Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong - SVTH. Đinh Ngọc Tú
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.15 MB, 50 trang )
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
LỜI NÓI ĐẦU
Những năm gần đầy, nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh. Bên cạnh đó
kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ. Trong đó phải nói đến ngành động lực
và sản xuất ôtô chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ôtô nổi tiếng trên thế giới,
cùng sản xuất và lắp ráp ôtô. Để gáp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ
thuật của ta phải tự nghiên cứu và chế tạo đó là yêu cầu cấp thiết. Có như vậy
ngành ôtô của ta mới phát triển được.
Đây là lần đầu tiên em vận dụng lý thuyết đã học, tự tính toán động học, động
lực học và tính toán thiết kế hệ thống làm mát của động cơ theo thông số kỹ thuật.
Trong quá trình tính toán em đã được sự giúp đỡ và hướng dẩn rất tận tình của thầy
Nguyễn Quang Trung và các thầy trong bộ môn động lực, nhưng vì mới lần đầu làm
đồ án về môn học này nên gặp rất nhiều khó khăn và không tránh khỏi sự sai sót, vì
vậy em rất mong sự xem xét và giúp đỡ chỉ bảo của các thầy để bản thân ngày càng
được hoàn thiện hơn về kiến thức kỹ thuật.
Sinh viên thưc hiện
Đinh Ngọc Tú
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 1
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
1. VẼ ĐỒ THỊ.
1.1. VẼ ĐỒ THỊ CÔNG.
1.1.1. Các số liệu chọn trước trong quá trình tính toán.
Pk =0,1013 (MN/m2) – Áp suất khí nạp.
pr= 0,115 (MN/m2) Áp suất khí sót.
pa= 0,089 (MN/m2) Áp suất cuối quá trình nạp.
n1=1,34 Chỉ số nén đa biến trung bình.
n2=1,23 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình.
ρ=1,00 Tỉ số giản nở sớm.
1.1.2. Xây dựng đường cong nén.
Phương trình đường nén: p.Vn1 = cosnt => pc.Vcn1 = pnx.Vnxn1
Rút ra ta có: p nx
Đặt : i
n1
V
pc . c
Vnx
,
Vnx
.Ta có: pnx
Vc
pc .
1
i n1
Trong đó: pnx và Vnx là áp suất và thể tích tại một điểm bất kỳ trên đường nén.
i là tỉ số nén tức thời.
pc
p a.
n1
0,089.91,34
1,693 (MN/m2)
1.1.3. Xây dựng đường cong giãn nở.
Phương trình đường giãn nở: p.Vn2 = cosnt => pz.Vcn2 = pgnx.Vgnxn2
V
pz . z
V gnx
Rút ra ta có: p gnx
Với : V z
Ta có: p nx
VC (vì
pz .
n2
.
và đặt : i
V gnx
Vc
.
1
.
i n2
Trong đó pgnx và Vgnx là áp suất và thể tích tại một điểm bất kỳ trên đường giãn nở.
1.1.4. Tính Va, Vh, Vc.
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 2
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
Va = Vc +Vh
2
.D 2
.S
4
Vh
Vh
VC
1
Va VC Vh
Vz Vc
. 0,0973
.0,087
4
0,6466
9 1
.Vc
6,466.10
4
m3
0,6466 dm 3 .
0,0809 dm 3 .
9.0,0809
0,7278 dm 3 .
0,0809 dm 3 .
Cho i tăng từ 1 đến ta lập được bảng xác định tọa độ các điểm trên đường nén
và đường giãn nở.
1.1.5. Bảng xác định tọa độ các điểm trung gian.
i
Vc
2V
c
3V
c
4V
c
5V
c
6V
c
7V
c
8V
c
9V
c
i^n1
1/i^n
1
Pc*1/i^n
1
Pc(mm
)
i^2
1/i^
2
Pz*ρ/i^n
2
Pz(mm
)
1
1.00
1.00
1.69
67.72
1.00
1.00
5.30
212.0
0
2
2.53
0.40
0.67
26.76
2.35
0.43
2.26
90.36
3
4.36
0.23
0.39
15.56
3.86
0.26
1.37
54.88
4
6.41
0.16
0.26
10.56
5.50
0.18
0.96
38.52
5
8.64
11.0
3
13.5
7
16.2
2
19.0
0
0.12
0.20
7.84
7.24
0.14
0.73
29.28
0.09
0.15
6.12
0.11
0.59
23.40
0.07
0.13
5.00
0.09
0.48
19.36
0.06
0.10
4.16
0.08
0.41
16.44
0.05
0.09
3.56
9.06
10.9
5
12.9
1
14.9
2
0.07
0.36
14.20
6
7
8
9
Các điểm đặc biệt:
r(Vc ; pr) = (0,081; 0,115) ; a(Va ; pa) = (0,728 ; 0,089)
b(Va ; pb) = (0,728; 0,355) ; c(Vc ; pc) = (0,081 ; 1,693)
z(Vc ; pz) = (0,081 ;5,3).
