Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phân khối khí của động cơ zil 130

3- Tẩy rửa mặt ma sát : Trong quá trình làm việc các ma sát cọ xát với nhau mạt rơi ra đợc dàu nhờn đa ra khỏi mặt ma sát khiến mặt +, Cơ cấu phân phối khí:... nối các điểm đó ta đợc đờn

Lời nói đầu

rong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc thì cơ khí là mộtngành quan trọng hàng đầu, trong đó chuyên ngành động cơ đốt trong làmột trong những ngành quan trọng thúc đẩy nền kinh tế phát triển

T

Với vai trò là nguồn động lực chính trong lĩnh vực giao thông cho các

ph-ơng tiện vận tải nh ôtô, máy kéo, tàu thuỷ, máy bay, xe gắn máy và trong lĩnhvực sản xuất khác nên cũng có thể nói nó là nguồn động lực phát triển nền kinh

tế của mỗi quốc gia Chính vì vậy ngời đợc đào tạo trong lĩnh vực này đòi hỏiphải nắm đợc tầm quan trọng của mình, đồng thời phải có ý thức học tậpnghiêm túc, phải trang bị cho mình nững kiến thức cơ bản của chuyên ngành đểsẵn sàng hoàn thành nhiệm vụ đợc giao Hiện nay trình độ kỹ thuật và côngnghệ ngày một phát triển với tốc độ rất cao lại càng đòi hỏi trách nhiệm của ng-

ời kỹ s phải luôn nắm bắt, tiếp cận từ lý thuyết đến thực tế nhằm tính toán, kiểmnghiệm đợc các cơ cấu hệ thống của các loại động cơ, từ đó đánh giá chính xácchỉ tiêu kỹ thuật, kinh tế và hiệu quả sử dụng của mỗi loại, tìm ra đợc những ukhuyết điểm và có thể tìm ra những biện pháp xử lý hoặc cải tiến cho hoàn thiệnhơn

Với đề tài: "Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phân khối khí của động

cơ Zil-130" Sau 16 tuần nỗ lực làm việc, nghiên cứu nghiêm túc, cùng với sự

hớng dẫn tận tình của thầy giáo Phạm Hữu Tuyến và các thầy cô trong bộ môn,

em đã hoàn thành đề tài của mình

Mặc dù vậy, song do thời gian và trình độ có hạn nên trong quá trình hoànthành đồ án chắc chắn em không thể tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy em rấtmong có đợc những ý kiến đóng góp bổ sung của các thầy cô trong bộ môn

Em xin chân thành cảm ơn !

Giới thiệu về động cơ zin-130.

Động cơ ZIN-130, đợc sản xuất từ những năm của thế kỷ 20 với mục

đích để vận chuyển hàng hoá do liên xô cũ sản xuất.là động cơ chạy bằng xăngcho lên bây giờ nó không còn đợc dùng phổ biến rộng rãi nh động cơ DIÊZEN vì vấn đề năng xuất vận chuyển và vấn đề kinh tế

Động cơ ZIN-130 có các Hệ thống sau:

+, Hệ thống bôi trơn:

Hệ thống bôi trơn của động cơ đốt trong có nhiệm vụ cung cấp dầu nhờn

đến các mặt để để làm giảm ma sát đồng thời làm mát và tẩy rửa bề mặt ổ trục Vì vậy chủng loại và tính năng vật lý của dầu bôi trơn, lu lợng và áp xuất của rầu bôi trơn, lu lợng và áp xuất của dầu bôi trơn trong hệ thống bôi trơn là những vấn đề rất quan trọngảnh hởng rất lớn đến nhiệm vụ của hệ thống bôi trơn

1- Bôi trơn mặt ma sát, làm giảm công ma sát : khi bôi trơn bề

mặt ma sát dầu nhờn giữ vai trò nh một chất đệm ngăn cách hai mặt ma sát không trc tiếp tiếp tiếp xúc với nhau Phân loại ma sát trợt của ổ trục :

* Ma sát khô ( khi bề mặt ma sát không có dầu)

* Ma sát ớt ( khi bề mặt ma sát có đủ dầu)

*.Ma sát nửa khô( khi bề mặt ma sát thiếu dầu)

*.Ma sát tới hạn ( khi bề mặt ma sát tồn tại một màng dầu cực mỏng )

2- Làm mát ổ trục : Trong quá trình làm việc công ma sát chuyển

hành nhiệt làm nóng làm giảm độ nhớt của dầu nhờn và gây bó, cháy ,cháy ổ trục vì vậy lu lợng dầu đi qua ổ trục sẽ làm nhiệt của ổ trục đi làm mát ổ trục và đảm bảo nhiệt độ làm của ổ trục

3- Tẩy rửa mặt ma sát : Trong quá trình làm việc các ma sát cọ xát

với nhau mạt rơi ra đợc dàu nhờn đa ra khỏi mặt ma sát khiến mặt

+, Cơ cấu phân phối khí:

Cơ cấu phân phối khí thực hiện quá trình trao đổi khí trong động cơ, thải sạch khí thải Và nạp đầy khí hỗn hợp hoặc không khí sạch vào xilanh để động cơ làm việc ổn định là liên tục Cơ cấu phân phối khí phải đảm bảo các yêu cầu là:

1- Đóng mở xuppap đúng thời gian quy định

2- Độ mở lớn để dòng khí dễ lu thông

3- Đóng mở xuppap phải kín

4- ít va đập tránh mòn

5- Dễ dàng trong hiệu chỉnh và sửa chữa

6- Đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ

Ngày nay ngời ta thờng dùng chủ yếu làm hai loại cơ cấu phân phối khí.1- Cơ cấu phân phối khí dùng pítong làm ván trợt để đóng mở cửa quét, cửa thải

2- Cơ cấu phân phối khí hỗn hợp, dùng cửa quét và xuppap thải trên

16 Thø tù lµm viÖc: 1-5-4-2-6-3-7-8

I Các thông số cần chọn:

Các thông số cần chọn theo tiêu chuẩn, điều kiện môi trờng đặc điểm kếtcấu động cơ

1 áp suất môi trờng P 0 :

Là áp suất khí quyển Pk trớc khi nạp vào động cơ P0 thay đổi theo chế độcao, ở nớc ta có thể chọn P0 = 0,1 (MPa)

2 Nhiệt độ môi trờng T 0 :

Lựa chọn T0 theo nhiệt độ bình quân cả năm ở nớc ta t0 = 240C, T0 =

2970K

3 áp suất cuối quá trình nạp P a:

Động cơ Zil-130 thuộc loại động cơ không tăng áp, nói chung Pa biến thiêntrong phạm vi (0,8 ữ0,9) P0

Chọn Pa = 0,8 P0 = 0,8 0,1 = 0,08 (MPa)

4 áp suất khí thải P t : Cũng phụ thuộc vào các thông số nh Pa

Pr = (1,1 ữ 1,15) Pk ; Chọn Pr = 1,15 Pk = 1,15 0,1 = 0,115 (MPa)

5 Mức độ sấy nóng môi chất ∆T: Chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình

thành khí hỗn hợp ở bên ngoài hay bên trong xi lanh

λ1 phụ thuộc vào pha phân phối khí λ1 = (1,02 ữ 1,07) Ta chọn λ1 = 1,05

10 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm Z: Phụ thuộc vào chu trình công tác của

động cơ Đông cơ xăng ξb = 0,85ữ0,92, ta chọn ξb = 0,90

12 Hệ số hiệu đính đồ thi công ϕđ :

Sự sai lệch giữa chu trình công tác thực tế và chu trình công tác lý thuyết.

Có thể chọn ϕđ = 0,92 ữ 0,97; Chọn ϕđ = 0,97

13 Nhiệt trị thấp của nhiên liệu:

Nhiên liệu động cơ xăng có nhiệt trị thấp QH = 4400 KJ/kgml Xi lanh của

động cơ đợc bố trí theo 2 dãy, góc lệch giữa 2 dãy γ = 900 Đánh số thứ tự xilanh: Nhóm trái 1,2,3,4; nhóm phải 5,6,7,8

95 , 0 1 14 , 3 4

4 30 25 , 110

.

30

=

=

=

i n V

N P

h

e e

a

r r

r

P P P

P T

T T

2 1

0

.

1

) (

=

λ λ λ ε

λ γ

Với m = (1,45 ữ 1,5) chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót, chọn m

= 1,5 Thay các số liệu vào công thức ta có:

5 , 1 1

08 , 0

15 , 0 1 13 , 1 05 , 1 5 , 6

1

08 , 0 980

115 , 0 ).

3 297 (

)

(

1 0

+  

+ +

∆ +

=

−

r

m m

r

a r r t a

P

P T T

T

T

γ

γ λ

K

5 , 1 1 5 , 1

352 1

082 , 0

115 , 0

08 , 0 980 082 , 0 13 , 1 3 297

= +

−

a

r z t

a

P P

P T T T

1

1 0 0

1

1

λ λ λ ε ε

−

1

08 , 0

115 , 0 1 13 , 1 05 , 1 5 , 6 1 , 0

08 , 0 3 297

297 1 5

776 , 0 1 , 0 10 432

.

10

0 0 3

T P g

P M

e e

1

0

C H C M

Với C = 0,855; H = 0,145; O = 0

) / ( 512 , 0 4

145 , 0 12

855 , 0 21 , 0

, 0 114

1 499 , 0 1

B Tính toán quá trình nén:

1 Tỷ nhiệt Mol đẳng tích trình bình của khí nạp mới m C v :

kmol Kj T C

m v = 19 , 806 + 0 , 00209 ( / /độ)

2 Tỷ nhiệt Mol đẳng tích trình bình của sản phẩm cháy m C ''v:

Do α< 1 nên:

T C

m v ( 360 , 34 252 , 4 ) 10

2

1 ) 504 , 3 997 , 17 (

T C

m v ( 360 , 34 252 , 4 0 , 96 ) 10

2

1 ) 96 , 0 504 , 3 997 , 17 (

T C

m ''v= 21 , 361 + 0 , 00301 (KJ/kmol độ)

