Tính toán, kiểm nghiệm cơ cấu Piston trục khuỷu thanh truyền động cơ Honda Civic L15B7 sử dụng phần mềm Catia

Trong tình hình phát triển kinh tế như hiện nay thì ở các cảng nói riêng và các đầu mối giao thông vận tải nói chung việc áp dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật vào công tác cơ giới hóa xếp dỡ là rất quan trọng và cần thiết vì nó có thể nâng cao năng suất lao động và giảm nhẹ sức lao động. Bất cứ hoạt động nào muốn có hiệu quả và có thể tồn tại lâu dài trên thương trường thì phải không ngừng cải tiến chất lượng sản xuất kinh doanh. Do đó, ngoài công tác quản lý, tổ chức sản xuất hợp lý còn đòi hỏi phải đầu tư trang thiết bị, máy móc vận chuyển và xếp dỡ tốt. Để đáp ứng được yêu cầu đó khoa cơ khí trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh đã trang bị cho các sinh viên trong viện những kiến thức cơ bản về trang thiết bị máy xếp dỡ và vận tải, đồng thời tạo điều kiện cho sinh viên làm quen với các công tác xếp dỡ và bố trí các trang thiết bị xếp dỡ.

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN, KIỂM NGHIỆM CƠ CẤU PISTON - TRỤC KHUỶU - THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ HONDA

CIVIC L15B7 SỬ DỤNG PHẦN MỀM CATIA

Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện

phố Hồ Chí Minh, em đã nhận được sự tận tình dạy dỗ và truyền đạt kinh nghiệm quý báu của các thầy cô Đó là hành trang cần thiết cho em khi ra trường và vàm việc

Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến giảng viên hướng dẫn ThS Cao Đào Nam, người trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình làm bài luận văn, thầy đã hỗ trợ định hướng cho em rất nhiều về kỹ năng làm bài và tìm tài liệu để hoàn thành nó một cách tốt nhất

Và em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc nhất tới các thầy cô giáo của Viện Cơ Khí, những người đã đem lại cho em nhiều kiến thức có ích và bổ trợ trong những năm em học tập tại trường Cũng xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu, Phòng Đào tạo của trường Đại Học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện giúp em trong quá trình học tập và nghiên cứu

Do điều kiện thời gian cũng như kiến thức còn nhiều hạn chế của bản thân em nên bào khóa luận này khó tránh khỏi những sai sót và thiếu sót Em mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giảng viên trong khoa để bài khóa luận của em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng, em xin chúc quý thầy cô thật nhiều sức khỏe và thành công trong công việc

Em xin chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh ngày 09 tháng 09 năm 2023

Mai Thành Ý

đại ngày nay Đã kéo theo sự phát triển của các ngành nghề khác có liên quan Với việc ứng dụng các thành tựu đạt được trong lĩnh vực công nghệ thông tin đã giúp cho quá trình tự động hóa sản xuất của con người ngày một hoàn thiện và tối ưu

Đối với chuyên ngành cơ khí thì việc áp dụng công nghệ thông tin càng ngày cấp thiết và đã liên tục diễn ra trong quá trình sản xuất nhằm rút ngắn thời gian và nâng cao chất lượng sản phẩm Ngày nay, việc lên bản vẽ thiết kế không chiếm nhiều thời gian của người thiết kế vì sự trợ giúp của các công cụ của công nghệ thông tin Trong đó các phần mềm hỗ trợ thiết kế đã luôn được dùng để tiến hành thiết kế chi tiết máy

Đề tài: Tính toán, kiểm nghiệm cơ cấu Piston - Trục khuỷu - Thanh truyền động cơ Honda Civic L15B7 sử dụng phần mềm Catia

Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp không những giúp cho em áp dụng các kiến thức đã học ở trường mà còn có thể hiểu biết kiến thức nhiều hơn khi tiếp xúc với thực tế thiết kế

