọn tỷ lệ xích góc : 1,4286 độ/mm

-

Tiến hành vẽ theo phơng pháp Brick

+ Phía trên đồ thị công ta vẽ nửa vòng tròn tâm 0 có đờng kính là S/às sau
đó
lấy về phía ĐCD một khoảng 00 =

R
1 57,5
.à s =
.
.à s = 13mm
2
3, 7 2

+ Lấy 0 làm tâm chia độ và đánh dấu trên đờng tròn ấy các điểm chia độ
+ Dóng các điểm chia độ trên đờng tròn đó xuống đồ thị x=f() và trên trục
gióng các tia nằm ngang tơng ứng, nối các điểm đó lại ta đợc x = f()
2.1.2. Đờng biểu diễn tốc độ của piston v= f( )
Đờng biểu diễn tốc độ của piston v= f() đợc vẽ theo phơng pháp đồ thị vòng
- Trình tự vẽ đờng v=f() nh sau :
Vẽ ở phía dới đồ thị x=f() nửa vòng tròn tâm là 0, bán kính của nó bằng
S/2àx àv = S/ 2àx . Lấy 0 làm tâm vẽ vòng tròn bán kính bằng R/2àv . Chia
vòng tròn nhỏ và nửa vòng tròn lớn (bán kính R) ra n phần bằng nhau (18
phần), đánh số các điểm chia từ 1ữ18. Từ các điểm chia trên vòng tròn lớn ta
kẻ các tia thẳng đứng, từ các điểm chia trên vòng tròn nhỏ ta kẻ các tia nằm
ngang giao điểm của các tia tơng ứng đợc đánh số I, II ... Nối các điểm đó lại
ta đợc đờng cong biểu thị v=f()
2.1.3. Vẽ đờng biểu thị v = f(x):
Từ nửa vòng tròn Brick theo các điểm chia độ đã có ta dóng xuống trục
hoành x của đồ thị v=f(x) ta sẽ đợc các giá trị x10 , x20 .. x90 .Đo giá trị v trên

0

13

0

0


đồ thị v=f() và đặt giá trị ấy đúng với góc tơng ứng nên các tia x đó . Nối
các điểm đó lại ta đợc đờng cong v=f(x)
2.1.4. Vẽ đờng biểu diễn gia tốc của piston j = f(x):
Đồ thị này đợc vẽ cùng hoành độ với trục x = f()
Để vẽ đồ thị này ta sử dụng phơng pháp Tôlê :
- Chọn tỷ lệ xích àj = 40 (m/s2mm)
- Do = 0,2738 >1/4 = 0,25 nên gia tốc sẽ gồm 3 cực trị
- Tính

jmax= R 2 (1 + ) = 0,0575.230,382.(1 + 0,2738 ) = 3887,4 m/s2

Với à j = 40(m / s 2 mm)
đoạn biểu diễn AC = jmax/àj = 3887,4/40 = 97,185 mm
Tính

jmin1= R 2 (1 ) = - 0,0575.230,382.(1 0,2738) = -2216,2 m/s2

đoạn biểu diễn BD = jmin1/àj = 2216,2/40 = 55,405 mm
jmin2= R 2 ( +

1

1
)=-2229
) =- 0,0575.230,382.(0,2738 +
8.0, 2738
8.

m/s2
1
1


= 1560
ữ = arccos
ữ
4
4.0, 2738

Tại = arccos

Giá trị biểu diễn: jmin2 = 2229/40 = 55,725 (mm)
- Nối C với D cắt trục hoành tại E lấy
EF = - 3R 2 = -3.0,2738.0,0575.230,382 = -2507 m/s2
Đoạn biểu diễn EF = 2507/40 = 62,675 mm
- Từ điểm A tơng ứng với ĐCT lấy AC = j max, từ điểm B tơng ứng với ĐCD
lấy
BD = jmin, nối CD cắt trục hoành ở E, lấy EF = - 3R 2 về phía BD. Nối
CF và
FD đẳng phân CF và FD thành 6 phần bằng nhau, kí hiệu tơng ứng 1,26
và
1,26. Nối 11,22...66. Vẽ đờng bao trong tiếp tuyến với

11,22...66 ta đợc đờng cong biểu diễn quan hệ j = f(x).

14


V=f(x)

X=f()

J=f(x)

Đồ thị động học
2.2. Tính toán động lực học
2.2.1. Vẽ đờng biểu diễn lực quán tính pj = f(x)
áp dụng phơng pháp Tôlê để vẽ nhng hoành độ đặt trùng với đờng pk ở đồ thị
công và vẽ đờng - pj = f(x) (tức cùng chiều với j = f(x)), tiến hành nh sau:
- Chọn tỷ lệ : àp = àkt = 1/30 MPa/mm2/mm
- Tính :
pjmax = mjmax = 246,62 . 3887,4 . 10-6 = 0,958710 MPa
pjmin1 = mjmin1 = - 246,62 . 2216,2 . 10-6 = - 0,546559 Mpa
pjmin2 = mjmin2 = - 246,62 . 2229 . 10-6 = - 0,549716 Mpa
EF = m. 3R 2 = 246,62.3.0,0575.230,382.0,2738 . 10-6 = 0,618216
MPa
2.2.2. Khai triển đồ thị p -V thành p = f( )
- Chọn tỷ lệ xích à = 20/1mm, nh vậy toàn bộ chu trình 720 0 sẽ ứng với
360mm. Đặt hoành độ này cùng trên đờng đậm biểu diễn pk
- Chọn tỷ lệ àp = 0,02618.10-3 MN/mm
15

- Xác định trị số p kt ứng với các góc từ đồ thị Brick rồi đặt các giá trị này
trên đồ thị p - , pmax đạt đợc tại = 375 0.
2.2.3. Khai triển đồ thị pj = f(x) thành pj = f( )
Đồ thị pj = f() biểu diễn trên đồ thị công có nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ
của động cơ . Triển khai pj = f(x) thành pj = f() cũng thông qua Brick để
chuyển toạ độ, nhng trên toạ độ p- phải đặt đúng giá trị âm dơng của pj.
2.2.4. Vẽ đồ thị p

=

f( )

Ta đã biết p = pkt + pj .Vì vậy việc xây dựng p
các trị số tơng ứng của pj và pkt .

=

f() chỉ là việc cộng toạ độ

Pkt=f()

P=f()

đồ thị p

=

f( )

2.2.5. Vẽ đờng biểu diễn lực tiếp tuyến T = f( ) và lực pháp tuyến Z = f( )

Theo kết quả tính toán động lực học, ta có :
T= p .

sin ( + )
cos

16


Z = p .

cos( + )
cos

Trình tự vẽ nh sau:
-Chọn à = 20 /1mm, àpc = àT = àZ = 0,2618.10-3 MN/mm
-Dựa vào = R/Ltt ta tính đợc các trị số

sin ( + )
cos( + )
và
cos
cos

-Biểu diễn Z = f() và T = f() trên cùng một hệ trục toạ độ .
Các số liệu để vẽ các đồ thị biểu diễn trên bảng 2.1
Bảng 2.1: Số liệu để vẽ các đồ thị T và Z = f()


sin(+)

cos(+)

0
10
20
30
40
50

0
0.22140832
0.43058974
0.61651328
0.77036737
0.88626562
0.9615418
1
0.99661179
0.99445763
0.95985759
0.89852515
0.8163177
1
0.71863224
0.61003905
0.49414081
0.37360371
0.25029565
0.12547584

0
-0.1254758
-0.2502957
-0.3736037
-0.4941408
-0.6100391
-0.7186322
-0.8163177
-0.8985252
-0.9598576
-0.9944576
-0.9966118
-0.9615418
-0.8862656

1
0.975181191
0.902547771
0.787344512
0.637600277
0.463177348

1
0.998813
0.995388
0.990117
0.983613
0.976644

P

Biểu
diễn
-28
-27
-25
-23
-19
-15

0.274658616
0.082249223
-0.10513809
-0.2804878
-0.43892203

0.970049
0.96464
0.961093
0.959858
0.961093

-10
-4
1
5
8

-9.91
-4.13
1.03

5
7.48

-2.83
-0.34
-0.11
-1.46
-3.65

-0.57760315
-0.69539032
-0.79237135
-0.86938189
-0.92758841
-0.96816945
-0.99209668
-1
-0.99209668
-0.96816945
-0.92758841
-0.86938189
-0.79237135
-0.69539032
-0.57760315
-0.43892203
-0.2804878
-0.10513809
0.082249223
0.274658616
0.463177348

0.96464
0.970049
0.976644
0.983613
0.990117
0.995388
0.998813
1
0.998813
0.995388
0.990117
0.983613
0.976644
0.970049
0.96464
0.961093
0.959858
0.961093
0.96464
0.970049
0.976644

