Đề tài Tính toán động học, động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền

Nội dung text: Đề tài Tính toán động học, động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền

1. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN LỜI NÓI ĐẦU Động cơ đốt trong là loại máy ra đời từ rất sớm, có thể nói nó đã giúp con người tiến lên một bậc trong lịch sử phát triển của mình bởi từ khi xuất hiện nó đã từng bước giải phóng lao động chân tay cho con người với năng suất làm việc rất cao. Cho đến ngày nay nó vẫn là loại máy tạo nhiều giá trị nhất về mặt kinh tế và trong tương lai nó sẽ tiếp tục được chúng ta cải tạo và phát triển. Là một sinh viên thuộc khoa Cơ khí ĐH GTVT em được giao thực hiện TKMH môn Động Cơ Đốt Trong với nội dung tính bền & vẽ trục khuỷu. Do trình độ có hạn nên trong quá trình thực hiện không thể chánh khỏi những sai sót bởi vậy em mong được sự quan tâm và giúp đỡ của thầy cô Bộ môn: Động Cơ Đốt Trong để em hoàn thiện tốt hơn trong những môn học sau. Nhân đây em cũng xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Xuân Thiệp cùng Bộ môn đã giúp đỡ để em hoàn thành bài TKMH này. Sinh viên Tạ Ngọc Tuyên 1
2. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN MỤC LỤC THIẾT KẾ MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN Các thông số cơ bản: Kiểu động cơ 3DN88 Đường kính xi lanh (mm) D 88 Hành trình Piston(mm) S 100 Số xi lanh i 3 Công suất Ne 30 Mã lực Tỷ số nén  18 Số vòng quay n 2600 vòng/phút Suất tiêu hao nhiên liệu ge(g/ml.h) 185 0 Xupap nạp mở sớm l 14 0 Xupap nạp đóng muộn 2 52 0 Xupap thải mở sớm 3 58 0 Xupap thải đóng muộn 4 16 0 Góc phun sơm s 17 Áp suất cuối hành trình nạp pa 0,086MPa Áp suất khí sót pr 0,12MPa Áp suất cuối hành trình nén pc 4,355MPa Áp suất cực đại pz 6,445MPa Áp suất cuối hành trình giãn nở pb 0,285MPa Khối lượng nhóm piston Mpt 0,58 kg Khối lượng nhóm thanh truyền Mtt 1,2 kg 2
3. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC & ĐỘNG LỰC HỌC KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN Động học và động lực học là môn học dùng phương pháp quan điểm cơ học để nghiên cứu quy luật chuyến động, chịu lực của các chi tiết máy trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền, trạng thái dao động, nhất là dao động xoắn của hệ trục. Các động cơ hiện đại có số vòng quay rất cao, do đó gây nên lực quán tính lớn, có khi vượt xa trị số lực khí thể. Lực quán tính tác dụng lên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền gây nên ứng suất khá lớn, đôi khi làm hư hỏng các chi tiết máy. Ngoài ra lực quán tính còn có tác dụng kích thích khiến cho các chi tiết trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền phát sinh dao động. 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 chi tiết ở mỗi vị trí của trục khuỷu để phục vụ cho việc tính toán sức bền, nghiên cứu trạng thái mài mòn của chi tiết máy và cân bằng động cơ. I/ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN: Nghiên cứu quy luật chuyển động của Piston là nhiệm vụ chủ yếu của động học. Để tiện nghiên cứu, ta giả thiết trong quá trình làm việc trục khuỷu quay với tốc độ không đổi. Đối với các động cơ cao tốc ngày nay do tốc độ vòng quay cao nên khi trạng thái công tác của động cơ đã ổn định thì sự thay đổi tốc độ góc do sự không đồng đều vủa mômen động cơ sinh ra không lớn lắm. Vì vậy giả thiết trên gần đúng với thực tế. 1- Các thông số cơ bản: Từ các số liệu cho ta có: Bán kính quay của trục khuỷu: R = S = = 50 mm = 0,05m 2 Chiều dài thanh truyền : L = R = = 200 mm = 0,2 m  trong đó  là tham số kết cấu( ta chọn = 0.25 ). .n .2600 Vận tốc góc trục khuỷu:  = = = 272,13(rad/s) 30 30 2- Chuyển vị của pitông:  S = R[(1-cos ) + (1-cos2 )] (mm) 4 Trong đó: S - là độ chuyển vị của pittông. R- là bán kính quay của trục khuỷu; - là tham số kết cấu w- là góc quay của trục khuỷu -Ta có: St = S1+ S2; 3
4. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN S1 = R(1-cos ) độ dịch chuyển cấp 1 ;  S2 = R. .(1-cos2 ) độ dịch chuyển cấp 2. 4 BẢNG TÍNH ĐỘ ĐỊCH CHUYỂN CỦA PISTON Bảng 01: Đồ thị chuyển vị piston : α 1-cosα s1 (mm) 1-cos2α s2 (mm) s 0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 10 0.015 0.760 0.060 0.151 0.910 20 0.060 3.015 0.234 0.585 3.600 30 0.134 6.699 0.500 1.250 7.949 40 0.234 11.698 0.826 2.066 13.764 50 0.357 17.861 1.174 2.934 20.795 60 0.500 25.000 1.500 3.750 28.750 70 0.658 32.899 1.766 4.415 37.314 80 0.826 41.318 1.940 4.849 46.167 90 1.000 50.000 2.000 5.000 55.000 100 1.174 58.682 1.940 4.849 63.532 110 1.342 67.101 1.766 4.415 71.516 120 1.500 75.000 1.500 3.750 78.750 130 1.643 82.139 1.174 2.934 85.074 140 1.766 88.302 0.826 2.066 90.368 150 1.866 93.301 0.500 1.250 94.551 160 1.940 96.985 0.234 0.585 97.570 170 1.985 99.240 0.060 0.151 99.391 180 2.000 100.000 0.000 0.000 100.000 190 1.985 99.240 0.060 0.151 99.391 200 1.940 96.985 0.234 0.585 97.570 210 1.866 93.301 0.500 1.250 94.551 220 1.766 88.302 0.826 2.066 90.368 230 1.643 82.139 1.174 2.934 85.074 240 1.500 75.000 1.500 3.750 78.750 250 1.342 67.101 1.766 4.415 71.516 260 1.174 58.682 1.940 4.849 63.532 270 1.000 50.000 2.000 5.000 55.000 280 0.826 41.318 1.940 4.849 46.167 290 0.658 32.899 1.766 4.415 37.314 300 0.500 25.000 1.500 3.750 28.750 310 0.357 17.861 1.174 2.934 20.795 320 0.234 11.698 0.826 2.066 13.764 330 0.134 6.699 0.500 1.250 7.949 4
5. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN 340 0.060 3.015 0.234 0.585 3.600 350 0.015 0.760 0.060 0.151 0.910 360 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 đồ thị chuyển vị pittong 120.000 100.000 80.000 x ị s1 v n 60.000 s2 ể y u s h c 40.000 20.000 0.000 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 góc 3/ Vận tốc pitông Để tính vận tốc chuyển động của piston ta đạo hàm chuyển vị S theo thời gian ta được vận tốc pitông V V = R(sin + sin2 ) (m/s) 2 Trong đó: V - vận tốc piston (m/s); R- là bán kính quay của trục khuỷu;  - là tham số kết cấu; - là góc quay của trục khuỷu; - tốc độ góc trục khuỷu. Ta có: 5
6. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN V= V1 +V2 V1= R.sin -Vận tốc cấp 1;  V2 = R. .sin2 - Vận tốc cấp 2. 2 Ta vẽ đồ thị V- biểu diễn vận tốc của Piston phụ thuộc vào góc quay trục khuỷu. Trục tung biểu thị vận tốc của piston, trục hoàng biểu thị góc quay của trục khuỷu. Ta có đồ thị như hình dưới . 6
7. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN α sinα v1 sin2α v2 v 0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 10 0.174 2.363 0.342 0.582 2.944 20 0.342 4.654 0.643 1.093 5.747 30 0.500 6.803 0.866 1.473 8.276 40 0.643 8.746 0.985 1.675 10.421 50 0.766 10.423 0.985 1.675 12.098 60 0.866 11.784 0.866 1.473 13.257 70 0.940 12.786 0.643 1.093 13.879 80 0.985 13.400 0.342 0.582 13.981 90 1.000 13.607 0.000 0.000 13.607 100 0.985 13.400 -0.342 -0.582 12.818 110 0.940 12.786 -0.643 -1.093 11.693 120 0.866 11.784 -0.866 -1.473 10.311 130 0.766 10.423 -0.985 -1.675 8.748 140 0.643 8.746 -0.985 -1.675 7.071 150 0.500 6.803 -0.866 -1.473 5.330 160 0.342 4.654 -0.643 -1.093 3.560 170 0.174 2.363 -0.342 -0.582 1.781 180 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 190 -0.174 -2.363 0.342 0.582 -1.781 200 -0.342 -4.654 0.643 1.093 -3.560 210 -0.500 -6.803 0.866 1.473 -5.330 220 -0.643 -8.746 0.985 1.675 -7.071 230 -0.766 -10.423 0.985 1.675 -8.748 240 -0.866 -11.784 0.866 1.473 -10.311 250 -0.940 -12.786 0.643 1.093 -11.693 260 -0.985 -13.400 0.342 0.582 -12.818 270 -1.000 -13.607 0.000 0.000 -13.607 280 -0.985 -13.400 -0.342 -0.582 -13.981 290 -0.940 -12.786 -0.643 -1.093 -13.879 300 -0.866 -11.784 -0.866 -1.473 -13.257 310 -0.766 -10.423 -0.985 -1.675 -12.098 320 -0.643 -8.746 -0.985 -1.675 -10.421 330 -0.500 -6.803 -0.866 -1.473 -8.276 340 -0.342 -4.654 -0.643 -1.093 -5.747 350 -0.174 -2.363 -0.342 -0.582 -2.944 360 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 7
8. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN LẬP BẢNG TÍNH VẬN TỐC PISTON Bảng 02 : đồ thị vận tốc pittong 20.000 15.000 10.000 ) s / 5.000 m v1 ( v c 0.000 v2 ố t 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 v n ậ -5.000 v -10.000 -15.000 -20.000 góc 4/ Gia tốc pitông Để tìm gia tốc của piston ta đạo hàm vận tốc V của piston ta được gia tốc piston J J = R2(cos + cos2 ) (m/s2) Trong đó J - gia tốc của piston; R - là bán kính quay của trục khuỷu;  - là tham số kết cấu; - là góc quay của trục khuỷu; w-tốc độ góc trục khuỷu. Ta có: J= J1 + J2 2 J1 :Gia tốc cấp một. J1 = R cos 2 J2 :Gia tốc cấp hai. J2 = R cos2 8
9. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN Ta vẽ đồ thị J- biểu thị sự phụ thuộc gia tốc của piston vào góc quay của trục khuỷu. Trục tung biểu diễn độ lớn của J, trục hoành biểu thị góc quay trục khuỷu LẬP BẢNG TÍNH GIA TỐC PISTON Bảng 03 α cosα J1 cos2α J2 J 0 1.000 3702.737 1.000 925.684 4628.421 10 0.985 3646.484 0.940 869.859 4516.343 20 0.940 3479.434 0.766 709.115 4188.550 30 0.866 3206.664 0.500 462.842 3669.506 40 0.766 2836.461 0.174 160.743 2997.204 50 0.643 2380.073 -0.174 -160.743 2219.330 60 0.500 1851.368 -0.500 -462.842 1388.526 70 0.342 1266.411 -0.766 -709.115 557.295 80 0.174 642.974 -0.940 -869.859 -226.885 90 0.000 0.000 -1.000 -925.684 -925.684 100 -0.174 -642.974 -0.940 -869.859 -1512.832 110 -0.342 -1266.411 -0.766 -709.115 -1975.526 120 -0.500 -1851.368 -0.500 -462.842 -2314.211 130 -0.643 -2380.073 -0.174 -160.743 -2540.817 140 -0.766 -2836.461 0.174 160.743 -2675.718 150 -0.866 -3206.664 0.500 462.842 -2743.822 160 -0.940 -3479.434 0.766 709.115 -2770.319 170 -0.985 -3646.484 0.940 869.859 -2776.625 180 -1.000 -3702.737 1.000 925.684 -2777.053 190 -0.985 -3646.484 0.940 869.859 -2776.625 200 -0.940 -3479.434 0.766 709.115 -2770.319 210 -0.866 -3206.664 0.500 462.842 -2743.822 220 -0.766 -2836.461 0.174 160.743 -2675.718 230 -0.643 -2380.073 -0.174 -160.743 -2540.817 240 -0.500 -1851.368 -0.500 -462.842 -2314.211 250 -0.342 -1266.411 -0.766 -709.115 -1975.526 260 -0.174 -642.974 -0.940 -869.859 -1512.832 270 0.000 0.000 -1.000 -925.684 -925.684 280 0.174 642.974 -0.940 -869.859 -226.885 290 0.342 1266.411 -0.766 -709.115 557.295 9
10. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN 300 0.500 1851.368 -0.500 -462.842 1388.526 310 0.643 2380.073 -0.174 -160.743 2219.330 320 0.766 2836.461 0.174 160.743 2997.204 330 0.866 3206.664 0.500 462.842 3669.506 340 0.940 3479.434 0.766 709.115 4188.550 350 0.985 3646.484 0.940 869.859 4516.343 360 1.000 3702.737 1.000 925.684 4628.421 đồ thị gia tốc pittong 6000.000 5000.000 4000.000 3000.000 ) 2 2000.000 s / J1 m ( 1000.000 j J2 c ố 0.000 t J a i -1000.000 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 g -2000.000 -3000.000 -4000.000 -5000.000 góc II/ TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1/ Khái quát Khi động cơ làm việc, cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền (CCTKTT) nói riêng và động cơ nói chung chịu tác dụng của các lực như lực khí thể, lực quán tính, trọng lực và lực ma sát. Trừ trọng lực ra, các lực các lực khác đều có trị số thay đổi theo các vị trí của Piston trong các chu trình công tác của động cơ. Khi tính toán động lực học, ta chỉ xét các lực có giá trị lớn là lực khí thể và lực quán tính. Mục đích của việc tính toán động lực học là xác định các lực do hợp lực của hai loại lực trên đây tác dụng lên CCTKTT và mô men do chính chúng sinh ra để làm cơ sở cho việc tính toán cân bằng động cơ, tính toán sức bền của các chi tiết, nghiên cứu trạng thái mài mòn và tính toán dao động xoắn của hệ trục khuỷu. Việc khảo sát động lực học được dựa trên phương pháp và quan điểm của cơ học lý thuyết. Các lực và mô men trong tính toán động lực học được biểu diễn dưới dạng hàm số của góc quay trục khuỷu và quy ước là pittông ở điểm chết trên thì = 0 0. Ngoài ra, các lực này thường được tính với một đơn vị diện tích đỉnh pittông. Về sau khi cần tính giá 10
11. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN trị thực của các lực, ta nhân giá trị của áp suất với diện tích tiết diên ngang của đỉnh pittông. 2/Dựng các đồ thị véctơ phụ tải Đồ thị véctơ phụ tải là đồ thị biểu diễn sự tác dụng của các lực lên bề mặt làm việc ở các vị trí khác nhau trên trục khuỷu. Các bề mặt làm việc quan trọng của động cơ gồm bề mặt chốt khuỷu, cổ trục, bạc, lót đầu to thanh truyền và bạc lót ổ trục. Đồ thị vectơ phụ tải dùng để: -Xác định phụ tải nhằm xem xét quy luật mài mòn bề mặt làm việc. -Xác định khu vực chịu lực bé nhất và trung bình nhằm đánh giá nhằm chọn vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn. -Xác định đơn vị phụ tải lớn nhất và trung bình nhằm đánh giá mức độ va đập. Để dựng đồ thị ấy, trước tiên ta phải xác định các lực tác dụng: lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z và lực li tâm P do khối lượng m k 0 2 gây ra. D2 Sau khi có đồ thị lực khí thể P = (P - P 0) theo góc quay sẽ 4 xác định được sự biến thiên của lực quán tính chuyển động tịnh tiến: 2 Pj = - mj.R. . (cos + cos2 ). Cộng hai đồ thị đó lại sẽ được sự biến thiên của lực P theo . Tiếp theo sẽ xác định được sự biến thiên của lực tiếp tuyến: P .sin(  ) P .cos(  ) T =  và lực pháp tuyến Z =  cos  cos  Lực quán tính của khối lượng thanh truyền quy dẫn về tâm đầu to thanh 2 truyền, tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu: PR2 = m2.R. . Đồ thị vectơ phụ tải tác dụng trên bề mặt chốt khuỷu được vẽ với giả thiết rằng trục khuỷu đứng yên còn xi lanh quay với vận tốc trục khuỷu nhưng theo chiều ngược lại. Hợp lực Q của các lực tác dụng lên bề mặt chốt khuỷu: Qck= T+Z+PR2 11
12. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN Từ đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên bề mặt chốt khuỷu ta có thể triển khai thành đồ thị Q ck - sau đó tính giá trị trung bình Q tb trên cơ sở đó có thể xác định được hệ số va đập của bề mặt tương tác. 3/ Lực khí thể Xây dựng đồ thị công P-V Dựa vào các thông số nhiệt : + Hành trình pitông : S = 100 mm + Tỉ số nén :  = 18 + áp suất : pa = 0,086 (MPa) Pc = 4,355 (MPa) Pz = 6,445 (MPa) Pb = 0,285 (MPa) Pr = 0,12 (MPa) Thể tích làm việc của xi lanh Vh 2 .D .S -4 3 3 Vh= = = 6,08.10 ( m )=609 cm 4 Vì tỉ số nén  =18 nên thể tích buồng cháy của xilanh Vc: -5 3 3 Vc= = =3,58.10 (m ) = 35,8cm Dung tích toàn bộ xi lanh: -5 -5 3 3 Va=Vc.  =3,58.10 .18= 64,44.10 (m ) =644,4 cm Dựng đường nén đa biến a-c Pc ln a n P Pc = Pa. 1 n1 = =1,358 ln Để vẽ đồ thị đường nén đa biến ta biến đổi như sau: P P Px.Vn1 = P .Vn1 =>P c = c ( với i 1 18 ) x c c x V n1 ( x )n1 i Vc Ta có bảng như phần dưới Dựng đường giãn nở đa biến z-b n Pb = Pz.( ) 2 , chọn = 1.5  12
13. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN Pb ln Pz chỉ số dãn đa biến: n2 = = 1,255 ln P  n b n2 3 => Vz=2 .Vb = 53,699 cm . Pz Tương tự như đồ thị quá trình nén ta cũng có: P P P z z ( với i 1 12 ) x V n2 ( x )n2 i Vz 13
14. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN n n i i 1 Pxn=Pc/i^n1(MPa) lPx(mm) i 2 Pxd=Pz/i^n2 lPx(mm) 1 1.000 4.355 174.20 1.000 6.445 257.80 2 2.563 1.699 67.96 2.387 2.700 108.02 3 4.446 0.980 39.18 3.970 1.623 64.94 4 6.570 0.663 26.51 5.696 1.131 45.26 5 8.896 0.490 19.58 7.537 0.855 34.20 6 11.395 0.382 15.29 9.475 0.680 27.21 7 14.049 0.310 12.40 11.497 0.561 22.42 8 16.842 0.259 10.34 13.595 0.474 18.96 9 19.763 0.220 8.81 15.761 0.409 16.36 10 22.803 0.191 7.64 17.989 0.358 14.33 11 25.954 0.168 6.71 20.274 0.318 12.72 12 29.210 0.149 5.96 22.614 0.285 11.40 13 32.564 0.134 5.35 25.003 14 36.012 0.121 4.84 27.440 15 39.549 0.110 4.40 29.922 16 43.171 0.101 4.04 32.447 17 46.876 0.093 3.72 35.012 18 50.659 0.086 3.44 37.616 Hiệu chỉnh đồ thị : 0 + Góc phun nhiên liệu sớm : s = 17 0 + Góc mở sớm xuppap nạp : 1 = 14 0 + Góc đóng muộn xuppap nạp : 2 = 52 0 + Góc mở sớm xuppap thải : 3 = 58 0 + Góc đóng muộn xuppap thải : 4 = 16 + Hiệu chỉnh c’’: pc’’= pc+1/3.(pz-pc) =4,355+1/3(6,445-4,355) =5,05(MPa) + Hiệu chỉnh b’’: pb’’ = pb – 0,5(pb- pr)=0,285- 0,5(0,285- 0,12 ) =0,2 (M Pa) + Độ dịch chuyển Brich: OO’= R.  2 Từ các số liệu trên ta xây dựng được đồ thị công như hình vẽ : 3 Tỉ lệ xích  v = 3 (cm /mm) Tỉ lệ xích  p =0,025(MPa/mm) 14
15. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN Đồ thị công P-V : ( chi tiết bản A0) 4/ Lực quán tính. Lực quán tính tịnh tiến được tính theo công thức 2 2 pj = -mR (cos + cos2 ) (kG/cm ) Với m = (mpt+ m1 )/FP 2 2 .D .0,088 2 2 Diện tích đỉnh pittông: FP = = = 0,61.10 (m ) 4 4 Ta có mpt : khối lượng nhóm pitông mpt = 0,58 (kg); m1 : khối lượng thanh tryền quy dẫn về đầu nhỏ thanh truyền. Ta có : mtt = 1.2 (kg). Mặt khác m1= 0,3.1.2 = 0,36 (kg). Khối lượng trên một đơn vị diện tích đỉnh piston m = 0,58 0,36 = 154,1 (kg/m2); 0,61.10 2 5 2 pj=- m.J = - 154,1.10 .J (kG/cm ) Ta có bảng tính pj theo các góc : Với J1 = R.ω 2 .Cosα ; J2 = R.ω2 .λ. Cos2α 15
16. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN Và J= J1+J2 Trong đó ω= .n = 260 .π ( rad/s). 30 3 Ta có bảng tính Pj dưới đây: α J1 J2 J Pj (KG/cm2) 0 3706.60 926.65 4633.25 -7.140 10 3650.29 870.77 4521.06 -6.967 20 3483.07 709.86 4192.92 -6.461 30 3210.01 463.33 3673.34 -5.661 40 2839.42 160.91 3000.33 -4.624 50 2382.56 -160.91 2221.65 -3.424 60 1853.30 -463.33 1389.98 -2.142 70 1267.73 -709.86 557.88 -0.860 80 643.64 -870.77 -227.12 0.350 90 0.00 -926.65 -926.65 1.428 100 -643.64 -870.77 -1514.41 2.334 110 -1267.73 -709.86 -1977.59 3.047 120 -1853.30 -463.33 -2316.63 3.570 130 -2382.56 -160.91 -2543.47 3.919 140 -2839.42 160.91 -2678.51 4.128 150 -3210.01 463.33 -2746.69 4.233 160 -3483.07 709.86 -2773.21 4.274 170 -3650.29 870.77 -2779.52 4.283 180 -3706.60 926.65 -2779.95 4.284 190 -3650.29 870.77 -2779.52 4.283 200 -3483.07 709.86 -2773.21 4.274 210 -3210.01 463.33 -2746.69 4.233 220 -2839.42 160.91 -2678.51 4.128 230 -2382.56 -160.91 -2543.47 3.919 240 -1853.30 -463.33 -2316.63 3.570 250 -1267.73 -709.86 -1977.59 3.047 260 -643.64 -870.77 -1514.41 2.334 270 0.00 -926.65 -926.65 1.428 280 643.64 -870.77 -227.12 0.350 290 1267.73 -709.86 557.88 -0.860 300 1853.30 -463.33 1389.98 -2.142 310 2382.56 -160.91 2221.65 -3.424 320 2839.42 160.91 3000.33 -4.624 330 3210.01 463.33 3673.34 -5.661 340 3483.07 709.86 4192.92 -6.461 350 3650.29 870.77 4521.06 -6.967 360 3706.60 926.65 4633.25 -7.140 16
17. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN 5/ Tổng hợp lực khí thể và lực quán tính tác dụng lên cơ cấu p = pkt+pj Sau khi vẽ đồ thị P-V ta xác định được P kt với Pkt = P-Po .Kết hợp với bảng Pj ở trên ta tính được p tương ứng với góc . α Pj (KG/cm2) Pkt(KG/cm2) p (KG/cm2) 0 -7.140 0.219 -6.921 15 -6.754 -0.121 -6.875 30 -5.661 -0.121 -5.782 45 -4.039 -0.121 -4.160 60 -2.142 -0.121 -2.263 75 -0.242 -0.121 -0.363 90 1.428 -0.121 1.307 105 2.715 -0.121 2.594 120 3.570 -0.121 3.449 135 4.039 -0.121 3.918 150 4.233 -0.121 4.112 165 4.281 -0.121 4.160 180 4.284 -0.121 4.163 195 4.281 -0.1026 4.178 210 4.233 -0.0548 4.178 225 4.039 0.0301 4.069 240 3.570 0.1722 3.742 255 2.715 0.4062 3.121 270 1.428 0.7962 2.224 285 -0.242 1.4801 1.238 300 -2.142 2.7879 0.646 315 -4.039 5.6172 1.578 330 -5.661 12.1375 6.477 345 -6.754 25.595 18.841 360 -7.140 54.019 46.879 375 -6.754 63.469 56.715 390 -5.661 33.6892 28.029 405 -4.039 17.6003 13.561 420 -2.142 10.1864 8.044 435 -0.242 6.5551 6.313 450 1.428 4.5771 6.005 465 2.715 3.4551 6.170 480 3.570 2.7595 6.329 495 4.039 2.3264 6.365 510 4.233 2.14 6.373 525 4.281 1.9237 6.204 540 4.284 1.219 5.503 555 4.281 0.7239 5.004 570 4.233 0.2382 4.471 585 4.039 0.219 4.258 600 3.570 0.219 3.789 615 2.715 0.219 2.934 17
18. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN 630 1.428 0.219 1.647 645 -0.242 0.219 -0.023 660 -2.142 0.219 -1.923 675 -4.039 0.219 -3.820 690 -5.661 0.219 -5.442 705 -6.754 0.219 -6.535 720 -7.140 0.219 -6.921 Từ bảng trên ta vẽ được đồ thị P- α như bên dưới : ( chi tiết bản A0) Áp suất- Góc quay 70.000 60.000 50.000 40.000 Áp suất 30.000 20.000 10.000 0.000 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 -10.000 -20.000 góc Pj Pkt P 6/ Vẽ đồ thị lực tác dụng lên chốt khuỷu Qch Xác định sự biến thiên của lực tiếp tuyến T và lực pháp tuyến Z sin(  ) cos(  ) T =.p (kG/cm2), Z = .p (kG/cm2) cos   cos   β= arcsin (λsin α ) =arcsin (Sin ) 4 18
19. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN α P tổng BETA COS SIN T Z 0 -6.921 0.000 1.000 0.000 0.000 -6.921 15 -6.875 3.710 0.949 0.321 -2.210 -6.525 30 -5.782 7.181 0.803 0.609 -3.522 -4.643 45 -4.160 10.182 0.580 0.834 -3.470 -2.413 60 -2.263 12.504 0.308 0.977 -2.211 -0.697 75 -0.363 13.974 0.018 1.030 -0.374 -0.007 90 1.307 14.478 -0.258 1.000 1.307 -0.337 105 2.594 13.974 -0.499 0.902 2.339 -1.295 120 3.449 12.504 -0.692 0.755 2.604 -2.387 135 3.918 10.182 -0.834 0.580 2.273 -3.268 150 4.112 7.181 -0.929 0.391 1.607 -3.820 165 4.160 3.710 -0.983 0.196 0.816 -4.088 180 4.163 0.000 -1.000 0.000 0.000 -4.163 195 4.178 -3.710 -0.983 -0.196 -0.820 -4.106 210 4.178 -7.181 -0.929 -0.391 -1.633 -3.881 225 4.069 -10.182 -0.834 -0.580 -2.360 -3.394 240 3.742 -12.504 -0.692 -0.755 -2.826 -2.590 255 3.121 -13.974 -0.499 -0.902 -2.814 -1.558 270 2.224 -14.478 -0.258 -1.000 -2.224 -0.574 285 1.238 -13.974 0.018 -1.030 -1.276 0.023 300 0.646 -12.504 0.308 -0.977 -0.631 0.199 315 1.578 -10.182 0.580 -0.834 -1.316 0.916 330 6.477 -7.181 0.803 -0.609 -3.945 5.201 345 18.841 -3.710 0.949 -0.321 -6.056 17.883 360 46.879 0.000 1.000 0.000 0.000 46.879 375 56.715 3.710 0.949 0.321 18.231 53.831 390 28.029 7.181 0.803 0.609 17.072 22.508 405 13.561 10.182 0.580 0.834 11.312 7.867 420 8.044 12.504 0.308 0.977 7.859 2.477 435 6.313 13.974 0.018 1.030 6.505 0.116 450 6.005 14.478 -0.258 1.000 6.005 -1.551 465 6.170 13.974 -0.499 0.902 5.562 -3.080 480 6.329 12.504 -0.692 0.755 4.780 -4.380 495 6.365 10.182 -0.834 0.580 3.693 -5.309 510 6.373 7.181 -0.929 0.391 2.491 -5.920 525 6.204 3.710 -0.983 0.196 1.217 -6.097 540 5.503 0.000 -1.000 0.000 0.000 -5.503 555 5.004 -3.710 -0.983 -0.196 -0.982 -4.918 570 4.471 -7.181 -0.929 -0.391 -1.748 -4.154 585 4.258 -10.182 -0.834 -0.580 -2.470 -3.552 600 3.789 -12.504 -0.692 -0.755 -2.861 -2.622 615 2.934 -13.974 -0.499 -0.902 -2.645 -1.465 630 1.647 -14.478 -0.258 -1.000 -1.647 -0.425 645 -0.023 -13.974 0.018 -1.030 0.023 0.000 660 -1.923 -12.504 0.308 -0.977 1.879 -0.592 675 -3.820 -10.182 0.580 -0.834 3.186 -2.216 19
20. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN 690 -5.442 -7.181 0.803 -0.609 3.315 -4.370 705 -6.535 -3.710 0.949 -0.321 2.101 -6.203 720 -6.921 0.000 1.000 0.000 0.000 -6.921 hệ toạ độ T-Z gốc tại O 1 chiều dương của T hướng sang phải , chiều dương của Z hướng xuống dưới. Ta có lực quán tính li tâm của khối lượng chuyển động quay của thanh truyền 2 2 Pk = -m2R / FP (kG/cm ) Trong đó m2: là khối lượng thanh truyền qui dẫn về tâm chốt khuỷu m2 =mtt-m1 =1.2 – 0.36 =0.84 (kg) 1 2 0,84.10 .0,050.272,13 4 2 Pk = 5,1.10 (KG/m ) 0,61.10 2 2 Vậy Pk =-5,1 (KG/cm ) Xác định tâm chốt khuỷu: tâm chốt khuỷu nằm trên trục Z và cách O 1 một đoạn bằng trị số của Pk Trên hệ toạ độ T-Z xác định các trị số của T và Z khác nhau tuỳ vào các giá trị 20
21. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN 7/Vẽ đồ thị Q - Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên cổ biên ta lập được quan hệ Q - , trong đó Q là lực tổng hợp tác dụng lên cổ biên. Q= Px+ T+ Z =Px + Ptt Trên đồ thị thì lực tổng hợp Qđược xác bằng cách: với góc quay trục khuỷu ta xác định được điểm Ptt tương ứng trên đồ thị, sau đó nối điểm Ptt với tâm cổ biên giả định D ta xác định được véc 21
22. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN tơ DPtt biểu diễn tổng hợp tác dụng lên cổ biên tại thời điểm ứng với góc quay của trục khuỷu. Sau khi xác định được quan hệ Q - ta tiến hành xây dựng được đồ thị Q- như trên bản vẽ. Căn cứ đồ thị Q - ta tiến hành xác định Qtb: đt S 2 Qtb = ; Trong đó Sđt = 17400 (mm ) L L = 480 (mm) => Qtb = 24600/480 =51,25 (mm) Qmax Do đó hệ số va đập:  = = 261/51,25= 5 Qtb Vậy  = 5 > 4: Không thoả mãn về hệ số va đập Tuy nhiên kmax=(Qmax.Fp)/(lc.ld)= 62,19 KG/cm2 < [k] nên vẫn đảm bảo. 8/ Vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu Đồ thị mài mòn chốt khuỷu thể hiện trạng thái hao mòn của trục và  vị trí chịu tải ít để khoan lỗ dầu. Để vẽ đồ thị mài  mòn, ta tiến hành vẽ vòng tròn có bán kính R (chọn R= 100(mm) ) tượng trưng cho chốt khuỷu, sau đó chia vòng tròn thành 12 phần đều nhau và được đánh số thứ tự như bản vẽ . Tiến hành lập bảng tính tại mỗi điểm với giả thiết phạm vi ảnh hưởng của lực tại mỗi điểm là 1200 sang 2 phía, với tỷ lệ xích được chọn là KG / cm 2 Qm=5 ( ) ta xác định được độ dài các đoạn thẳng biểu mm diễn giá trị Q tại các điểm chia tương ứng. Sau khi xác định được tất cả các điểm trên ta tiến hành nối các điểm đó lại sẽ được đồ thị mài mòn chốt khuỷu. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ∑Qo 41.587 41.587 41.587 41.587 41.587 ∑Q1 4.095 4.095 4.095 4.095 4.095 ∑Q2 3.78 3.78 3.78 3.78 3.78 22
23. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN ∑Q3 3.917 3.917 3.917 3.917 3.917 ∑Q4 5.196 5.196 5.196 5.196 5.196 ∑Q5 11.383 11.383 11.383 11.383 11.383 ∑Q6 41.779 41.779 41.779 41.779 41.779 ∑Q7 43.364 43.364 43.364 43.364 43.364 ∑Q8 16.027 16.027 16.027 16.027 16.027 ∑Q9 9.595 9.595 9.595 9.595 9.595 ∑Q10 8.056 8.056 8.056 8.056 8.056 ∑Q11 10.348 10.348 10.348 10.348 10.348 ∑Q∑ 67.866 63.727 58.575 28.371 66.055 105.639 117.749 122.148 118.821 87.39 85.613 112.95 ▲ 13.5732 12.7454 11.715 5.6742 13.211 21.1278 23.5498 24.4296 23.7642 17.478 17.1226 22.59 23
24. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN 9/ Tính bền trục khuỷu. Tính bền trục khuỷu ta chia trục khuỷu ra thành nhiều đoạn mỗi đoạn coi như một dầm với những giả thiết sau : Dầm cứng tuyệt đối Trong động cơ có nhiều trục khuỷu, ta chọn trục khuỷu chịu tải lớn nhất để tính. Dưới đây tính bền trục khuỷu khi khởi động. Giả thiết khi này Pittong ở ĐCT. Bỏ qua ảnh hưởng của lực quán tính vì khi này vận tốc rất nhỏ Lực tác dụng lên chốt khuỷu có trị số lớn nhất là lớn nhất Pmax Z0 Z Pz max .FP Lực pháp tuyến Z= Pzmax ;T=0 Sơ đồ tính toán trường hợp khởi động như hình dưới. Phản lực tại gối. Z Z’=Z’’= (MN) 2 a. Tính bền chốt khuỷu Mô men uốn chốt khuỷu tại mặt cắt giữa chốt Mu= Z’.0,075 (MNm) Ứng suất uốn của chốt khuỷu là : M u Z'.75 2 u = (MN/ m ) Wu Wu Wu là modun chống uốn trên tiết diện ngang của chốt khuỷu. 24
25. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN D4 d 4 3,14 0,0644 0,024 W = . . 2,548.10 5 (m3 ) u 32 D 32 0,064 Z p .F 6,445.0,61.10 2 0,0393(MN) max P M u 0,0197.0,075 2 => u = 5 57,987(MN / m ) Wu 2,548.10 2 u < [u] =(80-120) MN/ m  Đủ bền. b. Tính bền má khuỷu. A A b h A A Ứng suất uốn của má khuỷu là : M u 0,0197.0,035 2 u = 2 50,917 (MN/ m ) Wux 0,13.0,025 6 Ứng suất nén của má khuỷu : Z 0,0393 2 n = 60,462(MN / m ) 2.b.h 2.0,025.0,013 Ứng suất tổng: 2 2 2  = u n 79,046(MN / cm ) []  Đảm bảo ĐK bền. c. Tính bền cổ trục. ct ch Người có dct dch Wu Wu nên khi chốt đủ bền thì cổ trục luôn đủ bền. 25
26. TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN 26