3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp công tác m ' C v:

T

b a C m C

m C

v r

v r v

2

' ' 1

''

T C

082 , 0 1

) 00301 , 0 361 , 21 ( 082 , 0 ) 00209 , 0 806 , 19 (

+

+ +

+

độ)

4 Chỉ số nén đa biến trung bình n 1 :

Giả thiết quá trình nén là quá trình đoạn nhiệt:

2

' '

314 , 8

1 1

1 + +

=

−

n a

19

314 , 8

1

+ +

0

) 1 ( ) 1

1 1

1

kgnl Kmol M

M M

M M

M M

M

c

r

r r

c

= +

=

+

= +

= +

C Quá trình cháy:

1 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết ( β0 )

- Đối với động cơ xăng α <1

064 , 1 114

1 512 , 0 96 , 0

114

1 4

145 , 0 512 , 0 ).

96 , 0 1 ( 21 , 0 1

1

1 4

8 )

1 ( 21 , 0 1

0

0

0 0

= +

− +

− +

=

+

−

+ +

− +

=

β

à α

à

α β

nl

nl

M

O H M

2 Hệ số thay đổi thực tế β:

059 , 1 082 , 0 1

082 , 0 064 , 1 1

+

+

= +

β

3 Hệ số thay đổi phần tử thực tế tại điểm z ( βz ):

z r

+

− +

9 , 0

89 ,

y

ξ ξ

058 , 1 989 , 0 082 , 0 1

1 064 , 1

+

− +

5 Nhiệt độ tại điểm z (T z ):

Giải phơng trình cháy đối với động cơ xăng:

z vz z c v r

H

z m C T m C T M

Q Q

''

' )

1 (

) (

1

β γ

C

) 1 ( ) (

) 1 ( )

.(

"

''

Ζ Ζ

Ζ Ζ

Υ

− + + Υ

Υ

− +

+ Υ

=

o

r o

v o

r vc

o vc

C m C

m C

m

β

γ β

β

γ β

) 989 , 0 1 ( ) 064 , 1

082 , 0 989 , 0 ( 064 , 1

) 989 , 0 1 ).(

00209 , 0 806 , 19 ( ) 064 , 1

082 , 0 989 , 0 )(

00301 , 0 361 21 ( 064

,

1

''

− + +

− +

+ +

+

vc

T T

082 , 0 1 ( 499

,

0

) 5 , 2580 44000

6 ¸p suÊt t¹i ®iÓm Z (P z ):

5 , 6

=

=

= ρ

ε δ

3 ChØ sè gi·n në ®a biÕn trung b×nh n z :

) (

2 )

( ).

1 (

) )(

(

314 , 8

'' 1

b z

vz vz b z r

H H

z b

z

T T

b a T T M

Q Q

n

+ +

+

− +

ξ ξ

nz = (1,23 ÷ 1,27); Chän nz = 1,235 Víi ph¬ng ph¸p mß nghiÖm:

235 , 1

5 , 6

082 , 0 1 ( 499 , 0

) 5 , 2580 44000

)(

89 , 0 9 , 0 (

314 , 8 1

235

,

1

+ +

+

− +

164 , 4

413 , 0

115 , 0 1727

1

P T

T

b

r b

T r rt r

Nh vËy tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ∆Tr≤ 15%

'

1 2

1 1 1

1 1

1 1

c

i

n n

P

P

ε ε

λ ε

'

1 2

1 1 1

1 1

1 1

c

i

n n

P

P

ε ε

λ ε

) ( 891

261 297 865 , 0 499 , 0

1 , 0 776 , 0 10 423

.

10

k v i

T P M

P

4 HiÖu suÊt chØ thÞ ηi :

% 3 , 31 313 , 0 44 261

10 6 , 3

10 6

i

Q g

Nh vËy Pc = 0,693 (MPa) b»ng Pc ë phÇn tÝnh to¸n qu¸ tr×nh n¹p

7 HiÖu suÊt c¬ giíi ηm :

801 , 0 865 , 0

693 ,

261

kwh g

746 , 0 4

h c

c h c

V V

V V

V V V V

0 , 1356 ( )

1 5 , 6

746 ,

2 Lập bảng tính đờng nén và đờng giãn nở theo sự biến thiên của dung tích xi lanh công tác:

Vx = i Vc ; i = 1 ữ ε tức là i = 1 ữ 6,5

a) Đờng nén: P.V n1 =const (đờng a - c)

1

1 1

1

.

x

c c x

n c c

i

V P V

V P P V

P V

2 2

.

