Nhom 3 nguyen trung hieu nguyen hoang thai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ TḤT TPHCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

MƠN HỌC: TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Để tài: TIỂU ḶN TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

GVHD:

ĐỖ TẤN THÍCH

SVTH:

NGUYỄN TRUNG HIẾU
MSSV: 19645235
NGUYỄN HỒNG THÁI
MSSV:19645256

TP.HCM,NGÀY.... THÁNG ....NĂM....


Lời Cảm Ơn
" Tính Tốn Động Cơ Đốt Trong" là môn học mà em rất tâm đắc và em cảm thấy nó là một
mơn học bổ ích để bổ sung thêm hành trang cho em trên con đường phát triển nghành ô tô
sau này. Trong quá học em đã được thầy Đỗ Tấn Thích giảng dạy một cách rất tận tình và
chu đáo để em hiểu rõ nhất những vấn đề chuyên sâu của một động cơ đốt trong là như thế
nào. Và thầy cũng đã tận tình hướng dẫn cho em làm tốt bài tiểu luận báo cáo cuối kỳ để em
có 1 kết quả tốt.
Qua đó em xin chân thành cảm ơn thầy Đỗ Tấn Thích, và em mong nhận được từ thầy
nhiều kiến tức hữu ích khác hơn.Xin chân thành cảm ơn.

MỤC LỤC

Trang

Chương 1: Tính tốn nhiệt của động cơ đốt trong............................................................... 5
1.1. Các thơng số tính tốn .......................................................................................... 5
1.2. Tính tốn q trình nạp .......................................................................................... 6
1.3. Tính tốn q trình nén .......................................................................................... 7
1.4. Tính tốn q trình cháy......................................................................................... 8
1.5. Tính tốn q trình giãn nở ....................................................................................10
1.6. Tính tốn các thơng số chu trinh công tác.... ..........................................................11
1.7. Thông số kết cấu động cơ... ....................................................................................13
Chương 2: Tính tốn động lực học cơ cấu Trục khuỷu - Thanh truyền............................... 14
2.1. Động học của piston............................................................................................... 14
2.1.1. Chuyển vị của piston ....................................................................................14
2.1.2. Vận tốc cùa piston..... ................................................................................... 15
2.1.3. Gia tốc của piston..........................................................................................16
2.2. Động lực học của cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền...............................................17
2.2.1. Khối lượng nhóm trục khuỷu - thanh truyền... .............................................17
2.2.2. Khối lượng các chi tiết chuyển động tịnh tiến. .............................................18
2.2.3. Khối lượng các chi tiết chuyển động quay ...... .............................................18
2.2.4. Lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến....................................18
2.2.5. Lực quán tính của khối lượng chuyển động quay.........................................19
2.2.6. Lực khí thể.....................................................................................................19
2.3. Hệ lực tác dụng trên cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền...........................................19
2.4. Các đồ thị.. ..............................................................................................................20
2.4.1. Đồ thị chuyển vị............................................................................................ 20
2.4.2. Độ thị vận tốc................................................................................................ 21
2.4.3. Độ thị gia tốc ...... .......................................................................................... 21

2.4.4. Đồ thị lực tác dụng lên chốt piston P1...........................................................22
2.4.5. Độ thị lực quán tính chuyển động tịnh tiến Pj...............................................22
2.4.6. Độ thị lực tác dụng tâm thanh truyền Ptt....................................................... 23
2.4.7. Độ thị lực tác dụng trên phương thẳng tâm xylanh N...................................23
2.4.8. Đồ thị lực tiếp tuyến T ................................................................................. 24
2.4.9. Đồ thị lực pháp tuyến Z ................................................................................24
2.4.10. Độ thị momen quay trục khuỷu...................................................................25
2.5. Code các độ thị.......................................................................................................25
2.5.1. Code đồ thị chuyển vị piston.........................................................................25
2.5.2. Code độ thị vận tốc piston.............................................................................26
2.5.3. Code đồ thị gia tốc piston ............................................................................. 26
2.5.4. Code đồ thị lực tác dụng lên chốt piston P1...................................................26
2.5.5. Code độ thị lực quán tính chuyển động tịnh tiến Pj...... ................................27
2.5.6. Code đồ thị lực tác dụng tâm thanh truyền Ptt........ ...................................... 27
2.5.7. Code đồ thị lực tác dụng trên phương thẳng tâm xylanh N ..........................28
2.5.8. Code đồ thị lực tiếp tuyến T..........................................................................28


