THIẾT KẾ MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

2.3.2 Lực quán tính của khối lượng chuyển động quayLực quán tính ly tâm của khối lượng chuyển động quay được tính như sau: pk = - mr Rω2Trong đó:... + pk : lực qtính ly tâm của kl chđộng

LỜI NÓI ĐẦU

Thiết kế môn học động cơ đốt trong là phần thực hành không thể thiếu đối với mỗi sinh viên chuyên ngành Cơ khí, sau khi đã học xong phần lý thuyết về nguyên lý động cơ và phần tính toán thiết kế Đây là nhiệm vụ bắt buộc phải hoàn thành Qua bài thiết kế, sinh viên được củng cố phần lý thuyết đã được trang bị và phần nào tiếp cận, từng bước chuẩn bị dần cho công việc chuyên môn sau này

Bài thiết kế được sự hướng dẫn của KS Ngô Văn Thanh là giáo viên trực tiếp giảng dạy, đồng thời cũng tham khảo thêm các ý kiến đóng góp của các bạn trong lớp và các tài liệu khác Tuy nhiên, do trình độ và thời gian có hạn nên bài làm không thể tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em mong muốn nhận được chỉ bảo và hưóng dẫn của các Thầy trong bộ môn để bản thiết kế được hoàn chỉnh hơn

Hà nội, ngày 10/11/2007Sinh viên thực hiệnCao Ngọc Toản

THIẾT KẾ MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Yêu cầu: Vẽ thanh truyền và tính bền thanh truyền

Các thông số cho trước:

Động cơ

Ambassador Car

MPFI with 4 Cylinder OHC

Khối lượng nhóm piston Mpt 0.73 kg

Khối lượng nhóm thanh truyền Mtt 0.92 kg

+ Chọn tham số λ =

41

+ khi đó, chiều dài thanh truyền L = =41×4=164

.3

+ φ : Góc quay của trục khuỷu (độ)1.1.1: Ta lập bảng giá trị chuyển vị của piston: (Bảng 1.1):

1.1.2 Vẽ đồ thị chuyển vị của piston:

Từ bảng kết quả đã có, ta có đồ thị hành trình của piston:

1.2 Tính vận tốc v = Rωsinϕ+λ2sin2ϕ

Trong đó: v – là vận tốc của piston (m/s)

R = 0,042 m – là bán kính quay của trục khuỷu

ω = 575,67 (rad/s) – là vận tốc góc quay của trục khuỷu

λ – là tham số kết cấu =

41

φ – là góc quay của trục khuỷu

1.2.1 Lập bảng giá trị vận tốc piston Bảng 1.2):

1.3 Tính gia tốc : j = Rω2[cosϕ+λcos2ϕ]

Trong đó:

+ J : là gia tốc của piston (m/s2)+ R: là bán kính quay của trục khuỷu (m)+ λ : Tham số kết cấu ( λ = 1/4 )

+ φ : Góc quay của trục khuỷu (độ)

1.3.1 Lập bảng giá trị gia tốc của piston (bảng 1.3)

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC 2.1 Vẽ và hiệu chỉnh đồ thị công

2.1.1/ Cơ sở tính và vẽ đồ thị

- Thể tích làm việc của xylanh: Vh = 2 2 4,54 10 4

4

082.0084.014.34

- Dung tích buồng cháy Vc = 4 0,61 10 4

15,8

1054,41

92,0

26,17lnln

ρ Động cơ thuộc loại chạy xăng nên ta có độ dãn sớm ρ =1

5,8

1ln

8,66

50,4lnln

ln

=

=ε

ρz

b

P P

- Ta lập bảng các giá trị của P – V tại các thời điểm nén và giãn nở:

Đặt : i = V i /V c , trong đó V i là thể tích của xylanh tại thời điểm i

i i n1 P nén = c1

i P

kG/cm 2

độ dài ( mm )

2.2 Triển khai đồ thị công sang đồ thị P kt = P(φ)

- Kết quả tính nhiệt ta đã vẽ được đồ thị công p – V Triển khai đồ thị p – V thành đồ thị

p - φ ( biểu thị mối quan hệ giữa áp suất p và góc quay trục khuỷu φ) Qua đó ta có thể biết được

sự biến thiên của áp suất khí thể theo góc quay trục khuỷu Khi tính toán, ta tính toán với áp suất tương đối, do đó: pkt = p – po (kG/cm2)

Trong đó:

pkt : áp suất khí thể tính theo áp suất tương đối

p – áp suất khí thể trên đồ thị công

1

D

m m F

92,03,073,0

+ φ : Góc quay của trục khuỷu (độ)

- Lập bảng tính giá trị pj theo góc quay trục khuỷu φ như sau:

Vì pj là hàm tuần hoàn theo chu kỳ 2π nên ta chỉ cần tính pj trong khoảng 0 – 3600 ; khoảng còn lại (370 – 7200 ) hoàn toàn đối xứng

Bảng 2.4 – Giá trị của p j ứng với góc quay của trục khuỷu

2.3.2 Lực quán tính của khối lượng chuyển động quay

Lực quán tính ly tâm của khối lượng chuyển động quay được tính như sau:

pk = - mr Rω2Trong đó:

+ pk : lực qtính ly tâm của kl chđộng quay tính theo đvị dtích đỉnh piston(kG/cm2) + mr: là khối lượng quy dẫn về đầu to thanh truyền (kg)

4

084,0

92,0.7,0

7,0

2 =

=π

2.5 Vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu để xác định lực tác dụng lên chốt khuỷu ở mỗi vị trí của trục khuỷu Ta sẽ tìm được giá trị lực lớn nhất, bé nhất, phạm vi chịu lực ít nhất để xác định vị trí khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn

- Lực tác dụng lên chốt khuỷu: Q= p k +T+Z

Trong đó:

+ pk : lực quán tính của klg chuyển động quay, phương nằm trên tâm má, chiều ly tâm + T : Thành phần tiếp tuyến của lực tác dụng lên thanh truyền ptt

+ Z : thành phần pháp tuyền của lực tác dụng lên thanh truyền.

- Cách vẽ được thực hiện như sau:

+ Chọn hệ trục toạ độ TOZ chiều dương Z hướng vào tâm khuỷu, chiều dương T thuận chiều quay

+ Trên hệ toạ độ đó, ta đánh số các điểm 1, 2, 3,… theo thứ tự ( B2.5) với cùng tỷ lệ xích lực μT = μZ = μp = 0.2672

06,13

P k

φ P kt

P j

βϕ

cos

)sin( +

T

β

βϕ

cos

)

2.6 Triển khai đồ thị vectơ phụ tái tác dung lên chốt khuỷu sang đồ thị Q = Q φ

Bảng 2.6: Giá trị của lực phụ tải Q theo góc quay trục khuỷu φ

max

tb

Q k

ít để khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn theo nguyên tắc đảm bảo đưa dầu nhờn vào ổ trượt ở vị trí có khe

hở giữa trục và bạc lót của ổ lớn nhất, áp suất bé làm cho dầu lưu thông dễ dàng

Khi vẽ đồ thị mài mòn ta cần sử dụng một số giả thiết sau:

+ Lượng mòn tỷ lệ thuận với lực tác dụng

+ Lực tác dụng gây mài mòn bề mặt trục trên phạm vi 1200 ( 600 về mỗi bên)

+ Không xét đến điều kiện làm việc thực tế của cổ trục, cổ chốt

Cách vẽ được thể hiện như sau:

+ Vẽ một vòng tròn bán kính ρ = 80 mm biểu hiện chốt khuỷu

+ Chia vòng tròn thành 24 phần đều nhau, được đánh số lần lượt 0, 1, 2, …, 23

+ Xác định tổng QΣi tác dụng lên các điểm thứ i (dựa vào đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu) sau đó ta lập bảng các giá trị đó của QΣi (B.2.7)

+ Xác định ΣQi bàng cách cộng tất cả các lực QΣp tác dụng lên mỗi điểm

+ Chọn tỷ lệ mài mòn (a = 1/66) , đó là tỷ lện giữa lượng mòn Δ và lực tác dụng Từ đó xác định được lượng mòn Δi và ghi vào cùng bảng 2.7

+ Đặt lên vòng tròn đã vẽ theo phương hướng tâm các đoạn giá trị bằng Δi tại các điểm i tương ứng rồi nối các điểm đầu mút lại ta được hình dáng cổ trục sau khi đã mòn Từ đó xác định được vùng mòn ít nhất để khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn

Căn cứ vào đồ thị mài mòn ta xác định được vị trí khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn là vị trí 9

* Nhận xét: Trên thực tế thì các điểm của chốt khuỷu đều bị mài mòn do điều kiện làm việc không giống với các điều kiện của giả thiết ở trên Do đó kết quả thu được chỉ là tương đối

Bảng 2.7 – Xác định hợp lực tác dụng trên chốt khuỷu

(Xem trang bên)

1,Tính sức bền đầu nhỏ mỏng chịu kéo:

Xét tỷ số: d2/d1 = 52/39 = 1,333 < 1,5 => loại đầu nhỏ mỏng, tính theo lý thuyết thanh cong bị ngàm tiết diện chuyển tiếp từ dầu nhỏ đến thân, lực tác dụng lên đầu nhỏ khi chịu kéo chỉ là lực quán tính của nhóm PISTON Giáo sư Kinaxotsvili đề xuất phương pháp tính như trên cơ sở các giả thiết như sau:

+ Coi đầu nhỏ là 1 dầm cong ngàm hai đầu, vị trí ngàm là vị trí chuyển tiếp giữa đầu nhỏ và thân (tiết diện C-C) ứng với góc γ bằng:

o o

1 2

1

2826

282

28cosar90r

2

Harccos

+

++

=ρ+

ρ

++

2

)1(.R

np

=

02275,0.2

)25,01(91,219.062,0.4,

= 0,197693(MN/m)

Từ các giả thiết và sơ đồ tính, ta có thể tính được các giá trị lực pháp tuyến và mô men uốn tại tiết diện bất kì Người ta chứng minh được lực và mô men ở tiết diện ngàm C – C là lớn hơn cả và đây cũng chính là tiết diện nguy hiểm, như vậy mô men uốn và lực kéo tại tiết diện ngàm C – C là:

Mjc = MA + NA.ρ(1- cosγ) – 0,5Pj.ρ(sinγ - cosγ) =

= 2,101.10-6 + 3,374.10-3.0,02275(1- cos128,9) – 0,5.7,196.10-3.0,02275(sin128,9 – cos128,9)

χ =

b b đ

,

2

10.42,4.10.2,2

5 5

4 5

4 5

s6M

2

d jc

+ρ

=

0065,0.034,0

1898

,0.10.94,2)0065,002275,0.2(0065,0

0065,002275,0.610

s6M

2

d jc

−ρ

110

.94,2.898,00065,002275,0.20065,0

0065,002275,0.610

2,Tính sức bền khi đầu nhỏ chịu nén:

Lực nén tác dụng lên đầu nhỏ thanh truyền là hợp lực của lực khí thể và lực quán tính của khối lượng nhóm piston:

Ta cũng coi đầu nhỏ như 1 dẩm cong và do tính chất đối xứng ta cắt bỏ đi 1 nửa tại tiết diện A-A, thay vào đó là các lực và mô men tương ứng NA, MA:

−

sin2

19,128sin14,3

25,22

9,128sin = - 2,48.10-3 MNm

19,128sin14,3

25,22

9,128sin

s6M

2

d z

+ρ

=

=

0065,0.034,0

1898

,0.10.11,2)0065,002275,0.2(0065,0

0065,002275,0.610

.48,2

s6M2

d z

−ρ

110

.11,2.898,00065,002275,0.20065,0

0065,002275,0.610

.48,2

Tên sách Tác giả

1.Kết cầu và tính toán động cơ đốt trong PGS.TS Nguyễn Duy Tiến

NXB Giao thông Vận tải – 2006

2 Động cơ đốt trong PGS.TS Nguyễn Minh Tuấn

NXB Khoa học kỹ thuật – 2005

3 Nguyên lý động cơ đốt trong PGS.TS Nguyễn Tất Tiến

NXBGD – 2001

4 Motor Vehicle Engines M Khovakh

Mir Publishers Moscow - 1971

Nội dung Trang

2.5 Vẽ đồ thị vectơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

2.6 Khai triển đồ thị vectơ phụ tải sang Q – φ

2.7 Vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu

8…168…999…101111…131415…16