.

n z n

c

c z n

x

c z x

n z z

i

V P V

V P P V

P V

c) Bảng kết quả tính toán quá trình nén và giãn nở:

164 , 4

Vẽ đờng nén, đờng giãn nở sau đó vẽ 2 đờng biểu diễn quá trình nạp, thải

lý thuyết song song với trục hoành đi qua 2 điểm Pa và Pr

* Hiệu đính đồ thị công:

Vẽ vòng tròn Brích có: D = S = 95mm; Tâm O

Tỷ lệ xích của vòng trong Brích là: 0 , 4318

5 , 5 260

5 , 6 95

=

=

c

c D

5 , 47 2

2

.

l

R R OO

1 , 6

mm

= ; Dvẽ = 220 ( )

4318 , 0

+ Quá trình cháy từ góc đánh lửa sớm θ = 130 từ vòng tròn B rích với góc

13 độ dóng xuống cắt đờng ac tại C' trên đoạn cz' lấy CC' = 1/3.Cz' = 1/3 (Pz Pc) = 1/3 (4,164 - 1,041) = 1,041 (MPa)

-=> Điểm C'' : CC''vẽ = CC mm

P

50 02082 , 0

041 , 1

à

áp suất cao nhất Pmax = 0,85PZ = 0,854,164 = 3,5394 (MPa) từ đồ thịBrích xác định góc 120 dóng xuống cắt đờng 0,85 PZ ta đợc điểm Z Dùng cungthích hợp nối C'C''Z

+ Quá trình giãn nở trên đồ thị Brích với góc mở sớm của su páp thải B1 =

570, dóng xuống cắt đờng bz tại b'' Điểm b' kết thúc quá trình giãn nở Pb' = 1/2(Pb - Pa)

I BIểu diễn các quy luật động học:

- Các đờng biểu diễn này đều vẽ thêm một hoành độ thống nhất ứng vớihành trình của piston S = 2R Vì vậy đồ thị đều lấy hoành độ tơng ứng với Vh

của đồ thị công (từ điểm 1 Vc ữ 6,5 Vc)

1 Biểu diễn hành trình của piston x = f(α):

d) Dóng các điểm đã chia trên cung Brích xuống các điểm 100, 200, 300

1800 tơng ứng trên trục tung của đồ thị: x = f(α) để xác định chuyển vị

t-ơng ứng

e) Nối các giao điểm, đờng đồ thị x = f (α).

2 Đờng biểu diễn vận tốc của piston - v= f(α):

Vẽ đờng biểu diễn tốc độ theo phơng pháp vòng (đồ thị vòng).Vẽ nửa vòngtròn tâm O, bán kính R (phía dới đồ thị x = f(α))

đến đờng cong a,b,c Đồ thị này biểu diễn quan hệ v = f(α)/toạ độ cực

3 Đờng biểu diễn v = f(x):

- Nối các điểm mút ta có đờng v = f(x)

* Chú ý: Điểm có vmax sẽ ứng với điểm có j = 0

4 Đờng biểu diễn gia tốc của piston: j = f(x)

Vẽ theo phơng pháp Tô lê chọn cùng hoành độ với: x = f(α).

- Chọn tỷ lệ xích àj = 50 (m/s2/ mm)

30

3200 14 , 3 30

.

s rad

= π ω

jmax = R 334 , 93 ( 1 0 , 257 ) 6697 , 87 ( / )

2

095 , 0 ) 1

mnP: Khối lợng nhóm Piston tính trên đơn vị diện tích piston

2 Vẽ đờng biểu diễn lực quán tính p j = f ( x)

Vẽ theo đờng pháp TÔLÊ, nhng hoành độ đặt trùng với đờng P ở đồ thịcộng và vẽ đờng pj = f (x) tức cùng chiều với j = f (x), bơi vì pj = - mj hay pj

= mj.

* Khai triển đồ thị công trên toạ độ P - V thành P = f (α)

Nhằm mục đích thuận tiện cho việc tính toán Sau này chọn tỷ lệ xích àα

= 2 0/mm Nh vậy toàn bộ chu trinỳh 7200 sẽ ứng với 360 mm Đặt hoành độ α

này cùng trên đờng đạm biểu diễn P0 và các điểm chết dới của đồ thị công 1

đoạn 40 mm

- Tỷ lệ xích àP = 0,02082(mpa/mm) cùng với àP ở đồ thị công xác địnhtrị số Pkt ứng với các góc α từ đồ thi Brích, rồi đặt các giá trị này trên toạn độ P

- α.

* Với chú ý

+ Pmax tơng ứng với điểm có α = 372 0ữ 3750

+ Đoạn có tốc độ tăng trởng và đột biến lớn của P từ 3300 ữ 4000

Từ P∑ = PKT + Pj vì vậy đã có PKT = f(α) và Pj = f(α) nên việc xây dựng P∑

= Pkt + Pj = f(α) chỉ là việc cộng 2 đồ thị trên

Hình 2: Đồ trị khai triển P kt , P j , P∑.

6 Vẽ lực tiếp tuuyến T = (fα) và lực pháp tuyến Z = f(α):

Theo kết quả tính toán ở phần động lực học, ta có:

β

β

α β

β α

cos

) cos(

.

; cos

) sin(

β α

cos

) cos(

; cos

7 Vẽ đờng ∑T = f(α) của động cơ 8 xy lanh hình chữ V:

Động cơ nhiều xi lanh có mô men tích luỹ vì vậy phải xác định mô men này Chu

kỳ mô men tổng phụ thuộc vào số xi lanh và số kỳ bằng đúng góc lệch công tác

0

90 8

4 180

T ck

T tb

l

F

T = Σ à Σ

Trong đó: àT = 0,02082 MPa/mm - Tỷ lệ xích của lực tiếp tuyến

, 0 00785 , 0 2

095 , 0 3200 14 , 3

30 25 , 110

.

30

m KN F

R n

N T

m P

c

Σ

η π

∑Ttbtính = 1,10155 (MPa)

0526 , 1

0526 , 1 10155 , 1 ) ( )

Σ

− Σ

T

ve T tinh

T tb tb

Nh vậy thoả mãn ∑Ttb phù hợp với công suất của động cơ

B¶ng ngang

8 Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu:

- Vẽ hệ trục toạ độ O'TZ (chiều dơng T thuận chiều quay, chiều dơng Z ớng vào tâm trục khuỷu)

h Chấm các điểm có toạ độ (Ti, Zi) lên hệ trục toạ độ trên, ta có các điểm0,1,2 nối các điểm đó ta đợc đờng cong đồ thị phụ tải tác dụng lên chố khuỷu

Z

T

P = +

- Tìm gốc toạ độ của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu bằng cách đặc véc tơ

Pk0 (đại diện cho lực li tâm tác dụng lên chốt khuỷu) Pk0 = m2.R.ω2

m2: Là khối lợng thanh truyền quy dẫn về tâm chốt khuỷu tính trên đơn vịdiện tích đỉnh piston

) / ( 67 , 116 00785

, 0

) 272 , 1 28 , 0 ( 272 ,

, 334 2

095 , 0 67 ,

Với Mpk0=0,02082 (MPa/mm) thì tâm của đồ thị véc tơ (đồ thị độc cực) là

điểm 0 nằm trên trục dơng Z, cách tâm O' của hệ toạ độ O'TZ một đoạn: Ô' =0,622/0,02082 = 29,88(mm)

Nh vậy tại mọi thời điểm bất kỳ nào nối với tâm O ta đều có:

9 Vẽ đờng biểu diễn Q = f(α):

Ta chuyển từ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu (đồ thị cực) thành đồthị Q = f(α) trên trục toạ độ Đề-các

- Chọn hoành độ α, đặt cùng àα = 20/1mm với đồ thị P = f(α)

T = f(α); Z = f(α); àP = àQ = 0,02082 (MPa/mm)

- Lập bảng giá trị của Q theo α nh sau:

+ Đo khoảng cách từ 0 đến các điểm αi trên đồ thị phụ tải tác dụng trênchốt khuỷu:

α = 00 =>Q0 là giá trị của đoạn 0,00

α = 100 =>Q0 là giá trị của đoạn 0,100

+ Vẽ Q = f(α) trên toạ độ Q - α chú ý Qmin xuất hiện ở vùng giữa α = (3400

Qmax = 92,5 mm; Vậy Y = 92,5/51,736 = 1,79 < 2 => thoả mãn

Bảng giá trị của Q theo α

Hình 6: Đồ thị khai triển lực tác dụng lên chốt khuỷu theo góc quay

10 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu:

- Chia vòng tròn tợng trng một chốt khuỷu thành 24 phần , đánh số thứ tựngợc chiều kim đồng hồ từ dới lên

- Từ các điểm chia 1,2,3, 23, 0 ; Trên vòng tròn O gạch các cát tuyến 00,

10, 20, 23-0 cắt đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ở các điểm A, b, c lập đợc tổng phụ tải tác dụng trên điểm 1 là: ∑Qi = Oa + Ob + Oc + Od

- Gia trị của ∑Qi ghi vào bảng (phạm vi tác dụng của ∑Qi là 1200)

- Cộng các cột dọc trong bảng để xác định ∑Qi

- Chọn tỷ lệ mài mòn phù hợp với độ mòn ∆i

- Chọn a = 1/50; ∆i = a ∑Qi

- Vẽ một vòng tròn tợng trng cho chốt khuỷu, các bán kính đi qua các

điểm 0,1,1, 23 Đặt các đoạn thẳng ∆i tơng ứng trên các bán kính theop chiều từngoài vào trong Nối các điểm nút ta có dạng mài mòn lý thuyết của chốtkhuỷu Từ đó xác định vùng mòn ít nhất để khoan lỗ dầu bôi trơn

Bảng Ngang

Đồ thị mài mòn chốt khuỷu

11 Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền:

Vì chốt khuỷu và đầu to thanh truyền là hai chi tiết tiếp xúc với nhautrong quá trình làm việc, vì vậy căn cứ vào đồ thị vét tơ tác dụng lên bạc lót đầu

to thanh truyền dựa trên 2 nguyên tắc

- Tại mọi thời điểm lực tác dụng lên đầu to thanh truyền bằng giá trị lựctác dụng lên chốt khuỷu nhng chiều ngợc lại

