intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Giáo trình động cơ đốt trong 2 - Chương 1

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

Thêm vào BST
Báo xấu
294
lượt xem 116
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU PISTON . KHUỶU TRỤC . THANH TRUYỀN Các loại động cơ đốt trong ngày nay thường có số vòng quay rất lớn, do đó trong quá trình làm việc các cơ cấu chịu lực quán tính rất lớn, có khi vượt xa trị số của lực khí thể. Lực quán tính tác dụng lên cơ cấu khuỷu trục . thanh truyền gây nên ứng suất lớn, đôi khi làm hư hỏng các chi tiết máy, ngoài ra, lực quán tính còn tác dụng lên các chi tiết trong cơ cấu khuỷu trục . thanh truyền phát sinh dao động. Tính toán...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình động cơ đốt trong 2 - Chương 1

  1. Muïc luïc MUÏC LUÏC Chöông 1. ÑOÄNG HOÏC CUÛA CÔ CAÁU PISTON – KHUYÛU TRUÏC – THANH TRUYEÀN I. Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn giao taâm ............................................... 6 I.1. Quy luaät ñoäng hoïc cuûa piston (chuyeån vò, vaän toác vaø gia toác cuûa piston) ........................ 6 I.2. Khaûo saùt quy luaät ñoäng hoïc cuûa piston baèng phöông phaùp ñoà thò.................................... 9 I.3. Quy luaät ñoäng hoïc cuûa thanh truyeàn ................................................................................ 12 II. Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn leäch taâm .............................................. 13 II.1. Muïc ñích cuûa vieäc duøng cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn leäch taâm ............... 13 II.2. Quy luaät ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston .............................................................................. 13 II.3. Quy luaät ñoäng hoïc cuûa thanh truyeàn trong cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn leäch taâm ..................................................................................................... 16 Chöông 2. ÑOÄNG LÖÏC HOÏC CUÛA CÔ CAÁU PISTON – KHUYÛU TRUÏC – THANH TRUYEÀN I. Khaùi nieäm ....................................................................................................................................... 18 II. Khoái löôïng cuûa caùc chi tieát chuyeån ñoäng ...................................................................................... 18 II.1. Khoái löôïng cuûa nhoùm piston ........................................................................................... 18 II.2. Khoái löôïng cuûa nhoùm thanh truyeàn................................................................................. 18 II.3. Khoái löôïng cuûa khuyûu truïc.............................................................................................. 21 II.4. Khoái löôïng caùc chi tieát chuyeån ñoäng tònh tieán ................................................................ 22 II.5. Khoái löôïng caùc chi tieát chuyeån ñoäng quay...................................................................... 22 III. Hôïp löïc vaø moâmen taùc duïng leân cô caáu piston  khuyûu truïc  thanh truyeàn.............................. 23 III.1. Löïc khí theå vaø löïc quaùn tính .......................................................................................... 23 III.2 Hôïp löïc vaø moâmen taùc duïng leân cô caáu piston – khuyûu truïc  thanh truyeàn giao taâm . 26 III.3. Hôïp löïc vaø moâmen taùc duïng leân cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn leäch taâm . 28 III.4. Hôïp löïc vaø moâmen taùc duïng treân truïc khuyûu cuûa ñoäng cô moät haøng xylanh................ 29 IV. Ñoà thò veùctô phuï taûi taùc duïng treân choát khuyûu ............................................................................ 32 V. Ñoà thò veùctô phuï taûi taùc duïng leân ñaàu to thanh truyeàn .................................................................. 34 VI. Ñoà thò veùctô phuï taûi taùc duïng treân coå truïc khuyûu vaø baïc loùt oå truïc cuûa ñoäng cô nhieàu haøng xylanh ................. ......................................................................................................................................... 35 VII. Ñoà thò maøi moøn choát khuyûu ........................................................................................................ 38 Chöông 3. CAÂN BAÈNG ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG I. Nhöõng nguyeân nhaân khieán cho ñoâïng cô maát caân baèng .................................................................. 42 II. Ñieàu kieän caân baèng cô caáu ............................................................................................................ 42 III. Caân baèng ñoäng cô moät haøng xylanh............................................................................................. 44 III.1. Caân baèng ñoäng cô moät xylanh ....................................................................................... 44 III.2. Caân baèng ñoäng cô hai xylanh ........................................................................................ 47 1
