THIẾT KẾ MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

2:Xác định vận tốc pistôn Sử dụng công thức V=R.ωsinα+λ/2.sin2α Trong đó: V:vận tốc pistôn m/s2 ω:Tốc độ góc trục khuỷu: ω=628rad/s Thay các tham số vào công thức trên kết hợp phụ lục ta

3:Chiều dài thanh truyền L=R/λ=152(mm)

4: Vận tốc góc của trục khuỷu tại n=nN

ω=∏*nN /30= π*6000/30 =628 (rad/s)

5:Khối lợng nhóm tham gia chuyển động tịnh tiến gồm:

_khối lợng đầu nhỏ thanh truyền: m1=(0.275ữ0.35) mtt

trục khuỷu thanh truyền

1:Dịch chuyển của pistôn

Sử dụng công thức S=R[(1-cosα)+1/4(1-cos2α)]

S:khoảng cách dịch chuyển của pítôn

R:Bán kính quay trục khuỷu R=38 (mm)

Thay các tham số vào công thức trên kết hợp phụ lục ta đợc bảng sau:

§å thÞ chuyÓn vÞ cña pist«n:

2:Xác định vận tốc pistôn

Sử dụng công thức

V=R.ω(sinα+λ/2.sin2α)

Trong đó: V:vận tốc pistôn (m/s2)

ω:Tốc độ góc trục khuỷu: ω=628(rad/s)

Thay các tham số vào công thức trên kết hợp phụ lục ta có bảng sau:

3:Xác định gia tốc pistôn

Sử dụng công thức

J=R.ω2.(cosα+λ.cos2α)

Trong đó:J:gia tốc pistôn (m/s2)

ω:Tốc độ góc trục khuỷu: ω=628(rad/s)

Thay các tham số vào công thức trên kết hợp phụ lục ta có bảng sau:

Đồ thị tốc độ của pistôn:

Phần II Động lực học

1 Khái quát

Khi động cơ làm việc, cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền (CCTKTT) nói riêng vR.động cơ nói chung chịu tác dụng của các lực nh lực khí thể, lực quán tính, trọng lực và lực ma sát khi tính toán động lực học, ta chỉ xét các lực có giá trị lớn là lực khí thể và lực quán tính

Mục đích của việc tính toán động lực học là xác định các lực do hợp lực của hai loại lực trên đây tác dụng lên CCTKTT và mô men do chính chúng sinh

ra để làm cơ sở cho việc tính toán cân bằng động cơ, tính toán sức bền của các chi tiết, nghiên cứu trạng thái mài mòn và tính toán dao động xoắn của hệ trục khuỷu

Việc khảo sát động lực học đợc dựa trên phơng pháp và quan điểm của cơ học lý thuyết Các lực và mô men trong tính toán động lực học đợc biểu diễn dới dạng hàm số của góc quay trục khuỷu α và quy ớc là pittong ở ĐCT thì α = 00 Ngoài ra, các lực này thờng đợc tính với một đơn vị diện tích đỉnh pittong Về sau khi cần tính giá trị thực của các lực, ta nhân giá trị của áp suất với diện tích tiết diện ngang của đỉnh pittong

_Đồ thị vectơ phụ tải dùng để:

Xác định phụ tải nhằm xem xét quy luật mài mòn bề mặt làm việc

Xác định khu vực chịu lực bé nhất và trung bình để đánh giá nhằm chọn vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn.

Xác định đơn vị phụ tải lớn nhất và trung bình để đánh giá mức độ va đập._Để dựng đồ thị ấy, trớc tiên ta phải xác định các lực tác dụng: lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z và lực li tâm Pk0 do khối lợng m2 gây ra

Cộng hai đồ thị đó lại sẽ đợc sự biến thiên của lực P theo 

+)Tiếp theo sẽ xác định đợc sự biến thiên của lực tiếp tuyến:

T =

β

β α

cos

) sin( + Ξ

P

và lực pháp tuyến Z =

β

β α

cos

) cos( + Ξ

π = 3.14*91,1 *76 2

4 =814731 mm3=0.815 (l) _Dung tÝch buång ch¸y:

Va = Vh + Vc =0.9263 (l) _ChØ sè nÐn ®a biÕn trung b×nh n1:

ln 8.9 = 1.29375 _ChØ sè gi·n në ®a biÕn trung b×nh n2:

Pb = p n z2

ε ⇒ n2 =

ε

p p

p

z b

ln

ln

=

0.46 ln 7.0 1 ln 8.9

LËp b¶ng víi: px =pc/in1 : ¸p suÊt hçn hîp khÝ trong qu¸ tr×ng nÐn

px =pz/in2 : ¸p suÊt hçn hîp khÝ trong qu¸ tr×ng d·n në

_Chọn hệ trục toạ độ P - V nh bản vẽ với gốc toạ độ 0, tỷ lệ xích p=0.018 (MPa/mm) và v =0.00372 (lit/mm) ;

Khoảng di chuyển : OO’= R => lOO’=lVH/16 = 13.6875 (mm)

Hiệu chỉnh điểm c’ : Góc phun sớm ϕs = 100

Hiệu chỉnh điểm c”: Pc,, = 1.25*Pc=1.7(MPa)

Hiệu chỉnh điểm r’: Góc mở sớm van nạp : ϕ1 = 190

a’: Góc đóng muộn van nạp : ϕ2 = 590

r” : Góc đóng muộn van thải : ϕ4 = 190

b’’: Góc mở sớm van thải :ϕ 3 = 590

Hiệu chỉnh điểm z’ : áp suất cực đại của động cơ, do động cơ cháy không hoàn toàn

2.2/Khai triển đồ thị công P-V sang đồ thị P-α :

Do pkt = p - po ,với p là áp suất đã xác định ở đồ thị công Vì vậy ta xác định

áp suất khí thể nh sau:

_Theo phơng pháp Brích ta khai triển đồ thị P-V sang đò thị P-α

_Dựng đờng tròn Brich có bán kính 2R=la-lc,đờng tròn (O,R).Từ O lấy một đoạn OO’ về phía điểm chết dới một khoảng OO’=R.λ/2=R/8= 4.5625 (mm)

_Từ O chia nửa đờng tròn thành tng khoảng 30o một ,từ 0 đến 720otơng ứng với 24 khoảng.Nối O1,O2, O24.Từ O’ kẻ O’1’,O’2’ O’24’ t… … ơng ứng song song với O1,O2 O24.Từ 1’,2’, 24’ dóng lên song song với trục Pz cắt đồ thị… …công tại 24 vị trí trên đồ thị vừa vẽ trớc

_Dựng đồ thị P-α bằng cách lấy gốc sao cho trục hoành trùng phơng với đờng P0của đồ thị P-V

Chia trục hoành thành 72 phần bằng nhau tơng ứng với mỗi phần là 10o

Từ mỗi điểm trên trục hoành dóng lên và mỗi điểm trên đồ thị P-V tơng ứng dóng sang ta đợc một điểm tơng ứng trên đồ thị Pkt-α .

D

F = − = 142,74 (kg/m2) _ Quy đổi đơn vị Pj : 2

2 s m

m Kg

2

S

=0,076

2 =0,038 (m) _Vận tốc góc trục khuỷu ứng với số vòng quay lớn nhất :ω = 628 (rad/s)

_Từ đó ta có bảng tính Pj :

α cosα cos2α J1 J2 J Pj α lPJ

_Từ đồ thị P∑ ta đo các giá trị P∑ ứng với các góc α sau đó ta chia cho tỉ lệ xích

p= (MPa/mm) ta đợc bảng các giá trị P∑ ứng với các góc α Ta tính :

T=P∑ cos( )

) sin(

β

β

α +

với góc : β= arcsin(λ sinα )

= 91,73 (Kg/m2) là khối lợng thanh truyền quy về đầu to (Tinh trên đơn vị diện tích pittông )

+) R = 0,038 (m) : là bán kính quay của trục khuỷu

+) ω = 628 (rad/s): là vận tốc góc

_ Từ O’ dựng các vectơ Q tơng ứng với các điểm trên đồ thị T_Z

- Vẽ trục toạ độ (O,T,Z) góc toạ độ O, chiều dơng của trục T từ trái sang phải còn trục Z từ trên xuống dới, trong đó trục hoành là trục OT, trục tung là trục OZ.

Pk 2 chính là lực quán tính của khối lợng chuyển động quay của thanh truyền tính trên mốt đơn vị diện tích đỉnh piston(Kg/ cm ) 2

Pk 2 = - M2’.R ω2 (Kg/ cm ) 2

M2 = 0,7 Mtt = 0,7.0,6 = 0,42(kg)

0,00989 0,01(kg / cm )65

Pk 2=-0,01.0,038.6282 =-100N/cm2=-10 KG/cm2

Vectơ Pk 2có gốc toạ độ ,chiều dơng hớng lên trên

Trên tọa độ T-Z xác định các giá trị của T và Z ở các góc α khác nhau (0

0ữ7200), trị số của T và Z đợc tính ở bảng ta đợc các đIểm 0,15,30,45, 720.…Dùng đờng cong trơn nối các điểm này ta đựơc đồ thị vectơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

7/.Khai triển đồ thị (T-Z) sang đồ thị (Q-α):

Từ điểm O’ trên trục tọa độ OTZ ta vẽ vòng tròn tâm O’ tợng trng cho chốt khuỷu và vẽ má khuỷu

Trị số khoảng cách từ O’ đến các điểm trên trục tọa độ OTZ ứng với góc α= 0

ữ720, giá trị này chính là giá trị phụ tải Q (Kg/ cm ) tác dụng lên chốt khuỷu 2

tại các góc α, ở đồ thị (Q-α) ta chọn tỷ lệ xích:

F: Diện tích giới hạn bởi 2 trục toạ độ và đờng cong Q-α

L: Chiều dài từ điểm ( 00ữ7200)

Diện tích F xác định bằng cách đếm số ô vuông có diện tích 1(mm2) trên đồ thị.Ta có: F=20288(mm2)

à = đặt các đoạn thẳng đại biểu cho ΣQ ở các

điểm 1,2,3 ,23 lên vòng tròn chiều vẽ từ ngoài vào tâm vòng tròn , dùng đ… ờng cong nối các đầu đoạn thẳng ta sẽ có đồ thị mài mòn chốt khuỷu

-Từ đồ thị mài mòn ta xác định đợc vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn nh trên hình vẽ

Phần III Tính bền đỉnh pistôn

Tính bền đỉnh pistôn theo phơng pháp Back

Phơng phap Back dựa trên hai giả thiết :

- Coi đỉnh piston la đĩa có chiều dày đồng đều, đặt tự do trên gối hình trụ

- áp suất khí thể phân bố đều.Sơ đồ tính nh hinh vẽ

Lực khí thể Pz= pz.Fp và phản lực của nó gây uốn trên tiết diện x-x Lực khí thể:

Pz/2 =

8

14 ,

3 D 2 pz (MN)Lực này tác dụng lên trọng tâm nửa hình tròn, cách trục x-x một đoạn:

2 2 1

2

π π

D D p y y

D p

= =5,41.76,62/(4.7,72)=133,85 (MN/m2)

Đối với Piston nhôm có gân tăng bền thi :[σu]=25 - 190 MN/m2 chọn:[σu]=150

MN/m2

=> σu< [σu] => đỉnh piston đảm bảo độ bền