Đề tài Tính toán động cơ D25

Lời nói đầu ***** Lịch sử phát triển của ngành động cơ chứng kiến sự ra đời của hàng loạt các loaị động cơ khác nhau, với những ưu khuyết điểm riêng biệt, nhưng nguồn lực chủ yếu của nguồn động cơ được sử dụng rộng rãi ngày nay vẫn là động cơ đốt trong loại píton .Vì vậy việc nghiên cứu động cơ đốt trong vẫn được chú trọng hơn. Trong thời điểm nay xã hội vẫn đang sử dụng rộng rãi hai loại động cơ, động cơ dùng nhiên liệu xăng và động cơ sử dụng nhiên liệu dầu Điezel. Tính toán chu trình công tác của động cơ. + Quá trình nạp + Quá trình nén + Quá trình cháy + Quá trình giãn nở +Tính các thông số của chu trình Tính toán động cơ D25 Đông cơ Điezel 4 kì, không tăng áp S/D = 125/110(mm) = 0,125/0,11 (m) Số xy lanh i = 2 Góc công tác d12 = 1800 d21 = 5400 Góc mở sớm đóng muộn của xúp páp nạp và thải j1 = 22; j2 = 1800 j3 = 640 ; j4 = 220 Chiều dài thanh truyền : Ltt = 230mm Khối lương nhóm pít tông thanh truyền : mtt = 2,965kg ; mpt = 2,445kg Buồng cháy thống nhất có tận dụng dòng khí Ne = 24,5 mã lực Ne = 24,5.0,7355 = 18,1 kw N = 1700 (vòng/phút) Ge = 196 g/ml.h = 196/0,7355 = 266 (g/kw.h) e = 17,3 I.Các thông số chọn Tính tốc độ trung bình của pít tông Vậy là động cơ cao tốc. áp suất nhiệt độ khí trời : p0 = 0,1 (MN/m2) T0 = 24 + 273 = 2970 K áp suất cuối hành trình nạp: pa = (0,8- 0,9)p0 = (0.8 – 0,9).0,1 = (0,08 – 0,09) Chọn pa = 0,085 (MN/m2) áp suất khí sót pr = (1,05 – 1,2)p0 =( 1,05 – 1,2).0,1 = 0,105 – 0,12 Chọn pr = 0,115 (MN/m2) ; Tr = 8000 K Độ tăng nhiệt độ sấy nóng: chọn DT = 300 5.Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt a ³ 1,2 => lt = 1,1 6.Hệ số quét buồng cháy: l2= 1 7.Hệ số nạp thêm: l1 = 1,02 – 1,07 chon l1= 1,04 8. Hệ số lợi dụng tại z và b xz = 0,75 xb =0,85 9. Hệ số hiêụ đính đồ thị công: ji = 0,92 II.Tính các thông số của chu trình 1.Quá trình nạp a.Hệ số khí sót m = 1,5 = 0,042 b.Nhiệt độ cuối hành trình nạp Động cơ không tăng áp Ta = 310 – 3500 K c.Hệ số nạp: d.Lượng khí nạp mới Vh = PD2.S/4 = 3,14.1,1.1,25/4 = 1,187 dm3 (MN/m2) e. Lượng khí lí thuyết đốt cháy 1kg nhiên liệu f.Hệ số dư lượng không khí a = M1/M0 = 0,79/0,495 = 1,6 2.Quá trình nén: Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới không khí KJ/kmolđộ Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy = 20,9 + 0,00272T Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí hỗn hợp = 19,849 + 0,00289T Chỉ số nén đa biến trung bình Chọn n1 = 1,353 vậy n1 = 1,353 e. áp suất cuối hành trình pc = pa.en1 = 0,085.17,31,353 = 4,022 MN/m2 f. Nhiệt độ cuối hành trình nén Tc = Ta.en1-1 = 345.17,31,353-1 = 9430K 3.Quá trình cháy a.Hệ số tháy đổi phân tử lí thuyết a>1 b.Hệ số thay đổi phân tử thực tế c.Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại z xz = xz/xb = 0,75/0,85 =0,88 d.Nhiệt độ tại z QH = 42,5.103 KJ/kg + Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy tại z = 20,766 + 0,00264Tz + Tỉ nhiệt mol đẳng áp trung bình của sản vật cháy tại z = 29.08 + 0,00264Tz Thay vào phương trình cháy Tz = 20360K e.Tỉ số tăng áp suất l = 1,48 f. áp suất pz pz = l.pc = 1,48.4,022 = 5,59 MN/m2 h.Tỉ số giãn nở ban đầu r = bz.Tz/l.Tc = 1,034.2036/1,48.943 = 1,508 g.Tỉ số giãn nở sau s = e/r = 17,3/1,508 = 11,46 4.Qúa trìnhgiãn nở đa biến trung bình Chọn n2 = 1,243 Tb = Tz/sn2-1 = 2036/11,461,243-1 = 11250K 1,243 – 1 = 0,243 Vậy n2 =1,243 c. áp suất cuối quá trình giãn nở pb = pz/sn2 = 5,95/11,461,243 = 0,286 MN/m2 d.Kiểm tra nhiệt độ khí sót Trt = Tb(pr/pb)(m-1)/m =1125(0,115/0,286)(1,5-1)/1,5 = 8300K III.Tính các quá trình giãn nở 1. áp suất chỉ thị trung bình lí thuyết 2. áp suất chỉ thị trung bình pi = pi’.ji = 0,756.0,94 = 0,71 MN/m2 3.Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị 4.Hiệu suất chỉ thị 5. áp suất tổn thất cơ khí trung bình Pm = A + B Cm Cm = S.n/30 = 0,125.1700/30 = 7 m/s D25 => Pm = 0,05 + 0.0156.7 = 0,1592 6.Suất cơ tính trung bình pe = pi – pm = 0,71 – 0,1592 = 0,55 7.Hiêụ suất cơ khí hm = pe/pi = 0,55/0,71 = 0,77 8.Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge = gi/hm = 202/0,77 = 262 g/kw.h 9.Hiệu suất có ích he = hi . hm = 0,77.0,42 = 0,32 10.Kiểm nghiệm đường kính xy lanh dm =110mm IV.Vẽ và hiệu đính đồ thị công 1.Các giá tri đã biết p0 = 0,1 MN/m2 ; pa = 0,085 MN/m2 ; pc = 4,022 MN/m2 pz = 5,952 MN/m2 ; pb = 0,286 MN/m2 ; pr = 0,115 MN/m2 + Vh = P.D2.S/4 ; Vc = Vh /e-1 + Giả thiết : quá trình nạp đẳng áp : p = pa = hằng quá trình nén đẳng áp : p = pr = hằng Vh = pD2.S/4 = 3,14.1,12.1,25/4 = 1,187 dm3 Vc = vh/e-1 = 1.1,187/17,3-1 = 0,073 + Quá trình cháy: Động cơ Điezel : giả thiết cháy hỗn hợp 1 phần cháy đẳng tích V = hằng 1 phần cháy đẳng áp V = h ằng Vz = r.Vc = 1,508.0,073 = 0,11 II. Lập bảng Quá trình nén Pvn1 = hằng Px.Vxn1 = pc.vn1 => px = pc.1/in1 Đặt Vx =1Vc ; i=1- e Quá trình giãn nở PVn2 = hằng Px.Vzn2= pz .Vzn2 => px = pz(vz/vx)n2 Đặt Vx =i.vc ;i= 1 - e vz = r.vc => px = pz. rn2/in2 Kết quả tính toán i.vc Quá trình nén Quá trình giãn nở in1 px = pc.1/ in1 in2 px =pz. rn2/in2 1.vc 1 4,022 1 r.vc 1,508 2,667 1,508 6,576 2.vc 2,554 1,574 2,366 4,191 3.vc 4,421 0,909 3,917 2,531 4.vc 6,525 0,616 5,602 1,770 5.vc 8,824 0455 7,392 1,341 6.vc 11,293 0,356 9,273 1,069 7.vc 13,912 0,289 11,231 0,883 8.vc 16,667 0,241 13,259 0,748 9.vc 19,547 0,205 15,350 0,646 10.vc 22,542 0,178 17,498 0,566 11.vc 25,645 0,156 19,699 0,503 12.vc 28,849 0,139 21,949 0,451 13.vc 32,148 0,125 24,245 0,4409 14.vc 35,539 0,113 26,585 0,373 15.vc 39,016 0,103 28,965 0,342 16.vc 42,576 0,094 31,384 0,316 17.vc 46,216 0,087 33,841 0,293 17,3.vc 47,323 0,084 34,585 0,285 Vẽ đồ thị công Chọn tỷ lệ xích: mp=P/l = 6,576/250 = 0,0263(MN/m2/mm) Chọn trục hoành tương ứng mv= evc/223= 17,3/223 = 0,0775 Tiến hành hiệu đính các điển trên đồ thị Từ O’ của đồ thị Brích xác định góc đóng muộn của xupáp thải j4 =220 bán kính này cắt đường Brích ở a, từ a’ dóng đường song song với tung độ cắt đường Pa ở a, nối điểm r trên đường thải với a ta có đường chuyển tiếp từ đường thải sang đường nạp. Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén. áp suất cuối quá trình nén thực tế c’ được xác định: Pc’ = Pc + 1/3( Pz– Pc) = 1/3(6,576 – 4,022) + 4,022 Pc’= 4,783(MPa) Điểm c’’ đường nén tách khỏi đường nén lý thuyết được xác định theo góc đánh nửa sớm (góc phun sớm) q = 180 đặt trên đồ thị rồi dóng xuống đường nén xác định điểm c’ ta nối c’’ với c’ Điển z’’=2/3zz’ Hiệu đính điểm T1 căn cứ vào góc mở sớm j3=640 của xupap thải, áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế Pb’ thường thấp hơn áp suất quá trình giãn nở lý thuyết. Pb’ = Pr + 1/2( Pb – Pr ) = 0,115 + 1/2( 0,29 – 0,115) = 0,202( MPa) Hiệu đính tại Pzmax thực tế tại góc 150 sau điểm chết trên từ đồ thị brích kể góc 170 dóng xuống đồ thị công dùng một cung thích hợp nối với c với z và đường cháy giãn nở. Phần II Tính toán động học và động lực học Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học Vẽ đường biểu diễn hành trình của piton x = f(a) áp dụng phương pháp Brích Trên đồ thị công vẽ đường biểu diễn nửa đường tròn bán kính P tâm O Lấy về phía điểm CD một đoạn OO’ O’O = lR/2 = 0,271.62,5/2 = 8,49 Trên nửa vòng tròn Brích chia thành các cung bằng nhau 00, 100...1800 ( lấy tâm à O’) Vẽ trục toạ độ x = f(a) để xác định chuyển vị x tương ứng ma =1 (mm/độ) Dóng các điểm 100...1800 tương ứng trên đồ thị x = f(a) để xác định chuyển vị x tương ứng Nối các giao điểm ta có đồ thị x = f(a) Vẽ đường biểu diễn tốc độ của piton V = f(a) Tiến hành cụ thể: Vẽ nửa vòng tròn tâm O bán kính R phía dưới đồ thị x = f(a) Vẽ vòng tròn có bán kính lR/2 = 17,5 mm tâm O Chia nửa vòng tròn R và vòng lR/2 thành 18 phần theo ngược chiều nhau Từ các điểm chia trên vòng tròn kẻ đường song song với trục tung, các đường song song với hoành độ suất phát từ các điểm chia tương ứng trên vòng tròn lR/2 tại các điểm a,b,c ... Nối các điểm a,b,c tao thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ ta có đồ thị V = f(a) Vẽ đường biểu diễn gia tốc của piton J = f(a) Vẽ đường này theo phương pháp Tôlê: chọn hoành độ với trục x= f(a) Chọn tỷ lệ xích mj = 50(m/s2/mm) Tính: Jmax = Rw2(1 + l) = R Jmax = 2561 (m/s2) Jmax/mj = 2561/50 = 50 mm Jmin = Rw2(1 - l) = R Jmin = 1601 (m/s2) Jmin/mj = 1450/50= 29 mm EF = .R. w2.l = 3.0,0625. 184,22.0,271 = 1600 EF = 1601/50 = 51mm Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy AC = Jmax Từ điểm B tương ứng điểm chết dưới BD = Jmin Nối C với D cắt trục hoành tại E , lấy EF về phía BD Nối C với F và F với D đẳng phân định hướng CF và FD sau đó nối các điểm này với nhau. Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với các đường thẳng trên ta được đường cong biểu diễn đồ thị J = f(x). Tính toán và vẽ các đồ thị động lực học Xác định khối lượng vận động Diện tích đỉnh piton Fp= pD2/4 = 3,14.0,112/4 = 0,0095 m2 Khối lượng đơn vị nhóm piton mp=Mp/Fp = 2,445/0,0095 = 257,36 (kg/m2) Khối lượng đơn vị nhóm thanh truyền mt=Mt/Fp = 2,965/0,0095 = 312,1(kg/m2) Khối lượng đơn vị nhóm thanh truyền quy về đầu nhỏ m1 = 0,275.mt = 0,275. 