1.1.6. Vẽ đồ thị công.
Để vẽ đồ thị công ta thực hiện theo các bước như sau:
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 3
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
+ Chọn tỉ lệ xích:
p
v
5,3
212
0,025 ( MN / m 2 ) / mm .
0,728
180
0,00404 dm 3 / mm .
+ Vẽ hệ trục tọa độ trong đó: trục hoành biểu diễn thể tích xi lanh,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.
87
180 20
Tỉ lệ xích đồ thị brick:
Lấy về phía phải điểm O’ một khoảng OO’
s
0,544 mm / mm .
.R
2
s
0,25.43,5
2.0,544
10 mm / mm .
Dùng đồ thị Brick để xác định các điểm:
Đánh lửa sớm (c’).
Mở sớm (b’) đóng muộn (r’’) xupap thải.
Mở sớm (r’) đóng muộn (d ) xupap hút.
Áp suất cực đại của chu trình thực tế thường nhỏ hơn áp suất cực đại trong
tính toán :
pz’ = 0,85.pz = 0,85.5,3 = 4,505 (MN/m2)
Vẽ đường đẳng áp p = 4,505 (MN/m2).
Từ đồ thị Brick xác định góc 120 gióng xuống cắt đoạn đẳng áp tại z’.
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.
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 4
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
1
pc’’ = pc + .( pz’ pc )
3
1
3
pc’’ = 1,693 + .( 4,505 1,693 ) = 2,54 (MN/m2)
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.
Pb’’ = pr +
1
.( pb pr )
2
1
Pb’’ = 0,115 + .( 0,355 0,115 ) = 0,235(MN/m2).
2
Nối các điểm b’, b’’ và tiếp dính với đường thải prx.
Nối diểm r với r’, r’ xác định từ đồ thị Brick bằng cách gióng đường song
song với trục tung cắt đường nạp pax tại r’.
*) Sau khi hiệu chỉnh ta nối các điểm lại thì được đồ thị công thực tế.
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 5
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
P[MN/mm]
18
17
44°
8°
14°
12°
1
o'
17°
o
0
16
2
z
5,3
15
3
14
4
5
5
6
7
z'
4,5
10
9
8
11
12
13
3,75
c''
2,5
c
1
1,25
2
b'
3
4
0
1
2
3
4
5
6
7
b
b''
a' a
8
9
Vc[l/mm]
5
1
1'
2'
3'
4'
5'
6'
Hình 1: Đồ thị công
1.2. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC.
1.2.1. Tính toán động học.
1.2.1.1. Đồ thị biểu diễn hành trình của piston x=f(α ).
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 6
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
+ Chọn tỉ lệ xích:
x
87
180 20
0,544 mm / mm
2 (độ/mm).
+ Đồ thị Brick có nửa đường tròn tâm O bán kính R = S/2. Lấy bán kính R bằng ½
khoảng cách từ Va đến Vc.
+ Lấy về phía phải điểm O’ một khoảng OO’
.R
2
x
0,25.43,5
10 mm / mm .
2.0,543
+ 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 x = f(α).
1.2.1.2. Đồ thị biểu diễn tốc độ của piston v=f(α).
* Vẽ đường biểu diễn tốc độ theo phương pháp đồ thị vòng của Nguyễn Đức Phú.
+ Xác định vận tốc của chốt khuỷu:
+ Vẽ đường tròn tâm O bán kính R2 với:
R2 = 10 (mm)
+ Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R1 thành 18 phần bằng nhau và đánh số thứ tự
0;1;2 …18.
+ Chia vòng tròn tâm O bán kính R2 thành 18 phần bằng nhau và đánh số thứ tự 0’;
1’;
2’…18’ theo chiều ngược lại.
