ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU EFI ĐỘNG CƠ 2VZ FE (kèm bản vẽ)

Tính toán thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0414)
Phần 1: XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG
LỰC HỌC ĐỘNG CƠ XGV6-0414
1.1. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG
1.1.1.Các số liệu ban đầu
THÔNG SỐ KỸ THUẬT

KÝ HIỆU

GIÁ TRỊ

Nhiên liệu

Gasoline

Số xilanh/ Số kỳ/ Cách bố trí

i/ τ

Thứ tự làm việc

6/ 4/ V-Type
2-3-4-5-6-1

Tỷ số nén

ε

10.4

D×S

86,7x75,0

Công suất cực đại/ Số vòng quay (Kw/vg/ph)

Ne/ n

103.5/4500

Tham số kết cấu

λ

0.25

(MN/m 2)

Pz

5

Khối lượng nhóm piston

(kg)

mpt

0.8

Khối lượng nhóm thanh truyền

(kg)

mtt

1,1

θs

17

α1

16

α2

21

α3

48

α4

15

Đường kính × hành trình piston (mm×mm)

Áp suất cực đại

Góc đánh lửa sớm

Góc phân phối khí

(độ)

(độ)

Hệ thống nhiên liệu

EFI

Hệ thống bôi trơn

Cưỡng bức cácte ướt

Hệ thống làm mát

Cưỡng bức sử dụng môi
chất lỏng

Hệ thống nạp

Không tăng áp

Hệ thống phân phối khí

24 valve, DOHC

1.1.2.Các thông số tính toán
Để xây dựng đồ thị công ta phải tính toán các thông số sau:

SVTH:Đặng Văn Chướng -Lớp 11C4B Trang 1


Tính toán thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0414)
Xác định tốc độ trung bình của động cơ :
Cm =

S .n 0, 075 × 4500
=
= 11, 25n [ m / s ]
30
30

Trong đó: S [m]là hành trình dịch chuyển của piston trong xilanh, n [vòng/phút] là tốc
độ quay của động cơ.
Vì Cm ≥ 9 m/s: động cơ tốc độ cao hay còn gọi là động cơ cao tốc.
Chọn trước: n1=1,32 ÷ 1,39; n2 = 1,25 ÷ 1,29. Chọn chỉ số nén đa biến trung bình
n1= 1,35, chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2= 1,25
Vì đây là động cơ xăng không tăng áp nên pk ≈ p0
Áp suất cuối kỳ nạp: Đối với động cơ 4 kỳ không tăng áp ta có:
pa=(0,8÷0,9)pk. Chọn pa = 0,8pk = 0,8x0,1 = 0,08 [MN/m2]
Áp suất cuối kỳ nén: pc = pa.εn1 = 0,08×10,41,35 = 1,89 [MN/m2]
Chọn tỷ số giản nở sớm (ρ). Vì là động cơ xăng nên chọn ρ = 1,3
Áp suất cuối quá trình giản nở:
PZ

δ

Pb =

n2
1

=

PZ
5,8
=
1, 225
ε
( ) n2  16,5 
ρ
1,4  2]
=[MN/m

[

Thể tích công tác: Vh =

π .D 2 0,75 × π × 0,867 2
S.
=
= 0,44 dm 3
4
4

[

Thể tích buồng cháy: Vc =

Vh
0,44
=
= 0,05 dm 3
ε − 1 10,4 − 1

]

]
[

Va = VC + Vh = ε .Vc = 10,4 × 0,05 = 0,49 dm 3

]

Thể tích làm việc:
ω=

Vận tốc góc của trục khuỷu :

π .n π × 4500
=
= 471,30
30
30

[rad/s]

Áp suất khí thải: Pth =(1,02 ÷ 1,04), chọn pth = 1,02p0 = 1,02x0,1 = 0,102
[MN/m2]

SVTH:Đặng Văn Chướng -Lớp 11C4B Trang 2


Tính toán thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0414)
Áp suất khí sót: Vì động cơ cao tốc nên có: pr = (1,05 ÷ 1,10)pth.
Chọn pr = 1,05pth = 1,05×0,102 = 0,1071 [MN/m2]
1.1.3.Các thông số chọn
− Áp suất khí nạp: pk = 0,1 [MN/m2]
− Chọn n1= 1,35, n2= 1,25
− Tỷ số giản nở sớm ρ = 1
1.1.4.Xây dựng đồ thị công
1.1.4.1.Xây dựng đường nén
Gọi Pnx, Vnx là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình nén của động cơ. Vì
quá trình nén là quá trình đa biến nên :
p.Vn1 = cosnt (1.1)
=> pnx.Vnxn1 = pc.Vcn1
Rút ra ta có: pnx = pc
p nx = p c .

Đặt: i = , ta có:

1
i n1

(1.2)

Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành ε khoảng, khi đó i = 1; 1,5, 2; 2,5; ...; 10; 10.4
1.1.4.2.Xây dựng đường giản nơ
Gọi Pgnx, Vgnx là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình giãn nở của động cơ.
Vì quá trình giản nở là quá trình đa biến nên ta có:
Pnx. = const

(1.3)

⇒pz.Vcn2 = pgnx.Vgnxn2
⇒

n2
Pgnx .V gnx
= PZ .VZn2

⇒ Pgnx=

V 
PZ  Z 
V 
 gnx 

n2

PZ
⇔

Pgnx =

 Vgnx 



 VZ 

SVTH:Đặng Văn Chướng -Lớp 11C4B Trang 3

(với VZ = ρ.VC =Vc)

n2

=

PZ
 Vgnx 


 ρ .VC 

n2


Tính toán thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0414)
i=

V gnx
VC

Pgnx =

PZ .ρ n2

i n21

Đặt
, ta có:
(1.4)
(1.4)
Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành ε khoảng, khi đó i = 1; 1,5, 2; 2,5; ...; 10; 10.4

1.1.4.3. Biễu diễn các thông số
− Biểu diễn thể tích buồng cháy: Vcbd = 10, 15, 20 mm. Chọn Vcbd = 15 [mm]
⇒Tỉ lệ xích biểu diễn thể tích là: µVc = [dm3/mm]
Vh
0,44
=
= 141
μ Vc 0,00314
⇒ Giá trị biểu diễn của Vhbd =
[mm]
− Biểu diễn áp suất cực đại: pzbd = 160 ÷ 220mm. Chọn pzbd = 200 [mm]
Pz  MN 
Pz bd  m 2 .mm 

⇒Tỉ lệ xích biểu diễn áp suất là: µp =
− Với vòng tròn Brick ta có đường kính AB có giá trị biểu diễn bằng giá trị biểu
diễn của Vh, tức là ABbd = Vhbd =141[mm].
μS =

⇒Tỉ lệ xích của biểu đồ Brick là:
=

Vậy giá trị biểu diễn là: OO’bd =

S
0,075
=
= 0,000532
Vhbd
141

λ.R
0,25 × 0,075
=
= 8,8 [ mm ]
2.μ s 2 × 2 × 0,000532

1.1.4.4.Xác định các điểm đặc biệt và bảng giá trị đồ thị công
• Điểm bắt đầu quá trình nạp: r(Vc,pr)
Vc-thể tích buồng cháy Vc= 0,05 [dm3]
pr-áp suất khí sót, chọn pr= 0,1071 [MN/m2].
Vậy: r(0,05; 0,1071). rbd(15; 4,3)
• Điểm bắt đầu quá trình nén: a(Va ;pa)
Với Va=ε.Vc = 0,49 [dm3], pa = 0,08 [MN/m2]
Vậy điểm a(0,49; 0,08), abd(156; 3,2)
• Điểm: b(Va;pb).
SVTH:Đặng Văn Chướng -Lớp 11C4B Trang 4

 m 
 mm 

Tính toán thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0414)
Với Va = 0,49 [MN/m2], pb: áp suất cuối quá trình giãn nở.pb= 0,27 [MN/m2]
Vậy điểm b(0,49; 0,27), bbd(156; 10,7)
• Điểm c(Vc;pc)
Với Vc = 0,05 [dm3], pc = 1,89 [MN/m2]
Vậy điểm c(0,05; 1,89), cbd(15; 75,5)
• Điểm y(Vc; 0,85pz)
Với Vc = 0,05 [dm3], 0,85pz = 4,25 [MN/m2]
Vậy điểm y( 0,05; 4,25), ybd(15; 170)
• Điểm z(Vc; pz) = (0,05; 5), zbd(15; 200)
V

i

V
V(m
(dm3) m)
n1

I
1Vc

1

1.5Vc 1,5
2Vc

2

2.5Vc 2,5

3Vc

3

3.5Vc 3,5
4Vc

4

4.5Vc 4,5
5Vc

5

5.5Vc 5,5
6Vc

6

6.5Vc 6,5
7Vc

7

7.5Vc 7,5
8Vc

8

0,05

15

1,00

0,07

22,5

1,73

0,09

30

2,55

0,12

37,5

3,45

0,14

45

4,41

0,16

52,5

5,43

0,19

60

6,50

0,21

67,5

7,62

0,24

75

8,78

0,26

82,5

0,28
0,31
0,33

0,35
0,38

9,99
11,2
90
3
12,5
97,5
2
13,8
105
3
15,1
112,5
8
16,5
120
6

Đường
nén
n
1/i
1
Pc/in1
1,0 1,88
0
84
0,5 1,09

8
23
0,3 0,74
9
08
0,2 0,54
9
81
0,2 0,42
3
85
0,1 0,34
8
80
0,1 0,29
5
06
0,1 0,24
3
79
0,1 0,21
1
50
0,1 0,18
0
91
0,0 0,16
9
81
0,0 0,15

8
09
0,0 0,13
7
65
0,0 0,12
7
44
0,0 0,11
6
40

Đường giãn
nở
Pn
(mm)

i

1/i

75,5

1,00

1,00

43,7

1,66

0,60

29,6

2,38

0,42

21,9

3,14

0,32

17,1

3,95

0,25

13,9

4,79

0,21

11,6

5,66

0,18

9,9

6,55

0,15

8,6

7,48

0,13

7,6

8,42

0,12

6,7

9,39
10,3
8
11,3
9
12,4
1

13,4
5

0,11

6,0
5,5
5,0
4,6

SVTH:Đặng Văn Chướng -Lớp 11C4B Trang 5

n2

n2

0,10
0,09
0,08
0,07

n2

Pz/i
5,00
00
3,01
20
2,10
22

1,59
05
1,26
64
1,04
44
0,88
39
0,76
29
0,66
87
0,59
36
0,53
25
0,48
18
0,43
91
0,40
29
0,37
16

Pgn
(mm)
200,0
120,5
84,1

63,6
50,7
41,8
35,4
30,5
26,7
23,7
21,3
19,3
17,6
16,1
14,9


Tính toán thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0414)

8.5Vc 8,5
9Vc

9

0,40
0,42

9.5Vc 9,5

0,45

10Vc 10
10.4V 10,

c
4

0,47
0,49

17,9
8
19,4
135
2
20,8
142,5
9
22,3
150
9
23,6
156
0
127,5

0,0
6
0,0
5
0,0
5
0,0
4

0,0
4

0,10
50
0,09
72
0,09
04
0,08
43
0,08
00

4,2
3,9
3,6
3,4
3,2

14,5
1
15,5
9
16,6
8
17,7
8
18,6
8

0,07
0,06
0,06
0,06
0,05

Bảng 1.1.4.3: Giá trị biểu diễn của đồ thị công

SVTH:Đặng Văn Chướng -Lớp 11C4B Trang 6

0,34
45
0,32
08
0,29
98
0,28
12
0,26
77

13,8
12,8
12,0
11,2
10,7


1.1.4.5.Vẽ đồ thị

Để vẽ đồ thị công ta thực hiện theo các bước như sau:
+ Chọn tỉ lệ xích như trên
+ Vẽ hệ trục tọa độ trong đó: trục hoành biểu diễn thể tích xilanh, trục tung biểu diễn
áp suất khí thể.
+ Từ các số liệu đã cho ta xác định được các tọa độ điểm trên hệ trục tọa độ. Nối các
tọa độ điểm bằng các đường cong thích hợp được đường cong nén và đường cong giãn
nở.
+ Vẽ đường biểu diễn quá trình nạp và quá trình thải bằng hai đường thẳng song
song với trục hoành đi qua hai điểm Pa và Pr. Ta có được đồ thị công lý thuyết.
+ Hiệu chỉnh đồ thị công:
Vẽ đồ thị brick phía trên đồ thị công. Lấy bán kính cung tròn R bằng ½ khoảng

-

cách từ Va đến Vc (R=S/2).
-

Tỉ lệ xích đồ thị Brick như đã tính toán ở trên.

-

Lấy về phía phải điểm O’ một khoảng : OO’

-

Dùng đồ thị Brick để xác định các điểm:
•
•
•
•

•

Điểm mở sớm của xu páp nạp : r’ xác định từ Brick ứng với α1=160
Điểm đóng muộn của xupáp thải : r’’ xác định từ Brick ứng với α4=150
Điểm đóng muộn của xupáp nạp : a’ xác định từ Brick ứng với α2=210
Điểm mở sớm của xupáp thải : b’ xác định từ Brick ứng với α3=480
Điểm đánh lửa sớm : c’ xác định từ Brick ứng với θs=170
• Điểm y (Vc, 0,85Pz)= y(0,05; 4,25)
• Điểm áp suất cực đại lý thuyết: z (Vc, Pz)= z(0,05; 5)

-

Áp suất cuối quá trình nén thực tế pc’’.
Áp suất cuối quá trình nén thực tế thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý
thuyết do sự đánh lửa sớm.

pc’’ = pc +

1
3

.( py -pc )


pc’’ = 1,89 +

1
3

.( 4,25 – 1,89 ) = 2,68 [MN/m2], Giá trị vẽ là 107,0 [mm]

Nối các điểm c’, c’’, z’ lại thành đường cong liên tục và dính vào đường giãn nở.
-

Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế pb’’:
Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn
nở lý thuyết do mở sớm xupap thải.
1
2

Pb’’ = pr + .( pb - pr )
1
2

Pb’’ = 0,1071 + .( 0,27 - 0,1071 ) = 0,19 [MN/m2]. Giá trị vẽ là 7,5 [mm]
Nối các điểm b’, b’’ và tiếp dính với đường thải prx.
-

Nối điểm r với r’’, r’’ xác định từ đồ thị Brick bằng cách gióng đường song song
với trục tung ứng với góc 10 độ trên đồ thi Brick cắt đường nạp pax tại r’’.
Sau khi hiệu chỉnh ta nối các điểm lại thì được đồ thị công thực tế.

+ Sau khi có các điểm đặc biệt tiến hành vẽ đường thải và đường nạp , tiến hành
hiệu chỉnh bo tròn ở hai điểm z’’ và b’’
 .Ý nghĩa của đồ thị công: Biểu thị mối quan hệ giữa áp suất và thể tích làm việc
của xylanh động cơ ứng với mỗi vị trí của piston. Cho ta thấy được các quá trình
nạp, nén, cháy giản nở và thải xảy ra như thế nào. Đồng thời là căn cứ để xác
định các đồ thị: Pkt -α, P1-α, T, N, Z... Do đó đồ thị công có ý nghĩa quan trọng
tiên quyết, ảnh hưởng đến tính đúng đắn của toàn bộ quá trình tính toán thiết kế
động cơ.

