Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình kết cấu động cơ đốt trong dùng cho sinh viên ngành động lực
KÃÚT CÁÚU ÂÄÜNG CÅ Dỉång Viãût Dng _________________________________________________________________________ 1 Pháưn 1: ÂÄÜNG HC, ÂÄÜNG LỈÛC HC CÅ CÁÚU KHUU TRỦC THANH TRUƯN ÂÄÜNG CÅ Mủc âêch: - Thiãút láûp quy lût chuøn âäüng ca piston v thanh truưn trãn cå såí â biãút quy lût chuøn âäüng ca trủc khuu våïi gi thiãút trủc quay våïi váûn täúc gọc ω = const.- Xạc âënh cạc giạ trë v sỉû thay âäøi cạc lỉûc xút hiãûn trong tỉìng thnh pháưn chuøn âäüng ca cå cáúu khi âäüng cå lm viãûc âãø lm cå såí kho sạt lỉûc v mämen tạc dủng lãn cå cáúu phạt lỉûc ny. nghéa: l mäüt trong nhỉỵng cå såí chênh cho viãûc tênh toạn thiãút kãú âäüng cå. KÃÚT CÁÚU ÂÄÜNG CÅ Dỉång Viãût Dng _________________________________________________________________________ 21.ÂÄÜNG HC Våïi gi thiãút trủc khuu quay våïi váûn täúc gọc ω = const, thç gọc quay trủc khuu α t lãû thûn våïi thåìi gian, cn táút c cạc âải lỉåüng âäüng hc l cạc hm phủ thüc vo biãún säú α. 1.1.Xạc âënh qui lût âäüng hc bàòng phỉång phạp gii têch - Âäü dëch chuøn ca pittons x = R.[(1 - cosα) + λ/4.(1 - cos2α)] - Váûn täúc dëch chuøn pittons V = R.ω.(Sinα + λ/2.Sin2α) - Gia täúc chuøn âäüng pittons λ.cos2α).(cosαRωj2+=1.2.Xạc âënh qui lût âäüng hc bàòng phỉång phạp âäư thë a.Gii x bàòng âäư thë Brich Khi trủc khuu quay mäüt gọc α thç piston dëch chuøn mäüt khong x so våïi vë trê ban âáưu (ÂCT). Chuøn vë ca piston trong xilanh âäüng cå tênh bàòng cäng thỉïc sau: x = R.[(1 - cosα) + λ/4.(1 - cos2α)] Âáy l phỉång trçnh chuøn âäüng ca cå cáúu trủc khuu thanh trưn, biãøu diãùn bàòng khong trỉåüt ca piston phủ thüc vo α,R( bạn kênh trủc khuu) - V nỉía vng trn tám O bạn kênh R.Chn tè lãû xêch sao cho âỉåìng kênh AB ca 1/2 vng trn bàòng âoản Vh/µV trãn âäư thë cäng. - Láúy vãư bãn phi tám O mäüt âiãøm O’ sao cho OO’ = (Rλ/2)µR. -Tỉì O’ k cạc tia ỉïng våïi cạc gọc O0, 100, 200, , 1800. V hãû trủc vng gọc S-α phêa dỉåïi 1/2 vng trn. Trủc O dọng tỉì âiãøm A biãøu diãùn giạ trë α. Trủc OS biãøu diãùn giạ trë S.Chn tè lãû xêch : µα [âäü/mm], µS = µR[mm/mm] - Tỉì cạc âiãøm chia trãn 1/2 vng trn Brich,ta k cạc âỉåìng thàóng song song våïi trủc Oα v tỉì cạc âiãøm chia (cọ gọc tỉång ỉïng )trãn trủc Oα ta k cạc âỉåìng nàòm ngang. Cạc âỉåìng ny s càõt nhau tải cạc âiãøm 0,1,2,3, 18.Näúi cạc âiãøm ny lải ta cọ âỉåìng cong biã diãùn âäü dëch chuøn x theo x = f(α). →→→→→40°20°0°→→3,23→→→→80°100°60°12,23→→25,18→→→→→→180°160°120°140°µα=2°/mmα°→→→→39,74 53,73→→65,56 74,37→→→→→→→→→µS = 2,085 mm/mmS81,5→ Hçnh 1.1. Âäư thë chuøn vë S = f(α) b.Gii váûn täúc v bàòng phỉång phạp âäư thë Theo gii têch váûn täúc v ca piston xạc âënh theo cäng thỉïc: KÃÚT CÁÚU ÂÄÜNG CÅ Dỉång Viãût Dng _________________________________________________________________________ 3 V = R.ω.(Sinα + λ/2.Sin2α) Tỉì trãn ta cọ: V = R.ω.(Sinα + λ/2.Sin2α) = R.ω. Sinα + R.ω. λ/2. Sin2α = V1+V2 Váûn täúc trung bçnh ca piston âỉåüc xạc âënh theo cäng thỉïc: Trong âọ: 30S.nVtb=S: hnh trçnh ca piston( m) ; S = 2.R; n:säú vng quay trủc khuu(v/ph) Âäúi våïi âäüng cå diesel Vtb > 6,5 cng cọ thãø xem l âäüng cå cao täúc. T säú Vmax/Vtb thỉåìng vo khong 1,6 Hçnh 1.2 Âäư thë váûn täúc V=f(S) V(m/s)→µv=0,1455(m/s)/mm→40°20°0°3,23→→12,23 25,18120°100°60°80°180°160°140°→→→→39,74 53,73 65,56 74,37→→→→→→→→SµS = 2,085 mm/mm→81,5 c.Gii gia täúc j bàòng âäư thë Tälã Theo gii têch gia täúc j ca piston xạc âënh theo cäng thỉïc: Hçnh 1.3 Âäư thë gia täúc j=f(S)µjmin=µjmax=434,85(m/s )/mmJmax2FEJminJ(m/s )2BAHçnh 1.3 Âäư thë gia täúc J=f(S) λ.cos2α).(cosRωdαdvω.dtdα.dαdv2=== αdtdvj+= 2. Â Ä TT tham gia vo chuøn âäüng thàóng gäưm: ÜNG LỈÛC HC 2.1.Xạc âënh cạc khäúi lỉåüng qui dáùn *Khäúi lỉåüng tham gia chuøn âäüng thàóng : Cạc chi tiãút mạy trong cå cáúu KT KÃÚT CÁÚU ÂÄÜNG CÅ Dỉång Viãût Dng _________________________________________________________________________ 4hnh pháưn khäúi lỉåüng nhọm thanh truưn âỉåüc quy dáùn vãư âáưu nh thanh truưnvë diãûn têch âènh piston (âãø äüng cå) i vãư âáưu nh thanh truưn; äüng tënh tiãún tênh trãn âån vë diãûn têch âènh piston: Diãûn têch - Cạc chi tiãút trong nhọm piston - T. - Trong quạ trçnh tênh toạn, xáy dỉûng cạc âäư thë lỉûc tạc dủng âỉåüc tiãûn låüi, ngỉåìi ta thỉåìng tênh toạn lỉûc quạn tênh trãn mäüt âån cng thỉï ngun våïi ạp sút täøng bưng chạy â m = mnp + m1 [kg/m2] mnp [kg/m2] - khäúi lỉåüng nhọm piston; m1[kg/m2]- khäúi lỉåüng thanh truưn qumtt [kg/m2] khäúi lỉåüng thanh truưn. Qui khäúi lỉåüng chuøn â âènh pittäng : 4 [m2DSptπ=üng thàóng Rω2(cosα + λcos2α) j1 = -m.R.ω2.cosα - l lỉûc quạn tênh cáúp 1, cọ chu k 1 vng quay trủc u. -m.R.ω2.λ.cos2α - l lỉûc quạn tênh cáúp 2, cọ chu k 1/2 vng quay øi theo gọc α. Dáúu ca lỉûc quạn tênh pj1 v pj2 âỉåüc xạc âënh ỉûc quạn tênh cọ chiãưu hỉåïng vo tám chäút khuu s cọ giạ trë dỉång v 2] 2.2. Xạc âënh lỉûc quạn tênh chuøn âä PJ = -mJ = -m PJ = pj1 + pj2 Våïi: pkhu pj2=trủc khuu - Lỉûc quạn tênh chuøn âäüng thàóng ln tạc dủng theo âỉåìng tám xilanh âäüng cå, cọ âäü låïn v chiãưu thay âänhåì vng trn xẹt dáúu + Xẹt dáúu lỉûc quạn tênh cáúp I, cáúp II : Qui ỉåïc: lngỉåüc lải ỉûc qu huøn âäün 2] Khai triãøn âäư thë P-V thnh P-α : 2.3. Xạc âënh l ạn tênh c g quay: Pk = m2 Rω2 [MN/m2.4.Khai triãøn cạc âäư thë KÃÚT CÁÚU ÂÄÜNG CÅ Dỉång Viãût Dng _________________________________________________________________________ 5 Sỉí dủng âäư thë Brich âãø khai triãøn âäư thë P-V thnh âäư thë P-α. Khi chuøn sang âäư thë PJ-α âäøi dáúu PJ lải. Cäüng âäư thë Pkt-α v âäư thë P-α ta âỉåüc: P1-α P1 = Pkt + PJ Láûp bng âãø tênh cạc lỉûc tạc dủng lãn chäút khuu : T = P1sin(α+β)/cosβ Z = P1cos(α+β)/cosβ N = P1tgβ Bng 2.1.Biãøu diãùn thnh pháưn lỉûc theo α: N= f(α), Z= f(α), T= f(α) α0P1 Sin(α+β)/cosβ T Cos(α+β)/cosβ Z Tgβ N 0 720 -3-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.533.544.555.566.570 100 200 300 400 500 600 700 800PktP1Pj-1 -2 Hçnh2.5 :Âäư thë T- Z-N0 °20°060°80°40°100°120°140°200°160°180°240°260°220°(MN/m ) 21 3T , Z , N 4520°300°280°320°340°360°380°460°440°400°420°500°480°640°580°560°540°600°620°700°680°660°720°α°T NZHçnh 2.4. Âäư thë khai triãøn Pkt,Pj,P12 KÃÚT CÁÚU ÂÄÜNG CÅ Dỉång Viãût Dng _________________________________________________________________________ 6 3. TÊNH TÄØNG T TRONG ÂÄÜNG CÅ NHIÃƯU XI LANH PHÁN BÄÚ THÀĨNG HNG - Xạc âënh thỉï tỉû lm viãûc ca âäüng cå - Xạc âënh gọc lãûch cäng tạc ca cạc xi lanh - Láûp bng xạc thỉï tỉû lm viãûc ca cạc xi lanh - xạc âënh lỉûc T nhỉ åí âäüng cå 1 xi lanh - Láûp bng âãø tênh cạc giạ trë Ti åí tỉìng xi lanh. - Tênh täøng T: ΣT = T1 + T2 + T3 + T4Bng 2.2.Bng tênh täøng T α1T1α2T2α3T3α4T4ΣT 0 7200 260°-1-2(MN/m )310°20°02ΣT140°60°80°40°100°120°200°160°180°240°220°2ΣTtb300°280°320°360°340°380°440°400°420°500°460°480°560°540°520°600°580°620°700°680°640°660°720°α°Hçnh 2.6. Âäư thë täøng TTênh giạ trë ΣTtb. Dỉûa theo cäng thỉïc : ]/[103023mMNRFNTdpitbϕπ−=Σ V âäư thë phủ ti tạc dủng lãn chäút khuu : 0380370Z600191817PR050403020O 7013101142064200222123360213141516O' 75893904004101205002001401802902602706028022024031032065030066034033054056058010520160710450670440430680460470T 480690700 Hçnh 2.7.Âäư thë phủ ti tạc dủng lãn chäút khuu KÃÚT CÁÚU ÂÄÜNG CÅ Dỉång Viãût Dng _________________________________________________________________________ 7 V hãû trủc ta âäü vng gọc Z-T.Trủc Z cọ chiãưu dỉång hỉåïng xúng dỉåïi Âàût cạc giạ trë T,Z lãn hãû trủc T-Z, ỉïng våïi mäùi càûp ta cọ mäüt âiãøm, âạnh säú 0,1,2, 72. Näúi cạc âiãøm âọ lải ta cọ âäư thë vẹc tå phủ ti tạc dủng lãn chäút khuu. Dëch gäúc ta âäü xúng mäüt âoản bàòng giạ trë lỉûc quạn tênh ly tám : PR0 = -m2Rω2 [MN/m2] Âáy chênh l tám chäút khuu 01. Xạc âënh phỉång chiãưu v âiãøm âàût lỉûc Giạ trë ca lỉûc l vẹctå tênh tỉì gäúc 01 âãún mäüt vë trê báút k m ta cáưn; Chiãưu ca lỉûc l tỉì tám ra ngoi; Âiãøm âàût nàòm trãn phỉång kẹo di ca vẹctå v càõt vng trn tỉåüng trỉng cho chäút khuu. Khai triãøn âäư thë vẹctå phủ ti Z-T thnh âäư thë Q-α : V hãû trủc ta âäü Q-α, chn tè lãû xêch µQ = 0,05[âäü/mm]v µQ=µT=µZ Trãn cạc âiãøm chia ca trủc O-α ta láưn lỉåüt âàût cạc vẹctå tỉång ỉïng våïi cạc gọc. Chàóng hản 100,200, ,7200. Näúi cạc âáưu mụt vẹctå lải ta cọ âäư thë khai triãøn Q=f(α). Láûp bng âãø v Q=f(α). Bng2.3.Bng tênh Qtbα0Q α0Q α0Q α0Q 0 180 540 720 Xạc âënh Qmax, Qtb, Qmin 280°80°00°20°40°60°12180°120°100°140°160°220°200°240°260°Qtb234(MN/m )2Qtb480°380°320°300°340°360°420°400°440°460°520°500°540°560°620°600°580°640°660°720°700°680°α°Hçnh 2.8.Âäư thë khai triãøn ca vẹctå phủ ti tạc dung trãn chäút khuu V âäư thë phủ ti tạc dủng trãn âáưu to thanh truưn : KÃÚT CÁÚU ÂÄÜNG CÅ Dỉång Viãût Dng _________________________________________________________________________ 8 Dng mäüt tåì giáúy bọng, trãn tåì giáúy bọng cọ cạc âiãøm chia ỉïng våïi cạc gọc (α+β) âäü. Sau âọ âàût tåì giáúy bọng lãn âäư thë vectå phủ ti tạc dủng trãn chäút khuu. Ta tiãún hnh xoay tåì giáúy bọng ngỉåüc chiãưu kim âäưng häư ỉïng våïi gọc α dỉåïê tåì giáúy bọng thç cọ gọc (α+β) trãn tåì giáúy bọng, cỉï mäùi láưn xoay nhỉ váûy ta âạnh dáúu cạc âiãøm trãn tåì giáúy bọng. Sau âọ ta näúi cạc âiãøm lải ta âỉåüc âäư thë phủ ti tạc dủng lãn âáưu to thanh truưn. 180°173°720186°253°273°262°284°296°45061063°560Z'38°51°25°13°580590240600230346°3700°334°120140160540500380180470490480460130308°321°340107°66086°73°97°640620630250260270650280290300143°126°117°135°680670320310330165°151°158°69070071060350410400110100390360440420904307080201°4050201030194°232°233°224°208°216°T' Hçnh 2.9.Âäư thë lỉûc tạc dủng lãn âáưu to thanh truưn Âäư thë mi mn chäút khuu : - Chia vng trn tỉåüng trỉng cho chäút khuu thnh 24 pháưn bàòng nhau,âạnh säú thỉï tỉû theo chiãưu ngỉåüc kim âäưng häư. - Tỉì cạc âiãøm chia 0,1,2,3, 23.Trãn vng trn 0, k cạc tia 0o,10,20, ,230 kẹo di càõt âäư thë phủ ti tạc dủng trãn chäút khuu åí cạc âiãøm xạc âënh. Ta láûp âỉåüc täøng phủ ti tạc dủng lãn 1 âiãøm âàût l ΣQi. Giạ trë ca täøng Qi âỉåüc ghi vo cạc ä cọ âạnh dáúu trỉåïc, sau âọ cäüng táút c cạc giạ trë trãn tỉìng cäüt cọ täøng phủ ti tạc dủng trãn cạc âiãøm ca bãư màût chäút QΣi Láûp bng giạ trë âãø tênh QΣi Bng 2.4. Bng xạc âënh vng nh hỉåíng ca ∑iQ Âiãøm ∑Qi1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 21 22 23∑Q0 ∑Q23 ∑Q KT CU ĩNG C Dổồng Vióỷt Duợng _________________________________________________________________________ 9 21201819171516222301324141312116579810Hỗnh 2.10.ọử thở maỡi moỡn chọỳt khuyớu . -3 -2 . 5-2 -1 . 5 -1 -0 .500. 511 .522.533.544.555.566.570 10 0 200 300 400 500 600 700 800PktP1Pj -1 -2 Hçnh2.5 :Âäư thë T- Z-N0 °20°060°80°40 10 0 12 0 14 0°200 16 0 18 0°240°260°220°(MN/m. 18 0 17 3°72 018 6°253°273°262°284°296°450 610 63°560Z'38° 51 25 13 °580590240600230346°3700°334 12 014 016 054050038 018 047049048046 013 0308°3 21 34 010 7°66086°73°97°64062063025026027065028029030 014 3 12 6 11 7 13 5°680670320 310 33 016 5 15 1 15 8°690700 710 60350 410 40 011 010 03903604404209043070802 01 40502 010 3 019 4°232°233°224°208° 216 °T'