Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong LỜI NÓI ĐẦU Những năm gần đầy, nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh. Bên cạnh đó kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ. Trong đó phải nói đến ngành động lực và sản xuất ôtô, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ôtô nổi tiến trên thế giới cùng sản xuất và lắp ráp ôtô. Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu và chế tạo, đó là yêu cầu cấp thiết. Có như vậy ngành ôtô của ta mới phát triển được. Sau khi được học hai môn chính của ngành động cơ đốt trong (Nguyên lý động cơ đốt trong, Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong) cùng một số môn cơ sở khác (sức bền vật liệu, cơ lý thuyết, vật liệu học,... ), sinh viên được giao nhiệm vụ làm đồ án môn học kết cấu và tính toán động cơ đốt trong. Đây là một phần quan trọng trong nội dung học tập của sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết một vấn đề cụ thể của ngành. Trong đồ án này, em được giao nhiệm vụ tính toán và thiết kế hệ thống nhiên liệu của động cơ theo các thông số kĩ thuật. Đây là một hệ thống không thể thiếu trong động cơ đốt trong. Nó dùng để cung cấp nhiên liệu tạo ra quá trình cháy để sinh công. Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu các tài liệu, làm việc một cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt nhất. Tuy nhiên, vì bản thân còn ít kinh nghiệm cho nên việc hoàn thành đồ án lần này không thể không có những thiếu sót. Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tình truyền đạt lại những kiến thức quý báu cho em. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Quang Trung đã quan tâm cung cấp các tài liệu, nhiệt tình hướng dẫn trong quá trình làm đồ án. Em rất mong muốn nhận được sự xem xét và chỉ dẫn của các thầy để em ngày càng hoàn thiện kiến thức của mình. Đà nẵng, ngày 10 tháng 11năm 2009. Sinh viên Nguyễn Văn Tường SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 1 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong Phần 1: XÂY DỤNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN 1.1. Xây dụng đồ thị công: 1.1.1. Xây dụng đƣờng cong áp suất trên đƣờng nén. Phương trình đường nén đa biến: pV n1  const. Do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường nén thì: pcVc 1  pnxVnx 1  p nx  pc n Đặt: 1 n  Vnx     Vc  n1 . p Vnx  i , ta có: pnx  n1c Vc i Với: n1- chỉ số nén đa biến trung bình (1.34-1.38), chọn n1 = 1,35. pc - áp suất cuối quá trình nén. pc = pa  n , trong đó: Áp suất cuối quá trình nạp: pa = 0,9.pk = 0,9.0,1 = 0,09 [MN/m2]  pc = 0,09.16,81,35 = 4,059 [MN/m2] 1.1.2. Xây dụng đƣờng cong áp suất trên đƣờng giản nở. Phương trình của đường giãn nở đa biến: 1 pV n2  const. n2: chỉ số giãn nở đa biến trung bình. n2 = (1,15 ÷ 1,28). Chọn n2 = 1,2. Do đó, nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì: p zVz Ta có:   n2  p gnxVgnx 2  p gnx  p z n Vgnx Vc  Vgnx     Vz  n2 . VZ - hệ số giãn nớ khi cháy.  =(1,2 ÷ 1,7). Chọn  = 1,2. VC Vz = .Vc  p gnx  p z Đặt: 1 1  Vgnx      .Vc  n2  p z . n2  Vgnx     Vc  n2 .  i. p z . n2 Do đó: p gnx  n2 i 1.1.3. Lập bảng giá trị đƣờng nén và đƣờng giản nở. (bảng 1.1). Cho i tăng từ 1    16.8 từ đó ta lập bảng xác định các điểm trên đường nén và đường giãn nỡ. SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 2 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong Bảng 1.1:Caïc âiãøm aïp suáút trãn âæåìng neïn vaì âæåìng giaîn nåí V(x) i V(ve) Pc/in2 Pnén(ve) Pz.ρ n2/in2 Pgiản nở(ve) 0.130 1 10.4 4.059 126.9 7.100 221.9 0.259 2.0 20.7 1.592 49.8 3.846 120.2 0.389 3 31.1 0.921 28.8 2.364 73.9 0.518 4.0 41.5 0.625 19.5 1.674 52.3 0.648 5.0 51.8 0.462 14.4 1.281 40.0 0.777 6.0 62.2 0.361 11.3 1.029 32.2 0.907 7.0 72.5 0.293 9.2 0.855 26.7 1.036 8.0 82.9 0.245 7.7 0.729 22.8 1.166 9.0 93.3 0.209 6.5 0.633 19.8 1.295 10.0 103.6 0.181 5.7 0.558 17.4 1.425 11.0 114.0 0.159 5.0 0.497 15.5 1.555 12.0 124.4 0.142 4.4 0.448 14.0 1.684 13.0 134.7 0.127 4.0 0.407 12.7 1.814 14.0 145.1 0.115 3.6 0.372 11.6 1.943 15.0 155.4 0.105 3.3 0.343 10.7 2.073 16.0 165.8 0.096 3.0 0.317 9.9 2.176 16.8 174.1 0.090 2.8 0.299 9.3 1.1.4. Xác định các điểm đặc biệt. Ta có: Va = Vc + Vh ; Vc  Mà: Vh   D 2 4 S Vc  Vh .  1  .(135.10 2 ) 2 4 .143.10 2  2,047[dm 3 ] 2,047  0,13[dm 3 ] 16,8  1  Va = 2,047 + 0,13 = 2,18[dm3] Vz = .Vc = 1,2.0,13 = 0,16 [dm3] Chọn: pr = 0,11 [MN/m2] Vậy các điểm đặc biệt đó là: r(Vc,pr) => r(0,13; 0,11) c(Vc,pc) => c(0,13; 4,059) a(Va,pa) => a(2,18; 0,09) y(Vc,pz) => y(0,13; 7,1) b(Va,pb) => b(2,18; 0,24) z(Vz,pz) => z(0,16; 7,1). Sau khi xác định được các điểm đặc biệt và các điểm trung gian thuộc đường nén và đường giãn nở, ta tiến hành vẽ đồ thị công theo trình tự sau : Vẽ hệ trục toạ độ P - V theo tỷ lệ xích: v = 0,0125 [dm3/mm] SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 3 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong p = 0,032[MN/m2/mm]. Theo cách chọn tỷ lệ xích như trên toạ độ của các điểm đặc biệt và trung gian là : Điểm đặt biệt là: r( 10,4 ; 3,44) c(10,4 ; 126,86) a(174,1 ; 2,81) y(10,4 ; 221,9) b(174,1 ; 9,3) z(12,44 ; 221,9) Nối các điểm trung gian của đường nén và đường giãn nở với các điểm đặc biệt, ta sẽ được đồ thị công lý thuyết. Dùng đồ thị Brick xác định các điểm: Phun sớm (c’). Mở sớm (r’), đóng muộn (a’) của xupáp nạp. Mở sớm (b’), đóng muộn (r’’) của xupáp thải. 1.1.5. Hiệu chỉnh đồ thị công. Xác định các điểm trung gian: Trên đoạn cy lấy điểm c’’ với c’’c = 1/3cy = 1/3(221,9 - 126,89) = 31,67[mm]. Trên đoạn yz lấy điểm z’’ với yz’’ = 1/2yz = 1/2(12,44 - 10,4) = 1,02 [mm]. Trên đoạn ba lấy điểm b’’ với bb’’ = 1/2ba = 1/2(9,3 - 2,81) = 3,245[mm]. Nối các điểm c’,c’’,z’’ với các đường nén, đường giãn nở thành đường cong liên tuc tai điểm chết trên và điểm chết dưới ta nối b’, b’’ nối tiếp xúc với đường thải. Ta nhận được đồ thị công đã hiệu chỉnh. 1.2. Động học và động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền. 1.2.1. Động học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao tâm: Cå cáúu KTTT giao tám laì cå cáúu maì âæåìng xuyãn tám xy lanh træûc giao våïi âæåìng tám truûc khuyíu taûi 1 âiãøm. (Hçnh 1). 1.2.1.1. Sơ đồ kết cấu: O - Giao âiãøm cuía âæåìng tám xi lanh vaì âæåìng tám truûc khuyíu. C - Giao âiãøm cuía âæåìng tám thanh truyãön vaì âæåìng tám chäút khuyíu. B' - Giao âiãøm cuía âæåìng tám xy lanh vaì âæåìng tám chäút piston. A - Vë trê chäút piston khi piston åí ÂCT B - Vë trê chäút piston khi piston åí ÂCD R - Baïn kênh quay cuía truûc khuyíu (m) l - Chiãöu daìi cuía thanh truyãön (m) S - Haình trçnh cuía piston (m) x - Âäü dëch chuyãøn cuía piston tênh tæì ÂCT æïng våïi goïc quay truûc khuyíu  (m)  - Goïc làõc cuía thanh truyãön æïng våïi goïc  (âäü) SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A A x B' S ÂCT  l ÂCD B  R C O Trang 4 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong Hình 1.1: Sơ đồ cơ cấu KTTT giao tâm. 1.2.1.2. Xác định độ dịch chuyển (x) của piston bằng phƣơng pháp đồ thị Brick: Theo phương pháp giải tích chuyển dịch x của piston được tính theo công thức:    x  R.1  cos    .1  cos 2  .   4 Các bước tiến hành vẽ đồ thị như sau : Chọn tỉ lệ xích S = 0,8734 [mm/mm]. Vẽ nữa vòng tròn (0; R/  S ), đường kính AB  S S  2.R S  143  163,73[mm] . 0,8734 Từ tâm O, lấy về phía ĐCD một đoạn OO’ sao cho: R. S . 143.0,25 OO'     10,23[mm] . 2. S 4. S 4.0,8734 Từ O ' kẻ các tia ứng với các góc từ 0 ,10 ,20 ,......,180 , các tia này cắt nữa vòng tròn Brick tương ứng tại các điểm từ 0,1,2,......,18 . Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc S -  phía dưới nữa vòng tròn (O; R/S), trục O thẳng đứng dóng từ A xuống biểu diễn giá trị  từ 0   180 với tỉ lệ xích:   2 / mm , trục OS nằm ngang biểu diễn giá trị S với tỉ lệ xích: S = 0,8734 [mm/mm]. Từ các điểm chia 0,1,2,......,18 trên nữa vòng tròn Brick, ta dóng các đường thẳng song song với trục O. Và từ các điểm chia trên trục O ứng với các giá trị 0 ,10 ,20 ,......,180 ta kẻ các đường nằm ngang song song với OS. Các đường này tương ứng với các góc cắt nhau tại các điểm 0’, 1’, 2’, 3’, ..., 18’. Nối các điểm này lại ta đựơc đường cong biểu diễn độ dịch chuyển của piston (x) theo  : x = f().  C  R O 2R S = 2R x ĐCT A R 2 s R 2 s 90o 0 180o  B M  x = f( O' B ĐCD x Hình 1.2 Phương pháp đồ thị Brick và cách khai triển trên tọa độ x -  1.2.1.3. Giải vận tốc (v) của piston bằng phƣơng pháp đồ thị. Theo phương pháp giải tích ta tính gần đúng vận tốc của piston là:    v  R... sin   . sin 2  .  2 SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A  Trang 5 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong Các bước tiến hành xây dựng đồ thị : Chọn tỷ lệ xích: v  . S .  .n 3,14.2090  218,86rad / s  . 30 30  v  218,86.0,8734  191,15 [mm/s/mm]. Với    Vẽ nữa vòng tròn tâm O bán kính r1  R. v vẽ đường tròn đồng tâm O có bán kính : r2  [mm] và vẽ đường kính AB =S = 2r1. Sau đó R.. [mm] . 2 v S 143   71,5[mm]. . 2 2   0,25 . Ở đây: R   bán kính: r1  r2  R. v  71,5.218,86  81,87[mm]. 191,15 R.. 71.5.218,86.0,25   10,23[mm]. . 2. v 2.191,15 Chia đều nữa vòng tròn bán kính r1 , và vòng tròn bán kính r2 ra 18 phần bằng nhau. Như vậy, ứng với góc  ở nữa vòng tròn bán kính r1 thì ở vòng tròn bán kính r2 sẽ là 2 , 18 điểm trên nữa vòng tròn bán kính r1 mỗi điểm cách nhau 10  và trên vòng tròn bán kính r2 mỗi điểm cách nhau là 20  . Trên nữa vòng tròn r1 ta đánh số thứ tự từ 0, 1, 2, ..., 18 theo chiều ngược kim đồng hồ, còn trên vòng tròn bán kính r2 ta đánh số 0’,1’,2’,..., 18’ theo chiều kim đồng hồ, cả hai đều xuất phát từ tia OA. Từ các điểm chia trên 1/2 vòng tròn bán kính r1, ta dóng các đường thẳng vuông góc với đường kính AB, và từ các điểm chia trên vòng tròn bán kính r2 ta kẻ các đường thẳng song song với AB. Các đường kẻ này sẽ cắt nhau tương ứng theo từng cặp 0-0’;11’;...;18-18’ tại các điểm lần lượt là 0, a, b, c, ..., 18. Nối các điểm này lại bằng một đường cong và cùng với 1/2 vòng tròn bán kính r1 biểu diễn trị số vận tốc v bằng các đoạn 0, 1a, 2b, 3c , ..., 0 ứng với các góc 0, 1,2, 3...18. Phần giới hạn của đường cong này và 1/2 vòng tròn lớn gọi là giới hạn vận tốc của piston. Vẽ hệ toạ độ vuông góc v - s trùng với hệ toạ độ s, trục thẳng đứng Ov trùng với trục O. Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, ta kẻ các đường thẳng song song với trục Ov cắt trục Os tại các điểm 0, 1, 2, 3, .., 18. Từ các điểm này, ta đặt các đoạn thẳng 00, 1a, 2b, 3c, ..., 1818 song song với trục Ov và có khoảng cách bằng khoảng cách các đoạn 0, 1a, 2b, 3c , ..., 0. Nối các điểm 0, a ,b c, ..., 18 lại với nhau ta có đường cong biểu diễn vận tốc của piston v=f(s). 1.2.1.4. Giải đồ thị gia tốc (j) theo phƣơng pháp Tôlê. SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 6 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong Theo phương pháp giải tích lấy đạo hàm của vận tốc theo thời gian ta có công thức để tính gia tốc của piston j  R. 2 .cos   . cos 2 . Để giải gia tốc j của piston, người ta thường dùng phương pháp đồ thị Tôlê vì phương pháp này đơn giản và có độ chính xác cao. Các bước tiến hành xây dựng đồ thị như sau : Ta có: J max  R. 2 .1     71,5.218,86 2.(1  0,25).103  4281,203 [m/s2]. J min   R. 2 .1     71.5.218,86 2.(1  0,25).10 3  2568,7 [m/s ]. 2 Chọn tỷ lệ xích :  J  64,218(m / s 2 / mm) . Vẽ hệ trục J - s. Lấy đoạn thẳng AB trên trục Os, với AB = S/  S = 143 =163,73 [mm]. 0.8734 Tại A, dựng đoạn thẳng AC thẳng góc với AB về phía trên, với: AC  J max j  4281,203  66,67[mm] 64,218 Từ B dựng đoạn thẳng BD thẳng góc với AB về phía dưới, với: BD  J min j   2568.7  40,0[mm]. 64,218 Nối C với D cắt AB tại E, dựng EF thẳng góc với AB về phía dưới một đoạn:  3R 2 3.0,25.71,5.218,86 2.10 3 EF    40,0[mm]. j 64,218 Nối đoạn CF và DF, ta phân chia các đoạn CF và DF thành 8 đoạn nhỏ bằng nhau và ghi số thứ tự cùng chiều, chẳng hạn như trên đoạn CF: C, 1, 2, 3, ..., 7, F; trên đoạn FD: F, 1’, 2’, 3’, ..., 7’, D. Nối các điểm chia 11' ,22 ' ,33' ,... Đường bao của các đoạn này là đường cong biểu diễn gia tốc của piston: J = f(s). 1.2.2. Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền. Tính toán động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền nhằm mục đích xác định các lực tác dụng lên các chi tiết trong cơ cấu ở mỗi vị trí của khuỷu trục để phục vụ cho việc tính toán sức bền, nghiên cứu trạng thái mài mòn của các chi tiết máy và tính toán cân bằng động cơ. Trong quá trình làm việc của động cơ, cơ cấu khuỷu trục thanh truyền chịu tác dụng của các lực sau: Lực quán tính của các chi tiết có khối lượng chuyển động; lực khí thể; trọng lực; lực ma sát. Trừ trọng lực ra, chiều và trị số của các lực khác đều thay đổi theo vị trí của piston trong các chu kỳ công tác của động cơ. Trong các lực nói trên lực quán tính và lực khí thể có trị số lớn hơn cả, nên trong quá trình tính toán ta chỉ xét đến hai loại lực này. 1.2.2.1. Xây dụng đồ thị lực quán tính Pj, lực khí thể Pkt và lực tổng P1. 1.2.2.1.1. Xác định khối lƣợng : Khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến: SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 7 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong Các chi tiết máy trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền tham gia vào chuyển động tịnh tiến bao gồm các chi tiết trong nhóm piston và khối lượng của thanh truyền quy dẩn về đầu nhỏ thanh truyền. Ta có: m'  m pt  m1. Trong đó: m pt : khối lượng nhóm piston, m pt  3,1[kg] . m1 : khối lượng thanh truyền tham gia chuyển động tịnh tiến quy dẫn về đầu nhỏ thanh truyền. m1 = (0,275  0,35). mtt Ta chọn : m1  0,3.mtt  0,3.4,3  1,29[kg] . Vậy khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến là : m'  m pt  m1  3,1  1,29  4,39[kg] . Trong quá trình tính toán, thiết kế và để xây dựng các đồ thị được tiên lợi thì người ta thường tính toán khối lượng chuyển động tịnh tiến và khối lượng chuyển động quay của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền thường tính trên đơn vị diện tích đỉnh piston. Diện tích đỉnh piston: D 2 3,14.1352 FP    14313,88[mm2 ]  0,014314[m 2 ] . 4 4 Khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến tính trên đơn vị diện tích đỉnh piston là: m m' 4,39   306,7[kg/m 2 ] FP 0,014314 1.2.2.1.2. Xác định lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến. Lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến: 2 PJ  m.J  m.R 2 (cos    cos 2 ) , [MN/m ]. Suyra: PJ max  m.J max  m.R. 2 .1    PJ max  306,7.71,5.218,86 2.1  0,25.10 3.10 6  1.313[ MN / m 2 ]. PJ min  m.J min  m.[ R. 2 .1   ]  m.R. 2 .1    PJ min  306,7.71,5.218,86 2.(1  0,25).10 3.10 6  0,7878[ MN / m 2 ]. 1.2.2.1.3. Vẽ đồ thi biểu diễn lực quán tính. Đồ thị Pj này vẽ chung với đồ thị công p-v. Cách vẽ tiến hành tương tự như cách vẽ đồ thị J - s, với: Tỷ lệ xích:  P   P  0,032[MN / m 2 / mm] . J Trục hoành trùng với trục pk của đồ thị công. AC   PJ max P j  1,313  41,04[mm] . 0,032 SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 8 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong BD   PJ min P j EF    0,7878  24,62[mm] . 0,032  3mR 2 p  j  3.306,7.71,5.0,25.218,86 2.10 3.10 6  24,62[mm] . 