Hình 1.1.1. Đồ thị công

1.2. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC
1.1.1. Xây dựng đồ thị động học
1.1.1.1. Đồ thị chuyển vị S = f(α)
Để xây dựng đồ thị chuyển vị ta sử dụng phương pháp đồ thị Brick.
α

A
x

o

C

α

α

B
M

Rλ/2

S=2R

o

x=f(α)

o'

D
S

μS =
Đầu tiên ta chọn tỉ lệ xích:

S
0,075
=
= 0,000532
Vhbd
141
 m 
 mm 

; μα = 2 [độ/mm]

Vẽ đồ thị Brick có nửa đường tròn tâm O bán kính R = S/2 = 0,0375. Lấy bán
kính R bằng ½ khoảng cách từ Va đến Vc.
Lấy về phía phải điểm O’ tức về phía ĐCD một khoảng
=

OO’

λ.R 0,25 × 0,03755
=
= 8,8[mm]
2.µ s
2.0,000532

.

Từ O vẽ OB ứng với các góc 100, 200, 300....1800
Từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má khuỷu OB , hạ MC thẳng góc
với AD . Theo Brick đoạn AC = x . Điểm A ứng với ĐCT vởi α=00, điểm D ứng với
ĐCD với α=1080.


Cứ như thế từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các tia ứng với 10 0 ; 200…1800. Đồng
thời đánh số thứ tự từ trái qua phải 0,1,2…18.
Chọn hệ trục tọa độ với trục tung biểu diễn góc quay trục khuỷu, trục hoành biểu
diễn khoảng dịch chuyển của piston.
Gióng các điểm ứng với 100; 200…1800 đã chia trên cung tròn đồ thị brick xuống
cắt các đường kẻ từ điểm 100; 200…1800 tương ứng ở trục tung của đồ thị x=f(α) để xác
định chuyển vị tương ứng.
Nối các giao điểm ta có đồ thị biểu diễn hành trình của piston S = f(α).
 Ý nghĩa đồ thị chuyển vị S = f(α): qua đồ thị thể hiện được sự dịch chuyển của piston
theo góc quay của trục ứng với khuỷu và tương mỗi giá trị của góc quay ta sẽ có hành
trình tương ứng của trục khuỷu.
1.1.1.2. Đồ thị vận tốc V(α)
Chọn tỷ lệ xích: µV = µS.ω = 0,000532×471,30 = 0,2507 [m/s.mm]
Vẽ nửa đường tròn tâm O bán kính R1 với:
R1 = R ω.= 0,04335×471,30 = 17,7 [m/s].

Giá trị biểu diễn: R1bd=

R1
17,7
=
= 70,5[mm]
µ v 0,2507

Vẽ đường tròn tâm O bán kính R2 với:

R2 = R.

ω.λ
2.µ vt

= 0,0375×

471,30 × 0.25
2 × 0,2507

Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính

= 8,8 [mm]

R1

thành 18 phần bằng nhau và đánh số thứ tự

0,1,2 …18.

Chia vòng tròn tâm O bán kính
1’, 2’…18’ theo chiều ngược lại.

R2

thành 18 phần bằng nhau và đánh số thứ tự 0’,


Từ các điểm 0;1;2… kẻ các đường thẳng góc với AB cắt các đường song song với
AB kẻ từ các điểm 0’, 1’, 2’…tại các điểm o, a, b, c.... Nối các giao điểm này lại ta có
đường cong giới hạn vận tốc của piston. Khoảng cách từ đường cong này đến nửa
đường tròn biểu diễn trị số tốc độ của piston ứng với các góc α.
Để khảo sát mối quan hệ giữa hành trình piston và vận tốc của piston ta đặt chúng
cùng chung hệ trục toạ độ.
Trên đồ thị chuyển vị S = f(α) lấy trục OV ở bên phải đồ thị trùng với trục Oα,
trục ngang biểu diễn hành trình của piston.
Từ các điểm 00, 100, 200,...,1800 trên đồ thị Brick ta gióng xuống các đường cắt
đường OS tại các diểm 0, 1, 2,...,18. Từ các điểm này ta đặt các đoạn tương ứng từ đồ
thị vận tốc, nối các điểm của đầu còn lại của các đoạn ta có đường biểu diễn v = f(x).
ĐỒ THỊ CHUYỂN VỊ
μα= 2 [độ/mm]
μv= 0.2507 [m/s.mm]


V[m/s]

V [ α]

S [ α]

1800

0
S[mm]
c

b

d

e

a
A

2'

0

3' 4' 5' 6'

8'
9'

17'

10'

16'
15'

1

7'

1'
0'

14' 13' 12'