Nắm vững kết cấu, tính toán kiểm nghiệm chi tiết máy Đặc biệt hiểu sâu hơn về cơ cấu Trục khuỷu-thanh truyền trong động cơ đốt trong

Sự hỗ trợ của công nghệ thông tin trong thiết kế Sự hỗ trợ phần mềm Catia trong thiết kế mô phỏng chi tiết máy

Tính toán, thiết kế là một bước đầu rất quan trọng trong việc tạo ra một một động cơ trên ô tô, và để tính toán và tính toán động cơ cần phải am hiểu về nguyên lý động cơ đốt trong Và nhờ có tính toán, kiểm nghiệm động cơ, chúng ta có thể thể biết được động cơ có thể hoạt động ổn định hay không, từ đó đưa ra giải pháp chỉnh sửa, nâng cấp, tối ưu cho động cơ Trong đó, cơ cấu nhóm Piston, Trục khuỷu, Thanh truyền đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với động cơ trong việc nhận lực sinh ra từ khí cháy và chuyển thành momen sinh công

Để hiểu rõ hơn về nguyên lý, kết cấu, tính toán, kiểm nghiệm nhóm Piston – Trục khuỷu – Thanh truyền, luận văn bao gồm các nội dung sau:

Chương 1: KHẢO SÁT CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ L15B7 : Giới thiệu sơ lượt về động cơ

Chương 2: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ L15B7 : Tính toán động lực học, tìm các lực, các momen mà trong quá trình động cơ hoạt động, các chi tiết trong nhóm piston, thanh truyền gây ra và vẽ đồ thị để biểu diễn chúng

Chương 3: KHẢO SÁT CƠ CẤU PISTON - TRỤC KHUỶU - THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ L15B7 : Phân tích cơ cấu, chức năng, vật liệu của các chi tiết trong nhóm piston, trục khuỷu, thanh truyền

Chương 4: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM CƠ CẤU PISTON TRỤC KHUỶU -THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ L15B7 : Từ những số liệu, biểu đồ tính toán ở chương 2, tính bền và kiểm nghiệm lại các chi tiết trong nhóm piston, trục khuỷu, thanh truyền, so sánh với số liệu ở giáo trình

Chương 5: XÂY DỰNG MÔ HÌNH 3D CƠ CẤU PISTON - TRỤC KHUỶU - THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ L15B7 BẰNG PHẦN MỀM CATIA : Ứng dụng phần mềm Catia V5, thiết kế 3D lại các chi tiết nhóm piston, trục khuỷu, thanh truyền, lắp ghép, mô phỏng hoạt động để kiểm tra va chạm

1.1 Giới thiệu động cơ L15B7 1

1.2 Các thông số kỹ thuật động cơ L15B7 trên xe Honda Civic 2

Chương 2: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ L15B7 4

2.2.5 Xác định đồ thị véctơ phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu 22

2.2.6 Triển khai đồ thị phụ tải ở toạ độ cực thành đồ thị Q-α 24

2.2.7 Xây dựng đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng trên đầu to thanh truyền 28

2.2.8 Xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu 29

Chương 3 KHẢO SÁT CƠ CẤU PISTON - TRỤC KHUỶU - THANH TRUYỀN

3.2.3 Bulông thanh truyền động cơ 38

3.3 Trục khuỷu động cơ L15B7 38

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM CƠ CẤU PISTON - TRỤC KHUỶU - THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ L15B7 42