11
13
15
16
15.5
15
15.5

15
16
16.5
17
17
17.5
16.5
13
11
9
6
4
1
-1

9.31
9.63
9.37
8.04
5.85
3.77
1.95
0
-2.01
-4.15
-6.41
-8.54
-10.93
-12.22
-12

-10.28
-9
-6.61
-5.13
-0.99
0.91

-6.59
-9.32
-12.17
-14.14
-14.52
-15.09
-15.4
-16
-15.89
-16.05
-15.93
-15.03
-14.2
-11.83
-7.78
-5.02
-2.63
-0.66
0.34
0.28
-0.47

60

70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310

cos

17

T(mm)

Z(mm)

Biểu diễn
0
-5.99
-10.81
-14.32
-14.88
-13.61

Biểu diễn
-28
-26.36
-22.67
-18.29
-12.32
-7.11


320
330
340
350
360
370
375
380
390

400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690

700
710
720

-0.7703674
-0.6165133
-0.4305897
-0.2214083
0
0.22140832
0.32825809
0.43058974
0.61651328
0.77036737
0.88626562
0.9615418
1
0.99661179
0.99445763
0.95985759
0.89852515
0.8163177
1
0.71863224
0.61003905
0.49414081
0.37360371
0.25029565
0.12547584
0

-0.1254758
-0.2502957
-0.3736037
-0.4941408
-0.6100391
-0.7186322
-0.8163177
-0.8985252
-0.9598576
-0.9944576
-0.9966118
-0.9615418
-0.8862656
-0.7703674
-0.6165133
-0.4305897
-0.2214083
0

0.637600277
0.787344512
0.902547771
0.975181191
1
0.975181191
0.944588072
0.902547771
0.787344512
0.637600277
0.463177348

0.983613
0.990117
0.995388
0.998813
1
0.998813
0.997361
0.995388
0.990117
0.983613
0.976644

2
13
42
105
148
191
204
190
90
47
34

-1.57
-8.09
-18.17
-23.28
0

42.34
67.14
82.19
56.04
36.81
30.85

1.3
10.34
38.08
102.52
148
186.48
193.21
172.28
71.57
30.47
16.12

0.274658616
0.082249223
-0.10513809
-0.2804878
-0.43892203

0.970049
0.96464
0.961093
0.959858
0.961093

25
22
21
21
22

24.78
22.73
21.73
21
20.57

7.08
1.88
-2.3
-6.14
-10.05

-0.57760315
-0.69539032
-0.79237135
-0.86938189
-0.92758841
-0.96816945
-0.99209668
-1
-0.99209668
-0.96816945
-0.92758841

-0.86938189
-0.79237135
-0.69539032
-0.57760315
-0.43892203
-0.2804878
-0.10513809
0.082249223
0.274658616
0.463177348
0.637600277
0.787344512
0.902547771
0.975181191
1

0.96464
0.970049
0.976644
0.983613
0.990117
0.995388
0.998813
1
0.998813
0.995388
0.990117
0.983613
0.976644
0.970049

0.96464
0.961093
0.959858
0.961093
0.96464
0.970049
0.976644
0.983613
0.990117
0.995388
0.998813
1

22.5
23.5
24
23.5
23
22
21
20
19.5
19
18
17.5
17
16
14
11
7

3
-1
-6
-12
-17
-22
-25
-27
-28

19.04
17.41
14.99
11.81
8.68
5.53
2.64
0
-2.45
-4.78
-6.79
-8.79
-10.62
-11.85
-11.85
-10.28
-7
-3.1
1.03
5.95

10.89
13.31
13.7
10.81
5.99
0

-13.47
-16.85
-19.47
-20.77
-21.55
-21.4
-20.86
-20
-19.37
-18.48
-16.86
-15.47
-13.79
-11.47
-8.38
-5.02
-2.05
-0.33
-0.09
-1.7
-5.69
-11.02
-17.49

-22.67
-26.36
-28

18


Z=f(
)

T=f()

Đồ thị T và Z
2.2.6. Vẽ đờng Ttb = f( ) của động cơ 1 xilanh
Vẽ đờng Ti = f() ở trên của đồ thị T và Z. Chỉ vẽ trong một chu kỳ.
Diện tích bao bởi đờng T với trục hoành là : F(T) = 4433,18079 mm2
Ttb =

F( T )
360

=

4037
= 11, 2 mm
360

2.2.7. Đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu
Vẽ theo các bớc sau :
Lập bảng xác định toạ tơng ứng i trên toạ độ T - Z (Bảng 2.1)

Vẽ hệ trục toạ độ TOZ , rồi xác định các toạ độ i (Ti,Zi), đây chính là đồ thị
ptt biểu diễn trên toạ độ T-Z.
ptt = T + Z
Xác định tâm đồ thị điểm O, điểm O có toạ độ Z=pko, T=0
với pkot = m2R 2 =
P

1, 484
.0, 0575.230,382 = 0,5766 (MPa/m2)
7,854.103

0,5766

k0
pkovẽ = à = 1/ 30 = 17,3mm (mm).
p

Lấy OO = 27 mm
19


Nèi O’ víi bÊt kú ®iÓm nµo ta ®Òu cã : Q = pk0 + ptt
B¶ng 2.2 : Sè liÖu tÝnh to¸n vÏ ®êng biÓu diÔn Q = f(α)
 Q (mm) 
0
10
20
30
40
50

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

45
43.5
42
38
33
28
22
17
18
19
22
26
28
31
32
33

32
33
35

190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370

Q (mm 
33
33
34
33
33

32
28
24
22
19
18
16
18
16
11
29
90
131
175

375
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
510

520
530
540

Q (mm 
189
175
78
38
31
27
27.5
30
31
34
36
39
40
40
40
39
38
37

T

90

Z

20

550
560
570
580
590
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720

Q (mm
36
35
35
33
32
32
28
24

20
18
16
19
26
31
38
72
44
45


Qtb =f()

Đồ thị Q
Sau khi vẽ xong đồ thị Q = f(), ta xác định Qtb bằng cách tính diện tích bao
bởi Q = f() và trục hoành, rồi chia cho chiều dài trục hoành.
Fp

Qtb = 360

=

13179
= 36, 6
360
(mm).

Hệ số va đập
=

Qmax 189
=
=5,1639 > 4, do đó không thoả mãn.
Qtb
36, 6

2.2.8. Vẽ đồ thị lực tác dụng lên bạc lót đầu to thanh truyền:
Cách vẽ: Lợi dụng đồ thị véc tơ lực tác dụng trên chốt khuỷu để vẽ đồ thị
véc tơ lực tác dụng nên bạc lót đầu to thanh truyền dựa vào hai nguyên tắc
- Nguyên tắc1: (Xác định giá trị của lực )
Lực tác dụng nên bạc lót đầu to thanh truyền tại mọi thời điểm bằng lực
tác dụng nên chốt khuỷu nhng chiều thì ngợc lại
- Nguyên tắc2: Xác định điểm đặt lực ( điểm tác dụng của lực )
Khi chốt khuỷu quay một góc thì cũng tơng đơng với đầu to thanh
truyền quay ngợc lại một góc +

21


Dựa vào hai nguyên tắc đó rút ra cách vẽ nh sau:
- Lấy một tờ giấy bóng (giấy can) mà trên tờ giấy bóng đó kẻ hệ toạ độ OT Z
và lấy O làm tâm vẽ một vòng tròn bất kỳ cắt trục dơng Z tại 0, sau đó chấm
nên vòng tròn đó các điểm 1,2,3 ..vv.. ứng với góc i +i
Điểm 0: 0+0 = 0, điểm 1: 1+1
Giá trị của i +i đợc ghi trong bảng dới đây (Bảng 2. 3 )

Bảng 2.3: Giá trị của i +i
Điểm

+ Điểm





+

Điểm





+

0
1
2
3
4
5
6

0
10

20
30
40
50
60

7
8
9
10

70
80
90
100

11
12
13
14
15
16
17
18

110
120
130
140
150

160
170
180

0
2,791764
5,504992
8,06196
10,38689
12,40767
14,05833
15,2821
4
16,03512
16,28932
16,03512
15,2821
4
14,05833
12,40767
10,38689
8,06196
5,504992
2,791764
0

0
12,79
25,5
38,06

50,39
62,41
74,06

25
26
27
28
29
30
31

250
260
270
280
290
300
310

-15,2821
-16,0351
-16,2893
-16,0351
-15,2821
-14,0583
-12,4077

234,72
243,96

253,71
263,96
274,72
285,94
297,59

50
51
52
53
54
55
56

490
500
510
520
530
540
550

12,40767
10,38689
8,06196
5,504992
2,791764
0
-2,79176

502,41
510,39
518,06
525,5
532,79
540
547,21

85,28
96,04
106,29
116,04

32
33
34
35

320
330
340
350

-10,3869
-8,06196
-5,50499
-2,79176

309,61
321,94

334,5
347,21

57
58
59
60

560
570
580
590

-5,50499
-8,06196
-10,3869
-12,4077

554,5
561,94
569,61
577,59

36
37
38
39
40
41
42

43

360
370
375
380
390
400
410
420

61
62
63
64
65
66
67
68

600
610
620
630
640
650
660
670

-14,0583

-15,2821
-16,0351
-16,2893
-16,0351
-15,2821
-14,0583
-12,4077

585,94
594,72
603,96
613,71
623,96
634,72
645,94
657,59

-2,79176
-5,50499
-8,06196
-10,3869

44
45
46
47

430
440
450

460

445,28
456,04
466,29
476,04

69
70
71
72

680
690
700
710

-10,3869
-8,06196
-5,50499
-2,79176

669,61
681,94
694,5
707,21

230

-12,4077 217,59

48

470

0
2,791764
4,163083
5,504992
8,06196
10,38689
12,40767
14,05833
15,2821
4
16,03512
16,28932
16,03512
15,2821
4

360
372,79
379,16
385,5
398,06
410,39
422,41
434,06

190
200
210
220

125,28
134,06
142,41
150,39
158,06
165,5
172,79
180
187,2
1
194,5
201,94
209,61

19
20
21
22
23

485,28

73

720

0

720

22


24

240

-14,0583 225,94

49

480 14,05833

494,06

- Mang tờ giấy bóng đó đặt nên đồ thị véc tơ lực tác dụng nên chốt khuỷu
sao cho tâm O của hệ toạ độ 0T Z trên tờ giấy bóng trùng với tâm K, trục dơng Z trùng với trục dơng Z và chấm nên trên tờ giấy bóng của đồ thị chốt
khuỷu sau đó lần lợt quay tờ giấy bóng để cho các điểm 1,2,3 ... trên vòng
tròn của tờ giấy bóng về trùng với trục dơng Z của đồ thị chốt khuỷu và mỗi
lần trùng ta chấm các điểm tơng ứng
- Nối các điểm đã chấm lại ta đợc đồ thị véctơ lực tác dụng nên bạc lót đầu to
thanh truyền
- Can lại đồ thị nên trên tờ giấy kẻ ly
- Vẽ đầu to thanh truyền đã quay đi 1800 tại gốc hệ toạ độ ( tại tâm đồ thị)
- Vẽ lại vòng tròn chia độ và đánh dấu lại các điểm chia

đồ thị lực tác dụng lên bạc lót đầu to thanh truyền
2.2.9. Đồ thị mài mòn chốt khuỷu:
Dựa vào 3 giả thiết:
- Lợng mòn tỷ lệ thuận với lực tác dụng
- Lực gây mòn không phải tại một điểm mà lân cận điểm đó trong phạm
vi1200
- Lúc xây dựng đồ thị mài mòn không xác định với điều kiện thực tế
Xây dựng đồ thị theo trình tự các bớc sau đây:
23


-Vẽ vòng tròn bất kỳ tợng trng cho vòng tròn chốt tâm là K, các lực cắt trục
dơng Z tại O và chia vòng tròn đó ra làm 24 phần bằng nhau, mỗi phần 15 0 và
đánh số các điểm chia từ 0ữ23
-Xác định tổng các lực tác dụng nên trên các điểm 0,1,2 ...23, tơng ứng
Q0, Q1, Q2, ... Q23,
i = àm.Qi

, àm là tỷ lệ mài mòn, chọn àm = 0,025 MPa/mm

-Vẽ vòng tròn tợng trng cho bề mặt chốt trên giấy kẻ ly và trên vòng tròn đó
chia làm 24 điểm bằng nhau và đánh số điểm chia từ 0ữ23, từ các điểm chia
đó lấy theo phơng hớng tâm các đoạn có độ lớn bằng i đánh dấu đầu mút các
đoạn đó ta đợc dạng bề mặt của chốt sau khi đã mòn
14

13

12 11

15

10
9

16

8

17

7

18

Vị trí khoan lỗ dầu

6
5

19
20

4
21

3
22

23

0

1

2

Đồ thị mài mòn
Vị trí ít mòn nhất chính là vị trí khoan lỗ khoan dầu (Bảng 2.4)

24