B
f

g

h

11'

k

18

l

17
2

16
3

15
4

14
5

13
6
7

8

9

10

11

12

Hình 1.2.1.2- Đồ thị vận tốc V (α)
μα= 2 [độ/mm]
μv= 0.2507 [m/s.mm]
 Ý nghĩa của đồ thị vận tốc V(α): cho ta thấy mối qua hệ giữa vận tốc piston ứng với
mỗi góc quay của trục khuỷu. Đồng thời thể hiện mối quan hệ giữ hành trình piston và
vận tốc piston.
1.1.1.3. Đồ thị gia tốc j = f(x)
Để xác định và vẽ đồ thị gia tốc của piston ta sử dụng phương pháp đồ thị Tôlê và
cụ thể được tiến hành như sau:

Trước tiên chọn hệ trục toạ độ. Trục hoành là truc Ox, trục tung Oj biểu thị giá trị
của gia tốc.
Ta có: Jmax = Rω2(1+λ) = 0,0375×471,302×(1+0,25)
= 10412,05 [m/s2]


Jmin = -Rω2(1-λ) = -0,0375×471,302×(1-0,25)
= -6247,23 [m/s2]
EF = -3λRω2 = -3×0,025×0,0375×471,302= -6247,23 [m/s2]
Chọn giá trị biểu diễn của Jmax là Jmaxbd =75 [mm]. Nên có:
J
10412,05
µ j = max =
= 138,83
J max bd
75
⇒
[m/s2.mm]
J min − 6247,32
=
= −45,0 [ mm]
µj
138,83

Do đó ta có: Giá trị biểu diễn Jminbd=
EF − 6247,32
=
= −45,0
µj
138,83

[ mm]

Giá trị biểu diễn EFbd =
Sau khi có được các giá trị biểu diễn ta tiến hành vẽ: Lấy đoạn thẳng AB = S =
2R. Từ A dựng đoạn thẳng AC = J max = Rω2(1+λ). Từ B dựng đoạn thẳng BD = J min =
-Rω2(1-λ) , nối CD cắt AB tại E.
Lấy EF = -3λRω2. Nối CF và DF. Phân đoạn CF và DF thành 5 đoạn nhỏ bằng
nhau ghi các số 1 , 2 , 3 , 4 và 1’ , 2’ , 3’ , 4’ Nối 11’ ,22’ ,33’ ,44’ . Đường bao của
các đoạn thẳng này biểu thị quan hệ của hàm số : j = f(x).
 Ý nghĩa đồ thị gia tốc j = f(x): qua đồ thị cho ta thấy được sự biến thiên của gia tốc
piston theo hành trình piston ứng với góc quay trục khuỷu. Biết được gia tốc cực đại và
gia tốc cực tiểu của piston.


Hình 1.2.1.3- Đồ thị gia tốc J = f(x)
1.1.2.
Xây dựng đồ thị động lực học
1.1.2.1. Đồ thị lực quán tính -Pj=f(x)
Trước tiên ta thấy lực quán tính Pj = -m j ⇒ -Pj = m j. Do đó thay vì vẽ Pj ta vẽ -Pj
lấy trục hoành đi qua po của đồ thị công vì đồ thị -Pj là đồ thị j = f(x) có tỷ lệ xích khác
mà thôi. Vì vậy ta có thể hoàn toàn áp dụng phương pháp Tôlê để vẽ đồ thị -Pj=f(x).
Để có thể dùng phương pháp cộng đồ thị -P j với đồ thị công thì -Pj phải có cùng
thứ nguyên và tỷ lệ xích với đồ thị công, thay vì vẽ giá trị thực của nó ta vẽ -P j = f(x)
µ Pj = µ P

ứng với một đơn vị diện tích đĩnh Piston. Do đó ta có tỉ lệ xích của đồ thị là:
0,0486 [MN/s2.mm]. Và có:
m=

m'
m'
=
Fpis πD 2
4

= [kg/m2]

Đối với động cơ ô tô máy kéo:

=


m1 = (0,275÷0,350)mtt. Chọn m1 = 0,28mtt = 0,28×1,1 = 0,308 [kg]
m2 = (0,650÷0,725)mtt. Chọn m2 = 0,7mtt = 0,7×1,1 = 0,77 [kg]
m’ = m1 + mnpt = 0,308+0,8 = 1,108 [kg]

Trong đó: m _ khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến
mnpt _ khối lượng nhóm Piston
mtt _ khối lượng nhóm thanh truyền
m1 _ khối lượng nhóm thanh truyền qui về đầu nhỏ
m2 _ khối lượng nhóm thanh truyền qui về đầu to
Để có thể cộng đồ thị lấy trục P0 làm trục hoành cho đồ thị -Pj
Ta có: -Pjmax = mJmax = 187,65×10412,05×10-6
= 1,9539 [MN/m2]
-Pjmin = mJmin = 187,65×(-6247,23)×10-6
= -1,1723 [MN/m2]
EF = -3mλRω2 = -3×187,65×0,025×0,0375×471,302×10-6 = -1,1723 [MN/m2]
Giá trị biểu diễn gia tốc là:
− Pj max

− Giá trị biểu diễn của -Pjmaxbd =

µ Pj
− Pj min

µ Pj

=

[ mm]
[ mm]

− Giá trị biểu diễn của -Pjminbd =
=
− EF
µ Pj
[ mm]
− Giá trị biểu diễn của EFbd =
=

1.2.2.2 ĐỒ THỊ KHAI TRIỂN: PKT , PJ , P1 -α
 Vẽ Pkt - α
+ Đồ thị Pkt-α được vẽ bằng cách khai triển P theo α từ đồ thị công trong 1 chu
trình của động cơ (Động cơ 4 kỳ: α=0,10,20,...,720o, động cơ 2 kỳ: α=0,5,10,15,..,
360o). Nếu trục hoành của đồ thị khai triển nằm bằng với trục hoành của đồ thị công thì
ta được P - α, Để được Pkt - α ta đặt trục hoành của đồ thị mới ngang với trục chứa giá
trị p0 ở đồ thị công . Làm như vậy bởi vì áp suất khí thể : Pkt = P - P0 .
+ Cách khai triển là dựa vào đồ thị Brick và đồ thị công để xác định điểm có áp
suất theo giá trị α cho trước.

o

o'
P

α

P

α

Pkt

α

P0
V

0

0
α

Hình 1.6.1: Cách khai triển Pkt
 Vẽ Pj - α
+ Cách vẽ giống cách khai triển đồ thị công nhưng giá trị của điểm tìm được ứng
với α chọn trước lai được lấy đối xứng qua trục oα , bởi vì đồ thị trên cùng trục tạo độ
với đồ thị công là đồ thị -Pj .

+ Sở dĩ khai triển như vậy bởi vì trên cùng trục toạ độ với đồ thị công nhưng -P j
được vẽ trên trục có áp suất P0 .
 Vẽ P1- α
+ P1 được xác định : P1 = Pkt + Pj
+ Do đóp P1 đựoc vẽ bằng phương pháp cộng đồ thị
+ Để có thể tiến hành cộng đồ thị thì P 1 , Pkt và Pj phải cùng thứ nguyên và cùng
tỷ lệ xích.
Ta có bảng
α

Pkt(mm)

Pj(mm)

P1(mm)

0
10

0.3
-0.8

-78.2
-76.3

-77.9
-77.1

20
30

40
50
60
70
80

-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8

-70.7
-62.0
-50.6
-37.5
-23.4
-9.4
3.8

-71.5
-62.8
-51.4
-38.3
-24.2
-10.2
3.0

90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190

-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8

15.6
25.5
33.4
39.1
42.9

45.2
46.3
46.8
46.9
46.9
46.9

14.8
24.7
32.6
38.3
42.1
44.4
45.5
46.0
46.1
46.1
46.1

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

-0.8
-0.8
-0.5
-0.2
0
0.8
1.2
2
3.5
5.5

8.5
12.5
19.5
30
47
76
103
166
134
94
65
46.5
34
25
19.5
15.5
13
11
10
8.5

46.8
46.3
45.2
42.9
39.1
33.4
25.5
15.6
3.8

-9.4
-23.4
-37.5
-50.6
-62.0
-70.7
-76.3
-78.2
-76.3
-70.7
-62.0
-50.6
-37.5
-23.4
-9.4
3.8
15.6
25.5
33.4
39.1
42.9

46.0
45.5
44.7
42.7
39.1
34.2
26.7
17.6

7.3
-3.9
-14.9
-25.0
-31.1
-32.0
-23.7
-0.3
24.8
89.7
63.3
32.0
14.4
9.0
10.6
15.6
23.3
31.1
38.5
44.4
49.1
51.4


500
510
520
530
540
550

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

7
6
5
4.5
3.5
2
1
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3

0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3

 Đồ thị khai triển Pkt , Pj , P1 - α

45.2
46.3
46.8
46.9
46.9
46.9
46.8
46.3
45.2
42.9
39.1
33.4
25.5
15.6
3.8
-9.4

-23.4
-37.5
-50.6
-62.0
-70.7
-76.3
-78.2

52.2
52.3
51.8
51.4
50.4
48.9
47.8
46.6
45.5
43.2
39.4
33.7
25.8
15.9
4.1
-9.1
-23.1
-37.2
-50.3
-61.7
-70.4
-76.0

-77.9


Hình 1.2.2.1 - Đồ thị khai triển Pkt , Pj, P1
 Ý nghĩa đồ thị khai triển Pkt , Pj, P1:
− Đồ thị Pkt: được khai triển từ đồ thị P-V, cho thấy áp lực khí thể tác dụng lên đơn vị
diện tích đỉnh piston ứng với góc quay α của trục khuỷu.
− Đồ thị Pj: biểu diễn lực quán tính chuyển động thẳng ứng với mỗi góc quay trục
khuỷu.
− Đồ thị P1: là đồ thị biểu diễn hợp lực của lực khí thể và lực quán tính chuyển động
thẳng ứng với mỗi góc quay trục khuỷu. Là căn cứ xác định đồ thị T, N, Z– α sau
này.
.

1.2.2.3. Đồ thị T,Z,N- α
Ta có lực tác dụng trên chốt Piston P1 là hợp lực của lực quán tính và lực khí thể. Nó
tác dụng lên chốt Piston và đẩy thanh truyền.
P1 = Pkt + Pj (1.5)
Trong quá trình tính toán động lực học các lực này thường tính trên đơn vị
diện tích đỉnh Piston nên sau khi chia
hai vế của đẳng thức (1.5) cho diện tích
đỉnh Piston Fpt ta có :
p1
Fp

pj
Fp

p1 = pkt + pj, p1 = , pj =
Áp dụng các công thức sau:

T = P1 .

sin ( α + β )
cos( β )

Z = P1 .

,

cos( α + β )
cos( β )

, N= P1.tan(β) .

Với sinβ = λsinα ⇒β = arcsin(λsinα)
Vẽ hệ hệ trục tọa độ T, Z, N – α.

Chọn tỉ lệ xích: μT = μZ = μN = 10.μP =

μα = 2 [độ/mm]

 MN 
 m 2 .mm 




Từ đồ thị p1 - α tiến hành đo giá trị biểu diễn của p 1 theo α = 00,100, 200,
300…,7200. Ứng với mỗi giá trị của α ta có giá trị của β tương ứng . Từ quan hệ ở các
công thức trên ta lập được bảng giá trị của đồ thị T , Z , N - α như sau:

α(độ
)

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

P1
tính
1.9466
1.9268
1.7884
1.5693
1.2854
0.9570
0.6062
0.2553
0.0758
0.3708
0.6187

0.8141
0.9571
1.0527
1.1097
1.1384
1.1496
1.1523
1.1525

13.59
14.25
14.48
14.25
13.59
12.50
11.04
9.25
7.18
4.91
2.49
0.00

1.02
1.03
1.00
0.94
0.86
0.76
0.64
0.52

0.39
0.26
0.13
0.00

-10.4
3.1
14.8
23.3
27.9
28.9
27.0
23.0
17.8
12.0
6.0
0.0

0.11
-0.08
-0.26
-0.42
-0.57
-0.69
-0.79
-0.87
-0.93
-0.97
-0.99
-1.00

-1.2
-0.2
-3.8
-10.5
-18.5
-26.5
-33.4
-38.6
-42.3
-44.6
-45.7
-46.1

190

1.1523 -2.49

-0.13

-6.0

-0.99

-45.7

200
210

1.1496 -4.91

1.1384 -7.18

-0.26
-0.39

-12.0
-17.8

-0.97
-0.93

-44.6
-42.3

0
10
20
30
40
50
60

β(độ)

sin(α+β)/cos T(mm cos(α+β)/cos Z(mm
β
)
β
)

tgβ

N(mm
)

0.00

0.00

0.0

1

-77.9

0.00

0.0

2.49

0.22

-16.7

0.98

-75.3

0.04

-3.3

4.91

0.42

-30.2

0.91

-65.1

0.09

-6.1

7.18

0.61

-38.2

0.80

-50.4

0.13

-7.9

9.25

0.77

-39.5

0.66

-34.0

0.16

-8.4

11.04

0.89

-34.1

0.49

-18.9

0.20

-7.5

12.50

0.98

-23.7

0.31

-7.5

0.22

-5.4

0.24
0.25
0.26
0.25
0.24
0.22
0.20
0.16
0.13
0.09
0.04
0.00
0.04
0.09
-

-2.5

0.8
3.8
6.3
7.9
8.5
8.2
7.2
5.7
3.9
2.0
0.0
-2.0
-3.9
-5.7


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

1.1172 -9.25
1.0677 11.04
0.9771 12.50
0.8541 13.59
0.6687 14.25
0.4408 14.48
0.1833 14.25
0.0978 13.59
0.3737 12.50
0.6245 11.04
0.7779 -9.25
0.7993 -7.18
0.5934 -4.91
0.0068 -2.49

0.6209 0.00
2.2432 2.49
1.5816 4.91
0.8007 7.18
0.3596 9.25
0.2255 11.04
0.2638 12.50
0.3897 13.59
0.5833 14.25
0.7783 14.48
0.9637 14.25
1.1091 13.59
1.2271 12.50
1.2852 11.04
1.3047 9.25

-0.52

-23.2

-0.87

-38.9

-0.64

-27.4

-0.79

-33.8

-0.76

-29.5

-0.69

-27.0

-0.86

-29.3

-0.57

-19.4

-0.94

-25.2

-0.42

-11.3

-1.00

-17.6

-0.26

-4.6

-1.03

-7.5

-0.08

-0.6

-1.02

4.0

0.11

-0.4

-0.98

14.6

0.31

-4.6

-0.89

22.3

0.49

-12.3

-0.77

23.9

0.66

-20.6

-0.61

19.5

0.80

-25.7

-0.42

10.0

0.91

-21.6

-0.22
0.00
0.22
0.42
0.61
0.77
0.89
0.98
1.02
1.03
1.00
0.94
0.86
0.76
0.64
0.52

0.1
0.0
19.4
26.7
19.5
11.0
8.0
10.3
15.9
24.0
31.1
36.3
38.0

37.1
32.9
27.0

0.98
1.00
0.98
0.91
0.80
0.66
0.49
0.31
0.11
-0.08
-0.26
-0.42
-0.57
-0.69
-0.79
-0.87