2.5.9. Code đồ thị lực pháp tuyến Z .......................................................................28
2.5.10. Code đổ thị momen quay trục khuỷu ..........................................................29


Chương 1: TÍNH TOAN NHIỆT CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1.1. Các thơng số tính tốn:
+ Tên động cơ: Mitsubishi Zinger GLS AT 2009
- Động cơ tính tốn là động cơ xăng 4 kì,4 xi-lanh thẳng hàng, khơng tăng áp
- Cơng suất thiết kế Ne = 104 kW.
- Số vòng quay thiết kế n = 5250 v/p.
- Momen xoắn cực đại Memax = 211 N.m
- Tỉ số nén : ԑ = 9

- Hành trình piston S= 100 mm
- Đường kính xylanh D= 86,5 mm
- Thông số kết cấu λ = 0,2
+ Các thơng số tính tốn nhiệt:
- Áp suất khí nạp đã được nén: pk = p0 [MN/m2]
Do áp suất khí nạp được chọn bằng áp suất khí trời p0 = 0,1 [MN/m2]
- Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp (Tk) :
Nhiệt độ mội trường được chọn dựa theo nhiệt độ bình qn của cả năm. Vì đây là động cơ
khơng tăng áp nên ta có nhiệt độ mơi trường bằng nhiệt độ trước xupap nạp nên:
Tk = To = 26°C = 299° K
- Áp suất cuối quá trình nạp (pa):
Áp suất cuối quá trình nạp phụ thuộc vào rất nhiều thơng số như số vịng quay trục khuỷu, tiết
diện lưu thông hẹp nhất của tiết diện và ảnh hưởng của hệ cản đường nạp. Vì vậy áp suất cuối quá
trình nạp ta có thể cọn trong phạm vi:
p a = ( 0,80 ÷ ∆p k ) p 0
=>

p a = ( 0,80 ÷ 0,90 ) .0,1

p a = 0, 085
=>
- Chọn áp suất khí sót (pr):
Là một thơng số quan trọng đánh giá mức độ thải sạch sản phẩm cháy ra khỏi xilanh động cơ.
Tương tự như áp suất cuối q trình nạp, áp suất khí sót được xác định bằng quan hệ sau:
p r = (1, 05 ÷ 1,12)p k = 1,10 ×p k = 1,10.0,1 = 0,11
- Nhiệt độ khí sót (Tr):
Phụ thuốc vào thành phần của hỗn hợp khí, mức độ giản nở và sự trao đổi nhiệt trong quá trình
giản nở và thải.
Đối với động cơ xăng:
Tr = 700 ÷ 800° K

Ta co thể chọn:
Tr = 800° K
- Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới (∆T):
Khi tăng nhiệt độ khí nạp mới mật độ của nó sẽ giảm, cho nên dùng phương pháp đặc biệt để
sấy nóng hệ thống nạp của động cơ xăng chỉ có lợi trong phạm vi mà nhiệt lượng cung cấp cho nó
được lợi dụng để bốc hơi nhiên liệu. Sấy nóng q sẽ ảnh hưởng khơng tốt đến lượng khí nạp vào
xilanh. Trị số tăng nhiệt độ của khí nạp mới được biểu thị theo công thức sau:
∆T = (0 − 20)°C = 20°C

5


- Hệ số nạp thêm λ1:
Hệ số nạp thêm ta chọn trong giới hạn λ1 = 1,02 ÷ 1,07
Ta co thể chọn: λ1 = 1,05
- Hệ số quét buồng cháy λ2 = 1
- Hệ số định tỷ nhiệt λt:
Hệ số đính tỷ nhiệt phụ thuộc vào thành phần của khí hỗn hợp và nhiệt độ khí sót. Thực nghiệm
thống kê đối với động cơ xăng ta chọn: α=0,85-0,92
Từ đó ta chọn α=0,9
Ta có thể chọn hệ số định tỷ nhiệt: λt = 1,13
- Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm:
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z phụ thuộc ξ z vào chu trình cơng tác của động cơ.Ta chọn:
ξ z = 0,85 ÷ 0,92 = 0,85
- Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm:
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b tùy thuộc
chọn:

ξb vào từng loại động cơ. Với động cơ xăng ta

ξb = 0,85 ÷ 0,95 = 0,9

- Hệ số điền đầy đồ thị công:
Hệ số điền đầy đồ thị công phụ thuộc vào
xăng ta chọn:

ϕ d từng loại động cơ xăng hay Diesel. Với động cơ

ϕd = 0.92 ÷ 0,97 = 0,95

1.2. Tính tốn q trình nạp:

ηv

+ Hệ số nạp :

m: là chỉ số đa biến

1


 Pr  m
Pa
1
Tk
v =
ì
ì 1 t 2 ữ
− 1 Tk + ∆T Pk 
 Pa  




trung bình của khơng khí, chọn m=1,5
Thế vào cơng thức ta đươc:
1


 
1
1
299
0, 085 
 0,11  ,5 
ηv =
×
×
9.1, 05 − 1,13.1
÷ = 0,807
9 − 1 299 + 20 0,1 
 0, 085  



+ Hệ số khí sót

γr

:

γr =

λ2 (  Tk + ∆T ) Pr
1
× ×
1
Tr
Pa
 Pr   m
ελ1 − λt λ2  ÷
 Pa 
6


Thế các thông số vào công thức ta được:
1(  299 + 20 ) 0,11
1
γr =
×
×
= 0, 056
1
800
0, 085
γ r = 0, 06 ÷ 0,10
γr
 0,11   1,5
nằm trong
9.1, 05 − 1,13.1
÷

 0, 085 
khoảng giá trị:
+ Nhiệt độ cuối quá trình nạp :
Ta
m −1
 m

P 
T0 + ∆T + λt γ r Tr  a ÷
 Pr 
Ta =
1+ γ r

Thế các thông số vào công thức ta
được:
1,5 −1
 1,5

 0, 085 
299 + 20 + 1,13.0, 056.800 
÷
 0,11 
T
=
(340
÷
400)K
T
a
a

T
=
= 349( K )
nằng trong khoảng giá a
1 + 0, 056
trị:
1.3. Tính tốn q trình nén:
+ Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới:
mc v = 19,806 + 0, 00209 T   kJ / kmol.0  K 
Thay số vào ta được:
mc v = 19,806 + 0, 00209 .299 = 20, 43   kJ / kmol.0  K 
+ Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy:
Khi 0,7 < α < 1 cho động cơ xăng
1
mc′′v = (17,997 + 3,504α ) + (360,34 + 252, 4α ) ×10 −5  T
2
Thay số vào ta
được:
1 / kmol.0  K 
 4.0,9) ×10 −5  .299 = 22, 02
mc′′v = (17,997 + 3,504.0,9) +  kJ(360,34
+ 252,
2

+ Tỷ nhiệt

mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trong q trình nén:
′
mc v + γ r mc′′v
 kJ / kmol.0  K 

mc v =
1+ γ r
Thay số vào ta được:

′

mc v =

20, 43 + 0,9.22, 02
= 21,18  kJ / kmol.0  K 
1 + 0,9

8,314
+ Chỉ số n1 − 1 = a ′ + b′ ×T × ε n1 −1 + 1
v
v
a

(

7

)


nén đa biến trung bình:
Thay các giá trị vào hai vế của phương

n1 trình cho đến khi cân bằng 2 vế ( sai số cho phép

là 0,2%) ta được:
n1 − 1 =

8,314
8,314
=
= 1,3744
n1 −1
a + b ×Ta × ε + 1 19,806 + 0, 00419 ×349. 9n1 −1 + 1
2
′
v

(

′
v

)

(

)

=>

n1=1,3744
+ Áp suất và nhiệt độ cuối quá trình nén trình theo cơng thức sau:
p c = p a ×ε n1  MN / m 2 
Thay số ta xác định được:

p c = 0, 085 ×91,3744 = 1, 74  MN / m 2 
+ Nhiệt độ cuối quá trình nén:

Tc = Ta ε n1−1

 0  K 

Thay số ta xác định được:
Tc = 349.91,3744 −1 = 794  0  K 
1.4. Tính tốn q trình cháy:
+ Lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu:
1 C H O
M0 =
 + − ÷[kmolkk / kg.nl]
0, 21  12 4 32 

Đối với động cơ xăng ta có: C=0,855;H=0,145;O=0 nên thay vào cơng thức ta được:
M0 =

