VẼ ĐỒ THỊ CÔNG XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG ÁP SUÂT TRÊN ĐƯỜNG NÉN

Ở phía dưới đồ thị Brick ta vẽ hệ trục toạ độ Ox.Trục O là trục tung biểu diễn gí trị góc.. Từ các điểm trên đồ thị Brick, ta kẻ các đường dóngsong song với O, rồi từ các điểm chia gó

1 VẼ ĐỒ THỊ CÔNG.

Để vẽ được đồ thị công ta cần thực hiện như sau :

1.1 XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG ÁP SUẤT TRÊN ĐƯỜNG NÉN :

Phương trình của đường nén đa biến là :

Ơí đây : n1 : chỉ số nén đa biến, chọn n1 = 1,34

1.2 XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG ÁP SUẤT TRÊN ĐƯỜNG GIÃN NỞ :

Phương trình của đường giãn nở đa biến :

PVn2 = constGọi x là điểm bất kỳ ttrên đường giãn nở thì :

Pz.Vzn2 = Pgnx n 2

gnxV

 Pgnx = Pz  n 2

z

gnx

V V 1

2

2

n

n zi

.

P 

n2 : chỉ số giãn nở đa biến, chọn n2 = 1,14

Từ đó ta lập bảng để xác định các điểm thuộc haiđường trên

1.3 XÁC ĐỊNH ĐIỂM ĐẶC BIỆT :

Vẽ hệ trục toạ độ (V, P) với các tỷ lệ xích

v = 1158,266 = 0,008 (l/mm)

p = 0,032 (MN/m2.mm)Các điểm đặc biệt :

2 , 16

8 , 5 P

 c (Vc, Pc) :

Vc = 0,078 (l)

Pc = Pa.n1 = 0,085  16,21,34 = 3,55 (MN/m2)  b (0,078; 3,55)

 z (Vz, Pz) :

Vz = Vc = 1,634  0,078 = 0,182 (l)

Pz = 5,8  z (0,182 ; 5,8)

Sau đó nối các điểm trung gian của đường nén vàđường giãn nở với các điểm đặc biệt ta được đồ thị cônglý thuyết Dùng đồ thị Brick xác định các điểm :

- Đánh lửa sớm (c’)

- Mở sớm (b’), đóng muộn (r”) xupáp thải

- Mở sớm (r’), đóng muộn (a’) xupáp nạp

Hiệu chỉnh :

Trên đoạn yz lấy điểm z” với z”y = 1/2 yz

Trên đoạn ba lấy b” sao cho bb” = 1/2 ba

1.4 2.1 XÁC ĐỊNH ĐỘ DỊCH CHUYỂN CỦA PISTON (X) BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ BRICK.

Theo giải thích : chuyển dịch x của Piston được tính theocông thức :

x = R [(1 - cos) +



1 (1 - cos)]

Công thức tính gần đúng giá trị x :

x = R [(1 - cos) + 4 (1 + cos)] = RA

Cách xây dựng đồ thị :

Chọn tỷ lệ xích s = 0.84mmmm và vẽ nửa vòng tròn tâm

O, có bán kính

s

P

 ,có đường kính AD =

s s

R 2 S





Điểm A ứng với ĐCT và  = 0o

Điểm D ứng với ĐCD và  = 180o

Từ tâm O lấy về phía điểm chết dưới một đoạn OO’

Từ O kẻ các tia tạo với OA các góc 10o, 20o, 30o

Từ O’ kẻ các tia song song với các tia ở trên Đó chính làdồ thị Brick

Ở phía dưới đồ thị Brick ta vẽ hệ trục toạ độ Ox.Trục O là trục tung biểu diễn gí trị góc Trục Ox là trụchoành biểu diễn khoảng dịch chuyển của piston

Từ các điểm trên đồ thị Brick, ta kẻ các đường dóngsong song với O, rồi từ các điểm chia góc trên trục Ox tadóng vuông góc, các đường dóng này sẽ cắt nhau từng đôimột ứng với 18 điểm chia trên đồ thị Brick và 18 điểm chiatrên trục Ox ta sẽ có 18 điểm cắt nhau, nối các điểm nàylại ta được đồ thị dịch chuyển

Chọn tỷ lệ xích s = r = 148125 = 0,84 

1.5 2.2 XÁC ĐỊNH VẬN TỐC PISTON BẰNG PHƯƠNG

Với : S : hành trình piston [mm]

n : số vòng quay trong 1 phút của trục khuỷu[v/ph]

Tiến hành xây dựng đồ thị :

Chọn tỉ lệ xích v = s = 183,26  0,84 = 154  mm 

mm s rad

- Vẽ 1/2 cung tròn tâm O, bán kính r1 = R. 62,5154183,26

- Vẽ đường kính AB = S = 2r1 = 148

- Vẽ đường tròn đồng tâm O bán kính r2 =

v

R





 = 10mm

Chia 1/2 cung tròn bán kính r1 và vòng tròn bán kính r2thành 18 phần bằng nhau Vòng tròn nhỏ bán kính r2 cũngchia thành 18 điểm như vậy, mỗi góc ở vòng tròn nhỏ cósố đo góc gấp đôi ở vòng tròn lớn

Từ các điểm trên 1/2 vòng tròn lớn, ta kẻ các đườngvuông góc với OA và từ các điểm trên vòng tròn nhỏ ta kẻcác đường thẳng song song với OA, các đường cắt nhau tại

1.6 2.3 GIẢI GIA TỐC BẰNG ĐỒ THỊ TÔ-LÊ

Ta tiến hành vẽ hệ trục toạ độ J.S

Lấy đoạn AB trên trục S sao cho AB = S

Tỷ lệ xích s = 0,84

Tại A về phía AB ta lấy điểm C sao cho AC vuông góc với

AB và AC =

j max

J



Jmax = R2 (1 + ) = 0,062  183,262 (1 + 0,26) =2644,74 

J



Jmin = - R2 (1 - ) = 0,062  183,262 (1 0,26) = 1553,26 

22 , 1637

Cũng chia FD thành 5 phần bằng nhau, đánh số cùngchiều với CF 1’, 2’, 3’, 5

Nối các điểm tương ứng 1-1’; 2-2’, 5-5’

Tiến hành vẽ đường bao của các đoạn thẳng nối cácđiểm ta được đồ thị J = f (s)

3 ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KTTT

1.7 3.1 KHỐI LƯỢNG THAM GIA CHUYỂN ĐỘNG THẲNG

Các chi tiết máy trong cơ cấu KTTT tham gia vào quátrình chuyển động thẳng bao gồm :

Các chi tiết trong nhóm piston và khối lượng thanhtruyền (TT) được quy về đầu nhỏ thanh truyền

Trong quá trình tính toán, xây dựng đồ thị, người tathường tính lực quán tính trên 1 đơn vị diện tích đỉnhpiston (để cùng thứ nguyên với áp suất chát trong động cơ)

3.1.1 Khối lượng nhóm piston và thanh truyền

110

07 , 4 F

' m

3.2 KHỐI LƯỢNG THAM GIA CHUYỂN ĐỘNG QUAY

Khối lượng tham gia chuyển động quay trong cơ cấuKTTT gồm :

+ Phần lớn khối lượng TT quy dẫn về đầu to

+ Khối lượng khuỷu trục

3.3 LỰC QUÁN TÍNH CHUYỂN ĐỘNG THẲNG

 PJmax = - 435,63  Jmax = - 435,63  2644,74 =

1152119,89 2 2

s

m m kg

= 1,152 2

m MN

PJmin = - 428,27  Jmin = 428,27  ( 1553,26) =

-6766595 2 2

s

m m kg

= 0,677,152 2

m MN

Đồ thị này vẽ chung với đồ thị công

Với Pj = p = 0,032 2

m m m MN

4 KHAI TRIỂN CÁC ĐỒ THỊ

4.1 KHAI TRIỂN ĐỒ THỊ P-V THÀNH P-

Vẽ hệ trục toạ độ V-, trục hoành lấy bằng giá trị

Po Trên trục o ta chia thành các giá trị góc với tỷ lệ xích 

= 2 độ /1mm

Sử dụng đồ thị Brick để khai triển P-V thành P-.Phương pháp triển khai các đồ thị PJ -V thành PJ - tương tựnhư trên

) sin(

) cos(

N = P1  tg

Từ P1 đo được trong đồ thị đã tính ở trên và các giá trị

,  tương ứng Sau khi tính toán ta được các giá trị của T,

Z, N cho trong bảng

Chú ý : quan hệ của  và  :

Sin  =  sin

Cos  = 1  sin2

Cos  = 1  2sin2

4 trang baíng

Tính T :

Dựa vào thứ tự làm việc của động cơ ta xác địnhcác góc làm việc 1,2,3,4 của các khuỷu

Thứ tự làm việc của động cơ 1-3-4-2

Vậy góc lệch công tác của động cơ là :

ct =

4

4 180 i

Lập bảng để xác định các góc của trục khuỷu :

Góc

Chọn tỷ lệ xích T = Z.

Đặt các giá trị T, Z lên các trục tương ứng, với mỗicặp điểm ta đánh số 0,1,2, 72 Nối các điểm ta được đồthị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

MNF

.R.m

2 P

2 2

Trong đó : m2 : khối lượng TT quy về đầu lớn

R

Xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanhtruyền :

Ta dùng một tờ giấy bóng mờ, vẽ lên đó một vòng tròncó bán kính thích hợp và chia vòng tròn đó thành 36 phầnbằng nhau Vẽ các tia từ tâm vòng tròn đến các điểm chia.Vẽ hệ trục toạ độ OZT có gốc O trùng với tâm đường tròntrên tờ giấy bóng Sau đó đặt tờ giấy bóng lên đồ thị phụtải tác dụng lên chốt khuỷu sao cho tâm đường tròn trùngvới tâm chốt khuỷu, trục OZ trên đường tròn trùng với trục

OZ trên đồ thị Khi đó ta thấy xuất hiện điểm 0 của đồ thịphụ tải, ta đánh dấu điểm này trên tờ giấy bóng, sau đó taxoay tờ giấy bóng theo chiều ngược chiều kim đồng hồsao cho tia chia của đường tròn trên tờ giấy bóng lần lượttrùng với trục OZ của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốtkhuỷu và đánh dấu các điểm đó trên tờ giấy bóng Ta xoaytờ giấy bóng hai vòng và đánh dấu các điểm, nối cácđiểm này lại ta được đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu tothanh truyền

Vẽ đồ thị khai triển Q = f()

Đầu tiên ta xây dựng đồ thị lực tác dụng lên bề mặtchốt khuỷu Theo công thức :

Q’ = PRO + T + Z

Ta tiến hành như sau :

- Chia vòng tròn tượng trưng cho bề mặt chốt khuỷuthành 24 phần bằng nhau

- Đo các giá trị của Q’ tác dụng lên các điểm 0,1,2 23của chốt khuỷu trên đồ thị phụ tải tác dụng lênchốt khuỷu và ghi các giá trị này vào các ô thể hiệnvùng ảnh hưởng của nó Do giả thiết miền ảnhhưởnh là 120o nên phải ghi Q’ vào 9 ô của bảng

- Cộng các giá trị của tổng các phụ tải trên các cột0,1,2 23 của bảng ta có Qo, Qo, Qo Q23 là tổngphụ tải tác dụng lên các điểm 0,1,2 23 của bề mặtchốt khuỷu

- Dùng tỷ lệ xích thu nhỏ rồi đặt các giá trị này lêncác bán kính đi qua các điểm tương ứng Nối cácđầu mút lại ta được đồ thị mài mòn lý thuyếtchốt khuỷu

Vẽ hệ trục toạ độ Q - , trục tung biểu diễn Q, trụchoành biểu diễn  Dựa vào các số liệu trong bảng ta xácđịnh các điểm tương ứng Nối các điểm này lại ta đượcđồ thị khai triển Q - .

Bảng 5 : Bảng xác định hợp lực tác dụng lên mặtchốt khuỷu

Bây giờ ta lập bảng số liệu để vẽ đồ thị khai triển Q

1.8 ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ VẬT LIỆU CHẾ TẠO

Trục khuỷu chịu tải trọng bởi áp lực của khí, lực quántính của các phần chuyển động tính tiến và chuyển độngquay Các lực tác dụng có tính chất chu kỳ gây nên daođộng xoắn

Trục khuỷu là một chi tiết phức tạp nhất về mặt cấutạo và sản xuất, do đó lựa chọn vật liệu chế tạo trụckhuỷu là rất quan trọng Kim loại chế tạo trục khuỷu cầnphải có tính chống mài mòn, chống mỏi và chịu tải trọng

va đập cao Vì động cơ thiết kế thuộc loại cỡ trung bìnhnên ta chọn thép 45 làm vật liệu chế tạo

1.9 KẾT CẤU TRỤC KHUỶU

Trục khuỷu của động cơ Diezel tiếp nhận tải trọng lớnnên có nhiều gối đỡ Ta thiết kế 5 gối đỡ chính

Trục khuỷu gồm những phần sau :

1.9.1 Đầu trục

Trên đầu trục có lắp đai ốc khởi động, puly dẫn độngquạt gió, bơm nước, bộ phận chắn dầu và bánh răng phânphối

Tất cả các cổ chính có cùng một đường kính, từ cổchính dầu bôi trơn theo các lỗ khoan trong má đểø đi bôi trơncác cổ biên Các chỗ chuyển tiếp của cổ chính và cổ biênđến má trục có góc lượn

Để giảm bớt trọng lượng của các phần không được cânbằng và của cả trục nói chung ta chế tạo trục khuỷu cócổ biên rỗng

Má khuỷu là bộ phần nối liền cổ trục và cổ chốt.Để lợi dụng vật liệu hợp lý và phân bố đồng đều ápsuất ta chọn thiết kế dạng má khuỷu hình ô van

Ta chọn phương pháp lắp bánh đà lên đuôi bằng mặtbích Ở đuôi trục khuỷu ta bố trí các bộ phận sau :

- Vành chắn dầu

- Ren hồi dầu

- Đệm chắn di động dọc trục

Đối trọng dùng để :

- Cân bằng các lực và mômen quán tính không cânbằng của động cơ, chủ yếu là lực và mômen quántính ly tâm

- Giảm phụ tải cho ổ trục nhất là ổ giữa và tránhbiến dạng của trục khuỷu khi làm việc

Đối trọng được đúc liền với má khuỷu

1 TÍNH BỀN TRỤC KHUỶU

1.10 XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CHUYỂN ĐỘNG QUAY

THEO BÁN KÍNH r CỦA MÁ KHUỶU

Khối lượng má khuỷu mm xác định theo công thức sau :

mm = Fm.b

Trong đó :

Fm : diện tích phần má khuỷu có bán kính r

b : chiều dày má khuỷu, b = 0,25D = 0,25  110 = 27,5(mm)

 : khối lượng riêng của vật liệu trục khuỷu. = 7,852

Nếu ta coi phần diện tích má khuỷu có bán kính r gầnnhư 1 hình chữ nhật có diện tích a’.b’ với :

a’ = 1,2.D = 132 (mm) : chiều rộng má khuỷub’ = r =

2 2

 mm = 4290 27,5 7,852.10-6 = 0,9263 (kg)Để phần khối lượng má mm cùng quay với bán kính R taphải quy dẫn thành khối lượng tương đương đặt tại cáctâm chốt khuỷu, khối lượng quy dẫn được tính như sau :

2

n 



(l + b1 + b2) Trong đó :

Dn, dt : đường kính ngoài và trong của chốt khuỷu

l : chiều dài làm việc của chốt khuỷu, l = 60 (mm)

b1, b2 : chiều dài của má khuỷu, b1, b2 = 27,5 (mm)

 : khối lượng riêng của vật liệu chế tạo trục khuỷu

C2 : lực ly tâm của khối lượng thanh truyền quy dẫn vềtâm chốt khuỷu :

1.13 LỰC QUÁN TÍNH LY CỦA MÁ KHUỶU VÀ ĐỐI

TRỌNG

 Pr1 : lực quán tính ly tâm của má khuỷu quy về tâmchốt khuỷu

Pr1 = mmR R.2 = 0,482  62,5.10-3  183,262 =1011,09 (kg)

 Pr2 : lực quán tính ly tâm của đối trọng

Vị trí Zmax xuất hiện tại  = 370o

Lực Zmax được tính như sau :

M = 4,07 kg = 4,07.10-5 MN

R = 62,5 (mm) = 0,0625 (m)

 = 0,26

C1 + C2 = 7744 + 4114,07 = 11858,07 kg = 0,119 MN  Zo = 5,8 - 4,07.10-5  0,0625  183,262  1,26 - 0,119 =5,574 MN

Ngoài Zmax, khuỷu còn bị xoắn bởi các khuỷu trước nógóc công tác của động cơ là 180o, thứ tự làm việc 1-3-4-2

1.15 TÍNH SỨC BỀN TRỤC KHUỶU

- Ứng suất uốn chốt khuỷu

4 nch

2 r 1 r u

u

d

d d

32

c P a P ' ' Z W M

Z’ = 2,826 2

m

MN

= 0,02686 (MN)l’ = 21lct2 + lmá + 21lch =

= 21  60 + 27,5  21  60 = 30 + 27,5 + 30 =87,5 (mm)

5 , 27 2

l 2

3

3 5

3 5

3

10 78

10 30 10

78 32

10 4 43 10

09 488 10

7 43 10

09 1011 10

5 87

02686

0

.

) ( ) (

,

,

,

,

, ,

- Ứng suất xoắn chốt khuỷu

03 0 078 0 16

0625 0 083 0 16

4 4

4 4 1 2

,

, ,

, ,

d

d d

R T W

M

n ch

r ch n ch

i k

u

d

'b'

Zd

d

'bZW

dct = 0,083 kg

 u = 0 , 083 2

32

04873 ,

0 02686 ,

- Ứng suất xoắn cổ trục :

x =  3  3

1

083 0 16

0095 0 0625 0 083 0

, ,

, d

R T W

M

ct

i k

' k

- Ứng suất tổng cộng tác dụng lên cổ trục :



 MN

1.17 TÍNH BỀN MÁ KHUỶU

Má khuỷu chịu uốn và chịu nén trong hai mặt phẳngvuông góc với nhau : mặt phẳng khuỷu của tiết diện vàmặt phẳng thẳng góc với mặt phẳng khuỷu

- Ứng suất nén má :

n =

h b

P '

b : chiều dày má khuỷu, b = 27,5 (mm)

h : chiều rộng má khuỷu, h = 132 (mm)

- Ứng suất uốn trong mặt phẳng khuỷu :

u=

6

b h

' b '.

Z 6

b h

) c a ( P ' b '.

Z W

M

2 2

2 r u

0

04873 ,

0 0265 ,

- Ứng suất uốn trong mặt phẳng vuông góc với mặtphẳng khuỷu :

u =

6

132 , 0 0275 , 0

0625 , 0 083 , 0 6

h b

R T W

M W

M

2 2

1 i uy

' k u

- Ứng suất tổng cộng :

 = n + ( 2 )

u ) 1 (