  2. Muïc luïc III.3. Caân baèng ñoäng cô ba xylanh ......................................................................................... 49 III.4. Caân baèng ñoäng cô boán xylanh ....................................................................................... 51 III.5. Caân baèng ñoäng cô saùu xylanh........................................................................................ 53 IV. Caân baèng ñoäng cô chöõ V.............................................................................................................. 54 IV.1. Caân baèng ñoäng cô 2 xylanh ( < 90o vaø  = 90o) ........................................................... 54 IV.2. Caân baèng ñoäng cô chöõ V 6 xylanh ( = 90o) ................................................................. 59 IV.3. Caân baèng ñoäng cô chöõ V 8 xylanh ( = 90o) ................................................................. 61 IV. Caân baèng ñoäng cô chöõ V.............................................................................................................. 64 V.1. Ñoäng cô hai kyø, 3 xylanh ................................................................................................ 64 V.2. Ñoäng cô hai kyø, 4 xylanh ................................................................................................ 64 V.3. Ñoäng cô hai kyø, 6 xylanh ................................................................................................ 67 VI. Ñoä khoâng ñoàng ñeàu cuûa moâmen ñoäng cô vaø phöông phaùp xaùc ñònh moâmen baùnh ñaø ................ 67 VII. Dao ñoäng truïc khuyûu vaø bieän phaùp khaéc phuïc ........................................................................... 72 VII.1. Dao ñoäng truïc khuyûu .................................................................................................... 72 VI.2. Taùc haïi cuûa dao ñoäng xoaén ........................................................................................... 75 VI.3. Bieän phaùp khaéc phuïc (nguyeân lyù giaûm dao ñoäng) ........................................................ 75 Chöông 4. TÍNH TOAÙN SÖÙC BEÀN CUÛA NHOÙM PISTON – NHOÙM THANH TRUYEÀN – TRUÏC KHUYÛU VAØ BAÙNH ÑAØ I. Tính toaùn söùc beàn cuûa nhoùm piston ..................................................................................... 81 I.1. Tính toaùn söùc beàn cuûa piston............................................................................................ 81 I.2. Tính toaùn söùc beàn cuûa choát piston .................................................................................... 86 I.3. Tính toaùn söùc beàn cuûa xeùcmaêng....................................................................................... 89 II. Tính toaùn söùc beàn cuûa nhoùm thanh truyeàn .................................................................................... 95 II.1. Tính söùc beàn cuûa ñaàu nhoû thanh truyeàn .......................................................................... 95 II.2. Tính söùc beàn cuûa thaân thanh truyeàn ................................................................................ 102 II.3. Tính söùc beàn cuûa ñaàu to thanh truyeàn ............................................................................. 105 II.4. Tính söùc beàn cuûa buloâng thanh truyeàn ............................................................................ 107 III. Tính toaùn söùc beàn cuûa truïc khuyûu ................................................................................................ 109 III.1. Phöông phaùp tính söùc beàn theo caùch phaân ñoaïn ............................................................ 109 III.2. Phöông phaùp tính söùc beàn cuûa truïc khuyûu khi xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa phuï taûi ñoäng ... 117 IV. Tính toaùn söùc beàn vaø xaùc ñònh kích thöôùc cuûa baùnh ñaø ............................................................... 120 IV.1. Xaùc ñònh moâmen baùnh ñaø vaø kích thöôùc cô baûn cuûa baùnh ñaø ....................................... 120 IV.2. Tính söùc beàn cuûa baùnh ñaø .............................................................................................. 121 Chöông 5. TÍNH SÖÙC BEÀN CUÛA CAÙC CHI TIEÁT TRONG NHOÙM THAÂN MAÙY VAØ NAÉP XYLANH I. Tính söùc beàn cuûa loùt xylanh............................................................................................................ 124 2
  3. Muïc luïc I.1. Xaùc ñònh chieàu daøy cuûa xylanh vaø loùt xylanh .................................................................. 124 I.2. Tính söùc beàn cuûa vai loùt xylanh ....................................................................................... 126 I.3. Tính söùc beàn cuûa maët bích laép xylanh.............................................................................. 128 II. Tính söùc beàn cuûa buloâng laép gheùp xylanh..................................................................................... 129 III. Tính söùc beàn cuûa naép xylanh ....................................................................................................... 129 Chöông 6. TÍNH TOAÙN SÖÙC BEÀN CAÙC CHI TIEÁT CUÛA CÔ CAÁU PHAÂN PHOÁI KHÍ I. Xaùc ñònh caùc thoâng soá chuû yeáu cuûa cô caáu phaân phoái khí.............................................................. 133 I.1. Xaùc ñònh kích thöôùc cuûa tieát ñieän löu thoâng..................................................................... 133 I.2. Choïn daïng cam................................................................................................................. 135 I.3. Trò soá tieát dieän thôøi gian cuûa xupap.................................................................................. 137 I.4. Toác ñoä va ñaäp cuûa xupap ................................................................................................. 138 I.5. Gia toác cuûa xupap............................................................................................................. 140 II. Ñoäng hoïc cuûa con ñoäi .................................................................................................................... 141 II.1. Cam tieáp tuyeán vaø ñoäng hoïc cuûa con ñoäi con laên ........................................................... 141 II.2. Cam loài vaø ñoäng hoïc cuûa con ñoäi hình naám.................................................................... 145 III. Quy daãn khoái löôïng cuûa caùc chi tieát trong cô caáu phaân phoái khí ................................................. 148 IV. Tính toaùn söùc beàn cuûa truïc cam ................................................................................................... 148 IV.1. ÖÙng suaát uoán.................................................................................................................. 149 IV.2. ÖÙng suaát xoaén................................................................................................................ 150 IV.3. Ñoä voõng cho pheùp.......................................................................................................... 151 IV.4. ÖÙng suaát tieáp xuùc treân maët cam .................................................................................... 151 V. Tính söùc beàn cuûa con ñoäi .............................................................................................................. 152 VI. Tính söùc beàn cuûa xupap ............................................................................................................... 153 Chöông 7. TÍNH TOAÙN SÖÙC BEÀN CAÙC CHI TIEÁT CUÛA HEÄ THOÁNG BOÂI TRÔN I. Yeâu caàu trong tính toaùn heä thoáng boâi trôn...................................................................................... 156 I.1. Nhieät ñoä cuûa daàu boâi trôn................................................................................................. 156 I.2. Löu löôïng daàu boâi trôn ..................................................................................................... 156 II. Xaùc ñònh kích thöôùc vaø coâng suaát daãn ñoäng bôm.......................................................................... 158 II.1. Xaùc ñònh kích thöôùc bôm................................................................................................. 158 II.2. Coâng suaát daãn ñoäng cuûa bôm.......................................................................................... 158 III. Tính toaùn loïc daàu ......................................................................................................................... 158 III.1. Tính toaùn baàu loïc thaám .................................................................................................. 158 III.2. Tính toaùn baàu loïc ly taâm ................................................................................................ 160 IV. Tính keùt laøm maùt daàu................................................................................................................... 161 Chöông 8. TÍNH TOAÙN SÖÙC BEÀN CAÙC CHI TIEÁT CUÛA HEÄ THOÁNG LAØM MAÙT 3