4.1 Tính toán và kiểm nghiệm bền nhóm piston 42

4.1.1 Tính toán piston 42

4.1.2 Tính toán sức bền của chốt piston 45

4.1.3 Tính toán xecmăng 49

4.2 Tính toán sức bền của thanh truyền 51

4.2.1 Tính sức bền của đầu nhỏ thanh truyền 51

4.2.2 Tính sức bền thân thanh truyền 59

4.2.3 Tính sức bền đầu to thanh truyền 62

4.2.4 Tính toán sức bền của bulông thanh truyền 64

4.3 Tính toán nhóm Trục khuỷu động cơ 65

4.3.1 Sơ đồ tính toán 66

4.3.2 Tính bền các trường hợp chịu tải 67

Chương 5: XÂY DỰNG MÔ HÌNH 3D CƠ CẤU PISTON – TRỤC KHUỶU - THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ L15B7 BẰNG PHẦN MỀM CATIA 74

5.1 Tổng quan về phần mềm Catia 74

5.2 Thiết kế chi tiết Piston - Trục khuỷu - Thanh truyền động cơ L15B7 bằng phần mềm Catia V5 76

5.3 Lắp ráp cơ cấu Piston - Trục khuỷu - Thanh truyền động cơ L15B7 80

5.4 Mô phỏng cơ cấu piston – Trục khuỷu – thanh truyền động cơ L15B7 82

KẾT LUẬN 83

Hình 3 3 Kết cấu tiết diện ngang bệ chốt piston 33

Hình 3 4 Kết cấu tiết diện ngang bệ chốt piston 34

Hình 3 5 Xéc măng 34

Hình 3 6 Kết cấu xécmăng khí động cơ L15B7 35

Hình 3 7 Kết cấu xécmăng dầu động cơ L15B7 35

Hình 3 8 Thanh truyền động cơ L15B7 35

Hình 3 11 Kết cấu thân thanh truyền 37

Hình 3 12 Kết cấu đầu to thanh truyền động cơ L15B7 37

Hình 3 13.Kết cấu bulông thanh truyền 38

Hình 3 14 Kết cấu trục khuỷu động cơ L15B7 38

Hình 3 15 Kết cấu đầu trục khuỷu 39

Hình 3 16 Kết cấu chốt khuỷu động cơ L15B7 40

Hình 3 17 Hình dạng đối trọng động cơ 41

Hình 4 1 Các kích thước cơ bản của piston 42

Hình 4 2 Sơ đồ tính đỉnh piston 42

Hình 4 3 Chốt piston khi lắp ghép 45

Hình 4 4 Biến dạng của chốt piston 46

Hình 4 5 Quy luật phân bố lực trên chốt piston 47

Hình 4 6 Ứng suất biến dạng trên tiết diện chốt piston 48

Hình 4 7 Sơ đồ lực tác dụng khi đầu nhỏ thanh truyền chịu kéo 53

Hình 4 8 Sơ đồ lực tác dụng khi đầu nhỏ thanh truyền chịu nén 55

Hình 4 9 Mặt cắt tiết diện thanh truyền 59

Hình 4 10 Sơ đồ tính toán sức bền đầu to thanh truyền 62

Hình 4 11 Sơ đồ tính toán bền trục khuỷu 66

Hình 4 12.Sơ đồ lực tác dụng trên Trục khuỷu khi khởi động động cơ 67

Hình 5 1 Máy bay được thiết kế bằng phần mềm Catia 74

Hình 5 2 Computer Aided Design cho phép thiết kế 2D và 3D 75

Hình 5 3 Computer Aided Manufacture cho phép tiến hành quá trình sản xuất 76

Hình 5 6 Thiết kế trục khuỷu 77

Hình 5 7 Thiết kế thanh thuyền 78

Hình 5 8 Thiết kế bulong thanh thuyền 78

Hình 5 9 Thiết kế bạc lót đầu to thanh truyền 78

Hình 5 10 Thiết kế piston động cơ 79

Hình 5 11 Thiết kế chốt piston 79

