tính toán thiết kế bền trục khuỷu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (285.08 KB, 18 trang )
Thiết kế môn học môn ĐCĐT
Lời nói đầu
Tính toán động cơ và tính toán động lực học của nhóm pittông là hai
phần cơ bản của bài tập Thiết Kế Môn Học Động Cơ Đốt Trong F2.
Dới đây là phần bài làm đợc hoàn thành dới sự hớng dẫn của Gv Lê
Hồng Hải cùng sự góp ý, giúp đỡ của các bạn cùng lớp.
Do trình độ và thời gian có hạn, vì thế bài tập dù đã đợc hoàn thành
song không khỏi có những chỗ cha đợc nh mong muốn. Rất mong đợc sự
giúp đỡ và góp ý kiếm của các thầy trong bộ môn và của các ban cùng lớp
để bài thiết đợc thành công tốt đẹp .
Mặc dù vay song bản thiết kế này cũng đã đạt đợc những yêu cầu cơ
bản của bài tập. Qua bài thiết kế này, chúng ta có thể gặp lại một số phơng
pháp tính toán và thiết kế cơ bản mà đã đợc làm quen trong chơng trình học
môn Động Cơ Đốt Trong F2, chúng ta có thể khác sâu thêm về các phơng
pháp tính và lựa trọn, và chúng ta cũng biết đợc những bớc cần thiết để
hoàn thành một bản thiết kế.
Đây cũng là lần tập duyệt cho chúng ta làm quen với bản đồ án tốt
nghiệp sắp tới.
Xin trân thành cảm ơn sự tận tình hớng dẫn và giúp đỡ của các thầy
trong tổ môn và các bạn cùng lớp để tôi có thể hoàn thành bài tập thiết kế
này.
Sv thực hiện
Nguyn S Kiờn
SV thc hin:Nguyn S Kiờn
1
Lp C Khớ ễTụ A-K45
Thiết kế môn học môn ĐCĐT
Thiết kế môn học Động cơ đốt trong
26
V trc khuu v tớnh bn trc khuu
Các thông số cơ bản
Kiểu động cơ
1Đ12-400
Đờng kính xi lanh
D(mm)
150
Hành trình pittông
S(mm)
180
Số xi lanh
12V
Công suất động cơ
Tỷ số nén
Ne(ml)
400 mã lực
15
Số vòng quay n(v/p)
1600 vòng/phút
Suất tiêu hao nhiên liệu ge (g/ml.h)
-
Xuppap nạp mở sớm 1
200
Xuppap nạp đóng muộn 2
480
Xuppap thải mở sớm 3
480
Xuppap thải đóng muộn 4
200
Góc phun sớm nhiên liệu s
240
áp suất cuối hành trình nạp pa MPa
0,088
áp suất khí sót pr MPa
0,105
áp suất cuối hành trình nén pc MPa
4,2
áp suất cuối hành trình cháy pz MPa
6,2
áp suất cuối hành trình dãn nở pb MPa
0,36
Khối lợng nhóm pittong mPt
5,2kg
Khối lợng nhóm thanh truyền m tt
5,6kg
I-Tính toán động học và động lực học động cơ đốt trong
SV thc hin:Nguyn S Kiờn
2
Lp C Khớ ễTụ A-K45
Thiết kế môn học môn ĐCĐT
I/ Tính toán động học động cơ đốt trong
1/ Tính toán động học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
S
180
=
=90 (mm) = 0,09 m
2
2
R
90
Chiều dài thanh truyền : L = =
=360 mm =0,36 m
0.25
1
trong đó là tham số kết cấu ( ta chọn = = 0.25 ).
4
.n .1600
Vận tốc góc trục khuỷu
:=
=
= 167,56(rad/s)
30
30
Bán kính quay của trục khuỷu: R =
2/ Chuyển vị của pitông
S = R[(1-cos) +
Trong đó:
(1-cos2)] (mm)
4
S là độ chuyển vị của pittông.