- Điểm tác dụng dựa vào quy luật chuyển động tơng đối chốt khuỷu quay

đi một góc α thì tơng đơng với đầu to thanh truyền quay ngợc lại một góc α + β

so với đờng tâm má khuỷu

Theo 2 nguyên tắc trên xây dựn đồ thị véc tơ lực tác dụng lên đầu to thanhtruyền

Lập bảng quan hệ giữa α và α + β

- Vẽ đầu to thanh truyền đã xoay đo một góc 1800 lên tờ giấy bóng mờ vàgắn với một hệ trục toạ độ OT'Z' - Vẽ vòng tròn bất kỳ tâm O cắt đờng tâmthanh truyền ở O' Đặt các điểm 100, 200, 300 theo chiều quay của khuỷu ứngvới (α+β) đặt lên đồ thị của véc tơ lực tác dụng lên chốt khuỷu, xoay tờ giấycan, đánh dấu lần lợt các điểm 0,1,2, Nối các điểm đợc đồ thị véc tơ lực tácdụng lên đầu to thanh truyền

Bảng quan hệ giữa α và (α+β) tính theo λ = 1/3,9

α0 (α + β)0 α0 (α + β)0 α0 (α + β)0 α0 (α + β)0

100 12033' 1900 187027' 3700 372033' 5500 547027'

200 25002' 2000 195058' 3800 385002' 5600 555058'

Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phân phối khí động cơ ZIL-130

- Đờng kính tán xupáp thải: dt = 41mm

- Độ nâng con đội xupáp nạp: hmax = 600

- Độ nâng con đội xupáp thải: hmax = 600

Ghi chú:

6 Móng hãm

Nhiệm vụ của hệ thống phân phối khí là: Thực hiện quá trình thay đổi khítrong động cơ thải sạch khí thải khỏi xi lanh và nạp đầy khí hỗn hợp hoặc khôngkhí mới vào xi lanh để động cơ làm việc đợc liên tục

A- Kết cấu các chi tiết trong hệ thống:

1 Xupáp:

Trong quá trình làm việc, xupáp chịu tải trọng cơ học và tải trọng nhiệt lớn.Lực khí thể tác dụng lên bề mặt nấm từ (0,6 ữ1,5)MN/m2 Ngoài ra cònchịu lực quán tính, gây mòn và biến dạng va đập mạnh với đế xupáp

Do xupáp tiếp xúc với nhiệt độ cao của khí cháy, nhất là xupáp thải Nhiệt

độ của xupáp thải trong động cơ xăng thờng đạt (800 ữ900)0C ở động cơ Diezel(500 ữ600)0C Với sự tiếp xúc với dòng khí thải có nhiệt độ cao (1100 ữ1200)0C

ở động cơ xăng (700ữ900)0C ở động cơ Diezel và tốc độ của dòng khí thải nàyrất lớn và khoảng (400 ữ600)m/s, nên khiến cho xupáp thải quá nóng và bị xâmthực Ngoài ra trong nhiên liệu còn có lu huỳnh nên khí cháy còn tạo ra axít làm

ăn mòn mặt nấm xupáp Vì vậy vật liệu dùng để chế tạo xupáp thải phải hêt sức

đợc quan tâm nhằm đấp ứng đợc điều kiện làm việc của nó

ở động cơ ZIL-130 vật liêụ chế tạo xupáp thải là loại thép chịu nhiệt cao

nh 40CX10MA… ở mặt vát xupáp thải đợc đắp một lớp bọc kim chịu nhiệt độcao để chống mòn, chống rỉ, đó là lớp hợp kim côban dầy khoảng 1,5 ữ2,5mm

Để tản nhiệt tốt thân của xupáp thải còn đợc chế tạo rỗng và trong đó chứachất Natri Do Natri nóng chảy ở 970C nên khi làm việc Natri thu nhiệt củaxupáp nóng chảy thành thể lỏng tạo điều kiện truyền nhiệt từ nấm xupáp đếnthân đợc nhanh và tốt hơn, khiến xupáp thải không bị cháy Để xupáp thải mòn

đều, ở động cơ 3ИΠ-130 có cơ cáu xoay cỡng bức xupáp thải

Đối với xupáp nạp do đợc dòng khí nạp làm mát nên nhiệt độ thấp hơnnhiều so với xupáp thải, vào khoảng (300 ữ400)0C Vì vậy vật liệu chế tạoxupáp nạp thờng dùng các loại thép hợp kim Crôm hay Crôm Niken nh: 40XH,50XH, X90C2…

* Nấm xupáp: Mặt làm việc quan trọng của xupáp nạp phần nấm ở động cơZIL-130 đều là loại nấm bằng có u điểm là dễ chế tạo, nhiệt độ truyền vàoxupáp nhỏ hơn do diện tích nhận nhiệt nhỏ Đờng kính nấm bị giới hạn bở đ-ờng kính xi lanh và kích thớc buồng cháy cả hai loại xupáp đều đợc bố trínghiêng đi một góc so với đờng tâm xi lanh nên có thể tăng đợc đờng kính nấmxupáp và dễ bố trí đờng thải, đờng nạp trong nắp máy Với đờng kính xi lanh là100mm, thể tích công tác là 0,76dm3, với cách bố trí xupáp nh trên và u tiên choxupáp nạp (do độ chênh áp suất ở xupáp nạp nhỏ hơn nhiều so với độ chênh áp