-0.3
24.8
87.7
57.6
25.7
9.5
4.4
3.2
1.8

-1.8
-8.0
-16.3
-25.2
-34.0
-40.7
-45.4

0.13
0.16
0.20
0.22
0.24
0.25
0.26
0.25
0.24
0.22
0.20
0.16
0.13
0.09
0.04
0.00
0.04
0.09
0.13
0.16
0.20
0.22

0.24
0.25
0.26
0.25
0.24
0.22
0.20
0.16

-7.3
-8.3
-8.7
-8.3
-6.8
-4.6
-1.9
0.9
3.3
4.9
5.1
4.0
2.0
0.0
0.0
3.9
5.4
4.0
2.3
1.8
2.3

3.8
5.9
8.0
9.8
10.7
10.9
10.0
8.5


510
520
530
540

1.3084
1.2946
1.2848
1.2600

7.18
4.91
2.49
0.00

0.39
0.26
0.13
0.00

20.5
13.5
6.7
0.0

-0.93
-0.97
-0.99
-1.00

-48.6
-50.2
-51.0
-50.4

550

1.2223 -2.49

-0.13

-6.4

-0.99

-48.5

560

1.1946 -4.91

-0.26

-12.5

-0.97

-46.3

570

1.1659 -7.18

-0.39

-18.2

-0.93

-43.3

580

1.1372 -9.25
1.0802 11.04
0.9846 12.50
0.8416 13.59
0.6462 14.25
0.3983 14.48
0.1033 14.25

0.2278 13.59
0.5787 12.50
0.9295 11.04
1.2579 -9.25
1.5418 -7.18
1.7609 -4.91
1.8993 -2.49
1.9466 0.00

-0.52

-23.6

-0.87

-39.6

-0.64

-27.7

-0.79

-34.2

-0.76

-29.7

-0.69

-27.3

-0.86

-28.8

-0.57

-19.2

-0.94

-24.3

-0.42

-11.0

-1.00

-15.9

-0.26

-4.1

-1.03

-4.3

-0.08

-0.3

-1.02

9.3

0.11

-1.0

-0.98

22.6

0.31

-7.1

-0.89

33.1

0.49

-18.3

-0.77

38.6

0.66

-33.3

-0.61

37.6

0.80

-49.5

-0.42

29.8

0.91

-64.1

-0.22

16.4

0.98

-74.2

0.13
0.09
0.04
0.00
0.04
0.09
0.13
0.16
0.20
0.22
0.24
0.25
0.26
0.25
0.24
0.22
0.20
0.16
0.13
0.09
0.04

0.00

0.0

1.00

-77.9

0.00

590
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720

6.6
4.4
2.2
0.0
-2.1
-4.1
-5.9
-7.4
-8.4
-8.7
-8.1
-6.6

-4.1
-1.0
2.2
5.1
7.3
8.2
7.8
6.0
3.3
0.0


Hình 1.2.2.2- Đồ thị T, N, Z-α
 Ý nghĩa đồ thị T, N, Z-α: qua đồ thị ta thấy được lực ngang N, lực tiếp tuyến T, lực
pháp tuyến Z tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền. Lực T, N, Z có trị số thay
đổi theo góc quay trục khuỷu. Là căn cứ để xác định tất cả các đồ thị còn lại.
1.2.2.4. Đồ thị ΣT-α
Để vẽ đồ thị ΣT-α ta thực hiện theo những bước sau:

•

αi

Lập bảng xác định góc

α ct =

ứng với góc lệch các khuỷu theo thứ tự làm việc.

180.τ 180.4

=
= 1200
i
6

• Góc lệch công tác:
.
• Thứ tự làm việc của động cơ là: 1-5-3-6-2-4
αi
• Sau khi lập bảng xác định góc ứng với các khuỷu theo thứ tự làm việc. Lấy tỉ lệ xích
μΣT = μP = 0,025(MN/m2.mm), ta lập được bảng tính

∑T = f (α )

Ti

tính, căn cứ vào đó tra bảng các giá trị
Ti

∑

Ti

. Trị số của

ta đã

α

đã tịnh tiến theo

.Cộng tất cả các giá trị

T

của

ta có

.(Với giá trị ΣT được tính theo μΣT).Ta có bảng giá trị sau:

α1

T1

α2

T2

α3

120

28.9

0

600

130

27.0

10

140

23.0

20

150

17.8

30

160
170

12.0
6.0

40
50

0.0
16.7
30.2
38.2

39.5
-

630

T3
29.7
28.8
24.3
15.9

640
650

-4.3
9.3

610
620

α4

T4

α5

T5

α6

480

37.1

360

0.0

240

490

32.9

370 19.4 250

500

27.0

380 26.7 260

510

20.5

390 19.5 270

T6
29.5

29.3
25.2
17.6

520
530

13.5
6.7

400 11.0 280
410 8.0 290

-7.5
4.0

∑T
6.7
4.5
-2.9
14.0
14.7
0.0