312,1= 85,82 (kg/m2) Khối lượng đơn vị nhóm thanh truyền quy về đầu to m2 = 0,725.mt = 0,725.312,1 = 226,27 (kg/m2) Khối lượng vận động tịnh tiến m = mp + m1 = 257,36 + 85,82 = 343,18 ( kg/m2 ) Khối lượng vận động quay Mr = m2 = 226,27 ( kg/m2 ) Xác định lực quán tính vận động quay I = mr.R.w2.10-6 = 226,27.0,0625.184,22.10-6 = 0,447 (MPa) Xác định lực quán tính vận động tịnh tiến Pjmax = m.R. w2.(1+l).10-6 = 343,18.0,0625.(1+ 0,271).177,92.10-6 Pjmax = 0,946(MPa) AC = Pjmax / mp = 0,946/ 0,0263 = 36 (mm) Pjmin = - m.R. w2.(1-l).10-6 = 343,18.0,0625.(1- 0,271).177,92.10-6 Pjmin = 0,526 (MPa)/mp = 0,526 / 0,0263= 20 (mm) Giá trị EF = 3.m.R. w2.l.10-6 = 3. 343,18.0,0625. 177,92.0,271.10-6 EF = 0,604 (MPa)/mp = 0,604 / 0,0263 = 23(mm) Vẽ đồ thị biểu diễn lực quán tính Pj = f (x) Vẽ theo phương pháp tô lê nhưng hoành độ đặt trùng với đường P0 ở đồ thị công và vẽ đồ thị : Pj = f(x) được tiến hành theo các bước sau : Trên trục tung lấy AC = Pjmax Từ điểm B trên trục hoành lấy BD = Pjmin Nối CD cắt trục P0 tại E , lấy EF ( giá trị đã tính ở trên ) về phía BD Nối CF và FD sau đó làm tương tự với đồ thị J = f(a) ta được đồ thị –Pj = f(a) Triển khai đồ thị công P-V và Pkt = f(a) Để thuận tiện cho việc tính toán sau này ta phải triển khai đồ thị công trên trục tọa độ P- a Chon tỷ lệ xích m a = 20/ mm đặt hoành độ a này trên cùng đường đậm biểu diễn P0 Tỷ lệ xích mP = 0,0263 của đồ thị công Xác định Pkt ứng với các góc a từ đồ thị Brích ròi đặt các giá trị này trên trục tọa độ P- a Khai triển đồ thị Pj = f(x) thành Pj = f(a) Đồ thị Pj = f(x) biểu diễn trên đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng, tốc độ của động cơ. Nếu động cơ tốc độ cao, đường này thế nào cũng cắt đường nén AC. Ngoài ra đường Pj còn cho ta tìm được giá trị của đường PS chính là khoảng cách giữa đường Pj với đường biểu diễn Pkt của các quá trình nạp, nén, cháy giãn nở và thải của động cơ. Khai triển đường Pj = f(x) thành Pj = f(a) cũng thông qua Brích để chuyển tọa độ. Nhưng tọa độ P- a phải đặt đúng số âm dương của Pj . Giá trị của Pj = f(a) Vẽ đồ thị PS= f(a) Như đã biết PS=Pkt +Pj vì vậy đã có Pkt= f(a) và Pj= f(a) để xây dựng đường PS= f(a) chỉ làm việc cộng tọa độ các trị số tương ứng của Pkt và Pj . giá trị của PS= f(a) trong bảng 2.5 Vẽ lực tiếp tuyến T= f(a)và đường lực pháp tuyến Z= f(a) Như ta đã biết , theo kết quả tính phần động lực học ta có : T = PS. (MPa) Z= PS. (MPa) Vẽ hai đường này theo các bước sau : Bố trí hoành độ a với tỷ lệ m a = 20/ mm; m P cùng tỷ lệ xích đã chọn. Căn cứ vào l = = tra các trị số và Giá trị trong bảng 2.5 a PS T Z 0 36 0 1 0 36 10 35 0,2201 0,9766 7,7 34 20 33 0,4297 0,9077 14 29 30 29 0,6187 0,7974 17 23 40 24 0,7786 0,6520 18 15 50 18 0,9028 0,4797 16 8 60 12 0,9870 0,2903 11 3 70 5 1,0300 0,0938 5 0,4 80 -2 1,0330 -0,0998 3 0 90 -7 1 -0,2823 -7 2 100 -11 0,9365 -0,4471 -10 5 110 -14 0,8493 -0,5901 -11 8 120 -16 0,7449 -0,7096 -12 12 130 -18 0,6292 -0,8058 -11 17 140 -19 0,5068 -0,8800 -9 16 150 -19 0,3812 -0,9345 -7 17 160 -19,5 0,2543 -0,9716 -5 18 170 -19,5 0,1271 -0,9930 -2 19 180 -19,5 E -1 0 19,5 190 -19,5 -0,1271 -0,9930 2 19 200 -19 -0,2543 -0,9716 4 18 210 -19 -0,3178 -0,9345 7 17 220 -19 -0,5068 -0,8800 9 16 230 -19 -0,6292 -0,8058 12 15 240 -18 -0,7449 -0,7096 14 14 250 -14 -0,8493 -0,5901 15 10 260 -13 -0,9365 -0,4471 14 6 270 -11 -1 -0,2823 11 3 280 -7 -1,330 -0,0998 7 1,5 290 -3 -1,0300 0,0938 3 0 300 1 -0,9870 0,2903 -1 0,3 310 4 -0,9028 0,4797 -4 3 320 4 -0,7786 0,6520 -3 3 330 1 -0,6187 0,7974 -1 0,1 340 -7 -0,4297 0,9077 4 -5 350 -35 -0,2201 0,9766 8 -33 360 -61 E 1 0 -65 370 -101 0,2201 0,9766 -21 -97 380 -90 0,4297 0,9077 -35 -81 390 -20 0,6197 0,7974 -12 -16 400 -9 0,7786 0,6520 -6 -6 410 -4 0,9028 0,4797 -4 -2 420 -4 0,9870 0,2903 -4 -1,1 430 -6 1,0300 0,0938 -6 -0,5 440 -11 1,033 -0,0998 -11 1 450 -15 1 -0,2823 -15 4 460 -19 0,9365 -0,4471 -18 8 470 -21 0,8493 -0,5901 -17 12 480 -23 0,7449 -0,7096 -16 16 490 -24 0,6292 -0,8058 -15 19 500 -24,5 0,5068 -0,8800 -12 21 510 -25 0,3812 -0,9345 -10 23 520 -25 0,2543 -0,9716 -7 24 530 -25 0,1271 -0,9930 -3 25 540 -25 E -1 0 25 550 -23 -0,1271 -0,9930 3 22 560 -22 -0,2543 -0,9716 6 21 570 -21 -0,3812 -0,9345 8 19 580 -21 -0,5068 -0,8800 10 18 590 -19 -0,6292 -0,8058 12 15 600 -18 -0,7449 -0,7096 14 12 610 -16 -0,8493 -0,5901 14 9 620 -12 -0,9365 -0,4471 12 6 630 -8 -1 -0,2823 8 2 640 -4 -1,033 -0,0998 4 0,3 650 2 -1,0300 0,0938 -2 0,1 660 8 -0,9870 0,2903 -8 2,3 670 15 -0,9028 0,4797 -13 7 680 22 -0,7786 0,6520 -18 14 690 27 -0,6187 0,7974 -17 21 700 32 -0,4285 0,9142 -14 29 710 34 -0,2162 0,9729 -8 32 720 35 0 1 0 36 Vẽ đường ST = f(a) đối với động cơ nhiều xilanh. Đối với động cơ D25 có 2 xilanh có mô men tích lũy vì vậy cần phải xác định mô men này. Chu kỳ của mô men tổng phụ thuộc vào số xilanh và số chu kỳ, bằng đúng góc công tác của khuỷu da = Trong đó : t Số kỳ ; i – Số xilanh Nếu trục khuỷu không phân bố các khuỷu theo đúng góc công tác ( điều kiện đồng đều chu kỳ của mô men tổng cũng thay đổi ) . Vẽ đường biểu diễn ST theo các bước sau : Lập bảng xác định các góc ai ứng với các khuỷu làm việc động cơ hai xilanh 4 kỳ có góc lệch khuỷu 1800 thứ tự làm việc 1-2 Xi lanh 1 Nạp Nén Cháy Thải Xi lanh 2 Thải Nạp Nén Cháy a 1 = 0 0 a2 = 5400 a1 T1 a2 T2 TS 0 0 540 0 0 10 7,7 550 3 -13 20 14 560 6 -23 30 17 570 8 -31 40 18 580 10 -35 50 16 590 12 -33 60 11 600 14 -29 70 5 610 14 -23 80 3 620 12 -14 90 -7 630 8 -5 100 -10 640 4 -6 110 -11 650 -2 16 120 -12 660 -8 25 130 -11 670 -13 29 140 -9 680 -18 30 150 -7 690 -17 28 160 -5 700 -14 20 170 -2 710 -8 11 180 0 720 0 0 190 2 0 0 -3 200 4 10 7,7 -15 210 7 20 14 -24 220 9 30 17 -31 230 12 40 18 -36 240 14 50 16 -34 250 15 60 11 -28,5 260 14 70 5 -21 270 11 80 3 -10 280 7 90 -7 1 290 3 100 -10 11 300 -1 110 -11 18 310 -4 120 -12 23 320 -3 130 -11 24 330 -1 140 -9 19,5 340 4 150 -7 12 350 8 160 -5 -1 360 0 170 -2 3 370 -21 180 0 