Hình 5 12 Thiết kế xéc măng khí, xéc măng dầu 79

Hình 5 13 Thiết kế phe cài chốt piston 80

Hình 5 14 Lắp ghép nhóm piston 80

Hình 5 15 Lắp ghép nhóm thanh truyền 80

Hình 5 16 Tạo hệ trục Ozyz cho quá trình lắp ghép 81

Hình 5 17 Lắp ghép nhóm Piston - Trục khuỷu - Thanh truyền 81

Bảng 2 1 Bảng thông số tính toán động cơ L15B7 4

Bảng 2 2 Bảng giá trị đồ thị công động cơ 7

Bảng 2 3 Bảng giá trị T, Z, N 18

Bảng 2 4 Góc lệch công tác và thứ tự làm việc của Trục khuỷu 21

Bảng 2 5 Số liệu tổng T 21

Bảng 2 6 Bảng tính xây dựng đồ thị Q-α 25

Bảng 4 1 Giá trị áp suất phân bố trên các điểm của xéc măng 50

Bảng 4 2 Trường hợp chịu lực pháp tuyến lớn nhất Zmax 69

Bảng 4 3 Tìm khuỷu nguy hiểm khi các khuỷu chịu lực Zmax 69

Bảng 4 4 Bảng giá trị tính trường hợp chịu lực pháp tuyến lớn nhất Zmax 69

Bảng 4 5 Trường hợp chịu lực pháp tuyến lớn nhất Tmax 71

Bảng 4 6 Tìm khuỷu nguy hiểm khi các khuỷu chịu lực Tmax 71

Bảng 4 7 Bảng giá trị tính trường hợp chịu lực pháp tuyến lớn nhất Tmax 71

Chương 1: KHẢO SÁT CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ L15B7 1.1 Giới thiệu động cơ L15B7

L15B7 là động cơ phun xăng trực tiếp, với nhiều phiên bản không tăng áp và có tăng áp I-1 5,4 lít lần đầu tiên được giới thiệu trên Honda Civic 2016 Động cơ là kết quả của chiến lược thu hẹp kích thước của Honda liên quan đến việc sử dụng các đơn vị phân khối nhỏ kết hợp với bộ tăng áp để khắc phục vấn đề năng lượng Vì vậy, động cơ turbo 1.5L cung cấp khả năng tiết kiệm nhiên liệu, nhưng đồng thời, công suất và mô-men xoắn khá vượt quá mô-mô-men xoắn của động cơ 2.4L hút khí tự nhiên Nhà sản xuất đã bắt đầu cung cấp động cơ 1.5T cho những chiếc xe tương đối nặng như Honda CR-V và Honda Accord

Hình 1 1 Hình ảnh tổng quan động cơ L15B7 trên xe Honda Civic

Động cơ sử dụng khối xi lanh sàn hở bằng nhôm và đầu xi lanh nhôm Khối động cơ được trang bị các thanh kết nối bằng thép nhẹ (rèn nhiệt cho độ bền cao hơn) để chịu được tải trọng cao Ngoài ra còn có các piston hình khoang mới với thiết kế váy được tối ưu hóa để giảm thiểu rung động và ma sát và tăng hiệu quả vận hành Các nhà sản xuất đã áp dụng mài cao nguyên (quá trình mài) cho thành xi lanh để giảm ma sát giữa piston và xi lanh hơn nữa Piston được làm mát bằng các tia phun dầu hướng vào đáy piston Thiết kế đầu bao gồm bốn van cho mỗi xi lanh và DOHC (cam kép trên cao) được điều khiển bởi chuỗi thời gian Trục cam

nạp và xả được trang bị bộ truyền động của VTC Mỗi kim phun nhiên liệu trực tiếp nhiều lỗ được đặt giữa hai van nạp; bugi nằm trên cùng ở giữa buồng đốt