ở xupáp thải), nên đờng kính nấm xupáp nạp đợc chế tạo là 50mm, còn xupápthải là 41mm Góc nghiêng α đợc quyết định bởi 2 yếu tố: tổn thất lu động củadòng khí qua mặt nghiêng và độ cứng vững của nấm

Đối với dòng khí nạp đi từ ngoài vào góc vát α càng nhỏ thì tiết diện luthông càng lớn Tuy nhiên khi α nhỏ thì độ cứng vững, do đó dễ bị cong vênhtiếp xúc không kín khít với đế xupáp, đồng thời dòng khí lu động bị gấp khúcnhiều, tổn thất lu động tăng lên

Đối với dòng thải đi từ trong ra ngoài nên cần có góc nghiêng lớn nhằmgiảm tổn thất lu động, đồng thời mặt nám dầy và bền hơn Chính những lý dotrên ở động cơ 3ИΠ-130 góc nghiêng của xupáp đợc thiết kế với:

αxpnạp = 300 ; αxpthải = 450

Để làm kín tốt, mặt côn trên nấm xuppáp làm nhỏ hơn góc của mặt côntrên đế xuppáp từ 0,5ữ10, nh thế xuppáp sẽ tiếp xúc với đế theo vòng tròn mépngoài mặt côn

Chiều rộng b của mặt nấm xuppáp phụ thuộc vào độ cứng của vật liệulàm xupáp và đế xupáp Nếu độ cứng của xupáp lớn hơn độ cứng của vật liệulàm đế xupáp thì chiếu rộng b của xupáp lớn hơn chiều rộng b của đế xupáp vàngợc lại

Nh vậy mới đảm bảo xupáp làm việc kín khít với đế trong quá trình làmviệc và khi đế xupáp làm việc bị hao mòn, việc sửa chữa cung dễ dàng hơn Th-ờng chiều rộng b của mặt côn trên nấm xupáp bằng (0,05 ữ0,12)dn, (dn: đờngkính nấm) và chiều dầy của nấm xupáp vào khoảng (0,08 ữ0,12)dn

* Thân xu páp: Làm nhiệm vụ dẫn hớng chuyển động tịnh tiến của xupáp

và tản nhiệt qua thân ống dẫn hớng đến nắp máy Muốn dẫn hớng tốt, tản nhiệttốt phải có chiều dài và đờng kính thích đáng Tăng chiều dài và đờng kính củathân sẽ làm cho trong lợng của xupáp tăng, chiều cao của quy lát tăng, nắp máytăng Do chiều cao của nắp máy bị hạn chế, dẫn hớng tốt thì ống dẫn hớng lắpnhô vào đờng ống nạp, thải gây cản trở lu động dòng khí Từ điều kiện lắp lò xoxupáp và ống dẫn hớng, chiều dài xupáp của động cơ ZIL-130 có tổng chiềudài là 143mm, tơng đơng với 3,49dn của xupáp thải và tơng đơng 2,68dn củaxupáp nạp ở động cơ ZIL-130 không phải làm nhỏ đi ở thân xu páp phầnchuyển tiếp và cũng không doa rộng ống dẫn hớng ở phần dới vì ở vị trí xúc páp

đóng phần thân chuyền tiếp mân còn cách xa đầu dới của ống dẫn hớng đờngkính thân của xúc páp nạp, thải đều bằng 11mm đảm bảo nằm trong khoảng dt=(0,16 ữ0,26)dn khi dẫn động xúc páp bằng đòn bẩy lực nghiêng nhỏ

* Đuôi xuppáp: Đuôi xuppáp ở động cơ ZIL-130 xẻ rãnh để lắp mónghãm (Gồm 2 nữa côn hãm) có nhiệm vụ định vị và lắp đặt lò xo xupáp Đĩa lò

xo xupáp lắp với đuôi xupáp bằng 2 móng hãm côn ngoài Mặt côn ngoài của

móng hãm ăn khớp với mặt côn trong của đĩa hãm lò xo, đầu côn nhỏ 1/100.Chỗ thu hẹp của đờng kính đuôi xupáp là hình trụ một bậc lắp với gò trong củamóng hãm.

Mặt đầu của đuôi xupáp đợc tôi cứng để chịu va đập với đầu đòn gánh

Cấu tạo của xupáp nạp, thải đợc trình bày trên hình vẽ.