25 380 -35 190 2 44 390 -12 200 4 29 400 -6 210 7 11 410 -4 220 9 4 420 -4 230 12 1 430 -6 240 14 0 440 -11 250 15 2,5 450 -15 260 14 8 460 -18 270 11 14 470 -17 280 7 18 480 -16 290 3 21 490 -15 300 -1 22 500 -12 310 -4 22 510 -10 320 -3 20 520 -7 330 -1 15,5 530 -3 340 4 7 540 0 350 8 -6 550 3 360 0 -4 560 6 370 -21 18 570 8 380 -35 36 580 10 390 -12 22 590 12 400 -6 5 600 14 410 -4 0 610 14 420 -4 0 620 12 430 -6 1 630 8 440 -11 6 640 4 450 -15 16 650 -2 460 -18 26 660 -8 470 -17 33 670 -13 490 -16 33 680 -18 500 -15 33 690 -17 510 -12 30 700 -14 520 -7 23 710 -8 530 -3 11 720 0 540 0 0 Vẽ đường ST trên đồ thị T và Z : Sau đó vẽ đường STtb ( đại diện cho mô men cản bằng cách đếm diện tích với trục hoành a rồi chia diện tích này cho chiều dài trục hoành STtb = FT / 360 = 4700/ 360 = 13,05. Đồ thị mài mòn lên chốt khuỷu Căn cứ vào bảng T - Z đã thực hiện ở phần trên ta lập tọa độ các điểm T - Z rồi xác định tọa độ (i = (Ti , Zi ) lần lượt chám điểm trên đồ thị ta có đồ thị tác động lên chốt khuỷu ) Vẽ đường biểu diễn [ Q = f(a) ] Tìm gốc tọa độ của phụ tải lên chốt bằng cách đặt vectơ Pk0 Pk0 = m2.R.v2 = 226,3.0,0625.= 0,306 Lập bảng tính giá trị của Q theo a bằng cách đo từ tâm O đến các điểm ai trên đồ thị phụ tải tác động lên chốt khuỷu a0 Q a0 Q a0 Q 0 48 250 27 500 36 10 46 260 26 510 37 20 44 270 22 520 38 30 39 280 20 530 38 40 33 290 17 540 38 50 26 300 13 550 37 60 18 310 12 560 35 70 13 320 17 570 34 80 12 330 21 580 32 90 14 340 12 590 30 100 18 350 17 600 28 110 22 360 49 610 25 120 26 370 89 620 22 130 29 380 80 630 18 140 31 390 14 640 13 150 32 400 10 650 13 160 32 410 11 660 16 170 32 420 13 670 22 180 32 430 14 680 30 190 31 440 18 690 36 200 30 450 22 700 43 210 30 460 26 710 46 220 29 470 30 720 48 230 28 480 33 240 28 490 35 2.11 Vẽ đồ thị vectơ lực tác dụng lên bạc lót đầu to Vẽ đồ thị Q = f (a) trên tọa độ Q- a , lực Q không bao giờ có giá trị âm Xác định Qtb bằng cách đếm diện tích bao bởi Q = f (a) và trục hoành rồi chia cho chiều dài trục hoành Qtb = Tính hệ số va đập c = trong đó Qmax= Qđo / m = 91 Xác định véctơ phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền căn cứ vào đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Để ta dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền chiều của lực tác dụng Q0, Q10,Q20…trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt có chiều tác dụng ngược chiều lực tác dụng lên đầu to thanh truyền nhưng có trị số bằng nhau. Vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu . Đồ thị mài mòn chốt khuỷu biểu diễn trạng thái mài mòn lý thuyết của chốt khuỷu từ đó xác định miền phụ tải bé nhất để khoan lỗ dầu bôi chơn chốt khuỷu. Sở dĩ gọi là mài mòn lý thuyết vì khi vẽ ta dùng giả thiết sau đây: - Phụ tải tác dụng lên chốt là phụ tải ổn định ứng với công suất Ne và tốc độ n định mức. - Lực tác dụng có ảnh hưởng đều trong miền 1200 - Độ mòn tỷ lệ thuận với phụ tải - Không xét đến các điều kiện công nghệ và sử dụng lắp ghép, ví dụ không xét đến vật liệu, độ cứng bề mặt, độ bóng, độ chặt lỏng, dầu mỡ bôi trơn … Vẽ đồ thị mài mòn lý thuyết theo các bước sau: Chia vòng tròn tượng trưng mặt chốt thành 24 phần , đánh số thứ tự Ta lập được tổng phụ tải tác dụng lên một điểm sẽ là SQ = … - Chọn tỷ lệ xích mm = 0,0263 để thể hiện quan hệ giữa mài mòn phụ tải. Sau đó nhân với các tổng phụ tải QSi để chuyển thành các đoạn thẳng tương ứng mm. QS . - Lập bảng tìm tổng phụ tải tác dụng lên các điểm 0,1,2,3,4,5…,23. Vẽ vòng tròn tượng trưng cho chốt khuỷu và các bán kính đi qua các điểm 0,1,2,… rồi đặt các đoạn thẳng mm lên các vị trí tương ứng theo chiều từ ngoài vào trong sau đó nối các mút lại ta có dạng mài mòn lý thuyết của chốt khuỷu. Vẽ một chốt khuỷu tương tự và chiều quay của chốt để xác định vị trí miền phụ tải nhỏ theo chiều quay. Phần tính bền I. Tính kiểm nghiệm bền xéc măng không đẳng áp, trục khuỷu với Tmax Thí nghiệm bền xéc măng thờng tính theo công thức kinh nghiệm của Ghinxbua trong phạm vi của xéc măng D/t = 20 - 30 và A/t = 2,5 – 4. D = 110 mm Đối với xéc măng D25 , t/h = 4,8/ 3 (mm) Khe hở miệng ở trạng thái lắp ghép : f = 0,6 mm Khe hở miệng ở trạng thái tự do : A = 8mm ứng suất uốn của xéc măng ở trạng thái làm việc t h D Trong đó : + Cm là hệ số phân bố áp suất không đẳng áp: 1,74 – 1,87 lấy Cm =1,8 + x Hệ số điều chỉnh : x= 0,196 + E mô đun đàn hồi của gang : E =1,2.105 MN/m2 + A là khe hở miệng ở trạng thái tự do : 8 mm Thay các giá trị vào : = = 162,8 MN/m2 ứng suất uốn của xéc măng khi lắp vào piston sU2 = trong đó : m hệ số lắp ghép m=1 (lắp bằng tay) m= 1,57( lắp bằng đệm); m=2 lắp bằng kìm chuyên dùng chọn m =2 s u2 = =394,5 MN/m2 3. ứng suất khi gia công phôi xéc măng su3 = (1,25 - 1,3) su1 => su3 = 1,275su1 su3 = 1,275.162,8 = 207,5 MN/m2 4. áp suất bình quân của xéc măng không đẳng áp tác dụng lên mặt xy lanh Quy luật phân bố áp suất không đẳng áp có thể vẽ gần đúng theo công thức sau P = jptb (MPa) Hệ số j thay đổi theo góc a tính từ ngàm của thanh cong (Điểm đối diện với miệng xéc măng) kẻ trtong bảng a 00 300 600 900 1200 1500 1800 j 1,051 1,047 1,137 0,896 0,456 0,670 2,816 + áp suất ở vùng miệng xéc măng có giá trị lớn nhất. II. Tính kiểm nghiệm bền trục khuỷu. * Các thông số cơ bản tính toán Với bài cho : a = 35 (mm) b = 33 (mm) = 33.10-3 (m); c = 35 (mm) = 35.10-3 (m ); b’ = b” = 33 (mm) = 33.10-3 (m); Khối lượng ly tâm của má khuỷu : mmkh = 0,9 ( kg). Khoảng cách từ trọng tâm của khối lượng ly tâm đến tâm quay: rmkh = 52 (mm) =52.10-3 (m). Khối lượng đối trọng : mđt = 1,044 ( kg). Khoảng cách tâm đối trọng đến tâm quay: rđt = 75 (mm) = 75.10-3 (m). *. Tính kiểm nghiệm bền trục khuỷu. 1, Đánh giá chung : Ta biết, trục khuỷu là một dầm siêu tĩnh, chịu lực phức tạp. Để đơn giản cho quá trình xét và tính kiểm nghiệm, ta phân thành nhiều đoạn với đoạn dầm đó trở thành dầm tĩnh định ứng với một khuỷu sơ đồ tính được giới thiệu trên Theo như sơ đồ ta có : T và Z- Lần lượt là lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu Pr1 - Lực quán tính ly tâm của má khuỷu. C1 - Lực quán tính ly tâm của chốt khuỷu. C2- Lực quán tính ly tâm của ( m2) Pr2 - Lực quán tính ly tâm của đối trọng. T’, T”; Z’, Z” là các phản lực do (T và Z) sinh ra khi và tác dụng lên trục khi làm việc. M’k, M”k - Mô men xoắn tác dụng lên bên trái và bên phải. Ta thấy ứng suất lớn nhất tác dụng lên khuỷu nguy hiểm nhất có thể xảy ra trong các trường hợp sau : +Trường hợp chịu lực PZmax khi khởi động. +Trường hợp chịulực Zmax khi làm việc . +Trường hợp chịu lực Tmax khi làm việc. +Trường hợp chịu lực STmax . Nhưng thực tế khi cho động cơ làm việc,thì lực tác dụng trong trường hợp (1) bao giờ cũng lớn hơn trường hợp (2) Và lực tác dụng lên cổ khuỷu ở trường hợp ba, bao giờ cũng lớn hơntrường hợp 4. Vì vậy ta chỉ cần xét hai trường hợp (1và 3). 2. Tính toán kiểm nghiệm bền trục khuỷu : 1.Trường hợp chịu lực (PZmax) : Đối với động cơ Diezel nói chung và động cơ (D50) nói chung thì đây là trường hợp khởi động.lúc này ta xét vị trí trục khuỷu ở vị trí của điểm chết trên (ĐCT). ta có : a = 0,T = 0, n = 0, PJ = 0, Pr = 0 Z = PZmax = pZmax.FP = 6,576. = 0,062 (MN/m2) Lúc này ta có: Z’ = Z. = 0,062.= 0,031 (MN) Z” = Z.0,062.= 0,031 (MN) a, Tính nghiệm bền chốt khuỷu và mô men uốn chốt khuỷu. Mu = Z’.l’ = 0,031.0,068 = 2,1.10-3 (MN.m) đứng suất uốn chốt khuỷu là. such = = 66,78 (MN/m2). 2.Tính nghiệm bền má khuỷu. Lực pháp tuyến (Z) gây uốn má khuỷu tại tiết diện (A-A) a, ứng suất uốn má khuỷu su = = 36,7 ( MN/m2). b,ứng suất nén má khuỷu. sn = 10,4 (MN/m2 ). đ Tổng ứng suất tác dụng lên má khuỷu là: sS = su + sn sS = 36,7 +10,4 = 47,1 (MN/m2). 3.Tính nghiệm bền cổ trục. a,ứng suất uốn cổ trục do lực ( Z) tạo ra ở hai bên cổ trục suchkh = = 66,7 (MN/m2) suchkh < such Û 66,7 < 66,78 (MN/m2). II.Trường hợp chịu lực (Tmax). Vị trí tính toán của khuỷu trục xét nguy hiểm nhất lệch so với điểm (ĐCT) với một góc a = aTmax. Lúc này : (n≠ 0; T = Tmax ; các lực quán tính khác đều tồn tại ) Căn cứ vào đồ thị T = Ư(a ), để tính các giá trị của lực tiếp tuyến và các góc tương ứng . Động cơ (D25) có 2 xy lanh với thứ tự nổ (1-2).Và sau khi tính toán trên đồ thị ta có T = Tmax khi aTmax = 3750 . Vậy ta có bảng làm việc tại các điểm đặc biệt của lực tiếp tuyến (T) với (a) Như vậy sau khi xét bảng giá trị lực tiếp tuyến nguy hiểm đến với cổ khuỷu ta thấy chỉ có cổ (1) là nguy hiểm nhất. Nó chịu một lực (Tmax = 0,92MN). Tính bền chốt khuỷu . a, ứng suất uốn trong mặt phẳng khủy trục. sxu == đ sxu = -208 (MN/m2). Với các lực ly tâm của các khối lượng má khuỷu và đối trọng và mô đun chống uốn. Pr1 = mmkh.rmkh w2 = 0,9.0,052.32 = 0,4212 (MN ). Pr1 = mđt.rđt w2 = 1,044.0,075.32 = 0,7047 (MN ). Wux = 0,1.dch = 0,1.(0,068)3 = 3,14.10-5 ( m2) . b, ứng suất uốn trong mặt phẳng thẳng góc với mặt phẳng khủyu trục. syu = (MN/m2). c, ứng suất tổng cộng tác dụng lên chốt khuỷu : su = = 1016,3 ( MN/m2 ) d, ứng suất xắn chốt khuỷu : = 497,4 (MN/m2). e, ứng suất uốn t