Đầu xi lanh có cổng nạp tumble cao (tỷ lệ tumble là 1,9) giúp tăng cường luồng khí nạp và thúc đẩy quá trình đốt cháy nhiên liệu hiệu quả Động cơ 1.5T cũng có ống xả làm mát bằng nước được tích hợp vào đầu xi lanh - cổng xả được đúc trực tiếp vào đầu Làm mát bằng khí thải (100 độ C) kéo dài tuổi thọ của các bộ phận tăng áp và cũng giúp động cơ nóng lên nhanh hơn Động cơ L15B7 có bộ tăng áp mono/single-scroll MHI-TD03 với tuabin đường kính nhỏ và cửa xả điện Turbo kích thước nhỏ với điều khiển điện tử giảm thiểu hiệu ứng "độ trễ turbo" và cung cấp phản ứng nhanh chóng với khả năng tăng tốc Áp suất tăng là 16,5 psi đối với Civic tiêu chuẩn của Mỹ với động cơ 1,5 tấn và tỷ số nén 10,6:1 Để giảm nhiệt độ của khí nạp được nén và làm nóng bằng bộ tăng áp, động cơ 1.5t của Honda sử dụng bộ làm mát không khí phổ biến hơn Sau khi intercooler, không khí đi vào một đường ống nạp bằng nhựa Tốc độ động cơ được điều khiển bởi van tiết lưu drive-by-wire điện tử Điều đó có nghĩa là không có kết nối cơ học giữa bàn đạp ga và van tiết lưu

1.2 Các thông số kỹ thuật động cơ L15B7 trên xe Honda Civic

Bảng 1 1 Bảng thông số động cơ L15B7

3 Vật liệu khối xi lanh Nhôm 4 Vật liệu đầu xi lanh Nhôm

6 Hệ thống nhiên liệu Phun nhiên liệu trực tiếp 7 Loại động cơ Động cơ chữ I thẳng hàng

9 Van trên mỗi xi lanh 4

10 Bố trí hệ thống van DOHC

11 Tỷ lệ nén 10.6:1 đối với động cơ không tăng áp 10.3:1 đối với động cơ có tăng áp

16 Ứng dụng Honda Civic turbo, Honda Civic Si, Honda Civic Hatchback Sport/Touring, Honda CR-V, Honda Accord, Acura CDX

Chương 2: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ L15B7 2.1 Vẽ đồ thị công

2.1.1 Các thông số tính toán

Bảng 2 1 Bảng thông số tính toán động cơ L15B7

- Tốc độ trung bình của động cơ: 0, 0894.5500

S n

S (m) - Hành trình dịch chuyển của piston trong xilanh n (vòng/phút) - Tốc độ quay của động cơ

Cm = 16,39(m/s) ≥ (m/s); động cơ tốc độ cao hay còn gọi động cơ cao tốc Chọn: n1 = 1,32 ÷ 1,39 chỉ số nén đa biến trung bình, lấy n1 = 1,34;

n2 = 1,25 ÷ 1,29 chỉ số giãn nở đa biến trung bình, lấy n2 = 1,28 - Áp suất khí sót: pr = (1,05 ÷ 1,1)pth

pth = (1,02 ÷ 1,04)p0 = (1,02 ÷ 1,04).0,1 = (0,102 ÷ 0,104)(MN/m2) pr = (1,05 ÷ 1,1)pth = (1,05 ÷ 1,1).0,102 = (0,107 ÷ 0,112)(MN/m2) lấy: pr = 0,1(MN/m2)

 − Chỉ số giãn nở sớm đối với động cơ xăng,  =  - Áp suất cuối kỳ nạp:

Trong đó: pnx , vnx là áp suất và thể tích tại một điểm bất kỳ trên đường nén i là tỉ số nén tức thời

Áp suất cuối kỳ nén: pc = pa n1 = 0,09.10,61,34 = 2,129 (MN/m2)

b) Xây dựng đường giãn nở

in1 1/in1 pc/in1 pn(mm) in2 1/in2 pz/in2 pgn(mm)

pb: Áp suất cuối quá trình giãn nở

Điểm mở sớm của xupap nạp: r’ xác định từ Brick ứng với 1 = 120

Điểm đóng muộn của xupap thải: r ” xác định từ Brick ứng với 4 = 150

Điểm đóng muộn của xupap nạp: a ‘ xác định từ Brick ứng với 2 = 520

Điểm đóng sớm của xupap thải: b ‘ xác định từ Brick ứng với 3 = 500 Điểm y(Vc ; 0,85pz)

