Đồ án thiết kế động cơ đốt trong: Tính toán và thiết kế nhóm Piston thanh truyền của động cơ IFE
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.09 MB, 43 trang )
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
LỜI NÓI ĐẦU
Sau khi được học 2 môn chính của ngành động cơ đốt trong (Nguyên lý động
cơ đốt trong, Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong ) cùng một số môn cơ sơ khác
(sức bền vật liệu, cơ lý thuyết, vật liệu học,... ), sinh viên được giao làm đồ án
môn học kết cấu và tính toán động cơ đốt trong. Đây là một phần quan trọng trong
nội dung học tập của sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận
dụng các kiến thức đã học để giải quyết một vấn đề cụ thể của ngành.
Trong đồ án này, em được giao nhiệm vụ tính toán và thiết kế nhóm piston
thanh truyền của động cơ IFE . Đây là một nhóm chi tiết chính, không thể thiếu
trong động cơ đốt trong. Nó dùng để tiếp nhận lực khí thể do khí cháy sinh ra, biến
chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu.
Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu các tài
liệu, làm việc một cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt nhất. Tuy
nhiên, vì bản thân còn ít kinh nghiệm cho nên việc hoàn thành đồ án lần này không
thể không có thiếu sót.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tình
truyền đạt lại những kiến thức quý báu cho em. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn
đến thầy Dương Việt Dũng đã quan tâm cung cấp các tài liệu, nhiệt tình hướng
dẫn trong quá trình làm đồ án. Em vô cùng mong muốn nhận được sự xem xét và
chỉ dẫn của thầy.
Sinh viên
Nguyễn Tuấn Anh
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:1
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
I). PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÁC ĐỒ THỊ TRONG BẢN VẼ ĐỒ THỊ ĐỘNG
HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC.
1. VẼ ĐỒ THỊ CÔNG:
1.1. Các thông số cho trước:
+ Công suất động cơ : Ne= 85 (kW).
+ Số vòng quay: n= 5490 (vòng/ph).
+ Tỷ số nén: 9.4
+ Đường kính xilanh: D= 90(mm)
+ Hành trình piston: S= 84 (mm)
+ Tham số kết cấu: 0.26
+ Áp suất cực đại: Pz= 5.8 (MN/m2)
+ Khối lượng nhóm piston: mnp= 0.8 (Kg)
+ Khối lượng nhóm thanh truyền: mtt = 1(kg ).
+ Góc phun sớm: φs = 13o.
+ Góc phân phối khí: α1 = 6o ; α 2 = 46o ;α 3 = 42o ;α 4 = 4o.
+ Thứ tự làm việc của động cơ: 1 3 42.
1.2. Các thông số chọn:
+ Áp suất môi trường: P0 0,098(MN / m 2 ).
+ Chỉ số nén đa biến trung bình : n 1 1,35
+ Chỉ số giãn nở đa biến trung bình : n2 = 1, 25 .
+ Áp suất cuối quá trình nạp : Động cơ không tăng áp: pa = (0,8; 0,9)pk ( MN / m 2 ).
Chọn: pa = 0,806pk . ( MN / m 2 ).
Trong đó:
pk áp suất trước xupáp nạp
Chọn pk = p0 = 0,098[MN/m2]
Vậy: pa = 0,806*0, 098 = 0, 079 . [MN/m2]
1
+ Đối với động cơ Xăng tỷ số giãn nở sớm bằng:
+ Aïp suất cuối quá trình giãn nở : Pb =
Pz .ρ n2 5,8.11,25
=
= 0,3524( MN / m 2 ).
n2
1,25
ε
9, 4
+ Chọn áp suất khí sót : phụ thuộc vào loại động cơ
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:2
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
Như vậy động cơ đang khảo sát là động cơ tốc độ cao, do đó áp suất khí sót pr
được xác định [1]:
.
Vì động cơ không tăng áp
Vậy chọn: Pr = 0,105(MN/m2)
+ Thể tích công tác :
π .D 2
3,14.902
.S =
*84 = 534384.9104mm3 = 0,5344(l ).
4
4
V
0,5344
Vc = ε −h 1 = 9.4 − 1 = 0, 0636(l ).
Va = Vh + Vc = 0,5344 + 0, 0636 = 0,598(l ).
Vz = Vc = 0, 0636(l )
Vh =
1.3. Vẽ đồ thị công:
Để vẽ đồ thị công ta cần xác định các điểm trên đường nén và đường giãn nở.
1.3.1. Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén:
Ta xác định các điểm trên đường nén với chỉ số nén đa biến n1.
Ta có phương trình đường cong nén đa biến :
PV n1 = Const.
Nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường nén thì: Pc .Vcn
1
Suy ra :
Pnx
Pc .
1
n1
V nx
Vc
;
Đặt :
Vnx
Vc
n
p nx .Vnx 1 .
i.
Pc
.
i n1
Pnx
1.3.2. Xây dựng đường cong áp suất trên giãn nở:
Ta có phương trình của đường cong giãn nở đa biến :
PV n Const .
Gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì:
2
Pz .V zn2
Suy ra :
Pgnx
Pz .
n
Pgnx .V gnx 2 .
1
V gnx
n2
;
Với V z
Vz
Thì ta có: Pgnx
.V c ; Đặt :
V gnx
Vc
i.
Pz . n 2
.
i n2
1.3.3. Lập bảng xác định các điểm trên đường nén và đường giãn nở:
Cho i tăng từ 1 ε = 9.4 từ đó ta lập bảng xác định các điểm trên đường nén và
đường giãn nỡ.
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:3
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
1.3.4.Xác định các điểm đặc biệt:
Lập bảng:
i
1
1.4
1.8
2.2
2.6
3
3.4
3.8
4.2
4.6
5
5.4
5.8
6.2
6.6
7
7.4
7.8
8.2
8.6
9
9.4
Vx = Vc * i
0.0636
0.0891
0.1145
0.1400
0.1654
0.1909
0.2163
0.2417
0.2672
0.2926
0.3181
0.3435
0.3690
0.3944
0.4199
0.4453
0.4708
0.4962
0.5217
0.5471
0.5726
0.5980
Pnx =
Pc
i n1
Pgnx =
1.6468
1.0456
0.7448
0.5680
0.4533
0.3737
0.3156
0.2716
0.2373
0.2099
0.1875
0.1690
0.1535
0.1403
0.1289
0.1191
0.1105
0.1029
0.0962
0.0902
0.0848
0.0800
Pz
i n2
5.8000
3.8086
2.7819
2.1647
1.7568
1.4690
1.2563
1.0932
0.9646
0.8610
0.7757
0.7046
0.6444
0.5928
0.5483
0.5094
0.4752
0.4449
0.4180
0.3938
0.3721
0.3524
Sau khi xác định được các điểm đặc biệt và các điểm trung gian ta tiến hành vẽ
đồ thị công theo trình tự sau :
Vẽ hệ trục toạ độ P V theo tỷ lệ xích :
V = 0.00299 (l/mm)
2
P = 0,029 (MN/m /mm)
Theo cách chọn tỷ lệ xích như trên toạ độ của các điểm đặc biệt và trung gian
là :
+Điểm đặt biệt là:
r(21,3;3,6207) b(200; 5,800)
a(200; 2.75) c(21,3; 56,7859)
z(21,3; 200)
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:4
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
Nối tất cả các điểm trung gian của đường nén và đường giãn nở với các điểm
đặc biệt ta được đồ thị công lý thuyết.