+ 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’…tương ứng tạo thành các giao điểm. 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 .
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 7
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
[độ]
V = f(x)
X = f( )
Hình 2 : Đồ thị chuyển vị
Hình 3 : Đồ thị vận tốc v
f
*) Biểu diễn v = f(x)
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 x = f(α) lấy trục Ov ở bên phải đồ thị song song với trục
Oα, trục ngang biểu diễn hành trình của piston.
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 8
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
Từ các điểm 00, 100, 200,...,1800 trên đồ thị Brick ta gióng xuống các đường cắt
đường Ox 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).
1.2.1.3. Đồ thị biểu diễn gia tốc j
f x .
Để vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston ta sử dụng phương pháp Tole.
+ Chọn hệ trục tọa độ với trục Ox là trục hoành, trục tung là trục biểu diễn giá trị
gia tốc.
+ Chọn tỉ lệ xích:
j
2
.
s
566,532.0,543 174522,343 (mm/s2)/mm.
+ Trên trục Ox lấy đoạn AB = S.
Tính:
jmax
j min
2
R.
R.
.1
2
.1
43,5. 566,532 . 1 0,25
45,3. 566,53 2 . 1 0,25
17452234,35 m m s 2 .
10471340,61 m m s 2 .
EF = 3.R.λ.ω2 = 3.43,5.0,25.566,532 = 10471340,61(mm/s2).
+ Từ điểm A tương ứng với điểm chết trên lấy lên phía trên một đoạn
AC =
j max
j
17452234,35
100(mm) . Từ điểm B tương ứng với điểm chết dưới lấy
174522,343
xuống dưới một đoạn BD =
j min
j
10471340,61
174522,343
60(mm) . Nối C với D. Đường thẳng
CD cắt trục hoành Ox tại E. Từ E lấy xuống dưới một đoạn EF
=
10471340,61
174522,343
60(mm) . Nối CF và FD, đẳng phân định hướng CF thành 6 phần bằng
nhau và đánh số thứ tự 0;1;2…đẳng phân định FD thành 6 phần bằng nhau và đánh
số thứ tự 0’;1’;2’…vẽ các đường bao trong tiếp tuyến 11’;22’;33’…Ta có đường
cong biểu diễn quan hệ j
f x .
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 9
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
C
j max
1
ÂÄÖ
THËGIA TÄÚ
C
2
j(s)
3
A
E
B
S
j min
4
5
F 6
1
2
Hình 4 : Đồ thị gia tốc J
4
3
5
6 D
f x
1.2.2. Tính toán động lực học.
1.2.2.1. Đường biểu diễn lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến
PJ
f x .
Vẽ theo phương pháp Tole với trục hoành đặt trùng với P0 ở đồ thị công, trục
tung biểu diễn giá trị Pj .
Vẽ đường biểu diễn lực quán tính được tiến hành theo các bước như sau:
+ Chọn tỉ lệ xích trùng với tỉ lệ xích đồ thị công:
+ Xác định khối lượng chuyển động tịnh tiến:
pj
p
0,025( MN / m 2 .mm)
m = mpt + m1
Trong đó: m Khối lượng chuyển động tịnh tiến (kg).
mpt = 0,60 (kg) Khối lượng nhóm piston.
m1 Khối lượng thanh truyền qui về tâm chốt piston (kg).
Theo công thức kinh nghiệm:
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 10
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
m1 = (0,275 ÷ 0,35).mtt. Lấy m1 = 0,3.0,7 = 0,21 (kg)
=> m = 0,60 + 0,21 = 0,81(kg).
Áp dụng công thức tính lực quán tính: pj = m.j, ta có:
Lực quán tính Pjmax:
m. j max
FP
Pj max
FP diện tích đỉnh piston
FP
Pj max
.D 2
4
.97,32
4
7435,592 (mm2).
0,81.17452234,35.10
7435,592.10 6
9
1,901 (MN/m2).
Lực quán tính Pjmin:
m. j min
FP
Pj min
0,8.10471340,61.10
7435,592.10 6
9
1,14 (MN/m2).
Từ A dựng đoạn thẳng AC thể hiện Pjmax.
Giá trị biểu diễn của Pjmax là:
Pj max
AC
P
1,901
0,025
76 (mm).
Từ B dựng đoạn thẳng BD thể hiện Pjmin.
Giá trị biểu diễn của Pjmin là:
Pj min
BD
P
1,14
0,025
45.6 (mm).
Nối CD cắt AB ở E.
Lấy EF:
EF
m.3. .R.
FP
2
0,81.3.0,25.43,5.566,53 2 .10
7435,592.10 6
9
1,14 (MN/m2).
Giá trị biểu diễn của EF là:
EF
EF
P
1,14
0,025
45,6 (mm).
Nối CF và DF. Phân các đoạn CF và DF thành các đoạn nhỏ bằng nhau ghi các
số 1, 2, 3, 4, ... và 1’, 2’, 3’, 4’, ... như hình
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 11
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
Nối 11’, 22’, 33’, v.v... Đường bao của các đoạn thẳng này biểu thị quan hệ của
hàm số j=f(x). Diện tích F1 = F2.
1.2.2.2. Khai triển các đồ thị.
a) Khai triển đồ thị công trên tọa độ pV thành p=f(α).
Để biểu diễn áp suất khí thể p kt theo góc quay của trục khuỷu ta tiến hành như
sau:
+ Vẽ hệ trục tọa độ p . Trục hoành đặt ngang với đường biểu diễn p 0 trên đồ thị
công.
2 (độ/mm).
+ Chọn tỉ lệ xích:
0,025 MN / m 2 .mm .
p
+ Dùng đồ thị Brick để khai triển đồ thị pv thành pα.
+ Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, dựng các đường song song với trục Op cắt đồ
thị công tại các điểm trên các đường biểu diễn quá trình: nạp, nén, cháy giãn nở,
xả.
+ Qua các giao điểm này ta kẻ các đường song song với trục hoành gióng sang hệ
toạ độ pα . Từ các điểm chia tương ứng 00, 100, 200,… trên trục hoành của đồ thị p
α ta kẻ các đường thẳng đứng cắt các đường trên tại các điểm ứng với các góc chia
trên đồ thị Brick và phù hợp với các quá trình làm việc của động cơ. Nối các điểm
lại bằng đường cong thích hợp ta được đồ thị khai triển pα.
b) Khai triển đồ thị p J
Đồ thị p J
f x thành p J
f
.
f x biểu diễn đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ của
động cơ.
Khai triển đường p J
f x thành p J
f
cũng thông qua đồ thị brick để chuyển
tọa độ. Việc khai triển đồ thị tương tự khai triển PV thành P=f( α). Nhưng lưu ý ở
tọa độ pα phải đặt đúng trị số dương của pj.
c) Vẽ đồ thị p1
f
Theo công thức p1
.
p kt
p j . Ta đã có p kt
f
và p J
f
. Vì vậy việc xây
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 12
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
dựng đồ thị p1 = f( ) được tiến hành bằng cách cộng đại số các toạ độ điểm của 2
đồ thị pkt=f( ) và pj=f( ) lại với nhau ta được tọa độ điểm của đồ thị p1=f( ) . Dùng
một đường cong thích hợp nối các toạ độ điểm lại với nhau ta được đồ thị p1=f( ).
Ta có bảng số liệu sau:
φ
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
Pj(mm Pkt(mm)
P1=Pk+Pj(m
)
(đo)
m)
-76
0.55 -75.4967195
-74.2
-0.5 -74.7052274
-68.8
-0.5 -69.3194663
-60.3
-0.5 -60.7913847
-49.2
-0.5 -49.7452084
-36.5
-0.5 -36.9644364
-22.8
-0.5 -23.3140159
-9.16
-0.5 -9.65657455
3.728
-0.5 3.227808825
15.21
-0.5 14.70934391
24.86
-0.5 24.35640765
32.46
-0.5 31.95864132
38.02
-0.5 37.52335977
41.75
-0.5 41.24658611
43.96
-0.5 43.46305868
45.08
-0.5 44.58204084
45.52
-0.5 45.01739956
45.62
-0.5 45.12101096
45.63
-0.5 45.12803172
45.62
-0.48 45.14101096
45.52
-0.45 45.06739956
45.08
-0.25 44.83204084
43.96
-0.1 43.86305868
41.75
0.1 41.84658611
38.02
0.8 38.82335977
32.46
1.2 33.65864132
24.86
2 26.85640765
15.21
3 18.20934391
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 13
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
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
650
660
670
3.728
-9.16
-22.8
-36.5
-49.2
-60.3
-68.8
-74.2
-76
-74.2
-68.8
-60.3
-49.2
-36.5
-22.8
-9.16
3.728
15.21
24.86
32.46
38.02
41.75
43.96
45.08
45.52
45.62
45.63
45.62
45.52
45.08
43.96
41.75
38.02
32.46
24.86
15.21
3.728
-9.16
-22.8
-36.5
4.8
7
10.5
15
21
34
48
65
101
173
171
130
79
58
44
34.5
27
22
18.5
15.5
14
12.5
11
9.5
8
6.5
5.5
3.5
2
1
0.55
0.55
0.55
0.55
0.55
0.55
0.55
0.55
0.55
0.55
8.527808825
-2.15657455
-12.3140159
-21.4644364
-28.2452084
-26.2913847
-20.8194663
-9.20522743
24.95328046
98.79477257
102.1805337
69.70861525
29.75479161
21.53556359
21.18598414
25.34342545
30.72780882
37.20934391
43.35640765
47.95864132
52.02335977
54.24658611
54.96305868
54.58204084
53.51739956
52.12101096
51.12803172
49.12101096
47.51739956
46.08204084
44.51305868
42.29658611
38.57335977
33.00864132
25.40640765
15.75934391
4.277808825
-8.60657455
-22.2640159
-35.9144364
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 14
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
-49.2
-60.3
-68.8
-74.2
-76
0.55
0.55
0.55
0.55
0.55
-48.6952084
-59.7413847
-68.2694663
-73.6552274
-75.4967195
Hình 1.5 Đồ thị khai triển p = f( )
P j = f( )
P 1 = f( )
Pkt = f( )
(độ)
680
690
700
710
720
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 15
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
1.2.2.3. Vẽ đồ thị biểu diễn lực tiếp tuyến T
lực ngang N
f
, lực pháp tuyến Z
f
và
.
f
Các đồ thị: T = f(α), Z = f(α), N = f(α) được vẽ trên cùng một hệ toạ độ.
Áp dụng các công thức:
T
P1 .
sin
cos
Z
P1 .
cos
cos
N
P1 .tg
.
Quá trình vẽ các đường này được thực hiên theo các bước sau:
2 (độ/mm).
+ Chọn tỉ lệ xích:
p
+ Căn cứ vào trị số
0,025 MN / m 2 .mm .
R
L
0,25 . Tra các bảng phụ lục 2p, 7p, 11p trong sách Kết
Cấu Và Tính Toán Động Cơ đốt Trong Tập 1 ta có các giá trị của:
cos
cos
và tg
. Dựa vào đồ thị khai triển p= f(
sin
cos
;
ta có các giá trị của p1. Từ đó
ta lập được bảng sau:
φ
P1
(mm)
sin(φ+β)
/
cosβ
0
10
20
30
40
50
60
-75.5
-74.7
-69.3
-60.8
-49.7
-37
-23.3
0.00
0.22
0.42
0.61
0.77
0.89
0.98
T
(mm)
0.00
16.17
29.30
37.03
38.18
32.95
22.78
cos(φ+β)
/
cosβ
1.00
0.98
0.91
0.80
0.66
0.49
0.31
Z
Tanβ
(mm)
75.50 0.00
73.01 0.04
63.10 0.09
48.82 0.13
32.90 0.16
18.24 0.20
7.18
0.22
N
(mm)
0.00
3.25
5.95
7.66
8.10
7.21
5.17
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 16
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
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
-9.66
3.228
14.71
24.36
31.96
37.52
41.25
43.46
44.58
45.02
45.12
45.13
45.14
45.07
44.83
43.86
41.85
38.82
33.66
26.86
18.21
8.528
-2.16
-12.3
-21.5
-28.2
-26.3
-20.8
-9.21
24.95
98.79
102.2
69.71
29.75
21.54
21.19
25.34
30.73
37.21
43.36
1.02
1.03
1.00
0.94
0.86
0.76
0.64
0.52
0.39
0.26
0.13
0.00
-0.13
-0.26
-0.39
-0.52
-0.64
-0.76
-0.86
-0.94
-1.00
-1.03
-1.02
-0.98
-0.89
-0.77
-0.61
-0.42
-0.22
0.00
0.22
0.42
0.61
0.77
0.89
0.98
1.02
1.03
1.00
0.94
9.87
3.32
14.71
22.91
27.39
28.34
26.42
22.52
17.43
11.77
5.90
0.00
5.91
11.78
17.52
22.72
26.81
29.32
28.85
25.26
18.21
8.77
2.20
12.03
19.13
21.68
16.01
8.80
1.99
0.00
21.38
43.19
42.46
22.84
19.20
20.70
25.91
31.62
37.21
40.79
0.11
0.08
0.26
0.42
0.57
0.69
0.79
0.87
0.93
0.97
0.99
1.00
0.99
0.97
0.93
0.87
0.79
0.69
0.57
0.42
0.26
0.08
0.11
0.31
0.49
0.66
0.80
0.91
0.98
1.00
0.98
0.91
0.80
0.66
0.49
0.31
0.11
0.08
0.26
0.42
1.11
0.25
3.80
10.32
18.19
25.97
32.68
37.84
41.42
43.62
44.78
45.13
44.80
43.67
41.65
38.19
33.15
26.87
19.16
11.38
4.70
0.65
0.25
3.79
10.59
18.68
21.11
18.95
9.00
24.95
96.55
93.02
55.98
19.68
10.62
6.52
2.91
2.35
9.61
18.37
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
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
2.33
0.82
3.80
6.19
7.72
8.32
8.05
7.08
5.62
3.86
1.96
0.00
1.96
3.87
5.65
7.14
8.17
8.61
8.13
6.82
4.70
2.17
0.52
2.73
4.19
4.60
3.31
1.79
0.40
0.00
4.29
8.77
8.78
4.84
4.20
4.70
6.13
7.81
9.61
11.01
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 17
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
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
47.96
52.02
54.25
54.96
54.58
53.52
52.12
51.13
49.12
47.52
46.08
44.51
42.3
38.57
33.01
25.41
15.76
4.278
-8.61
-22.3
-35.9
-48.7
-59.7
-68.3
-73.7
-75.5
0.86
0.76
0.64
0.52
0.39
0.26
0.13
0.00
-0.13
-0.26
-0.39
-0.52
-0.64
-0.76
-0.86
-0.94
-1.00
-1.03
-1.02
-0.98
-0.89
-0.77
-0.61
-0.42
-0.22
0.00
41.10
39.29
34.75
28.47
21.34
13.99
6.82
0.00
6.43
12.42
18.01
23.06
27.10
29.13
28.29
23.90
15.76
4.40
8.80
21.75
32.02
37.37
36.39
28.86
15.94
0.00
0.57
0.69
0.79
0.87
0.93
0.97
0.99
1.00
0.99
0.97
0.93
0.87
0.79
0.69
0.57
0.42
0.26
0.08
0.11
0.31
0.49
0.66
0.80
0.91
0.98
1.00
27.29
36.00
42.98
47.86
50.71
51.86
51.72
51.13
48.75
46.05
42.81
38.76
33.51
26.69
18.79
10.77
4.07
0.33
0.99
6.86
17.72
32.21
47.97
62.15
71.98
75.50
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
0.13
0.09
0.04
0.00
11.59
11.54
10.58
8.95
6.88
4.59
2.26
0.00
2.13
4.08
5.81
7.25
8.25
8.55
7.98
6.45
4.07
1.09
2.08
4.94
7.01
7.93
7.53
5.86
3.20
0.00
+ Vẽ hệ trục tọa Decac trong đó trục hoành biểu thị giá trị góc quay trục khuỷu, trục
tung biểu diễn giá trị của T,N,Z. Từ bảng 2 ta xác định được tọa độ các điểm trên hệ
trục, nối các điểm lại bằng các đường cong thích hợp cho ta đồ thị biểu diễn:
T
f
Z
f
; N
f
.
+ Việc vẽ đồ thị biểu diễn lực tiếp tuyến T
ngang N
f
f
, lực pháp tuyến Z
f
và lực
cho ta mối quan hệ giữa chúng cũng như tạo tiền đề cho việc tính
toán và thiết kế về sau nhằm bảo đảm độ ổn định ngang, độ ổn định dọc của động
cơ, phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, đầu to thanh truyền …đồng thời là cơ sở thiết
kế các hệ thống khác như hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn…
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 18
Hình 1.6 Đồ thị N – T Z = f( ).
(độ)
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 19
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
1.2.2.4. Vẽ đồ thị ΣT = f( ).
Để vẽ đồ thị tổng T ta thực hiện theo những bước sau:
+ Lập bảng xác định góc i ứng với góc lệch các khuỷu theo thứ tự làm việc.
+ Góc lệch khuỷu trục của 2 xi lanh làm việc kế tiếp nhau:
k
180.
i
180.4
4
180 0 .
+ Thứ tự làm việc của động cơ là: 1342.
Ta có bảng xác định góc lệch công tác và thứ tự làm việc của các khuỷu trục:
Xi lanh
Tên kỳ làm việc
αi o
1
Nạp
Nén
Cháygiãn nở
Thải
0
2
Nén
Cháygiãn nở
Thải
Nạp
180
3
Thải
Nạp
Nén
CháyGiãn nở 540
4
Cháygiãn nở
Thải
Nạp
Nén
360
0
0
0
0
0
0 180
360 540 720
+ Sau khi lập bảng xác định góc
i
ứng với các khuỷu theo thứ tự làm việc, dựa vào
bảng tính N, T, Z và lấy tỉ lệ xích μΣT = μT = 0,025(MN/m2.mm), ta lập được bảng
T
tính
tiến theo
f
. Trị số của Ti ta đã tính, căn cứ vào đó tra bảng các giá trị Ti đã tịnh
. Cộng tất cả các giá trị của Ti ta có
T
α1
0
10
T1(mm)
0.00
-16.17
α2
180
190
T2
0.00
-5.91
α3
540
550
T3
0.00
-6.43
20
-29.30
200
-11.78
560
-12.42
30
-37.03
210
-17.52
570
-18.01
40
-38.18
220
-22.72
580
-23.06
50
-32.95
230
-26.81
590
-27.10
60
-22.78
240
-29.32
600
-29.13
70
-9.87
250
-28.85
610
-28.29
80
3.32
260
-25.26
620
-23.90
90
100
110
14.71
22.91
27.39
270
280
290
-18.21
-8.77
2.20
630
640
650
-15.76
-4.40
8.80
T1 T2
T3
T4 .
α4
T4
Σ T
360
370
0.00
21.38
380
43.19
390
42.46
400
22.84
410
19.20
420
20.70
430
25.91
440
31.62
37.21
40.79
41.10
0.00
-7.12
10.31
30.11
61.13
67.66
60.52
41.10
14.23
17.95
50.52
79.50
450
460
470
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 20
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
120
28.34
300
12.03
660
21.75
130
26.42
310
19.13
670
32.02
140
22.52
320
21.68
680
37.37
150
160
170
180
17.43
11.77
5.90
0.00
330
340
350
360
16.01
8.80
1.99
0.00
690
700
710
720
36.39
28.86
15.94
0.00
480
39.29
490
34.75
500
28.47
21.34
13.99
6.82
0.00
510
520
530
540
101.4
0
112.3
3
110.0
4
91.17
63.41
30.66
0.00
+ Nhận thấy tổng T lặp lại theo chu kỳ 180 0 vì vậy chỉ cần tính tổng T từ 00 đến
1800 sau đó suy ra cho các chu kỳ còn lại.
+ Vẽ đồ thị tổng T bằng cách nối các tọa độ điểm ai
i
;
T i bằng một đường
cong thích hợp cho ta đường cong biểu diễn đồ thị tổng T.
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 21
Σ
tb
Σ (MN/m2)
H ình 7: Đồ thị ΣT = f( )
(độ)
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
+ Sau khi đã có đồ thị tổng
Phương pháp xác định
T tb
+ Tính
Ti
18
364,8
18
T
f
ta vẽ
T tb (đại diện cho mô men cản).
T tb như sau:
20,3(mm) .
T tb theo công thức lý thuyết như sau:
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 22
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
T tblt
30.N i .10
.n.R.F pt .
3
Trong đó:
Ni Công suất chỉ thị: Ni =
Ne
=
m
98,5
= 109,4(kW).
0,9
Hiệu suất cơ giới của động cơ.
m
= 0,63 ÷ 0,93 => ta chọn bằng 0,9.
m
n = 5410 (vòng/phút) số vòng quay của động cơ.
R = 0,0435 (m) – bán kính quay của chốt khuỷu.
φ = 1 hệ số điền kín đồ thị công.
Fpt diện tích đỉnh piston.
=>
30.109,4.10 3.4
.5410.0,0435. .0,0973 2.1
T tblt
0,598( MN / m 2 ).
Giá trị biểu diễn của ΣTtb theo công thức lý thuyết là: 23,93(mm)
+ Ta kiểm nghiệm bằng công thức lý thuyết như sau:
T tb
Ttblt
T tb
23,93 20,3
.100 0 0 15,1 0 0 .
23,93
1.2.2.5. Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.
Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên chốt
khuỷu ở mỗi vị trí của chốt khuỷu. Sau khi có đồ thị này ta tìm được trị số trung bình
của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, cũng có thể dễ dàng tìm được lực lớn nhất và
bé nhất, dùng đồ thị phụ tải có thể xác định được khu vực chịu tải ít nhất để xác
định vị trí lỗ khoan dẫn dầu bôi trơn và để xác định phụ tải khi tính sức bền ổ trục.
Các bước tiến hành vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu được tiến hành
như sau:
+ Vẽ hệ trục toạ độ TO’Z trong đó trục hoành O’T có chiều dương từ tâm O’ về
phía phải còn trục tung O’Z có chiều dương hướng xuống dưới.
+ Chọn tỉ lệ xích:
T
Z
0,025 (MN/m2)/mm.
0,025 (MN/m2)/mm.
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 23
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
+ Dựa vào bảng tính T
f
Z
f
. Ta có được toạ độ các điểm ai
Ti ; Z i
ứng với các góc α = 100 ; 200…7200. Cứ tuần tự như vậy ta xác định được các điểm
từ 0
T0 ; Z 0 cho đến 72
T72 ; Z 72 .
+ Nối các điểm trên hệ trục toạ độ bằng một đường cong thích hợp, ta có đồ thị
biểu diễn phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.
+ Trong quá trình vẽ để dễ dàng xác định các toạ độ điểm ta nên đánh dấu các toạ
độ điểm đồng thời ghi các số thứ tự tương ứng kèm theo.
+ Tính lực quán tính của khối lượng chuyển động quay của thanh truyền (tính trên
đơn vị diện tích của piston).
Từ công thức: Pko
m2 .R.
2
Với: m2 : Khối lượng đơn vị của thanh truyền quy về tâm chốt khuỷu.
Ta có khối lượng thanh truyền quy về tâm chốt khuỷu là:
m2’ = mtt – m1 = 0,7 – 0,21 = 0,49(kg)
=> m2
m' 2
F pt
Vậy: Pko
65,93.0,0435.566,53 2
0,49.4
.0.0973 2
65,93(kg / m 2 )
920525,5 N m 2
0,921 MN m 2
Từ gốc tọa độ O’của đồ thị lấy theo hướng dương của Z một khoảng:
O’O =
Pko
p
0,921
0,025
36,84(mm)
O là tâm chốt khuỷu, từ tâm chốt khuỷu ta kẻ đường tròn tượng trưng cho chốt
khuỷu, giá trị của lực tác dụng lên chốt khuỷu là vectơ có gốc O và ngọn là một
điểm bất kỳ nằm trên đường biểu diễn đồ thị phụ tải.
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 24
Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
720
10
710
20
700
530
540
520
510
500
550
30
560
190
200
570
180
170
490
150
210
580
140
220
590
40
240
480
230
250
600
340
610
260
680
130
270
630
300
640
o
70
14
13
660
440
650
420
12
11
410
10
400
8
360
17
7
o'
19
T
430
9
18
460
450
90
80
15
16
670
100
310
350
60
110
320
620
470
120
330
50
690
160
6
5
20
4
21
22
23
3
0
1
390
2
O1
380
370
Z
Hình 8 : Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu
1.2.2.6. Đồ thị phụ tải tác dụng lên dầu to thanh truyền.
Để vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền ta thực hiện theo các bước
như sau:
+ Vẽ dạng đầu to thanh truyền lên tờ giấy bóng, tâm của đầu to là O.
+ Vẽ một vòng tròn bất kì tâm O. Giao điểm của đường tâm phần thân thanh truyền
với vòng tròn tâm O tại 0o.
+ Từ điểm 0o, ghi trên vòng tròn các điểm 0;1;2…36 theo chiều quay trục khuỷu
(chiều kim đồng hồ) và tương tự ứng với các góc
10 0
10 0
;
20 0
20 0
…
SVTH : Đinh Ngọc Tú Trang 25