1  0,855 0,145 0 
+
− ÷ = 0,512[kmolkk / kg.nl]

0, 21  12
4
32 

+ Lượng khí
nạp mới thực tế vào xylanh:

M 1 = α ×M o + 1/ η nl [kmolkk / kgnl]

ηnl - Trọng lượng phân tử của xăng: ηnl = 114 kg
Thay các thông số vào công thức ta được:
M 1 = 0,9 ×0,512 + 1/114 = 0, 469 [kmol kk / kg nl]

8


+ Lượng sản vật cháy:

α < 1 M2 =

C H
+ + 0, 79.α ×M 0 [kmol SVC / kg nl]
12 2
Thay các

thông số vào công thức ta được:
0,855 0,145
M2 =
+
+ 0, 79.0,9 ×0,512 = 0,507 [kmol SVC / kg nl]
12
2
+ Hệ số
thay đổi phân tử lý thuyết:

β0 =

M 2 0,507
=
= 1, 08
M1 0, 469

+ Hệ số thay đổi phân tử thức tế:
β 0 + γ r 1, 08 + 0, 056
β=
=
= 1, 075
1+ γ r
1 + 0, 056
+ Hệ số biến đổi phân tử
khí tại điểm:

βz = 1+

xz =

β0 − 1
×x z
1+ γ r

ξ z 0,85
=
= 0,94
ξb 0,9

Trong đó:

Thay số vao cơng thức ta
được:

βz = 1+

1, 08 − 1
×0,94 = 1, 07
1 + 0, 056
+ Tổn thất nhiệt lượng do

cháy khơng hồn tồn:
Đối với động cơ xăng vì α < 1
∆Q H = 120.103 (1 − α ) ×M 0 = 120.103 (1 − 0,9) ×0,512 = 6144 [ kJ / kgnl]
+ Tỷ số mol đẳng tích trung bình tại điểm Z:

γ 
M 2  x z + r ÷mc′′v + M1 ( 1 − x z ) mc v
β0 

mc′′vz =

γ 
M 2  x z + 9 r ÷+ M1 ( 1 − x z )
β0 



Thay số vào ta được:
0, 056 kJ


 / kmol.0  K 
0,507.  0,94 +
.22, 02 + 0, 469. ( 1 − 0,94 ) .20, 43
1, 08 ÷


′′
mc vz =
= 21,93
0, 056 

0,507.  0,94 +
+ 0, 469. ( 1 − 0,94 )
1, 08 ÷


+ Nhiệt độ
cuối q trình cháy:
Đối với động cơ xăng:

Trong đó:

ξ z ( Q H − ∆Q H )
+ mc′vc Tc = β z mc′′vz Tz
M1 ( 1 + γ r )
′
b'
0, 00419
mc vc = a 'v + v .Tc = 19,806 +
.794 = 21, 47  kJ / kmol.0  K 

2
2

Qh: Đối với động cơ xăng ta chọn 44.103 [kJ/kg nl]
0,85 ( 44.103 − 6144 )
⇒
+ 21, 47.794 = 1, 07.21,93 Tz
0, 469 ×(1 + 0, 056)

⇒ Tz = 3495( K )
+ Áp suất cuối quá trình cháy:

T
p z = β z × z ×pc
Tc
Thay số vào ta được:
3495
p z = 1, 07 ×
×1, 739 = 8,16[ Mpa]
794
1.5. Tính tốn q trình giãn
nở:
+ Hê số giãn nở sớm:
Đối với động cơ xăng p=1
+ Tỷ số giãn nở sau:

Đối với động cơ xăng p= ԑ = 9
+ Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2:

10

Ta có chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 được xác định từ phương trình cân bằng sau:
8,314
n2 −1 =
*
( ξ b − ξ z ) .QH
b
+ a ′vz + z (  Tz + Tb )
M1 ( 1 + γ r ) β ( Tz − Tb )
2
Trong đó: Tb là nhiệt
trị tại điểm b và đối với động cơ xăng được xác định theo công thức:
T
Tb = n2z−1
δ
*
Q
H
: là nhiệt trị thấp của nhiên liệu.
Với động cơ xăng:
QH* = QH − ∆QH = 44000 − 6144 = 37856( kJ / kg.nl)
Thay các giá trị n2 vào 2 vế phương trình đến khi cân bằng 2 vế với sai số <0, 2%
8,314
n2 −1 =
= 1, 205
( 0,9 − 0,85) .37856
0, 0058 
3495 
+ 21,1 +

.   3495 + n2 −1 ÷
3495 
2
9



0, 469. ( 1 + 0, 056 ) .1, 075.  3495 − n2 −1 ÷
9



=> n2= 1,205
+ Nhiệt độ cuối cùng của quá trình giãn nở:
Tb =

3495
= 2227,55( K )
91,205−1
+ Áp suất cuối qáu trình giãn nở:

p
pb = nz2
δ
Thay số vào ta được:

pb =

8,16
= 0, 57(Mpa )

91,205
+ Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót:

m −1
 m

Ta xét điều kiện:

P 
Tr = Tb  r ÷
 Pb 

1,5 −1
 1,5

 0,11 
= 2227,55. 
÷
 0,57 

= 1287, 26  0  K 

∆Tr 1000 − 900
=
= 7% ≤ 15%
Tr
1287, 26
11

1.6. Tính tốn các thơng số có chu trình cơng tác:
+ Áp suất chỉ thị trung bình:
ε n1  λ 
1 
1 
1 
′
2
pi = p a
×1 − n 2−1 ÷−

1 − n1 −1 ÷  MN / m 
ε −1  n2 −1  ε
 n1 − 1  ε

là hệ sống tăng áp:

Trong đó

pz = λ.pc
⇒λ =

pz 8,16
=
= 4, 6
pc 1, 739

Thay các thông số vào ta

được:

91,3744  4, 6
1
1
1


2
p = 0, 085
ì1 1,2051 ữ
1 − 1,3744 −1 ÷ = 1, 4  MN / m 

9 − 1 1, 205 − 1  9
 1,3744 − 1  9

′
i

+ Áp suất chỉ thị trung bình thực tế:
pi = ϕ d .p'i = 0,95.1, 4 = 1,3( MPa)
+ Áp suất tổn thất cơ khí:

pm = a + bV
. b + (p r − pa )

[MN/

m2}
S .n 100.10−3.5250
Vp =
=

= 17,5(m / s)
30
30

Trong đó:
Ta

a=0,048 ; b=0,01512
Thay các thông số vào công thức ta được:
pm = 0, 048 + 0, 01512.17,5 + (0,11 − 0, 085) = 0,3376[ MN / m 2 ]
+ Áp suất có ích trung bình:
pe = pi − pm = 1,3 − 0,3376 = 0,96( MN / m 2 )
+ Hiệu suất cơ giới:

ηm =

pe 0,96
=
= 0, 7
pi
1,3
+ Hiệu suất chỉ thị:

12

chọn

λ

ηi = 8,314.

M 1.pi .Tk
QH .p k .ηv
Thay số vào ta được:

ηi = 8,314.

0, 469.1,3.299
= 0, 4
44000.0,1.0,807
+ Hiệu suất có ích:

M .p .T
ηe = 8,314. 1 e k
QH .p k .ηv
Thay số vào ta được:

ηe = 8,314.

0, 469.0,96.299
= 0,3
44000.0,1.0,807
+ Suất tiêu hao nhiên liệu

chỉ thị:

gi =

3600

[ g / kW .h]
QH .ηi
Thay số vào ta được:

3600
gi =
= 0, 2045[ g / kW .h]
44000.0, 43
+ Suất tiêu hao nhiên liệu
có ích:

ge =

3600
[ g / kW .h]
QH .ηe

Thay số vào ta được:
ge =

3600
= 0, 27[ g / kW .h]
44000.0,3
1.7. Thông số kết cấu động cơ:

+ Thể tích cơng tác:
vh =

30.τ . N e
30.4.104

=
= 0, 619(dm3 )
Pe .n e .i 0,96.5250.4

+ Kiểm nghiệm xylanh

13


D1 = 100.

