Đồ Án Thiết Kế Máy Tàu Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng

MỤC LỤC


LỜI NÓI ĐẦU
Máy tàu thủy ngày nay đang phát triển mạnh cả về số lượng và chất
lượng, nó đóng góp một vai trò quan trọng trong lĩnh vực đóng mới, sửa chữa
và khai thác. Mặc dù hiện nay khoa học công nghệ đã đạt được những thành
tựu đáng kể về máy tàu thủy nhưng tất cả đều dựa trên nguyên lý cơ bản của
động cơ đốt trong, nó là nền tảng cơ sở để chúng ta tiếp tục nghiên cứu, sáng
tạo, phát triển hoàn thiện hơn nữa động cơ tàu thủy.
Môn học Kết cầu máy tàu thủy là môn học chuyên ngành với những nền
tảng cơ sở về kết cấu và tính toán động cơ tàu thủy mà những sinh viên ngành
Kỹ Thuật Tàu Thủy cần nắm vững.
Đồ án môn học “Thiết Kế Máy Tàu” là một đồ án quan trọng giúp cho
sinh viên hiểu sâu hơn những kiến thức đã được học, nắm vững kiến thức một
cách chủ động, lý giải được các nguyên lý và các kết cấu có liên quan.
Đồ án gồm ba phần chính:




Tính toán, xây dựng đồ thị công, động học, động lực học.
Phân tích đặc điểm chung của động cơ chọn tham khảo.
Phân tích đặc điểm kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ
thống bôi trơn.

Em xin chân thành cảm ơn thầy: TS Dương Việt Dũng đã giảng dạy và
hướng dẫn tận tình để em có thể hoàn thành nhiệm vụ được giao.
Dù đã rất cố gắng nhưng không thể tránh khỏi sai sót, em rất mong được
sự chỉ bảo thêm của thầy và những ý kiến đóng góp của các bạn.

Đà Nẵng, ngày 06 tháng 06 năm 2012
Sinh viên
Hoàng Đình Tân


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
1. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN, XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG,
ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC
1.1.

Đồ thị công:

1.1.1. Các thông số cho trước:
I.

Công suất cực đại của động cơ: Ne = 139,7 (kw)
II. Số vòng quay: n = 480 (vòng/phút)
III.

Số xilanh: i = 6

IV.

Cách bố trí xilanh: Thẳng hàng

V. Thứ tự làm việc: 1 – 5 – 3 – 6 – 2 – 4
VI.

Tỷ số nén: ε = 16,9

VII.

Số kỳ: τ = 4

VIII.

Loại nhiên liệu: Diesel

IX.

Đường kính xilanh: D = 162 (mm)

X.Hành trình piston: S = 224 (mm)
XI.

Tham số kết cấu: λ = 0,26

XII.

Áp suất cực đại: Pz = 10,6 (MN/m2)

XIII.

Khối lượng nhóm piston: mpt = 61,8 (kg)

XIV.

Khối lượng nhóm thanh truyền: mttr = 51,5 (kg)

XV.

Góc phun sớm:

XVI.

Góc phân phối khí: ϕ1 = 38 (độ)

φs = 16 (độ)

XVII.

ϕ2 = 48 (độ)

XVIII.

ϕ3 = 62 (độ)

XIX.

ϕ4 = 39 (độ)

1.1.2. Các thông số chọn:
XX.

Áp suất không khí ngoài môi trường: P0 = 0,1 (MN/m2)

XXI.

Chỉ số nén đa biến trung bình: n1 = 1,35

XXII.

Chỉ số giãn nở đa biến trung bình: n2 = 1,27

XXIII.

Áp suất khí nạp: Pk = 0,15 (MN/m2)

XXIV.

Áp suất cuối quá trình nạp:

XXV.

Pa = 0,94.Pk = 0,94.0,15 = 0,141 (MN/m2)
Trang 3


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
XXVI.

Áp suất cuối quá trình nén:
Pc = Pa.εn1 = 0,141.16,91,35 = 6,41 (MN/m2)

XXVII.

XXVIII. Tốc độ trung bình của động cơ:

XXIX.

S.n
30

Cm =

XXX.

0, 224.480
30

=

= 3,584 (m/s)

3,5 (m/s) ≤ Cm ≤ 6,5 (m/s)
⇒ đây là động cơ thấp tốc.

XXXI.

XXXII. Áp suất khí thải trước cơ cấu tăng áp:
Pth = 1,16.P0 =1,16.0,1 = 0,116 (MN/m2)

XXXIII.

XXXIV. Áp suất khí sót:
Pr = 1,05.Pth = 1,05.0,116 = 0,1218 (MN/m2)

XXXV.

XXXVI. Chỉ số giản nở sớm: ρ = 1,35

XXXVII.Áp suất cuối quá trình giản nỡ:
PZ

10,6
n2

XXXVIII.

ε
ρ÷
 

Pb =

1,27

 16,9 
 1,35 ÷



=

= 0,428 (MN/m2)

XXXIX. Thể tích công tác:

XL.
XLI.

XLII.
XLIII.
XLIV.
XLV.

XLVI.

S.π.D 2
4

Vh =

=

2, 24.π.1,62 2
4

= 4,615 (dm3)

Thể tích buồng cháy:

Vc =

Vh
ε −1

=

4,615
16,9 − 1

= 0,29 (dm3)

Thể tích toàn bộ:
Va = Vh + Vc = 4,615 + 0,29 = 4,905 (dm3)
Vận tốc góc của trục khuỷu:

ω=

π.n
30

=

π.480
30

= 50,24 (rad/s)

Trang 4


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
1.1.3. Xây dựng đồ thị công:
1.1.3.1.

Xây dựng đường nén:

XLVII. Gọi Pnx, Vnx là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình nén của
động cơ.

XLVIII. Quá trình nén là quá trình đa biến nên: Pnx.
⇒ Pnx.

XLIX.

Vnxn1

= Pc.

Vnxn1

= const

Vcn1

n1

V 
Pc .  c ÷
 Vnx 

L. ⇒ Pnx =

LI. Đặt i =

Vnx
Vc

, ta có: Pnx =

Pc
i n1

Với i = 1, 2, 3, . . . , ε.

LII.

1.1.3.2.

Xây dựng đường giãn nở:

LIII. Gọi Pgnx, Vgnx là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình giãn nở
của động cơ.
n2
Vgnx

LIV. Quá trình giãn nở là quá trình đa biến nên: Pgnx.
LV.

⇒ Pgnx.

n2
Vgnx

Vzn 2

= Pz.

LVI. ⇒ Pgnx = Pz.

 Vz

 Vgnx

= const

n2


÷
÷


Pz
n2

LVII. Mà ta có: Vz = ρ.Vc ⇒ Pgnx =
Vgnx
LVIII. Đặt i =

Vc

, ta có: Pgnx =

 Vgnx 
 ρ.Vc ÷


Pz .ρn 2
in 2

LIX. Với i = ρ, 2, 3, . . . , ε.
LX.
Trang 5


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
1.1.3.3.

Biểu diễn các thông số:

+ Biểu diễn thể tích buồng cháy:
LXI.
Vcbd = 9 (mm)
Vc
Vcbd
LXII.
⇒ µV =
=

0, 29
9

= 0,03222

 dm 3 
 mm 



⇒ Giá trị biểu diễn của Vhbd =

LXIII.

Vh
µV

=

4,615
0,03222
= 143,234 [mm]
+ Biểu diễn áp suất cực đại:
LXIV.
Pzbd = 200 (mm)
Pz
Pzbd
LXV.
⇒ µp =
=

10,6
200

= 0,053

 MN 
 m 2 .mm 
+ Biểu diễn đường kính của vòng tròn Brick AB bằng giá trị biểu diễn
của Vh .

⇒ µs =

LXVI.

S
Vhbd

224
143, 234
=

= 1,56387

 mm 
 mm 
LXVII.

⇒ Giá trị biểu diễn của OO’ = 9,31 (mm)

1.1.3.4.

Bảng xác định các điểm trên đường nén và đường
giãn nỡ:

LXVIII.LXIX.LXX.

LXXI.

LXXII.

Trang 6


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
Đường nén
Đường giãn nở
Vx
i
V (mm) LXXVI. LXXVII.
LXXVIII. LXXIX. LXXX. LXXXI.
n1
i
Pnx Pn (mm)
in2
Pgnx Pgn (mm)
LXXXII.
LXXXIII.
LXXXIV. LXXXV. LXXXVI.
LXXXVII.
LXXXVIII.
LXXXIX.
XC.
0,29
1
9
1
6,41
120,9
XCI. XCII. XCIII. XCIV. XCV. XCVI.
XCVII. XCVIII.XCIX.

