TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN
3/ Vận tốc pitông
Để tính vận tốc chuyển động của piston ta đạo hàm chuyển vị S theo
thời gian ta được vận tốc pitông V
V = Rω(sinα +
2
λ
sin2α) (m/s)
Trong đó:
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;
ω- tốc độ góc trục khuỷu.
Ta có:
V= V
1
+V
2
V
1
= Rω.sin -Vận tốc cấp 1;
V
2
= Rω.
2
λ
.sin2 - Vận tốc cấp 2.
5
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN
Ta vẽ đồ thị V- biểu diễn vận tốc của Piston phụ thuộc vào góc quay
trục khuỷu. Trục tung biểu thị vận tốc của piston, trục hoàng biểu thị
góc quay của trục khuỷu. Ta có đồ thị như hình dưới .
α sinα v1 sin2α v2 v
0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
10 0.174 2.363 0.342 0.582 2.944
20 0.342 4.654 0.643 1.093 5.747
30 0.500 6.803 0.866 1.473 8.276
40 0.643 8.746 0.985 1.675 10.421
50 0.766 10.423 0.985 1.675 12.098
60 0.866 11.784 0.866 1.473 13.257
70 0.940 12.786 0.643 1.093 13.879
80 0.985 13.400 0.342 0.582 13.981
90 1.000 13.607 0.000 0.000 13.607
100 0.985 13.400 -0.342 -0.582 12.818
110 0.940 12.786 -0.643 -1.093 11.693
120 0.866 11.784 -0.866 -1.473 10.311
130 0.766 10.423 -0.985 -1.675 8.748
140 0.643 8.746 -0.985 -1.675 7.071
150 0.500 6.803 -0.866 -1.473 5.330
160 0.342 4.654 -0.643 -1.093 3.560
170 0.174 2.363 -0.342 -0.582 1.781
180 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
190 -0.174 -2.363 0.342 0.582 -1.781
200 -0.342 -4.654 0.643 1.093 -3.560
210 -0.500 -6.803 0.866 1.473 -5.330
220 -0.643 -8.746 0.985 1.675 -7.071
230 -0.766 -10.423 0.985 1.675 -8.748
240 -0.866 -11.784 0.866 1.473 -10.311
250 -0.940 -12.786 0.643 1.093 -11.693
260 -0.985 -13.400 0.342 0.582 -12.818
270 -1.000 -13.607 0.000 0.000 -13.607
280 -0.985 -13.400 -0.342 -0.582 -13.981
290 -0.940 -12.786 -0.643 -1.093 -13.879
300 -0.866 -11.784 -0.866 -1.473 -13.257
310 -0.766 -10.423 -0.985 -1.675 -12.098
320 -0.643 -8.746 -0.985 -1.675 -10.421
330 -0.500 -6.803 -0.866 -1.473 -8.276
340 -0.342 -4.654 -0.643 -1.093 -5.747
350 -0.174 -2.363 -0.342 -0.582 -2.944
360 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
6
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN
LẬP BẢNG TÍNH VẬN TỐC PISTON
Bảng 02 :
4/ Gia tốc pitông
Để tìm gia tốc của piston ta đạo hàm vận tốc V của piston ta được gia
tốc piston J
J = Rω
2
(cosα + λcos2α) (m/s
2
)
Trong đó
J - gia tốc của piston;
R - là bán kính quay của trục khuỷu;
- là tham số kết cấu;
- là góc quay của trục khuỷu;
w-tốc độ góc trục khuỷu.
Ta có:
J= J
1
+ J
2
J
1
:Gia tốc cấp một. J
1
= Rω
2
cosα
J
2
:Gia tốc cấp hai. J
2
= Rω
2
λcos2α
Ta vẽ đồ thị J- biểu thị sự phụ thuộc gia tốc của piston vào góc quay
của trục khuỷu. Trục tung biểu diễn độ lớn của J, trục hoành biểu thị góc
quay trục khuỷu
7
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN
LẬP BẢNG TÍNH GIA TỐC PISTON
Bảng 03
α cosα J
1
cos2α J
2
J
0 1.000 3702.737 1.000 925.684 4628.421
10 0.985 3646.484 0.940 869.859 4516.343
20 0.940 3479.434 0.766 709.115 4188.550
30 0.866 3206.664 0.500 462.842 3669.506
40 0.766 2836.461 0.174 160.743 2997.204
50 0.643 2380.073 -0.174 -160.743 2219.330
60 0.500 1851.368 -0.500 -462.842 1388.526
70 0.342 1266.411 -0.766 -709.115 557.295
80 0.174 642.974 -0.940 -869.859 -226.885
90 0.000 0.000 -1.000 -925.684 -925.684
100 -0.174 -642.974 -0.940 -869.859 -1512.832
110 -0.342 -1266.411 -0.766 -709.115 -1975.526
120 -0.500 -1851.368 -0.500 -462.842 -2314.211
130 -0.643 -2380.073 -0.174 -160.743 -2540.817
140 -0.766 -2836.461 0.174 160.743 -2675.718
150 -0.866 -3206.664 0.500 462.842 -2743.822
160 -0.940 -3479.434 0.766 709.115 -2770.319
170 -0.985 -3646.484 0.940 869.859 -2776.625
180 -1.000 -3702.737 1.000 925.684 -2777.053
190 -0.985 -3646.484 0.940 869.859 -2776.625
200 -0.940 -3479.434 0.766 709.115 -2770.319
210 -0.866 -3206.664 0.500 462.842 -2743.822
220 -0.766 -2836.461 0.174 160.743 -2675.718
230 -0.643 -2380.073 -0.174 -160.743 -2540.817
240 -0.500 -1851.368 -0.500 -462.842 -2314.211
250 -0.342 -1266.411 -0.766 -709.115 -1975.526
260 -0.174 -642.974 -0.940 -869.859 -1512.832
270 0.000 0.000 -1.000 -925.684 -925.684
280 0.174 642.974 -0.940 -869.859 -226.885
290 0.342 1266.411 -0.766 -709.115 557.295
300 0.500 1851.368 -0.500 -462.842 1388.526
310 0.643 2380.073 -0.174 -160.743 2219.330
320 0.766 2836.461 0.174 160.743 2997.204
330 0.866 3206.664 0.500 462.842 3669.506
340 0.940 3479.434 0.766 709.115 4188.550
350 0.985 3646.484 0.940 869.859 4516.343
360 1.000 3702.737 1.000 925.684 4628.421
8
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN
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
như lực khí thể, lực quán tính, trọng lực và lực ma sát. Trừ trọng lực ra,
các lực các lực khác đều có trị số thay đổi theo các vị trí của Piston
trong các chu trình công tác của động cơ. 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 được dựa trên phương pháp và quan điểm
của cơ học lý thuyết. Các lực và mô men trong tính toán động lực học
được biểu diễn dưới dạng hàm số của góc quay trục khuỷu α và quy
ước là pittông ở điểm chết trên thì α = 0
0
. Ngoài ra, các lực này thường
được 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.
9
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN
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, trước tiên ta phải xác định các lực tác dụng:
lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z và lực li tâm P
k
0
do khối lượng m
2
gây ra.
Sau khi có đồ thị lực khí thể P = (P - P
0
)
2
4
D
π
theo góc quay α sẽ
xác định được sự biến thiên của lực quán tính chuyển động tịnh tiến:
P
j
= - m
j
.R.
2
.
(cosα + cos2α).
Cộng hai đồ thị đó lại sẽ được sự biến thiên của lực P
theo α.
Tiếp theo sẽ xác định được sự biến thiên của lực tiếp tuyến:
T =
β
βα
cos
)sin(. +
∑
P
và lực pháp tuyến Z =
β
βα
cos
)cos(. +
∑
P
Lực quán tính của khối lượng thanh truyền quy dẫn về tâm đầu to thanh
truyền, tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu: P
R2
= m
2
.R.
2
.
Đồ thị vectơ phụ tải tác dụng trên bề mặt chốt khuỷu được vẽ với
giả thiết rằng trục khuỷu đứng yên còn xi lanh quay với vận tốc trục
khuỷu nhưng theo chiều ngược 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 Q
ck
- α sau đó tính giá trị trung bình Q
tb
trên cơ sở
đó có thể xác định được hệ số va đập của bề mặt tương tác.
3/ Lực khí thể
Xây dựng đồ thị công P-V
Dựa vào các thông số nhiệt :
+ Hành trình pitông : S = 100 mm
+ Tỉ số nén : ε = 18
+ áp suất :
p
a
= 0,086 (MPa)
P
c
= 4,355 (MPa)
10
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN
P
z
= 6,445 (MPa)
P
b
= 0,285 (MPa)
P
r
= 0,12 (MPa)
Thể tích làm việc của xi lanh V
h
V
h
=
4
2
SD
π
= = 6,08.10
-4
( m
3
)=609 cm
3
Vì tỉ số nén ε =18 nên thể tích buồng cháy của xilanh V
c
:
V
c
=
=
=3,58.10
-5
(m
3
) = 35,8cm
3
Dung tích toàn bộ xi lanh:
V
a
=V
c
. ε =3,58.10
-5
.18=
64,44.10
-5
(m
3
) =644,4 cm
3
Dựng đường nén đa biến a-c
P
c
= P
a
.
n
1
⇒
n
1
= =1,358
Để vẽ đồ thị đường nén đa biến ta biến đổi như sau:
Px.
n1 n1
x c
= P .VV
c
=>
c c
n1
n1
x
c
P P
=
V
i
( )
V
P
x
=
( với
1 18i
= →
)
Ta có bảng như phần dưới
Dựng đường giãn nở đa biến z-b
P
b
= P
z
.()
n
2
, chọn = 1.5
⇒
chỉ số dãn đa biến: n
2
= = 1,255
=> Vz=
2
2
.
n
b
n
b
z
P
V
P
= 53,699
3
cm
.
Tương tự như đồ thị quá trình nén ta cũng có:
2
2
P P
V
( )
V
P
z z
x
n
n
x
z
i
= =
( với
1 12i = →
)
11
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN
i
1
n
i
Pxn=Pc/i^n1(MPa) lPx(mm)
2
n
i
Pxd=Pz/i^n2
lPx(mm)
1 1.000 4.355 174.20 1.000 6.445 257.80
2 2.563 1.699 67.96 2.387 2.700 108.02
3 4.446 0.980 39.18 3.970 1.623 64.94
4 6.570 0.663 26.51 5.696 1.131 45.26
5 8.896 0.490 19.58 7.537 0.855 34.20
6 11.395 0.382 15.29 9.475 0.680 27.21
7 14.049 0.310 12.40 11.497 0.561 22.42
8 16.842 0.259 10.34 13.595 0.474 18.96
9 19.763 0.220 8.81 15.761 0.409 16.36
10 22.803 0.191 7.64 17.989 0.358 14.33
11 25.954 0.168 6.71 20.274 0.318 12.72
12 29.210 0.149 5.96 22.614 0.285 11.40
13 32.564 0.134 5.35 25.003
14 36.012 0.121 4.84 27.440
15 39.549 0.110 4.40 29.922
16 43.171 0.101 4.04 32.447
17 46.876 0.093 3.72 35.012
18 50.659 0.086 3.44 37.616
Hiệu chỉnh đồ thị :
+ Góc phun nhiên liệu sớm : ϕ
s
= 17
0
+ Góc mở sớm xuppap nạp : ϕ
1
= 14
0
+ Góc đóng muộn xuppap nạp : ϕ
2
= 52
0
+ Góc mở sớm xuppap thải : ϕ
3
= 58
0
+ Góc đóng muộn xuppap thải : ϕ
4
= 16
0
+ Hiệu chỉnh c’’:
p
c
’’= p
c
+1/3.(p
z
-p
c
) =4,355+1/3(6,445-4,355)
=5,05(MPa)
+ Hiệu chỉnh b’’:
p
b
’’ = p
b
– 0,5(p
b
- p
r
)=0,285- 0,5(0,285- 0,12 )
=0,2 (M Pa)
+ Độ dịch chuyển Brich:
OO’= R.
2
λ
Từ các số liệu trên ta xây dựng được đồ thị công như hình vẽ :
Tỉ lệ xích µ
v
= 3 (cm
3
/mm)
Tỉ lệ xích µ
p
=0,025(MPa/mm)
12
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN
Đồ thị công P-V : ( chi tiết bản A0)
4/ Lực quán tính.
Lực quán tính tịnh tiến được tính theo công thức
p
j
= -mRω
2
(cosα + λcos2α) (kG/cm
2
)
Với m = (m
pt
+ m
1
)/F
P
Diện tích đỉnh pittông: F
P
=
4
.
2
D
π
=
2
.0,088
4
π
= 0,61.10
2−
(m
2
)
Ta có m
pt
: khối lượng nhóm pitông
m
pt
= 0,58 (kg);
m
1
: khối lượng thanh tryền quy dẫn về đầu nhỏ thanh truyền.
Ta có : m
tt
= 1.2 (kg).
Mặt khác m
1
= 0,3.1.2 = 0,36 (kg).
Khối lượng trên một đơn vị diện tích đỉnh piston
m =
2
0,58 0,36
0,61.10
−
+
= 154,1 (kg/m
2
);
p
j
=- m.J = - 154,1.10
5−
.J (kG/cm
2
)
Ta có bảng tính p
j
theo các góc :
Với J1 = R.ω
2
.Cosα ; J2 = R.ω
2
.λ. Cos2α
Và J= J1+J2
Trong đó ω=
.
30
nπ
=
260
3
.π ( rad/s).
13
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN
Ta có bảng tính Pj dưới đây:
α J1 J2 J Pj (KG/cm2)
0 3706.60 926.65 4633.25 -7.140
10 3650.29 870.77 4521.06 -6.967
20 3483.07 709.86 4192.92 -6.461
30 3210.01 463.33 3673.34 -5.661
40 2839.42 160.91 3000.33 -4.624
50 2382.56 -160.91 2221.65 -3.424
60 1853.30 -463.33 1389.98 -2.142
70 1267.73 -709.86 557.88 -0.860
80 643.64 -870.77 -227.12 0.350
90 0.00 -926.65 -926.65 1.428
100 -643.64 -870.77 -1514.41 2.334
110 -1267.73 -709.86 -1977.59 3.047
120 -1853.30 -463.33 -2316.63 3.570
130 -2382.56 -160.91 -2543.47 3.919
140 -2839.42 160.91 -2678.51 4.128
150 -3210.01 463.33 -2746.69 4.233
160 -3483.07 709.86 -2773.21 4.274
170 -3650.29 870.77 -2779.52 4.283
180 -3706.60 926.65 -2779.95 4.284
190 -3650.29 870.77 -2779.52 4.283
200 -3483.07 709.86 -2773.21 4.274
210 -3210.01 463.33 -2746.69 4.233
220 -2839.42 160.91 -2678.51 4.128
230 -2382.56 -160.91 -2543.47 3.919
240 -1853.30 -463.33 -2316.63 3.570
250 -1267.73 -709.86 -1977.59 3.047
260 -643.64 -870.77 -1514.41 2.334
270 0.00 -926.65 -926.65 1.428
280 643.64 -870.77 -227.12 0.350
290 1267.73 -709.86 557.88 -0.860
300 1853.30 -463.33 1389.98 -2.142
310 2382.56 -160.91 2221.65 -3.424
320 2839.42 160.91 3000.33 -4.624
330 3210.01 463.33 3673.34 -5.661
340 3483.07 709.86 4192.92 -6.461
350 3650.29 870.77 4521.06 -6.967
360 3706.60 926.65 4633.25 -7.140
14
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét