MỤC LỤC
CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO 1
CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN NHIỆT 2
1.1 CÁC THÔNG SỐ CHỌN: 2
1.1.3 ÁP SUẤT VÀ NHIỆT ĐỘ KHÍ SÓT 2
1.1.4 ĐỘ TĂNG NHIỆT ĐỘ DO SẤY NÓNG KHÍ NẠP MỚI 2
1.1.5 HỆ SỐ HIỆU ĐÍNH TỶ NHIỆT 2
1.1.6 HỆ SỐ QUÉT BUỒNG CHÁY 2
1.1.7 HỆ SỐ NẠP THÊM 2
1.1.8 HỆ SỐ LỢI DỤNG NHIỆY TẠI Z VÀ B 2
1.1.9 HỆ SỐ HIỆU ĐÍNH ĐỒ THỊ CÔNG 3
1.1.10 TỶ SỐ TĂNG ÁP Error! Bookmark not defined.
1.2.1 HỆ SỐ KHÍ SÓT 3
1.2.2 NHIỆT ĐỘ CUỐI HÀNH TRÌNH NẠP 3
1.2.3 HỆ SỐ NẠP 3
1.2.4 LƯỢNG KHÍ NẠP MỚI: 4
1.2.5 LƯỢNG KHÍ LÝ THUYẾT CẦN THIẾT ĐỂ ĐỐT CHÁY 1 KG NHIÊN LIỆU : 4
1.2.6 HỆ SỐ DƯ LƯỢNG KHÔNG KHÍ : 4
1.3 QUÁ TRÌNH NÉN 4
1.3.1 TỶ NHIỆT MOL ĐẲNG TÍCH TRUNG BÌNH CỦA KHÍ NẠP MỚI: 4
1.3.2 TỶ NHIỆT MOL ĐẲNG TÍCH TRUNG BÌNH CỦA KHÍ SÓT : 4
1.3.3 TỶ NHIỆT MOL ĐẲNG TÍCH TRUNG BÌNH CỦA KHÍ HỖN HỢP CÔNG TÁC: 4
1.3.4 CHỈ SỐ NÉN ĐA BIẾN N1: 5
1.3.5 ÁP SUẤT CUỐI QUÁ TRÌNH NÉN: 5
1.3.6 NHIỆT ĐỘ CUỐI QUÁ TRÌNH NÉN: 5
1.3.7 LƯỢNG MÔI CHẤT CÔNG TÁC CỦA QUÁ TRÌNH NÉN: 5
1.4 QUÁ TRÌNH CHÁY 5
1.4.1 HỆ SỐ THAY ĐỔI PHÂN TỬ LÝ THUYẾT: 5
1.4.2 HỆ SỐ THAY ĐỔI PHÂN TỬ THỰC TẾ : 5
1.4.3 HỆ SỐ THAY ĐỔI PHÂN TỬ TẠI Z : 6
1.4.4 NHIỆT ĐỘ TẠI Z: 6
1.4.5 TỶ SỐ TĂNG ÁP SUẤT : 6
1.4.7 TỶ SỐ GIÃN NỞ SỚM : 7
1.4.8 TỶ SỐ GIÃN NỞ SAU : 7
1.5 QUÁ TRÍNH GIÃN NỞ 7
1.5.1 CHỈ SỐ GIÃN NỞ ĐA BIẾN TRUNG BÌNH: 7
1.5.2 ÁP SUẤT CUỐI QUÁ TRÌNH GIÃN NỞ : 7
1.5.3 NHIỆT ĐỘ CUỐI QUÁ TRÌNH GIÃN NỞ: 7
1.5.4 KIỂM TRA NHIỆT ĐỘ KHÍ SÓT: 7
1.6 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA CHU TRÌNH CÔNG TÁC 8
1.6.1 ÁP SUẤT TRUNG BÌNH CHỈ THỊ LÝ THUYẾT : 8
1.6.2 ÁP SUẤT TRUNG BÌNH CHỈ THỊ THỰC TẾ: 8
1.6.3 SUẤT TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CHỈ THỊ: 8
1.6.4 HIỆU SUẤT CHỈ THỊ: 8
1.6.5 ÁP SUẤT TỔN THẤT CƠ KHÍ: 8
1.6.6 ÁP SUẤT CÓ ÍCH TRUNG BÌNH: 8
1.6.7 HIỆU SUẤT CƠ GIỚI: 8
1.6.8 SUẤT TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CÓ ÍCH: 8
1.6.9 HIỆU SUẤT CÓ ÍCH : 8
1.6.10 KIỂM NGHIỆM ĐƯỜNG KÍNH XYLANH: 9
1.7 VẼ VÀ HIỆU ĐÍNH ĐỒ THỊ CÔNG 9
1.7.1 XÁC ĐỊNH DUNG TÍCH BUỒNG CHÁY: 9
1.7.2 XÁC ĐỊNH QUÁ TRÌNH NÉN AC, QUÁ TRÌNH GIÃN NỞ ZB: 9
1.7.3 VẼ VÀ HIỆU ĐÍNH ĐỒ THỊ CÔNG: 10
1.7.3.1 VẼ: 10
1.7.3.2 HIỆU ĐÍNH CÁC ĐIỂM TRÊN ĐỒ THỊ: 11
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC 12
2.1 VẼ ĐƯỜNG BIỂU DIỄN CÁC QUY LUẬT ĐỘNG HỌC 12
2.1.1 ĐƯỜNG BIỂU DIỄN HÀNH TRÌNH CỦA PITTONG X= F() 12
2.1.2 ĐƯỜNG BIỂU DIỄN TỐC ĐỘ CỦA PITTONG V= F() 12
2.1.3 VẼ ĐƯỜNG BIỂU THỊ V=F(X): 13
2.1.4 VẼ ĐƯỜNG BIỂU DIỄN GIA TỐC CỦA PITTONG J = F(X): 13
2.2 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC 13
2.2.1 CÁC KHỐI LƯỢNG CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN 13
2.2.2 CÁC KHỐI LƯỢNG CHUYỂN ĐỘNG QUAY 14
2.2.3 VẼ ĐƯỜNG BIỂU DIỄN LỰC QUÁN TÍNH PJ = F(X) 14
2.2.4 KHAI TRIỂN ĐỒ THỊ P -V THÀNH P = F() 142.2.5 KHAI TRIỂN ĐỒ THỊ PJ = F(X) THÀNH PJ = F() 15
2.2.6 VẼ ĐỒ THỊ P = F() 15
2.2.7 VẼ ĐƯỜNG BIỂU DIỄN LỰC TIẾP TUYẾN T = F() VÀ LỰC PHÁP TUYẾN Z = F() 15
2.2.8 VẼ ĐƯỜNG T = F() CỦA ĐỘNG CƠ 4 XILANH 17
2.2.9 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TÁC DỤNG TRÊN CHỐT KHUỶU 18
2.2.10 VẼ ĐỒ THỊ LỰC TÁC DỤNG LÊN BẠC LÓT ĐẦU TO THANH TRUYỀN:
2.2.11 ĐỒ THỊ MÀI MÒN CHỐT KHUỶU: 20
38 trang |
Chia sẻ: maiphuongdc | Lượt xem: 4263 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề án Tính toán thiết kế động cơ đốt trong, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ăng AUDI 2.0