0,032 1.2.2.1.4. Đồ thị khai triển. Khai triển đồ thị p - V thành p - : Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc p -  , trục hoành O  nằm ngang với trục pk. Trên trục 0  ta chia 10o một, ứng với tỷ lệ xích:   2[0 / mm] . Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công như ta đã vẽ ở trên, ta tiến hành khai triển như sau: Từ các điểm chia trên đồ thi Brick, dóng các đường thẳng song song với Op và cắt đồ thị công tại các điểm trên các đường biểu diễn các quá trình nạp, nén, cháy - giản nỡ và thải. Qua các giao điểm này ta kẻ các đường ngang song song với trục hoành sang hệ trục toạ độ p-  . Từ các điểm chia trên trục O  , kẻ các đường song song với trục Op, những đường này cắt các đường dóng ngang tại các điểm ứng với các góc chia của đồ thị Brick và phù hợp với quá trình làm việc của động cơ. Nối các giao điểm này lại ta có đường cong khai triển đồ thị p -  với tỷ lệ xích :  P  0,032[MN / m 2 / mm] .   2[0 / mm] . Khai triễn đồ thị pj - V thành pj -: Cách khai triễn đồ thị này giống như cách khai triễn đồ thị p -V thành p - . Tuy nhiên, trên đồ thị p - V thì giá trị của lực quán tình là pj nên khi chuyển sang đồ thị p - ta phải đổi dấu. Cộng các giá trị pkt với pj ở các trị số góc  tương ứng, ta vẽ được đường biểu diễn hợp lực của lực quán tính và lực khí thể 1: p1 = pkt + pj , [MN/m2]. 1.2.2.2. Xây dựng đồ thị lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z, lực ngang N theo α. N P 1 P t t  P t t  Z T O N P SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: P 07C4A 1 l P  k t t P t t Trang 9 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong Hình 1.6: Hệ lực tác dụng trên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền giao tâm. sin     Ta có : Lực tiếp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu: T  P1 , [MN/m2]. cos  cos    Lực pháp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu: Z  P1 , [MN/m2]. cos  Lực ngang tác dụng lên phương thẳng góc với đường tâm xylanh: N = P1tg [MN/m2] P1 được xác định trên đồ thị khai triển tương ứng với các giá trị của . sin     cos    Ta có giá trị của góc  trong các công thức , , tg phụ thuộc vào cos  cos  giá trị  ,  theo công thức: sin =  sin. Ta lập bảng xác định các giá trị N, T, Z (bảng 1.2). Sau đó, ta tiến hành vẽ đồ thị N, T, Z theo  trên hệ trục toạ độ vuông góc chung (N, T, Z - ). Bảng 1.2. Giá trị T, Z, N ứng với các góc α T   Z   N   P  0,032[MN / m 2 / mm] ,   2 [độ/mm] (độ) Sin(α+β)/Cosβ P1(mm) T(mm) cos(α+β)/Cosβ Z(mm) tgβ N(mm) 0 0.000 -43.850 0.000 1.000 -43.850 0.0000 0.000 10 0.216 -43.500 -9.415 0.977 -42.511 0.0435 -1.890 20 0.423 -40.600 -17.160 0.910 -36.960 0.0858 -3.484 30 0.609 -36.000 -21.928 0.803 -28.909 0.1260 -4.536 40 0.768 -30.000 -23.025 0.661 -19.842 0.1628 -4.884 50 0.891 -23.100 -20.593 0.493 -11.396 0.1951 -4.507 60 0.977 -15.700 -15.337 0.308 -4.835 0.2218 -3.482 70 1.022 -8.400 -8.588 0.115 -0.965 0.2417 -2.030 80 1.029 -1.500 -1.543 -0.077 0.115 0.2540 -0.381 90 1.000 4.700 4.700 -0.258 -1.214 0.2582 1.214 100 0.941 10.000 9.407 -0.424 -4.238 0.2540 2.540 110 0.857 14.000 11.998 -0.569 -7.968 0.2417 3.384 120 0.755 17.000 12.837 -0.692 -11.765 0.2218 3.770 130 0.641 19.000 12.172 -0.792 -15.053 0.1951 3.707 140 0.518 20.300 10.517 -0.871 -17.675 0.1628 3.305 150 0.391 20.900 8.170 -0.929 -19.417 0.1260 2.633 SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 10 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong 160 0.261 21.110 5.518 -0.969 -20.457 0.0858 1.812 170 0.131 21.160 2.769 -0.992 -20.998 0.0435 0.919 180 0.000 21.170 0.000 -1.000 -21.170 0.0000 0.000 190 -0.131 21.205 -2.775 -0.992 -21.043 -0.0435 -0.921 200 -0.261 21.200 -5.541 -0.969 -20.544 -0.0858 -1.819 210 -0.391 21.025 -8.218 -0.929 -19.533 -0.1260 -2.649 220 -0.518 20.660 -10.703 -0.871 -17.989 -0.1628 -3.364 230 -0.641 19.800 -12.684 -0.792 -15.687 -0.1951 -3.863 240 -0.755 18.200 -13.744 -0.692 -12.595 -0.2218 -4.036 250 -0.857 15.600 -13.370 -0.569 -8.878 -0.2417 -3.770 260 -0.941 12.000 -11.288 -0.424 -5.086 -0.2540 -3.048 270 -1.000 7.650 -7.650 -0.258 -1.975 -0.2582 -1.975 280 -1.029 2.900 -2.984 -0.077 -0.222 -0.2540 -0.737 290 -1.022 -2.200 2.249 0.115 -0.253 -0.2417 0.532 300 -0.977 -6.770 6.614 0.308 -2.085 -0.2218 1.501 310 -0.891 -9.630 8.585 0.493 -4.751 -0.1951 1.879 320 -0.768 -7.830 6.010 0.661 -5.179 -0.1628 1.275 330 -0.609 3.200 -1.949 0.803 2.570 -0.1260 -0.403 340 -0.423 27.600 -11.666 0.910 25.125 -0.0858 -2.369 350 -0.216 63.700 -13.787 0.977 62.252 -0.0434 -2.768 360 0.000 118.700 0.000 1.000 118.700 0.0000 0.000 370 0.216 175.700 38.029 0.977 171.705 0.0435 7.635 380 0.423 114.600 48.437 0.910 104.325 0.0858 9.835 390 0.609 65.200 39.714 0.803 52.358 0.1260 8.214 400 0.768 34.200 26.249 0.661 22.620 0.1628 5.568 410 0.891 19.100 17.027 0.493 9.422 0.1951 3.727 420 0.977 15.430 15.074 0.308 4.752 0.2218 3.422 430 1.022 15.790 16.143 0.115 1.814 0.2417 3.816 440 1.029 17.550 18.058 -0.077 -1.343 0.2540 4.458 450 1.000 21.240 21.240 -0.258 -5.484 0.2582 5.484 460 0.941 22.150 20.836 -0.424 -9.387 0.2540 5.627 SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 11 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong 470 0.857 24.350 20.869 -0.569 -13.858 0.2417 5.885 480 0.755 26.260 19.830 -0.692 -18.173 0.2218 5.824 490 0.641 26.760 17.143 -0.792 -21.201 0.1951 5.221 500 0.518 26.960 13.967 -0.871 -23.474 0.1628 4.389 510 0.391 26.500 10.359 -0.929 -24.619 0.1260 3.339 520 0.261 26.000 6.796 -0.969 -25.195 0.0858 2.231 530 0.131 25.160 3.292 -0.992 -24.968 0.0434 1.093 540 0.000 24.400 0.000 -1.000 -24.400 0.0000 0.000 550 -0.131 23.700 -3.101 -0.992 -23.519 -0.0435 -1.030 560 -0.261 23.200 -6.064 -0.969 -22.482 -0.0858 -1.991 570 -0.391 22.473 -8.784 -0.929 -20.878 -0.1260 -2.831 580 -0.518 21.500 -11.138 -0.871 -18.720 -0.1628 -3.500 590 -0.641 19.700 -12.620 -0.792 -15.608 -0.1951 -3.844 600 -0.755 17.690 -13.358 -0.692 -12.242 -0.2218 -3.923 610 -0.857 14.690 -12.590 -0.569 -8.361 -0.2417 -3.550 620 -0.941 10.590 -9.962 -0.424 -4.488 -0.2540 -2.690 630 -1.000 5.390 -5.390 -0.258 -1.392 -0.2582 -1.392 640 -1.029 -0.800 0.823 -0.077 0.061 -0.2540 0.203 650 -1.022 -7.760 7.933 0.115 -0.892 -0.2417 1.875 660 -0.977 -15.130 14.781 0.308 -4.659 -0.2218 3.355 670 -0.891 -22.500 20.058 0.493 -11.100 -0.1951 4.390 680 -0.768 -29.400 22.565 0.661 -19.445 -0.1628 4.787 690 -0.609 -35.400 21.562 0.803 -28.427 -0.1260 4.460 700 -0.423 -40.000 16.907 0.910 -36.414 -0.0858 3.433 710 -0.216 -42.680 9.238 0.977 -41.710 -0.0434 1.855 720 0.000 -43.850 0.000 1.000 -43.850 0.0000 0.000 1.2.2.3. Xây dựng đồ thị T - α: Thứ tự làm việc của động cơ 1-4-2-5-3-6. 180. 180.4   120O . Góc công tác  ct  i 6 Dựa vào bảng tính T ở trên, tra các giá trị tương ứng mà Ti đã tịnh tiến theo  Sau đó, cộng tất cả các giá trị Ti lại ta có các giá trị của T.T = T1 + T2 + T3 + T4+T5+T6). SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 12 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong Vẽ đường Ttb theo bảng 1.3.  Ttb được xác định bằng đếm diện tích bao bởi đường T với trục hoành  rồi chia diện tích này cho chiều dài trục hoành, ta có được giá trị Ttb : 12  Ttb   (T ) i 1 12 i  257,08  20,83[mm]. 12  Ttb được xác định theo công thức lý thuyết như sau:  Ttblt  30.N i .10 3 , [ MN / m 2 ].  .R.FP ..n Trong đó: N i - công suất chỉ thị của động cơ, N i  Với:  m  (0,63  0,93) , chọn  m  0,9  N i  Ne m 130  144,44 [kW]. 0,9 n: là số vòng quay của động cơ, n = 2090[v/p]. FP : là diện tích đỉnh piston, FP  0,014314[m2 ] . R: là bán kính quay của trục khuỷu, R  71,5[mm]  71,5.103 [m] .  : là hệ số hiệu đính đồ thị công, lấy   1 (đồ thị công đã hiệu chỉnh).   Ttblt 30.144,44.10 3   0,644855[MN / m 2 ] . 