2.TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH
TRUYỀN:
Động cơ đốt trong kiểu piston thường có tốc độ lớn nên việc nghiên cứu tính
toán động học và động lực học của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền là cần thiết,
mục đích là để tìm quy luật vận động của chúng và để xác định lực quán tính tác
dụng lên các chi tiết tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền dùng để tính toán
cân bằng các chi tiết và tính toán mòn động cơ.
2.1.Động học của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền:
Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền thuộc loại giao tâm, là cơ cấu mà đường tâm
xylanh trực giao với đường tâm khuỷu trục tại 1
điểm. (hình vẽ).
Với : R : bán kính quay của trục khuỷu.
l : chiều dài thanh truyền.
S : hành trình piston.
R / l : tham số kết cấu.
: vận tốc góc của trục khuỷu (rad/s).
O’
x : độ dịch chuyển của piston tính từ ĐCT
ứng với góc quay của khuỷu trục.
: góc lắc của thanh truyền ứng với góc
O : giao điểm của đường tâm xylanh và
đường tâm khuỷu trục.
B : giao điểm của đường tâm thanh truyền và đường tâm chốt khuỷu.
A : giao điểm của đường tâm thanh truyền và đường tâm chốt piston.
2.1.1.Xác định độ dịch chuyển (x) của piston bằng phương pháp đồ thị Brích:
Chuyển vị x của piston tuỳ thuộc vào vị trí của khuỷu trục, x thay đổi theo góc
quay của khuỷu trục.
Theo phương pháp giải tích chuyển dịch x của piston được tính theo công thức:
. x R. 1 cos
4
. 1 cos 2
.
Giải x bằng phương pháp đồ thị Brích cho phép ta xác lập được mối quan hệ
thuận nghịch giữa chuyển vị x của piston với góc quay của trục khuỷu một cách
thuận lợi và khá chính xác.
+ Các bước tiến hành vẽ đồ thị như sau:
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:5
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
Vẽ nữa vòng tròn tâm 0 bán kính R/
S
đường kính AB
S
,
2.R
S
S
Chọn tỉ lệ xích S sao cho
S
Vh
S
v
S *µ
v
µ R = µ S = Vh =
82*0.00299
= 0, 47 [mm/mm].
0,5344
82
AB = 0, 47 = 178.7234 (mm).
Lấy về phía bên phải tâm 0 (phía ĐCD) trên AB một đoạn 00’ sao cho:
R.λ
S .λ 84*0, 26
=
=
= 11, 617(mm).
2.µ s 4.µ s 4*0, 47
Từ O ' kẻ các tia từ trái sang phải ứng với các góc từ 0 o ,10 o ,20 o ,......,180 o , các tia này
cắt nữa vòng tròn Brích tương ứng tại các điểm từ 0,1,2,......,18 .
'
OO =
S phía dưới nữa vòng tròn(O; R/ S ), trục O
Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc
thẳng đứng dóng từ A xuống biểu diễn giá trị từ 0 o 180 o với tỉ lệ xích:
2 o / mm , trục OS nằm ngang biểu diễn giá trị S với tỉ lệ xích: µs=0.47mm/mm).
Từ các điểm chia 0,1,2,......,18 trên nữa vòng tròn Brích ta dóng các đường thẳng
song song với trục O . Và từ các điểm chia trên trục O ứng với các giá trị
0 o ,10 o ,20 o ,......,180 o ta kẻ các đường nằm ngang song song với OS . Các đường này
tương ứng với các góc cắt nhau tại các điểm 1’,2’,3’,...,18’.Nối các điểm này lại ta
đựơc đường cong biểu diễn độ dịch chuyển của piston (x) theo : S f .
ÂCT
90
0
C
x
x
B
M
R
S=2R
O
R.
180
X=f(
S=2R
(S=Xmax)
A
O'
D ÂCD
2.1.2. Giải vận tốc v của piston bằng phương pháp đồ thị:
Theo phương pháp giải tích ta tính gần đúng vận tốc của piston là:
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:6
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
v R. .. sin
2
. sin 2
.
+ Các bước tiến hành xây dựng đồ thị:
R.ω
Vẽ nữa vòng tròn tâm O bán kính r1 = µ (mm) và 1đường tròn đồng tâm O có bán
ω
R.ω.λ
kính : r2 = 2µ ( mm ) .
ω
π .n 3,1415*5390
=
= 574,9114 ( rad / s ) .
30
30
S 84
R = = = 42(mm) .
2 2
0,26 .
Với : ω =
- Ta chọn tỷ lệ xích µω sao cho giá trị vẽ bán kính nữa vòng tròn r1
AB
.
2. S
Từ đó suy ra: µω = ω.µS = 574,9114*0, 47 = 270, 2084 (mm/s.mm).
R.ω
42*574,9114
bán kính: + r1 = µ = 270, 2084 = 89,3617(mm).
ω
R.ω.λ
42*574,9114*0, 26
= 11, 6170 ( mm ) .
+ r2 = 2.µ =
2* 270, 2084
ω
Chia đều nữa vòng tròn bán kính r1 , và vòng tròn bán kính r2 ra 18 phần bằng
nhau. Như vậy ứng với góc ở nữa vòng tròn bán kính r1 thì ở vòng tròn bán kính
r2 sẽ là 2 , 18 điểm trên nữa vòng tròn bán kính r 1 mỗi điểm cách nhau 10 o và trên
vòng tròn bán kính r2 mỗi điểm cách nhau là 20 o . Đánh số thứ tự điểm chia trên nữa
vòng tròn r1 ta đánh số từ 0,1,2,...,18 theo chiều ngược kim đồng hồ, còn trên vòng
tròn bán kính r2 ta đánh số 0’,1’,2’,...18’ theo chiều kim đồng hồ, cả hai đều xuất
phát từ tia OA.
Từ các điểm chia trên 1/2 vòng tròn bán kính r1 ta dóng các đường thẳng vuông
góc với đường kính AB, và từ các điểm chia trên vòng tròn bán kính r2 ta kẻ các
đường thẳng ngang song song với AB, các đường kẻ này sẽ cắt nhau tương ứng
theo từng cặp 00’;11’;...;1818’ tại các điểm lần lượt là 0, a, b, c, ... Nối các điểm
này lại bằng 1 đường cong ta được đường biểu diễn trị số tốc độ, các đoạn thẳng
đứng nằm giữa đường cong với nữa đường tròn r1 biểu diễn trị số tốc độ ở các góc
tương ứng , phần giới hạn của đường cong này và 1/2 vòng tròn lớn gọi là giới
hạn vận tốc của pis ton.
Vẽ hệ toạ độ vuông góc v s trùng với hệ toạ độ, trục thẳng đứng 0v trùng với
trục 0 Từ các điểm chia trên đồ thị Brích, ta kẻ các đường thẳng song song với
trục 0v và cắt trục 0s tại các điểm 0,1,2,3,..,18, từ các điểm này ta đặt các đoạn
thẳng 00’’, 11’’, 22’’, 33’’, ... ,1818’’ song song với trục 0 v có khoảng cách bằng
khoảng cách các đoạn tương ứng nằm giữa đường cong với nữa đường tròn bán
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:7
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
kính r1 mà nó biểu diển tốc độ ở các góc tương ứng. Nối các điểm
0’’,1’’,2’’,...,18’’ lại với nhau ta có đường cong biểu diễn vận tốc piston v=f(s).
2.1.3. Giải gia tốc J bằng đồ thị Tôlê:
Theo phương pháp giải tích lấy đạo hàm của vận tốc theo thời gian ta có công
thức để tính gia tốc của piston :
. cos 2 .
j R. 2 . cos
+ Giải gia tốc của piston bằng phương pháp đồ thị thường dùng phương pháp
Tôlê. Các bước tiến hành
như sau :
Vẽ hệ trục J s. Lấy đoạn thẳng AB trên trục 0s, AB = S/ S = 178,7234 (mm).
Tại A dựng đoạn thẳng AC về phía trên AB, với:
AC = J max = R * ω 2 * ( 1 + λ ) = 42*574,91142 *(1 + 0, 26) = 17491286,8 ( mm / s 2 )
=17491,2868(m/s2)
Từ B dựng đoạn thẳng BD về phía dưới AB, với:
BD = J min = − R * ω 2 * ( 1 − λ ) = −42*574,91142 *(1 − 0, 26) = −10272660,5 ( mm / s 2 )
=10272,6605(m/s2)
Nối CD cắt AB tại E, dựng EF về phía dưới AB một đoạn :
EF = −3λ * R * ω 2 = −3*0, 26* 42*574,9114 2 = −10827939, 44 ( mm / s 2 )
=10827,93944(m/s2)
Chọn tỷ lệ xích : µ J = 218641, 0848(mm / s 2 .mm) .
J
17491286,8
J
−10272660,5
EF
−10827939, 44
max
AC = µ = 218641, 0848 = 80(mm) .
J
BD = µmin = 218641, 0848 = −46,9841(mm) .
J
EF = µ = 218641, 0848 = −49,5238(mm) .
J
Nối đoạn CF và DF, ta phân chia các đoạn CF và DF thành 8 đoạn nhỏ bằng
nhau và ghi số thứ tự cùng chiều, chẳng hạn như trên đoạn CF: C,1,2,3,...,7,F ; trên
đoạn FD: F,1’,2’,3’,...,7’,D’. Nối các điểm chia 11' ,22 ' ,33' ,... Đường bao của các
đoạn này là đường cong biểu diễn gia tốc của piston J f (S ).
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:8
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
Hình 1.4. Đồ thị Tôlê.
2.2. Động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền:
Tính toán động lực học cơ cấu khuỷu trục 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 khuỷu trục để phục vụ cho việc tính toán sức bền, nghiên
cứu trạng thái mài mòn của các chi tiết máy và tính toán cân bằng động cơ.
Trong quá trình làm việc của động cơ, cơ cấu khuỷu trục 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 vị trí của piston trong các 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.
2.2.1. Xác định khối lượng:
2.2.1.1. Khối lượng tham gia chuyển động thẳng:
Các chi tiết máy trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền tham gia vào chuyển động
tịnh tiến bao gồm các chi tiết trong nhóm piston và khối lượng của thanh truyền
quy dẩn về đầu nhỏ thanh truyền.
Ta có: m ' m np m 1 .
Trong đó: mnp : khối lượng nhóm piston. m pt = 0,8(kg ) .
m1 : khối lượng thanh truyền tham gia chuyển động tịnh tiến quy
dẫn về đầu nhỏ thanh truyền.
m1 = (0,275 0,35). mtt .
Ta chọn : m1 = 0,3* mtt = 0,3*1 = 0,3( kg ) .
Vậy khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến là :
m ' = mnp + m1 = 0,8 + 0,3 = 1,1(kg ) .
2.2.1.2. Khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động quay:
Khối lượng tham gia chuyển động quay trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền
gồm phần khối lượng nhóm thanh truyền quy dẩn về đầu to, khối lượng khuỷu
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:9
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
trục gồm có khối lượng chốt khuỷu và khối lượng má khuỷu quy dẩn về tâm chốtï
khuỷu.
m ' R m 2 m k
Trong đó : m 2 : khối lượng chuyển động quay của thanh truyền quy dẫn
về đầu to thanh truyền.
m2 = 0, 7 * mtt = 0, 7 *1 = 0, 7(kg )
m k :khối lượng của khuỷu trục.
Khuỷu trục có kết cấu 2 má khuỷu như nhau
m k m ck 2m mr
Trong quá trình tính toán, thiết kế và để xây dựng các đồ thị được tiên lợi thì
người ta thường tính toán khối lượng chuyển động tịnh tiến và khối lượng chuyển
động quay của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền thường tính trên đơn vị diện tích
đỉnh piston.
Diện tích đỉnh piston :
π D 2 3,14*902
S pt =
=
= 6361, 7251(mm 2 ) = 0.006361751( m 2` ) .
4
4
Khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến tính trên đơn vị diện tích
đỉnh piston là:
m=
m'
1,1
=
= 172,9091( kg / m 2 )
S P 0.006361751
2.2.2.Xác định lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến:
Lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến:
m .J
m .R 2 (cos
cos 2 ) .
PJ
Suy ra
PJ max = m * R * ω 2 * ( 1 + λ ) = m * J max
= 172,9091*17491, 2868 = 3, 0244 ( MN / m 2 )
PJ min = −m * R * ω 2 * ( 1 − λ ) = −m * J min
= −172,9091*10272, 6605 = −1, 7762 ( MN / m 2 )
Đoạn E’F’ E ' F ' = m * EF = −172,9091*10827,93944 = −1.8722 ( MN / m 2 ) .
Ta vẽ đồ thị Pj theo phương pháp đồ thị Tôlê nhưng với tỷ lệ xích:
µ Pj = µ P = 0, 029( MN / m 2 .mm)
Đồ thị Pj này vẽ chung với đồ thị công pv nhưng trục ngang lấy bằng po.
P
3, 0244
P
−1, 7762
J max
AC = µ = 0, 029 = 104, 2897(mm) .
Pj
J min
BD = µ = 0, 029 = −61, 2495(mm) .
Pj
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:10
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
E'F '
−1,8722
EF = µ = 0, 029 = −64,5603(mm) .
Pj
Cách vẽ tiến hành như đối với đồ thị (j s).
2.2.3. Khai triển các đồ thị:
2.2.3.1. Khai triển đồ thị p V thành p :
Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc p trục hoành 0 lấy bằng giá trị po , trên trục 0
2( 0 / mm ) .
ta chia 10o một ứng với tỷ lệ xích:
Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công như ta đã vẽ ở trên ta có cách vẽ như sau :
Từ các góc 0, 100, 200, 300, ..., 1800 tương ứng với kỳ nạp của động cơ
1900, 2000, 2100, ..., 3600 tương ứng với kỳ nén của động cơ
3700, 3800, 3900, ..., 5400 tương ứng với kỳ cháy giãn nở
5500, 5600, 5700, ..., 7200 tương ứng với kỳ thải của động cơ
Từ các điểm chia trên đồ thi Brick dóng các đường thẳng song song với 0p và cắt
đồ thị công tại các điểm trên đường biểu diễn các quá trình nạp, nén, cháygiản nỡ
và thải. Qua các giao điểm này ta kẻ các đường ngang song song với trục hoành
sang hệ trục toạ độ p .