  4. Muïc luïc I. Yeâu caàu trong tính toaùn heä thoáng laøm maùt ..................................................................................... 164 I.1. Nhieät ñoä nöôùc laøm maùt ..................................................................................................... 164 I.2. Löu löôïng nöôùc laøm maùt .................................................................................................. 164 I.3. Lyù thuyeát veà bôm ly taâm .................................................................................................. 165 I.4. Xaùc ñònh coâng suaát vaø kích thöôùc cuûa bôm...................................................................... 165 II. Tính toaùn heä thoáng laøm maùt baèng nöôùc ........................................................................................ 168 II.1. Tính toaùn löu löôïng nöôùc tuaàn hoaøn ............................................................................... 168 II.2. Tính toaùn keùt nöôùc .......................................................................................................... 169 III. Tính vaø choïn coâng suaát quaït cho heä thoáng laøm maùt baèng khoâng khí .......................................... 171 Chöông 9. TÍNH TOAÙN HEÄ THOÁNG CUNG CAÁP NHIEÂN LIEÄU ÑOÄNG CÔ XAÊNG I. Tính heä thoáng cung caáp nhieân lieäu ñoäng cô xaêng kieåu cheá hoaø khí............................................... 174 I.1. Ñaëc tính lyù töôûng cuûa boä cheá hoaø khí............................................................................... 174 I.2. Xaùc ñònh kích thöôùc oáng khueách taùn, ñöôøng kính buoàng hoãn hôïp ................................... 176 I.3. Xaùc ñònh ñöôøng kính gic-lô chính..................................................................................... 179 II. Tính toaùn heä thoáng cung caáp nhieân lieäu ñoäng cô phun xaêng ........................................................ 181 II.1. Tính toaùn löôïng nhieân lieäu phun ..................................................................................... 181 II.2. Tính toaùn thôøi gian phun ................................................................................................. 182 Chöông 10. TÍNH TOAÙN HEÄ THOÁNG CUNG CAÁP NHIEÂN LIEÄU ÑOÄNG CÔ DIESEL I. Ñaëc tính cuûa bôm cao aùp ................................................................................................................ 184 II. Ñaëc tính cuûa voøi phun nhieân lieäu .................................................................................................. 185 II.1. Loaïi voøi phun hôû............................................................................................................. 185 II.2. Loaïi voøi phun kín coù kim ................................................................................................ 186 II.3. Loaïi voøi phun kín coù choát ............................................................................................... 187 III. Tính toaùn caùc chi tieát cô baûn cuûa heä thoáng cung caáp nhieân lieäu ñoäng cô Diesel......................... 188 III.1. Xaùc ñònh nhöõng kích thöôùc chính cuûa bôm cao aùp......................................................... 188 III.2. Xaùc ñònh nhöõng thoâng soá cô baûn cuûa voøi phun .............................................................. 192 4
  5. Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn 5
  6. Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn Chöông 1 ÑOÄNG HOÏC CUÛA CÔ CAÁU PISTON – KHUYÛU TRUÏC – THANH TRUYEÀN Caùc loaïi ñoäng cô ñoát trong ngaøy nay thöôøng coù soá voøng quay raát lôùn, do ñoù trong quaù trình laøm vieäc caùc cô caáu chòu löïc quaùn tính raát lôùn, coù khi vöôït xa trò soá cuûa löïc khí theå. Löïc quaùn tính taùc duïng leân cô caáu khuyûu truïc – thanh truyeàn gaây neân öùng suaát lôùn, ñoâi khi laøm hö hoûng caùc chi tieát maùy, ngoaøi ra, löïc quaùn tính coøn taùc duïng leân caùc chi tieát trong cô caáu khuyûu truïc – thanh truyeàn phaùt sinh dao ñoäng. Tính toaùn ñoäng hoïc vaø ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn – baùnh ñaø nhaèm xaùc ñònh caùc löïc do hôïp löïc cuûa löïc quaùn tính vaø löïc khí theå taùc duïng leân caùc chi tieát ôû moãi vò trí cuûa truïc khuyûu nhaèm phuïc vuï cho vieäc tính toaùn söùc beàn, nghieân cöùu traïng thaùi maøi moøn, tính caân baèng ñoäng cô, v.v.. I. ÑOÄNG HOÏC CUÛA CÔ CAÁU PISTON – KHUYÛU TRUÏC – THANH TRUYEÀN GIAO TAÂM I.1. Quy luaät ñoäng hoïc cuûa piston (chuyeån vò, vaän toác vaø gia toác cuûa piston) Nghieân cöùu quy luaät chuyeån ñoäng cuûa piston laø nhieäm vuï chuû yeáu cuûa ñoäng hoïc. Ñeå thuaän tieän trong vieäc khaûo saùt, ta ñaët giaû thieát trong quaù trình laøm vieäc, vaän toác goùc cuûa truïc khuyûu laø moät haèng soá ( = const). I.1.1. Chuyeån vò cuûa piston Treân (hình 1.1) giôùi thieäu cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn giao taâm. Trong cô caáu naøy, ñöôøng taâm xylanh vaø ñöôøng taâm truïc khuyûu tröïc giao. Chuyeån vò x tính töø ñieåm cheát treân (ÑCT) cuûa piston tuøy thuoäc vaøo vò trí cuûa truïc khuyûu (trò soá cuûa x thay ñoåi tuøy vaøo trò soá cuûa goùc quay truïc khuyûu ). Töø hình veõ ta coù: A ÑCT x = AB’ = AO – (DO + DB’) x B' = (l + R) – (Rcos + lcos) â S Trong ñoù: l B x – chuyeån vò cuûa piston tính töø ÑCT theo ÑCD goùc quay truïc khuyûu . ÑCT l – chieàu daøi cuûa thanh truyeàn, ñöôïc tính C á D baèng khoaûng caùch töø taâm ñaàu nhoû R (ñieåm B’) ñeán taâm ñaàu to (ñieåm C). O R – baùn kính quay cuûa truïc khuyûu.  – goùc quay cuûa truïc khuyûu töông öùng vôùi ÑCD x tính töø ÑCT.  – goùc leäch giöõa ñöôøng taâm thanh truyeàn Hình 1.1. Sô ñoà cô caáu piston – vaø ñöôøng taâm xylanh öùng vôùi . khuyûu truïc – thanh truyeàn giao taâm. Goïi   R laø thoâng soá keát caáu ( = 0,25  0,29), töø treân ta coù: l 6
  7. Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn   1  x  1     cos   cos  .R  A.R 1 (1-1)       1   A  1     cos   cos   1 Trong ñoù:      Baûng phaïm vi thoâng soá keát caáu cuûa caùc loaïi ñoäng cô ñöôïc cho trong baûng beân döôùi:  mj (kg/cm2) Pjmax (MN/m2) Kieåu ñoäng cô Vt b (m/s) S/D  3,80  9,30 0,93  2,25 0,011  0,017 0,80  1,70 1 1 Tónh taïi 4 5  1 1 4,0  14 0,93  2,25 0,011  0,017 0,80  1,70 Taøu thuyû 3,7 5  1 1 5,0  7,5 1,2  1,43 0,003  0,007 0,80  1,70 Maùy keùo 3,5 4,5  1 1 7,5  20 0,83  1,70 0,001  0,006 0,90  2,20 OÂ toâ 2,9 4, 2  1 1 6,7  15 0,80  1,50 0,001  0,003 0,90  2,20 Maùy bay 3,1 4,3 Trong ñoù: mj – khoái löôïng cuûa caùc chi tieát chuyeån ñoäng tònh tieán. Pjmax – löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán cöïc ñaïi. Vt b – vaän toác trung bình cuûa piston. S/D – tyû soá cuûa haønh trình piston vaø ñöôøng kính xylanh. I.1.2. Vaän toác cuûa piston Ñaïo haøm coâng thöùc (1-1) theo thôøi gian, ta coù coâng thöùc ñeå tính vaän toác piston: dá 1 dâ   v  R . siná  sinâ  dx (1-1a) ë  dt  dt dt d d sin   . sin  , ta ruùt ra: cos   . cos  Töø quan heä: dt dt d cos  d  . Do ñoù: . cos  dt dt Goïi toác ñoä goùc cuûa truïc khuyûu laø  vaø boû qua söï thay ñoåi veà toác ñoä goùc ta coù: d    const dt d cos   .. Vì vaäy: (1-1b) cos  dt Thay (1-1b) vaøo (1-1a) roài ruùt goïn ta coù: sin     v  R. (1-2) cos  7
  8. Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn I.1.3. Gia toác cuûa piston Ñaïo haøm coâng thöùc (1-2) theo thôøi gian, ta coù coâng thöùc ñeå tính gia toác cuûa piston: cos  d j  R 2 . cos   R 2 .tg. sin   R. dv . cos 2  dt dt  cos 2    cos   tg. sin      R . cos 3   2    cos(  ) cos 2    R 2 .    cos  cos 3   (1-3)   Caùc coâng thöùc (1-1), (1-2) vaø (1-3) laø caùc coâng thöùc chính xaùc duøng ñeå tính chuyeån vò, vaän toác vaø gia toác cuûa piston. Ñeå thuaän tieän hôn trong vieäc tính toaùn, treân thöïc teá quy luaät ñoäng hoïc cuûa piston coù theå xaùc ñònh ôû daïng coâng thöùc gaàn ñuùng. Trong tam giaùc OCB’ theo quan heä löôïng giaùc ta coù: sin  CD = l.sin = R.sin  == R sin  l cos = 1  sin 2  vaø: cos = 1  2  sin 2  = 1  2 sin 2  2 1 Do ñoù: Trieån khai veá phaûi cuûa ñaúng thöùc treân theo nhò thöùc Newton ta coù: n . a . x n 1 n(n  1). a 2 . x n  2 n(n  1)(n  2). a 3 . x n 3    ... (x + a)n = xn + 1! 2! 3!   1  1  2 sin 2  = 2 1 ( 21) (2 . sin2 )1 1 1 ( 2) ( sin ) ( 3) ( sin ) 1 1 1 1 2 2 2 2 2 3 = 1  .1 .  .(  1).1 .  .(  1).(  2).1 .  ... 11 1 2 2 2 2 1! 22 2! 22 2 3! =1 . . sin 2   .4 . sin 4   . . sin 6   ... 12 1 16 2 8 16 Boû qua caùc soá haïng voâ cuøng beù luyõ thöøa 4 trôû leân roài thay trò soá cuûa cos = 1  . . sin 2  12 2 vaøo bieåu thöùc chuyeån ñoåi vaän toác vaø gia toác, ta ñöôïc:  1 2 . sin 2   1    1  x = R. 1     cos   cos   = R. 1     cos     1     2         1  cos 2    = R. 1  cos    . sin 2   , do sin2 = neân suy ra:   2 2    x  R .1  cos    .(1  cos 2  (1-4)   4 8