Vật liệu của đế xuppáp thờng làm bằng thép hợp kim hoặc gang hợp kim(gang trắng)

Đế xupáp nạp Đế xupáp thải

3 ống dẫn hớng xupáp:

Để dễ sửa cữa tránh hao mòn cho nắp máy, ở chỗ lắp xupáp ngời ta lắp ốngdẫn hớng xupáp, xupáp đợc lắp vào ống dẫn hớng theo chế độ lắp lỏng ống dẫnhwongs đợc chế tạo bằng gang xám, gang hợp kim CU21 -40, CU20-48 có tổchức peclít Động cơ 3ИΠ-130 có kết cấu dẫn hớng nh hình vẽ ống dẫn h-ớng đợc gia công chính xác mặt ngoài, sau khi ép chặt vào nắp máy, dùng daodoa để doa lỗ chính xác theo kích thớc quy định

Khe hở giữa ống dẫn hớng và thân xupáp phụ thuộc vào đờng kính thân xupáp Vì đờng kính thân xupáp nhỏ nên chọn ∆ = 0,01mm

Chiều dầy ống dẫn hớng vào khoảng 2,5 ữ4mm

Lò xo làm việc trong điều kiện tải trọng động thay đổi rất đột ngột ngột theo chu kỳ.

Vật liệu chế tạo lò xo xupáp thờng dùng dây thép có đờng kính φ =(3ữ5)mm, loại thép C65, C65A, 60SI2, 60MN, 50SI2…

Loại lò xo thờng dùng là loại lò xo xắn ốc hình trụ ở động cơ 3ИΠ-130dùng một lò xo xupáp kích thớc và hình dáng của lò xo đợc thiết kế nh hình vẽ

5 Trục cam:

Trục cam có nhiệm vụ nhận truyền động từ trục cơ đế dẫn động các xupáp

đóng mở theo đúng quy luật phối khí Ngoài ra còn bố trí cam lệch tâm đế dẫn

động bơm xăng, bánh răng dẫn động bơm dầu nhờn, bộ chia điện

Trên trục cam bố trí cam nạp, cam thải, cổ trục Các cam đợc làm liền vớitrục Đầu trục cam có gia công rãnh then để lắp bánh răng cam ăn khớp vớibánh răng cơ Ngoài cùng có vấu để lắp trục bộ phận hạn chế tốc độ

Vật liệu chế toạ trục cam thờng là thép hợp kim thành phần các bon thấp

nh thép 15 x 15MH, 12XH, 18XBHA… hoặc thép cácbon có thành phần cácbontrung bình nh thép 40,45 Khi dùng thépa cácbon thấp thì trớc khi tôi phải thấmthan bề mặt có độ sâu (0,7 ữ2)mm, độ cứng mặt ngoài đạt HRC = 52 ữ65; trongruột HRC = 30ữ40

* Cam thải và cam nạp:

Trục cam trên động cơ 3ИΠ-130 lăp luồn qua ổ, các cam đợc chế tạoliền trục, do vậy cổ trục có kích thớc lớn hơn cam.

Động cơ 3ИΠ-130 là loại động cơ có hình chữ V dẫn động xupáp bằngmột trục cam đặt giữa hai hàng xilanh, góc giữa hai hàng con đội là 900

Trong trờng hợp này góc giữa hai đỉnh cam cùng tên của hai xilanh làmviệc kế tiếp nhau của các xi lanh hàng bên phải và hàng bên trái xác định theocông thức sau:

φ1= δK/2 ±γT

Trong đó γT là góc giữa hai đờng tâm con đội γT = 900

Trong công thức trên dùng dấu (+) đối với cam của hàng xi lanh phía bênphảiảtục cam (chiều quay của trục cam theo chiều kim đồng hồ) ở động ơ

3ИΠ-130 trục khuỷu quay thuận chiều kim đồng hồ, nên trục cam quay ngợcchiều kim đồng hồ Do vậy ta có thế tĩnh góc giữa hai đỉnh cam cùng tên củahai xi lanh làm việc kế tiêpa nhau trên các xi lanh của động cơ 3ИΠ-130 nhsau:

Giả sử góc đỉnh cam thải của xi lanh thức nhất là 00 (nh hình vẽ)

Góc lệch đỉnh thải của xilanh thứ 5 so với đỉnh cam thải của xilanh thứnhất là: φ5(1) = 900/2 + 900=

1350

φ4(5) = 900/2 - 900=

-450 (dấu trù ở đây có nghĩa là theo

chiều quay của trục cam, đình cam 4

vợt trớc đỉnh cam thải số 5 là 450)

φ2(4) = 900/2 = 450 (xilanh 4 và 2 thẳng hàng)

φ8(7) = 900/2 = 450

Góc lệch đỉnh cam của hai cam khác tên trên một xilanh đối với động cơmột hàng xilanh cũng nh động cơ hình chữ V đều phụ thuộc vào góc công táccủa từng xilanh

Góc công tác của cam nạp:

0 0

0 0 2

1

0

129 2

57 21 180 2

180

= + +

= + +

ϕctn

Góc công tác của cam thải:

0 0

0 0 2

1

0

129 2

21 57 180 2

180

= + +

= + +

ϕctt

Gọi góc lệch đỉnh cam của hai cam khác tên trên một xi lanh là ϕKthì:

2 1 2 1 0

360 ( 4

1 2

1

β β α α θ

sớm đóng muộn của xupáp

nạp, thải tính theo góc quay

của trục khuỷu)

) 21 57 57 21 360 (

4

− + +