R là bán kính quay của trục khuỷu
là tham số kết cấu
là góc quay của trục khuỷu
bảng tính độ địch chuyển của pistong
Bảng 01:
a
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
1-cosa
0.000
0.015
0.060
0.134
0.234
0.357
0.500
0.658
0.826
1.000
1.174
1.342
1.500
1.643
1.766
1.866
1.940
1.985
2.000
1.985
1.940
1.866
1.766
1.643
1.500
1.342
x1
0.000
1.367
5.428
12.058
21.056
32.149
45.000
59.218
74.372
90.000
105.628
120.782
135.000
147.851
158.944
167.942
174.572
178.633
180.000
178.633
174.572
167.942
158.944
147.851
135.000
120.782
1-co2a
0.000
0.060
0.234
0.500
0.826
1.174
1.500
1.766
1.940
2.000
1.940
1.766
1.500
1.174
0.826
0.500
0.234
0.060
0.000
0.060
0.234
0.500
0.826
1.174
1.500
1.766
SV thc hin:Nguyn S Kiờn
x2
0.000
0.339
1.316
2.813
4.648
6.602
8.438
9.934
10.911
11.250
10.911
9.934
8.438
6.602
4.648
2.813
1.316
0.339
0.000
0.339
1.316
2.813
4.648
6.602
8.437
9.934
3
x
0.000
1.707
6.744
14.870
25.704
38.751
53.438
69.152
85.282
101.250
116.539
130.716
143.438
154.453
163.592
170.755
175.888
178.972
180.000
178.972
175.888
170.755
163.592
154.453
143.438
130.716
Lp C Khớ ễTụ A-K45
Thiết kế môn học môn ĐCĐT
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
1.174
1.000
0.826
0.658
0.500
0.357
0.234
0.134
0.060
0.015
0.000
105.628
90.000
74.372
59.218
45.000
32.149
21.056
12.058
5.428
1.367
0.000
1.940
2.000
1.940
1.766
1.500
1.174
0.826
0.500
0.234
0.060
0.000
10.911
11.250
10.911
9.934
8.438
6.602
4.648
2.813
1.316
0.339
0.000
116.539
101.250
85.282
69.152
53.438
38.751
25.704
14.870
6.744
1.707
0.000
Đồ thị chuyển vị piston :
Trục tung biểu thị độ dịch chuyển S (mm)
Trục hoành biểu thị góc quay ( 10o)
Đồ thị 1:
3. Vận tốc pitông
Đạo hàm chuyển vị S ta đợc vận tốc pitông V
4
V = R(sin + sin2)
(m/s)
V vận tốc piston m/s
R là bán kính quay của trục khuỷu
SV thc hin:Nguyn S Kiờn
4
Lp C Khớ ễTụ A-K45
Thiết kế môn học môn ĐCĐT
là tham số kết cấu
là góc quay của trục khuỷu
tốc độ góc trục khuỷu
Lập bảng tính vận tốc piston
( Bảng 02 )
a
0
10
20
30
40
50
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
320
330
340
350
360
sina
0.000
0.174
0.342
0.500
0.643
0.766
0.866
0.940
0.985
1.000
0.985
0.940
0.866
0.766
0.643
0.500
0.342
0.174
0.000
-0.174
-0.342
-0.500
-0.643
-0.766
-0.866
-0.940
-0.985
-1.000
-0.985
-0.940
-0.866
-0.766
-0.643
-0.500
-0.342
-0.174
0.000
v1
0.000
2.619
5.158
7.540
9.693
11.552
13.060
14.171
14.851
15.080
14.851
14.171
13.060
11.552
9.693
7.540
5.158
2.619
0.000
-2.619
-5.158
-7.540
-9.693
-11.552
-13.060
-14.171
-14.851
-15.080
-14.851
-14.171
-13.060
-11.552
-9.693
-7.540
-5.158
-2.619
0.000
sin2a
0.000
0.174
0.342
0.500
0.643
0.766
0.866
0.940
0.985
1.000
0.985
0.940
0.866
0.766
0.643
0.500
0.342
0.174
0.000
-0.174
-0.342
-0.500
-0.643
-0.766
-0.866
-0.940
-0.985
-1.000
-0.985
-0.940
-0.866
-0.766
-0.643
-0.500
-0.342
-0.174
0.000
v2
0.000
0.164
0.322
0.471
0.606
0.722
0.816
0.886
0.928
0.943
0.928
0.886
0.816
0.722
0.606
0.471
0.322
0.164
0.000
-0.164
-0.322
-0.471
-0.606
-0.722
-0.816