Vậy điểm y(0,039 ; 4,25)

Điểm áp suất cực đại lý thuyết: z(Vc ; pz)

Từ các số liệu đã cho ta xác định được các tọa độ điểm trên hệ trục tọa độ Nối các tọa độ điểm bằng các đường cong thích hợp được đường cong nén và đường cong giãn nở Vẽ đường biểu diễn quá trình nạp và quá trình thải bằng hai đường thẳng song song với trục hoành đi qua hai điểm Pa và Pr Ta có được đồ thị công lý thuyết

Vẽ đồ thị Brick phía trên đồ thị công Lấy bán kính cung tròn R bằng ½ Vhbd , nghĩa là giá trị biểu diễn của AB = Vhbd(mm)

2.2 Động học và động lực học của cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền

2.2.1 Động học

Động cơ đốt trong kiểu piston thường có vận tốc lớn, nên việc nghiên cứu tính toán động học và động lực học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền (TKTT) là cần thiết để tìm quy luật vận động của chúng và để xác định lực quán tính tác dụng lên các chi tiết trong cơ cấu TKTT nhằm mục đích tính toán cân bằng, tính toán bền của các chi tiết và tính toán hao mòn động cơ

O – Giao điểm của đường tâm xi lanh và đường tâm trục

A – Vị trí của chốt khi piston ở ĐCT B – Vị trí của chốt khi piston ở ĐCD R – Bán kính quay của trục khuỷu (m) l – Chiều dài của thanh truyền (m) S – Hành trình của piston (m)

x – Độ dịch chuyển của piston tính từ ĐCT ứng với

a) Xác định độ dịch chuyển (x) của piston bằng phương pháp đồ thị Brick

Theo phương pháp giải tích chuyển dịch x của piston được tính theo công thức:

Lấy về phía phải điểm O’ một khoảng:

Hình 2 2 Sơ đồ cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các tia ứng với 100, 200,…, 1800 Đồng thời đánh số thứ tự từ trái qua phải 0, 1 ,2,…, 18

Chọn hệ trục tọa độ với trục tung biểu diễn góc quay trục khuỷu, trục hoành biểu diễn khoảng dịch chuyển của piston

Gióng các điểm ứng với 100 ; 200…1800 đã chia trên cung tròn đồ thị Brick xuống cắt các đường kẻ từ điểm 100 ; 200…1800 tương ứng ở trục tung của đồ thị x=f(α) để xác

Chia vòng tròn tâm O bán kính R thành 18 phần bằng nhau và đánh số thứ tự 0’; 2

1’; 2’…18’ theo chiều ngược lại

Từ các điểm 0, 1, 2, 3,… kẻ các đường thẳng góc với AB cắt các đường song song với AB, kẻ từ 0’, 1’, 2’, 3’,…tại các điểm o, a, b, c,…nối các điểm o, a, b, c, bằng các đường cong ta được đường biểu diễn trị số tốc độ

Các đoạn thẳng ứng với a1, b2, c3,…nằm giữa đường cong o, a, b, c,…với nửa đường tròn R1 biểu diễn trị số tốc độ của các góc  tương ứng

Hình 2 4 Đồ thị vận tốc v = f(x)

Từ hình ta có: bb’ = R2.sin2 và b’2 = R1.sin

Do đó: Va = bb’ + b’2 = R2.sin2 + R1.sin = R(sin + sin2/2)

c) Đồ thị biểu diễn gia tốcj = f x( )

Để vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston ta sử dụng phương pháp Tôlê Chọn hệ trục tọa độ với trục Ox là trục hoành, trục tung là trục biểu diễn giá trị gia tốc

