tkmh động lực học và cân bằng động cơ

Piston của xylanh 2 và 3 cũng đi từ ĐCD lên ĐCT nhưng xylanh 2 đang trong quá trình nén, còn xylanh 3 đang trong quá trình thải.. Khi trục khuỷu quay tiếp nửa vòng thứ hai 18003600 ,pis

Kiểu động cơ Ford Mondeo

Nhiệm vụ - Lập bảng công tác thứ tự 1 - 3 - 4 -2

- Xây dựng đồ thị lực tác dụng cổ biên

- Xây dựng đồ thị lực tác dụng cổ trục

- Triển khai đồ thị lực tác dụng cổ trục

PHẦN I - LẬP BẢNG CÔNG TÁC

Góc lệch của trục khuỷu, tương ứng với hai cổ biên của hai xylanh làm việc hoặc sinh công kế tiếp nhau là :

k = 180i * = 1804*4 = 1800

Ở đây  - số kỳ công tác của động cơ

i - số xylanh của động cơ

Bảng công tác : Giả sử piston 1 đang ở đầu kỳ nạp

00 1800 3600 5400 7200

Khi trục khuỷu quay được nửa vòng thứ nhất, xylanh 1 đang ở kỳ nạp piston 1

từ ĐCT xuống ĐCD, khi đó piston của xylanh 4 cũng từ ĐCT xuống ĐCD nhưng lại trong quá trình cháy giãn nở Piston của xylanh 2 và 3 cũng đi từ ĐCD lên ĐCT nhưng xylanh 2 đang trong quá trình nén, còn xylanh 3 đang trong quá trình thải Khi trục khuỷu quay tiếp nửa vòng thứ hai (18003600) ,piston của xylanh 1 và 4 đi

từ ĐCD lên ĐCT, nhưng xylanh 1 thực hiện quá trình nén còn xylanh 4 thực hiện quá trình thải Đồng thời xylanh 2 và 3 đi từ ĐCT xuống ĐCD, xylanh 2 thực hiện quá trình nổ còn xylanh 3 là quá trình nạp

Khi trục khuỷu quay tiếp nửa vòng thứ ba (36005400) ,piston của xylanh 1 và 4 đi từ ĐCT xuống ĐCD, nhưng xylanh 1 thực hiện quá trình nổ còn xylanh 4 thực hiện quá trình nạp Đồng thời xylanh 2 và 3 đi từ ĐCD lên ĐCT, xylanh 2 thực hiện quá trình thải còn xylanh 3 là quá trình nén

Khi trục khuỷu quay tiếp nửa vòng thứ tư (54007200) ,piston của xylanh 1 và 4 đi từ ĐCD lên ĐCT, nhưng xylanh 1 thực hiện quá trinh thải còn xylanh 4 thực hiện quá trình nén Đồng thời xylanh 2 và 3 đi từ ĐCT xuống ĐCD, xylanh 2 thực hiện quá trình nạp còn xylanh 3 là quá trình nổ

PHẦN II – XÂY DỰNG ĐỒ THỊ LỰC TÁC DỤNG LỰC TÁC DỤNG CỔ BIÊN

Xác định vận tốc góc của động cơ :

Với n = 6000 (vòng/phút)

  = 2.60.n = 2.60.6000= 628,3 (rad/s)

Bán kính tay quay trục khuỷu: R = S2 =832,1 = 41,55 (mm)

Chọn tham số kết cấu  = =

4

1

2.1 Tính toán thực tế cho động cơ với các thông số đã cho

2.1.1 Lực khí thể.

Vh =

4

.D2S

4

1 , 83

* 5 , 87

 = 4,997.10-4 (m3)

Vc =

1





h

V

= 4,10997,8.1014





= 0,51.10-4 (m3)

Va = Vh + Vc = 4,997.10-4 + 0,51.10-4 = 5,507.10-4(m3)

Pa = 0.092 (MPa) = 0.92 (KG/cm2)

Pc = 2,34 (MPa) = 23,4 (KG/cm2)

Pb = 0,493 (MPa) = 4,93 (KG/cm2)

Pz = 9,307 (MPa) = 93,07 (KG/cm2)

Pr = 0.12 (MPa) = 1.2 (KG/cm2)

Po = 1 (at) = 0.1 (MPa)= 1 (KG/cm2)

Chỉ số nén đa biến trung bình n1:

Pc = Pa.n1  n1 =



ln

ln

a

c

P

P

=

8 , 10 ln

092 , 0

34 , 2 ln

= 1.36 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2:

Pb = Pz.(



 )n2 , chọn  = 1

 n2 =





ln

ln

Z

b

P

P

=

8 , 10

1 ln

307 , 9

493 , 0 ln

= 1.235

Bảng tính excel các giá trị trên đồ thị công p-v

Vẽ đồ thị công:

Chọn hệ trục toạ độ PV như bản vẽ với gốc toạ độ 0,trục hoành V, trục tung P

tỷ lệ xích p=1/3(

mm

cm

) và v = 2,5495 (cm2/mm) với các thông số trên ta tiến hành vẽ đồ thị công:

Hiệu chỉnh đồ thị công :

Bán kính vòng tròn bric Rb = S2 = 98(mm)

Tham số kết cấu:  = 14

Khoảng di chuyển : OO'= R = 98 41.2 = 12,25(mm)

Hiện chỉnh điểm b1 : Pb1 = (Pb + Pa)/2 = 2,925 KG/cm2

c1 : Pc1 = 1,25Pc =1,25 23,4 =29,25 KG/cm2

z1 : Pz1 = Pz 85% = 79,1095 KG/cm2

Dùng đường tròn bric để hoàn chỉnh đồ thị công:

r,: Góc mở sớm van nạp :  1 =210

a, : Góc đóng muộn van nạp :  2 = 570

r,, : Góc đóng muộn van thải :  4 = 210

b”: Góc mở sớm van thải :  3 = 570

c’ : Góc đánh lửa sớm s  10 0

P

V

Pj = -m Jp = - mjR2(cos + cos2) (KG/cm2) mj: khối lượng chuyển động tịnh tiến trên một đơn vị diện tích của piston:

mj = ( mnp+ m1 )/Fp

5 , 42 10 ( )

4

0831 , 0 4





mnp: Khối lượng nhóm pitton mnp= 0,3(kg)

m1: Khối lượng tập trung đầu nhỏ của thanh truyền

m1 = 0,3.Mtt = 0,3 0,369= 0,1107(kg)

 m = (0,3+0,1107) / 5,42.10-3 = 75,72 (kg/m 2)

Pj = - m.Jp = -75,72.Jp ( N/m2) = -75,72 JP 10-5 ( KG/cm2 )

2.1.3 Tổng hợp lực khí thể và lực quán tính tác dụng lên cơ cấu:

Cộng đồ thị:

P = Pj + Pkt Dựa vào đồ thị P - V ta tìm được giá trị Pkt tương ứng với các góc quay  trục khuỷu Ta cộng đại số với các giá trị của Pj tương ứng với góc  ta tìm được giá trị P

2.1.4 Vẽ đồ thị tác dụng lên chốt khuỷu:

Xác định các giá trị lực T và Z

Xác định sự biến thiên của lực tiếp tuyến T(KG/cm2) và lực pháp tuyến Z(KG/

cm2):







cos ) sin( 

P

T (KG/cm 2 ) ; Z P.cos(cos )(KG/cm 2 )

)

4

sin arcsin(

) sin

Ta lập bảng tính T và Z như sau :

Vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu:

- Vẽ trục tọa độ (O,T,Z) góc tọa độ O1, chiều dương của trục T từ trái sang phải còn trục Z từ trên xuống dưới, trong đó trục hoành là trục O1T, trục tung là trục O1Z

- Chọn tỷ lệ xích  = 0,2 (KG.cm-2/mm)

- Xác định tâm chốt khuỷu: Từ gốc tọa độ O1 của trục tọa độ TO1Z ta dịch

xuống phía dưới một đoạn PKo, ta xác định được điểm O, điểm này chính là

tâm chốt của khuỷu cần tìm

PKo chính là lực quán tính của khối lượng chuyển động quay của thanh truyền tính

trên một đơn vị diện tích đỉnh piston (KG/cm 2)

PKo = -m2.R.2 /Fpt(KG/cm 2) Trong đó

m2: Là khối lượng thanh truyền qui dẫn về tâm chốt khuỷu

m2 = Mtt -m1 = 0,369 - 0,1107 = 0,2583(kg)

m1: Khối lượng tập trung đầu nhỏ của thanh truyền

5 , 42 10 ( )

4

0831 , 0 4

m D





) ( 7 , 0 10

42 , 5

3 , 628 10 55 , 41 2583 , 0

3

2 3



= -7,82 (KG/cm 2)

Trên hệ toạ độ T-Z xác định các trị số của T-Z khác nhau tuỳ thuộc vào các giá trị 

Véc tơ PKO có gốc tại O , chiều dương hướng lên trên

Trên toạ độ T-Z xác định các giá trị củaT và Z ở các góc  khác nhau(0 

720o); Trị số của T và Z được tính ở bảng ta được các điểm 0, 30, 60 .720 Dùng đường cong nối các điểm này ta được đồ thị vectơ phụ tải tác dụng lên chốt

khuỷu

2.1.5 Vẽ đồ thị lực tác dụng lên cổ trục

* Vị trí công tác của các xylanh

Ta có công thức :  j 720 ( j1)k

Khi xylanh thứ nhất ở đầu quá trình nạp thì vị trí trục khuỷu của các xylanh còn lại

là :

* Góc lệch công tá giữa hai xylanh kề nhau

Giữa xylanh 1 và 2 là 1800

Giữa xylanh 2 và 3 là 00

Giữa xylanh 3 và 4 là 1800

Do đó các cổ :

0.1 chịu lực giống cổ 4-0

1.2 chịu lực giống cổ 3-4

Sơ đồ tổng quát lực tác dụng lên cổ trục :

Zi

P ki

Ti

T i+1

Z i+1

P ki+1

Z'' i

Z' i+1

T' i+1

T'' i

P'' ki

P' ki+1

l' i l'' i l' i+1 l'' i+1

l i+1

l i

Z'' i

Z' i+1

P'' ki

P' ki+1

P ki

Ti

Zi

P ki+1

T i+1

Z i+1

T' i+1

T'' i

Z'

T'

f

 Phản lực trên cổ i - i+1 là :

'

'' Z l i i

Z i l i

;

''

1

Z i l i

Z i  li

;

'

'' T l i i

T i l i

;

''

1

T i l i

T i  li

' '' P l ki i

P ki l i

;

''

1

P ki l i

P ki  li

Véc tơ lực tác dụng lên cổ là :

Q T i Z T i i Z i P kiP ki  R R

     

Trong đó

'' '' ' '

R T i Z i T i Z i

R P ki P ki



 



Ta thấy véc tơ R2 P ki'' P ki''1

 



có chiều và cường độ không đổi so với vị trí của cổ trục nên chưa xét khi vẽ đồ thị mà để định tâm đồ thị khi vẽ xong

Chiếu các véc tơ R1 và R2 và các thành phần của nó lên hai trục của hệ tọa độ OTZ có trục Z nằm trên phương má khuỷu thứ i ta có :

R T T i T i Z i

Sau khi vẽ xác định tâm đồ thị bởi hệ phương trình sau :

sin cos





* Xét cổ trục 1-2 hoặc 3-4

áp dụng công thức tổng quát trên ta lập được bảng sau :

Tâm của đồ thị :

.40

80

ki

P

P l P l











Ta có đồ thị như hình sau :

T'

Z' Z

T o

C? 1-2; 3-4

* Xét cổ trục 0-4 và cổ trục 4-0

Áp dụng công thức tổng quát ta lập được bảng sau :

Dịch tâm đồ thị theo biểu thức sau :

.40

80

ki

P

P l P l











Ta được đồ thị như sau :

1

3 2

4 5 6 7 8 9 10 11

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

23 24

25 27

28 29 30 32

33 34

35 36 37 38 39 41 42 43

43

44 45 46 47 48

26

T'

Z'

O

* Xét cổ trục 2-3

áp dụng công thức tổng quát ta có bảng số liệu sau :

Tâm của đồ thị

.40

80

ki

P

P l P l











Ta vẽ được đồ thị sau :

Z'

T

O

T'

3.Triển khai đồ thị Q():

-Xác định trị số trung bình của phụ tải Qtb =>Áp suất tác dụng lên mặt chốt kmax,ktb

và hệ số va đập 

kmax= <[kmax]

ktb= < [ktb]

= = <[]

Trong đó:

Fp :Diện tích đỉnh Piston

(l,d)-chiều dài và đường kính cổ trục

*Tính cho cổ trục (1,2)&(3,4):

- Qtb= (St-Diện tích dưới đường cong),(L-Chiều dài từ  =0-720)

Q(kG/cm2)

a

Qtb

C? 1-2; 3-4

=>Qtb= 8929,9189 26,58

= = = 95,19 3,5

*Tính cho cổ trục (0,1)&(4,0):

Q(kG/cm2)

Qtb

a

Qtb= 7880, 2517 23, 45

= = = 71,51 3,05

*Tính cho cổ trục (2-3):

a

S2-3=5006,8995 (mm2)

L=336 (mm)

=>Qtb= =14,9mm)

= = = 61.64

MỤC LỤC

Phần I: Tính toán động học

1.1 Tính độ dịch chuyển của piston………

1.2 Tính vận tốc của piston………

1.3 Tính gia tốc của piston……….

Phần II: Tính toán động lực học 2.1 Khái quát………

2.2 Dựng các đồ thị véctơ phụ tải………

2.3 Tính toán thực tế cho động cơ với các thông số đã cho………

2.1.1 Lực khí thể………

2.1.2 Lực quán tính Pj………

2.1.3 Tổng hợp lực khí thể và lực quán tính………

2.1.4 Vẽ đồ thị tác dụng lên chốt khuỷu………

2.1.5 Vẽ đồ thị lực tác dụng lên cổ trục

3.Triển khai đồ thị Q()