0,392 ρ
12,2
1,5
4,273
80,6
1,464 10,6
200
C.
CI. CII.
CIII.
CIV. CV.
CVI.
CVII. CVIII.
0,58
2
18
2,549 2,515
47,5
2,412 6,434
121,4
CIX. CX. CXI.
CXII. CXIII. CXIV.
CXV. CXVI. CXVII.
0,87
3
27
4,407 1,455
27,5
4,036 3,845
72,5

CXVIII.CXIX.CXX.
CXXI. CXXII. CXXIII. CXXIV. CXXV. CXXVI.
1,16
4
36
6,498 0,986
18,6
5,816 2,668
50,3
CXXVII.
CXXVIII.
CXXIX. CXXX. CXXXI.CXXXII. CXXXIII.CXXXIV.
CXXXV.
1,45
5
45
8,782 0,73
13,8
7,721 2,01
37,9
CXXXVI.
CXXXVII.
CXXXVIII.
CXXXIX.CXL. CXLI.
CXLII. CXLIII.CXLIV.
1,74
6
54
11,233 0,571
10,8

9,733 1,594
30,1
CXLV. CXLVI.
CXLVII. CXLVIII.CXLIX.CL.
CLI.
CLII. CLIII.
2,03
7
63
13,832 0,463
8,7
11,838 1,311
24,7
CLIV. CLV. CLVI.
CLVII. CLVIII.CLIX.
CLX. CLXI. CLXII.
2,32
8
72
16,564 0,387
7,3
14,026 1,106
20,9
CLXIII.CLXIV.
CLXV. CLXVI. CLXVII.
CLXVIII. CLXIX. CLXX. CLXXI.
2,61
9
81
19,419 0,33

6,2
16,289 0,953
18
CLXXII.
CLXXIII.
CLXXIV. CLXXV. CLXXVI.
CLXXVII.CLXXVIII.
CLXXIX.
CLXXX.
2,9
10
90
22,387 0,286
5,4
18,621 0,833
15,7
CLXXXI.
CLXXXII.
CLXXXIII.
CLXXXIV.
CLXXXV.
CLXXXVI.CLXXXVII.
CLXXXVIII.
CLXXXIX.
3,19
11
99
25,461 0,252
4,8
21,017 0,738

13,9
CXC. CXCI.CXCII. CXCIII. CXCIV.CXCV. CXCVI. CXCVII.
CXCVIII.
3,48
12
108
28,635 0,224
4,2
23,473 0,661
12,5
CXCIX.CC. CCI.
CCII. CCIII. CCIV.
CCV. CCVI. CCVII.
3,77
13
117
31,902 0,201
3,8
25,984 0,597
11,3
CCVIII.CCIX.CCX.
CCXI. CCXII. CCXIII. CCXIV. CCXV. CCXVI.
4,06
14
126
35,259 0,182
3,4
28,548 0,544
10,3
CCXVII.

CCXVIII.
CCXIX. CCXX. CCXXI.CCXXII. CCXXIII.CCXXIV.
CCXXV.
4,35
15
135
38,701 0,166
3,1
31,163 0,498
9,4
CCXXVI.
CCXXVII.
CCXXVIII.
CCXXIX.CCXXX.
CCXXXI. CCXXXII.
CCXXXIII.
CCXXXIV.
4,64
16
144
42,224 0,152
2,9
33,825 0,459
8,7
CCXXXV.
CCXXXVI.
CCXXXVII.
CCXXXVIII.
CCXXXIX.
CCXL. CCXLI. CCXLII.CCXLIII.

4,905 16,9
152
45,462 0,141
2,7
36,259 0,428
8,1
CCXLIV.
CCXLV.
CCXLVI. Từ các thông số tính được ta tiến hành vẽ đường nén và đường giãn
nở.
CCXLVII.

Vẽ đồ thị Brick để xác định các điểm đặc biệt.
Trang 7


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
1.1.3.5.

Xác định các điểm đặc biệt:

+ Điểm phun sớm: c’ được xác định từ đồ thị Brick ứng với ϕs.
CCXLVIII.
c’ (0,403; 4,1).
+ Điểm c (0,29; 6,41).
+ Điểm bắt đầu quá trình nạp: r (0,29; 0,1218).
+ Điểm mở sớm của xupáp nạp r’: được xác định từ đồ thị Brick ứng
với ϕ1.
CCXLIX.
r’ (0,898; 0,1218).

+ Điểm đóng muộn của xupáp thải r”: được xác định từ đồ thị Brick
ứng với ϕ4.
CCL.
r” (0,928; 0,15).
+ Điểm đóng muộn xupáp nạp a’: được xác định từ đồ thị Brick ứng với
ϕ2.
CCLI.
a’ (4,01; 0,17).
+ Điểm mở sớm xupáp thải b’: xác định từ đồ thị Brick ứng với ϕ3.
CCLII.
b’ (3,618; 0,571).
+ Điểm y (0,29; 10,6).
+ Điểm áp suất cực đại lý thuyết z (0,392; 10,6).
+ Điểm áp suất cực đại thực tế z” (0,341; 10,6).
+ Điểm c” (0,29; 7,807).
+ Điểm b” (4,905; 0,284).
CCLIII.
Sau khi có các điểm đặc biệt, ta tiến hành vẽ đường nạp và
đường thải, sau đó tiến hành hiệu chỉnh đồ thị.
CCLIV.
CCLV.
CCLVI.
CCLVII.
CCLVIII.
CCLIX.
CCLX.
CCLXI.
CCLXII.
CCLXIII.

Trang 8


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
CCLXIV.

0

0

0'

18

16°

11

48°

2

15
3
y z'' z

14
4

10

13
5

12
11

6
7

9

8

16

62
°

39°

P [MN/m2]

17

38°

1

8

9

10

c"

7
c

6

5

4

c'

3

2

1
P0

b'
r

Vc

r''

a'

r'

3Vc

5Vc

7Vc

9Vc

11Vc

13Vc

15Vc

b
b"
a

16,9Vc

V [dm3]
Trang 9

Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
CCLXV.
CCLXVI.

Hình 1-1: Đồ thị công
CCLXVII.
CCLXVIII.
CCLXIX.

CCLXX.
1.2.

Đồ thị chuyển vị:

CCLXXI.

Chuyển vị x của piston tùy thuộc vào vị trí của trục khuỷu, x

thay đổi theo góc quay ϕ của trục khuỷu.
CCLXXII.

Xác định chuyển vị x bằng phương pháp đồ thị Brick

cho phép ta xác lập được mối quan hệ thuận nghịch giữa chuyển vị x
của piston và góc quay ϕ của trục khuỷu một cách khá thuận lợi và
chính xác.
1.2.1. Các bước tiến hành xây dựng đồ thị:
+ Vẽ nữa đường tròn tâm O, bán kính R. Do đó AB = S = 2R. Điểm A ứng
với góc quay ϕ = 00 (vị trí điểm chết trên) và điểm B ứng với ϕ = 1800 (vị
trí điểm chết dưới).

+ Từ O lấy đoạn OO’ dịch về phía điểm chết dưới một đoạn:
R.λ
112.0,26
2
2
CCLXXIII.
OO’ =
=
=14,56
(mm)
+ Chọn tỷ lệ xích µR sao cho AB = Vhbd :
 mm 
 mm 
⇒ µR = µs = 1,56387
+ Từ O’ kẻ các tia theo chiều kim đồng hồ ứng với các góc từ 0 0, 100, 200,
… , 1800, các tia này cắt vòng tròn Brick tương ứng tại các điểm 0, 1, 2,
3, . . . , 18.
+ Vẽ hệ trục tọa độ vuông góc x - ϕ phía dưới nữa vòng tròn, trục Oϕ trục
đứng dóng từ A xuống biểu diễn giá trị ϕ từ 00, 100, 200, . . . , 1800 với tỷ lệ
xích: µϕ = 2 (độ/mm), trục Ox nằm ngang biểu diễn chuyển vị x với tỷ lệ
xích µS = 1,56387 (mm/mm).
+ Từ các điểm chia 0, 1, 2, . . . ,18 trên nữa vòng tròn Brick ta dóng các
đường thẳng song song với trục Oϕ. Và từ các điểm chia trên trục Oϕ ứng
Trang 10


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
với các góc 00, 100, 200, . . . , 1800 ta kẻ các đường nằm ngang. Các đường
này tương ứng với các góc cắt nhau tại các điểm 0, 1, 2, . . . ,18.
CCLXXIV.

Nối các điểm này lại ta được đường cong
biểu diễn độ dịch chuyển của piston x= f(ϕ).
CCLXXV.
CCLXXVI.
CCLXXVII.
CCLXXVIII.

Trang 11


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
CCLXXIX.

S=R.2
R.λ/2

x
A

0

C

0'

B

ϕ

ϕ [ dô?]

180

90
X = f(ϕ)

ϕ

Trang 12
X [mm]


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
CCLXXX.
CCLXXXI.

Hình 1-2: Đồ thị chuyển vị x = f(ϕ)
CCLXXXII.
CCLXXXIII.
CCLXXXIV.
CCLXXXV.

1.2.2. Bảng giá trị chuyển vị ở các góc quay khác nhau của trục khuỷu:
CCLXXXVI.
CCLXXXVII.

Góc quay ϕ

CCLXXXIX.
ϕ = 00

CCXCI.
ϕ = 100
CCXCIII.
ϕ = 200
CCXCV.
ϕ = 300
CCXCVII.
ϕ =400
CCXCIX.
ϕ = 500
CCCI.
ϕ = 600
CCCIII.
ϕ = 700
CCCV.
ϕ = 800
CCCVII.
ϕ = 900
CCCIX.
ϕ = 1000
CCCXI.
ϕ = 1100
CCCXIII.
ϕ = 1200
CCCXV.
ϕ = 1300
CCCXVII.
ϕ = 1400

CCLXXXVIII.

Chuyển vị x (mm)
CCXC.
x=0
CCXCII.
x = 2,141
CCXCIV.
x = 8,458
CCXCVI.
x = 18,645
CCXCVIII.
x = 32,219
CCC.
x = 48,552
CCCII.
x = 66,92
CCCIV.
x = 86,551
CCCVI.
x = 106,672
CCCVIII.
x = 126,56
CCCX.
x = 145,57
CCCXII.
x = 163,163
CCCXIV.
x = 178,92
CCCXVI.
x = 192,536
CCCXVIII.

x = 203,813
Trang 13


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
CCCXIX.
ϕ = 1500
CCCXXI.
ϕ = 1600
CCCXXIII.
ϕ = 1700
CCCXXV.
ϕ = 1800

CCCXX.
x = 212,699
CCCXXII.
x = 218,949
CCCXXIV.
x = 222,738
CCCXXVI.
x = 224

CCCXXVII.
1.3.

Đồ thị vận tốc:

1.3.1. Các bước tiến hành xây dựng đồ thị:
+ Vẽ nửa vòng tròn tâm O bán kính r1 = R.ω (mm). Vẽ vòng tròn đồng

tâm O có bán kính r2 =
CCCXXVIII.

Với

R.ω.λ
2

(mm).
π.n 3,14.750
ω=
=
= 78,5
30
30
R=

(rad/s)

S 224
=
= 112
2
2

CCCXXIX.
(mm)
+ Ta chọn tỷ lệ xích sao cho giá trị vẽ nửa vòng tròn bán kính
CCCXXX.

r1 = AB/2, có đường kính là AB = Vhbd = 143,234
(mm)
r1 =

Vhbd
=
2

CCCXXXI.

⇒

CCCXXXII.
CCCXXXIII.

= 9,31 (mm)
Với µv = ω.µs.10 = 50,24. 1,56387.10-3 = 0,07857

r .λ
r2 = 1 =
2

71,617 (mm)
71,617.0, 26
2

-3

(m/mm/s)
CCCXXXIV.

+) Chia đều nửa vòng tròn bán kính r 1 và vòng tròn bán

kính r2 ra làm n phần bằng nhau. Như vậy với góc φ ở nửa vòng tròn
bán kính r1 thì ở vòng tròn bán kính r 2 sẽ là 2ϕ, ta chia nửa vòng tròn
bán kính r1 thành 18 điểm mỗi điểm cách nhau 100 và trên vòng tròn
bán kính r2 ta cũng chia thành 18 điểm mỗi điểm cách nhau là 20 0.
Trang 14


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
Đánh số thứ tự điểm chia trên nữa vòng tròn r 1 từ 0, 1, 2, . . . , 18 theo
chiều ngược kim đồng hồ, còn trên vòng tròn bán kính r2 ta đánh số từ
0’, 1’, 2’ . . . ,18’ theo chiều kim đồng hồ, cả hai đều xuất phát từ tia
OA.
CCCXXXV.