3  .71,5.10 .0,014314.1.2090  Giá trị  Ttblt biểu diễn trên đồ thị là:  Ttblt   Ttb T  0,644855  20,15[mm]. 0,0320 Ta kiểm nghiệm bằng công thức thực nghiệm như sau:  Ttblt   Ttb  Ttblt .100%  20,15  20,83 20,15 SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A 100%  3,37% Trang 13 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong (độ) T1 (mm) (độ) T2(mm) (độ) T3 (mm) 4 (độ) T4 (mm) 5 (độ) T5 (mm) 6 (độ) T6(mm) (mm) 0 0.0 240 -13.7 480 19.8 120 12.8 360 0.0 600 -13.4 5.6 10 -9.4 250 -13.4 490 17.1 130 12.2 370 38.0 610 -12.6 32.0 20 -17.2 260 -11.3 500 14.0 140 10.5 380 48.4 620 -10.0 34.5 30 -21.9 270 -7.7 510 10.4 150 8.2 390 39.7 630 -5.4 23.3 40 -23.0 280 -3.0 520 6.8 160 5.5 400 26.2 640 0.8 13.4 50 -20.6 290` 2.2 530 3.3 170 2.8 410 17.0 650 7.9 12.7 60 -15.3 300 6.6 540 0.0 180 0.0 420 15.1 660 14.8 21.1 70 -8.6 310 8.6 550 -3.1 190 -2.8 430 16.1 670 20.1 30.3 80 -1.5 320 6.0 560 -6.1 200 -5.5 440 18.1 680 22.6 33.5 90 4.7 330 -1.9 560 -8.8 210 -8.2 450 21.2 690 21.6 28.6 100 9.4 340 -11.7 580 -11.1 220 -10.7 460 20.8 700 16.9 13.6 110 12.0 350 -13.8 590 -12.6 230 -12.7 470 20.9 710 9.2 3.0 120 12.8 360 0.0 600 -13.4 240 -13.7 480 19.8 720 0.0 18.4 Bảng 1.3: Bảng tính xây dựng đồ thị = f().Tỷ lệ xích T = 0.032[MN/m2/mm]. SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 1 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong 1.2.2.4. Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Mục đích xây dựng đồ thị phụ tải trên chốt khuỷu nhằm: Xác định lực tác dụng trên chốt ở mỗi vị trí của trục khuỷu. Khai triển đồ thị phụ tải theo quan hệ Q- chúng ta các định được phụ tải lớn nhất, bé nhất và trung bình trên chốt khuỷu. Từ đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu, chúng ta xây dựng được đồ thị phụ tải trên đầu to thanh truyền và các đồ thị mài mòn trên chốt khuỷu cũng như trên đầu to thanh truyền, từ đó biết được khu vực chịu phụ tải bé nhất trên chốt khuỷu để khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn trên chốt khuỷu được tối ưu nhất. Cách vẽ: Vẽ hệ toạ độ T - Z gốc toạ độ O’, trục O’Z có chiều dương hướng xuống dưới. Chọn tỉ lệ xích : T   Z   P  0,0320(MN / m 2 / mm) . Đặt giá trị của các cặp (T, Z) theo các góc  tương ứng lên hệ trục toạ độ T - Z. Ứng với mỗi cặp giá trị (T, Z) ta có một điểm. đánh dấu các điểm từ 0,1,2,  72 ứng với các góc  từ 0  720 nối các điểm lại ta có đường cong biểu diễn véctơ phụ tải tác dung lên chốt khuỷu. Dịch chuyển gốc toạ độ. Trên trục O’Z (theo chiều dương), ta lấy điểm O với OO'  PR o (lực quán tính ly tâm). Lực quán tính ly tâm : PRo  m2 .R. 2 . m2  0,7.mtt : khối lượng đơn vị của thanh truyền quy dẫn về đầu to thanh truyền. Fp  PRo  0,7.mtt .R. 2 0,7.4,3.71,5.10 3.218,86 2  .10 6  0,7202 [MN/m2]. FP 0,014314 Với tỷ lệ xích  Z ta dời gốc toạ độ O’ xuống cách O một đoạn O’O: O' O  PRo z  0,7202  22,509[mm]. 0,032 Ta có điểm O chính là tâm chốt khuỷu. Từ tâm O vẽ vòng tròn tượng trưng chốt khuỷu. Xác định giá trị, phương chiều và điểm đặt lực. Giá trị của lực là độ dài véctơ tính từ gốc O đến vị trí bất kì mà ta cần. Chiều của lực hướng từ tâm O ra ngoài. Điểm đặt của lực là giao của phương kéo dài về phía O của véctơ lực và đường tròn tượng trưng cho chốt khuỷu 1.2.2.5. Khai triển đồ thị phụ tải trong hệ toạ độ cực thành đồ thị Q - . Khai triển đồ thị phụ tải ở toạ độ độc cực trên thành đồ thị Q -  rồi tính phụ tải trung bình Qtb . Chọn tỉ lệ xích Q   P  0,0320[MN / m 2 / mm] .   2[ o / mm] . SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 1 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong Lập bảng tính xây dựng đồ thị Q -  Tiến hành đo các khoảng cách từ tâm O đến các điểm i (Ti, Zi) trên đò thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, ta nhận được các giá trị Qi tương ứng. Sau đó lập bảng Q ảng 1.4). Baíng 1.4: Baíng tênh xáy dæûng âäö thë Q- α 2 Tyí lãû xêch: µQ = µT = µZ = µN = µpk0 = 0,032[MN/m /mm]. [âäü]  Z[mm] T[mm] 0 -43.85 0.00 (ZPk0)[mm] -66.4 10 -42.51 -9.42 -65.0 65.7 20 -36.96 -17.16 -59.5 61.9 30 -28.91 -21.93 -51.4 55.9 40 -19.84 -23.03 -42.4 48.2 50 -11.40 -20.59 -33.9 39.7 60 -4.83 -15.34 -27.3 31.4 70 -0.97 -8.59 -23.5 25.0 80 0.11 -1.54 -22.4 22.4 90 -1.21 4.70 -23.7 24.2 100 -4.24 9.41 -26.7 28.4 110 -7.97 12.00 -30.5 32.8 120 -11.76 12.84 -34.3 36.6 130 -15.05 12.17 -37.6 39.5 140 -17.68 10.52 -40.2 41.5 150 -19.42 8.17 -41.9 42.7 160 -20.46 5.52 -43.0 43.3 170 -21.00 2.77 -43.5 43.6 180 -21.17 0.00 -43.7 43.7 190 -21.04 -2.77 -43.6 43.6 200 -20.54 -5.54 -43.1 43.4 210 -19.53 -8.22 -42.0 42.8 220 -17.99 -10.70 -40.5 41.9 230 -15.69 -12.68 -38.2 40.2 240 -12.60 -13.74 -35.1 37.7 250 -8.88 -13.37 -31.4 34.1 260 -5.09 -11.29 -27.6 29.8 270 -1.98 -7.65 -24.5 25.7 280 -0.22 -2.98 -22.7 22.9 SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Q[mm] 66.4 Trang 2 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong 290 -0.25 2.25 -22.8 22.9 300 -2.08 6.61 -24.6 25.5 310 -4.75 8.58 -27.3 28.6 320 -5.18 6.01 -27.7 28.3 330 2.57 -1.95 -19.9 20.0 340 25.13 -11.67 2.6 12.0 350 62.25 -13.79 39.7 42.1 360 118.70 0.00 96.2 96.2 370 171.70 38.03 149.2 154.0 380 104.33 48.44 81.8 95.1 390 52.36 39.71 29.8 49.7 400 22.62 26.25 0.1 26.2 410 9.42 17.03 -13.1 21.5 420 4.75 15.07 -17.8 23.3 430 1.81 16.14 -20.7 26.2 440 -1.34 18.06 -23.9 29.9 450 -5.48 21.24 -28.0 35.1 460 -9.39 20.84 -31.9 38.1 470 -13.86 20.87 -36.4 41.9 480 -18.17 19.83 -40.7 45.3 490 -21.20 17.14 -43.7 47.0 500 -23.47 13.97 -46.0 48.1 510 -24.62 10.36 -47.1 48.3 520 -25.20 6.80 -47.7 48.2 530 -24.97 3.29 -47.5 47.6 540 -24.40 0.00 -46.9 46.9 550 -23.52 -3.10 -46.0 46.1 560 -22.48 -6.06 -45.0 45.4 570 -20.88 -8.78 -43.4 44.3 580 -18.72 -11.14 -41.2 42.7 590 -15.61 -12.62 -38.1 40.2 600 -12.24 -13.36 -34.8 37.2 610 -8.36 -12.59 -30.9 33.3 620 -4.49 -9.96 -27.0 28.8 630 -1.39 -5.39 -23.9 24.5 640 0.06 0.82 -22.4 22.5 SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 3 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong 650 -0.89 7.93 -23.4 24.7 660 -4.66 14.78 -27.2 30.9 670 -11.10 20.06 -33.6 39.1 680 -19.44 22.56 -42.0 47.6 690 -28.43 21.56 -50.9 55.3 700 -36.41 16.91 -58.9 61.3 710 -41.71 9.24 -64.2 64.9 720 -43.85 0.00 -66.4 66.4   Vẽ đồ thị: Vẽ hệ truc tọa độ Q- Dựa vào bảng Q - , đặt các tọa Qi tương ứng với  lên hệ tọa độ Q0. Dùng thước cong nối các điểm Qi lại, ta có đồ thị Q = f(). Tính Qtb: Sau khi vẽ xong đồ thị Q = f(), ta xác định Qtb bằng cách đếm diện tích bao bởi đường cong Q với truc hoành rồi chia diện tích này cho chiều dài trục hoành, ta có Qtb: 72 Qtb   Q i 1 72 i  3057.98  41,89[mm] 72 Các giá trị Qi biểu diễn trên đồ thị Q- có đơn vị là [mm]. Do vậy, để có giá trị thật của Qi, ta có: Qtt = Qi . Q, [MM/m2].  Qmax = 154.Q = 154.0,032 = 4,928[MN/m2].   Qmim = 12.Q = 12.0,032 = 0,384[MN/m2]. Qtb = 41,89.Q = 41,89.0,032 = 1,341[MN/m2]. 1.2.2.6. Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền. Dựa trên nguyên lý lực và phản lực tác dụng tại 1 điểm bất kỳ trên chốt khuỷu và đầu to thanh truyền và xét đến sự chuyển động tương đối của chúng, ta có thể xây dựng được đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền, nhờ có kết quả xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên trục khuỷu. Tại bất kỳ một điểm trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, chúng ta hoàn toàn xác định được giá trị, phương, chiều và điểm đặt của lực tác dụng lên chốt khuỷu. Bây giờ chúng ta xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền tức là tìm các phản lực tác dụng lên ổ trượt đầu to thanh truyền do phụ tải Q trên chốt khuỷu gây ra. Như vậy, ứng với một giá trị Q ta sẽ có một phản lực Q’i bằng nhau về giá trị nhưng ngược chiều nhau. Còn điểm đặt của phản lực này do có sự chuyển động tương đối nên tại vị trí của một chốt khuỷu có góc i thì trên đầu to thanh truyền sẽ SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 4 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong có một góc tương ứng là i + i, chiều quay của đầu to thanh truyền ngược chiều quay với chốt khuỷu. Giá trị i có thể là dương hoặc có thể là âm tùy thuộc vào  và  được xác định theo bảng 1.5 : Bảng 1.5: Giá trị góc α, β, ( α+ β). (âäü)  Sin  Sin  (âäü)  (âäü)  0 0.000 0.000 0.00 0.00 10 0.174 0.043 2.49 12.49 20 0.342 0.086 4.91 24.91 30 0.500 0.125 7.18 37.18 40 0.643 0.161 9.25 49.25 50 0.766 0.192 11.04 61.04 60 0.866 0.217 12.50 72.50 70 0.940 0.235 13.59 83.59 80 0.985 0.246 14.25 94.25 90 1.000 0.250 14.48 104.48 100 0.985 0.246 14.25 114.25 110 0.940 0.235 13.59 123.59 120 0.866 0.217 12.50 132.50 130 0.766 0.192 11.04 141.04 140 0.643 0.161 9.25 149.25 150 0.500 0.125 7.18 157.18 160 0.342 0.086 4.91 164.91 170 0.174 0.043 2.49 172.49 180 0.000 0.000 0.00 180.00 190 -0.174 -0.043 -2.49 187.51 200 -0.342 -0.086 -4.91 195.09 210 -0.500 -0.125 -7.18 202.82 220 -0.643 -0.161 -9.25 210.75 230 -0.766 -0.192 -11.04 218.96 240 -0.866 -0.217 -12.50 227.50 250 -0.940 -0.235 -13.59 236.41 260 -0.985 -0.246 -14.25 245.75 270 -1.000 -0.250 -14.48 255.52 280 -0.985 -0.246 -14.25 265.75 SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 5 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong 290 -0.940 -0.235 -13.59 276.41 300 -0.866 -0.217 -12.50 287.50 310 -0.766 -0.192 -11.04 298.96 320 -0.643 -0.161 -9.25 310.75 330 -0.500 -0.125 -7.18 322.82 340 -0.342 -0.086 -4.91 335.09 350 -0.174 -0.043 -2.49 347.51 360 0.000 0.000 0.00 360.00 370 0.174 0.043 2.49 372.49 380 0.342 0.086 4.91 384.91 390 0.500 0.125 7.18 397.18 400 0.643 0.161 9.25 409.25 410 0.766 0.192 11.04 421.04 420 0.866 0.217 12.50 432.50 430 0.940 0.235 13.59 443.59 440 0.985 0.246 14.25 454.25 450 1.000 0.250 14.48 464.48 460 0.985 0.246 14.25 474.25 470 0.940 0.235 13.59 483.59 480 0.866 0.217 12.50 492.50 490 0.766 0.192 11.04 501.04 500 0.643 0.161 9.25 509.25 510 0.500 0.125 7.18 517.18 520 0.342 0.086 4.91 524.91 530 0.174 0.043 2.49 532.49 540 0.000 0.000 0.00 540.00 550 -0.174 -0.043 -2.49 547.51 560 -0.342 -0.086 -4.91 555.09 570 -0.500 -0.125 -7.18 562.82 580 -0.643 -0.161 -9.25 570.75 590 -0.766 -0.192 -11.04 578.96 600 -0.866 -0.217 -12.50 587.50 610 -0.940 -0.235 -13.59 596.41 620 -0.985 -0.246 -14.25 605.75 630 -1.000 -0.250 -14.48 615.52 640 -0.985 -0.246 -14.25 625.75 SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 6 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong 650 -0.940 -0.235 -13.59 636.41 660 -0.866 -0.217 -12.50 647.50 720 0.000 0.000 0.00 720.00  Cách vẽ như sau: Vẽ dạng đầu to thanh truyền lên một tờ giấy bóng, tâm của đầu to thanh truyền là O. Vẽ một vòng tròn bất kỳ, tâm O. Giao điểm của đường tâm phần thân thanh truyền với vòng tâm O là điểm 00. Từ điểm 00, ghi trên vòng tròn các điểm 1, 2, 3, ..., 72 theo chiều quay trục khuỷu (chiều kim đồng hồ) và tương ứng với các góc 0 + 0, 100 + 100, 200 + 200, 300 + 300, ..., 7200 + 7200. Đem tờ giấy bóng này đặt chồng lên đồ thị phụ tải của chốt khuỷu sao cho tâm O trùng với tâm O của đồ thị phụ tải chốt khuỷu. Lần lượt xoay tờ giấy bóng cho các điểm 0, 1, 2, 3, ..., 72 trùng với trục OZ của đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu. Đồng thời đánh dấu các điểm đầu mút của các véctơ Q0, Q1, Q2, ..., Q72 của đồ thị phụ tải chốt khuỷu hiện trên tờ giấy bóng bằng các điểm 0, 1, 2, 3, ..., 72. Nối lần lượt các điểm vừa đánh dấu trên tờ giấy bóng theo đúng thứ tự ta được đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền. Xác định giá trị, phương chiều, và điểm đặt lực: Giá trị là độ dài của véctơ tính từ tâm O đến bất kỳ vị trí nào ta cần xác định trên đồ thị. Chiều của lực từ tâm O đi ra. Điểm đặt là giao điểm của véctơ và vòng tròn tượng trưng cho đầu to thanh truyền. 1.2.2.7. Đồ thị mài mòn chốt khuỷu: Đồ thị mài mòn của chốt khuỷu (hoặc cổ trục khuỷu ...) thể hiện trạng thái chịu tải của các điểm trên bề mặt trục. Đồ thị này cũng thể hiện trạng thái hao mòn lý thuyết của trục, đồng thời chỉ rõ khu vực chịu tải ít để khoan lỗ dầu theo đúng nguyên tắc đảm bảo đưa dầu nhờn vào ổ trượt ở vị trí có khe hở giữa trục và bạc lót của ổ lớn nhất. Aïp suất bé làm cho dầu nhờn lưu động dễ dàng. Sở dĩ gọi là mài mòn lý thuyết vì khi vẽ ta dùng các giả thuyết 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 về công nghệ, sử dụng và lắp ghép Các bước tiến hành vẽ như sau: Trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta vẽ vòng tâm O, bán kính bất kì. Chia vòng tròn này thành 24 phần bằng nhau, tức là chia theo 15o theo chiều ngược chiều SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 7 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong kim đồng hồ, bắt đầu tại điểm 0 là giao điểm của vòng tròn O với trục OZ (theo chiều dương), tiếp tục đánh số thứ tự 1, 2, ..., 23 lên vòng tròn. Từ các điểm chia 0, 1, 2, ..., 23 của vòng tròn O, ta kẻ các tia qua tâm O và kéo dàì, các tia này sẽ cắt đồ thị phụ tải phụ tải tại nhiều điểm, có bao nhiêu điểm cắt đồ thị thì sẽ có bấy nhiêu lực tác dụng tại điểm chia đó. Do đó ta có :  Q ' i  Q ' i 0  Q ' i1  ..  Q ' in . Trong đó: i : Tại mọi điểm chia bất kì thứ i. 0, 1, ..., n: Số điểm giao nhau của tia chia với đồ thị phụ tải tại 1 điểm chia. Lập bảng ghi kết quả  Q ' i . Tính Q i theo các dòng: Q i   Q'0   Q'1 ...   Q'23 . Chọn tỉ lệ xích :   1,6(MN / m 2 / mm) Vẽ vòng tròn bất kỳ tượng trưng cho chốt khuỷu, chia vòng tròn thành 24 phần bằng nhau đồng thời đánh số thứ tự 0, 1, ..., 23 theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. Vẽ các tia ứng với số lần chia. Lần lượt đặt các giá trị Q 0 , Q1,.., Q 23. lên các tía tương ứng theo chiều từ ngoài vào tâm vòng tròn. Nối các đầu mút lại ta có dạng đồ thị mài mòn chốt khuỷu. Các hợp lực Q 0 , Q1,.., Q 23. được tính theo bảng 1.5. SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 8 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong Baíng 1.5 Baíng Xáy dæûng âäö thë maìi moìn chäút khuyíu Q = 1.6 (MN/m 2 /mm) 0 1 2 3 4 5 Q  249. 5 237. 5 249. 5 237. 5 249. 5 237. 5 249. 5 237. 5 249. 5 237. 5 237. 5 Q  77.5 77.5 77.5 77.5 77.5 77.5 Âiãøm Læûc Q  6 7 11 11 11 11 11 11 11 11 Q  17.5 17.5 17.5 17.5 17.5 17.5 17.5 17.5 10 Q  9 10 11 12 13 14 15 10 10 10 10 10 10 10 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 12 12 12 12 12 12 12 12 12 14.5 14.5 14.5 14.5 14.5 14.5 14.5 14.5 14.5 19 19 19 19 19 19 19 19 19 28 28 28 28 28 28 28 28 28 52.5 52.5 52.5 52.5 52.5 52.5 52.5 52.5 52.5 96 96 152. 5 96 152. 5 96 152. 5 96 152. 5 96 152. 5 96 152. 5 96 152. 5 Q  18 19 20 21 22 23 249. 5 249. 5 237. 5 249. 5 237. 5 249. 5 237. 5 77.5 77.5 11 10 Q  17 17.5 10.5 Q  16 77.5 Q  Q  8 Q  Q  Q  Q  Q  97 Q  96 152. 5 152. 5 97 97 97 97 97 97 97 97 60.5 60.5 60.5 60.5 60.5 60.5 60.5 60.5 60.5 42 42 42 42 42 42 42 42 42 32 32 32 32 32 32 32 32 32 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 23.5 23.5 23.5 23.5 23.5 23.5 23.5 23.5 23.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 118. 5 21.5 118. 5 21.5 118. 5 21.5 118. 5 21.5 118. 5 21.5 118. 5 Q  Q  Q  Q  Q  21.5 Q  21.5 118. 5 21.5 118. 5 118. 5 256 256 256 256 256 640 409. 5 200 175 260 395 482 532 562 579. 5 587 582. 5 551. 5 477 443 602 791 256 986. 5 256 988 256 881. 5 256 999 1032 1017 19.9 80 19.7 60 17.6 30 12.8 00 8.19 0 4.00 0 3.50 0 5.20 0 7.90 0 9.64 0 10.6 40 11.2 40 11.5 90 11.7 40 11.6 50 11.0 30 9.54 0 8.86 0 12.0 40 15.8 20 19.7 30 20.6 40 20.3 30 Q  Q  Q[mm] Q[MN/m2]] 1010 .5 20.2 10 SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 1 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong Phần 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ THAM KHẢO 2.1. Giới thiệu về động cơ tham khảo. Các thông số kĩ thuật động cơ tham khảo (động cơ AMZ-236). Thông số Động cơ đề cho Động cơ tham khảo Nhiên liệu/số xylanh Diesel\V6 Diesel\V6 Công suất cực đại(kW)/số 130/2090 134/2100 vòng quay (v/ph) Tỉ số nén 16,8 16,5 Kết cấu chung của động cơ AMZ-236 trong hình 2.1. 2.2 Các đặc điểm chung của động cơ tham khảo. 2.2.1 Nhóm pittông, thanh truyền, xilanh. (hình 2.2). 2.2.1.1 Nhóm pittông. (hình 2.3) Đỉnh pittông kiểu lõm hình ω, loại đỉnh này có chỉ tiêu kinh tế cao vì nó tạo ra xoáy lốc rất mạnh trong quá trình cháy làm cho quá trình cháy nhiên liệu đạy hiệu quả cao. Vòi phun của các loại động cơ này thường đặt trên nắp xilanh hướng vào phía giữa đỉnh pittông, để có thể phun trực tiếp nhiên liệu vào buồng cháy trên đỉnh pittông. Đầu pittông có 4 rãnh xécmăng trong đố có 3 rãnh xécmăng khí và 1 rãnh xécmăng dầu, rãnh xécmăng dầu có các lỗ để đưa dầu bôi trơn xilanh về lại cácte. Thân pittông có hình ôvan để chống hiện tượng bó cứng giữa pittông và xilanh do sụ dãn nở nhiệt và tác dụng của lực ngang N gây ra. Mặt trong thân pittông có các đường gân để tăng độ cứng vững cho pittông trong quá trình làm việc. Chân pittông không làm bằng mà được khoét lõm vào để giảm trọng lượng cho pittông. Chốt pittông là một ống hình trụ được vát ở hai đầu. Chốt pittông lắp tự do với đầu nhỏ thanh truyền được hãm bằng hai vòng khóa tại hai đầu chốt pittông. Xécmăng có 4 xécmăng, 3 xécmăng khí và 1 xécmăng dầu. Xécmăng khí có kết cấu khá đơn giản, tiếp diện ngang là hình chữ nhật. Xécmăng dầu là loại xécmăng tổ hợp gồm một vòng lò xo đệm đặt giữa vành thép mỏng, loại này có tác dụng tăng áp suất tiếp xúc. 2.2.1.2 Thanh truyền. Loại thanh truyền lắp kế tiếp, loại này hai thanh truyền của hai hàng xilanh giống hệt nhau, lắp kế tiếp trên cùng một chốt khuỷu. Chúng có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ, đầu to mỏng hơn nhiều so với các loại khác. Tuy nhiên, khuyết điểm lớn nhất của loại này là chốt khuỷu phải làm dài làm tăng trọng lượng động cơ và độ cứng vững của trục khuỷu. Đầu nhỏ thanh truyền có rãnh chứa dầu có chức năng bôi trơn, chốt pittông và đầu nhỏ thanh truyền có bạc lót để giảm mài mòn. Thân thanh truyền có tiếp diện hình chữ I có khoang lỗ dầu bôi. Đầu to thanh truyền có lỗ bắn dầu bôi trơn thành xilanh.Chổ chuyển tiếp giữa thân và đầu to có góc lượn để giảm ứng suất tập trung. SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 1 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong 2.2.1.3. Xilanh. Xilanh là ống trụ tròn, được đúc rời so với thân máy để tiện việc thay thế và được cố định với thân máy nhờ các gờ trên xilanh. Xilanh được làm mát trực tiếp. 2.2.2. Trục khuỷu. (hình 2.4) Trục khuỷu có kết cấu đặc biệt được dùng cho động cơ chữ V, khó chế tạo và giá thành cao. Là loại trục khuỷu nguyên đủ cổ: có 5 cổ khuỷu để tăng độ cứng vững và 3 chốt khuỷu. Trên mỗi chốt khuỷu được lắp 2 thanh truyền và có 2 lỗ dầu bôi trơn. Đầu trục khuỷu có lắp bánh răng dẫn động trục cam, lắp puli dẫn động bơm nước và quạy gió…. và đuôi được lắp với bánh đà. 2.2.3. Cơ cấu phân phối khí. Dùng phương án bố trí xupap treo(12 xupap) vì dung tích buông cháy của động cơ Diesel nhỏ, tỉ số nén cao. Trục cam được dẫn động từ trục khuỷu bằng bánh răng trung gian, có ưu điểm rất lớn là kết cấu đơn giản, do cặp bánh răng phân phối khí thường dùng bánh răng nghiêng nên ăn khớp êm và bền. Nhược điểm : thân máy thêm phức tạp, cồng kềnh. Dùng một trục cam đặt giữa 2 hàng xylanh để dẫn động toàn bộ xupap. 2.2.4. Hệ thống làm mát. Hệ thống làm mát bằng nước kiểu cưỡng bức. So với kiểu làm mát bằng không khí thì làm mát bằng nước có cấu tạo phức tạp hơn vì có thêm két nước, bơm nước, ống dẫn nước…. nhưng hiệu quả làm mát cao hơn so với kiểu là mát bằng không khí. Kiểu làm mát: cưỡng bức tuần hoàn kín 1 vòng .Kiểu này có những ưu điểm nổi bật so với các kiểu khác: Hiệu suất làm mát cao, đỡ phải bổ sung nước, thuận lợi đối với xe đường dài, tận dụng trở lại nguồn nước để làm mát động cơ. Bơm nước và quạt gió được dẫn động từ puli trục khuỷu bằng đai. 2..2.5. Hệ thống bôi trơn. (hình 2.5) Kiểu cưỡng bức cácte ướt (dầu bôi trơn được chứa bên trong cácte) Dầu bôi trơn được bơm đẩy lên bôi trơn các bề mặt làm việc, đảm bảo tốt tất cả các yêu cầu về bôi trơn, làm mát, tẩy rửa các bề mặt ma sát, ổ trục…. Ưu điểm: cung cấp dầu đầy đủ về số lượng và chất lượng, độ tin cậy làm việc của hệ thống bôi trơn tương đối cao. Nhược điểm: Do dầu chứa trong cácte nên khi động cơ làm việc ở độ nghiêng lớn, dầu nhờn sẽ dồn về một phía khiến phao hút dầu bị hẫng, lưu lượng dầu cung cấp không đạt yêu cầu. SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 2 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong Hình 2.1: Mặt cắt động cơ tham khảo. 1-Cátte, 2-Máy phát, 3-Thanh truyền, 4-piston, 5,16-Xilanh, 6-Đường thải, 7-Kim phun, 8-Bơm cao áp, 9-Lọc khí, 10,11-Đường nạp, 12-Xupáp, 14-Thân máy, 17-Trục khuỷu. SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 3 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong Hình 2.2: Nhóm piston, thanh truyền, xilanh động cơ tham khảo. 1-Thân máy, 2-Gờ, 3-Xilanh, 5-Vòng khóa, 6-Chốt piston, 7-Xecmăng dầu, 8-Xecmăng khí, 9-bạc đầu nhỏ, 10-piston, 11-Thanh truyền, 12-Bạc đầu to, 14-Vít. Hình 2.3: Piston. 1,3-Xilanh, 2-Than máy, 4-Xécmăng, 5-Piston, SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 4 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong Hình 2.4: Trục khuỷu Hình 2.5: Hệ thống bôi trơn. 1-Ống, 2-Con đội, 3-Đũa đẩy, 4-Cò mổ, 6-Thanh truyền, 7-Trục cam, 9-Trục khuỷu, 11Bánh răng dẫn động cam, 13-Lưới lọc, 14,15-Van an toàn, 16,17-Bơm bánh răng SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 5 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong Phần 3: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ. 3.1. Nguyên lý làm việc. Như đã biết động cơ hoạt động có hiệu quả hay không phụ thuộc rất nhiều vào việc phân phối khí của trục cam và các gối của nó. Theo thời gian việc dẫn động cốt cam và các cơ cấu chấp hành được cải tiến sao cho động cơ có hệ số nạp càng cao càng tốt hay khả năng hút hoà khí vào đầy buồng đốt ở kỳ hút càng mạnh càng tốt. Việc cải thiện hệ số nạp là một trong những ưu tiên hàng đầu của các hãng chế tạo động cơ trong việc cải thiện công suất cũng như hiệu suất. Khi hai động cơ có cùng kết cấu cơ khí chính (trục khuỷu , xilanh, piston) thì động cơ nào có hệ số nạp cao hơn thì xem như hiệu suất cao hơn vì khả năng chuyển một lượng nhiên liệu lớn hơn thành động năng với cùng một mức tổn hao cơ khí. Việc cải thiện hệ số nạp thường là giảm sức cản của đường khí nạp; tăng kích thước xupáp hay tăng số xupáp. Khi một động cơ có nhiều xupáp và có kết cấu hình chữ V thì việc dẫn động nó trở nên phức tạp hơn là lẽ dĩ nhiên, và một phương án thiết kế được chọn là dùng một trục cam dẫn động hai dãy xupáp thông qua hai dãy đũa đẩy đăỵ lệch nhau góc 90˚. Nguyên lý làm việc của cơ cấu phân phối khí này được chia làm 2 quá trình cơ bản sau: quá trình vấu cam đẩy mở xupáp và quá trình lò xo giãn đóng kín xupáp. Quá trình vấu cam đẩy mở xupáp: Động cơ làm việc làm cho trục khuỷu quay thông qua cơ cấu dẫn động phân phối khí được lắp ở đầu trục khuỷu(có thể là đai hoặc xích)làm cho trục cam đóng mở xupáp quay theo. Khi vấu cam tiếp xúc với con đội ép lò xo nén lại đồng thời xupáp di chuyển đi xuống mở cửa nạp khi đó môi chất mới vào buồng đốt. Cửa thải được thực hiện ở quá trình thải làm cho khí cháy đi ra ngoài môi trường. Quá trình là xo giãn đóng kín xupáp: Khi trục cam quay đến khi đỉnh của vấu cam vượt qua đường tâm con đội, lúc này lò xo giãn ra thông qua con đội đẩy xupáp tịnh tiến về vị trí ban đầu thực hiện quá trình đóng kín xupáp. 3.2. Đặc điểm kết cấu. (hình 3.1) Hệ thống phân phối khí có nhiệm vụ thực hiện quá trình thay đổi khí trong động cơ, thải khí ra khỏi xilanh và nạp đầy hỗn hợp khí nạp hoặc không khí sạch vào xilanh để động cơ làm việc liên tục, ổn định phát hết công suất thiết kế. Hệ thống phân phối khí phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau: Quá trình thay đổi khí phải hoàn hảo, nạp đầy thải sạch, đóng mở xupáp đúng thời gian quy định, độ mở lớn để dòng khí lưu thông, ít trở lực, đóng xupáp phải kín nhằm bảo đảm áp suất nén, không bị cháy do lọt khí, tránh lọt khí thải ngược về đường nạp, ít va đập, tránh mòn, dễ dàng trong hiệu chỉnh, sửa chữa, đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ. SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 1 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong 6 5 4 7 8 A 11.5 ?H7/g6 9 10 11 12 ? 90 67 K7 13 ? 23 H7/n6 3 14 ? 25 H7/h8 2 1 Hình 3.1: Hệ thống phân phối khí. 1-Xupáp, 2-Cò mổ, 3-Vít chỉnh khe hở nhiệt, 4-Nắp dàn cò mổ, 5-Đũa đẩy, 6-Trục cam, 7-Ống đỡ con đội, 8-Con đội, 9-Móng ngựa, 10-Lò xo xupáp, 11-Ống dẫn hướng xupáp, 12-Nấm xupáp. R114 R57 Hình 3.2: Phương án dẫn động trục cam. Hệ thống phân phối khí động cơ tham khảo là hệ thống phân phối khí xupáp treo. Kiểu treo có ưu điểm: Tạo được buồng cháy gọn, giảm tối thiểu nhiệt, đường nạp thải đều bố trí trên nắp nên có điều kiện thiết kế để dòng khí lưu thông thanh thoát hơn vì vậy tăng được hệ số nạp, với động cơ xăng hệ thống phân phối khí kiểu treo thì hệ số SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 2 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong nạp có thể lớn hơn 5  7% so với xupáp đặt, hệ thống phân phối khí kiểu treo có thể bố trí xupáp theo nhiều kiểu khác nhau tuỳ thuộc hình dạng buồng cháy, kết cấu hệ thống phân phối khí như nhiều xupáp cho một xilanh và cách đặt trục cam v.v... Khuyết điểm của hệ thống phân phối khí kiểu treo là: Do dẫn động hệ thống phức tạp làm tăng chiều dài động cơ, kết cấu nắp xilanh phức tạp và khó đúc, gia công. 3.2.1. Phƣơng án dẫn động trục cam. (hình 3.2) Trục cam được trục khuỷu dẫn động theo các kiểu dẫn động bằng bánh răng trụ răng thẳng. 3.2.2. Xupáp. (hình 3.3) Xupáp là chi tiết trực tiếp cho dòng khí nạp vào buồng đốt và thải khí ra ngoài. Trong quá trình làm việc xupáp chịu tải trọng cơ học và tải trọng nhiệt lớn. Do mặt nấm xupáp luôn va đập mạnh với đế xupáp nên rất dễ biến dạng. Xupáp thải trực tiếp tiếp xúc với khí thải có nhiệt độ cao nên thường bị quá nóng và chịu ăn mòn hóa học. Xupáp nạp nhờ dòng khí nạp làm mát nên chịu nhiệt độ nhỏ hơn xupáp thải. Kết cấu của xupáp gồm 3 phần chính: phần nấm xupáp, phần thân và phần đuôi xupáp. Phần nấm: Nấm xupáp thải tiếp xúc với dòng khí thải có nhiệt độ rất cao.Mặt làm việc quan trọng là mặt côn có góc α độ từ 15-450. α càng nhỏ tiết lưu thông càng lớn nhưng mặt nấm càng mỏng làm giảm độ cứng vững gây cong vênh sẽ tiếp xúc không kín khít với đế xupáp.α càng lớn mặt nấm càng bền và dòng khí thải đi ra dễ dàng hơn, đối với động cơ tham khảo ta chọn α = 450. Chiều rộng b của mặt côn trên nấm xupáp b =(0,050,12)dn (dn:đường kính nấm xupáp), b phụ thuộc vào vật liệu xupáp. Nấm xupáp chọn loại nấm bằng vì có ưu điểm là chế tạo đơn giản có thể dùng cho cả xupáp thải và nạp. Phần thân xupáp: Đường kính thân xupáp phải đảm bảo để dẫn hướng tốt, tản nhiệt tốt và chịu được lực nghiêng khi xupáp đóng mở. Để giảm nhiệt độ cho xupáp người ta có xu hướng tăng đường kính thân xupáp và kéo dài cốc dẫn hướng đến gần phần nấm xupáp. Vì hệ thống phối khí tham khảo, xupáp được dẫn động trực tiếp từ cam do đó xupáp chịu lực ngang lớn nên đường kính thân xupáp lớn. Để tránh hiện tượng xupáp bị kẹt trong ống dẫn hướng khi bị đốt nóng, đường kính thân xupáp ở phần nối tiếp với nấm xupáp thường làm nhỏ đi một ít hoặc khoét rộng lỗ của ống dẫn hướng ở phần này. Chiều dày của thân xupáp phụ thuộc vào cách bố trí xupáp, nó thường thay đổi trong phạm vi khá lớn : lt=(2,5-3,5)dn. Chiều dày của thân xupáp phải lựa chọn đủ để lắp ống dẫn hướng và lò xo xupáp. Đuôi xupáp: Phần đuôi xupáp trực tiếp tiếp xúc với con đội do đó mặt trên của phần đuôi phải được tôi cứng. Ở phần đuôi xupáp có đoạn khoét rãnh để lắp móng hãm. Để chặn lò xo phía trên được lắp với xupáp bằng 2 móng hãm hình côn lắp vào đoạn có đường kính nhỏ trên đuôi. Mặt phía ngoài của móng hãm ăn khớp với mặt côn của đĩa lò xo. Kiểu lắp dùng móng hãm có ưu điểm là không gây ứng suất tập trung trên đuôi xupáp. SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 3 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong 3.2.3. Đế xupap. Đối với cơ cấu phân phối khí động cơ AMZ-236 sử dụng xupáp treo thì đường thải và đường nạp bố trí trong nắp xilanh. Để giảm hao mòn cho nắp xilanh khi chịu lực va đập của xupap người ta dùng đế xupáp ép vào đường thải và đường nạp. Kết cấu của đế xupáp rất đơn giản: mặt ngoài là 1 vòng hình trụ trên có vát mặt côn để tiếp xúc với mặt côn của nấm xupáp. Đế xupáp thường làm thép hợp kim. Chiều dày của đế xupáp thường nằm trong khoảng (0,08-0,15)dh. Chiều cao của đế nằm trong khoảng (0,180,25)dh với dh là đường kính của họng đế xupáp. 3.2.4. Ống dẫn hƣớng xupáp. Ống dẫn hướng xupáp dùng để dẫn hướng xupáp. Để đảm bảo độ chính xác thẳng hàng giữa mặt xupáp và bệ đỡ, lỗ dẫn hướng phải trùng tâm với đế xupáp. Để sửa chữa và tránh hao mòn cho thân máy hoặc nắp xilanh ở chỗ lắp xupáp, người ta lắp ống dẫn hướng trên các chi tiết máy này. Xupáp được lắp vào ống dẫn hướng theo chế độ lắp lỏng. Ống dẫn hướng thường được chế tạo bằng các loại gang hợp kim có tổ chức peclit. Bôi trơn ống dẫn hướng và thân xupáp có thể dùng phương pháp bôi trơn cưỡng bức hay vung toé. Ống dẫn hướng có dạng hình trụ. Chiều dày của ống khoảng 2,54mm. Chiều dài của ống xupáp phụ thuộc vào đường kính và chiều dài của thân xupáp, khoảng (1,75-2,5)dn ( dn:là đường kính nấm xupáp). Khe hở giữa ống xupáp và thân xupáp phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ và kết cấu xupáp, khoảng 0,004dt đối với xupáp nạp và 0,006dt với dt: là đường kính thân xupáp. Một đầu của ống dẫn hướng được vát côn để dễ lắp ghép.Vật liệu làm ống dẫn hướng thường dùng gang xám GX21-40, GX24-44 có tổ chức peclit, gang dẻo, đồng thanh, thiếc... 3.2.5. Lò xo xupáp. Lò xo xupáp dùng để đóng kín xupáp trên đế xupáp và đảm bảo xupáp đóng theo đúng qui luật của cam phân phối khí. Do đó trong quá trình đóng mở xupáp không có hiện tượng va đập trên mặt cam. Lò xo xupáp làm việc trong điều kiện tải trọng động thay đổi rất đột ngột và theo chu kỳ. Vật liệu chế tạo xupáp thường dùng dây thép có đường kính 3-5 mm loại thép 60Si2; 60Mn50Si2; 50CrSiA...Lò xo có dạng hình trụ có bước xoắn thay đổi để tránh hiện tượng cộng hưởng làm cho lò xo bị gãy và gây va đập mạnh trong cơ cấu phân phối khí. Hai vòng ở 2 đầu lò xo quấn sít nhau và mài phẳng để lắp ghép.Để nâng cao sức bền chống mỏi và chống rỉ cho lò xo người ta thường dùng các biện pháp công nghệ như phun hạt thép làm chai bề mặt, nhuộm đen lò xo, sơn lò xo bằng lớp sơn đặc biệt, mạ kẽm hoặc mạ cátmium... 3.2.6. Con đội. (hình 3.4) Con đội là 1 chi tiết máy truyền lực trung gian. Kết cấu của con đội gồm 2 phần: phần dẫn hướng (thân con đội) và phần mặt tiếp xúc. Ta chọn kết cấu của con đội là loại hình trụ, thân con đội được làm rỗng. Thân con đội hình trụ có kích thước vừa bằng đường kính mặt tiếp xúc, đường kính mặt tiếp xúc với cam phải có đường kính lớn để tránh hiện tượng kẹt. Mặt tiếp xúc của con đội hình trụ là mặt cầu có bán kính khá lớn để tránh hiện tượng mòn vẹt mặt con đội khi đường tâm con đội không thẳng góc với SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 4 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong đường tâm trục cam. Để thân con đội và mặt nấm mòn đều ta thường lắp con đội lệch với mặt cam 1 khoảng e=1-3mm. Như vậy khi làm việc con đội vừa chuyển động tịnh tiến vừa chuyển động quay quanh đường tâm của nó. Vì cơ cấu phân phối khí cam dẫn động trực tiếp xupáp nêm con đội có đường kính lớn để lồng lò xo vào bên trong con đội. Loại con đội này có kết cấu đơn giản gọn nhẹ và dễ chế tạo. 11.5 152 R20 45° 6 56 Hình 3.3: Xupáp. Hình 3.4: Con đội. SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 5 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong 3.2.7. Đũa đẩy và đòn bẩy (cò mổ). Đũa đẩy là chi tiết trung gian giữa con đội và đòn bẩy. Hai đầu đũa đẩy được gắn khớp cầu lõm và cầu lồi tỳ vào con đội và đòn bẩy . Đầu có mặt cầu lõm tỳ vào vít điều chỉnh khe hở nhiệt, đũa đẩy làm bằng thép cacbon trung bình, thường có kết cấu ống rỗng hoặc thanh đặc hai đầu đũa đẩy đều được tôi đạt độ cứng HRC = 50  60. Đòn bẩy lắp trên trục đặt trên nắp máy được bôi trơn cưỡng bức bằng dầu nhờn từ đường dầu trong trục. Đầu đòn bẩy tiếp xúc với đũa đẩy thường lắp vít điều chỉnh khe hở nhiệt, vít này có khớp cầu, khi mòn có thể thay. Đầu đòn bẩy tiếp xúc với đuôi xupáp, mặt tiếp xúc phải tôi cứng. 3.2.4.Kết cấu trục cam. (Hình 4.5) Hình 4.5: Trục cam. Trục cam dùng để dẫn động xupáp đóng mở theo qui luật nhất định. Ở cơ cấu phân phối khí động cơ AMZ-236 thì trục cam dẫn động gián tiếp xupáp thông qua con đội, đũa đẩy, cò mổ, lò xo.... trên trục cam có cam nạp và cam thải. Trên trục cam có các cam nạp dẫn động xupáp nạp và cam thải dẫn động xupáp thải riêng biệt và các cổ trục. Ở đầu trục cam có các bánh răng dẫn động trục cam. Trục cam chịu hầu hết các lực của cơ cấu phân phối khí như: lực lò xo xupáp, lực quán tính con đội, lực khí thể bắt đầu thải... Vật liệu chế tạo trục cam thường bằng thép hợp kim thành phần cacbon thấp như thép 15X, 15MH, 12XH hoặc thép cacbon thành phần cacbon trung bình. Các mặt ma sát của trục cam (mặt làm việc của cam ,của cổ trục..) đều thấm than và tôi cứng. Cam chế tạo phải có sự đòng tâm cao. - Cam nạp và cam thải: Trên trục cam, cam nạp và cam thải được bố trí liền trục nhau. Kích thước của cam lớn hơn kích thước trục. Hình dạng của cam phụ thuộc vào pha phân phối khí và quy luật đóng mở xupáp. Số cam nạp bằng số cam thải và bằng 6. Trong động cơ chữ V góc lệch đỉnh cam của 2 cam cùng tên được xác định bởi thứ tự làm việc của các xilanh và chiều quay của trục cam. Trong động cơ 4 kỳ chữ V, trục cam đặt giữa dẫn động xupáp cho hai hàng xilanh, góc giữa hai đỉnh cam cùng tên sẽ là:  1  k   T .Trong đó: δk=120˚ là góc công tác. γT=90˚ là góc giữa hai hàng xilanh. 2 Dấu (+) là góc cam của xilanh hàng bên trái tức là φ1=120˚/2+90˚=150˚ Dấu (-) là góc cam của xilanh hàng bên phải tức là φ1=120˚/2-90˚=-30˚ Gọi k là góc lệch đỉnh cam của hai cam khác tên trên một xilanh . Khi đó: k =  1 360 0   1   2   1   2 4 Trong đó:  = 14 360 0  15 0  40 0  70 0  25 0 =107,5˚. 1, 2: góc mở sớm, đóng muộn của xupáp nạp. SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 6 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong 1, 2: góc mở sớm, đóng muộn của xupáp thải. Góc công tác của cam nạp:  ctn  Góc công tác của cam thải:  ctn 180 0   1   2 180  15  40   117.5 0 2 2 180 0  1   2 180  70  25    137.5 0 2 2 -Cổ trục và ổ trục cam: Trục cam của phân phối thường lắp trong ổ trục trên thân máy. Số cổ trục Z= i/2 + 1 = 6/2 + 1 = 4 ( i : số xi lanh). Kích thước và kết cấu của cổ trục vầ ổ trục cam của vào phương pháp lắp trục cam. Các cổ phải mài bóng, bề mặt có độ cứng đạt 50  60 HRC. -Vòng đệm ma sát: Khi cơ cấu làm việc sẽ xảy ra hiện tượng tương đối giữa các bánh răng dẫn động và trục cam. Điều này gây sai lệch pha phân phối khí làm giảm công suất động cơ. Vì vậy ở mỗi đầu trục phải cam, giữa các bánh răng dẫn động và đầu trục cam phải lắp thêm một vòng đệm ma sát. Với vòng ma sát này làm nhiệm vụ định vị bánh răng vào trục cam dễ dàng hơn, cản trở sự trượt tương đối giữa trục cam và bánh răng để mang lại hiệu quả cao. SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 7 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong 12345- Tài liệu tham khảo. Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong tập 1,2,3 (NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp Hà Nội-1979). Nguyên lý động cơ đốt trong (NXB Giáo dục). Dung sai lắp ghép – Ninh Đức Tốn (NXB Giáo dục). Chi tiết máy phần 1,2- Lê Cung (ĐHBK Đà Nẵng). Các tài liệu trên mạng.v.v..... MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1.PHƢƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÁC ĐỒ THỊ TRONG BẢN VẼ ĐỒ THỊ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC. 1.1.XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG. SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 1 2 2 Trang 8 Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong 1.1.1. Xây dựng đƣờng cong áp suất trên đƣờng nén. 2 1.1.2. Xây dựng đƣờng cong áp suất trên đƣờng giãn nở. 2 1.1.3. Lập bảng tính xây dựng đƣờng cong áp suất. 2 1.1.4. Xác định các điểm đặc biệt và hiệu chỉnh đồ thị công 3 1.2. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CHUYỂN VỊ PISTON BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐỒ THỊ BRICK. 5 1.3. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ VẬN TỐC. 5 1.4. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ GIA TỐC THEO PHƢƠNG PHÁP TÔLÊ. 6 1.5. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ LỰC QUÁN TÍNH, LỰC KHÍ THỂ, HỢP LỰC P1 . 7 1.6. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ LỰC TIẾP TUYẾN T, LỰC PHÁP TUYẾN Z, LỰC NGANG N. 9 1.7.TÍNH MÔMEN TỔNG T. 12 1.8. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ VECTƠ PHỤ TẢI TÁC DỤNG LÊN CHỐT KHUỶU. 15 1.9.TRIỂN KHAI ĐỒ THỊ PHỤ TẢI Ở TOẠ ĐỘ CỰC THÀNH ĐỒ THỊ Q-α. 15 1.10. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ VECTƠ PHỤ TẢI TÁC DỤNG TRÊN ĐẦU TO THANH TRUYỀN. 18 1.11. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ MÀI MÕN CHỐT KHUỶU. 21 2. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ CHỌN THAM KHẢO 24 3. PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ, ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG PHỐI KHÍ 29 3.1. Phân tích nguyên lý 29 3.2. Đặc điểm kết cấu 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 SVTH: Nguyễn Văn Tường. Lớp: 07C4A Trang 9  .. .Đồ án mơn học thiết kế động đốt Phần 1: XÂY DỤNG ĐỒ THỊ CƠNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN 1.1 Xây dụng đồ thị cơng: 1.1.1 Xây dụng đƣờng... Đồ án mơn học thiết kế động đốt Phần 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ THAM KHẢO 2.1 Giới thiệu động tham khảo Các thơng số kĩ thuật động tham khảo (động AMZ-236) Thơng số Động đề cho Động. .. XÂY DỰNG CÁC ĐỒ THỊ TRONG BẢN VẼ ĐỒ THỊ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC 1.1.XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CƠNG SVTH: Nguyễn Văn Tường Lớp: 07C4A Trang 2 Trang Đồ án mơn học thiết kế động đốt 1.1.1 Xây dựng đƣờng cong