4.Vh
4.0, 619
=100.
= 88,8(mm)
π .S
3,14.100

Chương 2: TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU - THANH
TRUYỀN

14


Hình 1.Sơ
đồ lực và
momen tác
dụng lên
cơ cấu
2.1. Động

học

của

piston:
2.1.1.
Chuyển vị
của piston

λ


S p = R (1 − cos α ) + (1 − cos 2α ) 
4



Đây là phương trình chuyển động cơ cấu của trục khuỷu - thanh truyền, biểu diễn bằng khoảng
trượt của piston phụ thuộc và a,R ( bán kính quay trục khuỷu) và :
R
λ=
L
Trong đó:
S = 100mm = 0,1(m)
S 0,1
S = 2R ⇒ R = =
= 0, 05(m)
2
2

λ = 0, 25

Ta có:

15

Ta chọn:


S p = S pI + S pII
⇒ S pI = R (1 − cos a)
Chạy a từ 0o đến 360o,thay vào ta
được:

λ
⇒ S pII = R .(1 − cos 2a)
4

a

SpI

SpII

S

0

0

0

0

30

0,00698729811

0,0004186706132

0,007405968723

60

0,025

0,0015625

0,0265625

90

0,05

0,003125

0,053125

120

0,075

0,0046875

0,0796875

150

0,09330127019

0,005831329387

0,09913259958

180

0,1

0,00625

0,10625

210

0,09330127019

0,005831329387

0,0991325406

240

0,075

0,0046875

0,0796875

270

0,05

0,003125

0,053125

300

0,025

0,0015625

0,0265625

330

0,00698729811

0,004186706132

0,01117400424

360

0

0

0

2.1.2. Vận tốc piston
Ta xác định phương trình chuyển động của piston là:
λ
V p = Rω (sin α + sin 2α )
2

V p = V pI + V pII
⇒ V pI = Rω.sin α
⇒ V pII = Rω
16

λ
sin 2α
2

Trong đó:


Ta có:

2π n 2.π .5250
=
= 549, 78(rad / s)
60
60
R = 0, 05(m)
Chạy a từ 0o đến 360o,thay λ = 0, 25(m)

ω=

vào ta được:
a

VpI

VpII

Vp

0

0

0

0

30

13,7445

2,975771541

15,72027154

60

23,80617262

2,975771541

26,78194416

90

27,489

0

27,489

120

23,80617232

-2,975771541

20,83040078

150

13,7445

-2,975771541

10,76872846

180

0

0

0

210

-13,7445

2,975771541

-10,76872846

240

-23,80617232

2,975771541

-20,83040078

270

-27,489

0

-27,489

300

-23,80617232

-2,975771541

-26,78194416

330

-13,7445

-2,975771541

-15,72027154

360

0

0

0

+ Tốc độ trung bình:
Vtb =

Sn 2
2
= .Rω = .0, 05.549, 78 = 17,5(m / s)
30 π
π

+Vận tốc piston có giá trị max:

17

α = 73o ÷ 78o


V p max = (1, 6 ÷ 1, 66).Vtb
→ V p max = 1, 65.17,5 = 28,9(m / s )
2.1.3. Gia tốc piston:
Cơng thức tính gia tốc của piston:
J p = Rω 2 .(cos ϕ + λ.cos 2ϕ )
Trong đó:

J p = J pI + J pII
⇒ J pI = Rω 2 cos α
⇒ J pII = Rω 2λ .cos 2α Chạy a từ 0o đến 360o,thay vào ta
được:

a

JpI

JpII

Jp

0

15112,90242

3778,225605

18891,12803

30

13088,15742

1889,112803

14977,27022

60

7556,45121

-1889,112803

5667,338407

90

0

-3778,225605

-3778,225605

120

-7556,45121

-1889,112803

-9445,564013

150

-13088,15742

1889,112803

-11199,04462

180

-15112,90242

3778,225605

-11334,67682

210

-13088,15742

1889,112803

-11199,04462

240

-7556,45121

-1889,112803

-9445,564013

270

0

-3778,225605

-3778,225605

300

7556,45121

-1889,112803

5667,338407

330

13088,15742

1889,112803

14977,27022

360

15112,80242

3778,225605

18891,02803

2.2.Động lực học của cơ cấu trục khủy-thanh truyền:

18


2.2.1. Khối lượng nhóm trục khuỷu-than truyền:
+ Khối lượng nhóm piston: mnp =15 (g/cm2)

+ Khối lượng nhóm thanh truyền: mtt =20 (kg/cm2)

Hình 2. Sơ đồ tính khối lượng thanh truyền
Xác định khối lượng tập trung tại tâm đầu nhỏ(mA) và khối lượng tập trung tại tâm đầu
to(mB) theo công thức sau:
mA = (0, 275 ÷ 0,350).m tt
⇒ mA = 0,350.mtt = 0,350.20 = 7( kg )

mB = (0, 650 ÷ 0, 725).mtt
⇒ mB = 0, 650.mtt = 0, 650.20 = 13( kg )

+ Khối lượng nhóm trục khuỷu: mk =20 (kg2)
19


Hình 3. Khối lượng trục khuỷu
2.2.2. Khối lượng các chi tiết chuyển động tinh tiến:
+ Khối lượng chuyển động tịnh tiến của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền thường được tính trên
đơn vị đỉnh piston, do đó:
m = (m A + mnp )

1
( g / c m2 )
FP
Trong đó:

FP =

π .D π .0,888
=

= 6,19.10−3 (cm 2 )
4
4
2

2

Thay số vào ta được:
1
m j = (7000 + 15)
= 1133279,5( g / c m 2 )
−3
6,19.10
2.2.3. Khối lượng các
chi tiết chuyển động quay:
+ Khối lượng chuyển động quay của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền khi tính trên đơn vị diện
tích piston có dạng :

20


mr = (m k + mB ).

1
( g / c m2 )
Fp
Thay số vào ta được:

mr = (2000000 + 13000).

1
= 325201938, 6( g / c m 2 )
−3
6,19.10
2.2.4.Lực

quán

tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến:
Lực quán tính chuyển động tịnh tiến có cơng thức như sau:
Pj = − m j j = − m j Rω 2 .(cos α + λ.cos 2α )
Trong đó:

Pj = PjI + PjII

Ta có:
PjI = − m j Rω 2 cos α
PjII = −m j Rω 2 λ cos 2α
Chạy a từ 0o đến 360o,thay vào ta
được:

α
PjI

PjII

Pj

0

-36639569,5

-9159892,375

-45799461,88

45

-25908088,05

0

-25908088,05

90

0

9159892,375

9159892,375

135

25908088,05

0

25908088,05

180

36639569,5

-9159892,375

27479677,13

225

25908088,05

0

25908088,05

270

0

9159892,375

9159892,375

315

-25908088,05

0

-25908088,05

360

-36639569,5

-9159892,375

-45799461,88

21


2.2.5. Lực quán tính của khối lượng chuyển động quay:
Lực quán tính của khối lượng chuyển động quay xác định bằng công thức sau:
Pk = −mr R.ω 2 = 325201938, 6.0, 05.549, 782 = 4,914 ×1012
2.2.6. Lực khí thể:

Pkt = pkt .Fp ( MN )

Trong đó: pkt là áp suất khí thể
P là áp suất trong q trình cháy
Po là áp suất khí trời = 0,01 (MN/m2)
Pkt=p-po
=> pkt= 8,16-0,01=8,15 (MN/m2)
Thay số vào công thức ta được:
Pkt = 6,19.10-7.8,15=0,000005 (MN)
2.3. Hệ lực tác dụng trên cơ cấu trục khủy - thanh truyền:
Lực tác dụng trên chốt piston là hợp lực của lực quán tính và lực khí thể:
P1 = Pkt + Pj ( MN )

Lực P1 tác dụng trên chốt piston và đẩy thanh truyền.
Ta phân P1 thành 2 thành phần lực: P1 = N+Ptt
N - Lực tác dụng trên phương thẳng góc đường tâm xylanh
Ptt - Lực tác dụng trên phương đường tâm thanh truyền
Từ quan hệ lượng giác ta có thể các định được trị số của 2 thành phần lực:
1
Ptt = p1.
cos β
N = p1.tg β
Phân Ptt thành 2 phân lực: lực
tiếp tuyến T và lực pháp tuyến Z tác dụng lên tâm chốt khuỷu. Trị số được xác định theo quan

22


hệ sau:

sin(α + β )
cos β
cos(α + β )
Z = ptt .cos.(α + β ) = p1.
cos β

T = ptt .sin(α + β ) = p1.

Lực tiếp tuyến T tạo ra
momen

khuỷu:
M = T.R

Thay các trị số vào ta được:
M T = T .R = R.(

sin(α + β )
).p1
cos β

2.4.Các đồ thị:
2.4.1. Đồ thị chuyển vị:

23

làm

quay

trục


Hình 4. Đồ thi chuyển vị của piston

2.4.2. Đồ thị vận tốc:

24


Hình 5. Đồ thị vận tốc của piston

2.4.3. Đồ thị gia tốc:

25