Do an Dong Co Dot Trong

Đại học SPKT Vinh

Khoa: Cơ Khí Động Lực

LỜI NÓI ĐẦU Trong bối cảnh của đất nước ta hiện nay đã và đang phát triển một cách nhanh chóng và đang trên đà phát triển thành một nước công nghiệp trong thời gian sắp tới, thì vai trò của ngành động cơ đốt trong nói chung và nền công nghiệp ôtô nói riêng rất là quan trọng. Cụ thể hơn thì nền công nghiệp ôtô đã góp phần rất nhiều trong các ngành nông nghiệp ,công nghiệp nghiệp ,dịch vụ…,và đặc biệt là khả năng di chuyển rất linh động đã làm cho phần lớn người dân Việt Nam đã chọn ôtô xe máy làm phương tiện di chuyển qua đó thúc đẩy ngành công nghiệp ôtô phát triển.Học qua môn kết cấu tính toán động cơ đốt trong đã giúp chúng ta phần nào có thể hình dung ra được cách tính toán thiết kế ra một động cơ đốt trong.Và dưới đây là bản thiết kế tính toán động cơ đốt trong mà tôi đã áp dụng những kiến thức về tính toán động cơ để thiết kế.Hi vọng bạn đọc có thể có góp ý giúp tôi để tôi có thể rút kinh nghiệm trong những bản thiết kế tiếp theo.Và xin cảm ơn thầy Phạm Hữu Truyền đã giúp đỡ em tận tình trong quá trình thực hiện bản thiết kế. Xin chân thành cảm ơn thầy cô! Vinh,ngày 27 tháng 12 năm 2010 Sinh viên thực hiện Vũ Đình Công

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Đồ án : Môn học ĐCĐT

1

SVTH: Vũ Đình Công



1.1Trình tự tính toán: 1.1.1 Số 1.1.1 Số liệu liệu ban đầu: 1 – Công suất của động cơ

N e = 150

( mã lực

2 – Số vòng quay trục khuỷu

n = 3100

( v/ph )

3 – Đường kính xi lanh

D = 100

( mm )

4 – Hành trình piston

S = S = 95

( mm)

5 – Dung tích công tác

V h = 0.74613

( dm3 )

)

6 – Số xi lanh

i = i = 8

7 – Tỷ số nén

ε = 6.5

8 – Thứ tự làm việc của xi lanh

1–5–4–2–6–3–7–8

9 – Suất tiêu hao nhiên liệu

g e = 220

( g/ml.h) 10 – Góc mở sớm xupap nạp Góc đóng muộn xupap nạp 11 – Góc mở sớm xupap thải

α1 = 31

( o)

α2 = 83

( o)

β 1 = 67

( o)

β 2 = 47

( o)

12 – Chiều dài thanh truyền

l tt tt = 185

( mm )

13 – Khối lượng nhóm piston

m pt = 1.187

( mm )

14 – Khối lượng nhóm thanh truyền

mtt = 1.272

( mm )

1. Áp suất môi trường :

pk = 0.1

( Mpa)

2. Nhiệt độ môi trường:

Tk = 297

( ok )

3. Áp suất cuối quá trình nạp:

pa = 0.085

( Mpa)

4. Âp suất khí thải:

pr = 0.105

( Mpa)

5. Mức độ sấy nóng môi chất:

∆T = 6

6. Nhiệt độ khí sót ( khí thải ):

Tr = 1000

7. Hệ số hiệu đinh nhiệt:

λt = 1.1

8. Hệ số quét buồng cháy: cháy:

λ2 = 1

9. Hệ số nạp thêm:

λ1 = 1.02

10. Hệ số lợi dụng nhiệt tại z:

ξz = 0.85

Góc đóng muộn xupap thải

1.1.2 Các thông số cần chọn:

Đồ án : Môn học ĐCĐT

2

( o c) ( ok )




1.1Trình tự tính toán: 1.1.1 Số 1.1.1 Số liệu liệu ban đầu: 1 – Công suất của động cơ

N e = 150

( mã lực

2 – Số vòng quay trục khuỷu

n = 3100

( v/ph )

3 – Đường kính xi lanh

D = 100

( mm )

4 – Hành trình piston

S = S = 95

( mm)

5 – Dung tích công tác

V h = 0.74613

( dm3 )

)

6 – Số xi lanh

i = i = 8

7 – Tỷ số nén

ε = 6.5

8 – Thứ tự làm việc của xi lanh

1–5–4–2–6–3–7–8

9 – Suất tiêu hao nhiên liệu

g e = 220

( g/ml.h) 10 – Góc mở sớm xupap nạp Góc đóng muộn xupap nạp 11 – Góc mở sớm xupap thải

α1 = 31

( o)

α2 = 83

( o)

β 1 = 67

( o)

β 2 = 47

( o)

12 – Chiều dài thanh truyền

l tt tt = 185

( mm )

13 – Khối lượng nhóm piston

m pt = 1.187

( mm )

14 – Khối lượng nhóm thanh truyền

mtt = 1.272

( mm )

1. Áp suất môi trường :

pk = 0.1

( Mpa)

2. Nhiệt độ môi trường:

Tk = 297

( ok )

3. Áp suất cuối quá trình nạp:

pa = 0.085

( Mpa)

4. Âp suất khí thải:

pr = 0.105

( Mpa)

5. Mức độ sấy nóng môi chất:

∆T = 6

6. Nhiệt độ khí sót ( khí thải ):

Tr = 1000

7. Hệ số hiệu đinh nhiệt:

λt = 1.1

8. Hệ số quét buồng cháy: cháy:

λ2 = 1

9. Hệ số nạp thêm:

λ1 = 1.02

10. Hệ số lợi dụng nhiệt tại z:

ξz = 0.85

Góc đóng muộn xupap thải

1.1.2 Các thông số cần chọn:


2

( o c) ( ok )




11. Hệ số lợi dụng nhiệt tại b

ξ b = 0.856

12. Hệ số hiệu đính đồ thị công:

φd = 0.929

13. Chỉ số mũ đa biến:

m = 1.45

1.2. Tính toán các quá trình công tác 1.2.1. Tính toán quá trình nạp: nạp : 1. Hệ 1. Hệ số khí sót sót γr : Hệ số khí sót γr dược tính theo công thức λ .(T + ∆T ) pr 1 γ r = 2 k . .  1  Tr pa  pr   m   = ε .λ1 − λt .λ2 .    pa 

γ r =

1.( 297 + 6) 0, 0,105 . . 1000 0, 085

1  1   1,45   

 0,105    0,085 

6,5.1 ,5.1,02 − 1,1. ,1.1.

= 0.0699

Trong đó: m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót. m = 1,45 1. Nhiệt 1. Nhiệt độ cuối cuối quá trình trình nạp T a: Nhiệt độ cuối cuối quá trình nạp T a được tính theo công thức:  m −1   m   

 p  (Tk + ∆T ) + λt .γ r .T r .  a   pr  T a = 1 + γ r

( oK )

1,45 1,45−1

T a =

 0,085  1,45   0,105  = 350,5

(29 (297 + 6) + 1,1.0,069 ,0699.1000.  1 + 0, 06 0699

T a > 310 o K → đạt yêu cầu cầu 1. Hệ số nạp ηv :  1     pr   m    Tk pa  1 ηv = . . . ε .λ1 − λt .λ2 .   =  ε − 1 (Tk + ∆T ) pk  p  a    





1





1 297 0, 085  0,105   1,45     . . . 6, 6, 5.1, 02 − 1,1.1.  η v = = 0.8116  6, 5 − 1 ( 297 + 6) 0, 0,105   0, 085  





2. Lượng khí nạp mới M 1 : Lượng khí nạp mới M mới M 1 được xác định theo công thức : Đồ án : Môn học ĐCĐT

3


Đại học SPKT Vinh M 1

=

Khoa: Cơ Khí Động Lực 432 432.10 .103. pk .η v g e . pe .T k

Trong đó: pe là áp suất có ích í ch trung bình dược xác định theo công thức: pe =

30. N e .τ Vh .n.i

Vh là thể tích công tác của động cơ được xác định theo công thức:

Π D . 2 .S 3,14.1002.9 . 95 6 = V h = .10 = 0, 7744613 4

⇒ pe =

( dm3 )

4

30.150.4 0,74613.3100.8

= 0,7155

3

⇒ M 1 = 432.10 .0,1.0,8116 = 0,5516

( kmol/kg nhiên liệu )

220.0.7155.297

2. Lượng không không khí lý thuyết thuyết cần cần để đốt đốt cháy cháy 1 kg nhiên nhiên liệu liệu M o :

Lượng không khí lí thuyết cấn để đốt cháy 1 kg nhiên liệu M o được tính theo công thức : M o =

1  C H O  + − = 0,5120 0, 21  12 4 32  

( kmol/kg nhiên liệu )

Đối với nhiên liệu của động cơ xăng ta có: C = 0,855 ; H = 0,145. 3. Hệ số số dư lượn lượngg khôn khôngg khí khí α: Trọng lượng phân tử của xăng là μ nl = 114 nên đối với động cơ xăng ta có:

M 1 − α =

1 µ nl

M o

=

1 114 = 1,0602 0,5120

0,5516 −

1.2.2 Tính toán quá trình nén:

1. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí: mcv = 19, 80 806 + 0, 00 00209.T = 19, 80 806 + 0, 00 00209.297 = 19, 80 806

( kJ/kmol.độ )

2. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy (α = 1). 1 mcv '' = (17, 997 + 3, 504α ) + (360, 34 + 252, 4α )10−5 T = 2


4




1 mcv '' = (17, 99 997 + 3, 50 504.1, 05 05) + (360, 34 34 + 252, 4. 4.1, 05 05)10−5 T =21,74337T 2

(kJ/kmol.độ) 3. Tỷ nhiệt nhiệt mol mol đẳng đẳng tích tích trung trung bình bình của hỗn hỗn hợp. hợp. Được tính theo công thức: mcv + γ r .mcv'' bv' ' = av + T mc 'v = 1 + γ r 2