+) Từ các điểm chia trên nữa vòng tròn bán kính r 1 ta dóng

các đường thẳng vuông góc với đường kính AB, và từ các điểm chia
trên vòng tròn bán kính r 2 ta kẻ các đường song song với AB, các
đường dóng này sẽ cắt nhau tại các điểm 0, a, b, c, . . . , s nối các điểm
này lại bằng một đường cong ta được đường biểu diễn trị số tốc độ ở
các góc ϕ tương ứng, phần giới hạn của đường cong này và ½ đường
tròn lớn gọi là giới hạn vận tốc của piston.
CCCXXXVI.

+) Vẽ tọa độ vuông góc v – S, trục 0v trùng với trục 0a,

trục ngang biểu diễn giá trị S. Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, ta kẻ

các đường song song với trục 0v và cắt trục 0S tại các điểm 0, 1, 2, …,
18, từ các điểm này ta đặt các đoạn thẳng 00’, 11’, 22’, . . . , 1818’ song
song với trục 0v có khoảng cách bằng khoảng cách các đoạn tương ứng
nằm giữa đường cong với nửa đường tròn bán kính r 1 mà nó biểu diễn
tốc độ ở các góc ϕ tương ứng. Nối các điểm 0”, 1”, 2”, . . . lại với nhau
ta có đường cong biểu diễn vận tốc piston V = f(S).
CCCXXXVII.
CCCXXXVIII.
CCCXXXIX.
CCCXL.
CCCXLI.

Trang 15


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
CCCXLII.

ϕ [ ñoä]

V [m/s]

180

V = f(S)

160

S = f(ϕ)

140
120
100
80
60
40
20
0

56

112

168

224

S [m]

V = f(ϕ)
4'

6'

2'
8'

0

18

0
10'
16'
14'

1

12'

17
16

2
3

15
4

Trang 16


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
CCCXLIII.
CCCXLIV.
CCCXLV.

Hình 1-3: Đồ thị vận tốc V= f(S)
CCCXLVI.
CCCXLVII.

CCCXLVIII.

1.3.2. Bảng giá trị vận tốc ở các góc quay khác nhau của trục
khuỷu:
CCCXLIX.
CCCL.

Góc quay ϕ
CCCLII.
ϕ = 00
CCCLIV.
ϕ = 100
CCCLVI.
ϕ = 200
CCCLVIII.
ϕ = 300
CCCLX.
ϕ =400
CCCLXII.
ϕ = 500
CCCLXIV.
ϕ = 600
CCCLXVI.
ϕ = 700
CCCLXVIII.
ϕ = 800
CCCLXX.
ϕ = 900
CCCLXXII.
ϕ = 1000

CCCLXXIV.
ϕ = 1100

CCCLI.
Vận tốc V (m/s)
CCCLIII.
V=0
CCCLV.
V = 1,227
CCCLVII.
V = 2,395
CCCLIX.
V = 3,447
CCCLXI.
V = 4,337
CCCLXIII.
V = 5,031
CCCLXV.
V = 5,507
CCCLXVII.
V = 5,758
CCCLXIX.
V = 5,792
CCCLXXI.
V = 5,627
CCCLXXIII.
V = 5,291
CCCLXXV.
V = 4,817
Trang 17

Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
CCCLXXVI.
ϕ = 1200
CCCLXXVIII.
ϕ = 1300
CCCLXXX.
ϕ = 1400
CCCLXXXII.
ϕ = 1500
CCCLXXXIV.
ϕ = 1600
CCCLXXXVI.
ϕ = 1700
CCCLXXXVIII.
ϕ = 1800

CCCLXXVII.
V = 4,24
CCCLXXIX.
V = 3,59
CCCLXXXI.
V = 2,897
CCCLXXXIII.
V = 2,18
CCCLXXXV.
V = 1,454
CCCLXXXVII.
V = 0,727

CCCLXXXIX.
V=0

CCCXC.
1.4.

Đồ thị gia tốc:

1.4.1. Các bước tiến hành xây dựng đồ thị:
CCCXCI. Giải gia tốc của piston bằng phương pháp đồ thị, dùng phương pháp
TôLê.
CCCXCII.
Các bước tiến hành như sau:
+ Vẽ hệ trục J – S. Lấy đoạn thẳng AB trên trục S, AB = S = 2.R.
+ Từ A dựng đoạn thẳng AC vuông góc AB lên phía trên, với:
CCCXCIII.
AC = Jmax = R.ω2.(1+λ) = 0,112.50,242.(1 + 0,26) = 356,195
(m/s2)
+ Từ B dựng đoạn thẳng BD vuông góc AB xuống phía dưới, với:
CCCXCIV.
BD = Jmin = -R.ω2.(1-λ) = -0,112.50,242.(1 - 0,26) = -209,194
(m/s2)
+ Nối CD cắt AB tại E, dựng EF về phía dưới AB một đoạn:
CCCXCV.
EF = - 3.λ.R.ω2 = -3.0,26.0,112.50,242 = -220,5 (m/s2)
+ Ta lấy tỷ lệ xích : µs = µR = 1,56387 (mm/mm)
CCCXCVI.
µJ = 5,0885 (m/s2/mm)
2.R
2.112

=
µs
1,56387
⇒ AB =
= 143,234 (mm)
J max
356,195
=
µJ
5,0885
⇒ AC =
= 70(mm)

Trang 18


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu

⇒ BD =
EFbd =

J min
=
µJ

209,194
5,0885

EF
=

µJ

220,5
5,0885

= 41,111 (mm)

⇒
= 43,333 (mm)
+ Nối đoạn CF và DF, ta phân chia các đoạn CF và DF thành những đoạn
nhỏ bằng nhau và ghi số thứ tự cùng chiều, chẳng hạn như trên đoạn CF:
C, 1, 2, 3, 4, F; trên đoạn FD: F, 1’, 2’, 3’, 4’, D. Nối các điểm 11’, 22’,
33’, 44’. Đường bao của các đoạn này là đường cong biểu diễn gia tốc của
piston J = f(S).
CCCXCVII.
CCCXCVIII.

C

J = f(ϕ)

Jmax

1

2

A

S

E

B

Jmin

-3λRω2

3

4

F

1'

2'

3'

4'

D

Trang 19


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
CCCXCIX.

Hình 1-4: Đồ thị gia tốc J= f(S)

1.4.2. Bảng giá trị gia tốc ở các góc quay khác nhau của trục
khuỷu:
CD.
CDI.

Góc quay ϕ
CDIII.
ϕ = 00
CDV.
ϕ = 100
CDVII.
ϕ = 200
CDIX.
ϕ = 300
CDXI.
ϕ =400
CDXIII.
ϕ = 500
CDXV.
ϕ = 600
CDXVII.
ϕ = 700
CDXIX.
ϕ = 800
CDXXI.
ϕ = 900
CDXXIII.
ϕ = 1000

CDXXV.
ϕ = 1100
CDXXVII.
ϕ = 1200
CDXXIX.
ϕ = 1300
CDXXXI.
ϕ = 1400
CDXXXIII.
ϕ = 1500
CDXXXV.
ϕ = 1600
CDXXXVII.

CDII.
Gia tốc (m/s2)
CDIV.
Jmax = 356,195
CDVI.
J = 347,465
CDVIII.
J = 321,951
CDX.
J = 281,571
CDXII.
J = 229,32
CDXIV.
J = 168,95
CDXVI.
J = 104,594

CDXVIII.
J = 40,382
CDXX.
J = -19,979
CDXXII.
J = -73,501
CDXXIV.
J = -118,157
CDXXVI.
J = -152,992
CDXXVIII.
J = -178,098
CDXXX.
J = -194,476
CDXXXII.
J = -201,1
CDXXXIV.
J = -205,117
CDXXXVI.
J = -207,458
CDXXXVIII.
Trang 20


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
ϕ = 1700
CDXXXIX.
ϕ = 1800

J = -208,78

CDXL.
Jmin = -209,194
CDXLI.

1.5.
CDXLII.

Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền:
Tính toán động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền nhằm mục

đích xác định các lực do hợp lực của lực quán tính và lực khí thể tác
dụng lên các chi tiết trong cơ cấu ở mỗi vị trí của trục khuỷu để phục vụ
cho việc tính toán sức bền, nghiên cứu trạng thái ăn mòn của các chi
tiết máy và tính toán cân bằng động cơ.
CDXLIII.

Trong quá trình làm việc của động cơ, cơ cấu trục khuỷu thanh

truyền chịu tác dụng của các lực sau: Lực quán tính do 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 các vị trí của
piston trong 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.
CDXLIV.

Trang 21


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu

Pkt

N

β

P1

Pttr

ϕ+β

PRo

ϕ

Z

T
Pttr

CDXLV.
CDXLVI.

Hình 1-5: Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu, thanh truyền

1.5.1. Xác định khối lượng:
CDXLVII.

Trong quá trình tính toán, thiết kế và để xây dựng các

đồ thị được thuận lợi thì người ta thường tính toán khối lượng chuyển
động tịnh tiến và khối lượng chuyển động quay của cơ cấu trục khuỷu
thanh truyền tính trên đơn vị diện tích đỉnh piston.
Trang 22


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
1.5.1.1.
CDXLVIII.

Khối lượng tham gia chuyển động thẳng:

Các chi tiết máy trong cơ cấu trục khuỷu thanh truyền tham

gia vào chuyển động tịnh tiến bao gồm: các chi tiết trong nhóm piston và khối
lượng của thanh truyền quy dẫn về đầu nhỏ thanh truyền.
tt

CDXLIX.

pt

Ta có: M = m + m

1

pt

CDL.

Trong đó: m : khối lượng nhóm piston.
1

CDLI.

m :khối lượng thanh truyền quy dẫn về đầu nhỏ thanh
truyền

CDLII.

1

Trong động cơ tàu thủy: thường m = (0,25 ÷ 0,35)m
2

m = (0,65 ÷ 0,75)m

CDLIII.
1

ttr

ttr

ttr

CDLIV. Ta chọn: m = 0,32.m = 0,32.51,5 = 16,48 (kg)
CDLV.Vậy khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến là:
tt

pt

1

CDLVI.

M = m + m = 61,8 + 16,48 = 78,28 (kg)

CDLVII.

Diện tích đỉnh piston:
Fpt =

CDLVIII.
6

π.D 2 3,14.1622
=
4
4

2

-

= 20601 (mm ) = 20601.10

2

(m )
CDLIX.

Khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến tính trên đơn vị diện tích

đỉnh piston:

Trang 23


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
M tt
78, 28
=
Fpt 20601.10 −6

m tt =

2

CDLX.

= 3799,716 (kg/m )
1.5.1.2.

CDLXI.

Khối lượng tham gia chuyển động quay:

Khối lượng tham gia chuyển động quay trong cơ cấu trục

khuỷu thanh truyền gồm: phần khối lượng nhóm thanh truyền quy dẫn về đầu to
thanh truyền, khối lượng trục khuỷu gồm có khối lượng chốt khuỷu và khối lượng
má khuỷu quy dẫn về tâm má khuỷu.
R

CDLXII.

k

M =m +m

2

2

CDLXIII. Trong đó: m : khối lượng thanh truyền qui dẫn về đầu to thanh
truyền.
2

ttr

CDLXIV.

m = 0,68.m = 0,68.51,5 = 35,02 (kg)

CDLXV.

m : khối lượng chuyển động quay của trục khuỷu

CDLXVI.

Khuỷu trục có kết cấu má khuỷu:

k

ρ
R
k

CDLXVII.

ck

mk

m = m + 2.m .

1.5.2. Xác định lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động
tịnh tiến:
CDLXVIII.
CDLXIX.

Jmax

P

tt

2

tt

= m .R.ω .(1 + λ) = m ’’’’’’.J
= 3799,716 .

max

356,195 = 1353440 (N/m2) = 1,35344

(MN/m2)
CDLXX.

PJmin = -mtt.R.ω2.(1 – λ) = -mtt.Jmin

Trang 24


Đồ án môn học: Thiết Kế Máy Tàu
CDLXXI.

=-

3799,716 .(

-209,194) = -794878 (N/m2) = 0,794878

(MN/m2)
CDLXXII.

E’F’ = EF.mtt = -220,5.

2

3799,716 = -837837 (N/m ) =

2

-0,837837 (MN/m )
J

CDLXXIII. Ta vẽ đồ thị –P theo phương pháp đồ thị TôLê với tỷ lệ xích:
 MN 
 m 2 .mm 
P

CDLXXV.

Pj

µ = µ =0,053

CDLXXIV.
Đồ thị

–P

J

vẽ chung với đồ thị công nhưng trục ngang lấy bằngP0.

PJ max 1,35344
=
µ Pj
0,053

CDLXXVI.

PJmax =

= 25,54 (mm)
PJ min 0,794878
=
µ Pj
0,053

CDLXXVII.

PJmin =

= 15 (mm)
E 'F' 0,837837
=
µ Pj
0,053

CDLXXVIII.

E’F’bd =

= 15,81 (mm)

CDLXXIX.
CDLXXX.
CDLXXXI.
CDLXXXII.
CDLXXXIII.
CDLXXXIV.
CDLXXXV.

Trang 25