tính toán động học và động lực học cho động cơ 4g54 mitsubishi pajero

Lời nói đầu Động cơ đốt trong là loại máy móc phức tạp ,làm việc trong những điều kiện nặngnhọc , chịu nhiệt độ cao, mài mòn lớn và chịu áp lực khí cháy rất lớn .Vì vậy việcnghiên cứu độ

Lời nói đầu Động cơ đốt trong là loại máy móc phức tạp ,làm việc trong những điều kiện nặngnhọc , chịu nhiệt độ cao, mài mòn lớn và chịu áp lực khí cháy rất lớn Vì vậy việcnghiên cứu động cơ là rất cần thiết nhằm mục đích đảm bảo cho động cơ có đủ độ bềntrớc các tác nhân trên.Mỗi loại động cơ có một đặc điểm riêng nhng chúng đều tuântheo những quy luật chung đó là động học và động lực học của động cơ đốt trong Bài tập này nghiên cứu hành trình ,vận tốc ,gia tốc của piston Từ đó nghiên cứu lựctác dụng lên các bộ phận của động cơ ,tìm ra quy luật mài mòn của chúng nhằm mục

đích làm hoàn chỉnh kết cấu cho động cơ

Do trình độ và thời gian có hạn nên chắc chắn không tránh khỏi có những sai sót.Vì vậy em kính mong các thầy cô góp ý cho em để em kịp thời sửa chữa, rút kinhnghiệm để bài thiết kế đợc hoàn thiện hơn

Sinh viên thực hiện :

Phạm Diệu Bang

Tính toán động học và động lực học cho động cơ

4G54 Mitsubishi pajeroCác thông số :

Do kết quả tính nhiệt động cơ ta xác định đợc các thông số của lực khí thể :

- áp suất cuối hành trình nạp : Pa = 0,088 (Mpa)

- áp suất khí sót : Pr = 0,12 (Mpa)

- áp suất cuối hành trình nén : Pc = 1,57 (Mpa)

- áp suất cuối hành trình cháy : Pz = 6,06 (Mpa)

- áp suất cuối hành trình dãn nở : Pb = 0,35 (Mpa)

2 Bán kính quay của trục khuỷu :

Tổng khối lợng nhóm piston , tra bảng ta đợc : mnp = 0,60 (kg)

6 Khối lợng nhóm thanh truyền :

Bao gồm :

- Khối lợng thanh truyền

- Khối lợng bạc lót

- Khối lợng bu lông thanh truyền

Tổng khối lợng nhóm thanh truyền , tra bảng : mtt = 0,78 (kg)

7 Khối lợng nhóm tham gia chuyển động tịnh tiến :

Bao gồm :

- khối lợng đầu nhỏ thanh truyền

- khối lợng nhóm piston Tra bảng ta đợc khối lợng đầu nhỏ thanh truyền : mn = 0,234 (kg)

Tổng khối lợng nhóm tham gia chuyển động tịnh tiến là :

8 Khối lợng tham gia chuyển động quay :

Bao gồm khối lợng đầu to thanh truyền và các bu lông , tra bảng ta đợc:

M2 = 0,546 (kg)Khối lợng tham gia chuyển động quay tính trên đơn vị diện tích đỉnh piston:

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37

x1 x2 x

 - vËn tèc gãc trôc khuûu (rad/s)

 - gãc quay cña trôc khuûu ( §é )

-30.0000 -20.0000 -10.0000 0.0000 10.0000 20.0000 30.0000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37

v1 v2 v

3 Gia tốc piston

Ta có :

j = R2(cos + cos2)Trong đó :

J - gia tốc piston (m/s2)

R - bán kính trục khuỷu (m)

 - vận tốc góc trục khuỷu (rad/s)

 - góc quay của trục khuỷu ( Độ )

Trong đó : - j1 : Gia tốc cấp 1 ; j1 = R2cos (m/s2)

- j2 : Gia tốc cấp 2 ; j2 = R2 cos2 (m/s2)

Từ kết quả tính toán ta có đồ thị gia tốc piston:

-20000.0000 -10000.0000 0.0000 10000.0000 20000.0000 30000.0000

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37

j1 j2 j

III động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

1 Lực quán tính chuuyển động tịnh tiến p j

Ta có :

Pj = -m.R.2.(cos + cos2) (KG/cm2)Trong đó : m - khối lợng chuyển động tịnh tiến

Chuyển đổi đơn vị :

Pj = -mj (kg/cm2).(m/s2) = N/cm2 = 0,1.KG/cm2

Trong đó : - Pj 1 : Lực quán tính cấp 1 ; Pj 1 = -mR2cos (KG/cm2)

- Pj 2 : Lực quán tính cấp 2 ; Pj 2 = -mR2 cos2 (KG/cm2)

Từ kết quả tính toán ta có đồ thị lực quán tính chuyển động tịnh tiến

-40.00 -20.00 0.00 20.00 40.00

1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71

Pj1 Pj2 Pj

Các điểm trung gian :

- Đoạn a-c : các điểm có Px

Px = Pc.(lc/lx)n 1

- Đoạn z-b : các điểm có P’x

P’x = Pz.(lz/l’x)n 2 Lấy lc =lz = 1 đơn vị ( trên đồ thị - trục OV)

690 0.180 -27.91 -27.73

Ta có đồ thị P KT , Pj, P - 

-40.000 -20.000 0.000 20.000 40.000 60.000 80.000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

PKT Pj P

4 Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

PK 2 : Lực quán tính ly tâm do khối lợng thanh truyền quy dẫn về đầu to

PK 2 = -mR: có giá trị không đổi, phơng chiều theo phơng má khuỷu Khi vẽ chaquan tâm, dùng nó để xác định tâm đồ thị sau khi vẽ xong

Ta có: Ptt = T + Z , trong đó : T : Lực tác dụng theo phơng tiếp tuyến

Z : Lực tác dụng theo phơng pháp tuyến

T = P.sin(+)/cos(KG/cm2)

Z = P.cos(+)/cos(KG/cm2)

Vậy : Q = PK 2 + T + Z

Ta có bảng giá trị:

 T(KG/cm2) Z(KG/cm2) §iÓm

Sau khi tính đợc các giá trị T và Z ta tiến hành xây dựng đồ thị :

Vẽ trục toạ độ T-Z , trục tung biểu thị lực Z trục hoành biểu thị lực T Chiều dơngcủa trục T hớng sang phải , chiều dơng của trục Z hớng xuống dới

Lần lợt xác định các trị số của T và Z ở các góc độ từ 00 đến 7200 Sau đó dùng ờng cong nối các điểm đó lại

đ-Ta có đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu :

-40.00 -30.00 -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

0 10 20 30 40 50 60

Để xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu ta chú ý hai giả thiết :

- Độ mài mòn tỉ lệ thuận với lực tác dụng

Đặt các đoạn thẳng  i lên vòng tròn tợng trng chốt khuỷu sau đó ta nối lại

đ-ợc đờng mài mòn Từ đó xác định đđ-ợc vị trí khoan lỗ dầu ( là chỗ ít bị mài mòn nhất )

IV Vẽ và tính bền piston

1 Vật liệu chế tạo

- Gang ( Gang cầu ), đỉnh có gân tăng bền [u] = 190 MN/m2

2 Tính bền đỉnh Piston theo phơng pháp Back

Phơng pháp Back dựa trên hai giả thiết:

- Coi đỉnh Piston là đĩa có chiều dày đồng đều, đặt tự do trên gối đỡ hình trụ

4

2

1 2

) 3

2 (

2 ) (

D D Pz y

y

Pz









Coi DDi thì:

3 24

1

6 z i

D Pz

Mô đun chống uốn của tiết diện x-x:

Wu =

6

2



i

D

, m3

Do đó ứng suất đỉnh Piston:

u max = Pz 2

i

D /4.  u max = Pz D2/4. , MN/m2

Trong đó: Pz = 70,20 KG/cm2 = 70,20 10-5 104 MN/m2 = 7,02 MN/m2

D = 79,3 mm = 0,0793 m

 bằng 8 mm = 8 10-3m

Vậy u max = Pz D2/4.7,02 0,07932/4.82.10-6 = 172.44 MN/m2 < [u]

Vậy Piston đủ điều kiện bền

3 Vẽ Piston

Mục lục Lời nói đầu

I Cơ sở tính toán ………(2)

1 Lực khí thể (2)

2 Bán kính quay trục khuỷu (2)

3 Chiều dài thanh truyền (2)

4 Vận tốc góc trục khuỷu (3)

5 Khối lợng nhóm Piston (3)

6 Khối lợng nhóm thanh truyền (3)

7 Khối lợng tham gia chuyển động tịnh tiến (3)

8 Khối lợng tham gia chuyển động quay (3)

II Động học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền…(4) 1 Hành trình Piston (4)

2 Vận tốc Piston (6)

3 Gia tốc Piston ……… (8)

III Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền 1 Lực quán tính chuyển động tịnh tiến……… (10)

2 Đồ thị lực khí thể PKT (13)

3 Tổng hợp lực- Đồ thị P -  (14)

4 Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu (15)

5 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu (19)

IV vẽ và tính bền Piston (20)

1 Vật liệu chế tạo (20)

2 Tính bền đỉnh Piston theo phơng pháp Back (20)

3 Vẽ Piston (21)

Tài liệu tham khảo

I Bài giảng động cơ đốt trong tập I , II

(TS Nguyễn Duy Tiến - ĐHGTVT)

II Động cơ đốt trong tập II,III

(Nhà xuất bản KHKT)