2. Thứ tự nổ 1-3-4-2
3. Công suất động cơ Ne = 128 mã lực
4. Số vòng quay n = 5500 vòng / phút
5. Suất tiêu thụ nhiên nliệu ge = 178 g/ml.h
6. Số kỳ = 4
7. Đường Kính xy lanh D =82.5 mm
8. Hành trình piston S =92.8mm
9. Tỷ số nén e =10.7
10. Số xi lanh i = 4
11. Chiều dài thanh truyền lt= 144 mm
12. Trọng lượng nhóm piston mpt = 0.36 kg
13. Trọng lượng thanh truyền mtt = 0,64 kg
14. Góc mở sớm xupáp nạp = 260
15. Góc đóng muộn xupáp nạp = 480
16. Góc mở sớm xupáp thải β1= 320
17. Góc đóng muộn xupáp thải β2 =80
18. Góc đánh lửa sớm ji = 150
Chương I: Tính Toán Nhiệt
1.1 Các thông số chọn:
1.1.1 Tính tốc độ trung bình của piston :
Ta có công thức tính tốc độ trung bình của piston như sau :
Vậy động cơ có tốc độ cao tốc, áp suất và nhiệt độ của môi trường:
pk = 0,1 MPa
Tk= 24 + 273 = 297 oK
1.1.2 áp suất cuối quá trình nạp (động cơ không tăng áp)
pa = (0,8 á 0,9)pk = (0,8á 0,9).0,1ị chọn pa = 0,09 MPa
1.1.3 áp suất và nhiệt độ khí sót
pr= (1,1 á 1,15).pk = (1,1 á 1,15).0,1ị chọn pr = 0,11 MPa
Tr = (700 á 1000) oK ,chọn Tr= 930 oK
1.1.4 Độ tăng nhiệt độ do sấy nóng khí nạp mới
DT = 0 á 20, chọn DT = 10 oK
1.1.5 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt
lt = 1,17
1.1.6 Hệ số quét buồng cháy
l2 = 1 ; (do không tăng áp)
1.1.7 Hệ số nạp thêm
l1 = 1,02 á 1,vcị chọn l1 = 1,04
1.1.8 Hệ số lợi dụng nhiệt tại z và b
xz = 0,70 á 0,85 ị chọn xz = 0,8759
xb = 0,80 á 0,90 ị chọn xb = 0,886
1.1.9 Hệ số hiệu đính đồ thị công
jd = 0,92 á 0,97 ị chọn jd = 0,97
1.2 Các thông số tính toán :
1.2.1 Hệ số khí sót
Chỉ số dãn nở đa biến m = 1,45 á 1,5 , chọn m = 1,45
1.2.2 Nhiệt độ cuối hành trình nạp
=333K
1.2.3 Hệ số nạp
=0,882
1.2.4 Lượng khí nạp mới:
(*) Ta có trong đó
Vh = (dm3)
ịpe = = 1,0352 (MPa ) thay vào (*) ta được
M1 = = 0,5121 kmol/kgnl
1.2.5 Lượng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu :
M0 = kmol/kgnl
Đối với nhiên liệu điêzen C=0,855; H=0,145; O= 0
M0 = 0,512 kmol/kgnl
1.2.6 Hệ số dư lượng không khí a:
= = 0,9842 ; =114
1.3 Quá trình nén
1.3.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới:
kj/kmolđộ
1.3.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí sót :
1.3.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí hỗn hợp công tác:
=
1.3.4 Chỉ số nén đa biến n1:
Giải phương trình : n1= 1,372
1.3.5 áp suất cuối quá trình nén:
pc = pa . en1 = 0,09.10,71,372 =2,33 MPa
1.3.6 Nhiệt độ cuối quá trình nén:
Tc = Ta.en1 - 1 = 333.10,71,372 - 1 = 804.2 K
1.3.7 Lượng môi chất công tác của quá trình nén:
Mc =M1 + Mr = M1(1+gr) = 0,512(1+0,041) = 0,533 kmol/kgnl
1.4 Quá trình cháy
1.4.1 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết:
1.4.2 Hệ số thay đổi phân tử thực tế :
1.4.3 Hệ số thay đổi phân tử tại z :
xz =
ị
bz = 1,39
1.4.4 Nhiệt độ tại z:
(**)
trong đó QH là nhiệt trị thấp QH = 44 .103 kJ/kgmol
=21,22938 +.Tz = + .Tz
Thay tất cả vào (**) ta được phương trình cháy:
0,003158Tz2 +22,659914Tz –88455,128106=0
Giải phương trình trên ta được: Tz = 2793K
1.4.5 Tỷ số tăng áp suất :
l = bz.3,64
1.4.6 áp suất tại điểm z:
pz = lpc = 3,64.2,33 = 8.49MPa
1.4.7 Tỷ số giãn nở sớm :
r = 1
1.4.8 Tỷ số giãn nở sau :
d = =10,7
1.5 Quá trính giãn nở
1.5.1 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình:
(***)
trong đó :
Tb = .