Ta đặt : bv

av = 19,806 , av''

2

= 0,0209

7,997 + 3,504. ,504.α = 17,997 7,997 + 3,504. ,504.1 1,060 ,0602 = 21,71 21,711 197 = 17,997

bv'' 1 = . ( 360, 34 + 252, 4.α ) .10−5 = 0, 00314 2 2 av + γ r .av'' 19,80 19,8066 + 0,0699 ,0699..21,711 21,71191 91 = = 19,930 a = 1 + γ r 1 + 0, 0699 ' v

 bv bv''   + γ .  ,002099 + 0,0699 bv'  2 r 2  0,0020 ,0699.0 .0,00 ,0031 3144 = = = 0,0216 2 1 + γ r 1 + 0, 0699 Vậy ta có tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp ( kJ/kmol.độ )

mcv' = 19,93 ,930 + 0,00 ,00216.297 = 20,57 ,5712

4. Chỉ số nén đa biến trung bình n 1: Được tính theo công thức: 8,314

n1 − 1 = av' +

b .T a . ( ε n −1 + 1) 2 ' v

⇒ n1 − 1 =

1

8,314 19, 930 + 0, 00 00216.350, 5. ( 6, 5n −1 + 1) 1

(I) Ta chọn : n1 = 1.375 thay vào hai vế của phương trình ( I ) ta được phương trình tương đương : 0.375 = 0.3743 Sai số n1 = 0.1929 < 0.2% 5. Áp suất cuối quá trình nén p c : Áp suất cuối quá trình nén p c được xác định theo công thức pc = pa .ε n = 0, 085.6, 51,375 = 1,1147 1


5

( MPa ) SVTH: Vũ Đình Công



6 . Nhiệt độ cuối quá trình nén T c: Nhiệt độ cuối quá trình nén T c được tính theo công thức : Tc = T a .ε n −1 = 350,5.6,51,3750−1 = 707, 2

( oK)

1

7.Lượng môi chất công tác của quá trình nén M c: Lượng môi chất công tác của quá trình nén M c được tính theo công thức: Mc = M1 + Mr = M1. ( 1 + γr ) = 0.5516.( 1 + 0.0699) = 0.590 1.2.3: Tính toán quá trình cháy : 1. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết β o : Ta có độ tăng mol ∆M của các loại động cơ được xác định theo công thức:

 H O 1  ∆M = 0.21.( 1 – α ). Mo +  + −   4 32 µ nl  Nên hệ số thay đổi phan tử lý thuyết β o được xác định theo công thức:

 H O 1  0.21. ( 1 – α ) . M o +  + −   4 32 µ nl  = β o = 1 + 1 α M . o+ µ nl

0,145 1  −  0.21. ( 1 – 1,0602 ) . 0,5120 +  4 114  =  1.0381 β o = 1 + 1 1,0602.0,5120 + 114

2. Hệ số thay đổi phân tử thực tế β ( do có khí sót ). Được xác định theo công thức: β + γ r 1,0381 + 0,0699 β = o = = 1,0356 1 + γ r 1 + 0,0699 3. Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z ( β z ) (do cháy chưa hết ): Ta có hệ số thay đổi thực tế tại điểm z, β z được xác định theo công thức : β z

= 1+

β o − 1 .χ 1 + γ r z

Trong đó: χ z =

ξ z ξ b

=


0,85 = 0,9930 0,856

6




⇒ β z = 1 +

1, 0381 − 1 .0,9930 = 1,0353 1 + 0, 0699

4. Lượng sản vật cháy M 2 : Ta có lượng sản vật cháy M 2 được xác định theo công thức: M2 = M1 + ∆M = βo.M1 = 1,0381+ 0,5516 = 0,5726

( kmol/kg n.l )

5. Nhiệt độ tại điểm z T z : Đối với động cơ Xăng, nhiệt độ tại điểm z T z được xác định bằng cách giải phương trình cháy :

− ∆QH ) + mcv' .Tc = β z .m.cvz'' .Tz M 1 ( 1 + γ r )

ξ z . (QH

(*)

Trong đó : QH : nhiệt trị thấp của nhiên liệu ta có, thông thường có thể chọn QH = 44000 ( kJ/kgnl ). ∆QH : nhiệt lượng tổn thất do nhiên liệu cháy không hết khi đốt 1 kg nhiên liệu, thông thường có thể xác định ∆Q H theo α bằng công thức sau: ∆QH = 120.103.(1- α)Mo

(kJ/kgnl)

∆QH = 0

khi α < 1 khi α ≥ 1

m.cvz '' : Là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy được

xác định theo công thức:

 

βo .  χ z

m.cvz'' =

+

γ r  ''  .m.cv + ( 1 − χ z ) .m.cv β o 

 γ  β o .  χ z + r  + ( 1 − χ z ) β o  

= avz'' + bvz'' .Tz

Ta có: avz '' =


 γ  + r  + ( 1 − χ z ) .av' β o   =  γ r  β o .  χ z +  + ( 1 − χ z ) β o  

β o .av'' .  χ z

7




=

 

1, 0381.21, 71197.  0, 9930 +

 + ( 1 − 0, 9930 ) .19, 930

1, 0381 

0,0699   1, 0381.  0, 9930 +  + ( 1 − 0.9930 ) 1,0381  

bvz '' =

=

0.0699 

bv''  bv' γ r  β o . .  χ z +  + ( 1 − χ z ) . β o  2  2

 γ  β o .  χ z + r  + ( 1 − χ z ) β o  

= 21, 70070

=

0,0699    + ( 1 − 0, 9930 ) .0, 00216 1,0381   = 0,00313 0,0699   1, 0381.  0, 9930 +  + ( 1 − 0, 9930 ) 1,0381  

1, 0381.0, 0314.  0, 9930 +

⇒ mcvz'' = 21, 70070 + 0,00313.T z . Thay vào phương trình ( * ) ta được: ξ z . (QH − ∆QH ) + mcv' .Tc = β z . ( avz'' + bvz'' .Tz ) .Tz M 1 ( 1 + γ r )

⇒

0, 85. ( 44000 − 0 ) + 20,5712.707,2 = 1,0353.( 21,70070 = 0,00313Tz ) T z 0,5516.(1 + 0,699)

⇔ 0,00324T z2 + 22, 468T z = 83876.71 T = 2689,1( t / m ) ⇔  z 1 T z 2 = −4807, 26(loai)(âm) Vậy nhiệt độ tại điểm z T z = 2689.1 6. Áp suất tại điểm z p z:

Ta có hệ số tăng áp: λ = β z .

T z = 3,937 T c

Áp suất tại điểm z p z được xác định theo công thức: pz = λ.pc = 3,937 . 1,1147 = 4,389

(MPa)

1.2.4. Tính toán quá trình giản nở: Đồ án : Môn học ĐCĐT

8




1. Hệ số giản nở sớm ρ:

ρ =

Đối với động cơ xăng:

β z .T z λ .T c

ρ=1

2. Hệ số giản nở sau δ : Ta có hệ số giản nở sau δ được xác định theo công thức: δ =

ε ρ

Với động cơ xăng : δ = ε = 6,5 3. Chỉ số giản nở đa biến trung bình n 2 : Ta có chỉ số giản nở đa biến trung bình n 2 được xác định từ phương trình cân bằng sau: n2 − 1 =

8,314

( ξb − ξ z ) .Q bvz '' '' + a + . ( T + T ) M 1. ( 1 + γ r ) .β . ( Tz − T b ) vz 2 z b * H

Trong đó: T b là nhiệt trị tại điểm b và được xác định theo công thức : T b =

T z

= n −1

δ

2

2689,1 6,5n −1

( oK )

2

QH* : Nhiệt trị tính toán Đối với động cơ xăng: QH* = QH - ∆QH = 4400 – 0 = 4400 ( kJ/kg.độ ) Thay vào phương trình;

n2 − 1 =

8,314

( 0,856 − 0,85) .44000

 + 21, 70070 + 0, 00313. 2689,1+ 2689,1 2689,1  6, 5n −1     0,5516.( 1 + 0,0699 ) .1, 0356. 2659,1− n −1  6,5   2

2

Chọn n2 = 1.23 thay vào hai vế của phương trình trên ta được phương trình tương đương: 0,223 = 0,2303 4. Nhiệt độ cuối quá trình giản nở T b : Ta có công thức xác định nhiệt độ cuối quá trình giản nở T b :


9



Khoa: Cơ Khí Động Lực T b =

T z

= n −1

δ

2

2689,1 = 0.439 6,51.23

( oK )

5. Áp suất cuối quá trình giản nở p b : Áp suất cuối quá trình giản nở p b được xác định theo công thức : pb =

p z δ n

2

=

4,389 = 0,439 6,51,23

( MPa )

6. Tính nhiệt độ khí thải T rt :

Tính nhiệt độ khí thải được xác định theo công thức: m −1

1.45−1

 pr  m  0.105  1.45 = 1121.56 Trt = T b .   = 1748.    0.4390   pb 

( oK )

Sai số của nhiệt độ khí thải tính toán T rt và nhiệt độ khí thải đã chọn ban đầu Tr = 1000 không vượt quá 15%, nghĩa là :

∆T rt =

Trt − T r 1121,56 − 1000 .100% = .100% = 0,108% < 15% T rt 1121,56

1.2.5. Tính toán các thông số chu trình công tác. 1. Áp suất chỉ thị trung bình p’ i : Với động cơ Xăng áp suất chỉ thị trung bình p’ i được xác định theo công thức : pi' =

=

pc  λ  1 1  1  − . . 1 − n −1  − 1   = ε − 1  n2 − 1  ε  n1 − 1  ε n −1   2

1

1,1147  3,937  1  1  1  − = . . 1 − 1,23−1  − 1 0,9411 ( MPa)    6,5 − 1 1, 23 − 1  6,5  1,375 − 1  6,51,375−1 

2. Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p i : Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đó ta có áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi được xác định theo công thức : pi = p’ i . φd = 0,9411 . 0,929 = 0,8743

( MPa )