-0.886
-0.928
-0.943
-0.928
-0.886
-0.816
-0.722
-0.606
-0.471
-0.322
-0.164
0.000
v
0.000
2.782
5.480
8.011
10.299
12.274
13.876
15.057
15.780
16.023
15.780
15.057
13.876
12.274
10.299
8.011
5.480
2.782
0.000
-2.782
-5.480
-8.011
-10.299
-12.274
-13.876
-15.057
-15.780
-16.023
-15.780
-15.057
-13.876
-12.274
-10.299
-8.011
-5.480
-2.782
0.000
Đồ thị vận tốc piston :
SV thc hin:Nguyn S Kiờn
5
Lp C Khớ ễTụ A-K45
Thiết kế môn học môn ĐCĐT
Trục tung biểu thị vận tốc piston (m/s)
Trục hoành biểu thị góc quay ( o )
4/ Gia tốc pitông
Đạo hàm vận tốc pitông ta đợc gia tốc pitông J
J = R2(cos + cos2) (m/s2)
J gia tốc của piston
R là bán kính quay của trục khuỷu
là tham số kết cấu
là góc quay của trục khuỷu
tốc độ góc trục khuỷu
SV thc hin:Nguyn S Kiờn
6
Lp C Khớ ễTụ A-K45
ThiÕt kÕ m«n häc m«n §C§T
LËp b¶ng tÝnh gia tèc piston
( B¶ng 03 )
a
0
10
20
30
40
50
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
320
330
340
350
360
cosa
1.000
0.985
0.940
0.866
0.766
0.643
0.500
0.342
0.174
0.000
-0.174
-0.342
-0.500
-0.643
-0.766
-0.866
-0.940
-0.985
-1.000
-0.985
-0.940
-0.866
-0.766
-0.643
-0.500
-0.342
-0.174
0.000
0.174
0.342
0.500
0.643
0.766
0.866
0.940
0.985
1.000
J1
2526.872
2488.483
2374.483
2188.335
1935.696
1624.242
1263.436
864.241
438.787
0.000
-438.787
-864.241
-1263.436
-1624.242
-1935.696
-2188.335
-2374.483
-2488.483
-2526.872
-2488.483
-2374.483
-2188.335
-1935.696
-1624.242
-1263.436
-864.241
-438.787
0.000
438.787
864.241
1263.436
1624.242
1935.696
2188.335
2374.483
2488.483
2526.872
cos2a
1.000
0.940
0.766
0.500
0.174
-0.174
-0.500
-0.766
-0.940
-1.000
-0.940
-0.766
-0.500
-0.174
0.174
0.500
0.766
0.940
1.000
0.940
0.766
0.500
0.174
-0.174
-0.500
-0.766
-0.940
-1.000
-0.940
-0.766
-0.500
-0.174
0.174
0.500
0.766
0.940
1.000
J2
631.718
593.621
483.924
315.859
109.697
-109.697
-315.859
-483.924
-593.621
-631.718
-593.621
-483.924
-315.859
-109.697
109.697
315.859
483.924
593.621
631.718
593.621
483.924
315.859
109.697
-109.697
-315.859
-483.924
-593.621
-631.718
-593.621
-483.924
-315.859
-109.697
109.697
315.859
483.924
593.621
631.718
J
3158.590
3082.104
2858.407
2504.194
2045.393
1514.545
947.577
380.317
-154.834
-631.718
-1032.407
-1348.165
-1579.295
-1733.939
-1825.999
-1872.476
-1890.559
-1894.862
-1895.154
-1894.862
-1890.559
-1872.476
-1825.999
-1733.939
-1579.295
-1348.165
-1032.407
-631.718
-154.834
380.317
947.577
1514.545
2045.393
2504.194
2858.407
3082.104
3158.590
§å thÞ gia tèc piston : ( §å thÞ 03 )
SV thực hiện:Nguyễn Sỹ Kiên
7
Lớp Cơ Khí ÔTô A-K45
ThiÕt kÕ m«n häc m«n §C§T
Trôc tung biÓu thÞ gia tèc piston (m/s2)
Trôc hoµnh biÓu thÞ gãc quay α ( o )
SV thực hiện:Nguyễn Sỹ Kiên
8
Lớp Cơ Khí ÔTô A-K45
Thiết kế môn học môn ĐCĐT
II/ Tính toán động lực học động cơ đốt trong
1/Khỏi quỏt :
Khi ng c lm vic c cu trc khuu thanh-truyn núi riờng v
ng c núi chung chu tỏc dng ca cỏc lc nh lc khớ th, lc quỏn
tớnh ,trng lc v lc ma sỏt.Khi tớnh toỏn ng lc hc ta ch xột cỏc lc
cú giỏ tr ln l lc khớ th v lc quỏn tớnh.
Mc ớch ca vic tớnh toỏn ng lc hc l xỏc nh cỏc lc do hp
lc ca hai lc trờn õy tỏc dng lờn CCKTTT v mụ men do chớnh chỳng
sinh ra de lm c s cho vic tớnh toỏn cõn bng ng c,tớnh toỏn sc bn
ca cỏc chi tit nghiờn cu trng thỏi mi mũn v tớnh toỏn dao ng ca h
trc khuu.
Vic kho sỏt ng lc hc c da trờn phng phỏp v quan im
ca c hc lý thuyt.Cỏc lc v mụmen trong tớnh toỏn ng lc hc c
biu din di dng hm s ca gúc quay trc khuu v quy c l pittụng
im cht trờn thỡ .Ngoi ra, cỏc lc ny thng c tớnh vi mt n v
din tớch nh pittụng.V sau khi cn tớnh giỏ tr thc ca cỏc lc ,ta nha giỏ
tr ca ỏp sut vi din tớch tit din ngang ca nh pittụng
2/ Lực khí thể
Xây dựng đồ thị công P-V
Dựa vào các thông số nhiệt :
+ Hành trình pitông : S = 180 mm
+ Tỉ số nén
: = 15
+ áp suất :
Pa = 0,088
(MPa)
Pc = 4,2 (MPa)
Pz = 6,2 (MPa)
Pb = 0,36
(MPa)
Pr = 0,105
(MPa) .
Thể tích làm việc của xi lanh Vh :
Vh = .D2.S/4
=(3,14.150 2.180 )/4
= 3180862 (mm3) =3180,862 (cm3).
Vì tỉ số nén = 15 và = 1+Vh/VC nên dung tích buồng cháy
Vc =
3180,862
Vh
=
=227,204(cm3) .
15 1
1
Lại có : = Va/VC Va = ì Vc =15*227,204=3408,067 (cm 3).
Chọn Tỉ lệ xích à v = 2 (cm3 /mm) .
Chọn Tỉ lệ xích àp = 0,018 (MPa .mm) .
Dựng đờng nén đa biến a-c :
Từ công thức: Pc =Pa. n1
Pc
4,2
ln
Pa
0,088 =1,43
n1=
=
log
ln 15
log
SV thc hin:Nguyn S Kiờn
9
Lp C Khớ ễTụ A-K45
Thiết kế môn học môn ĐCĐT
Pci = Pa(
Va n1
La n1
) = P a(
) =Pc/i n1
Vci
Lci
Dựng đờng giãn nở đa biến z-b :
Từ công thức: Pb =Pz/n2(vì Vz=Vc ) .
Pz
6,2
ln
n2=
Pb = 0,36 =1,05
ln 15
ln
Vc n2
Lc n2
Pbi = Pz(
) = Pz(
) =Pz/i n2
Vai
Lai
ln
Vậy ta có bảng sau:
i
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Quỏ trỡnh nộn
i^n1
1.000
2.694
4.812
7.260
9.989
12.965
16.162
19.562
23.151
26.915
30.845
34.932
39.169
43.547
48.063
pc
4.200
1.559
0.873
0.579
0.420
0.324
0.260
0.215
0.181
0.156
0.136
0.120
0.107
0.096
0.087
Quỏ trỡnh gión n
i^n2
1.000
2.071
3.169
4.287
5.419
6.562
7.715
8.877
10.045
11.220
12.401
13.588
14.779
15.975
17.175
pb
6.200
2.994
1.956
1.446
1.144
0.945
0.804
0.698
0.617
0.553
0.500
0.456
0.420
0.388
0.361
Hiệu chỉnh đồ thị công :
Dng ng trũn Bric tõm O bỏn kớnh R=S/2.
R=120 mm .
= R/ltt ,thờng = (1/3,2 ữ 1/4,2) chọn = 1/4 =0,25 .
Độ dịch chuyển brich :
OO= R./2 = 120.0,25/2 = 15 mm =1,5 cm
Pz=Pz = 6,2(MPa)
Pc =1,25Pc=1,25*4,2=5,25(MPa).
Pb= Pr+0,5(Pb-Pr)=0,105+0,5(0,36-0,105)=0,2325(MPa)
c Góc phun sớm nhiên liệu: s=240
r Góc mở sớm xupát nạp:
1=200
a Góc đóng muộn xupát nạp: 2=48o
b Góc mở sớm xupát thải:
3=48o
r Góc đóng muộn xupát thải : 4 = 200
SV thc hin:Nguyn S Kiờn
10
Lp C Khớ ễTụ A-K45
Thiết kế môn học môn ĐCĐT
b, Triển khai đồ thị công P-V sang đồ thị P- nh sau:
S dng ng trũn brớc trin khai th cụng v th Pj=P( ).
Dng h trc to P- ca th khai trin ,truc tung biu thi ỏp
sut, trc honh biu th gúc quay trc khuu vi à = 1 (/mm).
Khai trin th cụng P-V ta s dng h trc P- vi trc honh l
phn kộo di ca ng P0 trờn trc th P-V, trc tung cú t l xớch à p
=0,027 (MPa/mm)
4/Lực quán tính (PJ).
Khối lợng chuyển động tịnh tiến của cơ cấu trục khủyu thanh truyền
là :
M = mpt+ m1
Ta có mpt : khối lợng nhóm pitông
mpt=5,2(kg)
m1 : khối lợng thanh tryền qui dẫn về đầu nhỏ thanh truyền
m1 =(0,275 ữ 0,325)mtt
Chọn
m1 = 0,3.mtt = 0,3.5,6 = 1,68 (kg) .
Vậy M =mpt+m1 = 5,2 + 1,68 =6,88 (kg) .
Diện tích đỉnh pittông:
FP =.D2/4 = (3,14.0,152)4=0,01767m2=176,7cm2
Khối lợng trên một đơn vị diện tích đỉnh piston .
m=
M
6,88
=
= 38,76.10-3 kg/cm2
Fp 176,7
PJ = -m.J = - m.R.2.(cos + .cos2) (kG/cm2) .
PJ =- m J = -38,76.10-3.J (KG/cm2) =-38,76.10-3.J.0,01(Mpa)
Bng
a
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
cosa
1.00
0.98
0.94
0.87
0.77
0.64
0.50
0.34
0.17
0.00
-0.17
-0.34
-0.50
-0.64
-0.77
-0.87
-0.94
-0.98
landa*cos2a
0.25
0.23
0.19
0.13
0.04
-0.04
-0.13
-0.19
-0.23
-0.25
-0.23
-0.19
-0.13
-0.04
0.04
0.13
0.19
0.23
Jp
SV thc hin:Nguyn S Kiờn
3158.59
3082.10
2858.41
2504.19
2045.39
1514.55
947.58
380.32
-154.83
-631.72
-1032.41
-1348.17
-1579.29
-1733.94
-1826.00
-1872.48
-1890.56
-1894.86
11
Pj
-1.22
-1.19
-1.11
-0.97
-0.79
-0.59
-0.37
-0.15
0.06
0.24
0.40
0.52
0.61
0.67
0.71
0.73
0.73
0.73
tren trucP
(mm)
-68.01
-66.37
-61.55
-53.92
-44.04
-32.61
-20.40
-8.19
3.33
13.60
22.23
29.03
34.01
37.34
39.32
40.32
40.71
40.80
Lp C Khớ ễTụ A-K45
Thiết kế môn học môn ĐCĐT
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
-1.00
-0.98
-0.94
-0.87
-0.77
-0.64
-0.50
-0.34
-0.17
0.00
0.17
0.34
0.50
0.64
0.77
0.87
0.94
0.98
1.00
0.25
0.23
0.19
0.13
0.04
-0.04
-0.13
-0.19
-0.23
-0.25
-0.23
-0.19
-0.13
-0.04
0.04
0.13
0.19
0.23
0.25
-1895.15
-1894.86
-1890.56
-1872.48
-1826.00
-1733.94
-1579.29
-1348.17
-1032.41
-631.72
-154.83
380.32
947.58
1514.55
2045.39
2504.19
2858.41
3082.10
3158.59
0.73
0.73
0.73
0.73
0.71
0.67
0.61
0.52
0.40
0.24
0.06
-0.15
-0.37
-0.59
-0.79
-0.97
-1.11
-1.19
-1.22
40.81
40.80
40.71
40.32
39.32
37.34
34.01
29.03
22.23
13.60
3.33
-8.19
-20.40
-32.61
-44.04
-53.92
-61.55
-66.37
-68.01
5/ Tổng hợp lực khí thể và lực quán tính tác dụng lên cơ cấu
P = Pkt+Pj
Dựa vào đồ thị P - ta tìm đợc gía trị Pkt tơng ứng với các góc quay
trục khuỷu .Ta cộng đại số với giá trị của P j tơng ứng với góc
ta tìm đợc giá trị P .
Jp
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
3158.590
2504.194
947.577
-631.718
-1579.295
-1872.476
-1895.154
-1872.476
-1579.295
-631.718
947.577
2504.194
3158.590
2504.194
947.577
-631.718
-1579.295
-1872.476
-1895.154
-1872.476
-1579.295
-631.718
947.577
2504.194
3158.590
Pj(Mpa)
-1.224
-0.971
-0.367
0.245
0.612
0.726
0.735
0.726
0.612
0.245
-0.367
-0.971
-1.224
-0.971
-0.367
0.245
0.612
0.726
0.735
0.726
0.612
0.245
-0.367
-0.971
-1.224
SV thc hin:Nguyn S Kiờn
tren truc P
-68.015
-53.924
-20.404
13.603
34.007
40.321
40.809
40.321
34.007
13.603
-20.404
-53.924
-68.015
-53.924
-20.404
13.603
34.007
40.321
40.809
40.321
34.007
13.603
-20.404
-53.924
-68.015
12
Pkt
0.300
-0.700
-0.700
-0.700
-0.700
-0.700
-0.700
1.000
2.800
7.100
18.200
42.800
228.300
92.100
45.000
29.700
32.000
26.900
8.100
0.300
0.300
0.300
0.300
0.300
0.300
P
-67.715
-54.624
-21.104
12.903
33.307
39.621
40.109
41.321
36.807
20.703
-2.204
-11.124
160.285
38.176
24.596
43.303
66.007
67.221
48.909
40.621
34.307
13.903
-20.104
-53.624
-67.715
Lp C Khớ ễTụ A-K45
Thiết kế môn học môn ĐCĐT
375
2987.855
-1.158
-64.338
0.300
-64.038
6/ Vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Qch :
+ Vẽ toạ độ T-z gốc toạ độ O1 chiều dơng của z hớng xuống
+Tính lực quán tính của khối lợng chuyển động quay của thanh
truyền
+ Xác định sự biến thiên của lực tiếp tuyến (T) và lực pháp tuyến (Z)
T=
sin( + )
ì P (kG/cm2)
cos
Z=
cos( + )
ì P (kG/cm2)
cos
Bng giỏ tr lc ph ti tỏc dng lờn trc khuu
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
Ptong
-1.22
-0.98
-0.38
0.23
0.60
0.71
0.72
0.74
0.66
0.37
-0.04
-0.20
2.89
0.69
0.44
0.78
1.19
1.21
0.88
0.73
0.62
0.25
-0.36
-0.97
-1.22
sin(a+b)/cosb
0.00
0.61
0.98
1.00
0.76
0.38
0.00
-0.39
-0.76
-1.00
-0.98
-0.61
0.00
0.62
0.98
1.00
0.75
0.39
0.00
-0.39
-0.75
-1.00
-0.98
-0.62
0.00
T
0.00
-0.60
-0.37
0.23
0.46
0.27
0.00
-0.29
-0.50
-0.37
0.04
0.12
0.00
0.43
0.43
0.78
0.89
0.47
0.00
-0.29
-0.46
-0.25
0.35
0.60
0.00
cos(a+b)/cos
b
1.00
0.80
0.30
-0.25
-0.69
-0.93
-1.00
-0.93
-0.69
-0.26
0.31
0.80
1.00
0.80
0.31
-0.25
-0.70
-0.93
-1.00
-0.93
-0.70
-0.25
0.31
0.80
1.00
Z
-1.22
-0.79
-0.11
-0.06
-0.41
-0.66
-0.72
-0.69
-0.46
-0.10
-0.01
-0.16
2.89
0.55
0.14
-0.19
-0.83
-1.13
-0.88
-0.68
-0.43
-0.06
-0.11
-0.77
-1.22
T(mm)
0.00
-33.32
-20.68
12.90
25.31
15.06
0.00
-16.12
-27.97
-20.70
2.16
6.79
0.00
23.67
24.10
43.30
49.51
26.22
0.00
-15.84
-25.73
-13.90
19.70
33.25
0.00
Z(mm)
-67.71
-43.70
-6.33
-3.23
-22.98
-36.85
-40.11
-38.43
-25.40
-5.38
-0.68
-8.90
160.29
30.54
7.62
-10.83
-46.21
-62.52
-48.91
-37.78
-24.02
-3.48
-6.23
-42.90
-67.71
Vẽ hệ toạ độ T-Z gốc tại O chiều dơng của T hớng sang phải , chiều
dơng của Z hớng xuống dới.
SV thc hin:Nguyn S Kiờn
13
Lp C Khớ ễTụ A-K45
Thiết kế môn học môn ĐCĐT
Ta có lực quán tính li tâm của khối lợng chuyển động quay của
thanh truyền
Pk = -m2 .R.2 / FP (kG/cm2).
Trong đó :
m2: là khối lợng thanh truyền qui dẫn về tâm chốt khuỷu
m2 =mtt-m1 =5,6 1,68 =3,92 (kg)
- 3,92.0,09.167,56 2
Pk =
=- 56 .104 (KG/m2)=0,56 (Mpa)
4
176,7.10
Vậy Pk = -0,56 (MPa) .
Xác định tâm chốt khuỷu: tâm chốt khuỷu nằm trên trục Z và cách
O một đoạn bằng trị số của Pk
Trên hệ toạ độ T-Z xác định các trị số của T và Z khác nhau tuỳ vào
các giá trị
Tỉ lệ xích
àp =0,018
(MPa. mm)
7/Vẽ đồ thị Q -
Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên cổ biên ta lập đợc quan hệ Q-, trong
đó Q là lực tổng hợp tác dụng lên cổ biên .
=++ =+
Trên đồ thị thì lực tổng hợp đợc xác bằng cách: với góc quay trục
khuỷu ta xác định đợc điểm Ptt tơng ứng trên đồ thị, sau đó nối điểm Ptt
với tâm cổ biên giả định D ta xác định đợc véc tơ DPtt biểu diễn tổng hợp
tác dụng lên cổ biên tại thời điểm ứng với góc quay của trục khuỷu.
Sau khi xác định đợc quan hệ Q - ta tiến hành xây dựng đợc đồ thị
Q- nh trên bản vẽ.Căn cứ đồ thị Q - ta tiến hành xác định Qtb:
Qtb = ; Trong đó Sđt =22700 (mm2)
L = 360 (mm)
22700
=63,1 (mm)
360
245
Do đó hệ số va đập: = = 63,1 = 3,8
=> Qtb =
Vậy = 3,89 < 4: thoả mãn.
8/ Vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu
Đồ thị mài mòn chốt khuỷu thể hiện trạng thái hao mòn của trục và
vị trí chịu tải ít để khoan lỗ dầu.
SV thc hin:Nguyn S Kiờn
14
Lp C Khớ ễTụ A-K45
Thiết kế môn học môn ĐCĐT
Để vẽ đồ thị mài mòn, ta tiến hành vẽ vòng tròn có bán kính R (chọn
R= 115 (mm) ) tợng trng cho chốt khuỷu, sau đó chia vòng tròn thành24
phần đều nhau và đợc đánh số thứ tự nh bản vẽ .
Tiến hành lập bảng tính tại mỗi điểm với giả thiết phạm vi ảnh hởng
của lực tại mỗi điểm là 120 0 sang 2 phía, với tỷ lệ xích đợc chọn là Qm=2,2
(
MPa
) ta xác định đợc độ dài các đoạn thẳng biểu diễn giá trị Q tại các
mm
điểm chia tơng ứng. Sau khi xác định đợc tất cả các điểm trên ta tiến hành
nối các điểm đó lại sẽ đợc đồ thị mài mòn chốt khuỷu.
Từ đồ thị mài mòn cho thấy cung (6,7,8) là tập hợp các điểm chịu tải
nhỏ nhất của chốt khuỷu, nh vậy ta có thể chọn một điểm trong cung này để
làm vị trí khoan lỗ dầu.
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
0
1
2
3
4
370
370
370
370
370
338
338
338
338
338
338
55
55
55
55
55
55
55
7
7
7
7
7
7
7
7
6
6
6
6
6
6
6
6
SV thc hin:Nguyn S Kiờn
5
15
6
7
8
9
10
6
Lp C Khớ ễTụ A-K45
11
12
13
Thiết kế môn học môn ĐCĐT
Q5
Q6
Q7
Q8
Q9
Q10
Q11
Q12
Q13
Q14
Q15
Q16
Q17
Q18
Q19
Q20
Q21
Q22
Q23
Q
5
5
5
5
5
5
5
5
5
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6.5
6.5
6.5
6.5
6.5
6.5
6.5
6.5
6.5
7
7
7
7
7
7
7
7
7
8
8
8
8
8
8
8
8
8
12
12
12
12
12
12
12
12
25
25
25
25
25
25
25
131
131
131
131
131
131
140
140
140
140
140
75
75
75
75
43
43
43
31
31
26
24
34
34
297
297
297
370
150
1
68.2
370
148
2
67.4
370
145
4
66.1
370
116
4
52.9
801
36.4
439
19.9
113
5.11
82.5
3.75
207
9.39
341
15.5
411
18.7
448
20.3
III/Tớnh bn trc khuu khi khi ng.
Khi tính toán sức bền trục khuỷu ta chia trục khuỷu ra thành nhiều
đoạn,mỗi đoạn ứng với mỗi khuỷu,với các giả thiết:
Trục khuỷu là một dầm có độ cúng tuyệt đối ,
Khi tính sức bền thờng tính cho trục nào nguy hiểm nhất ,tức là khuỷu
mà trên đó tảI trọng có giá trị lớn nhất .
ở đày chỉ trình bày tính toán trờng hợp khởi động :
SV thc hin:Nguyn S Kiờn
16
Lp C Khớ ễTụ A-K45
472
21.5
491
22.3
Thiết kế môn học môn ĐCĐT
Tính toán trờng hợp khởi động là tính toán gần đúng với giả
thiết:khuỷu trục ở vị trí ĐCT (=0).
Bỏ qua lực quán tính (do số vòng quay khi khởi động nhỏ) và lực tác
dụng lên khuỷu có trị số lớn nhất Pmax.
Do đó lực tác dụng lên khuỷu sẽ là:
Z
Z0 =Z =pmax .Fp ; T = 0 .
Sơ đồ tính toán trờng hợp khởi động nh hình vẽ .
Các phản lực xác định theo công thức sau :
l"
Z = Z.
(MN)
l0
l"
Z = Z - Z = Z.
(MN)
Z
l0
Z
Z
Z = Z =
2
1.Tính sức bền của chốt khuỷu :
Mô men uốn chốt khuỷu (tính đối với tiết diện giữa
các chốt bằng:
Mu =Z.l (MNm)
Do đó ứng suất uốn chốt khuỷu là :
M u Z '.l '
=
u =
(MN/ m2 )
Wu Wu
Với Wu :mô đun chống uốn của tiết diện ngang của chốt khuỷu.
D4 d 4
Wu = .
(m3)
32
D
Với D,d là đờng kính ngoàI va trong của chốt khuỷu tính theo mét .
3.14 0.17 4 0,056 4
.
Wu =(
=4,764 .10-4 (m3)
32
0,17
Z =pmax .Fp=3,204 . 3,14 . 0,072/4 =0,01232 (MN)
0,01232,0,1525
u =
=1,97 (MN/ m2 ).
2.4,764.10 4
u < [u] =(70-100) MN/ m2
=> Đảm bảo bền.
2.Tính sức bền của má khuỷu :
ứng suất uốn má khuỷu là :
M u Z '.b'
=
u = Wux hb 2 (MN/ m2 )
6
b,h là chiều dày ,chiều rộng của má hình chữ nhật .
SV thc hin:Nguyn S Kiờn
17
Lp C Khớ ễTụ A-K45
Thiết kế môn học môn ĐCĐT
b=0,054 (m) ;h=0,17 (m) .
0,01232.0,054'
=> u = 2.0,24.0,054 2 =3,775 (MN/ m2 ).
6
ứng suất nén má khuỷu là
0,01232
Z
n =
=
=0,475
(MN/ m2 ).
2hb 2.0,054.0,24
ứng suất tổng cộng là : = u + 2 n =3,8 (MN/ m2 ).
< [] =(80-120) MN/ m2
=> Đảm bảo bền.
3.Tính sức bền của cổ trục :
ứng suất uốn cổ trục khuỷu là :
Z '.b'
u =
(MN/ m2 ).
Wu
2
3,14 0,225 4 0,088 4
.
Wu =
=1,09.10-3 (m3)
32
0,225
0,01232,0,0715
u =
= 0,4 (MN/ m2 ).
3
2.1,09.10
u < [u] =(50-80) (MN/ m2)
=> Đảm bảo bền.
SV thc hin:Nguyn S Kiờn
18
Lp C Khớ ễTụ A-K45
