động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (882.54 KB, 21 trang )
Phần I . động học cơ cấu kttt
1.1. Chuyển vị của Piston
Chuyển vị của Piston đợc xác định theo công thức gần đúng
X = R.(1 cos ) + .(1 cos 2 ) (mm)
4
X = R.(1 cos )
X = R. .(1 cos 2 )
4
Trong đó:
R=
S 86
1
= = 43 (mm ) ; =
2
2
4
Tính toán theo từng 10O một ta có bảng thống kê sau
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
cos
0
0.015
0.060
0.134
0.234
0.357
0.5
0.658
0.826
1
1.174
1.342
1.5
1.643
1.766
1.866
1.940
1.985
2
1.985
1.940
1.866
1.766
1.643
1.500
1.342
XI
0.000
0.653
2.593
5.761
10.060
15.360
21.500
28.293
35.533
43.000
50.467
57.707
64.500
70.640
75.940
80.239
83.407
85.347
86.000
85.347
83.407
80.239
75.940
70.640
64.500
57.707
1cos(2)
0
0.060
0.234
0.5
0.826
1.174
1.5
1.766
1.940
2
1.940
1.766
1.5
1.174
0.826
0.5
0.234
0.060
0
0.060
0.234
0.500
0.826
1.174
1.500
1.766
XII
0.000
0.162
0.629
1.344
2.221
3.154
4.031
4.746
5.213
5.375
5.213
4.746
4.031
3.154
2.221
1.344
0.629
0.162
0.000
0.162
0.629
1.344
2.221
3.154
4.031
4.746
X
0.000
0.815
3.222
7.105
12.281
18.514
25.531
33.039
40.746
48.375
55.680
62.453
68.531
73.794
78.161
81.583
84.036
85.509
86.000
85.509
84.036
81.583
78.161
73.794
68.531
62.453
ThiÕt kÕ m«n häc ®éng c¬ ®èt trong
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
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
1.174
1.000
0.826
0.658
0.500
0.357
0.234
0.134
0.060
0.015
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
1.174
1.000
0.826
50.467
43.000
35.533
28.293
21.500
15.360
10.060
5.761
2.593
0.653
0.000
0.653
2.593
5.761
10.060
15.360
21.500
28.293
35.533
43.000
50.467
57.707
64.500
70.640
75.940
80.239
83.407
85.347
86.000
85.347
83.407
80.239
75.940
70.640
64.500
57.707
50.467
43.000
35.533
NguyÔn §×nh Quý
1.940
2
1.940
1.766
1.500
1.174
0.826
0.500
0.234
0.060
0
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
1.940
2.000
1.940
2
5.213
5.375
5.213
4.746
4.031
3.154
2.221
1.344
0.629
0.162
0.000
0.162
0.629
1.344
2.221
3.154
4.031
4.746
5.213
5.375
5.213
4.746
4.031
3.154
2.221
1.344
0.629
0.162
0.000
0.162
0.629
1.344
2.221
3.154
4.031
4.746
5.213
5.375
5.213
55.680
48.375
40.746
33.039
25.531
18.514
12.281
7.105
3.222
0.815
0.000
0.815
3.222
7.105
12.281
18.514
25.531
33.039
40.746
48.375
55.680
62.453
68.531
73.794
78.161
81.583
84.036
85.509
86.000
85.509
84.036
81.583
78.161
73.794
68.531
62.453
55.680
48.375
40.746
Líp c¬ khÝ «t« B- K44
Thiết kế môn học động cơ đốt trong
650
660
670
680
690
700
710
720
0.658
0.500
0.357
0.234
0.134
0.060
0.015
0.000
28.293
21.500
15.360
10.060
5.761
2.593
0.653
0.000
1.766
1.500
1.174
0.826
0.500
0.234
0.060
0
4.746
4.031
3.154
2.221
1.344
0.629
0.162
0.000
33.039
25.531
18.514
12.281
7.105
3.222
0.815
0.000
_Ta có đồ thị biểu thị chuyển vị của Piston
1.2. Vận tốc của piston
_ Vận tốc của Piston đợc xác định theo công thức gần đúng
V=
dx
= R.. sin + . sin 2
dt
2
V = R.. sin
(mm/s)
V = R.. . sin 2
2
w
=
2.
p
.
n
= 2.3,14.5600 / 60 = 586,13 ( rad/s )
Trong đó :
_Tính toán theo từng 10Omột ta có bảng thống kê sau
0
10
20
sin
0
0.174
0.342
VI
0
4376.557
8620.135
Nguyễn Đình Quý
sin2
0
0.342
0.643
3
VII
0
1077.51693
2025.06942
V
0
5454.07441
10645.2049
Lớp cơ khí ôtô B- K44
ThiÕt kÕ m«n häc ®éng c¬ ®èt trong
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
370
380
390
400
410
0.5
0.643
0.766
0.866
0.940
0.985
1
0.985
0.940
0.866
0.766
0.643
0.5
0.342
0.174
0
-0.174
-0.342
-0.500
-0.643
-0.766
-0.866
-0.940
-0.985
-1
-0.985
-0.940
-0.866
-0.766
-0.643
-0.5
-0.342
-0.174
0
0.174
0.342
0.5
0.643
0.766
12601.8
16200.56
19307.07
21826.95
23683.63
24820.69
25203.59
24820.69
23683.63
21826.95
19307.07
16200.56
12601.8
8620.135
4376.557
0
-4376.56
-8620.14
-12601.8
-16200.6
-19307.1
-21826.9
-23683.6
-24820.7
-25203.6
-24820.7
-23683.6
-21826.9
-19307.1
-16200.6
-12601.8
-8620.14
-4376.56
0
4376.557
8620.135
12601.8
16200.56
19307.07
NguyÔn §×nh Quý
0.866
0.985
0.985
0.866
0.643
0.342
0
-0.342
-0.643
-0.866
-0.985
-0.985
-0.866
-0.643
-0.342
0
0.342
0.643
0.866
0.985
0.985
0.866
0.643
0.342
0
-0.342
-0.643
-0.866
-0.985
-0.985
-0.866
-0.643
-0.342
0
0.342
0.643
0.866
0.985
0.985
4
2728.36865
3102.58635
3102.58635
2728.36865
2025.06942
1077.51693
0
-1077.51693
-2025.06942
-2728.36865
-3102.58635
-3102.58635
-2728.36865
-2025.06942
-1077.51693
0
1077.51693
2025.06942
2728.36865
3102.58635
3102.58635
2728.36865
2025.06942
1077.51693
0
-1077.51693
-2025.06942
-2728.36865
-3102.58635
-3102.58635
-2728.36865
-2025.06942
-1077.51693
0
1077.51693
2025.06942
2728.36865
3102.58635
3102.58635
15330.1637
19303.1417
22409.6564
24555.3179
25708.697
25898.2078
25203.59
23743.1739
21658.5581
19098.5806
16204.4837
13097.969
9873.42635
6595.06604
3299.04054
0
-3299.0405
-6595.066
-9873.4263
-13097.969
-16204.484
-19098.581
-21658.558
-23743.174
-25203.59
-25898.208
-25708.697
-24555.318
-22409.656
-19303.142
-15330.164
-10645.205
-5454.0744
0
5454.07441
10645.2049
15330.1637
19303.1417
22409.6564
Líp c¬ khÝ «t« B- K44
ThiÕt kÕ m«n häc ®éng c¬ ®èt trong
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
0.866
0.940
0.985
1
0.985
0.940
0.866
0.766
0.643
0.500
0.342
0.174
0
-0.174
-0.342
-0.500
-0.643
-0.766
-0.866
-0.940
-0.985
-1
-0.985
-0.940
-0.866
-0.766
-0.643
-0.5
-0.342
-0.174
0
21826.95
23683.63
24820.69
25203.59
24820.69
23683.63
21826.95
19307.07
16200.56
12601.8
8620.135
4376.557
0
-4376.56
-8620.14
-12601.8
-16200.6
-19307.1
-21826.9
-23683.6
-24820.7
-25203.6
-24820.7
-23683.6
-21826.9
-19307.1
-16200.6
-12601.8
-8620.14
-4376.56
0
0.866
0.643
0.342
0
-0.342
-0.643
-0.866
-0.985
-0.985
-0.866
-0.643
-0.342
0
0.342
0.643
0.866
0.985
0.985
0.866
0.643
0.342
0
-0.342
-0.643
-0.866
-0.985
-0.985
-0.866
-0.643
-0.342
0
2728.36865
2025.06942
1077.51693
0
-1077.51693
-2025.06942
-2728.36865
-3102.58635
-3102.58635
-2728.36865
-2025.06942
-1077.51693
0
1077.51693
2025.06942
2728.36865
3102.58635
3102.58635
2728.36865
2025.06942
1077.51693
0
-1077.51693
-2025.06942
-2728.36865
-3102.58635
-3102.58635
-2728.36865
-2025.06942
-1077.51693
0
24555.3179
25708.697
25898.2078
25203.59
23743.1739
21658.5581
19098.5806
16204.4837
13097.969
9873.42635
6595.06604
3299.04054
0
-3299.0405
-6595.066
-9873.4263
-13097.969
-16204.484
-19098.581
-21658.558
-23743.174
-25203.59
-25898.208
-25708.697
-24555.318
-22409.656
-19303.142
-15330.164
-10645.205
-5454.0744
0
_Ta cã ®å thÞ vËn tèc cña piston
NguyÔn §×nh Quý
5
Líp c¬ khÝ «t« B- K44
Thiết kế môn học động cơ đốt trong
1.3. Gia tốc chuyển động của Piston
_ Gia tốc chuyển động của Piston đợc xác định theo công thức gần đúng
J=
dv
= R. 2 .( cos + cos 2 ) (mm/s2)
dt
J = R. 2 . cos
2
J = R. 2 .. cos 2
J = JI + JII
(mm/s )
(mm/s2)
_Tính toán theo từng 10O một ta có bảng thống kê sau
)
(
0
10
20
30
40
50
cos
1
0.984808
0.939693
0.866025
0.766044
0.642788
Nguyễn Đình Quý
cos2
0.25
0.234923
0.191511
0.125
0.043412
-0.04341
JI(mm/s)
14772580.2
14548151.5
13881684.6
12793429.7
11316453
9495631.52
6
JII(mm/s)
3693145.05
3470421.15
2829113.24
1846572.53
641307.908
-641307.91
J(mm/s)
18465725
18018573
16710798
14640002
11957761
8854323.6
Lớp cơ khí ôtô B- K44
ThiÕt kÕ m«n häc ®éng c¬ ®èt trong
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
370
380
390
400
410
420
430
440
0.5
0.34202
0.173648
0
-0.17365
-0.34202
-0.5
-0.64279
-0.76604
-0.86603
-0.93969
-0.98481
-1
-0.98481
-0.93969
-0.86603
-0.76604
-0.64279
-0.5
-0.34202
-0.17365
0
0.173648
0.34202
0.5
0.642788
0.766044
0.866025
0.939693
0.984808
1
0.984808
0.939693
0.866025
0.766044
0.642788
0.5
0.34202
0.173648
NguyÔn §×nh Quý
7386290.1
5052520
2565231.63
9.0493E-10
-2565231.6
-5052520
-7386290.1
-9495631.5
-11316453
-12793430
-13881685
-14548152
-14772580
-14548152
-13881685
-12793430
-11316453
-9495631.5
-7386290.1
-5052520
-2565231.6
0
2565231.63
5052520
7386290.1
9495631.52
11316453
12793429.7
13881684.6
14548151.5
14772580.2
14548151.5
13881684.6
12793429.7
11316453
9495631.52
7386290.1
5052520
2565231.63
-0.125
-0.19151
-0.23492
-0.25
-0.23492
-0.19151
-0.125
-0.04341
0.043412
0.125
0.191511
0.234923
0.25
0.234923
0.191511
0.125
0.043412
-0.04341
-0.125
-0.19151
-0.23492
-0.25
-0.23492
-0.19151
-0.125
-0.04341
0.043412
0.125
0.191511
0.234923
0.25
0.234923
0.191511
0.125
0.043412
-0.04341
-0.125
-0.19151
-0.23492
7
-1846572.5
-2829113.2
-3470421.2
-3693145.1
-3470421.2
-2829113.2
-1846572.5
-641307.91
641307.908
1846572.53
2829113.24
3470421.15
3693145.05
3470421.15
2829113.24
1846572.53
641307.908
-641307.91
-1846572.5
-2829113.2
-3470421.2
-3693145.1
-3470421.2
-2829113.2
-1846572.5
-641307.91
641307.908
1846572.53
2829113.24
3470421.15
3693145.05
3470421.15
2829113.24
1846572.53
641307.908
-641307.91
-1846572.5
-2829113.2
-3470421.2
5539717.6
2223406.8
-905189.52
-3693145.1
-6035652.8
-7881633.2
-9232862.6
-10136939
-10675145
-10946857
-11052571
-11077730
-11079435
-11077730
-11052571
-10946857
-10675145
-10136939
-9232862.6
-7881633.2
-6035652.8
-3693145.1
-905189.52
2223406.8
5539717.6
8854323.6
11957761
14640002
16710798
18018573
18465725
18018573
16710798
14640002
11957761
8854323.6
5539717.6
2223406.8
-905189.52
Líp c¬ khÝ «t« B- K44
ThiÕt kÕ m«n häc ®éng c¬ ®èt trong
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
-0.17365
-0.34202
-0.5
-0.64279
-0.76604
-0.86603
-0.93969
-0.98481
-1
-0.98481
-0.93969
-0.86603
-0.76604
-0.64279
-0.5
-0.34202
-0.17365
0
0.173648
0.34202
0.5
0.642788
0.766044
0.866025
0.939693
0.984808
1
0
-2565231.6
-5052520
-7386290.1
-9495631.5
-11316453
-12793430
-13881685
-14548152
-14772580
-14548152
-13881685
-12793430
-11316453
-9495631.5
-7386290.1
-5052520
-2565231.6
0
2565231.63
5052520
7386290.1
9495631.52
11316453
12793429.7
13881684.6
14548151.5
14772580.2
-0.25
-0.23492
-0.19151
-0.125
-0.04341
0.043412
0.125
0.191511
0.234923
0.25
0.234923
0.191511
0.125
0.043412
-0.04341
-0.125
-0.19151
-0.23492
-0.25
-0.23492
-0.19151
-0.125
-0.04341
0.043412
0.125
0.191511
0.234923
0.25
-3693145.1
-3470421.2
-2829113.2
-1846572.5
-641307.91
641307.908
1846572.53
2829113.24
3470421.15
3693145.05
3470421.15
2829113.24
1846572.53
641307.908
-641307.91
-1846572.5
-2829113.2
-3470421.2
-3693145.1
-3470421.2
-2829113.2
-1846572.5
-641307.91
641307.908
1846572.53
2829113.24
3470421.15
3693145.05
-3693145.1
-6035652.8
-7881633.2
-9232862.6
-10136939
-10675145
-10946857
-11052571
-11077730
-11079435
-11077730
-11052571
-10946857
-10675145
-10136939
-9232862.6
-7881633.2
-6035652.8
-3693145.1
-905189.52
2223406.8
5539717.6
8854323.6
11957761
14640002
16710798
18018573
18465725
_Ta cã ®å thÞ gia tèc chuyÓn ®éng cña Piston
NguyÔn §×nh Quý
8
Líp c¬ khÝ «t« B- K44
Thiết kế môn học động cơ đốt trong
Phần II. Động lực học
1. Khái quát
Khi động cơ làm việc, cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền (CCTKTT)
nói riêng vR.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 ĐCT
thì = 00. Ngoài ra, các lực này thờng đợc tính với một đơn vị diện tích đỉnh
Nguyễn Đình Quý
9
Lớp cơ khí ôtô B- K44
Thiết kế môn học động cơ đốt trong
pittong. Về sau khi cần tính giá trị thực của các lực, ta nhân giá trị của áp suất
với diện tích tiết diện ngang của đỉnh pittong.
2. Dựng các đồ thị véctơ phụ tải
- Đồ thị véctơ phụ tải là đồ thị biểu diễn sự tác dụng của các lực lên bề mặt
làm việc ở các vị trí khác nhau trên trục khuỷu. Các bề mặt làm việc quan
trọng của động cơ gồm bề mặt chốt khuỷu, cổ trục, bạc, lót đầu to thanh
truyền và bạc lót ổ trục.
- Đồ thị vectơ phụ tải dùng để:
Xác định phụ tải nhằm xem xét quy luật mài mòn bề mặt làm việc.
Xác định khu vực chịu lực bé nhất và trung bình để đánh giá nhằm chọn
vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn.
Xác định đơn vị phụ tải lớn nhất và trung bình để đánh giá mức độ va đập.
- Để dựng đồ thị ấy, trớc tiên ta phải xác định các lực tác dụng: lực tiếp
tuyến T, lực pháp tuyến Z và lực li tâm Pk 0 do khối lợng m2 gây ra.
+) Sau khi có đồ thị lực khí thể P = (P - P 0) .D theo góc quay sẽ xác
2
4
định đợc sự biến thiên của lực quán tính chuyển động tịnh tiến:
Pj = - mj . R . 2 . (cos + cos2).
Cộng hai đồ thị đó lại sẽ đợc sự biến thiên của lực P theo .
+)Tiếp theo sẽ xác định đợc sự biến thiên của lực tiếp tuyến:
T=
P sin( + )
P cos( + )
và lực pháp tuyến Z =
cos
cos
+)Lực quán tính của khối lợng thanh truyền quy dẫn về tâm đầu to thanh
truyền, tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu:
PR2 = m2. R . 2.
- Đồ thị vectơ phụ tải tác dụng trên bề mặt chốt khuỷu đợc vẽ với giả thiết
rằng trục khuỷu đứng yên còn xi lanh quay với vận tốc trục khuỷu nhng theo
chiều ngợc lại. Hợp lực Q của các lực tác dụng lên bề mặt chốt khuỷu:
= ++
Nguyễn Đình Quý
10
Lớp cơ khí ôtô B- K44
Thiết kế môn học động cơ đốt trong
- Từ đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên bề mặt chốt khuỷu ta có thể triển khai
thành đồ thị Qck - sau đó tính giá trị trung bình Q tb trên cơ sở đó có thể xác
định đợc hệ số va đập của bề mặt tơng tác.
2.1/ đồ thị công :
- Thể tích làm việc của xilanh :
2
2
Vs = .D .S = 3,14.0, 086 .0, 086 = 0, 0004993 (m3)
4
4
- Dung tích buồng cháy:
Vc =
0, 0004993
Vs
=
= 0,00005256 (m3)
10,5
1
1
- Thể tích của xilanh:
Va = Vs + Vc =0,0004993 +0,00005256 = 0,0005519(m3)
- Chỉ số nén đa biến trung bình n1:
Pc = Pa. n 1
Pc
21, 27
ln
n1 =
Pa =
0,92 = 1,336 (kG/cm2)
ln10,5
log
log
- Với các giá trị áp suất đã cho :
Pa = 0,92 (kG/cm2)
Pc = 21,27 (kG/cm2)
Pb = 4,28 (kG/cm2)
Pz = 74,5 (kG/cm2)
Pr = 1,14 (kG/cm2)
- Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2:
p
74,5
ln z ln
pz
Pb = n2 n2 = pb = 4, 28 =1,215 (kG/cm2)
ln10,5
ln
- Lập bảng: i =
Quá trình nén
Quá trình giãn nở
i
i^n1
Pi =Pc/(i^n1)
i^n2
Pi =Pz/(i^n2)
1
1
21.27
1
74.5
1.25
1.3473
15.7868584
1.3114
56.8081448
1.5
1.7189
12.3739845
1.6366
45.5203291
1.75
2.112
10.0709087
1.9737
37.7454879
2
2.5245
8.42541721
2.3214
32.0925944
2.25
2.9547
7.19865973
2.6786
27.8134276
Nguyễn Đình Quý
11
Lớp cơ khí ôtô B- K44
ThiÕt kÕ m«n häc ®éng c¬ ®èt trong
2.5
3.4013
6.25344937
3.0444
24.4714195
2.75
3.8632
5.50578199
3.4181
21.7955107
3
4.3394
4.90155064
3.7993
19.6089324
3.25
4.8292
4.4044463
4.1873
17.7917222
3.5
5.3318
3.98926221
4.5819
16.2597401
3.75
5.8466
3.6379918
4.9825
14.9523097
4
6.3731
3.33745441
5.3889
13.8246258
4.25
6.9108
3.07779634
5.8009
12.8429184
4.5
7.4592
2.85151442
6.218
11.9812759
4.75
8.0179
2.65280195
6.6402
11.2195009
5
8.5867
2.47710014
7.0672
10.5416288
5.25
9.165
2.32078367
7.4988
9.93488213
5.5
9.7527
2.18093608
7.9349
9.38891927
5.75
10.349
2.05518655
8.3752
8.89528447
6
10.955
1.94158952
8.8197
8.44700018
6.25
11.569
1.83853451
9.2682
8.03826004
6.5
12.191
1.74467784
9.7205
7.66419497
6.75
12.822
1.65889023
10.177
7.3206929
7
13.46
1.5802162
10.636
7.00425831
7.25
14.106
1.50784227
11.1
6.71190181
7.5
14.76
1.44107187
11.566
6.44105248
7.75
15.421
1.37930533
12.037
6.1894877
8
16.089
1.32202378
12.51
5.95527661
8.25
16.764
1.26877617
12.986
5.73673416
8.5
17.446
1.2191687
13.466
5.53238351
8.75
18.135
1.1728561
13.949
5.34092511
9
18.831
1.12953449
14.435
5.16121111
9.25
19.533
1.08893545
14.923
4.99222404
9.5
20.241
1.05082102
15.415
4.83305895
9.75
20.956
1.01497962
15.909
4.68290842
10
21.677
0.98122248
16.406
4.54104988
10.25
22.404
0.94938072
16.906
4.40683486
10.5
23.137
0.91930281
17.408
4.27967978
NguyÔn §×nh Quý
12
Líp c¬ khÝ «t« B- K44
Thiết kế môn học động cơ đốt trong
- Chọn hệ trục toạ độ P - V nh bản vẽ với gốc toạ độ 0, tỷ lệ xích p= 0,2
(kG/cm2/cm) và v = 8,615 (cm3/cm) với các thông số trên .
*Hiệu chỉnh đồ thị công
Bán kính vòng tròn brick Rb =
S
86
= = 43 (mm)
2
2
1
4
Tham số kết cấu:
=
Khoảng di chuyển :
OO= R. =
Hiệu chỉnh điểm
Hiệu chỉnh điểm
Hiệu chỉnh điểm
43
= 5,375 (mm)
4.2
c : Góc đánh lửa sớm s = 90
,,
c: Pc = 1,25 Pc = 1,25.21,27 = 26,587 (kG/cm2)
r: Góc mở sớm van nạp
: 1 = 80
a: Góc đóng muộn van nạp : 2 = 460
r : Góc đóng muộn van thải : 4 = 180
b: Góc mở sớm van thải
: 3 = 520
Hiệu chỉnh điểm z : áp suất cực đại của động cơ
0,85.Pz = Pz , Vz = Vz
2.2/Khai triển đồ thị công P-V sang đồ thị P- :
Do pkt = p - po ,với p là áp suất đã xác định ở đồ thị công .Vì vậy ta xác
định áp suất khí thể nh sau:
- Theo phơng pháp Brích ta khai triển đồ thị P-V sang đồ thị P-
- Dựng đờng tròn Brich có bán kính 2R=la-lc,đờng tròn (O,R).Từ O lấy một
đoạn OO về phía điểm chết trên một khoảng OO=R. /2=R/8.
- Từ O chia nửa đờng tròn thành tng khoảng 30 o một ,từ 0 đến 720 o tơng
ứng với 24 khoảng.Nối O1,O2,O24.Từ O kẻ O1,O2O24 tơng ứng
song song với O1,O2O24.Từ 1,2,24 dóng lên song song với trục Pz cắt
đồ thị công tại 24 vị trí trên đồ thị vừa vẽ trớc.
- Dựng đồ thị P- bằng cách lấy gốc sao cho trục hoành trùng phơng với đờng P 0 của đồ thị P-V
Chia trục hoành thành 72 phần bằng nhau tơng ứng với mỗi phần là 10 o
Từ mỗi điểm trên trục hoành dóng lên và mỗi điểm trên đồ thị P-V tơng
ứng dóng sang ta đợc một điểm tơng ứng trên đồ thị Pkt- .
2.3/Lực quán tính Pj :
Pj = -mj.Jp = - mj.R..(cos + .cos2)
- Trong đó : mj là khối lợng chuyển động tịnh tiến trên một đơn vị diện tích
của pítông.
Ta có : m j =mpt+m1 =mpt+0,35.mtt = 0,6 + 0,35.0,95 = 0,9325 (kg)
mpt :khối lợng nhóm piston
m1 :khối lợng tập trung đầu nhỏ thanh truyền,với
Nguyễn Đình Quý
13
Lớp cơ khí ôtô B- K44
Thiết kế môn học động cơ đốt trong
m1 =0,35.mtt
- Diện tích đỉnh piston : FD = .D = 3,14.0, 086 =5,806.10-3 (m 2 )
2
2
4
4
Khối lợng trên một đơn vị diện tích đỉnh piston :
m
0,9325
mj= j =
= 160,61 (kg/m 2 )
FD
5,806.10- 3
Kg mm
1
Kg .m
1
N
- Quy đổi đơn vị Pj : 2 . 2 =
. 2 2 .=
. 2 =10 9 .Mpa
1000 m .s
1000 m
m
s
0, 086
S
- Bán kính quay trục khuỷu : R = =
= 0,043 (m)
2
2
- Vận tốc góc trục khuỷu ứng với số vòng quay lớn nhất : = 586,13 (rad/s)
- Từ đó ta có bảng tính Pj :
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
cos
1
0.98481
0.93969
0.86603
0.76604
0.64279
0.5
0.34202
0.17365
0
-0.1736
-0.342
-0.5
-0.6428
-0.766
-0.866
-0.9397
-0.9848
-1
-0.9848
-0.9397
-0.866
-0.766
-0.6428
Nguyễn Đình Quý
*cos2
0.25
0.234923
0.191511
0.125
0.043412
-0.04341
-0.125
-0.19151
-0.23492
-0.25
-0.23492
-0.19151
-0.125
-0.04341
0.043412
0.125
0.191511
0.234923
0.25
0.234923
0.191511
0.125
0.043412
-0.04341
Jp(m/s)
18465.7253
18018.5727
16710.7979
14640.0023
11957.7609
8854.32361
5539.71758
2223.40676
-905.18952
-3693.1451
-6035.6528
-7881.6332
-9232.8626
-10136.939
-10675.145
-10946.857
-11052.571
-11077.73
-11079.435
-11077.73
-11052.571
-10946.857
-10675.145
-10136.939
14
Pj(MPa)
-2.96578013
-2.89396296
-2.68392124
-2.35133076
-1.92053598
-1.42209292
-0.88973404
-0.35710136
0.14538249
0.59315603
0.96938619
1.26586912
1.48289007
1.62809384
1.71453505
1.75817474
1.77515349
1.77919427
1.77946808
1.77919427
1.77515349
1.75817474
1.71453505
1.62809384
Lớp cơ khí ôtô B- K44
ThiÕt kÕ m«n häc ®éng c¬ ®èt trong
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
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
-0.5
-0.342
-0.1736
0
0.17365
0.34202
0.5
0.64279
0.76604
0.86603
0.93969
0.98481
1
0.98481
0.93969
0.86603
0.76604
0.64279
0.5
0.34202
0.17365
0
-0.1736
-0.342
-0.5
-0.6428
-0.766
-0.866
-0.9397
-0.9848
-1
-0.9848
-0.9397
-0.866
-0.766
-0.6428
-0.5
-0.342
-0.1736
NguyÔn §×nh Quý
-0.125
-0.19151
-0.23492
-0.25
-0.23492
-0.19151
-0.125
-0.04341
0.043412
0.125
0.191511
0.234923
0.25
0.234923
0.191511
0.125
0.043412
-0.04341
-0.125
-0.19151
-0.23492
-0.25
-0.23492
-0.19151
-0.125
-0.04341
0.043412
0.125
0.191511
0.234923
0.25
0.234923
0.191511
0.125
0.043412
-0.04341
-0.125
-0.19151
-0.23492
-9232.8626
-7881.6332
-6035.6528
-3693.1451
-905.18952
2223.40676
5539.71758
8854.32361
11957.7609
14640.0023
16710.7979
18018.5727
18465.7253
18018.5727
16710.7979
14640.0023
11957.7609
8854.32361
5539.71758
2223.40676
-905.18952
-3693.1451
-6035.6528
-7881.6332
-9232.8626
-10136.939
-10675.145
-10946.857
-11052.571
-11077.73
-11079.435
-11077.73
-11052.571
-10946.857
-10675.145
-10136.939
-9232.8626
-7881.6332
-6035.6528
15
1.48289007
1.26586912
0.96938619
0.59315603
0.14538249
-0.35710136
-0.88973404
-1.42209292
-1.92053598
-2.35133076
-2.68392124
-2.89396296
-2.96578013
-2.89396296
-2.68392124
-2.35133076
-1.92053598
-1.42209292
-0.88973404
-0.35710136
0.14538249
0.59315603
0.96938619
1.26586912
1.48289007
1.62809384
1.71453505
1.75817474
1.77515349
1.77919427
1.77946808
1.77919427
1.77515349
1.75817474
1.71453505
1.62809384
1.48289007
1.26586912
0.96938619
Líp c¬ khÝ «t« B- K44
Thiết kế môn học động cơ đốt trong
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720
0
0.17365
0.34202
0.5
0.64279
0.76604
0.86603
0.93969
0.98481
1
-0.25
-0.23492
-0.19151
-0.125
-0.04341
0.043412
0.125
0.191511
0.234923
0.25
-3693.1451
-905.18952
2223.40676
5539.71758
8854.32361
11957.7609
14640.0023
16710.7979
18018.5727
18465.7253
0.59315603
0.14538249
-0.35710136
-0.88973404
-1.42209292
-1.92053598
-2.35133076
-2.68392124
-2.89396296
-2.96578013
2.4/ Cộng đồ thị
- Từ đồ thị công ta khai triển theo phơng pháp sử dụng vòng tròn Brick ta đợc
đồ thị lực khí thể P kt theo góc và từ đồ thị P j theo góc ta cộng hai đồ thị
lại ta đợc đồ thị lực tổng P = P kt + Pj
2.5/Vẽ đồ thị T và Z
- Từ đồ thị P ta đo các giá trị P ứng với các góc sau đó ta chia cho tỉ lệ
xích p= 0,0025 (MPa/mm) ta đợc bảng các giá trị P ứng với các góc .Ta
tính :
T = P
sin( + )
cos( + )
và Z = P
cos( )
cos( )
với góc
: = arcsin( .sin )
- Ta có bảng các thông số:
P(a) sin(+)/cos
0
-1.8760
0.0000
10 -1.8738
0.2164
20 -1.7394
0.4227
30 -1.5265
0.6091
40 -1.2509
0.7675
50 -0.9319
0.8915
60 -0.5912
0.9769
70 -0.2504
1.0224
80
0.0712
1.0289
90
0.3577
1.0000
100 0.5985
0.9407
110 0.7882
0.8570
Nguyễn Đình Quý
(a) cos(+)/cos
0.0000
1.0000
-0.4056
0.9773
-0.7352
0.9103
-0.9298
0.8030
-0.9600
0.6614
-0.8308
0.4933
-0.5776
0.3079
-0.2560
0.1149
0.0732
-0.0765
0.3577
-0.2582
0.5630
-0.4238
0.6755
-0.5691
16
(a)
-1.8760
-1.8312
-1.5834
-1.2259
-0.8273
-0.4597
-0.1821
-0.0288
-0.0054
-0.0924
-0.2536
-0.4486
Lớp cơ khí ôtô B- K44
ThiÕt kÕ m«n häc ®éng c¬ ®èt trong
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
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
0.9271
1.0200
1.0753
1.1032
1.1141
1.1167
1.1168
1.1167
1.1141
1.1142
1.0972
1.0528
0.9708
0.8385
0.6706
0.4561
0.2111
-0.0579
-0.3288
-0.5492
-0.6822
-0.7064
-0.6349
-0.4085
0.2235
2.3034
3.4336
2.2089
1.5309
1.1154
0.8595
0.7698
1.0016
1.1372
1.2553
1.3384
1.3997
1.4412
1.4653
NguyÔn §×nh Quý
0.7551
0.6406
0.5181
0.3909
0.2614
0.1309
0.0000
-0.1309
-0.2614
-0.3909
-0.5181
-0.6406
-0.7551
-0.8570
-0.9407
-1.0000
-1.0289
-1.0224
-0.9769
-0.8915
-0.7675
-0.6091
-0.4227
-0.2164
0.0000
0.2164
0.4227
0.6091
0.7675
0.8915
0.9769
1.0224
1.0289
1.0000
0.9407
0.8570
0.7551
0.6406
0.5181
0.7001
0.6534
0.5571
0.4312
0.2912
0.1461
0.0000
-0.1461
-0.2912
-0.4355
-0.5684
-0.6744
-0.7331
-0.7186
-0.6309
-0.4561
-0.2172
0.0592
0.3212
0.4896
0.5236
0.4303
0.2684
0.0884
0.0000
0.4985
1.4513
1.3454
1.1750
0.9943
0.8396
0.7870
1.0306
1.1372
1.1809
1.1471
1.0570
0.9233
0.7591
17
-0.6921
-0.7923
-0.8707
-0.9290
-0.9690
-0.9924
-1.0000
-0.9924
-0.9690
-0.9290
-0.8707
-0.7923
-0.6921
-0.5691
-0.4238
-0.2582
-0.0765
0.1149
0.3079
0.4933
0.6614
0.8030
0.9103
0.9773
1.0000
0.9773
0.9103
0.8030
0.6614
0.4933
0.3079
0.1149
-0.0765
-0.2582
-0.4238
-0.5691
-0.6921
-0.7923
-0.8707
-0.6416
-0.8081
-0.9363
-1.0249
-1.0796
-1.1081
-1.1168
-1.1081
-1.0796
-1.0351
-0.9553
-0.8341
-0.6718
-0.4772
-0.2842
-0.1178
-0.0162
-0.0067
-0.1012
-0.2709
-0.4512
-0.5673
-0.5780
-0.3992
0.2235
2.2510
3.1257
1.7738
1.0125
0.5502
0.2647
0.0885
-0.0766
-0.2936
-0.5320
-0.7618
-0.9687
-1.1418
-1.2758
Líp c¬ khÝ «t« B- K44
Thiết kế môn học động cơ đốt trong
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720
1.4259
1.3953
1.3603
1.3209
1.2903
1.2466
1.1985
1.1241
1.0716
0.9732
0.8311
0.6430
0.4024
0.1159
-0.2066
-0.5475
-0.8882
-1.2071
-1.4828
-1.6956
-1.8300
-1.8760
0.3909
0.2614
0.1309
0.0000
-0.1309
-0.2614
-0.3909
-0.5181
-0.6406
-0.7551
-0.8570
-0.9407
-1.0000
-1.0289
-1.0224
-0.9769
-0.8915
-0.7675
-0.6091
-0.4227
-0.2164
0.0000
0.5574
0.3647
0.1780
0.0000
-0.1688
-0.3258
-0.4685
-0.5824
-0.6865
-0.7349
-0.7122
-0.6048
-0.4024
-0.1193
0.2113
0.5348
0.7918
0.9265
0.9032
0.7167
0.3961
0.0000
-0.9290
-0.9690
-0.9924
-1.0000
-0.9924
-0.9690
-0.9290
-0.8707
-0.7923
-0.6921
-0.5691
-0.4238
-0.2582
-0.0765
0.1149
0.3079
0.4933
0.6614
0.8030
0.9103
0.9773
1.0000
-1.3247
-1.3521
-1.3499
-1.3209
-1.2805
-1.2080
-1.1134
-0.9788
-0.8490
-0.6735
-0.4730
-0.2725
-0.1039
-0.0089
-0.0237
-0.1686
-0.4381
-0.7984
-1.1907
-1.5436
-1.7884
-1.8760
Từ gốc toạ độ O1 vẽ xuống (theo chiều dơng của trục O1z ) một đoạn O1O=
PR2
Với : PR2 = m2 .R = 59,86.586,132.0,043 = 884286 (Pa) = 0,884 (MPa)
Trong đó :
+) m2 là khối lợng thanh truyền quy về đầu to. (Tính trên đơn vị diện tích
pittông )
m2 =
0, 65.mtt
0, 65.0,95
=
= 59,86 (Kg/m2)
FD
5,806.10-3
+) R = 0,043 (m) : là bán kính quay của trục khuỷu
+) = 586,13 (rad/s): là vận tốc góc
Từ O dựng các vectơ Q tơng ứng với các điểm trên đồ thị T- Z
2.6. Triển khai đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu sang đồ thị Qc -
:
Nguyễn Đình Quý
18
Lớp cơ khí ôtô B- K44
Thiết kế môn học động cơ đốt trong
Đồ thị triển khai phụ tải ở toạ độ độc cực thành đồ thị Q - đợc thể hiển nh
hình vẽ.
Xác định hệ số va đập :
+ Phụ tải trung bình : Qctb =
k
S tb 28582
=
= 79.394 (mm)
L
360
Q
126.8
max
max
+ Hệ số va đập : = k = Q = 79.394 = 1,6 < [ ] = 4 ( đối với động cơ một
tb
tb
hàng xylanh)
Trong đó :
Stb : là diện tích của một hình chữ nhật bằng diện tích phần giới hạn bởi
đồ thị Qcb trên hình vẽ
L : là chiều dài của đồ thị Qcb trên trục hoành.
2.7. Xây dựng đồ thị mài mòn:
th mi mũn ca cht khuu th hin trng thỏi chu ti ca cỏc im
trờn b mt cht khuu. th ny cng th hin trng thỏi hao mũn ca c
trc, ng thi ch rừ khu vc chu ti ớt khoan l dn du bụi trn theo
nguyờn tc m bo a du nhn vo trt v trớ cú khe h gia trc v
bc lút ca ln nht, ỏp sut bộ lm cho du lu thụng d dng.
* Khi v th mi mũn ta cn s dng mt s gi thit sau:
+ Lng mũn t l thun vi lc tỏc dng
+ Lc tỏc dng gõy mi mũn b mt trc trờn phm vi 1200 ( 600 v
mi bờn)
+ Khụng xột n iu kin lm vic thc t ca c trc, c cht
* Cỏch v c th hin nh sau:
+ V mt vũng trũn bỏn kớnh = 100 mm biu hin cht khuu.
+ Chia vũng trũn thnh 24 phn u nhau, c ỏnh s ln lt 0, 1,
2, , 23
+ Xỏc nh tng Qi tỏc dng lờn cỏc im th i (da vo th ph ti
tỏc dng lờn cht khuu) sau ú ta lp bng cỏc giỏ tr ú ca Qi
+ Xỏc nh Qi bng cỏch cng tt c cỏc lc Qp tỏc dng lờn mi
im
Nguyễn Đình Quý
19
Lớp cơ khí ôtô B- K44
Thiết kế môn học động cơ đốt trong
+ Chn t l mi mũn (a = 1/94) , ú l t ln gia lng mũn v lc
tỏc dng. T ú xỏc nh c lng mũn i v ghi vo cung bng.
+ t lờn vũng trũn ó v theo phong hng tõm cỏc on giỏ tr
bng i ti cỏc im i tng ng ri ni cỏc im u mỳt li ta c hỡnh
dỏng c trc sau khi ó mũn. T ú xỏc nh c vựng mũn ớt nht khoan
l dn du bụi trn.
Phần 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 )
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 )
Nguyễn Đình Quý
20
Lớp cơ khí ôtô B- K44
ThiÕt kÕ m«n häc ®éng c¬ ®èt trong
Kmax
l
dt
s¬ ®å tÝnh søc bÒn cña xupap
NguyÔn §×nh Quý
21
Líp c¬ khÝ «t« B- K44