  9. Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn dx dx dá dx   .ù Laáy ñaïo haøm coâng thöùc (1-4) theo thôøi gian ta ñöôïc toác ñoä piston: v = . dá dt dá dt    v = R.  sin   sin 2  Neân: (1-5)   2 Khi thieát keá, ngöôøi ta thöôøng chuù yù ñeán vaän toác trung bình cuûa piston qua coâng thöùc sau: S.n Vtb = ( m/s) 30 Trong ñoù: S – haønh trình piston (m) S = 2.R n – soá voøng quay ñoäng cô (v/ph) Ngöôøi ta thöôøng caên cöù vaøo toác ñoä trung bình cuûa piston ñeå phaân loaïi ñoäng cô.  Ñoäng cô coù toác ñoä thaáp: Vtb < 6 (m/s) .  Ñoäng cô coù toác ñoä trung bình: 6 (m/s) < Vtb < 9 (m/s).  Ñoäng cô coù toác ñoä cao: Vtb > 9 m/s. Laáy ñaïo haøm coâng thöùc (1-5) theo thôøi gian, ta coù coâng thöùc tính gia toác cuûa piston: dv d   . dv dv J= . d dt d dt  J = R2.(cos + .cos2) (1-6) Chieàu cuûa gia toác quy ñònh: chieàu gia toác höôùng taâm O laø chieàu döông, ngöôïc laïi laø chieàu aâm. I.2. Khaûo saùt quy luaät ñoäng hoïc cuûa piston baèng phöông phaùp ñoà thò Trong quaù trình tính toaùn thieát keá, ñoâi khi ngöôøi ta duøng phöông phaùp ñoà thò ñeå giaûi caùc haøm soá laïi thuaän tieän hôn khi duøng phöông phaùp giaûi tích. Döôùi ñaây giôùi thieäu moät soá phöông phaùp ñoà thò thöôøng duøng ñeå nghieân cöùu quy luaät ñoäng hoïc cuûa piston. I.2.1. Tìm chuyeån vò baèng phöông phaùp ñoà thò Tìm chuyeån vò cuûa piston coù theå duøng nhieàu phöông phaùp khaùc nhau cuûa nhieàu taùc giaû. Tuy nhieân, trong soá ñoù chæ coù phöông phaùp ñoà thò cuûa giaùo sö Brich laø toát nhaát. Noù xaùc laäp quan heä thuaän nghòch giöõa chuyeån vò x cuûa piston vôùi goùc quay  cuûa truïc khuyûu moät caùch thuaän lôïi, nhanh choùng vaø khaù chính xaùc. Phöông phaùp ñoà thò cuûa Brich tieán haønh nhö sau: - Veõ voøng troøn taâm O, baùn kính R (baèng baùn kính quay cuûa truïc khuyûu). Do ñoù AD = 2R. Ñieåm A öùng vôùi goùc quay  = 0 (vò trí cuûa ñieåm cheát treân) vaø ñieåm D öùng vôùi khi goùc quay  = 180 (vò trí cuûa ñieåm cheát döôùi). Töø O laáy ñoaïn OO’ dòch veà phía ÑCD nhö (hình 1.2), vôùi OO’ =  R - 2   thoâng soá keát caáu  = R Trong ñoù: . l l – chieàu daøi cuûa thanh truyeàn. 9
  10. Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn - Töø O’ keû ñoaïn O’M song song vôùi ñöôøng taâm maù khuyûu OB nhö treân (hình 1.3). Haï MC thaúng goùc vôùi AD. Theo Brich ñoaïn AC = x.  ÑCT A 180o 0o 90 o B x x C R S = xmax = 2R M  S = 2R x = f() O  R/2 O’ ÑCD D Hình 1.2. Phöông phaùp ñoà thò Brich vaø caùch trieån khai treân toaï ñoä   x. Thaät vaäy, ta coù theå chöùng minh ñieàu ñoù raát deã daøng. Töø hình veõ ta coù: AC  AO  OC  AO  (CO' OO' )  R  MO' cos  0   R 2 MO’ = R +  cos  R Trong ñoù: 2 Thay quan heä treân vaøo coâng thöùc tính AC, ta coù: AC  R (1  cos )  1  cos 2        2 AC  R (1  cos )  1  cos 2   vôùi cos 2    1  cos 2   , neân suy ra:   2 2    x = R (1  cos  )  1  cos 2    4 Hình phía beân phaûi cuûa hình 1.2 giôùi thieäu caùch khai trieån ñoà thò x = f(x) treân toaï ñoä   x. I.2.2. Tìm vaän toác baèng phöông phaùp ñoà thò Ñeå xaùc ñònh vaän toác cuûa piston coù theå duøng phöông phaùp ñoà thò voøng troøn sau ñaây:  .R vaø ñoàng taâm vôùi - Sau khi choïn tyû leä thích hôïp, veõ voøng troøng taâm O coù baùn kính R2 = 2 nöûa ñöôøng troøn coù baùn kính R1 = R. Chia nöûa ñöôøng troøn R1 vaø voøng troøn R2 thaønh n phaàn ñaùnh soá 1, 2, 3,..., n vaø 1’, 2’, 3’,..., n’ theo chieàu nhö treân hình veõ (n = 8). - Töø caùc ñieåm 0, 1, 2, 3,... keû caùc ñöôøng thaúng goùc vôùi AB caét caùc ñöôøng song song vôùi AB keû töø 0, 1’, 2’, 3’,... n’ taïi caùc ñieåm 0, a, b, c,... Noái 0, a, b, c,... baèng ñöôøng cong ta ñöôïc ñöôøng bieåu dieãn trò soá toác ñoä. 10
  11. Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn - Caùc ñoaïn thaúng ñöùng a1, b2, c3,... R2 2’ b naèm giöõa ñöôøng cong 0, a, b, c vôùi 3’ c 1’ a nöûa ñöôøng troøng R1 bieåu dieãn trò soá cuûa toác ñoä ôû caùc goùc  töông öùng. d B A a’ b ’ 0’ 4’  h 0 8’ Ñieàu ñoù coù theå chöùng minh raát deã daøng. g e Töø hình 1.3, ôû moät goùc  baát kyø ta coù: 7’ 5’ f 7 1 6’ aa’= R2sin2 vaø a’1 = R1sin. R1 Do ñoù: 6 v a  aa 'a '1  R 2 sin 2  R 1 sin  2 3 5     R sin 2  sin 2  4   Hình 1.3. Giaûi toác ñoä baèng ñoà thò. 2 I.2.3. Tìm gia toác baèng phöông phaùp ñoà thò Ñeå tìm gia toác, ta coù theå giaûi theo phöông phaùp ñoà thò voøng sau ñaây (hình 1.4): Veõ voøng troøn taâm O coù baùn kính R2 = R2 ñoàng taâm vôùi nöûa voøng troøn coù baùn kính R1 = - R2. Chia nöûa voøng troøn R1 vaø voøng troøn R2 thaønh n phaàn ñaùnh soá 1, 2, 3,... vaø 1’, 2’, 3’,...n’ theo chieàu nhö hình 1.4 (n = 8). - Töø caùc ñieåm 0, 1, 2, 3,... keû caùc ñöôøng naèm ngang song song vôùi ñöôøng kính AB caét caùc ñöôøng thaúng goùc keû töø 0’, 1’, 2’, 3’,... taïi caùc ñieåm a, b, c, d,...Noái a, b, c, d,... baèng ñöôøng cong, ta ñöôïc ñöôøng bieåu dieãn trò soá gia toác. - Caùc ñoaïn thaúng naèm ngang giöõa ñöôøng cong a, b, c, d,... vôùi nöûa ñöôøng troøn R1 bieåu dieãn trò soá cuûa gia toác ôû caùc goùc ñoä töông öùng. Ñöôøng a, b, c, d,...chia dieän tích bao bôûi nöûa ñöôøng troøn R1 thaønh hai phaàn: phaàn beân traùi gia toác döông vaø phaàn beân phaûi gia toác aâm. 7’ 6’ 5’ R2 8’ A B 4’  0 8 a R1 1’ 3’ 2’ 7 1 b já q s p g 2 6 c d 3 5 4 e Hình 1.4. Giaûi gia toác baèng ñoà thò. Öu ñieåm cuûa pheùp ñoà thò naøy laø coù ñoä chính xaùc cao ngay caû khi   1 . Chöùng minh phöông 4 phaùp ñoà thò naøy raát deã daøng, cuï theå nhö sau: 11
  12. Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn Ñoái vôùi goùc  baát kyø ta coù: J = ps = pq + qs pq = R1.cos vaø qs = R2.cos2. Vôùi: j = R1.cos + R2.cos2 = R2cos + R2cos2 Do ñoù: = R2.(cos + cos2) I.3. Quy luaät ñoäng hoïc cuûa thanh truyeàn I.3.1. Goùc laéc  Thanh truyeàn trong cô caáu khuyûu truïc – thanh truyeàn chuyeån ñoäng raát phöùc taïp trong maët phaúng thaúng goùc vôùi ñöôøng taâm truïc khuyûu. Ñaàu nhoû thanh truyeàn chuyeån ñoäng tònh tieán theo phöông ñöôøng taâm xylanh, trong khi ñoù ñaàu to chuyeån ñoäng quay troøn quanh ñöôøng taâm truïc khuyûu vôùi toác ñoä goùc khoâng ñoåi. Vì vaäy chuyeån ñoäng cuûa thanh truyeàn ñoái vôùi ñöôøng taâm xylanh bieán thieân theo quan heä sau:   arcsin  sin   (1-7) Goùc leäch naøy ñaït trò soá cöïc ñaïi khi  = 900 vaø  = 2700 luùc ñoù  m ax = arcsin. I.3.2. Vaän toác goùc  tt Laáy ñaïo haøm hai veá coâng thöùc (1-7) ñoái vôùi thôøi gian ta coù coâng thöùc tính vaän toác goùc cuûa thanh truyeàn. d d d d  tt =   (1-8) . d dt d dt  - toác ñoä goùc cuûa truïc khuyûu. Trong ñoù: d d Do sin = sin neân ñaïo haøm hai veá ñaúng thöùc naøy ta coù: cos. =  cos. dt dt d cos   Töø ñoù ruùt ra: d cos  Thay quan heä treân vaøo (1-8), ta ruùt ra: cos   tt = . cos   cos   tt = hoaëc: (1-9) 1  2 sin 2  Khi  = 0 vaø  = 1800 vaän toác goùc ñaït trò soá cöïc ñaïi:  ttmax=   I.3.3. Gia toác goùc tt Ñaïo haøm coâng thöùc (1-9) theo thôøi gian, ta coù coâng thöùc xaùc ñònh gia toác goùc cuûa thanh truyeàn: d d     sin . . cos   cos . sin .  d tt   dt  tt = dt  cos 2     dt   12
  13. Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn cos      . sin . cos   cos . sin ..  cos    =    cos 2      sin     cos   . cos .  2 2 sin   =   2 . sin   cos 3       sin     cos   . cos .  2 2 sin   =   2 . sin   cos 3       =   2 1  2  sin  1   sin 2  2 (1-10) 3 2  2 Khi  = 900 vaø  = 2700 gia toác goùc cuûa thanh truyeàn ñaït trò soá cöïc ñaïi. ttmax =  1  2 II. ÑOÄNG HOÏC CUÛA CÔ CAÁU PISTON – KHUYÛU TRUÏC – THANH TRUYEÀN LEÄCH TAÂM II.1. Muïc ñích cuûa vieäc duøng cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn leäch taâm Trong moät soá ñoäng cô ñoát trong, nhaát laø ñoái vôùi caùc ñoäng cô cao toác haønh trình piston ngaén, ngöôøi ta duøng cô caáu khuyûu truïc thanh truyeàn leäch taâm. Trong cô caáu naøy, taâm choát piston khoâng naèm truøng treân ñöôøng taâm xylanh. Söû duïng cô caáu truïc khuyûu thanh truyeàn leäch taâm nhaèm ñaït hai muïc ñích chính sau ñaây: - Giaûm löïc ngang N taùc duïng leân xylanh do ñoù giaûm ñöôïc ñoä va ñaäp, ñoä moøn cuûa piston, xeùcmaêng vaø xylanh,... - Taêng ñöôïc dung tích coâng taùc cuûa xylanh khi vaãn giöõ nguyeân ñöôøng kính xylanh D vaø baùn kính quay cuûa khuyûu truïc R. Coù hai phöông aùn laøm leäch taâm: - Laøm leäch ñöôøng taâm xylanh khoûi ñöôøng taâm truïc khuyûu. - Ñöôøng taâm xylanh vaãn tröïc giao vôùi ñöôøng taâm truïc khuyûu nhö cô caáu giao taâm, nhöng taâm choát piston laïi leäch khoûi ñöôøng taâm xylanh. Ñeå giaûm löïc ngang N, bao giôø ñoä leäch taâm cuõng phaûi leäch veà phía chieàu quay cuûa truïc khuyûu. Nghóa laø, neáu ñoä leäch taâm boá trí leäch veà beân phaûi (nhö hình 1.5) thì chieàu quay cuûa truïc khuyûu phaûi theo chieàu kim ñoàng hoà. II.2. Quy luaät ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston II.2.1. Vò trí ñieåm cheát vaø haønh trình cuûa piston a) Ñieåm cheát cuûa piston Do boá trí leäch taâm neân quy luaät ñoäng hoïc cuûa nhoùm piston thay ñoåi. Vì vaäy, vò trí cuûa ñieåm cheát treân vaø ñieåm cheát döôùi cuõng thay ñoåi. 13
  14. Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn Nhö hình veõ ta thaáy khi piston leân ñeán ñieåm cheát treân A’ thì taâm choát khuyûu B ñaõ leäch ñeán vò trí A’ ÑCT ñieåm cheát treân treân voøng troøn R, leäch khoûi phöông x thaúng ñöùng moät goùc 1. Khi piston xuoáng ñeán ñieåm A cheát döôùi A’’, taâm choát khuyûu luùc naøy naèm ôû vò trí S ñieåm cheát döôùi treân voøng troøn R vaø ñaõ quay qua ñieåm  goác treân moät goùc 2. 1 Do    > 1800 neân ta deã daøng ruùt ra keát S1 luaän: quaù trình naïp lyù thuyeát (piston ñi töø ñieåm cheát A’’ ÑCD treân xuoáng ñeán ñieåm cheát döôùi) cuûa ñoäng cô duøng cô l caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn leäch taâm, ñaõ ñöôïc keùo daøi. S2 Vò trí cuûa ñieåm cheát döôùi coù theå xaùc ñònh deã D daøng baèng caùc goùc 1 vaø 2. Do khi piston ôû ñieåm B C cheát treân vaø ñieåm cheát döôùi thì caùc ñieåm A’, O, A1 vaø  O A’’, O, A2 thaúng haøng neân töø hai tam giaùc vuoâng E 2 A’OE vaø A’’OE deã daøng suy ra. a  sin  1   OE a OA' l  R    (1-11) a sin  2   OE A2 A1 l  R  OA' ' Hình 1.5. Cô caáu piston – khuyûu truïc – Trong ñoù: a – ñoä leäch taâm. thanh truyeàn leäch taâm. l – chieàu daøi thanh truyeàn. R – baùn kính quay cuûa truïc khuyûu.  k vaø   luùc ñoù coâng thöùc (1-11) coù theå vieát döôùi daïng: a R Goïi R l k  k  sin  1   1  arcsin    1  1   do ñoù: k  k  sin  2   2  arcsin   1   1   b) Haønh trình cuûa piston Goïi S1, S2 laø khoaûng caùch töø ñieåm cheát treân A’ vaø ñieåm cheát döôùi A’’ ñeán truïc hoaønh, thì haønh trình S cuûa piston coù theå xaùc ñònh deã daøng nhö sau: l  R 2  a 2 l  R 2  a 2 S  S1  S 2      1 2  1  2  R    1   k 2    1  k 2  (1-12)         Roõ raøng laø neáu k = 0 (nhö coù cô caáu truïc khuyûu thanh truyeàn giao taâm) thì S = 2R. Thoâng thöôøng k coù trò soá raát nhoû, trong caùc ñoäng cô ngaøy nay a < 5 mm neân k thöôøng bieán ñoäng trong phaïm vi k = 0,04  0,20. 14
  15. Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn Trong bieåu thöùc (1-12) ñeå veá phaûi toàn taïi, k phaûi thoaû ñöôïc ñieàu kieän sau: 0  k  1 1  II.2.2. Chuyeån vò cuûa piston Töø hình 1.5 ta thaáy khi truïc khuyûu quay ñi moät goùc , chuyeån vò piston tính töø ñieåm cheát treân A’ ta coù theå xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: l  R 2  a 2  R cos   l cos s x (1-13) Quan heä giöõa goùc  vaø  coù theå xaùc ñònh töø tam giaùc ABD vaø BCO: l sin   R sin   a sin   sin   k  do ñoù: cos   1  sin 2   1  2 sin   k  2 vaø (1-14) thay (1-14) vaøo (1-13) ta coù: 1  R 2  a 2   R cos   l 1  2 sin   k   x 2     1     1  k 2   cos   . 1  2 sin   k 2  2 x  R.  1    hay (1-15)         II.2.3. Vaän toác cuûa piston Ñaïo haøm hai veá phöông trình (1-15) ñoái vôùi thôøi gian vaø ruùt goïn, cuoái cuøng ta ñöôïc: sin     dx dx d v   R (1-16) . dt d dt cos  Veà daïng coâng thöùc ta thaáy (1-16) hoaøn toaøn gioáng nhö coâng thöùc tính vaän toác chính xaùc cuûa piston cô caáu khuyûu truïc thanh truyeàn giao taâm. Tuy nhieân ñieàu khaùc nhau laø goùc  trong coâng thöùc (1-16) bao haøm soá haïng leäch taâm k. II.2.4. Gia toác cuûa piston Ñaïo haøm hai veá phöông trình (1-16) ñoái vôùi thôøi gian vaø ruùt goïn, cuoái cuøng ta ñöôïc:  cos   cos 2   j  R2    (1-17)  cos  cos 3   Gia toác cuûa piston trong cô caáu truïc khuyûu thanh truyeàn leäch taâm cuõng coù daïng hoaøn toaøn gioáng nhö gia toác cuûa cô caáu khuyûu truïc thanh truyeàn giao taâm. Caùc coâng thöùc (1-15), (1-16) vaø (1-17) laø daïng coâng thöùc chính xaùc duøng ñeå xaùc chuyeån vò, vaän toác vaø gia toác cuûa piston trong cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn leäch taâm. Treân thöïc teá, ñeå thuaän tieän hôn trong vieäc tính toaùn, quy luaät ñoäng hoïc cuûa piston coù theå xaùc ñònh ôû daïng coâng thöùc gaàn ñuùng sau.   cos   1  sin 2   1  2 sin   k   1  2 sin   k  1 2 22 Ta coù: Trieån khai nhò thöùc Newton keát hôïp vieäc loaïi boû caùc voâ cuøng beù baäc 4 trôû ñi vaø boû qua soá haïng k2, sau ñoù theá vaøo phöông trình (1-15) ta ñöôïc: 15
  16. Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn   x  R .1  cos    1  cos 2   k sin   1 (1-18)   4 Laáy ñaïo haøm hai veá phöông trình treân theo thôøi gian, ta ñöôïc:    v  R. sin   sin 2  k cos   dx (1-19)   dt 2 Laáy ñaïo haøm hai veá phöông trình (1-19) theo thôøi gian, ta ñöôïc:  R  2 .cos    cos 2   k sin   j dv (1-19) dt II.3. Quy luaät ñoäng hoïc cuûa thanh truyeàn trong cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn leäch taâm II.3.1. Goùc laéc  Trong phaàn chöùng minh quy luaät ñoäng hoïc cuûa piston ta ñaõ coù: sin = .(siná – k) (1-21) Do ñoù chuyeån vò goùc cuûa thanh truyeàn coù theå xaùc ñònh deã daøng theo coâng thöùc sau:  = arcsin.(siná – k) (1-22) II.3.2. Vaän toác goùc tt Laáy ñaïo haøm hai veá phöông trình (1-21) theo thôøi gian ta coù: dâ  cosâ  ë . ù . cosá dt cosá tt = . Do ñoù : (1-23) cosâ Coâng thöùc 1-23 cuõng gioáng nhö coâng thöùc tính toác ñoä goùc cuûa thanh truyeàn giao taâm nhöng quan heä cuûa goùc  vôùi goùc  coù lieân quan ñeán heä soá k vaø phaûi xaùc ñònh theo (1-21) cosá tt = .. Do ñoù: (1-24) 1  ë 2 (siná  k) 2 II.3.3. Gia toác goùc tt Laáy ñaïo haøm hai veá phöông trình (1-24) theo thôøi gian ta coù: sin â   sin á . cos 2 â  ë . cos 2 á .  sin á   å tt   2 . cos 3  Thay bieåu thöùc (1-21) vaøo phöông trình treân ta coù :   sin . 1  2 (sin   k ) 2  2 cos 2  (sin   k ) tt = – 2. 1   (sin   k)  (1-25) 2 3/ 2 2 Caùc coâng thöùc (1-22), (1-24) vaø (1-25) laø daïng coâng thöùc chính xaùc duøng ñeå xaùc chuyeån vò goùc, toác ñoä goùc vaø gia toác goùc cuûa thanh truyeàn. ------------------------ 16
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2