Giải phương trình ta được : n2=1,234
1.5.2 áp suất cuối quá trình giãn nở :
pb = MPa
1.5.3 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở:
Tb = =1156,49 K
1.5.4 Kiểm tra nhiệt độ khí sót:
Tr(tính) = Tb .= 1156,49. = 996,78K
Kiểm tra :
DTr = % = % = 6,7% < 15%
Vậy Tr chọn như ở trên là đúng.
1.6 Tính toán các thông số của chu trình công tác
1.6.1 áp suất trung bình chỉ thị lý thuyết :
pi’ = 1,21 MPa
1.6.2 áp suất trung bình chỉ thị thực tế:
pi = pi’ .jd
ịpi = 1,21 . 0,97 = 1,1737 MPa
1.6.3 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị:
1.6.4 Hiệu suất chỉ thị:
1.6.5 áp suất tổn thất cơ khí:
pm = 0,145 Mpa
1.6.6 áp suất có ích trung bình:
pe = pi - pm = 1,1737 - 0,145 = 1,0287 (MPa)
1.6.7 Hiệu suất cơ giới:
hm = pe/pi = 1,0287 / 1,1737= 0,8765
1.6.8 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích:
ge = gi/hm = 213,44/ 0,8765 = 243,514 (g/kw.h)
1.6.9 Hiệu suất có ích :
he = hi . hm = 0,3833 . 0,8765 = 0,3359
1.6.10 Kiểm nghiệm đường kính xylanh:
dm3
Dtính toán =
DD < 0,1mm ( thoả mãn )
1.7 Vẽ và hiệu đính đồ thị công
1.7.1 Xác định dung tích buồng cháy:
Vc = (dm3)
* Giả thiết quá trình nạp áp suất bằng hằng số và bằng pa=0,09 Mpa
* Giả thiết quá trình thải áp suất bằng hằng số và bằng pr=0,11 Mpa
1.7.2 Xác định quá trình nén ac, quá trình giãn nở zb:
Để xác định ta phải lập bảng :
* Quá trình nén:
Ta có pvn1= const ị pxvxn1 = pcvcn1
đặt vx = ivc, trong đó i = 1áe
ị px = pc.= = pc.
ị px = pc.
* Quá trình giãn nở:
pvn2= const ị pxvxn2 = pzvzn2
Đối với động cơ xăng : vz= vc ( vì r= 1 )
ị px = pz.
Bảng 1.1 : Bảng xác định quá trình nén và quá trình giãn nở
i
ivc
Quá trình nén
Quá trình giãn nở
i
px=
i
px=
1
1Vc
68.315
250
2
2Vc
26.3928
106.284
3
3Vc
15.1325
64.443
4
4Vc
10.1973
45.186
5
5Vc
10.1973
34.308
6
6Vc
7.5088
27.397
7
7Vc
5.845
22.65
8
8Vc
4.732
19.211
9
9Vc
3.9399
16.611
10
10Vc
3.351
14.848
10,3
10,3Vc
2.644
13.418
1.7.3 Vẽ và hiệu đính đồ thị công:
1.7.3.1 Vẽ:
Dựa vào bảng đã lập ta vẽ đường nén và đường giãn nở, vẽ tiếp đường biểu diễn quá trình nạp và quá trình thải lý thuyết bằng hai đường song song với trục hoành, đi qua hai điểm pa và pr. Sau khi vẽ xong ta phải hiệu đính để có đồ thị công chỉ thị , các bước hiệu đính như sau :
Chọn mp = 0,03396(Mpa/mm)
Chọn mv = 0.04864(mm3/mm)
Chọn ms = 0,4671749 (mm/mm)
Vẽ đồ thị Brick đặt phía trên đồ thị công
Lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị
1.7.3.2 Hiệu đính các điểm trên đồ thị:
1. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp :
Từ 0’ của đồ thị Brick xác định góc đóng muộn b2 = 80 của xupáp thải, bán kính này cắt Brick ở a’, từ a’ gióng đường song song với tung độ cắt đường pa ở d nối điểm r trên đường thải. Ta có đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình thải
2. Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén (điểm c):
Cũng từ 0’ của đồ thị Brick xác định góc đánh lửa sớm ji =150 bán kính này cắt đồ thị Brick tại c’’’, từ c’’’gióng đường song song với tung độ cắt đường nén tại điểm c’. Trên đoạn cz lấy c’’ sao cho cc’’ = .Dùng một cung cong thích hợp, nối 2 điểm c’’ và c’.