Chọn tỉ lệ xích: j = s 2 =0, 00062.5762 =205,7(m/s2 /mm) Trên trục Ox lấy đoạn AB = S = 2.R = 89,4 (mm), từ A dựng đoạn thẳng

AC = Jmax = R.ω2.(1+), từ B dựng đoạn thẳng BD = Jmin = - R.w2.(1-), nối CD cắt AB tại E

Lấy EF = -3.R.ω2, nối CF và DF, phân đoạn CF và DF thành những 7 đoạn nhỏ bằng nhau Nối 11’, 22’, 33’,… Ta được các đường bao của các đoạn thẳng này biểu thị

2.2.2 Động lực học

a) Lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến −PJ = f x( )

Vẽ theo phương pháp Tôlê với trục hoành đặt trùng với P ở đồ thị công, trục tung 0

biểu diễn giá trị P j

Vẽ đường biểu diễn lực quán tính được tiến hành theo các bước như sau:

Trong đó: m’ - Khối lượng chuyển động tịnh tiến (kg); mpt = 0,3 (kg) - Khối lượng nhóm piston;

m1-Khối lượng thanh truyền quy về tâm chốt piston (kg) Theo công thức kinh nghiệm:

m1 = (0,275 ÷ 0,350).mtt Lấy m1 = 0,3.0,6 = 0,18(kg) mtt = 0,6 (kg) - Khối lượng nhóm thanh truyền => m’ = 0,3 + 0,18 = 0,48(kg)

Để đơn giản hơn trong tính toán và vẽ đồ thị ta lấy khối lượng trên một đơn vị diện tích của một đỉnh piston:

Dùng đồ thị Brick để khai triển đồ thị (p-v) thành (p-α.)

Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, dựng các đường song song với trục Op cắt đồ thị công tại các điểm trên các đường biểu diễn quá trình: nạp, nén, cháy giãn nở, xả

Qua các giao điểm này ta kẻ các đường song song với trục hoành gióng sang hệ toạ độ p-α Từ các điểm chia tương ứng 00, 200, 400,… trên trục hoành của đồ thị p-α ta kẻ các đường thẳng đứng cắt các đường trên tại các điểm ứng với các góc chia trên đồ thị Brick và phù hợp với các quá trình làm việc của động cơ Nối các điểm lại bằng đường cong thích hợp ta được đồ thị khai triển p-α

* Đồ thị pj = 

Khai triển đường pJ = f x( )thành pJ = f ( ) cũng thông qua đồ thị brick để chuyển tọa độ Việc khai triển đồ thị tương tự khai triển (P-V) thành P=f(α) Nhưng ở tọa độ p-α phải đặt đúng trị số dương của pj

* Đồ thị p1 = 

Theo công thức p1= pkt + pjTa đã có vàpJ = f ( ) Vì vậy việc xây dựng đồ thị p1 = f() được tiến hành bằng cách cộng đại số các toạ độ điểm của 2 đồ thị pkt=f() và pj=f() lại với nhau ta được toạ độ điểm của đồ thị p1=f().Dùng một đường cong thích

hợp nối các toạ độ điểm lại với nhau ta được đồ thị p1=f()

Hình 2 7 Đồ thị Pkt, Pj, Pj

2.2.3 Đồ thị T, Z, N theo 

Hình 2 8 Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu Trục khuỷu thanh truyền

Lực tác dụng trên chốt piston P1 là hợp lực của lực quán tính và lực khí thể Nó tác dụng lên chốt piston và đẩy thanh truyền Phân tích P1 thành hai thành phần:

- Ptt: tác dụng lên đường tâm thanh truyền

- N: tác dụng trên phương thẳng góc với đường tâm xilanh

+ Vẽ hệ trục tọa Decac trong đó trục hoành biểu thị giá trị góc quay trục khuỷu, trục tung biểu diễn giá trị của T,N,Z Từ bảng 2 ta xác định được tọa độ các điểm trên hệ trục, nối các điểm lại bằng các đường cong thích hợp cho ta đồ thị biểu diễn:

( )

T = f  Z = f ( ) ; N = f ( )

+ Việc vẽ đồ thị biểu diễn lực tiếp tuyến T = f ( ) , lực pháp tuyến Z = f ( ) và lực ngang N = f ( ) cho ta mối quan hệ giữa chúng cũng như tạo tiền đề cho việc tính toán và thiết kế về sau nhằm bảo đảm độ ổn định ngang, độ ổn định dọc của động cơ, phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, đầu to thanh truyền …đồng thời là cơ sở thiết kế các hệ thống khác như hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn…

2.2.4 Vẽ đồ thị ΣT = f()

Để vẽ đồ thị tổng T ta thực hiện theo những bước sau:

+ Lập bảng xác định góc i ứng với góc lệch các khuỷu theo thứ tự làm việc + Góc lệch Trục khuỷu của 2 xi lanh làm việc kế tiếp nhau:

+ Thứ tự làm việc của động cơ L15B7 là: 1-3-4-2

Bảng 2 4 Góc lệch công tác và thứ tự làm việc của Trục khuỷu

Ta lập được bảng tính T = f ( ) Trị số của T ta đã tính, căn cứ vào đó i

tra bảng các giá trị T đã tịnh tiến theo i  Cộng tất cả các giá trị của T ta có: i

2.2.5 Xác định đồ thị véctơ phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu

Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng trên chốt khuỷu ở mỗi vị trí của trục khuỷu Sau khi có đồ thị nàu ta có thể tìm trị số trung

bình của phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu cũng như có thể tìm được dể dàng lực lớn nhất và bé nhất Dùng đồ thị phụ tải ta có thể xác định vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn và để xác định phụ tải khi tính bền trục

Các bước xây dựng:

- Vẽ toạ độ T – Z gốc toạ độ chiều âm

- Tính lực quán tính của khối lượng chuyển động quay của thanh truyền (tính trên đơn vị diện tích piston) :

Vẽ từ O1 xuống phía dưới một véc tơ −pR0và có giá trị biểu diễn bằng 53,5(mm) Véc tơ này nằm trên trục Z, gốc của véc tơ là O Điểm O là tâm chốt khuỷu

Trên toạ độ T-Z xác định các trị số ở các góc toạ độ α=00, α=100, α=200, α=300,…, α=7200, trị số T và Z đã được lập ở Bảng, tính theo công thức đã chứng minh ở phần trên, ta sẽ được các điểm 0, 1, 2,…, 72 Dùng đường cong nối các điểm ấy lại, ta có được đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu

Nếu ta nối O với bất kỳ điểm nào trên hình vẽ, ta sẽ được véc tơ biểu diễn phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu khi góc quay của trục khuỷu là α Chiều của véc tơ này như hình 2.11

Tìm điểm tác dụng của véc tơ chỉ cần kéo dài các tơ về phía góc cho đến khi gặp vòng tròn tượng trưng bề mặt chốt khuỷu tại điểm B Véc tơ Q là hợp lực của các lực tác dụng lên chốt khuỷu:

Q= p + + =TZp + p

Hình 2 11 Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu

2.2.6 Triển khai đồ thị phụ tải ở toạ độ cực thành đồ thị Q-α

Chọn tỷ lệ xích Q =0, 0278(MN m mm/ 2 )và  = (độ/mm) 2

Lập bảng xác định giá trị của Q theo α bằng cách đo khoảng cách từ tâm O đến các điểm αi trên đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu

Xác định trị số trung bình của phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu Qtb bằng cách đếm diện tích bao bởi đồ thị triển khai Q-α, trục hoành và trục tung Kết quả được FQ chia FQ cho chiều dài trục hoành nên giá trị của Qtb là: