Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
LỜI NÓI ĐẦU
PHẦN I. PHƢƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÁC ĐỒ THỊ TRONG BẢN VẼ ĐỒ THỊ
ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ............................................................... 4
1. Đồ thị công : ................................................................................................... 4
1.1. Các thông số cho trước : ........................................................................... 4
1.2. Các thông số chọn : .................................................................................. 5
1.3. Vẽ đồ thị công : ........................................................................................ 6
1.3.1. Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén :.................................... 6
1.3.2. Xây dựng đường cong áp suất trên đường giãn nở : ............................. 6
1.3.3. Xác định các điểm đặc biệt : .................................................................. 6
1.3.4. Lập bảng xác định các điểm trên đường nén và đường giãn nở :.......... 7
1.3.5. Hiệu đính đồ thị công : .......................................................................... 8
2.1. Động học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền : ................................... 10
2.1.1. Xác định độ dịch chuyển (x) của piston bằng phương pháp đồ thị Brick : 10
2.1.2. Giải vận tốc v của piston bằng phương pháp đồ thị : .......................... 11
2.1.3. Giải gia tốc J bằng đồ thị Tôlê : .......................................................... 13
2.2. Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền : ...................................... 4
2.2.1. Xác định khối lượng : .......................................................................... 16
2.2.2. Xác định lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến : . 16
2.2.3. Khai triển đồ thị Pj - V thành Pj - : ................................................. 19
2.2.4. Cộng đồ thị P - và Pj - được P1 - :............................................. 19
2.2.5. Lập bảng tính các lực tác dụng lên chốt khuỷu : ................................. 20
2.2.6. Tính mômen tổng T :......................................................................... 22
2.2.7. Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu : ................................... 24
2.2.8. Khai triển đồ thị phụ tải trong hệ toạ độ cực thành đồ thị Q - : ....... 26
2.2.9. Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền : ................................ 28
2.2.10. Đồ thị mài mòn chốt khuỷu : ............................................................. 31
PHẦN II: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ THAM KHẢO
........................................................................................................................... 33
1.CHỌN ĐỘNG CƠ MAK M43C LÀM ĐỘNG CƠ THAM KHẢO: ...... 33
............................................................................... Error! Bookmark not defined.
2.
PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ ......................... 35
MAK M43C: .................................................................................................... 35
2.1.Thân máy: ................................................................................................ 35
2.2.Nắp máy:................................................................................................ 35
2.3.Xylanh: .................................................................................................... 35
2.4.Các te: ...................................................................................................... 35
2.5.Cơ cấu phân phối khí của động cơ: ......................................................... 35
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 1
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
2.6. Hệ thống nhiên liệu: ............................................................................... 36
2.7.Hệ thống làm mát: ................................................................................... 38
2.8.Hệ thống bôi trơn: .................................................................................... 38
2.9. Nhóm piston, xilanh, thanh truyền, trục khuỷu: ..................................... 39
PHẦN III: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA
NHÓM PISTON-THANH TRUYỀN. ........................................................... 43
3.1. NHÓM PISTON: ...................................................................................... 43
3.1.1 cấu tạo , nhiệm vụ, yêu cầu của nhóm piston : ..................................... 43
3.1.2 Phân tích và lựa chọn kết cấu nhóm piston: ......................................... 44
3.2 NHÓM THANH TRUYỀN ....................................................................... 48
3.2.1 cấu tạo, nhiệm vụ, yêu cầu, vật liệu chế tạo của nhóm thanh truyền: .. 48
3.2.2 Phân tích và lựa chọn kết cấu nhóm thanh truyền : .............................. 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 53
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 2
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
LỜI NÓI ĐẦU
Động cơ đốt trong ngày nay đang phát triển rất mạnh, gi vai trò quan trọng trong
nhiều nghành kinh tế quốc dân như nông nghiệp, giao thông vận tải đường bộ, đường sắt,
đường biển, đường không cũng như trong nhiều nghành công nghiệp khác.
Sản lượng động cơ đốt trong ngày nay trên thế giới đạt mức 3 triệu chiếc n m và còn
khả n ng t ng cao hơn n a. Tuy nhiên, con đường phát triển đi lên của nghành động cơ đốt
trong nói chung và nghành công nghiệp đóng tàu nói riêng của các nước rất khác nhau. Tuỳ
thuộc chủ yếu vào n ng lực của nghành cơ khí và mức độ công nghiệp hoá của từng nước.
Để thuận lợi cho việc nghiên cứu người ta chia động cơ đốt trong thành nhiều phần ,
nhiều hệ thống .Trong đó có phần trục khuỷu bánh đà rất quan trọng và được coi là trái tim
của động cơ
Việc khảo sát các hệ thống trong động cơ giúp cho sinh viên hiểu thêm được kiến thức
đã học
Do vậy việc khảo sát nguyên l hoạt động , điều kiện làm việc của trục khuỷu bánh đà
giúp sinh viên hiểu được nh ng vấn đề trên
Được sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Quang Trung em đ hoàn thành xong đồ án
này . Nhưng do lần đầu bắt tay vào làm một trong nh ng đồ án chuyên nghành nên không
thể tránh khỏi nh ng sai sót em kính mong thầy cô trong khoa chỉ bảo thêm.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn của thầy
Nguyễn Quang Trung cùng qu thầy trong khoa.
Đà Nẵng, ngày 30 tháng 4 n m 2014
Lưu Trường Giang
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 3
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
PHẦN I. PHƢƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÁC ĐỒ THỊ TRONG BẢN VẼ ĐỒ THỊ
ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC
1. Đồ thị công :
1.1. Các thông số cho trƣớc :
+ Công suất động cơ :Ne=3360(Kw).
+ Số vòng quay : n= 750 (V/ph).
+ Tỷ số nén : 17,3
+ Đường kính xilanh : D 320(mm).
+ Hành trình piston : S 440(mm).
+ Tham số kết cấu : l 0,25
+ Ap suất cực đại : Pz 9,9(MN / m 2 ).
+ Khối lượng nhóm piston : m pt 48,4(kg).
+ Khối lượng nhóm thanh truyền : mtt 56,3(kg).
+ Góc phun sớm : s 21.
+ Góc phân phối khí :
1 50 (r ' ); 2 28 (a' ); 3 35 (b' ); 4 37 .(r ' ' )
+ Thứ tự làm việc của động cơ :
1-3-5-6-2-4
+ Hệ thống nhiên liệu : Bosch PE inline pump
+ Hệ Thống bôi trơn : Cưỡng bức cacte ướt
+ Hệ thống làm mát : Hai vòng (vòng ngoài nước biển)
+ Hệ thống nạp : Turbo Charger Intercooler
+ Hệ thống phân phối khí : 24 valve, OHV
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 4
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
1.2. Các thông số chọn :
+ Áp suất môi trường: P0 0,1(MN / m 2 ).
+ Chỉ số nén đa biến trung bình : n1 1,38
+ Chỉ số giãn nở đa biến trung bình : n2 1,26
+ Tốc độ trung bình của động cơ : C m
S .n 0,44.750
11(m / s) 9(m / s)
30
30
=> Đây là động cơ cao tốc.
+ Chọn Pk 0,17(MN / m 2 )
Pa (0,9 0,96) Pk 0,94.0,17 0,1598
(MN / m 2 ).
h
: Pc Pa . n 0,1598.17,31.38 8,17 (MN / m 2 ).
1
+ Áp suất cuối quá trình giãn nở :
Pb
Pz
( ) n2
9,9
0,455 (MN / m 2 ).
17,3 1, 26
(
)
1,5
+ Áp suất khí thải :
pth=(0,75-0,9).pk=> pth =0,75.0,17=0,1275 [MN/m2]
+ Chọn áp suất khí sót :
- Động cơ cao tốc:
Pr=(1,05-1,10)Pth=> Pr=1,05.0,1275=0,1338[MN/m2]
+ Thể tích công tác :
.D 2
3,14.3,2 2
.4,4 33,387(dm 3 ).
4
4
V
33,387
Vc h
2,171(dm 3 ).
1 17,3 1
Va Vh Vc 33,387 2,171 37,558(l ).
Vh
.S
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 5
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
1.3. Vẽ đồ thị công :
Để vẽ đồ thị công ta cần xác định các điểm trên đường nén và đường giãn nở.
1.3.1. Xây dựng đƣờng cong áp suất trên đƣờng nén :
Ta xác định các điểm trên đường nén với chỉ số nén đa biến n1
Ta có phương trình đường cong nén đa biến :
Pc Pa . n1 .
PV n1 Const.
Nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường nén thì: Pc .Vcn pnx .Vnx n .
1
1
Suy ra : Pnx Pc .
Pnx
1
Vnx
Vc
n1
;
Đặt :
Vnx
i.
Vc
Pc
.
i n1
- n1 là chỉ số nén đa biến trung bình, xác định thông qua tính toán nhiệt.
1.3.2. Xây dựng đƣờng cong áp suất trên đƣờng giãn nở :
- Ta có phương trình của đường cong giãn nở đa biến : PV n Const.
2
Gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì:
- Suy ra : Pgnx Pz .
Thì ta có:
Pgnx
1
V gnx
Vz
n2
Pz .Vzn2 Pgnx.Vgnx 2 .
; Với Vz .Vc ; Đặt :
n
V gnx
Vc
i.
Pz . n2
.
i n2
- n2 là chỉ số giãn nở đa biến trung bình, xác định thông qua tính toán nhiệt.
- Đối với động cơ diesel ta chọn tỷ số giãn nở sớm : 1,5
=> Vz .Vc =1,5.2,171= 3,256 [l]
1.3.3. Xác định các điểm đặc biệt :
r (Vc,Pr) => r(2,171[l]; 0,1338 [MN/m2])
a (Va,pa) => a (37,558[l]; 0,1598[MN/m2])
b (Va, pb) => b (37,558 [l]; 0,445[MN/m2]).
c (Vc, pc) => c (2,171[l]; 8,17[MN/m2]).
y(Vc, pz) => y (2,171[l]; 9,9 [MN/m2])
z (Vz, pz) => z (3,255 [l]; 7,8 [MN/m2]
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 6
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
1.3.4. Lập bảng xác định các điểm trên đƣờng nén và đƣờng giãn nở :
Bảng 1-1: Xác định đường nén và đường giãn nở
Vxl
2.171
3.256
4.342
6.513
8.684
10.855
13.026
15.197
17.368
19.539
21.710
23.881
26.052
28.223
30.394
32.565
34.736
36.907
37.558
vx
1VC
1.5VC
2VC
3VC
4VC
5VC
6VC
7VC
8VC
9VC
10VC
11VC
12VC
13VC
14VC
15VC
16VC
17VC
17.3VC
i
i
1
1.5
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
17.3
n1
1
1.75
2.60
4.55
6.77
9.22
11.85
14.66
17.63
20.74
23.99
27.36
30.85
34.45
38.16
41.98
45.89
49.89
51.11
Đường nén
1/in1
1
0.57
0.38
0.22
0.15
0.11
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.04
0.03
0.03
0.03
0.02
0.02
0.02
0.02
n1
pc/i
8.17
4.67
3.14
1.79
1.21
0.89
0.69
0.56
0.46
0.39
0.34
0.30
0.26
0.24
0.21
0.19
0.18
0.16
0.16
i
n2
1.00
1.67
2.39
3.99
5.74
7.60
9.56
11.61
13.74
15.93
18.20
20.52
22.90
25.33
27.80
30.33
32.90
35.51
36.30
Đường giản nở
1/in2
pz.ρn2/in2
1
0.600
0.418
0.251
0.174
0.132
0.105
0.086
0.073
0.063
0.055
0.049
0.044
0.039
0.036
0.033
0.030
0.028
0.028
9.9
9.90
6.89
4.13
2.88
2.17
1.73
1.42
1.20
1.04
0.91
0.80
0.72
0.65
0.59
0.54
0.50
0.46
0.45
Cho i t ng từ 1 17,3 từ đó ta lập bảng xác định các điểm trên đường nén và đường
giãn nở. Sau khi xác định được các điểm đặc biệt và các điểm trung gian ta tiến hành vẽ đồ
thị công theo trình tự sau :
- Vẽ hệ trục toạ độ P - V theo tỷ lệ xích :
v=
Vc
2.171
=
0,217 [l/mm]
Vcbd
10
p=
Pz
9,9
0,0495[MN/m2/mm].
Pzbd 200
Vẽ vòng tròn tâm O, đường kính của vòng tròn Brick AB = Vhbd = 163
=>s=
S
V
OO’bd =
=
hbd
oo'
s
0,44
= 2,7.10-3 [ m mm]=> giá trị biểu diễn
163
R
S
0,44.0,25
10,18 (mm)
2 S 4 S 4.2,7.10 3
Bảng 1-3: Giá trị vẽ trên biểu đồ
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 7
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
Vxl
10.0
15.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
100.0
110.0
120.0
130.0
140.0
150.0
160.0
170.0
173.0
GVHD:Nguyễn Quang Trung
Pnx
165.05
94.32
63.42
36.24
24.37
17.91
13.92
11.26
9.36
7.96
6.88
6.03
5.35
4.79
4.32
3.93
3.60
3.31
3.23
Pgnx
200.00
200.00
139.19
83.51
58.12
43.87
34.87
28.71
24.27
20.92
18.32
16.25
14.56
13.16
11.99
10.99
10.13
9.39
9.18
1.3.5. Hiệu đính đồ thị công :
- Dùng đồ thị Brick xác định các điểm: Góc mở sớm xupap nạp (r’): 1 50 ; Góc
đóng muộn xupap nạp (a’): 2 28 ; Góc mở sớm xupap thải (b’): 3 35 ; Góc
đóng muộn xupap thải (r’’) : 4 37 ; Góc phun sớm (c’): s 21 .
- Xác định các điểm uốn trung gian :
1
3
Trên đường cy lấy điểm c’’ với cc ' ' cy
1
2
Trên đường yz lấy điểm z’’ với yz ' ' yz
1
2
Trên đoạn ab lấy điểm b’’ với bb' ' ba
- Nối các điểm c’,c’’,z’’ với các đường nén, đường giãn nở thành đường cong liên tục
tại 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.
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 8
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
Hình 1-1: Đồ thị công P = f(V)
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 9
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
2.1. Động học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền :
Trong động cơ đốt trong kiểu piston cơ cấu trục khuỷu thanh truyền có 2 loại: loại
giao tâm và loại lệch tâm, ta chỉ xét trường hợp cơ cấu trục khuỷu thanh truyền giao
tâm là cơ cấu mà đường tâm xy lanh trực giao với đường tâm trục khuỷu tại 1 điểm,
(hình vẽ).
Với :
R : bán kính quay của trục khuỷu.
L : chiều dài thanh truyền.
S : hành trình piston.
R / l : tham số kết cấu.
: vận tốc góc của trục khuỷu (rad s).
x : độ dịch chuyển của piston tính từ ĐCT ứng
với góc quay của trục khuỷu.
: góc lắc của thanh truyền ứng với góc
O : giao điểm của đường tâm xylanh và đường
tâm trục khuỷu.
B : giao điểm của đường tâm thanh truyền và
đường tâm chốt khuỷu.
A : giao điểm của đường tâm thanh truyền và đường tâm chốt piston.
2.1.1. Xác định độ dịch chuyển (x) của piston bằng phƣơng pháp đồ thị Brick :
Chuyển vị x của piston tuỳ thuộc vào vị trí của trục khuỷu, x thay đổi theo góc quay
của trục khuỷu.
- Theo phương pháp giải tích chuyển dịch x của piston được tính theo công thức:
1
1
1
x R.1 cos . cos R.1 cos .1 cos .
- Công thức tính gần đúng giá trị x :
x R.1 cos .1 cos 2 .
4
Giải x bằng phương pháp đồ thị Brick cho phép ta xác lập được mối quan hệ thuận
nghịch gi a chuyển vị x của piston với góc quay của trục khuỷu một cách thuận lợi
và khá chính xác.
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 10
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
+ Các bước tiến hành vẽ đồ thị như sau :
- Vẽ nửa vòng tròn tâm bán kính R, đường kính AB = 2.R; R
S 440
220(mm)
2
2
- Lấy về phía bên phải tâm (phía ĐCD) trên AB một đoạn OO’ sao cho:
OO '
R.
0,44.0,25
10,18(mm).
2.s 4.2,7.10 3
- Từ O ' kẻ các tia từ trái sang phải ứng với các góc từ 0 ,10 ,20 ,......,180 , các tia này
cắt nửa vòng tròn Brick tương ứng tại các điểm từ 0,1,2,......,18
- Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc S phía dưới nửa vòng tròn, trục O trục đứng dóng từ
A xuống biểu diễn giá trị từ 0 180 với tỉ lệ xích: 2 / mm , trục OS nằm ngang
với tỉ lệ xích: S 2.10 3 m/mm
- Từ các điểm chia 0,1,2,......,18 trên nửa 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. Các đường này tương ứng với các góc cắt nhau tại các điểm
1,2,3,...,18.Nối các điểm này lại ta đựơc đường cong biểu diễn độ dịch chuyển của piston
(x) theo : S f .
Hình 2-1 : Đồ thị chuyển vị S = f(α) _ Đồ thị vận tốc khai triển V = f(α)
2.1.2. Giải vận tốc v của piston bằng phƣơng pháp đồ thị :
- Theo phương pháp giải tích ta lấy đạo hàm của x theo thời gian ta được công thức
để tính vận tốc piston :
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 11
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
v
GVHD:Nguyễn Quang Trung
dx
d 1
d
R. sin .
.sin . .
dt
dt
dt
Từ hình vẽ ta có : sin . sin .
trục khuỷu thì ta có
d . cos d
.
. Và gọi là tốc độ góc của
dt
cos dt
d
const d . cos .
dt
dt
cos
Vậy vận tốc v của piston : v R. .
sin( )
.
cos
- Công thức gần đúng :
v R... sin . sin 2 R.. sin R.. . sin 2 v1 v2
2
2
+ Các bước tiến hành xây dựng đồ thị :
- Vẽ nửa vòng tròn tâm O bán kính r1 R. (mm). Vẽ vòng tròn đồng tâm O có bán
kính : r2
R. .
mm
2
Với :
.n
30
S 440
3,14.750
200(mm) ; 0,25
78,5rad / s ; R
2
30
2
- Ta chọn tỷ lệ xích sao cho giá trị vẽ nửa vòng tròn bán kính r1 = AB 2, có đường
kính là : AB
Với
Vh
V
35,38
163(mm)
0,217
v . S 78,5.2,7.10 3 211,9 (mm/s.mm)
r2
r1
R.
v
220.78,5
81,5(mm).
211,9
R.. 22.78,5.025
10.2mm .
2. v
2.211,9
- Chia đều nửa vòng tròn bán kính r1 , và vòng tròn bán kính r2 ra n phần bằng nhau.
Như vậy ứng với góc ở nửa vòng tròn bán kính r1 thì ở vòng tròn bán kính r2 sẽ là
2 , ta chia trên nửa vòng tròn bán kính r1 thành 18 điểm mỗi điểm cách nhau 10
và trên vòng tròn bán kính r2 ta cũng chia thành 18 điểm mỗi điểm cách nhau là 20 .
Đánh số thứ tự điểm chia trên nửa vòng tròn r1 ta đánh số từ ,1,2,...,18 theo chiều
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 12
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
ngược kim đồng hồ, còn trên vòng tròn bán kính r2 ta đánh số ’,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 kẽ này sẽ cắt nhau tại các điểm , a, b, c,
... nối các điểm này lại bằng 1 đường cong ta được đường biểu diễn trị số tốc độ, các
đoạn thẳng đứng nằm gi a đường cong với nửa đường tròn r1 biểu diễn trị số tốc độ ở
các góc tương ứng , phần giới hạn của đường cong này và 1 2 vòng tròn lớn gọi là
giới hạn vận tốc của pis ton.
- Vẽ toạ độ vuông góc v - S, trục Ov trùng với trục Oa , trục ngang biểu diễn giá trị
S. Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, ta kẻ các đường song song với trục Ov và cắt
trục OS tại các điểm ,1,2,3,..,18, từ các điểm này ta đặt các đoạn thẳng
’, 11’, 22’,
33’, ... ,1818’ song song với trục v có khoảng cách bằng khoảng cách các đoạn
tương ứng nằm gi a đường cong với nửa đường tròn bán kính r 1 mà nó biểu diển tốc
độ ở các góc tương ứng. Nối các điểm ’’, 1’’, 2’’, ...lại với nhau ta có đường cong
biểu diễn vận tốc piston V f ( ) .
Hình 2-2: Đồ thị vận tốc V = f(α)
2.1.3. Giải gia tốc J bằng đồ thị Tôlê :
- Theo phương pháp giải tích lấy đạo hàm của vận tốc theo thời gian ta có công thức để
tính gia tốc của piston :
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 13
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
cos( )
cos 2
.
j R. 2 .
.
cos 3
cos
- Công thức tính gần đúng :
j R. 2 .cos . cos 2 .
+ Giải gia tốc của piston bằng phương pháp đồ thị thường dùng phương pháp Tôlê. Các
bước tiến hành như sau :
- Vẽ hệ trục J - s. Lấy đoạn thẳng AB trên trục s, AB = S = 2R.
- Từ A dựng đoạn thẳng AC về phía trên AB, với:
AC J max R. 2 .1 220.10 3.78,5 2 (1 0,25) 1694 m / s 2 .
- Từ B dựng đoạn thẳng BD về phía dưới AB, với:
BD J min R. 2 .1 220.10 3.78,5 2 (1 0,25) 1016,8 m / s 2 .
- Nối CD cắt AB tại E, dựng EF về phía dưới AB một đoạn :
EF 3R 2 3.0,25.220.78,5 2.10 3 1016,8 m / s 2 .
- Ta lấy tỷ lệ xích :
J 33,9(m / s 2 .mm) .
AC
J max
BD
J min
J
J
1694
50(mm) .
33,9
1016,8
EF 1016,8
30(mm) EF
30(mm) .
33,9
J
33,9
- Nối đoạn CF và DF, ta phân chia các đoạn CF và DF thành 5 đoạn nhỏ bằng nhau và ghi
số thứ tự cùng chiều, chẳng hạn như trên đoạn CF: C,1,2,3,...,4,F ; trên đoạn FD:
F,1’,2’,3’,...,4’,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 (x).
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 14
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
Hình 2-3: Đồ thị gia tốc J = f(x)
2.2. Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền :
Tính toán động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền nhằm mục đích xác định các lực
do hợp lực của lực quán tính và lực khí thể tác dụng lên các chi tiết trong cơ cấu ở mỗi vị
trí của trục khuỷu 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 trục khuỷu thanh truyền chịu tác dụng của
các lực sau: Lực quán tính do 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
kực khí thể có trị số lớn hơn cả, nên trong quá trình tính toán ta chỉ xét đến hai loại lực này.
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 15
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
2.2.1. Xác định khối lƣợng :
2.2.1.1. Khối lƣợng tham gia chuyển động thẳng :
Các chi tiết máy trong cơ cấu trục khuỷu thanh truyền tham gia vào chuyển động tịnh tiến
bao gồm các chi tiết trong nhóm piston và khối lượng của thanh truyền quy dẫn về đầu nhỏ
thanh truyền.
m mnp m1 .
Ta có :
Trong đó : mnp : khối lượng nhóm piston. mnp 48,3(kg) .
: khối lượng thanh truyền qui dẫn về đầu nhỏ thanh truyền.
m1 = (0,275 0,35). mtt .
Ta chọn : m1 0,3.mtt 0,3.56,3 16,9(kg) .
Vậy khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến là :
m mnp m1 48,3 16,9 65,2(kg) .
2.2.1.2. Khối lƣợng các chi tiết tham gia chuyển động quay :
Khối lượng tham gia chuyển động quay trong cơ cấu trục khuỷu thanh truyền gồm phần
khối lượng nhóm thanh truyền quy dẫn về đầu to, khối lượng trục khuỷu gồm có khối
lượng chốt khuỷu và khối lượng má khuỷu quy dẫn về tâm má khuỷu.
m2 mtt m1
Trong đó :
m2 : khối lượng thanh truyền qui về đầu to thanh truyền.
m2 56,3 16,9 39,4(kg)
mk :khối lượng chuyển động quay của khuỷu trục.
Khuỷu trục có kết cấu má khuỷu như nhau
mk mck 2mmr
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 trục khuỷu thanh truyền thường tính trên đơn vị diện tích đỉnh piston.
2.2.2. Xác định lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến :
- Diện tích đỉnh piston :
D 2
3,14.320 2
FP
80424.10 6 m 2` .
4
4
- Khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến tính trên đơn vị diện tích đỉnh piston :
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 16
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
m'
GVHD:Nguyễn Quang Trung
m
65,2
811 kg / m 2 .
6
FP 80424,8.10
Suy ra :
- Lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến:
PJ max m'.R. 2 .(1 ) m'.J max 811.220.10 6.78,5 2.(1 0,25) 1,4(MN / m 2 )
PJ min m'.R. 2 .1 m'.J min 811. 1016,8 0,8 MN / m 2
đoạn E' F ' EF .m' 881. 1016,8 0,8N / m 2 .
Ta vẽ đồ thị - Pj theo phương pháp đồ thị Tôlê nhưng với tỷ lệ xích:
Pj p 0,0495(MN / m 2 .mm) . Đồ thị Pj này vẽ chung với đồ thị công nhưng trục ngang
lấy bằng Po.
AC '
PJ max
BD '
PJ min
Pj
E' F '
Pj
E' F '
Pj
1,4
27,8(mm)
0,0495
0,8
16,1(mm)
0,0495
0,8
16,1(mm)
0,0495
- Cách vẽ tiến hành như đối với đồ thị (j - s).
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 17
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
Hình 2-4: Đồ thị công P = f(v) _ Đồ thị lực quán tính –Pj = f(x)
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 18
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
2.2.3. Khai triển đồ thị Pj - V thành Pj - :
Cách khai triển đồ thị này giống như cách khai triển đồ thị P -V thành P - nhưng giá trị
của Pj trên đồ thị P - V khi chuyển sang đồ thị P - phải đổi dấu.
2.2.4. Cộng đồ thị P - và Pj - đƣợc P1 - :
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 P1
P1 Pkt Pj (MN/m ).
2
Hình 2-5: Đồ thị Pkt, Pj, P1
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 19
Đồ án môn học:Thiết Kế Máy Tàu
GVHD:Nguyễn Quang Trung
2.2.5. Lập bảng tính các lực tác dụng lên chốt khuỷu :
- Ta có :
Lực tiếp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu:
T P1
sin
.
cos
Lực pháp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu:
Z P1
cos
.
cos
Lực ngang tác dụng lên phương thẳng góc với đường tâm xylanh: N P1tg . - Ta lập
bảng tính P1 , T , Z , N . theo giá trị góc .
+ ta xác định được trên đồ thị tương ứng với các giá trị của
+ Xác định các giá trị T , Z , N :Ta có các giá trị
sin cos
,
, tg phụ thuộc
cos
cos
vào giá trị , cho trong bảng phụ lục sách Kết Cấu và Tính Toán Động Cơ tập I.
Sau khi lập bảng xác định các giá trị T , Z , N . Ta vẽ đồ thị T , Z , N theo trên hệ trục toạ
độ vuông góc chung ( T , Z , N - ). Với tỷ lệ xích :
T Z N P 0,0495(MN / m 2 .mm) .
Hình 2-6: Đồ thị T, N, Z
SVTH:Lưu Trường Giang -11KTTT
MSSV:103110240
Trang 20
- Xem thêm -
.PDF 
54 
138 
143 