Trong đó φd – Hệ số hiệu đính đồ thị công. Chọn theo tính năng và chủng loại động cơ. 3. Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g i : Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g i : 432.103.η v . pk 432.103.0,8116.0,1 = = 244,78 g i = M 1. pi .T k 0,5516.0,8743.297

( g/kW.h ) Đồ án : Môn học ĐCĐT

10




4.Hiệu suất chỉ thị η i : Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị ηi : 3,6.10−3 3,6.10−3 η i = = = 0,3342 44000 gi .QH 244,78. 1000

( %)

5. Áp suất tổn thất cơ giới p m : Áp suất tổn thất cơ giới pm được xác định theo nhiều công thức khác nhau và được biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ. Ta có tốc độ trung bình của động cơ là: S .n 95.10−3.3100 = = 9,8111167 vtb = 30 30

( m/s )

Theo số liệu thực nghiệm, có thể tính pm theo công thức sau: Đối với động cơ xăng i = 8, S/D < 1: pm = 0.04 + 0.012. vtb = 0,04 + 0,012.9,811167 = 0,1578 (MPa) 6. Áp suất có ích trung bình p e : Ta có công thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế được xác định theo công thức: pe = pi – pm = 0,8743 – 0,1578 = 0,71648

( MPa )

Sau khi tính toán được pe phải so sánh với trị số pe dã tính ở phần tính toán quá trình nạp. Nếu có sai lệch thì phải tính lại. So với pe ở quá trình nạp là pe = 0,7155 7. Hiệu suất cơ giới η m : Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới: η m

=

pe 0,71648 = = 0,8195 pi 0,8743

( %)

8. Suất tiêu hao nhiên liệu g e: Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là: g e =

g i η m

=

244,78 = 298,70 0,8195

( g/kW.h )

9. Hiệu suất có ích η e : Ta có công thức xác định hiệu suất có ích ηe được xác định theo công thức: Đồ án : Môn học ĐCĐT

11




ηe = ηm. ηi = 0,8195 . 0,3342 = 0,2739 10. Kiểm nghiệm đường kính xy lanh D theo công thức: Dkn =

4.V h π .S

Ta có thể tích công tác tính toán được xác định theo công thức : V h =

⇒ Dkn =

N e .30.τ 150.30.4 = = 0,74508 pe .i.n 0, 71648.8.3100

( lít )

4.V h 4.0,74508 = .100 = 99,955014 3,14.95.10−2 π .S

( mm )

Sai số so với đề bài 0,04498625 1.3. Vẽ và hiệu đính đồ thị công Căn cứ vào các số liệu dã tính pa , p c, p z , pb , n1 , n2 , ε ta lập bảng tính đường nén và đường giản nở theo biên thiên của dung tích công tác

V x = i.VC ( VC : dung

tích buồng cháy) Với : V c =

V h ε − 1

Ta có bảng tính quá trình nén và giản nở : ( Xuất phát từ p.V n = const => p x .V n = pc .V cn với Vx = i. VC thay vào rút ra) 1

QUÁ TRÌNH NÉN

i 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.50 3.00 4.00 5.00 6.00

i.Vc 0.1357 0.1696 0.2035 0.2374 0.2713 0.3391 0.4070 0.5426 0.6783 0.8140


px =pc.

Giá trị biểu

(1/i^n1) 1.1147 0.8202 0.6383 0.5164 0.4298 0.3162 0.2461 0.1657 0.1219 0.0949

diễn 55.8790 41.1147 31.9980 25.8864 21.5443 15.8519 12.3369 8.3065 6.1117 4.7565 12

1

QUÁ TRÌNH GIẢN NỞ Giá trị biểu px=pz.(p/i)^n2 4.3888 3.3354 2.6654 2.2050 1.8710 1.4219 1.1363 0.7977 0.6062 0.4844

diễn 220.0000 167.1950 133.6074 110.5314 93.7898 71.2781 56.9591 39.9842 30.3871 24.2827



6.50


0.8818

0.0850

4.2608

0.4390

22.0059

Để thuận tiện cho việc vẽ đồ thị công ta chọn đường p o và 1Vc lên hai trục tọa độ. Từ đó ta có bảng số liệu tương ứng là:

QUÁ TRÌNH NÉN Giá trị i 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.50 3.00 4.00 5.00 6.00 6.50

i.Vc biểu diễn 0.1357 30.7692 0.1696 38.4614 0.2035 46.1537 0.2374 53.8460 0.2713 61.5383 0.3391 76.9229 0.4070 92.3075 0.5426 123.0766 0.6783 153.8458 0.8140 184.6150 0.8818 199.9995

px =pc.

Giá trị biểu

(1/i^n1) 1.1147 0.8202 0.6383 0.5164 0.4298 0.3162 0.2461 0.1657 0.1219 0.0949 0.0850

diễn 55.8790 41.1147 31.9980 25.8864 21.5443 15.8519 12.3369 8.3065 6.1117 4.7565 4.2608

QUÁ TRÌNH GIẢN NỞ Giá trị px=pz.(p/i)^n2 biểu diễn 4.3888 220.0000 3.3354 167.1950 2.6654 133.6074 2.2050 110.5314 1.8710 93.7898 1.4219 71.2781 1.1363 56.9591 0.7977 39.9842 0.6062 30.3871 0.4844 24.2827 0.4390 22.0059

Tung độ thường chọn tương ứng với p z = 220 mm. Từ đó ta có tỷ lệ xích: 1 µ p

=

4,3888 220

= 0, 0199

( mm )

Chiều dài hoành độ ta chọn εV c = 200 mm. Ta có tỉ lệ xích: 1 µ v

=

ε V c 200

=

0,8818 200

= 0, 00409

( mm )

Từ đó ta có thể vẽ đồ thị công:


13



Khoa: Cơ Khí Động Lực O

O'

z

PZ

c' c c" b'

r 0

b"

a

Sau khi vẽ xong ta phải hiệu đính đồ thị công để có đồ thị công chỉ thị. Các bước hiệu đính như sau: * Vẽ vòng tròn Brick dặt phía trên đồ thị công: Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piston S là : µ S =

gtt S S 95 = = = 0,475 gtbd S gtbd S 200

Thông số kết cấu của động cơ là: λ =

R Ltt

=

S 2.Ltt

=

95 2.185

= 0,2566

Khoảng cách OO’ là: OO ' =

λ R .

2

=

λ .S 0, 2566.95

4

=

4

= 6,094

Giá trị biểu diễn của OO’ trên đồ thị: gtbd OO' =

gtt OO' µ S

=

6.094 = 12,82 0,475

( mm )

Ta có nửa hành trình của piston là: Đồ án : Môn học ĐCĐT

14


Đại học SPKT Vinh R =


S 95 = = 47,5 2 2

( mm )

Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị : gtbd R =

gtt R µ S

=

47,5 = 100 0,475

( mm )

Từ gtbdOO’ và gtbdR ta có thể dựng được vòng tròn Brick * Lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị: 1.3.1. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp: ( điểm a ) Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc đóng muộn xu páp thải β 2, bán kính này cắt vòng tròn Brick tại điểm a’ . Từ a’ gióng đường song song với trục tung cắt đường pa tại điểm a. Nối điểm r trên đường thải ( là giao điểm giữa pr và trục tung) với a ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp. 1.3.2. Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén: ( điểm c’ ) Áp suất cuối quá trình nén thực tế do có hiện tượng đánh lửa sớm ( động cơ xăng) nên thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết pc đã tính. Theo kinh nghiệm, áp suát cuối quá trình nén thực tế p’ c được xác định theo công thức sau: 1 1 pc' = pc + . ( 0,85 pz − pc ) = 1,1127 + . ( 0,85.4,388 − 1,1127) = 1,98507 3 3

( MPa )

Từ đó ta xác định được tung độ điểm c’ trên đồ thị công: y

' c

=

pc'

µ p

=

1,98507 0,199

= 99,76

( mm )

1.3.3. Hiệu đính điểm phum sớm : ( điểm c’’ ) Do có hiện tượng phun sớm nên đường nén trong thực tế tách khỏi đường nén lý thuyết tại điểm c’’ . Điểm c’’ được xác định bằng cách: Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc đánh lửa sớm θ , bán kính này cắt vòng tròn Brick tại 1 điểm. Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường nén tại điểm c’’ . Dùng một cung thích hợp nối điểm c’’ với điểm c’ . 1.3.4. Hiệu đính điểm đạt p zmax thực tế

Áp suất pzmax thực tế trong quá trình cháy – giãn nở không đạt trị số lý thuyết của động cơ xăng. Theo thực nghiệm, điểm đạt trị số áp suất cao nhất là điểm thuộc miền 372o ÷ 375o ( tức là 12 o ÷ 15o sau ĐCT của quá trình cháy và giãn nở). Đồ án : Môn học ĐCĐT

15




* Hiệu đính điểm z: Cắt đồ thị công bởi đường 0.85 P z

-

Xác định điểm Z từ góc 12 o: Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác

-

định góc tương ứng với 372 o góc quay trục khuỷu, bán kính này cắt vòng tròn tại 1 điểm. Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường 0.85p z tại điểm z. Dung cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát đường giãn nở.

-

1.3.5. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình thải thực tế : ( điểm b’ ) Do có hiện tượng mở sớm xupap thải nên trong thực tế quá trình thải thực sự diễn ra sớm hơn lí thuyết. Ta xác định điểm b’ bằng cách: Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc mở sớm xupap thải β 1, bán kính này cắt vòng tròn Brick tại 1 điểm . Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường giãn nở tại điểm b’. 1.3.6. Hiệu đính điểm kết thúc quá trình giãn nở. ( điểm b’’) Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế p b’’ thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở lý thuyết do xupap thải mở sớm. theo công thức kinh nghiệm ta có thể xác định được:

VßNG TRßN BRICK 1 1 pb'' = pr + . ( pb − pr ) = 0,105 + .(0, 4389 − 0,105) = 0, 24195 2

2

( MPa )

Từ đó suy ra tung độ của điểm b’’ là: yb = ''

pb'' µ p

=

0,27195 = 13,6658 ĐỒ THỊ CÔNG 0,0199 µ

( mm )

0.00199

Sau khi xác định được các điểm b’, b’’ ta dùng cung thích hợp nối với đường µ

thải rr .

