Vẽ hệ thống bôi trơn các te khô và tính bền bơm dầu

Lời nói đầuTính 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

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 cùng

sự góp ý, giúp đỡ của các bạn cùng lớp

Do trình độ và thời gian có hạn, vì thế bài tập dù đã đợc hoàn thành song không 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 bạn 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 khác sâu thêm về các phơng pháp tính và lựa trọn, và chúng ta cũng 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 trân 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

Sv thực hiện

Hoàng Trung Thành

thiết kế môn học Động cơ đốt trong

Đề 02

vẽ hệ thống bôI trơn các te khô và tính bền bơm dầu

Các thông số cơ bản

Đờng kính xi lanh D(mm) 90,2

Suất tiêu hao nhiên liệu ge (g/ml.h)

áp suất cuối hành trình nạp pa MPa 0,09

áp suất cuối hành trình nén pc MPa 5,00

áp suất cuối hành trình cháy pz MPa 8,508

áp suất cuối hành trình dãn nở pb MPa 0,3

Khối lợng nhóm thanh truyền m tt 1,1

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

90

=45 (mm) = 0.045 m

- Chiều dài thanh truyền : L =



R

= 0 25

45

= 180 mm = 0.180 m trong đó  là tham số kết cấu ( ta chọn  = 0.25 )

- Vận tốc góc trục khuỷu :  =

30

.n



= 30

4000



= 418,67(rad/s) 2/ Chuyển vị của pitông

S = R[(1-cos) +

4



(1-cos2)] (mm)

Trong đó: S là độ chuyển vị của pittông

R là bán kính quay của trục khuỷu

 là tham số kết cấu

 là góc quay của trục khuỷu

Bảng 01:

10 0.015192 0.683651 0.060307 0.169615 0

20 0.060307 2.713832 0.233956 0.658 0.853265618

40 0.233956 10.528 0.826352 2.324115 7.43510683

50 0.357212 16.07456 1.173648 3.300885 12.85211456

80 0.826352 37.18583 1.939693 5.455385 34.57609355

100 1.173648 52.81417 1.939693 5.455385 50.625

110 1.34202 60.39091 1.766044 4.967 58.26955349

130 1.642788 73.92544 1.173648 3.300885 71.71875

140 1.766044 79.472 0.826352 2.324115 77.22632794

150 1.866025 83.97114 0.5 1.40625 81.79611444

160 1.939693 87.28617 0.233956 0.658 85.37739317

170 1.984808 89.31635 0.060307 0.169615 87.94416794

200 1.939693 87.28617 0.233956 0.658 89.48596339

210 1.866025 83.97114 0.5 1.40625 87.94416794

220 1.766044 79.472 0.826352 2.324115 85.37739317

230 1.642788 73.92544 1.173648 3.300885 81.79611444

260 1.173648 52.81417 1.939693 5.455385 65.35790645

280 0.826352 37.18583 1.939693 5.455385 50.625

290 0.65798 29.60909 1.766044 4.967 42.6412175

310 0.357212 16.07456 1.173648 3.300885 26.71875

320 0.233956 10.528 0.826352 2.324115 19.37544306

330 0.133975 6.028857 0.5 1.40625 12.85211456

340 0.060307 2.713832 0.233956 0.658 7.43510683

350 0.015192 0.683651 0.060307 0.169615 3.371832068

Đồ thị 1:

Đồ thị chuyển vị piston :

Trục tung biểu thị độ dịch chuyển S (mm)

Trục hoành biểu thị góc quay  ( 10o)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

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

Series1 Series2 Series3

3 Vận tốc pitông

Đạo hàm chuyển vị S ta đợc vận tốc pitông V

V = R(sin +

4



sin2) (m/s)

V vận tốc piston m/s

R là bán kính quay của trục khuỷu

 là tham số kết cấu

 là góc quay của trục khuỷu  tốc độ góc trục khuỷu

Lập bảng tính vận tốc piston

Bảng 02 :

