TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ LỜI MỞ ĐẦU Ngành công nghiệp ô tô đời từ lâu, nhiều quốc gia tích cực thúc đẩy ngành tơ cách mạnh mẽ Và nói, ngành cho thấy phát triển đất nước, tiện nghi, lợi ích cho người Nhận thức điều này, Đảng Nhà nước tích cực thúc đẩy phát triển, tập trung vào ngành ô tô, bước phát triển tiến tới sản xuất ô tô nước mà khơng cần nhập Mơn “Đồ án tính toán kết cấu động đốt trong” mơn học đóng vai trị quan trọng việc thiết tập sở khoa học để thiết kế, tính toán kiểm nghiệm chi tiết động nhằm tối ưu hóa đặc tính động mà bảo vệ mơi trường, phù hợp với nhu cầu người Đồng thời thể độ mạnh mẽ bên bỉ chi tiết động Môn học môn sở, bước đệm cho ngành công nghiệp ô tô đời Xuất phát từ điều kiện trên, với mơn học này, nhóm chúng em thầy giáo giao đề tài: “ Tính tốn nhiệt, động lực học trục khuỷu – truyền, kiểm nghiệm bền chi tiết chủ yếu” động : SSANGYONG MUSSO E23 Trong trình thực đê tài này, hướng dẫn thầy Hà Thanh Liêm, giáo viên khác Nhóm chúng em hồn thành đề tài Do điều kiện thời gian hạn chế trình độ chun mơn thân, thêm vào vấn đề nghiên cứu mẻ so với nhóm chúng em nên đề tài khơng thể tránh khỏi sai sót Vì vậy, em mong nhận đóng góp, bổ sung thầy để nhóm chúng em hiểu rõ nâng cao nhận thức Nhóm chân thành cảm ơn! TP.HCM, Ngày tháng năm 2019 Nhóm thực hiện: Nhóm Nguyễn Ngọc Thắng 15079621 Đặng Lê Trí Tồn 15073581 Nguyễn Thành Nam 15035061 Nhóm TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Ý KIẾN CỦA GIÁO VIÊN Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Mục Lục CHƯƠNG : TÍNH TỐN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Giới thiệu chung .3 1.1.1 Mục đích tính toán 1.1.2 Chế độ tính tốn .3 1.2 Các thông số cho trước động .4 1.3 Chọn thơng số tính tốn nhiệt 1.4 Tính tốn nhiệt .6 CHƯƠNG 2: DỰNG ĐẶC TÍNH NGỒI ĐỘNG CƠ…………………………15 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ PISTON- TRỤC KHUỶU – THANH TRUYỀN 13 3.1 Phân tích động học cấu trục khuỷu – truyền 17 3.2 Động học piston (phân tích theo phương pháp giải tích) .17 3.2.1 Chuyển vị piston 17 3.2.2 Tốc độ piston 18 3.2.3 Gia tốc piston 18 CHƯƠNG : TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶUTHANH TRUYỀN 19 4.1 Mục đích chung 23 4.2 Sơ đồ lực mômen tác động lên cấu trục khuỷu- truyền động xylanh 23 4.3 Lực khí thể 24 4.4 Lực quán tính chi tiết chuyển động 25 4.5 Hệ lực tác dụng cấu trục khuỷu – truyền 26 CHƯƠNG : TÍNH TỐN NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG .30 5.1 Khái quát 31 5.2 Tính tốn chi tiết nhóm piston .32 5.3 Tính tốn truyền 37 5.4 Tính bền trục khuỷu .40 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ CHƯƠNG : TÍNH TỐN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Mục đích tính tốn Tính tốn nhiệt động đốt (ĐCĐT) chủ yếu xây dựng đồ thị công thị động cần thiết kế thơng qua việc tính tốn thơng số nhiệt động học chu trình cơng tác động gồm trình : Nạp - nén - (cháy + dãn nở) - thải Mỗi trình đặc trưng thông số trạng thái nhiệt độ , áp suất, thể tích mơi chất cơng tác (MCCT) đầu cuối trình Trên sở lý thuyết nhiệt động học kỹ thuật, nhiệt động hóa học , lý thuyết động đốt , xác định giá trị thông số nêu Tiếp theo, ta tính thơng số đánh giá tính chu trình gồm thơng số thị thơng số có ích chu trình : áp suất thị trung bình p i, áp suất có ích trung bình pω, cơng suất thị Ni, cơng suất có ích Ne, … Cuối cùng, kết tính tốn nói xây dựng đồ thị cơng thị chu trình cơng tác số liệu cho bước tính tốn động lực học thiết kế sơ thiết kế kỹ thuật tồn động Trong tính tốn kiểm nghiệm động cho trước , việc tính tốn nhiệt thay cách đo đồ thị công thực tế băng thử công suất động nhờ phương tiện , công cụ đo , ghi có kĩ thuật điện tử tin học đại nhiên, với phương pháp tính tốn dựa sở lý thuyết nhiệt động hóa học ĐCĐT, người ta tiến hành khảo sát tiêu động lực tiêu kinh tế động có sẵn với kết đáng tinh cậy 1.1.2 Chế độ tính tốn Chế độ làm việc động đặc trưng thơng số cơng suất có ích , mơ men xoắn có ích , tốc độ quay nhiều thơng số khác Các thơng số ổn định thay đổi phạm vi rộng tùy theo công dụng động Mỗi chế độ làm việc động có ảnh hưởng đến tính kinh tế, hiệu quả, tuổi thọ , sức bền chi tiết tiêu khác Chế độ chọn để tính tốn gọi chế độ tính tốn Chế độ tính tốn chế độ ảnh hưởng đến sức bền tuổi thọ chi tiết loại động cụ thể chế độ phụ tải Do việc chọn chế độ tính tốn phải cân nhắc kĩ Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Đối với động tĩnh tại, chế độ tính tốn thường chế độ cơng suất định mức Đối với động xe , người ta thường tính hai chế độ mơ men xoắn có ích lớn cơng suất có ích lớn ( động xăng) công suất có ích định mức ( động diesel) Đối với động cao tốc , chế độ tính chế độ công suất lớn thường chọn để tính , lực khí thể qn tính lớn chế độ tính tốn phải tiến hành phụ tải toàn phần ứng với lượng cung cấp nhiên liệu lớn , trạng thái nhiệt động phụ tải học cao Những chế độ tính tốn khác : chế độ tải cục bộ, thay đổi thành phần hỗn hợp cháy , thay đổi góc đánh lửa góc phun nhiên liệu sớm tiến hành cần khảo sát riêng biệt Thông thường, người ta giả thiết động làm việc ổn định chế độ tính tốn Nhưng thực nghiệm cho thấy chế độ làm việc động chu trình xảy khơng hồn tồn giống Giá trị áp suất lớn áp suất trung bình chênh lệch khoảng 5%-10% Điều yếu tố điều kiện khí động q trình nạp, biến động trình cung cấp nhiên liệu , tạo hỗn hợp khí cháy… Chi phối Như vậy, số liệu ban đầu kết tính tốn thu giá trị trung bình mà thơi 1.2 Các thông số cho trước động Môi trường sử dụng động cơ: mơi trường bình thường Kiểu, loại động cơ: SSANGYONG MUSSO E23, Vh=2293 cm Số kỳ τ: Số xilanh i: Cách bố trí xilanh: thẳng hàng Đường kính xilanh, D= 8.72 (cm) Hành trình piston, S= 9,592 (cm) Công suất thiết kế, Ne = 102,9 (kW) Số vòng quay thiết kế , n = 5300(v/ph) Tỷ số nén, ε = 10,4 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Kiểu buồng cháy phương pháp tạo hỗn hợp: Buồng cháy thống Kiểu làm mát: Làm mát Suất tiêu thụ nhiên liệu có ích : (g/kW.h) Góc mở sớm đóng muộn xupáp nạp thải: α1= 45o α2= 30o α3= 40o α4= 55o Chiều dài truyền, L = 171.1 (mm) Khối lượng nhóm piston, mnp = 0.6129 (kg) Khối lượng nhóm truyền, mtt = 1494.03(kg) 1.3 Chọn thơng số tính tốn nhiệt 1.3.1 Áp suất khơng khí nạp(po) Po = 0,1013 MN/m2 1.3.2 Nhiệt độ khơng khí nạp To = (Tkk + 273) với tkk =29oC To = (29 + 273) = 302 (K) 1.3.3 Áp suất khơng khí nạp trước xupap nạp Pk = Po = 0,1013 (MN/m2) (tăng áp trung bình) 1.3.4 Nhiệt độ khí nạo trước xupap nạp 1.3.5 Áp suất cuối trình nạp Pa= 0,875.0,1013= 0,0886 (MN/m2) 1.3.6 chọn áp suất khí sót Pr= 0,11 (MPa) 1.3.7 Nhiệt độ khí sót Tr= 1050 (K) Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ 1.3.8 Độ tăng nhiệt độ khí nạp 1.3.9 Chọn hệ số nạp thêm 1.3.10 Chọn hệ số quét buồn cháy Vc = 1.3.11 Chọn hệ số hiệu đính tỷ nhiệt với 1.3.12 Hệ số tác dụng nhiệt điểm Z 1.3.13 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b () 1.3.14 Chọn hệ số dư lượng khơng khí 1.3.15 Chọn hệ số điền đầy đồ thị cơng 1.3.16 Tỷ số tăng áp 1.4 Tính tốn nhiệt 1.4.1 Q trình nạp ( ) Hệ số khí sót γr: Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Nhiệt độ cuối trình nạp: 1.4.2 Quá trình nén Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí nạp mới: Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản phẩm cháy: 10-3T Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp khí q trình nén: Xác định số nén đa biến trung bình n1: n1 = 1,377 Áp suất trình nén pc: Nhiệt độ cuối trình nén Tc: 1.4.3 Q trình cháy: Lượng khơng khí lý thuyết để đốt cháy 1kg nhiên liệu Mo: Lượng khí nạp thực tế nạp vào xy lanh : Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Lượng sản vật cháy M2: Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết βo: Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế β: Hệ số biến đổi phân tử khí điểm βz: = Tổn thất nhiệt lượng cháy khơng hồn tồn: =6144 KJ/Kg.nl Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình mơi chất điểm z: Nhiệt độ cuối trình cháy Tz: Tz = 2366,927 (K) Áp suất cuối trình cháy pz: 1.4.4 Tính tốn q trình dãn nở Tỷ số dãn nở đầu: Tỷ số dãn nở sau: Chỉ số dãn nở đa biến trung bình n2: Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Mà n2 = Giải ra: n2 = 0,26 => n2 = 1,255 Nhiệt độ cuối trình dãn nở Tb = 1410,2448 (K ) Áp suất cuối trình dãn nở : Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót Tr: Sai số cho phép: 1.4.5 Tính tốn thơng số đặc trưng chu trình Áp suất thị trung bình tính tốn : Áp suất thị trung bình thực tế pi: pi = φd = 0,97.1,177= 1,141 (MPa) Áp suất tổn thất khí pm: pm =a + b.vp + (pr -pa) Mà: Áp suất có ích trung bình pe: Hiệu suất giới : Xác định hiệu suất thị : Xác định hiệu suất có ích : 10 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ CHƯƠNG : TÍNH TỐN NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 5.1 Khái quát Khi thiết kế, chi tiết động lựa chọn hình dạng, kích thước vật liệu yêu cầu kỹ thuật khác Sau chế tạo dạng mẫu thử thử nghiệm, chúng hồn chỉnh mặt thiết kế cơng nghệ đưa vào sản xuất hàng loạt Bởi vậy, phạm vi đồ án mơn học theo chương trình giảng dạy nay, dừng nội dung tính tốn kiểm nghiệm sức bền số chi tiết chủ yếu động công thức phương pháp tính kinh nghiệm đề cập môn học kết cấu động đốt Mục đích phần giới thiệu việc áp dụng kiến thức sức bền vật liệu vào chuyên ngành động sở nguyên tắc hoạt động chi tiết thực điều kiện chụi lực thực tế Khi động làm việc, xuất loại lực sau : - Lực khí thể Pz - Lực quán tính chuẩn động quay Pr lực quán tính chuyển động tịnh tiến Pj - Lực ma sát - Trọng lực Ngồi động cịn chụi phụ tải sau: - Phụ tải nhiệt - Phụ tải dao động đàn hồi dao động cộng hưởng - Phụ tải lực siết bulong mối ghép căng lắp ghép Do tính chất phức tạp tải trọng tình trạng chi tiết nên việc tính tốn kiểm nghiệm thường tiến hành theo nội dung sau : - Tính tốn sức bền theo ứng suất cho phép theo hệ số an tồn - Tính tốn theo độ cứng vững độ mài mịn - Tính tốn theo ứng suất nhiệt - Tính tốn theo dao động đàn hồi dao động cộng hưởng 32 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ 5.2 Tính bền piston 5.2.1 Tính bền đỉnh piston Tính theo ứng suất uốn (phương pháp Back) với giả thiết sau Trọng tâm nửa đường trịn đường kính D Phân lực có trị số cách tâm đĩa khoảng y2 Momen uốn: ; pZmax = 8.174 MPa Ứng suất tâm đĩa δ = mm 33 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ 5.2.2 Đầu piston Ứng suất kéo (cuối thải đầu nạp) j = 18074.02 m/s2 hợp kim nhơm Ứng suất nén (đầu hành trình dãn nở) (Thỏa) Tính bền pittong Solidwork 5.2.3 Phần dẫn hướng Áp suất riêng bề mặt tiếp xúc với mặt xy lanh 34 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Chiều dài thân Nmax = = =3191 kN lực ngang lớn Đối với động tơ cao tốc qp< [qp] = 0,6÷1,2 MPa (Thỏa) 5.3 Tính bền chốt 5.3.1 Tính độ biến dạng chốt E = 2.105 k = 1,5-15.=1,5-15 = 1,29 5.3.2 Ứng suât biến dạng chốt -Ứng suất kéo bề mặt điểm ( =0o) 1= = -Ứng suất nén bề mặt điểm ( =0o) 2= = -Ứng suất nén bề mặt điểm ( = 90o) 3 = = -Ứng suất kéo bề mặt điểm ( =0o) 1 = = 35 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ -Đối với chốt có nằm khoản 60-170 Mpa Tính bền chốt solidwork 5.4 Xéc măng 5.4.1 Tính bền xéc măng Áp suất trung bình xéc măng mặt gương xy lanh: = 0,4 MPa Trong đó: E: mođun đàn hồi vật liệu xéc măng MPa Thép hợp kim 2,2.105 MPa A: khe hở miệng secmang trạng thái tự do, A = 0,0025 m t: chiều dày hướng kính xec măng, t = 0,0035 m Trị số khoảng 0,1 – 0,25 MPa Đối với xec măng khí 0,2 – 0,4 MPa xecmang dầu, 36 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Ứng suất uốn làm việc lớn tiết diện đối xứng I-I ( ứng suất kéo bề mặt ngoài): =618MPa Ứng suất uốn lắp ghép lớn bề mặt trong, tiết diện đối xứng I-I ( ứng suất kéo bề mặt trong): = = 179,65MPa Trong đó, m: hệ số phụ thuộc vào phương pháp lắp xec măng vào rãnh Tính bền Xecmang Solidwork 5.5 Tính bền truyền 5.5.1 Tính tốn đầu nhỏ truyền: Đầu nhỏ truyền chịu lực kéo nén thay đổi có tính chất chu kỳ, ngồi ép bạc trượt đầu nhỏ cịn chịu ứng suất biến dạng (kéo) mối ép căng gây nên, Với động tĩnh tại, động có tốc độ trục khuỷu thấp kết cấu đầu nhỏ (, phổ biến kết cấu đầu nhỏ mỏng ( Tính tốn đầu nhỏ mỏng (theo Kinasochlivi + Khi chịu kéo (ở ĐCT cuối thải, đầu nạp) Trên sở thực nghiệm tính tốn giáo sư Kinasochlivi đưa giả thiết tính tón cơng thức sau, Coi lực quán tính Pj (bỏ qua khối lượng nửa đầu nhỏ) phân bố theo hướng kính đường chu vi trung bình đầu nhỏ p = 0,607 MPa 37 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ = = 0,014 m Coi đầu nhỏ dầm cong đối xứng ngàm tiết diện C-C phía, Góc ngàm  xác định sau:  = + arccos = +arccos = 114.26 Cắt dầm cong tiết diện đối xứng A-A thay lực kéo, Momen uốn tương đương NA MA: NA = Pj (0,572-0,0008.)= (0,572-0,0008.116,936) = 8,17 10-3 MPa MA = Pj (0,00033 -0,0297) = 0,014 (0,00033 116,936-0,0297) = 1,905 10-6 MNm Theo sở vậy, toán chuyển sang dạng đơn giản xác định lực pháp tuyến ứng suất tồn tiết diện A-A C-C, Qua khảo sát người ta thấy tiết diện C-C nguy hiểm, Tại ứng suất kéo bề mặt ngoài, tức vùng chuyển tiếp lớn nhất, Ứng suất tổng cộng bề mặt : 28,81 MPa Tương tự, bề mặt là: = 36,34 MPa Trong : = (m) chiều dày đầu nhỏ ) – 0,5-) = 1,905.10-6+8,174 0,014.(1-cos(114,26)) - 0,5.0,017.0,014.(sin(114,26) cos(116)) = 5,974 MNm  + 0,5-) =8,17.cos(114,26)+0,5.0,017.(sin(114,26) - cos(114,26)) = 6,802.10-3MN là góc ngàm, góc tiết diện C-C tiết diện A-A ld=0,03 mm 38 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ hệ số phụ, để đến ảnh hưởng ứng suất nén dư với bạc lót đầu nhỏ, mô đun đàn hồi vật liệu đầu nhỏ bạc tiết diện dọc đầu nhỏ bạc Khi chịu nén ( ĐCT, đầu hành trình dãn nở ) Lực nén phân bố nửa đầu nhỏ theo quy luật cosin tổng lực khí thể lực qn tính nhóm piston: Pn = Pz – mnp.R2(1+).10-6 =8,174 -0,849.84 10-3 555,0142.(1+0,25) 10-6 = 0,0289 MN Tại tiết diện nguy hiểm C-C: Mnc = MA + NA ρ(1–cos�) – Pn ρ(+ ) = 1,905 +8,17.(1- cos()) - 0,0289.0,014( = 3,0822 MN Nnc= NA.cosχPn( = = 0,000019 MN Trong cơng thức � tính radian: σnZ = = 59,139 MN σtZ = = = 97,52 MN Ứng suất biến dạng: Xuất giãn nở nhiệt động làm việc , Nhiệt độ làm việc cũa đầu nhỏ khoảng 370- 450K, chọn to=400K Độ dôi dãn nở nhiệt xác định sau : t = α.t0.d1 = 7,36 10-3 m hệ số dãn nở nhiệt đầu nhỏ,chọn =1.10-5() độ dôi t gây áp suất lên bề mặt lắp ghép xác định sau: P= 39 Nhóm TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ = 91,95 Mpa Ứng suất biến dạng p gây nên tính theo cơng thức Lame: Trên bề mặt đầu nhỏ: MPa Trên bề mặt đầu nhỏ: MPa Ứng suất biến dạng (kéo) đạt tới 100-150 MPa Hệ số an toàn chung cho đầu nhỏ: Do đầu nhỏ bị kéo, nén nên ứng suất thay đổi có tính chất chu kì khơng đối xứng nên phải tính theo hệ số an tồn chung, Ứng suất cực đại cho chu trình: σmax = σnj + = Mpa Ứng suất cực tiểu cho chu trình: σmin = σnz + Mpa Tại tiết diện nguy hiểm C-C điểm nguy hiểm nằm bề mặt đầu nhỏ hệ số an toàn xác định theo biểu thức sau: nσ= = 350-380 MPa chọn MPa Với :giới hạn mỏi vật liệu chu trinh động, = (1,4÷1,6) Chọn = 1,4 = 511MN/m2 ��= = = 0,375 Độ biến dạng đầu nhỏ theo hướng kính = 0,00000464 mm Trong đó: J=: momen quán tính tiết diện dọc đầu nhỏ, Để tránh kẹt chốt piston, mà khe hở lắp ghép chốt bạc nằm khoảng 0,04-0,06 mm 40 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ 5.5.2 Tính tốn thân truyền: Thân truyền động cao tốc: Khi tính tốn cần xét tốc loại lực quán tính để tính bền mỏi thao tải trọng thay đổi có tính chất chu kỳ Lực tác dụng truyền chịu nén uốn dọc tiết diện trung bình piston vị trí ĐCT: P∑ = Pk – (mnp + mtt1)2R(1+λ).10-6 = -(0,849 + 1,024) (602,1386)2.0,0462.1,281.10-6 =69,43MN Lực quán tính tịnh tiến khối lượng nhóm piston mnp phần khối lượng tiết diện trung bình thân mtt1 gây nên (MN/m2) Trong đó:= pz.Fp = 0,04 MN Fmin Hmin.B- 2.h.(b/2) = 32.0,75- 2.0,668.32.(0,292.32) = 368,525 mm2 MN/m2 Ftb = Htb.B- 2.h.(b/2) = 47,57.0,75.47,57 – 2.0,668.47,57.(47,57.0,292) = 814,392 mm2 Chọn Ta có = 54,028 MN Đối với thép hợp kim thì:[]= 120MN/m2 Cùng từ vị trí ĐCT piston cuối hành trình thải, đầu hành trình nạp, lực quan tính nêu gây ứng suất kéo tiết diện trung bình: σk = = 23,907 MPa (mnp + mtt1)2R(1+λ),10-6 =() ()2 (1+0,27).10-6 = 0,0177 MN lấy với dấu dương Hệ số an toàn tiết diện trung bình thân: nσx = = Thay σy vào biểu thức ta nσy 41 Nhóm TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Trong : =0,375 Ngồi tiết diện trung bình ta cịn phải xác định hệ số an tồn tiết diện nhỏ nhất, Các bước tính tốn tương tự tiết diện trung bình cần lưu ý đặc điểm sau: Lực quán tính chuyển động tịnh tiến ví trí piston ĐCT khối lượng nhóm piston khối lượng phía tiết diện nhỏ gây nên: Tại tiết diện nhỏ : (mnp + mtt2)2R(1+λ).10-6 =().()2 (1+0,27) =0,0314 MN Trên sở ,ta xác định hệ số an toàn tiết diện nhỏ Trị số nσx , nσy nσ thường nằm khoảng 2,5-3 Với động có tơc độ trục khuỷu khoảng 3000v/phút trở lên ta xét thêm tới ảnh hưởng momen quán tính chuyển động lắc quanh chốt piston, Lực quán tính lắc đơn vị điểm A xác định gần sau: q = mttR210-6 =1,498.0,0462.555,0142.10-6 = 0,021 MN/m Trong mtt (kg/m) khối lượng truyền tính theo đơn vị chiều dài Momen lực quán tính uốn ngang thân truyền thường có trị số không vượt 30MPa nên thường bỏ qua 5.5.3 Tính bền đầu to truyền: Do thức tế cấu trúc đầu to nên cần tính tốn cho trường hợp chịu kéo tức piston ĐCT cuối thải, đầu nạp, Tổng lực kéo đầu to lực quán tính chuyển động tịnh tiến mj gây nên lực quán tính chuyển động quay phần khối lượng quy dẫn tâm đầu to mb( bỏ qua phần khối lượng năp đầu to mn) gây nên: Pj∑ = Pj + P’r = [mj.R.2 (1 +λ ) + (mB – mn)R2].10-6 = MN Lực quán tính Pj∑ phân bố theo quy luật cosin: p' = pcosβ = MN/m Cắt dầm cong A-A thay tác dụng tương đương momen MA lực pháp tuyến NA MA= Pj∑( 0,0127 + 0,00083γo) 42 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ MNm NA = Pj∑(0,522 + 0,003 γo) MN γo góc ngàm tiết diện B-B (độ) ϒ0 = (900 + arccos ) ϒ0 = (90 + arccos ) = 153,6◦ Ứng suất tổng cộng lớn (kéo uốn )tại bề mặt ngồi tiết diện A-A có xét tới ảnh hưởng bạc lót: σ∑ =Pj∑ Trong đó: Momen chống uốn: = , m3 Momen quán tính tiết diện nắp: Jd= , m4 δ chiều rộng chiều dày tiết diện nắp, m chiều rộng chiều dày tiết diện bạc, m Nếu trị sốσ∑được tính gần trị số [σ∑] cần phải kiểm tra độ biến dạng theo hướng kínhđ đầu to theo biểu thức sau: đ= m= 0,0055 mm 5.5.4 Tính bền bulong truyền: Bu lông truyền cố định nắp với đầu to nên siết chặt bu lông (hoặc đai ốc) bulong bị kéo xoắn, Ngoai ra, động làm việc, bulo6ng chịu ứng suất kéo thay đổi có tính chất chu kỳ lực qn tính nhóm piston truyềnPj∑ gây nên, Thời điểm tính bền vị trí piston ĐCT cuối thải, đầu nạp, LựcPj∑ xác định theo biểu thức tính tốn đầu to truyền, Lực kéo bulong, 43 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Pb = = Trong đó: z: số bulong truyền Lực siết bulong truyền ,,phải đủ lớn để động hoạt động đảm bảo chặt không lớn để tránh biến dạng dẻo, chọn: PA = (2)Pb Chọn PA =3 Pb =3.=0,05355 MN Khi chịu lựcPb , bulong chịu thêm phần lực Pb thông qua hệ số χ bulong phần đầu to tiếp xúc với bulong biến dạng tiếp nên siết lực PA thực tế giảm χ= Với= 35 χ = 0,15 0,25 Vậy tổng lực kéo bolong là: Pbt = (2,15 4,25)Pb Chọn Pbt=2,15Pb =2,15 = 0,0383775 MN Ứng suất kéo làm việc: σk= =54,29 MPa diện tích tiếp xúc ngang nguy hiểm bulong Ngoài ứng suất kéo, bolong bị xoắn lực siết ,,Ứng suất xoắn: τx = = 72,27MPa đường kính trung bình ren, dođường kính chân ren( đường kính tiết diện ngang nhỏ chịu xoắn bulong), Ứng suất tổng: σ∑= = =154,39 MPa Trị số ứng suấ cho phép,,như sau: Động cường hóa cơng suất cao, bulong hợp kim thép cao cấp: [σ∑] = (180 250) MPa Đối với loại nắp đầu to truyền mà bề mặt phân chia nghiêng góc αso với bềmặt ngang công việc xác định Pb cần ý tới cos α theo ngun tắc tính lực V 44 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Tính bền đầu nhỏ truyền solidwork Tính bền đầu to truyền solidwork 45 Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ Tài liệu tham khảo: HƯỚNG DẪN MÔN HỌC ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ,NXB ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH , Văn Thị Bơng – Vy Hữu Thành – Nguyễn Đình Hùng CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY , NXB ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, Nguyễn Hữu Lộc 46 Nhóm ... 4.3 Lực khí thể 24 4.4 Lực quán tính chi tiết chuyển động 25 4.5 Hệ lực tác dụng cấu trục khuỷu – truyền 26 CHƯƠNG : TÍNH TỐN NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA ĐỘNG... 4.4 Lực quán tính chi tiết chuyển động Lực quán tính xác định theo cơng thức sau Pqt = m.J Trong đó: m – khối lượng chi tiết chuyển động J – gia tốc chuyển động chi tiết 4.4.1 Khối lượng cấu trục. .. Nhóm TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: Nguyễn Quốc Sỹ CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PISTONTRỤC KHUỶU ? ?THANH TRUYỀN 3.1 Phân tích động học cấu trục khuỷu – truyền Trong động