3. Hiệu đính điểm đạt điểm pmax thực tế :
Trên đoạn zz’ lấy điểm z’’ sao cho . Dùng thước cong nối z’’ và c’’ và ttiếp tuyến với đường zb ta có đường chuyển tiếp từ quá trình nén sang quá trình giãn nở
4. Hiệu đính điểm bắt đầu thải thực tế : Hiệu đính điểm b căn cứ vào góc mở sớm xu páp thải. áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế b’ thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở lý thuyết do xu páp thải mở sớm
Từ đồ thị Brick xác định góc mở sớm xu páp thải β1 = 32o cắt vòng tròn Brick tại một điểm, từ điểm đó gióng đường song song với trục tung cắt zb tại T1. Trên ba lấy bb’ sao cho bb’ =. Dùng thứơc cong nối T1b’ tiếp tuyến với pr = const ta được quá trình chuyển tiếp từ quá trình giãn nở sang quá trình thải.
Chương II: Tính toán động học và động lực học
2.1 Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học
Các đường biểu diễn này đều vẽ trên một hoành độ thống nhất ứng với hành trình của piston S = 2R. Vì vậy đồ thị đều lấy hoành độ tương ứng với Vh của đồ thị công (từ điểm 1Vc đến eVc).
2.1.1 Đường biểu diễn hành trình của pittong x= f(a)
Dùng phương pháp Brick để vẽ, trình tự vẽ như sau :
Chọn gốc toạ độ cách gốc đồ thị công một khoảng bằng giá trị biểu diễn của dung tích VC
Chọn tỷ lệ xích góc : 0,5 mm/độ
Tiến hành vẽ theo phương pháp Brick
+ Phía trên đồ thị công ta vẽ nửa vòng tròn tâm 0 có đường kính là S/ms sau đó
lấy về phía ĐCD một khoảng 00’ = lR/2ms
+ Lấy 0’ làm tâm chia độ và đánh dấu trên đường tròn ấy các điểm chia độ
+ Gióng các điểm chia độ trên đường tròn đó xuống đồ thị x=f(a) và trên trục a gióng các tia nằm ngang tương ứng, nối các điểm đó lại ta được x = f(a)
2.1.2 Đường biểu diễn tốc độ của pittong v= f(a)
Đường biểu diễn tốc độ của pittong được vẽ trên cùng hệ toạ độ của x và a
- Trình tự vẽ đường v=f(x) như sau :
Vẽ ở phía dưới đồ thị v=f(x) nửa vòng tròn tâm là 0, bán kính của nó bằng S/2mx ịmv = S/ 2mx . Lấy 0 làm tâm vẽ vòng tròn bán kính bằng Rl/2mv . Chia vòng tròn nhỏ và nửa vòng tròn lớn (bán kính R) ra n phần bằng nhau (18 phần), đánh số các điểm chia từ 1á18. Từ các điểm chia trên vòng tròn lớn ta kẻ các tia thẳng đứng, từ các điểm chia trên vòng tròn nhỏ ta kẻ các tia nằm ngang giao điểm của các tia tương ứng được đánh số I, II …. Nối các điểm đó lại ta được đường cong biểu thị v=f(a)
2.1.3 Vẽ đường biểu thị v=f(x):
Từ nửa vòng tròn Brick theo các điểm chia độ đã có ta dóng xuống trục hoành x của đồ thị v=f(x) ta sẽ được các giá trị , ….Đo giá trị v trên đồ thị v=f(a) và đặt giá trị ấy đúng với góc a tương ứng nên các tia x đó . Nối các điểm đó lại ta được đường cong v=f(x)
2.1.4 Vẽ đường biểu diễn gia tốc của pittong j = f(x):
Đồ thị này được vẽ cùng hoành độ với trục x = f(a)
Để vẽ đồ thị này ta sử dụng phương pháp Tôlê :
- Chọn tỷ lệ xích mj = 150 (m/s2.mm)
- Tínhjmax= Rw2(1+l) = = 20331 m/s2
(với l = R/Ltt = )
ịđoạn biểu diễn AC = jmax/mj = 135.5mm
Tính jmin=- Rw2(1-l) = -=-10422 m/s2
ịđoạn biểu diễn BD = jmin/mj = 69.5 mm
- Nối C với D cắt trục hoành tại E lấy
EF = - = -3.0,32.= -14864 m/s2
ịĐoạn biểu diễn EF = 99.1 mm
- Từ điển A tương ứng với ĐCT lấy AC = jmax, từ điểm B tương ứng với ĐCD lấy
BD = jmin, nối CD cắt trục hoành ở E, lấy EF = - về phía BD. Nối CF và
FD đẳng phân CF và FD thành 6 phần bằng nhau, kí hiệu tương ứng 1,2…6 và
1’,2’…6’. Nối 11’,22’….66’. Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11’,22’….66’
ta được đường cong biểu diễn quan hệ j = f(x).
2.2 Tính toán động lực học
2.2.1 Các khối lượng chuyển động tịnh tiến
- Khối lượng nhóm pittông: mnp = 0,36 kg
- Khối lượng nhóm thanh truyền: mtt = 0,64 kg
- Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt pittông tính theo công thức kinh nghiệm sau :
m1 = (0,275 -:- 0,285)mtt
Lấy m1 = 0,28mtt = 0,28.0,64 = 0,1792 kg
Khối lượng chuyển động tịnh tiến trên một đơn vị diện tích đỉnh pittông
m = =0.5392 kg
2.2.2 Các khối lượng chuyển động quay
- Khối lượng thanh truyền quy dẫn về tâm chốt : m2 = mtt - m1
m2 = 0,64 – 0,1792 = 0,4608 kg
- Khối lượng của má khuỷu quy dẫn về tâm chốt m0m
- Khối lượng của chốt khuỷu mch
2.2.3 Vẽ đường biểu diễn lực quán tính pj = f(x)
áp dụng phương pháp Tôlê để vẽ nhưng hoành độ đặt trùng với đường pk ở đồ thị công và vẽ đường - pj = f(x) (tức cùng chiều với j = f(x)), tiến hành như sau:
- Chọn tỷ lệ : mp = 0,396
- Tính :
pjmax = mjmax = 0.5392.20331=10962,7N=372,29 MPa
pjmin = mjmin = 0,5392.10422=5619,5 N =190,8 MPa
EF = m. = 0,5392.14864=88014,7 N=272,18
2.2.4 Khai triển đồ thị p -V thành p = f(a)
- Chọn tỷ lệ xích ma = 20/1mm, như vậy toàn bộ chu trình 7200 sẽ ứng với 360mm. Đặt hoành độ a này cùng trên đường đậm biểu diễn pk
- Chọn tỷ lệ mp = 0,0339MPa/mm
- Xác định trị số pkt ứng với các góc a từ đồ thị Brick rồi đặt các giá trị này trên đồ thị p - a, pmax đạt được tại a = 372 0.
2.2.5 Khai triển đồ thị pj = f(x) thành pj = f(a)
Đồ thị pj = f(a) biểu diễn trên đồ thị công có nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ của động cơ . Triển khai pj = f(x) thành pj = f(a) cũng thông qua Brick để chuyển toạ độ, nhưng trên toạ độ p-a phải đặt đúng giá trị âm dương của pj.
2.2.6 Vẽ đồ thị pS = f(a)
Ta đã biết pS = pkt + pj .Vì vậy việc xây dựng pS = f(a) chỉ là việc cộng toạ độ các trị số tương ứng của pj và pkt . Kết quả như hình vẽ.
2.2.7 Vẽ đường biểu diễn lực tiếp tuyến T = f(a) và lực pháp tuyến Z = f(a)
Theo kết quả tính toán động lực học, ta có :
T= MPa
Z = MPa
Trình tự vẽ như sau:
Chọn ma = 20 /1mm, mp = mT = mZ = 0,03396MPa/mm
Dựa vào l = R/Ltt ta tính được các trị số và
Biểu diễn Z = f(a) và T = f(a) trên cùng một hệ trục toạ độ .
Các số liệu để vẽ các đồ thị biểu diễn trên bảng 2.1
Bảng 2.1: Số liệu để vẽ các đồ thị pkt, pj, pS ,T và Z = f(a)
a
pS
Pthực
BD T(mm)
BDZ(mm)
0
-57
0
0
1
-57
10
-57
0,.2273
-12.9561
0.9754
-55.9508
20
-52
0.4430
-23.036
0.9029
-46.9508
30
-44
0,636
-27.984
0.7870
-34.628
40
-35
0.7998
-27.993
0.6343
-22.2
50
-24
0.9245
-22.188
0.4539
-10.8936
60
-13
1.066
-13.858
0.2566
-3.3358
70
-1
1.0448
-1.0448
0.0532
-0.0532
80
8
1.0409
8.3272
-0.1447
-1.1576
90
16
1
16
-0.3291
-5.2656
100
23
0.9287
21.3601
-0.4920
-11.316
110
28
0.8346
23.3688
-0.6307
-17.6596
120
31
0.7255
22.4905
-0.7434
-23.0454
130
33
0.6076
20.0508
-0.8317
-27.446
140
34
0.4858
16.5172
-0.8978
-30.525
150
33,6
0.3631
12..2
-0.9451
-31.75
160
33,5
0.2410
8.0735
-0.9764
-32.7
170
33,2
0.1200
3.984
-0.9943
-33
180
33
0
0
-1
-33
190
33,7
-0.12
-3.37
-0.9943
-33.5
200
33,2
-0.241
-8.0012
-0.9764
-32.4
210
33.4
-0.3631
-12.128
-0.9451
-31.56
220
33.5
-0.4856
-16.2743
-0.8978
-30.07
230
34.7
-0.6076
-21.08
-0.8317
-28.86
240
32.8
-0.7255
-23.7964
-0.7434
-24.38
250
30
-0.8346
-25.038
-0.6307
-18.9
260
25.8
-0.9287
-23.96
-0.4920
-12.6
270
19..2
-1
-19.2
-0.3291
-6.3187
280
12
-1.0409
-12.5
-0.1447
-1.7364
290
4.5
-1.0448
-4.7
0.0532
-0.2394
300
-5
-1.0066
5.033
0..2566
-1..283
310
-12
-0.9245
11.094
0.4539
-5.4468
320
-18
-0.7998
14.3964
0.6343
-11.4174
330
-17
-0.6360
10.812
0.7870
-13.379
340
-11
-0.4430
4.873
0.9029
-9.931
350
14
-0.2273
-3.1822
0.9754
13.656
360
55
0
0
1
55
370
151
0.2273
34.3229
0.9754
147.2854
380
99
0.4430
43.857
0.9029
89.387
390
67
0.6360
42.612
0.7870
52.729
400
46
0.7998
36.79
0.6343
29.1778
410
34
0.9245
31.433
0.4539
15.43
420
29
0.0066
29.1614
0.2566
7.44
430
32
1.0448
33.4336
0.0532
1.7024
440
34
1.0409
35.3906
-0.1447
-4.9198
450
38
1
38
-0.3291
-12.5058
460
42
0.9287
39
-0.4920
-20.664
470
45
0.8345
37.557
-0.6307
-28.3815
480
46
0.7255
33.373
-0.7434
-34.1964
490
46.2
0.6076
28.07
-0.8317
-38.4245
500
47
0.4858
22.8326
-0.8978
-42.196
510
45.6
0.3631
16.557
-0.9451
-43.096
520
43.5
0.2410
10.4835
-0.7964
-42.47
530
41,2
0.1200
4.944
-0.9943
-40.965
540
39
0
0
-1
-39
550
36.7
-0.1200
-4.4
-0.9943
-36.49
560
36.5
-0.2410
-8.7965
-0.9764
-35.6386
570
25.6
-0.3631
-12.926
-0.9451
-33.645
580
36
-0.4858
-17.98
-0.8978
-32.23
590
35
-0.6076
-21..266
-0.8317
-29.11
600
33
-0.7255
-23.94
-0.7434
-24.53
610
30
-0.8346
-25.038
-0.6307
-18.921
620
25
-0.9287
-23.22
-0.4920
-12.3
630
18
-1
-18
-0.3291
-8.9238
640
10
-1.0409
-10.409
-0.1447
-1.447
650
1
-1.0448
-1.0448
0.0532
0.0532
660
-11
-1.0066
11.07
0..2566
-2.8266
670
-22
-0.9245
20.339
0.4539
-9.9858
680
-33
-0.7998
26.39
0.6343
-20.931
690
-42
-0.6360
26.712
0.7870
-33.054
700
-50
-0.4430
22.15
0.9029
-45.145
710
-55
-0.2273
12.5
0.9754
-53.647
720
-57
0.00
0.00
1
-57
Bảng 2.1: Số liệu để vẽ các đồ thị pkt, pj, pS ,T và Z = f(a)
2.2.8 Vẽ đường ST = f(a) của động cơ 4 xilanh
Động cơ nhiều xilanh có mô men tích luỹ vì vậy phải xác định mô men này. Chu kỳ của mô men tổng bằng đúng góc công tác của các khuỷu :
ai = 7200 - (i-1).dct
Đối với động cơ AUDI2.0 - 4 kỳ, 4 xy lanh thứ tự làm việc là 1-3-4-2 ta tiến hành lập bảng xác định góc ai ứng với các khuỷu theo thứ tự làm việc.
00
1800
3600
5400
7200
1
Nạp
Nén
Cháy
Thải
a1 = 00
2
Nén
Cháy
Thải
Nạp
a2 = 1800
3
Thải
Nạp
Nén
Cháy
a3 = 5400
4
Cháy
Thải
Nạp
Nén
a4 = 3600
Từ các giá trị ta lập được bảng như sau :
Bảng 2.2 : Bảng tính ồT = f(a)
a1
T1
mm
a2
T2
a3
T3
mm
a3
T4
mm
Tong T
Thuc
MPa
BD
mm
0
0.00
180
0.00
540
0.00
360
0.00
0
10
-12.95
190
-3.37
550
-4.4
370
34.3
13.58
20
-23
200
-8
560
-8.79
380
43.86
4.07
30
-27.98
210
-12.13
570
-12.9
390
42.6
-10.41
40
-27.99
220
-16.27
580
-17.48
400
36.79
-24.95
50
-22.2
230
-21.08
590
-21.27
410
31.4
-33.15
60
-13.9
240
-23.8
600
-23.94
420
29.2
-32.44
70
-1.045
250
-25
610
-25.04
430
33.4
-17.68
80
8.3
260
-23.96
620
-23.22
440
35.4
-3.48
90
16
270
-19.2
630
-18
450
38
16.8
100
21
280
-12.5
640
-10.41
460
39
37.09
110
23.37
290
-4.7
650
-1.045
470
37.56
55.19
120
22.5
300
5.033
660
11.07
480
33.4
72
130
20.05
310
11.09
670
20.34
490
28.1
79.58
140
16.52
320
14.39
680
26.39
500
22.8
80.1
150
12.2
330
10.81
690
26.7
510
16.6
66.31
160
8.1
340
4.87
700
22.15
520
10.5
45.62
170
3.98
350
-3.20
710
12.5
530
4.9
18.18
180
0.00
360
0.00
720
0.00
540
0.00
0.00
Vẽ đường STi = f(a) ở góc trên của đồ thị T và Z. Chỉ vẽ trong một chu kỳ.
Diện tích bao bởi đường T với trục hoành là : F(ST) = 1710 mm2
STtb = mm
2.2.9 Đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu
Vẽ theo các bước sau :
Lập bảng xác định toạ tương ứng ai trên toạ độ T - Z (Bảng 2.3)
Vẽ hệ trục toạ độ TOZ , rồi xác định các toạ độ ai (Ti,Zi), đây chính là đồ thị ptt biểu diễn trên toạ độ T-Z.
ptt = T + Z
Xác định tâm đồ thị điểm O’, điểm O’ có toạ độ Z=pko, T=0
với pko = m2R= (MPa)
ịpkovẽ == 39 (mm).
Lấy OO’ = 39 mm
Nối O’ với bất kỳ điểm nào ta đều có : Q = pk0 + ptt
Bảng 2.4 : Số liệu tính toán vẽ đường biểu diễn Q = f(a)
a
Q
a
Q
a
Q
a
Q
Thực
(Mpa)
BD
(mm)
Thực
(Mpa)
BD
(mm)
Thực
(Mpa)
BD
(mm)
Thực
(Mpa)
BD
(mm)
0
96
180
72
360
16
540
78
10
95.5
190
73
370
113
550
76
20
89
200
72
380
67
560
75
30
79
210
71.8
390
44.5
570
74
40
68
220
71
400
38
580
73
50
55
230
70.5
410
39
590
71
60
44
240
68
420
43
600
68
70
40
250
63
430
50
610
63
80
41
260
56.5
440
56.5
620
52
90
46.5
270
49
450
64
630
49
100
54
280
42.5
460
72
640
42
110
61
290
41
470
77
650
39.5
120
66
300
41
480
80.5
660
33
130
70
310
46
490
82.5
670
53
140
72
320
52
500
85
680
65
150
72
330
54
510
84
690
77
160
72.5
340
49
520
82.5
700
87
170
72
350
26
530
80.5
710
94
180
72
360
16
540
78
720
96
Giá trị đặc biệt: với a = 356 thì Qmin ứng với điểm biểu diễn Q = 2.5mm
Sau khi vẽ xong đồ thị Q = f(a), ta xác định Qtb bằng cách tính diện tích bao bởi
Q = f(a) và trục hoành, rồi chia cho chiều dài trục hoành.
Qtb = mm
Qtbt = Qtb.mQ = 56.0,0404615 = 2,26304 MPa
Hệ số va đập
c = < 4, do đó thoả mãn.
2.2.11 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu:
Dựa vào 3 giả thiết:
- Lượng mòn tỷ lệ thuận với lực tác dụng
- Lực gây mòn không phải tại một điểm mà lân cận điểm đó trong phạm vi1200
- Lúc xây dựng đồ thị mài mòn không xác định với điều kiện thực tế
ịXây dựng đồ thị theo trình tự các bước sau đây:
-Vẽ vòng tròn bất kỳ tượng trưng cho vòng tròn chốt tâm là K, các lực cắt trục dương Z tại O và chia vòng tròn đó ra làm 24 phần bằng nhau, mỗi phần 150 và đánh số các điểm chia từ 0á23
-Xác định tổng các lực tác dụng nên trên các điểm 0,1,2 ..23, tương ứng SQ0, SQ1, SQ2, …. SQ23,
Di = mm.QSi , mm là tỷ lệ mài mòn, chọn mm = 0,02 MPa/mm
-Vẽ vòng tròn tượng trưng cho bề mặt chốt trên giấy kẻ ly và trên vòng tròn đó chia làm 24 điểm bằng nhau và đánh số điểm chia từ 0á23, từ các điểm chia đó lấy theo phương hướng tâm các đoạn có độ lớn bằng Di đánh dấu đầu mút các đoạn đó ta được dạng bề mặt của chốt sau khi đã mòn
Vị trí ít mòn nhất chính là vị trí khoan lỗ khoan dầu (Bảng 2.5)
Bảng 2.5 : Bảng xác định vùng ảnh hưởng của SQ
23
382
382
382
382
382
382
382
382
382
1360
22
75
75
75
75
75
75
75
75
75
1395
21
40
40
40
40
40
40
40
40
40
1430
20
37
37
37
37
37
37
37
37
37
1109
19
37
37
37
37
37
37
37
37
37
761
18
39
39
39
39
39
39
39
39
39
491
17
42
42
42
42
42
42
42
42
42
496
16
48
48
48
48
48
48
48
48
48
472
15
61
61
61
61
61
61
61
61
61
439
14
82
82
82
82
82
82
82
82
82
404
13
110
110
110
110
110
110
110
110
110
368
12
16
16
16
16
16
16
16
16
16
328
11
4
4
4
4
4
4
4
4
4
282
10
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
223
9
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
143.5
8
2
2
2
2
2
2
2
2
2
36.5
7
2
2
2
2
2
2
2
2
2
24.5
6
2
2
2
2
2
2
2
2
2
27.5
5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
394
4
3
3
3
3
3
3
3
3
3
800
3
4
4
4
4
4
4
4
4
387
1180
2
7
7
7
7
7
7
7
64
387
1253
1
369
369
369
369
369
369
29
64
387
1291
0
409
409
409
409
409
28
29
64
387
1326
SQ0
SQ1
SQ2
SQ3
SQ4
SQ5
SQ6
SQ7
SQ8
SQ9
SQ10
SQ11
SQ12
SQ13
SQ14
SQ15
SQ16
SQ17
SQ18
SQ19
SQ20
SQ21
SQ22
SQ23
SQ
Chương III: Tính nghiệm bền các chi tiết chính
3.1 Kiểm nghiệm bền thanh truyền
3.1.1 Tính nghiệm bền đầu nhỏ thanh truyền
Đối với loại thanh truyền mỏng () tính theo lý thuyết thanh cong bị ngàm ở tiết diện chuyển tiếp từ đầu nhỏ đến thân (tiết diện ngàm có góc như hình vẽ).