10 0.1736 4533.3696 0.3420 1116.1244 5649.4940

20 0.3420 8928.9950 0.6428 2097.6277 11026.6227

30 0.5000 13053.3175 0.8660 2826.1261 15879.4436

40 0.6428 16781.0215 0.9848 3213.7521 19994.7735

50 0.7660 19998.8426 0.9848 3213.7521 23212.5947

60 0.8660 22609.0091 0.8660 2826.1261 25435.1352

70 0.9397 24532.2122 0.6428 2097.6277 26629.8399

80 0.9848 25710.0165 0.3420 1116.1244 26826.1409

90 1.0000 26106.6350 0.0000 0.0000 26106.6350

100 0.9848 25710.0165 -0.3420 -1116.1244 24593.8921

110 0.9397 24532.2122 -0.6428 -2097.6277 22434.5845

120 0.8660 22609.0091 -0.8660 -2826.1261 19782.8829

130 0.7660 19998.8426 -0.9848 -3213.7521 16785.0906

140 0.6428 16781.0215 -0.9848 -3213.7521 13567.2694

150 0.5000 13053.3175 -0.8660 -2826.1261 10227.1913

160 0.3420 8928.9950 -0.6428 -2097.6277 6831.3673

170 0.1736 4533.3696 -0.3420 -1116.1244 3417.2452

190 -0.1736 -4533.3696 0.3420 1116.1244 -3417.2452

200 -0.3420 -8928.9950 0.6428 2097.6277 -6831.3673

210 -0.5000 -13053.3175 0.8660 2826.1261

-10227.1913

220 -0.6428 -16781.0215 0.9848 3213.7521

-13567.2694

230 -0.7660 -19998.8426 0.9848 3213.7521

-16785.0906

240 -0.8660 -22609.0091 0.8660 2826.1261

250 -0.9397 -24532.2122 0.6428 2097.6277

-22434.5845

260 -0.9848 -25710.0165 0.3420 1116.1244

-24593.8921

-26106.6350

280 -0.9848 -25710.0165 -0.3420 -1116.1244

-26826.1409

290 -0.9397 -24532.2122 -0.6428 -2097.6277

-26629.8399

300 -0.8660 -22609.0091 -0.8660 -2826.1261

-25435.1352

310 -0.7660 -19998.8426 -0.9848 -3213.7521

-23212.5947

320 -0.6428 -16781.0215 -0.9848 -3213.7521

-19994.7735

330 -0.5000 -13053.3175 -0.8660 -2826.1261

-15879.4436

340 -0.3420 -8928.9950 -0.6428 -2097.6277

-11026.6227

350 -0.1736 -4533.3696 -0.3420 -1116.1244 -5649.4940

Đồ thị 02 :

Đồ thị vận tốc piston :

Trục tung biểu thị vận tốc piston (m/s)

Trục hoành biểu thị góc quay  ( o )

V

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

0 30 60 90

120 150 180 210 240 270 300 330 360

V

4/ Gia tốc pitông

Đạo hàm vận tốc pitông ta đợc gia tốc pitông J

J = R2(cos + cos2) (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

 :tốc độ góc trục khuỷu

Lập bảng tính gia tốc piston

( Bảng 03 ) Bảng 03:

10 0.984807753 7767972.11 0.939692621 1853028.179 9621000.289

20 0.939692621 7412112.717 0.766044443 1510602.412 8922715.129

30 0.866025404 6831040.03 0.5 985975.7001 7817015.73

40 0.766044443 6042409.649 0.173648178 342425.7671 6384835.416

50 0.64278761 5070183.708 -0.173648178 -342425.7671 4727757.941

60 0.5 3943902.8 -0.5 -985975.7001 2957927.1

70 0.342020143 2697788.402 -0.766044443 -1510602.412 1187185.99

80 0.173648178 1369703.068 -0.939692621 -1853028.179 -483325.1109

90 6.12574E-17 4.83187E-10 -1 -1971951.4 -1971951.4

100 -0.173648178 -1369703.07 -0.939692621 -1853028.179 -3222731.248

110 -0.342020143 -2697788.4 -0.766044443 -1510602.412 -4208390.814

120 -0.5 -3943902.8 -0.5 -985975.7001 -4929878.5

130 -0.64278761 -5070183.71 -0.173648178 -342425.7671 -5412609.475

140 -0.766044443 -6042409.65 0.173648178 342425.7671 -5699983.882

150 -0.866025404 -6831040.03 0.5 985975.7001 -5845064.33

160 -0.939692621 -7412112.72 0.766044443 1510602.412 -5901510.305

170 -0.984807753 -7767972.11 0.939692621 1853028.179 -5914943.93

190 -0.984807753 -7767972.11 0.939692621 1853028.179 -5914943.93

200 -0.939692621 -7412112.72 0.766044443 1510602.412 -5901510.305

210 -0.866025404 -6831040.03 0.5 985975.7001 -5845064.33

220 -0.766044443 -6042409.65 0.173648178 342425.7671 -5699983.882

230 -0.64278761 -5070183.71 -0.173648178 -342425.7671 -5412609.475

240 -0.5 -3943902.8 -0.5 -985975.7001 -4929878.5

250 -0.342020143 -2697788.4 -0.766044443 -1510602.412 -4208390.814

260 -0.173648178 -1369703.07 -0.939692621 -1853028.179 -3222731.248

270 -1.83772E-16 -1.4496E-09 -1 -1971951.4 -1971951.4

280 0.173648178 1369703.068 -0.939692621 -1853028.179 -483325.1109

290 0.342020143 2697788.402 -0.766044443 -1510602.412 1187185.99

300 0.5 3943902.8 -0.5 -985975.7001 2957927.1

310 0.64278761 5070183.708 -0.173648178 -342425.7671 4727757.941

320 0.766044443 6042409.649 0.173648178 342425.7671 6384835.416

330 0.866025404 6831040.03 0.5 985975.7001 7817015.73

340 0.939692621 7412112.717 0.766044443 1510602.412 8922715.129

350 0.984807753 7767972.11 0.939692621 1853028.179 9621000.289

Đồ thị 03:

J

-8000000

-6000000

-4000000

-2000000

0

2000000

4000000

6000000

8000000

10000000

12000000

0 30 60

90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

J

II/

Tính toán động lực học động cơ đốt trong

1/ Khái quát

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 số của góc quay trục khuỷu  và quy ớc là pittông

ở điểm chết trên thì  = 00 Ngoài 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/ Lực khí thể

Xây dựng đồ thị công P-V

Dựa vào các thông số nhiệt :

+ Hành trình pitông : S = 90 mm

+ Tỉ số nén :  = 22

+ áp suất :

Pa = 0,9 (kG/cm2)

Pc = 50 (kG/cm2)

Pz = 85,08 (kG/cm2)

Pb = 3 (kG/cm2)

Pr = 1,2 (kG/cm2)

Thể tích làm việc của xi lanh Vh :

Vh = .D2.S/4 =(3,14.90,22.90)/4

= 574811 (mm3) =574,811 (cm3)

Vì tỉ số nén  = 22 và  = 1+Vh/VC nên dung tích buồng cháy

Vc = 27,37(cm3)

Lại có :  = Va/VC  Va =22.27,37 =602,18 (cm 3)

Chọn Tỉ lệ xích  v = 2 (cm3 /mm)

Chọn Tỉ lệ xích p = 0,3155 (KG/cm2 .mm)

Dựng đờng nén đa biến a-c :

Từ công thức: Pc =Pa n1

và Pa=0,9 (kG/cm2)

Pc=50(kG/cm2)

 =22

 n1= 1,29

Pci = Pa(

Vci

Va

)n1 = Pa(

Lci

La

)n1 =Pc/i n1

Dựng đờng giãn nở đa biến z-b :

Từ công thức: Pb =Pz/n2(vì Vz=Vc )

và Pb=3 (kG/cm2)

Pz=85,08(kG/cm2)

 =22

 n2= 1,08

Pbi = Pz(

Vai

Vc

)n2 = Pz(

Lai

Lc

)n2 =Pz/i n2

Vậy ta có bảng sau:

 i i

1 n

P ci =Pc /

i

 1

(KG/cm2 )

i 2 Pbi=Pz/i 2

(KG/cm2 )

2 2.445280555 20.44755146 2.114036081 40.24529229

3 4.125593352 12.11946882 3.275600699 25.97386184

4 5.979396995 8.362047217 4.469148552 19.03718326

5 7.97390956 6.270449849 5.687057309 14.96028533

6 10.0882332 4.956269249 6.924738065 12.28638531

7 12.30768781 4.062501485 8.179106878 10.40211374

8 14.6213032 3.419667816 9.447941291 9.005136397

9 17.02052051 2.93763049 10.72955994 7.929495757

10 19.498446 2.56430692 12.02264435 7.076646165

11 22.04938922 2.267636509 13.32613167 6.3844484

12 24.66856049 2.026871411 14.63914612 5.811814384

13 27.35186375 1.828028995 15.96095306 5.330508752

14 30.09574968 1.661364164 17.29092705 4.920499621

15 32.89710827 1.519890429 18.62852889 4.567188342

16 35.75318842 1.398476673 19.97328878 4.259689074

17 38.66153638 1.29327504 21.32479354 3.989722098

18 41.61994784 1.201347013 22.68267684 3.750880048

19 44.62642994 1.120412277 24.04661162 3.538128421

20 47.67917086 1.048675954 25.41630394 3.347457609

21 50.77651501 0.984707202 26.7914882 3.175635461

22 53.91694273 0.927352284 28.17192317 3.020028114

* Hiệu chỉnh đồ thị công :

R=90/2=45mm

= R/ltt ,thờng = (1/3,2  1/4,2) chọn = 1/4 =0,25

Độ dịch chuyển brich :

OO’= R./2 = 45.0,25/2 = 5,625 mm =0,5625 cm

Góc đóng muộn xúppáp xả : 4 = 180

Góc đánh lửa sớm : s =200

Pc’’=(1,2 1,25).Pc

Chọn Pc’’=1,25.50= 62,5 (kG/cm2)

Góc mở sớm xupáp nạp : 1 = 180

Góc đóng muộn xupáp nạp : 2= 560

Góc mở sớm xupáp xả : 3 = 560

Góc đóng muộn xúppáp xả : 4 = 180

Pz’ = Pz ; Vz = Vz’

Pb’ =Pb-(Pb-Pr)/2 =3-(3-1,2)/2=2,1 (kG/cm2)

Từ các số liệu trên ta xây dựng đợc đồ thị công nh trên hình vẽ , sau đó

ta khai triển ra thành đồ thị áp lực khí thể với = 20/mm

3/ Lực quán tính (PJ)

Khối lợng chuyển động tịnh tiến của cơ cấu trục khủyu thanh truyền

là :

M = mpt+ m1

Ta có mpt : khối lợng nhóm pitông

mpt=0,95(kg)

m1 : khối lợng thanh tryền qui dẫn về đầu nhỏ thanh truyền

Do kiểu động cơ là OM662 nên m1 =(0,2750,325)mtt

Chọn m1 = 0,3.mtt = 0,3.1,1= 0,33 (kg)

Vậy M =mpt+m1 = 0,95 + 0,33 =1,28(kg)

Diện tích đỉnh pittông:

FP =.D2/4 = (3,14.0,09022)/4 = 6,387.10-3 (m2) = 63,87 (cm2)

Khối lợng trên một đơn vị diện tích đỉnh piston

m = Fp M =631,28,87 = 20,04.10-3 kg/cm2

PJ = -m.J = - m.R.2.(cos + .cos2) (kG/cm2)

PJ =- m J = - 20,04.10-3.J (KG/cm2)

4/ Tổng hợp lực khí thể và lực quán tính tác dụng lên cơ cấu

P = Pkt+Pj

Dựa vào đồ thị P -  ta tìm đợc gía trị Pkt tơng ứng với các góc quay  trục khuỷu Ta cộng đại số với giá trị của Pj tơng ứng với góc  ta tìm đợc giá trị P

 Pj (KG/cm 2 ) P kt (KG/cm 2 ) P(KG/cm 2 )

530 31.64376 3.66 35.30376

5/ Vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Qch :

+ Vẽ toạ độ T-z gốc toạ độ O1 chiều dơng của z hớng xuống

+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)

T =  P





 cos

) sin(

(kG/cm2)

Z =  P





 cos

) cos(

(kG/cm2)

Bảng giá trị pHụ tảI tác dụng Lên chốt khuỷu

 P(KG/cmKG/cm 2 ) Sin(+)/cos T Cos(+)/cos Z

10 -51.4904 0.2216 -11.4103 0.9763 -50.2701

20 -47.7547 0.4325 -20.6539 0.9068 -43.304

30 -41.8395 0.6226 -26.0493 0.7953 -33.275

40 -34.1776 0.7821 -26.7303 0.6483 -22.1573

50 -25.3126 0.9074 -22.9687 0.7444 -18.8427

60 -15.8443 0.9912 -15.7049 0.2834 -4.49027

70 -6.37121 1.0331 -6.5821 0.0855 -0.54474

80 2.565692 1.0347 2.654722 -0.1091 -0.27992

90 10.52954 1.0001 10.53059 -0.2919 -3.07357

100 17.22096 0.935 16.1016 -0.4564 -7.85965

110 22.49404 0.8464 19.03896 -0.5985 -13.4627

120 26.35385 0.7411 19.53084 -0.7166 -18.8852

130 28.93637 0.6249 18.08234 -0.8111 -23.4703

140 30.47376 0.5027 15.31916 -0.8837 -26.9297

150 31.24991 0.3777 11.80309 -0.9367 -29.2718

160 31.55189 0.2518 7.944766 -0.9726 -30.6874

170 31.62376 0.126 3.984594 -0.9932 -31.4087

180 31.62863 0.0004 0.012651 -1 -31.6286

190 31.63376 -0.1252 -3.96055 -0.9933 -31.4218

200 31.57189 -0.251 -7.92454 -0.9728 -30.7131

210 31.28991 -0.3768 -11.79 -0.937 -29.3186

220 30.55376 -0.5019 -15.3349 -0.8841 -27.0126

230 29.06637 -0.6241 -18.1403 -0.8117 -23.5932

240 26.62385 -0.7403 -19.7096 -0.7173 -19.0973

250 22.92404 -0.8458 -19.3892 -0.5994 -13.7407

260 17.87096 -0.9345 -16.7004 -0.4574 -8.17418

270 11.27954 -0.9997 -11.2762 -0.2931 -3.30603

280 3.845692 -1.0346 -3.97875 -0.1104 -0.42456

290 -4.45121 -1.0333 4.599435 0.0842 -0.37479

300 -13.3043 -0.9916 13.19254 0.282 -3.75181

310 -21.6926 -0.9081 19.69905 0.4732 -10.2649

320 -28.3576 -0.7841 22.23519 0.6472 -18.353

330 -30.9695 -0.6238 19.31877 0.7944 -24.6022

340 -30.6947 -0.4339 13.31843 0.9061 -27.8125

350 -27.3704 -0.2231 6.106336 0.976 -26.7135

370 10.62959 0.2201 2.339573 0.9767 10.38192

380 20.67527 0.4311 8.913109 0.9074 18.76074

390 7.880544 0.6214 4.89697 0.7962 6.274489

400 -3.45758 0.7821 -2.70417 0.6494 -2.24535

410 -3.19255 0.9067 -2.89469 0.4757 -1.5187

420 0.375687 0.9907 0.372193 0.2847 0.106958

430 5.948795 1.033 6.145105 0.0869 0.51695

440 12.18569 1.0349 12.61097 -0.1078 -1.31362

450 18.55954 1.0004 18.56696 -0.2907 -5.39526

460 23.99096 0.9356 22.44594 -0.4554 -10.9255

470 27.71404 0.8471 23.47656 -0.5976 -16.5619

480 30.91385 0.7418 22.93189 -0.7159 -22.1312

490 33.18637 0.6257 20.76471 -0.8106 -26.9009

500 34.27376 0.5035 17.25684 -0.8833 -30.274

510 34.42991 0.3785 13.03172 -0.9364 -32.2402

520 34.09189 0.2527 8.615021 -0.9724 -33.151

530 35.30376 0.1269 4.480047 -0.9931 -35.0602

540 34.71363 0.0013 0.045128 -1 -34.7136

550 32.40376 -0.1243 -4.02779 -0.9934 -32.1899

560 31.97189 -0.2501 -7.99617 -0.9729 -31.1055

570 31.46991 -0.376 -11.8327 -0.9373 -29.4967

580 30.69376 -0.501 -15.3776 -0.8845 -27.1486

590 29.15637 -0.6233 -18.1732 -0.8122 -23.6808

600 26.57385 -0.7396 -19.654 -0.7181 -19.0827

610 22.71404 -0.8451 -19.1956 -0.6003 -13.6352

620 17.44096 -0.934 -16.2899 -0.4585 -7.99668

630 10.74954 -0.9994 -10.7431 -0.2943 -3.16359

640 2.785692 -1.0345 -2.8818 -0.1117 -0.31116

650 -6.15121 -1.0334 6.35666 0.0828 -0.50932

660 -15.6243 -0.992 15.49931 0.2807 -4.38574

670 -25.0926 -0.9088 22.80415 0.4719 -11.8412

680 -33.9576 -0.785 26.65672 0.6461 -21.94

690 -41.6195 -0.625 26.01219 0.7935 -33.0251

700 -47.5347 -0.4353 20.69185 0.9055 -43.0427

710 -51.2704 -0.2246 11.51533 0.9757 -50.0245

720 -52.5477 -0.003 0.157643 1 -52.5477

Vẽ hệ toạ độ T-Z gốc tại O chiều dơng của T hớng sang phải , chiều dơng của Z hớng xuống dới