0409

-Pj=f(x)

b'

0


16




CHƯƠNG II TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC 2.1. Vẽ các đường biểu diễn các quy luật động học Các đường biểu diễn này điều vẽ trên một hoành độ thống nhất ứng với hành trình của piston S = 2R. Vì vậy đồ thị điều lấy hoành độ tương ứng với V h của đồ thị công ( từ điểm 1V c đến εVc ). 2.1.1. Đường biểu diễn hành trình của piston x = f ( α ). Ta tiến hành biểu diễn hành trình của piston theo thứ tự sau: Đồ án : Môn học ĐCĐT

17




1. Chọn tỉ lệ xích góc: thường dùng tỉ lệ xích (0.6 ÷ 0.7) (mm/độ) 2. Chọn gốc tọa độ cách gốc của đồ thị công khoảng 15 ÷ 18 cm 3. Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 10 o, 20o, .. , 180o . 4. Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm 10 o, 20o, .. , 180o tương ứng trên trục tung của đồ thị x = f ( α ) ta được các điểm xác định chuyển vị x tương ứng với các góc 10 o, 20o, .. , 180o . 5.Nối các điểm xác định chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ x= f(α). 2.1.2. Đường biểu diễn tốc độ của piston v = f ( α ). Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn tốc độ của piston v = f ( α ) theo phương pháp đồ thị vòng. Tiến hành theo các bước cụ thể sau: 1.

Vẽ nửa vòng tròn tâm O bán kính R, phía dưới đồ thị x = f ( α ), sát

mép dưới của bản vẽ. 2.

Vẽ vòng tròn tâm O bán kính là Rλ/ 2

3.

Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R và vòng tròn và vòng tròn tâm

O bán kính là Rλ/ 2 thành 18 phần có chiều ngược nhau. 4.

Từ các điểm chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R kẻ các đường

song song với tung độ, các đường này sẽ cắt các đường song song với hoành độ xuất phát từ các điểm chia tương ứng trên vòng tròn tâm O bán kính là Rλ/ 2 tại các điểm a, b, c,.. Đồ thị này biểu diễn quan hệ v = f ( α ) trên tọa độ cực


18




2.1.3. Đường biểu diễn gia tốc của piston: j = f ( x ) Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston theo phương pháp Tôlê, Ta vẽ theo các bước sau: ( m/s2.mm )

1. Chọn tỉ lệ xích μ j = 80 2. Ta tính được các giá trị: - Tốc độ góc: ω =

π .n

30

=

3,14.3100 = 324,47 30

( rad/s )

- Gia tốc cực đại: jmax = R.ω2.( 1 + λ) = 0,0475 . 324,47 2.( 1 + 0,2566 ) = 6284,059

(m/s 2 )

Vậy ta được giá trị biểu diễn j max là: gtbd jm

ax

=

gtt jm

ax

µ j

=

6284,0519 80

= 78,55

( mm )

- Gia tốc cực tiểu: jmin = − R.ω 2 ( 1 − λ ) = 0,0475.324, 472. ( 1 − 0, 2566 ) = −3716,752

( m/s2 )

Vậy giá trị biểu diễn của j min là:


19


Đại học SPKT Vinh gtbd j

Khoa: Cơ Khí Động Lực min

=

gtt j

min

µ j

=

−3716,762 80

= −46,5

( mm )

- Xác định giá trị EF: EF = −3. R.λ.ω 2 = −3.0,0475,0, 2566.324, 472 = −3849,64

( m/s2 )

Vậy giá trị biểu diễn EF là: gtbd EF =

gtt EF µ j

−3849,64

=

80

= −48,12

( mm )

3. Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy AC = j max, từ điểm B tương ứng điểm chết dưới lấy BD = j min; nối CD cắt trục hoành ở E; lấy EF = - 3.R.λ. ω 2 về phía BD. Nối CF va FD, chia đoạn này thành 8 phần , nối 11, 22, 33 .. Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33, .. ta được đường cong biểu diễn quan hệ j = f ( x ). j

§å THÞ GIA TèC µ = 80,001 j

f(x)

2.2. Tính toán động lực học 2.2.1. Các khối lượng chuyển động tịnh tiến: - Khối lượng nhóm piston m npt được cho trong số liệu ban đầu của đề bài ( kg ).


20




- Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m 1 có thể tra trong các sổ tay, có thể căn các chi tiết của nhóm để lấy số liệu hoặc tính gần đúng theo bản vẽ. Hoặc có thể tính theo công thức kinh nghiệm sau: + Thanh truyền của động cơ ô tô: m1 = ( 0.275 ÷ 0.285 ).m tt

ta chọn m1 = 0,28.mtt

Trong đó mtt là khối lượng thanh truyền mà đề bài đã cho. Vậy ta xác định khối lượng chuyển động tịnh tiến: m = mnpt + ml = 1,187 + 0,28 . 1,272 = 1,54316

( kg )

2.2.2. Các khối lượng chuyển động quay: Khối lượng chuyển động quay của trục khuỷu bao gồm: - Khối lượng của thanh truyền quy về tâm chốt: m2 = ( mtt – ml ) = 1,272 – 0,35616 = 0,91584 -

mch

( kg )

Khối lượng của chốt khuỷu: mch

=

π . ( d ch2 − δ ch2 ) .lch 4

. ρ =

3,14. ( 0, 0652

− 02 ) .0, 048

4

.7800 = 1, 241

( kg )

Trong đó ta có: dch : là đường kính ngoài của chốt khuỷu. d ch = 65

( mm )

δch : là đường kính trong của chốt khuỷu. δ ch = 0

( mm )

l ch : là chiều dài của chốt khuỷu .

( mm )

l ch = 48

ρ: là khối lượng riêng của vật liệu làm chốt khuỷu. ρ = 7800( kg/mm3) -

Khối lượng của má khuỷu quy dẫn về tâm chốt : m 0m.


21


Đại học SPKT Vinh -


Khối lượng này tính gần đúng theo phương trình quy dẫn:

m0 m =

mm .r mk 0,26.58 = = 317,47 R 0,0475

Trong đó:

m0m – khối lượng của má khuỷu r mk – bán kính trọng tâm má khuỷu r mk = 58 ( MN/m2 ) R – bán kính quay của khuỷu

2.2.3. Lực quán tính: Lực quán tính chuyển động tịnh tiến: p j = - m.j = - mRω 2 ( cosα + λcos2α ) Với thông số kết cấu λ ta có bảng tính p j:

α

cosα + λ cos 2α

p

. = − = − ω 2 ( cos α + λ cos 2α ) m j mR j

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

1,31 1,276 1,177 1,021 0,819 0,5889 0,345 0,1045 - 0,1176 - 0,31 - 0,465 - 0,579 - 0,655

- 17619,2 - 17161,9 - 15830,4 - 13732,2 - 11015,4 - 7920,6 - 4640,2 - 1405,5 1581,7 4169,4 6254,2 7787,4 8809,6

130 140 150

- 0,697 - 0,712 - 0,711

9374,5 9576,3 9562,8


22



160 170 180


- 0,702 - 0,694 - 0,690

9441,8 9334,2 9208,4

2.2.4. Vẽ đường biểu diễn lực quán tính – p j = f ( x ). Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn lực quán tính theo phương pháp Tôlê nhưng hoành độ đặt trùng với đường p o ở đồ thị công va vẽ đường – p j = f ( x ) ( tức cùng chiều với j = f ( x )). Tiến hành vẽ theo các bước sau: 1. Chọn tỉ lệ xích p j là μ p = 0.0199 ( MPa ), tỉ lệ xích μ x cùng tỉ lệ xích với hoành độ của j = f ( x ). 2. Ta tính được các giá trị: - Diện tích đỉnh piston: 2

3,14.( 98,75.10−3 ) = = 7,654.10 −3 F pt = 4 4 π D 2

( m2 )

- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực đại: p j

max

m.R.ϖ 2 . ( 1 + λ ) = F pt

( MPa )

Trong đó: m: Khối lượng chuyển động tịnh tiến:

m = 1,54316 (kg ) S

R : Bán kính quay trục khuỷu:

R =

ω: Tốc độ góc trục khuỷu :

ω = 324,63

λ: Thông số kết cấu:

λ = 0,2566

F pt: Diện tích đỉnh piston:

F pt = 7,654 . 10-3


23

2

= 0,0475

(m) ( rad/s )

( m2 )




Thay vào công thức p j ta được: max

p jm

ax

=

1, 5316.0, 0476.324, 632. (1 + 0,256 ) 7,654.10

3

⇔ p j = 1,27088

= 1270,88.10 −3 ( Pa )

( MPa )

max

Vậy ta được giá trị biểu diễn p j là: max

gtbd p

jmax

=

gtt p

jmax

µ p

=

1,27088 = 63,86 0,0199

( mm )

- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực tiểu: p j

min

m.R.ϖ 2 . ( 1 − λ ) 1,54316.0,0475.324,632 . ( 1 − 0, 2566 ) = = = 750,27.103 ( Pa ) −3 F pt 7,654.10

⇔ p j = 0,75027

( MPa )

min

Vậy ta được giá trị biểu diễn p j là: min

gtbd p j

min

=

gtt p j

min

µ p

=

0,75027 0,0199

= 37,7

( mm )

- Ta xác định giá trị E’F’ là: 3m.R.ϖ 2 3.1, 54316.0, 0475.0, 2566.324, 632 = = 776,91.10−3 ( Pa ) E ' F ' = −3 F pt 7,654.10

⇔ E ' F ' = 0,77691

( MPa )

Vậy ta xác định được giá trị biểu diễn E’F’ là: gtbd E ' F ' =

gtt E ' F ' µ p

=

0,77691 = 39 0,0199

( mm )

3. Từ điểm A tương ứng ĐCT A’C’ = p j , từ điểm B tương ứng ĐCD lấy max

B’D’ = p j ; nối C’D’ cắt trục hoành ở E’; lấy E’F’ về phía B’D’, Nối C’F’ và min


24




F’D’, chia các đoạn thẳng này ra làm 8 phần, nối 11, 22, 33, …. Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33, …. Ta được đường cong quan hệ - p j = f ( x ) j

ĐỒ THỊ LỰC QUÁN TÍNH µ = 80,001 j

f(x)

2.2.5. Đường biểu diễn v = f ( x). Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn quan hệ v = f ( x ) dựa trên hai đồ thị là đồ thị x = f ( α ) và đồ thị v = f ( α ) ( sử dụng phương pháp đồ thị vòng). Ta tiến hành theo trình tự sau: 1. Từ tâm các điểm đã chia độ trên cung của đồ thị Brick ta gióng các đường

song song với trục tung tương ứng với các góc quay α = 10 o, 20o, 30o, ..,180o. 2. Đặt các giá trị của vận tốc v này ( đoạn thẳng biểu thị giá trị của v có một

đầu mút thuộc đồ thị v = f ( α ), một đầu thuộc nửa vòng tròn tâm O, bán kính R trên đồ thị) trên các tia song song với trục tung nhưng xuất phát từ các góc tương ứng trên đồ thị Brick gióng xuống hệ trục tọa độ của đồ thị x = f ( α ). 3. Nối các điểm trên đồ thị ta được đường biểu diễn quan hệ v = f ( x ). Chú ý : nếu vẽ đúng, điểm v max sẽ ứng với điểm j = 0. 2.2.6. Khai triển đồ thị công P – V thành p kt = f ( α ). Để thuận tiên cho việc tính toán sau này ta tiến hành khai triển đồ thị công P – V thành pkt = f ( α ). Khai triển đồ thị công theo trình tự sau:


25




1. Chọn tỉ lệ xích μα = 2o / 1mm. Như vậy toàn bộ chu trình 720 o sẽ ứng với 360 mm. Đặt hoành độ α này cùng trên đường đậm biểu diễn p o và cách ĐCD của đồ thị công khoảng 4 ÷ 5 cm. 2. Chọn tỉ lệ xích μ p đúng bằng tỉ lệ xích μ p khi vẽ đồ thị công μ p = 0,0199 (MN/mm) 3. Từ các điểm chia trên đồ thị Brick ta xác định trị số của pkt tương ứng với các góc α rồi đặt các giá trị này trên tọa độ p – α . 4. Nối các điểm xác định được theo một đường cong trơn ta thu được đồ thị biểu diễn quan hệ pkt = f ( α )

Pkt = f(α)

P∑ = f ( α)

0

180

360

720

540

P j = f ( α)

2.2.7. Khai triển đồ thị p j = f ( x ) thành p j = f ( α ).


26




Đồ thị p j = f ( α ) biểu diễn trên đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ của động cơ. Nếu động cơ ở tốc độ cao, đường này thế nào cũng cắt đường nén ac . Động cơ tốc độ thấp, đường p j ít cắt đường nén. Ngoài ra đường p j còn cho ta tìm được giá trị của p∑ = pkt + p j một cách dễ dàng vì giá trị của đường p∑ chính là khoảng cách giữa đường p j với đường biểu diễn p kt của các quá trình nạp, nén, cháy giãn nở và thải của động cơ. Khai triển đồ thị p j = f ( x ) thành đồ thị p j = f ( α ) tương tự như cách ta khai triển đồ thị công ( thông qua vòng tròn Brick) chỉ có điều cần lưu ý là ở đồ thị trước là ta biểu diễn đồ thị - p j = f ( α ) nên cần phải lấy lại giá trị p j cho chính xác. 2.2.8. Vẽ đồ thị p ∑ = f ( α ). Ta tiến hành vẽ đồ thị p∑ = f ( α ) bằng cách ta cộng hai đồ thị là đồ thị p j = f ( α ) và đồ thị p = f ( α ). 2.2.9. Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến T = f ( α ) và đồ thị lực pháp tuyến Z = f ( α ). Theo kết quả tính toán ở phần động lực học ta co công thức xác định lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến như sau: T = pΣ .

sin ( α + β ) ; cosβ

Z = pΣ .

cos ( α + β ) cosβ

Trong đó góc lắc của thanh truyền β được xác định theo góc quay α của trục theo biểu thức sau: sin β = λ. sin α Vẽ 2 đường này theo trình tự sau: - Bố trí hoành độ α ở dưới đường pkt , tỷ lệ xích μα = 2o / 1mm sao cho đường biểu diễn nằm ở khoảng giũa tờ giấy kẻ ly A o ( có thể chọn trùng với đường biểu diễn hoành độ của đồ thị j = f ( x ) ). μ p cùng tỉ lệ xich đã chọn μ p = 0,0199


27




- Căn cứ vào thông số kết cấu λ = R/l, dựa vào các công thức trên và dựa vào đồ thị p∑ = f ( α ) ta xác định được các giá trị cho trong bảng dưới đây theo góc quay α của trục khuỷu:

sin ( α

α( rad β( r

+

β )

cos β

( α + β )

co s

gtbd

β

co s

α( o) 0

) 0.00

ad) 0.00

β+α 0.00

0.00

1.00

10

0.17

0.04

0.22

0.22

20

0.35

0.09

0.44

30

0.52

0.13

40

0.70

50

Z -1.20

gtbd Z -60.1

0.98

-1.17 -0.25 12.78 -1.14 -

-57.4

0.42

0.91

-1.09 -0.46 23.23 -0.99 -

-49.7

0.65

0.61

0.80

-0.96 -0.59 29.48 -0.77 -

-38.6

0.17

0.86

0.77

0.66

-0.82 -0.63 31.67 -0.54 -

-27.1

0.87

0.20

1.07

0.89

0.49

-0.63 -0.56 28.27 -0.31 -

-15.4

60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

1.05 1.22 1.40 1.57 1.75 1.92 2.09 2.27 2.44 2.62 2.79 2.97 3.14

0.22 0.24 0.26 0.26 0.26 0.24 0.22 0.20 0.17 0.13 0.09 0.04 0.00 -

1.27 1.47 1.65 1.83 2.00 2.16 2.32 2.47 2.61 2.75 2.88 3.01 3.14

0.98 1.02 1.03 1.00 0.94 0.85 0.75 0.64 0.51 0.39 0.26 0.13 0.00

0.30 0.11 -0.08 -0.27 -0.43 -0.58 -0.70 -0.80 -0.87 -0.93 -0.97 -0.99 -1.00

-0.41 -0.40 19.97 -0.18 -0.19 -9.42 0.03 0.03 1.38 0.21 0.21 10.69 0.37 0.35 17.39 0.49 0.42 21.06 0.58 0.44 21.86 0.64 0.41 20.38 0.67 0.34 17.33 0.69 0.27 13.37 0.69 0.18 9.01 0.70 0.09 4.55 0.69 0.00 0.00

-0.12 -0.02 0.00 -0.06 -0.16 -0.28 -0.40 -0.51 -0.59 -0.64 -0.67 -0.69 -0.69

-6.2 -1.0 -0.1 -2.8 -8.0 -14.2 -20.3 -25.5 -29.4 -32.1 -33.7 -34.8 -34.8

190

3.32

0.04 -

3.27

-0.13

-0.99

0.71

-0.09 -4.61

-0.70

-35.3

200

3.49

0.09

3.40

-0.26

-0.97

0.71

-0.18 -9.26

-0.69

-34.7


28

pΣ -1.20

T 0.00

T 0.00 -




-

-

210

3.67

0.13 -

3.54

-0.39

-0.93

0.71

-0.27 13.80 -0.66 -

-33.1

220

3.84

0.17 -

3.67

-0.51

-0.87

0.70

-0.36 18.05 -0.61 -

-30.6

230

4.01

0.20 -

3.82

-0.64

-0.80

0.67

-0.43 21.46 -0.53 -

-26.8

240

4.19

0.22 -

3.96

-0.75

-0.70

0.62

-0.47 23.59 -0.44 -

-21.9

250

4.36

0.24 -

4.12

-0.85

-0.58

0.55

-0.47 23.62 -0.32 -

-15.9

260

4.54

0.26 -

4.28

-0.94

-0.43

0.44

-0.41 20.68 -0.19 -

-9.5

270

4.71

0.26 -

4.45

-1.00

-0.27

0.30

-0.30 15.19 -0.08

-4.0

280

4.89

0.26 -

4.63

-1.03

-0.08

0.15

-0.15 -7.56

-0.01

-0.6

290

5.06

0.24 -

4.82

-1.02

0.11

0.00

0.00

0.20

0.00

0.0

300

5.24

0.22 -

5.01

-0.98

0.30

-0.19

0.18

9.19

-0.06

-2.8

310

5.41

0.20 -

5.21

-0.89

0.49

-0.32

0.29

14.39 -0.16

-7.9

320

5.59

0.17 -

5.42

-0.77

0.66

-0.40

0.31

15.48 -0.26

-13.2

330

5.76

0.13 -

5.63

-0.61

0.80

-0.41

0.25

12.65 -0.33

-16.6

340

5.93

0.09 -

5.85

-0.42

0.91

-0.32

0.14

6.88

-0.29

-14.7

350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450

6.11 6.28 6.46 6.63 6.81 6.98 7.16 7.33 7.50 7.68 7.85

0.04 0.00 0.04 0.09 0.13 0.17 0.20 0.22 0.24 0.26 0.26

6.06 6.28 6.50 6.72 6.94 7.15 7.35 7.55 7.75 7.94 8.11

-0.22 0.00 0.22 0.42 0.61 0.77 0.89 0.98 1.02 1.03 1.00

0.98 1.00 0.98 0.91 0.80 0.66 0.49 0.30 0.11 -0.08 -0.27

0.13 0.67 2.48 2.26 1.73 1.29 0.98 0.88 0.85 0.86 0.92

-0.03 0.00 0.54 0.96 1.06 1.00 0.88 0.86 0.87 0.89 0.92

-1.39 0.12 0.00 0.67 27.06 2.42 48.35 2.06 53.15 1.38 50.05 0.85 44.23 0.48 43.24 0.27 43.87 0.09 44.65 -0.07 46.19 -0.24

6.2 33.9 121.5 103.5 69.6 42.7 24.2 13.3 4.6 -3.6 -12.3


29




460 470 480 490 500 510 520 530 540

8.03 8.20 8.38 8.55 8.73 8.90 9.08 9.25 9.42

0.26 0.24 0.22 0.20 0.17 0.13 0.09 0.04 0.00 -

8.28 8.45 8.60 8.75 8.89 9.03 9.16 9.29 9.42

0.94 0.85 0.75 0.64 0.51 0.39 0.26 0.13 0.00

-0.43 -0.58 -0.70 -0.80 -0.87 -0.93 -0.97 -0.99 -1.00

0.98 1.03 1.07 1.08 1.09 1.07 1.01 0.99 0.95

0.92 0.88 0.80 0.69 0.56 0.42 0.26 0.13 0.00

46.04 44.13 40.29 34.72 28.14 20.94 13.15 6.43 0.00

-0.42 -0.59 -0.74 -0.86 -0.95 -1.00 -0.98 -0.98 -0.95

-21.1 -29.7 -37.4 -43.4 -47.8 -50.2 -49.2 -49.2 -47.8

550

9.60

0.04 -

9.55

-0.13

-0.99

0.86

-0.11 -5.58 -

-0.85

-42.7

560

9.77

0.09 -

9.69

-0.26

-0.97

0.82

-0.21 10.69 -0.80 -

-40.0

570

9.95

0.13 -

9.82

-0.39

-0.93

0.80

-0.31 15.51 -0.74 -

-37.2

580

10.12 0.17 -

9.96

-0.51

-0.87

0.76

-0.39 19.65 -0.66 -

-33.4

590

10.30 0.20 10.10 -

-0.64

-0.80

0.72

-0.46 22.93 -0.57 -

-28.7

600

10.47 0.22 10.25 -

-0.75

-0.70

0.66

-0.49 24.87 -0.46 -

-23.1

610

10.65 0.24 10.40 -

-0.85

-0.58

0.57

-0.49 24.48 -0.33 -

-16.5

620

10.82 0.26 10.57 -

-0.94

-0.43

0.45

-0.42 21.15 -0.19 -

-9.7

630

11.00 0.26 10.74 -

-1.00

-0.27

0.29

-0.29 14.69 -0.08

-3.9

640

11.17 0.26 10.91 -

-1.03

-0.08

0.11

-0.11 -5.50

-0.01

-0.4

650

11.34 0.24 11.10 -

-1.02

0.11

-0.10

0.11

5.32

-0.01

-0.6

660

11.52 0.22 11.29 -

-0.98

0.30

-0.33

0.32

16.05 -0.10

-5.0

670

11.69 0.20 11.50 -

-0.89

0.49

-0.55

0.49

24.69 -0.27

-13.5

680

11.87 0.17 11.70 -

-0.77

0.66

-0.76

0.58

29.36 -0.50

-25.1

690 700

12.04 0.13 11.91 12.22 - 12.13

-0.61 -0.42

0.80 0.91

-0.94 -1.08

0.57 0.46

28.87 -0.75 23.02 -0.98

-37.8 -49.3


30




0.09 710 720

12.39 0.04 12.35 12.57 0.00 12.57

-0.22 0.00

0.98 1.00

-1.17 -1.20

0.25 0.00

12.76 -1.14 0.00 -1.20

-57.3 -60.1

- Biểu diễn đường T = f ( α ) và Z = f ( α ) trên tọa độ đã chọn. 2.2.10. Vẽ đường biểu diễn ∑T = f ( α ) của động cơ nhiều xy lanh. Động cơ nhiều xy lanh có moment tích lũy vì vậy phải xác định moment này. Ta xác định chu kỳ của moment tổng phụ thuộc vào số xy lanh và số kỳ , chu kỳ này bằng đúng góc công tác của các khuỷu: 180o.τ 180o.4 = = 90o δ ct = i 8

Trong đó : τ : Là số kỳ của động cơ. i : Là số xy lanh của động cơ. Nếu trục khuỷu không phân bố các khuỷu theo đúng góc công tác ( điều kiện đồng điều của chu trình ) thì chu kỳ của moment tổng cũng thay đổi. Ta tiến hành vễ đường biểu diễn ∑T = f ( α ) cũng chính là đường biểu diễn ∑M = f ( α ) ( do đã biết ∑M = ∑T.R ). Ta vẽ đường biểu diễn này như sau: 1. Lập bảng xác định góc αi ứng với các khuỷu theo thứ tự làm việc của động

cơ 4 kỳ, 8 xy lanh, có thứ tự làm việc 1 – 5 – 4 – 2 – 6 – 3 – 7 – 8:

0o

180o


360o

540o

31

720o



1


Nạp

Nén

Nổ

α 1 = 0o

Thải

2

Nổ

Thải

Nạp

Nén

Nổ

3

Nén

Nổ

Thải

Nạp

Nén

4 5

Thải Thải

Nạp Nạp

Nén Nén

Nổ Nổ

Thải

α 2 = 450o α 3 = 270o α 4 =540 o

6

Nổ

Thải

Nạp

Nén

α 5 = 630o

7

Nén

Nổ

Thải

Nạp

α 6 = 360o

8

Nạp

Nén

Nổ

Thải

Nạp

α 7 = 180o α 8 = 90o

2. Ta có bảng tính ∑T = f ( α ):

a1 0 10 20

T1 0 -0.2543 -0.46237

a2 180 190 200


T2 0 -0.09174 -0.18437

a3 540 550 560 32

T3 0 -0.1111 -0.21274

a4 T4 ΣT 360 0 0 370 0.538535 0.081406 380 0.962178 0.102696 SVTH: Vũ Đình Công


30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180


-0.58675 210 -0.63032 220 -0.56248 230 -0.3974 240 -0.18742 250 0.027506 260 0.2128 270 0.34609 280 0.41905 290 0.435044 300 0.405597 310 0.344905 320 0.266145 330 0.179211 340 0.090447 350 0 360

-0.27464 -0.35924 -0.42715 -0.46946 -0.47007 -0.41152 -0.30235 -0.15051 0.003894 0.182874 0.286432 0.308145 0.251783 0.136883 -0.02759 0

570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720

-0.3086 -0.39099 -0.45631 -0.4949 -0.48708 -0.42087 -0.2924 -0.10951 0.105852 0.319392 0.491244 0.584295 0.574569 0.458147 0.253862 0

390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540

1.05763 0.9959 0.880104 0.860515 0.872942 0.88853 0.91925 0.916283 0.878269 0.801691 0.690872 0.559969 0.416674 0.26174 0.127875 0

-0.11236 -0.38465 -0.56584 -0.50125 -0.27163 0.083645 0.5373 1.002355 1.407064 1.739 1.874144 1.797314 1.509171 1.035982 0.444593 0

3. Từ bảng số liệu trên ta vẽ đường đồ thị ∑T = f ( α ) ở góc trên đồ thị T và Z 4. Vẽ đường ngang xác định ∑T tb ( đại diện cho momen cản ) trực tiếp trên đồ thị bằng cách điếm diện tích bao bởi đường ∑T với trục hoành α ( F ∑T ) rồi chia diện tích của chiều dài này cho trục hoành. Nghĩa là:

ΣT tb =

F ( ΣT ) 1445 = = 201,7 µ T .360 0,0199.360

( MPa )

Trong đó μT là tỉ lệ xích của lực tiếp tuyến. Tiếp điến ta tính ∑T tb theo công suất của động cơ:

ΣT tbt = Ta có:

30. Ne.10 −3

( Với Ne = Me.ω.ηm )

π . F pt .R.n.η m

ηm = 0,8195

( thông số chọn )

ω = 324,63

( Rad/s )

F pt = π .R 2 = 3,14.0,04752 = 0,00708

( m2 )

R = 0,0475

(m)

n = 3100

( v/phút )


33




Ne = 150

( mã lực )

= 91,94

( KW )

30.91,94.10−3 ⇒ ΣT tbt = = 1,0276 3,14.0,00708.0,0475.3100.0,8195 1,0276 = 51,63 0,0199

( mm )

ΣT 518,40 = = 51,84

( mm )

⇒ gtbd ΣT = tbt

Ta có:

ΣT tb =

73

10

So sánh hai giá trị ∑T tb và ∑Ttbt đảm bảo sai khác = 0,2% < 5% ⇒ đạt yêu cầu. 2.2.11. Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu: Ta tiến hành vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu theo các bước: 1. Vẽ hệ trục tọa độ 0’TZ và dựa vào bảng tính T = f ( α ) và Z = f ( α ) đã tính ở bảng trên ta xác định được các điểm 0 là điểm có tọa độ T oo, Z 0o; điểm 1 là điểm có tọa độ T 10o, Z 10o … điểm 72 là có tọa độ T 720o, Z 720o. Thực chất đây chính là đồ thị p tt biểu diễn tọa độ T – Z do ta thấy tính từ từ gốc tọa độ tại bất kỳ điểm nào ta điều có : ptt = T + Z

2. Tìm gốc tọa độ của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu bằng cách đặt vectơ pk

o

đại diện cho lực quán tính ly tâm tác dụng lên chốt khuỷu: Pko = m2.R.ω2 gtbd 00' =

pk

o

µ p

=

( MPa ) 14,12 = 70,95 0,0199

( mm )

Vậy ta xác định được gốc 0 của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, Nối 0 với bất kỳ điểm nào trên đồ thị ta điều có:


34




Q = pk + ptt o

A1

A0=A 72

A2 A60 A5

A50

A15 A25

A70

A30 T40

O’

T

pt 4 t 0

A40 Z40

A35

A39

A36

A38

A37

Z

Trị số Q Thể hiện bằng độ dài | OA |. Chiều tác dụng là chiều OA . Điểm tác dụng là điểm a trên phương kéo dài của AO cắt vòng tròn tượng trưng cho mặt chốt khuỷu. 2.2.12. Vẽ đường biểu diễn Q = f ( α ). Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn Q = f ( α ) theo trình tự các bước sau: 1. Chọn hoành độ α gần sát mép dưới của tờ giấy vẽ và đặt cùng μ α với các đồ thị p = f ( α ); T = f ( α ); Z = f ( α ).


35




2. Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta lập được bảng giá trị của Q theo góc quay α của trục khuỷu:

α( o) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

Q 72.976 71.369 66.753 59.287 50.936 39.986 27.564 16.734 13.021 18.975 27.123 34.254 39.676 43.397 45.672 46.873 47.394 47.831 47.589

α( o)

Q

α( o)

Q

α( o)

Q

190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360

48.3311 48.3958 47.9761 47.0775 45.1017 41.9719 37.2044 30.4285 22.7036 15.4301 12.8572 18.1675 25.214 30.3146 32.0058 28.4069 6.75317 21.0243

370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540

112.002 102.765 77.7451 58.3031 45.6564 43.245 44.6249 47.5876 52.5742 57.2118 61.3103 64.3647 66.0856 66.8153 66.4585 63.427 62.3387 60.5888

550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720

55.83478 53.90548 52.39126 50.19225 47.41193 43.67291 38.19285 30.9064 22.27206 14.37679 14.41523 23.95975 36.09016 47.95437 58.28712 66.2531 71.26922 72.9757

3. Vẽ Q = f ( α ) trên tọa độ Q – α. Chú ý: Điểm Qmin thường xuất hiện ở vùng giữa α = 340 o 350o biểu thị rất rõ trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt. Lực Q không bao giờ có giá trị âm. 4. Xác định Qtb bằng cách điếm diện tích bao bởi Q = f ( α ) và trục hoành rồi

chia cho chiều dài trục hoành ta có Qtb: Qtb =

F Q 16700 = = 2331,09 µ Q .360 0,0199 .360

( không thỏa mãn )

Ta tính Qtb theo cách sau:


36



Qtb =

Khoa: Cơ Khí Động Lực Qtông 73

Ta có:

⇒ Qtb =

( MPa ) Qtổng = 3105,875

3105,875 = 42,546 73

( mm )

( gtbd )

Tính hệ số va đập χ: χ =

Qmax 116 = = 2,726 < 4 Qtb 42,456

( thỏa mãn điều kiện )

CHƯƠNG III TÍNH KIỂM NGHIỂM BỀN CHI TIẾT CHÍNH Tính kiểm nghiệm bền thanh truyền 3.1 Tính kiểm nghiệm bền đầu nhỏ thanh truyền Sơ đồ đầu nhỏ thanh truyền được giới thiệu như hình dưới: Đồ án : Môn học ĐCĐT

37




Đối với loại đầu nhỏ thanh truyền mỏng ( d 2/d1 = 0.84 < 1.5 ) tính the o lý thuyết thanh cong bị ngàm ở tiết diện chuyển tiếp từ đầu nhỏ đến than ( tiết diện ngàm có góc γ như hình vẽ ).


38




3.1.1 Ứng suất tổng khi đầu nhỏ thanh truyền chịu kéo: Kinasotxvili tính với giả thiết như sau: + Coi lực quán tính phân bố điều trên đường bán kính trung bình đầu nhỏ: q=

p j 2. ρ

Trong đó: ρ =

d 2 + d 1 31, 5 + 37, 5 = = 17,25 .10-3 4 4

(m)

p j = mnp R . .ϖ 2 = 1,187.47,5.10−3.324,482 = 5936,35.10 −6 −6 5936 , 35 . 10 ⇒q= = 0,172 2.17,25.10 −3

( MN )

( MN )

+ Góc ngàm γ tính theo công thức:

 H + ρ   27 + 68     1  2 2     = 110o o o γ = 90 + arccos = 90 + arccos ( r 2 + ρ 1 ) (18,75 + 68) + Khi cắt một nửa thanh cong siêu tĩnh, momen và lực pháp tuyến thay thế xác định theo phương trình sau: M A = P j.ρ.( 0.00033γ – 0.0297 ) = MA = 5936,35.10 −6.17,25.10−3.( 0,00033 .110 − 0,0297 ) = 0,676.10 −6 ( MN ) N A = P j.( 0.752 – 0.0008γ )= N A = 5936,35.10 −6.( 0,57 − 0,0008.110) = 2,873.10−3

( MN )

Với γ: Góc ngàm tính theo độ. Momen và lực pháp tuyến trên tiết diện ngàm C – C tính theo công thức: Đồ án : Môn học ĐCĐT

39




M j = M A + N A. ρ.( 1 – cosγ) – 0,5.P j. ρ.( sinγ – cosγ )= = 0,676.10-6 + 2.873.103 .( 1 – cos110 o ) – 0,5 . 5936,35 . 10-6 . 17,25.10-3. ( sin110 - cos110) = 1.5632.10 -6

( MNm )

N j = N A.cosγ + 0,5.P j.( sinγ – cos γ )= = 2,873.10-3.cos110 +0,5.5936,35.10 -6 .( sin110 - cos110 )= 2,82.10 -3 Do sức ép căng bạc lót vào đầu nhỏ nên hệ số giảm tải χ tính theo công thức sau: χ =

Trong đó:

Eb .E d 2,2.105.180.10 −6 = 0,766 = Ed . Fd + Eb .F b 2,2.10 −5.180.10 −6 + 1,15.105.105.10 −6

E d , F d : Momen đàn hồi và tiết diện đầu nhỏ E d = 2,2.105 ( chọn ); F d = (d 2 - d 1 ).l d = ( 37,5 - 31,5 ).30.10-6 = 180.10-6 E b , F b : Momen đàn hồi và tiết diện bạc lót E b = 1,15 . 105

( chọn )

F b = ( d 1 - d b ).l d = ( 31,5 - 28 ).30.10-6 = 105.10-6 Do có hệ số giảm tải, lực kéo thực tế N k nhỏ hơn N j N k = χ.N j = 0,766.2,82.10 -3 = 2168.10-3 ( MN )


40




Ứng suất tổng tác dụng trên mặt trong và ngoài đầu nhỏ trên các tiết diện γ = 0 đến γ = γ tính theo công thức sau: σ tj

  1 6 ρ − S = −2 M j . + N k  . = S ( 2 ρ − S )   ld .S

 6.17,5.10 −3.3.10−3 1 −6 −3  = − 2.1,56.10 . + 2 , 168 . 10 .  −3 −3 −3 −6 3.10 .( 2.17,25.10 − 3.10 )   30.3.10 = 23,75 σ nj

  1 6 ρ + S =  2 M j . + N k  . = S ( 2 ρ + S )   ld .S

=

 6.17,25.10−3 + 0,003 1 −6 −3  2 . 1 , 56 . 10 . 2 , 168 . 10 +   −3 −6 = 56,9 + 0 , 003 . 2 . 17 , 25 . 10 0 , 03 30 . 3 . 10 ( )   Trong đó: σ t ,j σ nj - ứng suất tổng của các điểm trên mặt trong và mặt ngoài đầu nhổ thanh truyền khi đầu nhỏ chịu kéo, ứng suất này phân bố như hình trên. 3.1.2. Ứng suất tổng khi đầu nhỏ thanh truyền chịu nén Đồ án : Môn học ĐCĐT

41




Lực tác dụng lên đầu nhỏ thanh truyền là lực tổng: P∑ = Pkt + P j Lực này phân bố theo dạng cosin như hình vẽ:

Ta có: P∑ = Pkt . F pt + mnp . R .ω2. ( 1 + λ ) . F pt = 4,3888 . 0,00875 + 1,187 . 0,0475 . 324,63 2 . ( 1 + 0,257 ) . 0,00475 . 10-6

⇒ P∑ = 0,0345


( MN )

42




Lực và moment hay thế ( NA và MA ) theo Kinasôtxvili biến thiên theo góc

ngàm γ theo quy luật parabol như hình : Momen và lực kéo tiết diện ngàm xác định theo công thức:

 sin γ − cos γ − γ sin γ  Mz = MA + NA.ρ.( 1 – cos γ ) – P ∑.ρ .  = 66,92 . 10 -6  π π   2 (MN.m )

 sin γ − cos γ − γ sin γ  Nz = NA.cosγ + P∑ .  π π   2


43




 sin 110 − cos 110 − 110. sin 110  = 1,282.10 −4  = 2,873.10 −3. cos110 + 0,00345 . 2 π π   Ứng suất mặt ngoài khi đầu nhỏ chịu kéo: σ nz

  1 6 ρ + S = 2 M z . + χ N z  . = S ( 2 ρ + S )   ld .S

 6.17,25.10 −3 + 3.10 −3 1 −6 −3  = 2.66.92.10 . −3 −3 −3 + 0,766.( − 0.982.10 )  −6 3.10 .( 2.17,25.10 + 3.10 )   30.3.10 ( MN/m2 )

= 463 Ứng suất nặt trong khi đầu nhỏ chịu nén: σ tz

  1 6 ρ − S =  2 M tz . + N tz  . = 2 . ρ − S S l S ( )   d

 6.17,25.10−3 − 3.10−3 1 −6 −3  + 0 , 766 . 2 , 168 . 10 = − 2.66.92.10 .  30.3.10 −6 3.10 −3.( 2.17,25.10 −3 − 3.10 −3 )   ( MN/m2 )

= - 1468,74

Ứng suất trên mặt ngoài vặt trong thể hiện như hình dưới:


44




3.1.3. Ứng suất biến dạng do ép căng bạc lót: p =

∆ + ∆ t  d 22 + d 12  d 22 + d b2  d 2 − d 2 + µ d 2 − d 2 − µ   + 2 b d 1.  2 1 E b  Ed     

Trong đó: Δ, Δt – Độ dôi lắp ghép và độ dôi do giãn nở không đều giữa bạc lót và đầu nhỏ Δt = ( α b – αd )d1to = ( 1,8 . 10 -5 - 1 . 10-5 ) 37,5.10-3.150o = 45.10-3 ( mm ) t-o – Nhiệt độ làm việc của đầu nhỏ, t -o ≈ 150o d1, d2, d b – Lần lượt là đường kính lỗ đầu nhỏ, đường kính ngoài đầu nhỏ và đường kính trong bạc. d1 = 37,5 ( mm );

d2 = 31,5 ( mm );

d b = 28 ( mm )

α b, αd – Hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu Đồ án : Môn học ĐCĐT

45




α b = 1,8.105 ( bạc đồng ) αd = 1.105

( đầu nhỏ bằng thép )

μ : Hệ số poatxông μ = 0.3 E b, Eđ – Môdul đàn hồi của vật liệu bác và đầu nhỏ: E b = 1.15 . 105 MN/m2

Eđ = 2.2 . 10 5 MN/m2

Từ đó ta có ứng suất ép căng bạc lót p =

0,01 + 45.10−3 2 2  (37,5.10 −3 ) 2 + (31,5.10 −3 ) 2  31,5.10 −3 ) + ( 28.10−3 ) ( + − 0 , 3 0 , 3   −3 2 −3 2 −3 2 −3 2 − − 37 , 5 . 10 31 , 5 . 10 31 , 5 . 10 28 . 10 ( ) ( ) ) ( )  +( 37,5.10−3. 5 5  2,2.10 1,15.10    

= 15.10-3

( MN )

Ứng suất trên mặt ngoài đầu nhỏ 2 2.d 12 2 . 37 , 5 3 − σ ∆n = p. 2 = 15.10 . = 0.1019 (37,52 − 31.52 ) ( d 2 − d 12 )

Ứng suất trên mặt trong đầu nhỏ σ ∆t

2 2 ( d + d ) −3 ( 37.5 + 31.5 ) = p. = 15.10 . (37.52 − 31.52 ) = 0,087 ( d − d ) 2 2

2 1

2 2

2 1

3.1.4. 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: σmin = σnj + σΔn = 56,9 + 0,1019 = 57,0019 σmax = σnz + σΔn = 463 + 0,1019 = 463,1019 - Biên độ ứng suất Đồ án : Môn học ĐCĐT

46


Đại học SPKT Vinh σ a

=

Khoa: Cơ Khí Động Lực σ max − σ min

=

2

463,1019 − 57,0019 = 203,5 2

- Ứng suất trung bình σ m

=

σ max

+ σ min 2

=

463,1019 + 57,0019 = 260.05 2

- Hệ số an toàn đầu nhỏ: nσ =

Trong đó:

σ −1 σ a + ψ σ .σ m ψ σ

- hệ số:

ψ σ

=

2σ −1 − σ o

σ o

σ o σ −1

ta có:

⇒ ψ σ = 2. ⇒ nσ =

= 2.

1

σ o σ −1

−1

= 1,5 ( chọn )

1 1 −1 = 1,5 3

500 = 1 203,5 + .260,05 1,72 3

3.2. Tính kiểm nghiệm bền thân thanh truyền: Ta có vận tốc trung bình của động cơ là: C m = S .

n 3100 = 95.10 −3. = 9,82 30 30

( m/s )

Suy ra đây là động cơ tốc độ cao Tính nghiệm bền thân thanh truyền động cơ tốc độ cao phải xét đến lực quán tính và phải tính theo hệ số an toàn. Đồ án : Môn học ĐCĐT

47




a. Ứng suất tổng trên tiết diện trung bình: σ Σ

=

P Σ .k F tb

( MN/m2 )

Trong đó: Ftb - Tiết diện trung bình của thân, F tb = ( H − h ) B . + h.( B − b ) = ( 27,5 − 19 ).21 + 19.( 21 − 15,8 ) = 277,3

(mm2) k - Hệ số tải trọng, k = 1.15 P Σ = 0.0345

⇒ σ Σ =

( MN ) 0,0345 .1,15 = 143 277,3.10 −6

( MN/m2 )

b. Ứng suất kéo trên tiết diện trung bình P jt 8,9.10 −3 σ k = = = 32.1 F tb 277,3.10 −6

( MN/m2)

c. Hệ số an toàn của tiết diện trung bình: nσ =

2.σ −1 2.500 = = 3,77 (σ Σ − σ k ) +ψ σ .(σ Ξ + σ k ) (143 − 32,1) + 1 .(143 + 32,1) 3

Hệ số an toàn thân thanh truyền nσ ≥ 2,5. Sơ đồ tính nghiệm bền thân thanh truyền giới thiệu ở hình dưới:


48




3.3. Tính nghiệm bền đầu to thanh truyền: Đầu to thanh truyền cũng được giả thiết như một thanh cong bị ngàm ở tiết diện với thân như hình vẽ: Đồ án : Môn học ĐCĐT

49




Lực quán tính tác dụng trên đầu to phân bố theo quy luật cosin, xác định theo công thức sau: P d = P j + P kt = R.ω2.F p.[ m.( 1 + λ ) + (m 2 - mn ) ] Trong đó: mn : khối lượng nắp đầu to m n = 0,31

( kg )

γo - Góc ngàm, thường chọn γ o = 40o F p : Diện tích đỉnh piston

F p = 0,00785

( m2 )

Lực quán tính tác dụng trên đầu to : Pd = 0,0475.324,632.0,00785.[ 1,54316.( 1 + 0,2567 ) + ( 0,91584 - 0,31 ) = 124,37.10-4

( MN )

Ứng suất tổng tác dụng trên đầu to thanh truyền xác định theo công thức sau:


50




   0.23C 0.4   + σ∑ = Pd W (1 + J b ) ( F b + F d )   u J d  Trong đó: Wu - momen chống uốn của tiết diện A - A S d 2 .l d 15 2.10 −6.29.10 −3 = 1,0875.10 −6 Wu = = 6 6

J b, Jd - Momen quán tính của tiết diện bạc lót và nắp đầu to tại A - A l b s . b3 27.10 −3.2,5 2.10 −6 = 14,0625.10 −9 J b = = 12 12 l d s . b3 29.10 −3.2,5.10 −6 = 15,1.10 −9 Jd = = 12 12

F b, Fd - Tiết diện bạc lót và nắp đầu to ở A - A F b = l b.s b = 27 . 10-3 . 2,5.10-3 = 67,5.10-6 Fd = ld.sd = 29.10-3.15.10-3 = 435.10-6 C: Khoảng cách tâm của hai bulong thanh truyền. C = 80.10 -3 ( m ) Ứng suất tổng tác dụng trên đầu to thanh truyền :

    −3 0 , 23 . 80 . 10 0 , 4  σ Σ = 124,37.10 -4  + − − 6 6 9 −   14,0625.10  ( 67,5.10 + 435.10 )   1,0875.10 −6 1 +  −9  15 , 1 . 10     σ Σ

= 175,3

( MN/m2 )

Ứng suất cho phép của động cơ ô tô máy kéo: Đồ án : Môn học ĐCĐT

51

[σ n∑ ] = 150 ÷ 200 (MN/m2) SVTH: Vũ Đình Công



Độ biến dạng hướng kính của đầu to thanh truyền xác định theo công thức sau: 0,0024 p d C 3 0,0024.124,37.10 −4.80 3.10 −9 −6 Δd = = 5 −9 −9 = 2,381.10 E d ( J b + J d ) 2,2.10 (14,0625 .10 + 15,1.10 )

(m)

⇒ ∆ d = 0.02381

( mm )

Trong đó: Ed : Modul đàn hồi của vật liệu làm thanh truyền

E d = 2,2.105

MN/m2 Độ biến dạng cho phép: [ Δd ] = 0,06 ÷ 0,1

( mm )

3.4 Tính nghiệm bền bulong thanh truyền: 1. Lực tác dụng lên bulong thanh truyền cũng là lực kéo tác dụng lên đầu to thanh truyền. Nếu số lượng bulong là z thì lực tác dụng lên mỗi bulong sẽ là: P d 124,37.10 −4 = 62,185.10 −4 P b = = z 2

( MN )

2. Lực siết ban đầu tính theo công thức kinh nghiệm Ps = ( 2 ÷ 3 ).P b Chọn Ps = 2.P b = 2.62,185.10-4 = 124,37.10-4

( MN )

3. Lực tác dụng lên bulong khi động cơ làm việc P bl = Ps + χP b = 124.37.10-4 + 0,2.62,185.10 -4 = 136,81.10-4 Trong đó: χ - Hệ số giảm tải χ = 0,15 ÷ 0,25

( MN )

chọn χ = 0.2

4. Ứng suất kéo bulong thanh truyền: P bl σk = F bl Đồ án : Môn học ĐCĐT

52




Trong đó: F bl - Tiết diện bulong thanh truyền ở đường kính chân ren. F bl =

⇒

3,14.112.10 −6 = = 94,99.10 −6 4 4

π .d 02

P bl 136,81.10−4 = 144 σk = F = 94,99.10 −6 bl

( m2 )

( MN/m2 )

5. Momen xoắn bulong do ma sát khi siết bulong tính theo công thức sau: Mx = μ.Ps.

d tb 2

( MNm ) µ = 0,1

Trong đó: μ - Hệ số ma sát

dtb - Đường kính trung bình phần ren

d tb = 10,5

( mm )

⇒

10,5.10−3 = 65,29.10 −7 Mx = 0,1.124,37.10 . 2 -4

6. Ứng suất xoắn bulong M x µ Ps 0,1.124,37.10 −4 τ x = ≈ 28,2 W x ≈ 0,4d 2tb ≈ 0,4.10,52.10 −6

7. Ứng suất tổng: σ∑ = σ k 2 + 4.τ x2 = 144 2 + 4.28,2 2 = 154.65 Ứng suất cho phép đối với bulong thanh truyền của động cơ ô tô máy kéo: [σ∑ ] = 120 ÷ 180 (MN/m2 )

MỤC LỤC Đồ án : Môn học ĐCĐT

53



Phần mục I II III


Tên nội dung thuyết minh Tính toán chu trình động cơ đốt trong Tính toán động học và động lực học Tính nghiệm bền chi tiết thanh truyền

trang 2 19 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO


54


Do an Dong Co Dot Trong

Recommend Documents