3.1.1.1 ứng suất tổng khi đầu nhỏ thanh truyền chịu kéo
Kinasotxvili tính với giả thiết sau:
+ Coi lực quán tính phân bố đều trên đường bán kính trung bình của đầu nhỏ:
q=
Trong đó: =
Lực quán tính của nhóm piston:
q=
+Góc ngàm tính theo công thức:
+Khi cắt một nửa thanh cong siêu tĩnh, mômen và lực pháp tuyến thay thế xác định theo phương trình sau:
: Góc ngàm tính theo độ.
Mômen và lực pháp tuyến trên tiết diện ngàm C-C tính theo công thức:
Do ép căng bạc lót vào đầu nhỏ nên hệ số giảm tải tính theo công thức sau:
Trong đó:
: Mômen đàn hồi và tiết diện đầu nhỏ
: Mômen đàn hồi và tiết diện bạc lót
Do có hệ số giảm tải, lực kéo thực tế nhỏ hơn
N=
ứng suất tổng tác dụng trên mặt trong và mặt ngoài đầu nhỏ trên các tiết diện đến tính theo công thức sau:
3.1.1.2 ứng suất tổng khi đầu nhỏ thanh truyền chịu nén
Lực tác dụng lên đầu nhỏ thanh truyền là lực tổng :
Lực này phân bố theo dạng cosin như hình vẽ:
Lực và mômen thay thế (Nvà M) theo Kinasôtxvili biếtn thiên theo góc ngàm theo quy luật parabol.
Mômen và lực kéo trên tiết diện ngàm xác định theo công thức:
ứng suất mặt ngoài khi đầu nhỏ chịu kéo:
ứng suất mặt trong khi đầu nhỏ chịu nén:
3.1.1.3 ứng suất biến dạng do ép căng bạc lót
Độ dôi lắp ghép và độ dôi do giãn nở không đều giữa bạc lót và đầu nhỏ
: nhiệt độ làm việc của đầu nhỏ
: Hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu
(bạc đồng) (đầu nhỏ bằng thép)
: Hệ số poatxông =0,3
:Môđul đàn hồi của vật liệu bạc và đầu nhỏ:
MN/m MN/m
ứng suất trên mặt ngoài đầu nhỏ
ứng suất trên mặt trong đầu nhỏ
3.1.1.4 Hệ số an toàn đầu nhỏ
ứng suất cực đại và cực tiểu khi đầu nhỏ chịu kéo và nén xác định theo phương trình sau:
- Biên độ ứng suất
- ứng suất trung bình
ứng suất bền của thanh truyền:
;
Hệ số an toàn của đầu nhỏ:
3.1.2 Tính nghiệm bền thân thanh truyền
Tính nghiệm bền thân thanh truyền động cơ cao tốc phải xét đến lực quá tính và cũng tính theo hệ số an toàn.
3.1.2.1 ứng suất tổng trên tiết diện trung bình
MN/m
Trong đó:
+ Để đảm bảo tính bền đồng đều: k=1,1
+ Diện tích trung bình của thân thanh truyền:
3.1.2.2 ứng suất kéo trên tiết diện trung bình
MN/m
3.1.2.3 Hệ số an toàn của tiết diện trung bình
Thân thanh truyền thừa bền khá nhiều nên ta có thể giảm kích thước để giảm khối lượng thanh truyền nhằm giảm lực quán tính, giảm vật liệu.
3.1.3 Tính nghiệm bền đầu to thanh truyền
Đầu to thanh truyền cũng được giả thiết như một thanh cong bị ngàm ở tiết diện nối tiếp với thân như hình vẽ:
Lực quán tính tác dụng trên đầu to phân bố theo quy luật cosin, xác định theo công thức sau:
Trong đó:
: khối lượng đầu to
: khối lượng tịnh tiến
: khối lượng nắp đầu to
Góc ngàm thường chọn
ứng suất tổng tác dụng trên đầu to thanh truyền xác định theo công thức sau:
Trong đó: : mômen chống uốn của tiết diện A-A
:Mômen quán tính của tiết diện bạc lót và nắp đầu to tại A-A
C: khoảng cách tâm của 2 bulông thanh truyền C=62 mm
Độ biến dạng hướng kính của đầu to thanh truyền xác định theo công thức sau:
Trong đó:
E:môđul đàn hồi của vật liệu làm thanh truyền MN/m
Đầu to thanh truyền thừa bền khá nhiều nên ta có thể giảm kích thước đầu to để giảm khối lượng thanh truyền nhằm giảm lực quán tính, giảm vật liệu.
3.1.4 Tính nghiệm bền bulong thanh truyền
Lực tác dụng lên bulông thanh truyền cũng là lực kéo tác dụng lên đầu to thanh truyền. Nếu số lượng bulông là z thì lực tác dụng trên mỗi bulông sẽ là:
Lực siết ban đầu tính theo công thức kinh nghiệm
Lực tác dụng lên bulông khi động cơ làm việc
Trong đó: Hệ số giảm tải chọn
ứng suất kéo bulông thanh truyền
: tiết diện bulông thanh truyền ở đường kíh chân ren.
Đường kính nhỏ nhất của bulông:
Mômen xoắn bulông do ma sát khi siết bulông tính theo công thức sau:
MNm
Trong đó: :Hệ số ma sát
: Đường kính trung bình phần ren
ứng suất xoắ
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- DC dot trong 40.doc