Từ các điểm chia trên trục 0 kẻ các đường song song với trục 0p, những
đường này cắt các đường dóng ngang tại các điểm ứng với các góc chia của đồ thị
Brick và phù hợp với quá trình làm việc của động cơ. Nối các giao điểm này lại ta
có đường cong khai triển đồ thị p với tỷ lệ xích :
µP =0.029(MN/m2.mm).
µα =2(0/mm)
2.2.3.2 .Khai triễn đồ thị Pj V thành Pj :
Cách khai triễn đồ thị này giống như cách khai triễn đồ thị p V thành p nhưng
giá trị của Pj trên đồ thị p V khi chuyển sang đồ thị p phải đổi dấu.
2.2.3.3. Cộng đồ thị p và Pj được P1 :
Cộng các giá trị p kt với P j ở các trị số góc tương ứng ta vẽ được đường biểu
diễn hợp lực của lực quán tính và lực khí thể P1 :
P1 p kt P j (MN/m2).
Pkh
N
Ptt
P1 ến T, lực pháp tuyến Z, lực ngang N:
2.2.4. Xây dựng đồ thị lực tiếp tuy
l
Ptt
Pk
Z
T
O N
Ptt
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
P1
Ptt
Trang:11
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
Ta có :
+ Lực tiếp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu: T
+Lực pháp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu: Z
sin
cos
cos
P1
cos
P1
.
.
+Lực ngang tác dụng lên phương thẳng góc với đường tâm xylanh:
N P1tg
.
Ta lập bảng tính P1 ,T , Z , N . theo giá trị góc .
+ P1 ta xác định được trên đồ thị tương ứng với các giá trị của .
+ Xác định các giá trị T , Z , N :
Ta có các giá trị
sin
cos
,
cos
cos
phụ thuộc vào giá trị , cho trong
, tg
bảng phụ lục sách Kết Cấu và Tính Toán Động Cơ tập I.
Sau khi lập bảng xác định các giá trị T , Z , N . Ta vẽ đồ thị T , Z , N theo trên hệ
trục toạ độ vuông góc chung (T , Z , N ). Với tỷ lệ xích :
µT = µ Z = µ N = µ P = 0, 0302( MN / m 2 .mm) .
2 (độ/mm).
Bảng tính P1 , T , Z , N .
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
P1
(MN/m2)
tg( )
N
(MN/m2)
3.0
3.0
2.7
2.4
1.9
1.4
0.9
0.3
0.2
0.6
0.0000
0.0452
0.0893
0.1311
0.1695
0.2032
0.2311
0.2520
0.2649
0.2693
0.0000
0.1333
0.2439
0.3138
0.3266
0.2873
0.2005
0.0828
0.0468
0.1671
(
)
0.0000
0.2197
0.4381
0.6540
0.8660
1.0732
1.2743
1.4685
1.6552
1.8338
Cos(
1.0000
0.9760
0.9056
0.7937
0.6478
0.4773
0.2922
0.1021
0.0843
0.2600
)
Sin(
0.000
0.218
0.424
0.608
0.762
0.879
0.956
0.995
0.996
0.966
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
)
cos( )
T
Z
1.000
0.999
0.996
0.992
0.986
0.980
0.974
0.970
0.967
0.966
0.0000
0.6436
1.1634
1.4683
1.4887
1.2675
0.8516
0.3371
0.1821
0.6208
3.0244
2.8824
2.4834
1.9156
1.2660
0.6885
0.2602
0.0346
0.0154
0.1671
Trang:12
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
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
450
460
470
480
1.0
1.3
1.5
1.6
1.7
1.7
1.8
1.8
1.8
1.8
1.8
1.7
1.7
1.7
1.5
1.3
1.0
0.7
0.3
0.2
0.7
1.1
1.5
1.7
1.7
1.4
0.1
1.9
1.3
0.5
0.1
0.1
0.2
0.5
0.9
1.2
1.5
1.7
1.9
0.2649
0.2520
0.2311
0.2032
0.1695
0.1311
0.0893
0.0452
0.0000
0.0452
0.0893
0.1311
0.1695
0.2032
0.2311
0.2520
0.2649
0.2693
0.2649
0.2520
0.2311
0.2032
0.1695
0.1311
0.0893
0.0452
0.0000
0.0452
0.0893
0.1311
0.1695
0.2032
0.2311
0.2520
0.2649
0.2693
0.2649
0.2520
0.2311
0.2636
0.3268
0.3480
0.3351
0.2905
0.2277
0.1568
0.0796
0.0000
0.0793
0.1563
0.2283
0.2912
0.3367
0.3519
0.3337
0.2774
0.1865
0.0741
0.0479
0.1536
0.2252
0.2487
0.2207
0.1515
0.0621
0.0000
0.0870
0.1132
0.0641
0.0188
0.0136
0.0548
0.1326
0.2293
0.3204
0.3918
0.4303
0.4339
2.0043
2.1667
2.3215
2.4694
2.6114
2.7484
2.8816
3.0122
3.1416
3.2710
3.4016
3.5348
3.6718
3.8137
3.9617
4.1165
4.2789
4.4494
4.6280
4.8146
5.0089
5.2100
5.4171
5.6292
5.8451
6.0635
6.2832
6.5029
6.7213
6.9372
7.1492
7.3564
7.5575
7.7517
7.9384
8.1170
8.2874
8.4499
8.6047
0.4200
0.5612
0.6822
0.7825
0.8627
0.9237
0.9664
0.9916
1.0000
0.9916
0.9664
0.9237
0.8627
0.7825
0.6822
0.5612
0.4200
0.2600
0.0843
0.1021
0.2922
0.4773
0.6478
0.7937
0.9056
0.9760
1.0000
0.9760
0.9056
0.7937
0.6478
0.4773
0.2922
0.1021
0.0843
0.2600
0.4200
0.5612
0.6822
0.908
0.828
0.731
0.623
0.506
0.383
0.257
0.129
0.000
0.129
0.257
0.383
0.506
0.623
0.731
0.828
0.908
0.966
0.996
0.995
0.956
0.879
0.762
0.608
0.424
0.218
0.000
0.218
0.424
0.608
0.762
0.879
0.956
0.995
0.996
0.966
0.908
0.828
0.731
0.967
0.970
0.974
0.980
0.986
0.992
0.996
0.999
1.000
0.999
0.996
0.992
0.986
0.980
0.974
0.970
0.967
0.966
0.967
0.970
0.974
0.980
0.986
0.992
0.996
0.999
1.000
0.999
0.996
0.992
0.986
0.980
0.974
0.970
0.967
0.966
0.967
0.970
0.974
0.9341
1.1071
1.1302
1.0477
0.8792
0.6713
0.4534
0.2275
0.0000
0.2265
0.4519
0.6728
0.8810
1.0527
1.1428
1.1304
0.9833
0.6927
0.2882
0.1950
0.6525
0.9937
1.1334
1.0327
0.7229
0.2995
0.0000
0.4200
0.5402
0.2998
0.0855
0.0602
0.2329
0.5398
0.8922
1.1899
1.3887
1.4578
1.4090
0.4323
0.7507
1.0544
1.3166
1.4998
1.6181
1.7043
1.7489
1.7582
1.7411
1.6988
1.6219
1.5029
1.3228
1.0661
0.7665
0.4551
0.1865
0.0244
0.0200
0.1993
0.5398
0.9639
1.3473
1.5432
1.3414
0.0836
1.8811
1.1532
0.3911
0.0727
0.0327
0.0711
0.0554
0.0755
0.3204
0.6427
0.9885
1.3145
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
1.9
1.8
1.8
1.7
1.6
1.3
1.0
0.7
0.2032
0.1695
0.1311
0.0893
0.0452
0.0000
0.0452
0.0893
0.1311
0.1695
0.2032
0.2311
0.2520
0.2649
0.2693
0.4052
0.3363
0.2655
0.1808
0.0910
0.0000
0.0902
0.1656
0.2356
0.2999
0.3458
0.3600
0.3372
0.2761
0.1781
8.7526
8.8946
9.0315
9.1648
9.2954
9.4248
9.5541
9.6848
9.8180
9.9550
10.0969
10.2449
10.3997
10.5621
10.7326
0.7825
0.8627
0.9237
0.9664
0.9916
1.0000
0.9916
0.9664
0.9237
0.8627
0.7825
0.6822
0.5612
0.4200
0.2600
0.623
0.506
0.383
0.257
0.129
0.000
0.129
0.257
0.383
0.506
0.623
0.731
0.828
0.908
0.966
0.980
0.986
0.992
0.996
0.999
1.000
0.999
0.996
0.992
0.986
0.980
0.974
0.970
0.967
0.966
1.2666
1.0178
0.7826
0.5228
0.2601
0.0000
0.2577
0.4787
0.6945
0.9075
1.0811
1.1690
1.1422
0.9785
0.6616
1.5917
1.7362
1.8865
1.9651
1.9997
1.9726
1.9810
1.7992
1.6741
1.5481
1.3585
1.0906
0.7745
0.4529
0.1781
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:13
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
640
650
660
670
680
690
700
710
720
0.2
0.3
0.9
1.4
1.9
2.4
2.7
2.9
3.0
0.2649
0.2520
0.2311
0.2032
0.1695
0.1311
0.0893
0.0452
0.0000
0.0506
0.0767
0.1965
0.2843
0.3249
0.3114
0.2432
0.1330
0.0000
10.9112
11.0978
11.2921
11.4932
11.7003
11.9124
12.1283
12.3467
12.5664
0.0843
0.1021
0.2922
0.4773
0.6478
0.7937
0.9056
0.9760
1.0000
0.996
0.995
0.956
0.879
0.762
0.608
0.424
0.218
0.000
0.967
0.970
0.974
0.980
0.986
0.992
0.996
0.999
1.000
0.1968
0.3124
0.8344
1.2544
1.4809
1.4574
1.1603
0.6420
0.0000
0.0167
0.0321
0.2549
0.6814
1.2594
1.9014
2.4767
2.8751
3.0174
Đồ thị T,N,Z
2
áp suất
1
0
-1 0
100
200
300
-2
400
500
600
700
800
N
T
góc quay
Z
-3
2.2.5.Tính mômen tổng T :
Thứ tự làm việc của động cơ 4 xi lanh thẳng hàng là: 1 3 4 2.
Góc công tác
00
ct
180.
i
180.4
4
1800
180 0 .3 Bảng thứ tự làm việc của động cơ là:
3600
5400
Cháy nổ
7200
Thải
Khuỷu
Hút
Nén
trục1
Khuỷu
Nén
Cháy nổ
Thải
Hút
trục2
Khuỷu
Thải
Hút
Nén
Cháy nổ
trục3
Khuỷu
Cháy nổ
Thải
Hút
Nén
trục4
+ Khi khuỷu trục của xylanh thứ nhất nằm ở vị trí 1 0 0 .thì:
Khuỷu trục của xylanh thứ 2 nằm ở vị trí α2 = 1800
Khuỷu trục của xylanh thứ 3 nằm ở vị trí α3 = 5400 .
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:14
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
Khuỷu trục của xylanh thứ 4 nằm ở vị trí α4= 3600.
Tính mômen tổng T = T1 + T2 + T3 + T4.
* Lập bảng tính tổng T như sau :
∑T
0
0.0000
10
0.6436
20
1.1634
30
1.4683
40
1.4887
50
1.2675
60
0.8516
70
0.3371
80
0.1821
90
0.6208
100
0.9341
110
1.1071
120
1.1302
130
1.0477
140
0.8792
150
0.6713
160
0.4534
170
0.2275
180
0.0000
190
0.2265
200
0.4519
210
0.6728
220
0.8810
230
240
1.0527
1.1428
18
0
19
0
20
0
21
0
22
0
23
0
24
0
25
0
26
0
27
0
28
0
29
0
30
0
31
0
32
0
33
0
34
0
35
0
36
0
37
0
38
0
39
0
40
0
41
0
42
0.0000
54
0
55
0
56
0
57
0
58
0
59
0
60
0
61
0
62
0
63
0
64
0
65
0
66
0
67
0
68
0
69
0
70
0
71
0
72
0
0.4200
10
0.6436
550
0.2577
0.7078
0.5402
20
1.1634
560
0.4787
1.5538
0.2998
30
1.4683
570
0.6945
2.5358
0.0855
40
1.4887
580
0.9075
3.1917
0.0602
0.2329
50
60
1.2675
0.8516
590
600
1.0811
1.1690
3.3411
2.9305
0.0000
0.2265
0.4519
0.6728
0.8810
1.0527
1.1428
1.1304
0.9833
0.6927
0.2882
0.1950
0.6525
0.9937
1.1334
1.0327
0.7229
0.2995
0.0000
360
0.0000
0.0000
0.2577
370
0.4200
0.7078
0.4787
380
0.5402
1.5538
0.6945
390
0.2998
2.5358
0.9075
400
0.0855
3.1917
1.0811
410
0.0602
3.3411
1.1690
420
0.2329
2.9305
1.1422
430
0.5398
2.0699
0.9785
440
0.8922
0.8875
0.6616
450
1.1899
0.4563
0.1968
460
1.3887
1.8378
0.3124
470
1.4578
3.0722
0.8344
480
1.4090
4.0261
1.2544
490
1.2666
4.5625
1.4809
500
1.0178
4.5113
1.4574
510
0.7826
3.9439
1.1603
520
0.5228
2.8594
0.6420
530
0.2601
1.4292
0.0000
540
0.0000
0.0000
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:15
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
250
1.1304
260
0.9833
270
0.6927
280
0.2882
290
0.1950
300
0.6525
310
0.9937
320
1.1334
330
1.0327
340
0.7229
350
0.2995
360
0.0000
370
0.4200
380
0.5402
390
0.2998
400
0.0855
410
0.0602
420
0.2329
430
0.5398
440
0.8922
450
1.1899
460
1.3887
470
1.4578
480
1.4090
490
1.2666
500
1.0178
510
520
0.7826
0.5228
0
43
0
44
0
45
0
46
0
47
0
48
0
49
0
50
0
51
0
52
0
53
0
54
0
55
0
56
0
57
0
58
0
59
0
60
0
61
0
62
0
63
0
64
0
65
0
66
0
67
0
68
0
69
0
70
0.5398
70
0.3371
610
1.1422
2.0699
0.8922
80
0.1821
620
0.9785
0.8875
1.1899
90
10
0
11
0
12
0
13
0
14
0
15
0
16
0
17
0
18
0
19
0
20
0
21
0
22
0
23
0
24
0
25
0
26
0
27
0
28
0
29
0
30
0
31
0
32
0
33
0
34
0.6208
630
0.6616
0.4563
0.9341
640
0.1968
1.8378
1.1071
650
0.3124
3.0722
1.1302
660
0.8344
4.0261
1.0477
670
1.2544
4.5625
0.8792
680
1.4809
4.5113
0.6713
690
1.4574
3.9439
0.4534
700
1.1603
2.8594
0.2275
710
0.6420
1.4292
0.0000
720
0.0000
0.0000
0.2265
10
0.6436
0.7078
0.4519
20
1.1634
1.5538
0.6728
30
1.4683
2.5358
0.8810
40
1.4887
3.1917
1.0527
50
1.2675
3.3411
1.1428
60
0.8516
2.9305
1.1304
70
0.3371
2.0699
0.9833
80
0.1821
0.8875
0.6927
90
0.6208
0.4563
0.2882
100
0.9341
1.8378
0.1950
110
1.1071
3.0722
0.6525
120
1.1302
4.0261
0.9937
130
1.0477
4.5625
1.1334
140
0.8792
4.5113
1.0327
0.7229
150
160
0.6713
0.4534
3.9439
2.8594
1.3887
1.4578
1.4090
1.2666
1.0178
0.7826
0.5228
0.2601
0.0000
0.2577
0.4787
0.6945
0.9075
1.0811
1.1690
1.1422
0.9785
0.6616
0.1968
0.3124
0.8344
1.2544
1.4809
1.4574
1.1603
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:16
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
530
0.2601
540
0.0000
0
71
0
72
0
550
0.2577
10
0.6436
560
0.4787
20
1.1634
570
0.6945
30
1.4683
580
0.9075
40
1.4887
590
1.0811
50
1.2675
600
1.1690
60
0.8516
610
1.1422
70
0.3371
620
0.9785
80
0.1821
630
0.6616
0.6208
640
0.1968
650
0.3124
660
0.8344
670
1.2544
680
1.4809
690
1.4574
700
1.1603
710
0.6420
720
0.0000
90
10
0
11
0
12
0
13
0
14
0
15
0
16
0
17
0
18
0
0.6420
0.0000
0.9341
1.1071
1.1302
1.0477
0.8792
0.6713
0.4534
0.2275
0.0000
0
35
0
36
0
37
0
38
0
39
0
40
0
41
0
42
0
43
0
44
0
45
0
46
0
47
0
48
0
49
0
50
0
51
0
52
0
53
0
54
0
0.2995
170
0.2275
1.4292
0.0000
180
0.0000
0.0000
0.4200
190
0.2265
0.7078
0.5402
200
0.4519
1.5538
0.2998
210
0.6728
2.5358
0.0855
220
0.8810
3.1917
0.0602
230
1.0527
3.3411
0.2329
240
1.1428
2.9305
0.5398
250
1.1304
2.0699
0.8922
260
0.9833
0.8875
1.1899
270
0.6927
0.4563
1.3887
280
0.2882
1.8378
1.4578
290
0.1950
3.0722
1.4090
300
0.6525
4.0261
1.2666
310
0.9937
4.5625
1.0178
320
1.1334
4.5113
0.7826
330
1.0327
3.9439
0.5228
340
0.7229
2.8594
0.2601
350
0.2995
1.4292
0.0000
360
0.0000
0.0000
Tính giá trị của T tb bằng công thức:
30* N i
30* Ne * m
30*85*0, 64
Ttb
* n * S pt * d
* n * S pt * d 3,1415*5490*0, 00636173*0,97
570, 46
T tb (bđ)=570,46*0,057=32,53(MN/m2.mm)
2.2.6.Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu :
Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên
chốt khuỷu ở mỗi vị trí của trục khuỷu. Từ đồ thị này ta có thể tìm trị số trung bình
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:17
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu cũng như có thể dễ dàng tìm được lực lớn
nhất và lực bé nhất. Dùng đồ thị phụ tải ta có thể xác định khu vực chịu lực ít nhất
để xác định vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn và để xác định phụ tải khi tính sức bền ở
trục.
Khi vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu có thể chưa cần xét đến lực quán
tính chuyển động quay của khối lượng thanh truyền m 2 quy về tâm chốt khuỷu vì
phương và trị số của lực quán tính này không đổi. sau khi vẽ xong ta xét.
Vẽ hệ toạ độ T Z gốc toạ độ 0' trục 0’Z có chiều dương hướng xuống dưới.
Chọn tỉ lệ xích :µT = µN = µZ = 0,029 (MN/m2.mm)
Đặt giá trị của các cặp (T.Z) theo các góc tương ứng lên hệ trục toạ độ T Z.
Ứng với mỗi cặp giá trị (T.Z) ta có một điểm. đánh dấu các điểm từ 0,1,2, 72 ứng
với các góc từ 0 o 720 o nối các điểm lại ta có đường cong biểu diễn véctơ phụ
tải tác dung lên chốt khuỷu.
Dịch chuyển gốc toạ độ. Trên trục 0’Z (theo chiều dương) ta lấy điểm 0 với
00' PR o (lực quán tính ly tâm).
+ Lực quán tính ly tâm : PRo =
m2 .R.ω 2
.
S Pt
m2 : khối lượng thanh truyền quy dẫn về đầu to; m2 = 0, 7.mtt = 0, 7(kg )
m2 .R.ω 2 0, 7 * 42.10−3 *574,91152
MN
=
= 1,5274 ( 2 )
PRo =
S Pt
0, 006261725
m
Với tỷ lệ xích
Z
ta dời gốc toạ độ 0’ xuống 0 một đoạn 0’0.
PRo
1,5274
0 '0 = µ = 0, 029 = 52, 67(mm) .
z
+ Đặt lực PR 0 về phía dưới tâm 0’. ta có tâm 0 đây là tâm chốt khuỷu.
Từ tâm O vẽ vòng tròn tượng trưng chốt khuỷu.
+ Xác định . giá trị, phương chiều và điểm đặt lực.
Giá trị của lực là độ dài véctơ tính từ gốc 0 đến vị trí bất kì mà ta cần.
Chiều của lực hướng từ tâm 0 ra ngoài.
Điểm đặt của lực là giao của phương kéo dài về phía 0 của véctơ lực và
đường tròn tượng trưng cho chốt khuỷu.
Q
PRo T
Z
00' 0'
0 .
Q
PRo Ptt .
: là điểm bất kỳ trên đồ thị.
Q : là hợp lực của các lực tác dụng lên chốt khuỷu.
0
10
20
30
40
T
0.0000
0.6436
1.1634
1.4683
1.4887
Z
3.0244
2.8824
2.4834
1.9156
1.2660
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:18
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
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
420
430
440
450
460
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
1.2675
0.8516
0.3371
0.1821
0.6208
0.9341
1.1071
1.1302
1.0477
0.8792
0.6713
0.4534
0.2275
0.0000
0.2265
0.4519
0.6728
0.8810
1.0527
1.1428
1.1304
0.9833
0.6927
0.2882
0.1950
0.6525
0.9937
1.1334
1.0327
0.7229
0.2995
0.0000
0.4200
0.5402
0.2998
0.0855
0.0602
0.2329
0.5398
0.8922
1.1899
1.3887
1.4578
1.4090
1.2666
1.0178
0.7826
0.5228
0.2601
0.0000
0.2577
0.4787
0.6945
0.9075
0.6885
0.2602
0.0346
0.0154
0.1671
0.4323
0.7507
1.0544
1.3166
1.4998
1.6181
1.7043
1.7489
1.7582
1.7411
1.6988
1.6219
1.5029
1.3228
1.0661
0.7665
0.4551
0.1865
0.0244
0.0200
0.1993
0.5398
0.9639
1.3473
1.5432
1.3414
0.0836
1.8811
1.1532
0.3911
0.0727
0.0327
0.0711
0.0554
0.0755
0.3204
0.6427
0.9885
1.3145
1.5917
1.7362
1.8865
1.9651
1.9997
1.9726
1.9810
1.7992
1.6741
1.5481
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:19
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
590
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720
1.0811
1.1690
1.1422
0.9785
0.6616
0.1968
0.3124
0.8344
1.2544
1.4809
1.4574
1.1603
0.6420
0.0000
1.3585
1.0906
0.7745
0.4529
0.1781
0.0167
0.0321
0.2549
0.6814
1.2594
1.9014
2.4767
2.8751
3.0174
2.2.7.Khai triển đồ thị phụ tải trong hệ toạ độ cực thành đồ thị Q :
Khai triển đồ thị phụ tải ở toạ độ độc cực trên thành đồ thị Q rồi tính phụ tải
trung bình Q tb .
Vẽ hệ trục
Q . Chọn tỉ lệ xích µQ= 0,029 (MN/m2.mm).
2( o / mm ) .
- Trên các điểm chia của trục 0 . ta lần lượt đặt các véctơ Ptt tương ứng với
các góc từ 0 o ,10 o ,20 o ,...,720 o . Với Ptt T Z và trị số của Ptt được lấy ở đồ thị
véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Nối các đầu nút véctơ lại ta sẽ có
đường cong biểu diển đồ thị khai triển Q f ( ) .
Bảng 1.3. Bảng tính xây dựng đồ thị Qα
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10
0
11
0
12
0
13
0
14
0
15
Z (thực)
3.0244
2.8824
2.4834
1.9156
1.2660
0.6885
0.2602
0.0346
0.0154
0.1671
T (thực)
0.0000
0.6436
1.1634
1.4683
1.4887
1.2675
0.8516
0.3371
0.1821
0.6208
PR0
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
ZPR0
4.5519
4.4099
4.0109
3.4431
2.7935
2.2160
1.7876
1.5621
1.5429
1.6946
Q
4.5519
4.4566
4.1762
3.7431
3.1654
2.5529
1.9801
1.5980
1.5536
1.8047
0.4323
0.9341
1.5275
1.9598
2.1711
0.7507
1.1071
1.5275
2.2782
2.5329
1.0544
1.1302
1.5275
2.5818
2.8184
1.3166
1.0477
1.5275
2.8441
3.0309
1.4998
1.6181
0.8792
0.6713
1.5275
1.5275
3.0273
3.1456
3.1523
3.2164
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:20
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
0
16
0
17
0
18
0
19
0
20
0
21
0
22
0
23
0
24
0
25
0
26
0
27
0
28
0
29
0
30
0
31
0
32
0
33
0
34
0
35
0
36
0
37
0
38
0
39
0
40
0
41
0
42
0
43
1.7043
0.4534
1.5275
3.2318
3.2634
1.7489
0.2275
1.5275
3.2764
3.2843
1.7582
0.0000
1.5275
3.2856
3.2856
1.7411
0.2265
1.5275
3.2686
3.2764
1.6988
0.4519
1.5275
3.2262
3.2577
1.6219
0.6728
1.5275
3.1494
3.2205
1.5029
0.8810
1.5275
3.0304
3.1559
1.3228
1.0527
1.5275
2.8503
3.0385
1.0661
1.1428
1.5275
2.5936
2.8342
0.7665
1.1304
1.5275
2.2940
2.5574
0.4551
0.9833
1.5275
1.9826
2.2130
0.1865
0.6927
1.5275
1.7140
1.8487
0.0244
0.2882
1.5275
1.5519
1.5784
0.0200
0.1950
1.5275
1.5475
1.5597
0.1993
0.6525
1.5275
1.7268
1.8460
0.5398
0.9937
1.5275
2.0673
2.2937
0.9639
1.1334
1.5275
2.4914
2.7371
1.3473
1.0327
1.5275
2.8748
3.0546
1.5432
0.7229
1.5275
3.0706
3.1546
1.3414
0.2995
1.5275
2.8688
2.8844
0.0836
0.0000
1.5275
1.6111
1.6111
1.8811
0.4200
1.5275
0.3536
0.5491
1.1532
0.5402
1.5275
0.3743
0.6572
0.3911
0.2998
1.5275
1.1364
1.1752
0.0727
0.0855
1.5275
1.4548
1.4573
0.0327
0.0602
1.5275
1.4948
1.4960
0.0711
0.0554
0.2329
0.5398
1.5275
1.5275
1.4563
1.4721
1.4748
1.5679
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:21
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
0
44
0
45
0
46
0
47
0
48
0
49
0
50
0
51
0
52
0
53
0
54
0
55
0
56
0
57
0
58
0
59
0
60
0
61
0
62
0
63
0
64
0
65
0
66
0
67
0
68
0
69
0
70
0
71
0.0755
0.8922
1.5275
1.6030
1.8346
0.3204
1.1899
1.5275
1.8479
2.1978
0.6427
1.3887
1.5275
2.1702
2.5765
0.9885
1.4578
1.5275
2.5160
2.9078
1.3145
1.4090
1.5275
2.8420
3.1721
1.5917
1.2666
1.5275
3.1192
3.3666
1.7362
1.0178
1.5275
3.2637
3.4187
1.8865
0.7826
1.5275
3.4140
3.5025
1.9651
0.5228
1.5275
3.4926
3.5315
1.9997
0.2601
1.5275
3.5271
3.5367
1.9726
0.0000
1.5275
3.5001
3.5001
1.9810
0.2577
1.5275
3.5085
3.5179
1.7992
0.4787
1.5275
3.3267
3.3609
1.6741
0.6945
1.5275
3.2015
3.2760
1.5481
0.9075
1.5275
3.0756
3.2067
1.3585
1.0811
1.5275
2.8860
3.0818
1.0906
1.1690
1.5275
2.6181
2.8672
0.7745
1.1422
1.5275
2.3020
2.5698
0.4529
0.9785
1.5275
1.9803
2.2089
0.1781
0.6616
1.5275
1.7056
1.8294
0.0167
0.1968
1.5275
1.5441
1.5566
0.0321
0.3124
1.5275
1.5595
1.5905
0.2549
0.8344
1.5275
1.7824
1.9681
0.6814
1.2544
1.5275
2.2089
2.5402
1.2594
1.4809
1.5275
2.7869
3.1559
1.9014
1.4574
1.5275
3.4289
3.7257
2.4767
2.8751
1.1603
0.6420
1.5275
1.5275
4.0042
4.4026
4.1689
4.4492
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:22
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
0
72
0
3.0174
0.0000
1.5275
4.5449
4.5449
- Để tính Q max ,Q min và Q tb . Xác định trị số đơn vị phụ tải tác dụng trên chốt
khuỷu (hoặc ổ trục) theo các công thức sau :
Qmax
�MN �
.S Pt � 2 �.
d c .lc
�m �
Q
�MN �
Phụ tải bé nhất K min = min .S Pt � 2 �.
d c .lc
�m �
Q tb
MN
.FP
Phụ tải trung bình K tb
.
d c .l c
m2
Trong đó : Q max ,Q min và Q tb là phụ tải cực đại, cực tiểu và trung bình được xác
Phụ tải cực đại K max =
định trên đồ thị Q . đơn vị là MN / m 2 .
MN
).
m2
MN
Qmin= 0.5491 ( 2 ) .
m
Qmax= 4,549 (
Tải trọng trung bình tác dụng lên chốt khuỷu:
Qtb= 2,7123 (
MN
).
m2
Hệ số va đập biểu thị mức độ va đập của phụ tải:
χ=
K max Qmax
4,549
=
=
= 1, 678 ; hệ số
K tb
Qtb
2, 7123
4 thoả mãn.
2.2.8.Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền:
Dựa trên nguyên lý lực và phản lực tác dụng tại một điểm bất kỳ trên chốt khuỷu
và đầu to thanh truyền và xét đến sự chuyển động tương đối giữa chúng. ta có thể
xây dựng được đồ thị phụ tải tác dụng lên trục khuỷu. Sau khi vẽ được đồ thị phụ
tải tác dụng lên chốt khuỷu ta căn cứ vào đó để vẽ đồ thị phụ tải của ổ trượt ở
đầu to thanh truyền.
Cách vẽ như sau :
Chiều của lực tác dụng lên chốt khuỷu. ngược chiều với lực tác dụng lên đầu to
thanh truyền nhưng trị số của chúng bằng nhau.
Vẽ dạng đầu to thanh truyền lên một tờ giấy bóng, tâm của đầu to thanh
truyền là O.
Vẽ một vòng tròn bất kỳ, tâm O. Giao điểm của đường tâm phần thân thanh
truyền với vòng tâm O là điểm 00.
Từ điểm 00, ghi trên vòng tròn các điểm 1, 2, 3, ..., 72 theo chiều quay trục
khuỷu và tương ứng với các góc 100 + 100, 200 + 200, 300 + 300, ..., 7200 + 7200.
Đem tờ giấy bóng này đặt chồng lên đồ thị phụ tải của chốt khuỷu sao cho tâm
O trùng với tâm O của đồ thị phụ tải chốt khuỷu. Lần lượt xoay tờ giấy bóng cho
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:23
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
các điểm 0, 1, 2, 3, ..., 72 trùng với trục (+Z) của đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt
khuỷu. Đồng thời đánh dấu các điểm đầu mút của các véctơ Q0, Q1, Q2, ..., Q72
của đồ thị phụ tải chốt khuỷu hiện trên tờ giấy bóng bằng các điểm 0, 1, 2, 3, ...,
72.
Nối lần lượt các điểm vừa đánh dấu trên tờ giấy bóng theo đúng thứ tự ta được đồ
thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền.
Xác định giá trị . phương chiều. và điểm đặt lực :
+ Giá trị là độ dài của véctơ tính từ tâm O đến bất kỳ vị trí nào ta cần xác định
trên đồ thị.
+ Chiều của lực từ tâm O đi ra.
+ Điểm đặt là giao điểm của véctơ và vòng tròn tượng trưng cho đầu to thanh
truyền.
độ)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
độ )
0.0000
2.5877
5.1018
7.4696
9.6207
11.4885
13.0127
14.1417
14.8358
90
15.0701
100
14.8358
110
14.1417
120
13.0127
130
11.4885
140
9.6207
150
7.4696
160
5.1018
170
2.5877
180
0.0000
190
2.5877
200
5.1018
210
220
7.4696
9.6207
0.0000
12.5877
25.1018
37.4696
49.6207
61.4885
73.0127
84.1417
94.8358
105.070
1
114.835
8
124.141
7
133.012
7
141.488
5
149.620
7
157.469
6
165.101
8
172.587
7
180.000
0
187.412
3
194.898
2
202.530
4
210.379
độ)
370
380
390
400
410
420
430
440
450
độ )
2.5877
5.1018
7.4696
9.6207
11.4885
13.0127
14.1417
14.8358
15.0701
372.5877
385.1018
397.4696
409.6207
421.4885
433.0127
444.1417
454.8358
465.0701
460
14.8358
474.8358
470
14.1417
484.1417
480
13.0127
493.0127
490
11.4885
501.4885
500
9.6207
509.6207
510
7.4696
517.4696
520
5.1018
525.1018
530
2.5877
532.5877
540
0.0000
540.0000
550
2.5877
547.4123
560
5.1018
554.8982
570
7.4696
562.5304
580
590
9.6207
11.4885
570.3793
578.5115
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:24
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
230
11.4885
240
13.0127
250
14.1417
260
14.8358
270
15.0701
280
14.8358
290
14.1417
300
13.0127
310
11.4885
320
9.6207
330
7.4696
340
5.1018
350
2.5877
360
0.0000
3
218.511
5
226.987
3
235.858
3
245.164
2
254.929
9
265.164
2
275.858
3
286.987
3
298.511
5
310.379
3
322.530
4
334.898
2
347.412
3
360.000
0
600
13.0127
586.9873
610
14.1417
595.8583
620
14.8358
605.1642
630
15.0701
614.9299
640
14.8358
625.1642
650
14.1417
635.8583
660
13.0127
646.9873
670
11.4885
658.5115
680
9.6207
670.3793
690
7.4696
682.5304
700
5.1018
694.8982
710
2.5877
707.4123
720
0.0000
720.0000
2.2.9.Đồ thị mài mòn chốt khuỷu :
Đồ thị mài mòn của chốt khuỷu ( hoặc cổ trục khuỷu ... ) thể hiện trạng thái chịu
tải của các điểm trên bề mặt trục. Đồ thị này cũng thể hiện trạng thái hao mòn lý
thuyết của trục, đồng thời chỉ rõ khu vực chịu tải ít để khoan lỗ dầu theo đúng
nguyên tắc đảm bảo đưa dầu nhờn vào ổ trượt ở vị trí có khe hở giữa trục và bạc
lót của ổ lớn nhất. Aïp suất bé làm cho dầu nhờn lưu động dễ dàng.
Sở dĩ gọi là mài mòn lý thuyết vì khi vẽ ta dùng các giả thuyết sau đây :
+ Phụ tải tác dụng lên chốt là phụ tải ổn định ứng với công suất Ne và tốc độ
n định mức.
+ Lực tác dụng có ảnh hưởng đều trong miền 1200.
+ Độ mòn tỷ lệ thuận với phụ tải.
+ Không xét đến các điều kiện về công nghệ, sử dụng và lắp ghép
+ Các bước tiến hành vẽ như sau :
Trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta vẽ vòng tròn bất kỳ và chia thành
24 phần bằng nhau tức là chia theo 15o. theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. bắt
đầu tại điểm 0 tai giao điểm của vòng tròn với trục OZ (theo chiều dương) tiếp
tục đánh số thứ tự 0.1.2.....23.
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7
Trang:25
