Vẽ pittong và tính toán bền pittong

Khi động cơ làm việc, cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền CCTKTT nói riêng và 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 t

Lời nói đầu

Tính toán động cơ và tính toán động lực học của nhóm pittông là hai phần cơ bản của bài tập Thiết Kế Môn Học Động Cơ Đốt Trong F2

Dới đây là phần bài làm đợc hoàn thành dới sự hớng dẫn của Gv Ngô văn Thanh cùng với sự giúp đỡ, góp ý của các bạn cùng lớp

Do trình độ và thời gian có hạn, vì thế bài tập dù đã đợc hoàn thành song cũngkhông tránh khỏi có những chỗ cha đợc nh mong muốn Rất mong đợc sự giúp đỡ

và góp ý kiếm của các thầy trong bộ môn và của các ban cùng lớp để bài thiết đợc thành công tốt đẹp

Mặc dù vậy song bản thiết kế này cũng đã đạt đợc những yêu cầu cơ bản của bài tập Qua bài thiết kế này, chúng ta có thể gặp lại một số phơng pháp tính toán và thiết

kế cơ bản mà đã đợc làm quen trong chơng trình học môn Động Cơ Đốt Trong F2, chúng ta có thể khắc sâu thêm về các phơng pháp tính và lựa chọn cũng nh biết đợc những bớc cần thiết để hoàn thành một bản thiết kế

Đây cũng là lần tập duyệt cho chúng ta làm quen với bản đồ án tốt nghiệp sắp tới

Xin chân thành cảm ơn sự tận tình hớng dẫn và giúp đỡ của các thầy trong tổ môn và các bạn cùng lớp để tôi có thể hoàn thành bài tập thiết kế này

Sinh viên thực hiện

Vũ Văn Hiệp

thiết kế môn học Động cơ đốt trong

Đề Tài

Vẽ PITTÔNG Và TíNH BềN PITTÔNGCác thông số cơ bản

I-Tính toán động học và động lực học động cơ đốt trong

I/ Tính toán động học động cơ đốt trong

1/ Tính toán động học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

Bán kính quay của trục khuỷu: R =

2

S

5 , 83

41.75

= 167 mm = 0.167 m trong đó λ là tham số kết cấu ( ta chọn λ = 0.25 )

S = R[(1-cosα) +

4

λ

Trong đó: S là độ chuyển vị của pittông

R là bán kính quay của trục khuỷu

 là tham số kết cấu

bảng tính độ địch chuyển của pistong

§å thÞ1:

§å thÞ vËn tèc piston :

Trôc tung biÓu thÞ vËn tèc piston (m/s)

Trôc hoµnh biÓu thÞ gãc quay α ( o )

B¶ng 02 :

α sinα v1(mm/s) sin2α v2(mm/s) v(mm/s)

4/ Gia tốc pitông

Đạo hàm vận tốc pitông ta đợc gia tốc pitông J

J = Rω2(cosα + λcos2α) (m/s2)

J gia tốc của piston

R là bán kính quay của trục khuỷu  là tham số kết cấu

 là góc quay của trục khuỷu

Lập bảng tính gia tốc piston

( Bảng 03 )

Đồ thị gia tốc piston : ( Đồ thị 03 )

Trục tung biểu thị gia tốc piston (m/s2)

Trục hoành biểu thị góc quay α ( o )

Bảng 03:

Khi động cơ làm việc, cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền (CCTKTT) nói riêng

và 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

ra, các lực này thờng đợc tính với một đơn vị diện tích đỉnh pittông Về sau khi cần tính giá trị thực của các lực, ta nhân giá trị của áp suất với diện tích tiết diên ngang của

đỉnh pittông

2/Dựng các đồ thị véctơ phụ tải :

Đồ thị véctơ phụ tải là đồ thị biểu diễn sự tác dụng của các lực lên bề mặt làm việc ở các vị trí khác nhau trên trục khuỷu Các bề mặt làm việc quan trọng của động cơ gồm bề mặt chốt khuỷu, cổ trục, bạc, lót đầu to thanh truyền và bạc lót ổ trục

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 nhằm đánh giá nhằm chọn

vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn

Xác định đơn vị phụ tải lớn nhất và trung bình nhằm 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,

biến thiên của lực quán tính chuyển động tịnh tiến:

Pj = - mj * R * 2 * (cos + cos2)

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

T = và lực pháp tuyến Z =Lực quán tính của khối lợng thanh truyền quy dẫn về tâm đầu to thanh truyền, tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu: PR2 = m2* R * 2

Đồ thị vectơ phụ tải tác dụng trên bề mặt chốt khuỷu đợc vẽ với giả thiết rằng trục khuỷu đứng yên còn xi lanh quay với vận tốc trục khuỷu nhng theo chiều ngợc lại Hợp lực Q của các lực tác dụng lên bề mặt chốt khuỷu:

= ++

Từ đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên bề mặt chốt khuỷu ta có thể triển khai thành

đồ thị Qck - α sau đó tính giá trị trung bình Qtb trên cơ sở đó có thể xác định đợc hệ số

trÞ PΣ

+Tính lực quán tính của khối lợng chuyển động quay của thanh truyền + Xác định sự biến thiên của lực tiếp tuyến (T) và lực pháp tuyến (Z)

β

β α

cos

) sin(

(kG/cm2)

β

β α

cos

) cos(

(kG/cm2)

B¶ng gi¸ trÞ pHô t¶I t¸c dông Lªn chèt khuûu

với góc quay  của trục khuỷu.

Sau khi xác định đợc quan hệ Q -  ta tiến hành xây dựng đợc đồ thị Q- nh trên

Qtb = ; Trong đó Sđt = 40550(mm2)

L = 360 (mm) => Qtb = 40550

Do đó hệ số va đập:  = = 112,63172 = 1,52

Vậy  = 1.52 < 4: thoả mãn

8/ Vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu

Đồ thị mài mòn chốt khuỷu thể hiện trạng thái hao mòn của trục và  vị trí chịu tải ít để khoan lỗ dầu.

Để vẽ đồ thị mài  mòn, ta tiến hành vẽ vòng tròn có bán kính R (chọn R= 80(mm) ) tợng trng cho chốt khuỷu, sau đó chia vòng tròn thành 12 phần đều nhau và

đợc đánh số thứ tự nh bản vẽ Tiến hành lập bảng tính tại mỗi điểm với giả thiết phạm

điểm đó lại sẽ đợc đồ thị mài mòn chốt khuỷu

Từ đồ thị mài mòn cho thấy cung (10,11,0) là tập hợp các điểm chịu tải nhỏ nhất của chốt khuỷu, nh vậy ta có thể chọn một điểm trong cung này để làm vị trí khoan lỗ dầu

II.Tính bền trục khuỷu

*Điều kiện làm việc và Vật liệu chế tạo

Trục khuỷu là một chi tiết máy quan trọng của động cơ và chiếm tỷ trọng lớn trong

động cơ Nó nhận lực từ pitong tạo mômen quay kéo máy công tác và nhận năng lợng

từ bánh đà thực hiện quá trình trao đổi khí trong XyLanh Trong quá trình làm việc Trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính tịnh tiến và lực quán tính li tâm có giá trị lớn và thay đổi, chịu ma sát và chịu mài mòn lớn

Trục khuỷu là một chi tiết phức tạp nhất về mặt cấu tạo và sản xuất Tính chất quan trọng, hình dáng nhiều vẻ của nó và tính chịu tải trọng thay đổi bắt buộc ta phải chú ý

đặc biệt đến việc lựa chọn vật liệu chế tạo trục, cũng nh phơng pháp gia công và nhiệt luyện Kim loại chế tạo trục khuỷu cần phải có tính chống ăn mòn , chống mỏi và chịu tảI trọng va đập lớn

Vật liệu chế tạo trục khuyuủ thờng là thép Cacbon vì nó có điểm là hệ số ma sát trong lớn nên biên độ dao động xoắn nhỏ và giá thành rẻ.Thép hợp kim thờng sử dụng cho động cơ cao tốc và cờng hoá vì có u điểm về tính năng cơ lý và sức bền cao Gang cầu cũng đợc sử dụng để đúc truc khuỷu vì có điểm giá rẻ , tính năng đúc tốt hệ số ma sát lớn, chịu mòn tốt và ít nhạy cảm với ứng suất tập trung

* tính toán sức bền trục khuỷu

sức bền thờng tính cho trục nào nguy hiểm nhất ,tức là khuỷu mà trên đó tải trọng có giá trị lớn nhất

ở đày chỉ trình bày tính toán trờng hợp khởi động :

Tính toán trờng hợp khởi động là tính toán gần đúng với giả thiết:khuỷu trục ở vị trí ĐCT (α=0)

Bỏ qua lực quán tính (do số vòng quay khi khởi động nhỏ) và lực tác dụng lên khuỷu có trị số lớn nhất Pmax

Mô men uốn chốt khuỷu (tính đối với tiết diện giữa

các chốt bằng:

Mu =Z’.l’ (MNm)

Do đó ứng suất uốn chốt khuỷu là :

σu =W M u = Z W'.l' (MN/ m2 )

14

2

hb

b Z W

'054,0.01232,

088,0225,0.32

14,

σu = 2.1,09.10 3

0715,0,01232,

0

σu < [σu] =(50-80) (MN/ m2)

=> §¶m b¶o bÒn