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

Giáo trình động cơ đốt trong 2 - Chương 6

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

Thêm vào BST
Báo xấu
116
lượt xem 21
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

TÍNH TOÁN SỨC BỀN CÁC CHI TIẾT CỦA CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ I. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ I.1. Xác định kích thước của tiết điện lưu thông Tiết diện lưu thông của xupap ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của quá trình nạp và thải trong động cơ bốn kỳ. Vì vậy khi thiết kế, cần cố gắng tăng đường kính xupap trong phạm vi đường kính xylanh đã định. Diện tích mặt nấm xupap của các động cơ ngày nay chiếm khoảng 25 ÷ 40% diện tích...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình động cơ đốt trong 2 - Chương 6

  1. Chöông 6 – Tính söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phaân phoái khí 132
  2. Chöông 6 – Tính söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phaân phoái khí 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 I.1. Xaùc ñònh kích thöôùc cuûa tieát ñieän löu thoâng Tieát dieän löu thoâng cuûa xupap aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán chaát löôïng cuûa quaù trình naïp vaø thaûi trong ñoäng cô boán kyø. Vì vaäy khi thieát keá, caàn coá gaéng taêng ñöôøng kính xupap trong phaïm vi ñöôøng kính xylanh ñaõ ñònh. Dieän tích maët naám xupap cuûa caùc ñoäng cô ngaøy nay chieám khoaûng 25 ÷ 40% dieän tích ñænh piston. Chæ khi duøng nhieàu xupap (boán xupap) dieän tích löu thoâng môùi coù theå ñaït ñeán 40% dieän tích ñænh piston. Dieän tích maët naám cuûa xupap naïp thöôøng lôùn hôn dieän tích maët naám cuûa xupap thaûi khoaûng 10 ÷ 20% vaø thöôøng baèng 15 ÷ 20% dieän tích ñænh piston. Tính toaùn tieát dieän löu thoâng cuûa xupap döïa vaøo giaû thieát löu ñoäng oån ñònh cuûa doøng khi ñi qua hoïng ñeá xupap. Coi doøng khi naïp (hoaëc thaûi) coù toác ñoä bình quaân vaø toác ñoä cuûa piston khoâng ñoåi. Caên cöù vaøo ñieàu kieän löu ñoäng oån ñònh vaø lieân tuïc cuûa doøng khí, ta coù: vk.i.fk.k = vp.Fp.p (6-1) Trong ñoù: vk – toác ñoä trung bình cuûa doøng khí qua hoïng ñeá xupap (m/s). fk – tieát dieän löu thoâng cuûa hoïng ñeá xupap (cm2). .d 2 fk  h 4 dh – ñöôøng kính hoïng xupap (hình 6.1a). i – soá xupap treân moät xylanh. h vaø p – maät ñoä cuûa doøng khí ôû hoïng xupap vaø trong xylanh (h = p). vp – toác ñoä trung bình cuûa piston (m/s). vp  S.n 30 Fp – dieän tích ñænh piston (cm2). .D 2 Fp  4 S – haønh trình piston. n – soá voøng quay cuûa truïc khuyûu. D – ñöôøng kính xylanh. Boû qua ñieàu kieän khaùc nhau veà maät ñoä cuûa doøng khí taïi hoïng xupap vaø maät ñoä cuûa doøng khí trong xylanh (h = p), phöông trình (6-1) trôû thaønh: vk.i.fk = vp.Fp (6-2) v p .F p D2 Töø ñoù ruùt ra toác ñoä trung bình cuûa doøng khí qua hoïng ñeá xupap: v k   vp . (6-3) i.d 2 i.f k h 133
  3. Chöông 6 – Tính söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phaân phoái khí e e O dh  = 0o  h a) h/ h’  = 3 00 dh d 1 = dh + 2e b) c) Hình 6.1. Tieát dieän löu thoâng cuûa xupap. Ñoái vôùi ñoäng cô ngaøy nay, toác ñoä löu ñoäng cuûa doøng khí naïp khi ñoäng cô laøm vieäc toaøn taûi naèm trong phaïm vi sau: - Ñoäng cô oâtoâ vaø maùy keùo: vkn = 40 ÷ 115 (m/s). - Ñoäng cô taøu thuûy vaø tónh taïi: vkn = 30 ÷ 80 (m/s). - Ñoäng cô maùy bay: vkn = 100 ÷ 125 (m/s). Toác ñoä doøng khí caøng cao, toån thaát caøng lôùn, hôn nöõa ñoä môû xupap coøn chòu aûnh höôûng cuûa nhieàu nhaân toá khaùc nhö : ñieàu kieän boá trí chung, quaùn tính cuûa cô caáu daãn ñoäng xupap,... Vì vaäy neân coá gaéng choïn toác ñoä vkn nhoû. Tuy nhieân, ñoái vôùi ñoäng cô xaêng, do yeâu caàu cuûa vieäc hình thaønh hoãn hôïp neân toác ñoä doøng khí naïp khoâng theå beù hôn 40m/s. Neáu vkn < 40m/s, quaù trình boác hôi cuûa xaêng vaø quaù trình hoøa troän hôi xaêng vôùi khoâng khí trôû neân xaáu ñi. Toác ñoä trung bình cuûa doøng khí thaûi thöôøng lôùn hôn cuûa doøng khí naïp khoaûng 20 ÷ 50%. Do ñoù xupap thaûi coù theå laøm nhoû hôn xupap naïp vaø vì vaäy maët naám cuûa xupap thaûi coù ñoä cöùng vöõng lôùn, khoù bieán daïng vaø dieän tích chòu nhieät nhoû hôn. Töø hình 6.1a vaø b, coù theå xaùc ñònh ñöôïc tieát dieän löu thoâng fkl. h ' d h  d1  f kl  (6-4) 2 e  h ' sin  ; h’ = h.cos; do d1 = dh + 2e   f kl  h. d h cos   h sin  cos 2  neân (6-5) Töø phöông trình (6-5) coù theå thaáy raèng goùc  cuûa maët naám xupap caøng nhoû, tieát dieän löu thoâng caøng lôùn. Khi  = 0 ; fkl = hdh. Goùc  caøng lôùn, tieát dieän löu thoâng caøng nhoû. 134
  4. Chöông 6 – Tính söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phaân phoái khí Ngoaøi ra, tieát dieän löu thoâng cuûa xupap coøn phuï thuoäc vaøo haønh trình cuûa xupap (h). Haønh trình cuûa xupap caøng lôùn thì tieát dieän löu thoâng caøng lôùn. Tuy vaäy haønh trình bò haïn cheá bôûi tieát dieän cuûa hoïng ñeá xupap, tieát dieän löu thoâng khoâng theå lôùn hôn tieát dieän hoïng ñeá xupap. Töø ñoù suy ra (khi  = 00). d 2 d h h  h . 4 vaø haønh trình xupap: h max  dh 4 Trong tröôøng hôïp  ≠ 00, haønh trình xupap thöôøng phaûi lôùn hôn dh môùi coù theå ñaït ñöôïc tieát 4 dieän löu thoâng baèng tieát dieän hoïng ñeá xupap. Cuï theå laø khi  = 300, hmax ≈ 0,31dh. Trong ñoäng cô ngaøy nay, haønh trình xupap thöôøng naèm trong phaïm vi: h = (0,18  0,3).dh Töø hình 6.1c ta thaáy raèng  caøng nhoû, doøng khí löu thoâng caøng khoù (doøng khí naïp vaøo xylanh bò gaáp khuùc), vì vaäy toån thaát löu ñoäng lôùn maø xupap khoù ñoùng kín (tröôøng hôïp  = 0o khoâng coù maët coân treân naám xupap). Vì vaäy, ñoái vôùi xupap naïp, thöôøng duøng goùc  = 300 vaø  = 45o coøn ñoái vôùi xupap thaûi thöôøng chæ duøng goùc  = 450. Kieåm tra tieát dieän löu thoâng thöïc fkl coù theå duøng caùc coâng thöùc: Fp v kl  v p . (6-6) i.f kl Khi thieát keá, neân khoáng cheá toác ñoä löu ñoäng cuûa doøng khí qua tieát dieän löu thoâng fk naèm trong phaïm vi vkl ≤ (70  90m/s). I.2. Choïn daïng cam Khi choïn daïng cam, caàn phaûi xeùt caùc ñieåm sau: - Daïng cam phaûi ñaûm baûo cô caáu phoái khí coù trò soá “thôøi gian – tieát dieän” lôùn nhaát, nghóa laø khaû naêng löu thoâng doøng khí lôùn nhaát. Vì vaäy yeâu caàu cam phaûi môû xupap thaät nhanh, giöõ cho xupap ôû vò trí lôùn nhaát thaät laâu vaø khi ñoùng thaät nhanh xupap. - Daïng cam phaûi thích hôïp ñeå giai ñoaïn môû vaø ñoùng xupap coù gia toác vaø vaän toác nhoû nhaát. Do ñoù cô caáu phaân phoái khí laøm vieäc eâm, ít va ñaäp vaø hao moøn. - Daïng cam phaûi ñôn giaûn, deã cheá taïo. Treân cô sôû ñaûm baûo ba yeâu caàu treân, ñoäng cô ñoát trong ngaøy nay thöôøng duøng hai loaïi cam laø cam loài vaø cam tieáp tuyeán. Daïng cam loõm tuy coù öu ñieåm laø toác ñoä môû ñoùng xupap raát nhoû, môû ñoùng nhanh nhöng khoâng ñöôïc duøng vì chuû yeáu laø do gia coâng maët loõm raát khoù. Thieát keá daïng cam coù hai phöông phaùp: I.2.1. Löïa choïn quy luaät chuyeån ñoäng cuûa cam (chuû yeáu laø quy luaät gia toác) Löïa choïn quy luaät chuyeån ñoäng (gia toác) cuûa cam, sau ñoù laáy tích phaân hai laàn ñeå tìm quy luaät cuûa ñoä naâng supap bieán thieân theo goùc quay truïc cam. Phöông phaùp naøy coù öu ñieåm laø coù theå thöïc hieän baát kyø quy luaät chuyeån ñoäng naøo ta cho laø toát nhaát, nghóa laø caùc quy luaät chuyeån ñoäng coù gia toác khi môû, ñoùng xupap nhoû nhaát. 135
  5. Chöông 6 – Tính söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phaân phoái khí Nhöôïc ñieåm cô baûn cuûa phöông phaùp naøy laø daïng cam öùng vôùi quy luaät lyù töôûng treân raát khoù gia coâng vì maët cam coù daïng ñöôøng cong raát phöùc taïp. Tuy vaäy, ngaøy nay khi thieát keá caùc loaïi ñoäng cô cao toác, ngöôøi ta vaãn thöôøng thieát keá daïng cam theo phöông phaùp naøy. I.2.2. Ñònh saün daïng cam Maët cam ñöôïc ñònh daïng saün laø taäp hôïp cuûa nhöõng cung troøn, cung paraboân,... ñeå deã gia coâng. Sau ñoù caên cöù vaøo quy luaät naâng ñaõ ñònh, ñaïo haøm hai laàn ñoái vôùi goùc quay cuûa truïc cam ñeå tìm quy luaät gia toác roài kieåm tra xem coù phuø hôïp vôùi yeâu caàu veà gia toác cuûa cô caáu phaân phoái khí hay khoâng. Phöông phaùp thöù hai naøy coù öu ñieåm laø ñaûm baûo tính coâng ngheä khi gia coâng truïc cam ñöôïc thuaän lôïi. Vì vaäy tuyeät ñaïi boä phaän ñoäng cô ñoát trong toác ñoä thaáp vaø trung bình ñeàu duøng cam ñònh hình theo phöông phaùp thieát keá thöù hai. J (m/s2) Cung troøn Cung paraboân Tieáp tuyeán 2400 2100 h (mm) 1800 80 1500 1200 60 900 600 300 40 0 -300 20 -600 -900 k 0 10 20 30 40 50 20 40 60 80 100 O 2 Goùc quay cuûa truïc cam k Hình 6.2. So saùnh cam loài vaø cam tieáp tuyeán Löïa choïn daïng cam theo phöông phaùp naøy thöôøng duøng caùc ñöôøng cong cuûa nhieàu cung troøn, cung troøn phoái hôïp vôùi cung paraboân hoaëc cung troøn phoái hôïp vôùi ñöôøng thaúng. Daïng cam duøng cung troøn hoaëc paraboân ñöôïc goïi laø cam loài, daïng cam duøng cung troøn noái vôùi ñöôøng thaúng ñöôïc goïi laø cam tieáp tuyeán. Hình 6.2 giôùi thieäu quy luaät naâng haï h = f (k) vaø quy luaät gia toác j = f(k) cuûa ba loaïi cam loài cung troøn, cam loài cung paraboân vaø cam tieáp tuyeán. Töø hình 6.2b, coù theå thaáy raèng cam loài cung troøn coù trò soá “thôøi gian – tieát dieän” lôùn nhaát. Tuy nhieân loaïi naøy laïi coù gia toác döông lôùn nhaát, Do ñoù khi laøm vieäc, cô caáu phaân phoái khí va ñaäp raát maïnh trong giai ñoaïn ñoùng môû xupap neân löïc quaùn tính taùc duïng leân maët cam coù trò soá raát lôùn. Trò soá cho pheùp cuûa gia toác döông phuï thuoäc vaøo ñoä cöùng cuûa beà maët tieáp xuùc cuûa cam vôùi con ñoäi, cuûa con ñoäi vôùi xupap (hoaëc ñuõa ñaåy), ñoä cöùng vöõng cuûa truïc cam vaø khaû naêng chòu taûi cuûa oå truïc cam. Trò soá cuûa gia toác aâm, phuï thuoäc vaøo khaû naêng laøm vieäc cuûa loø xo. Ñeå giaûm kích thöôùc cuûa loø xo vaø giaûm phuï taûi taùc duïng leân loø xo, thöôøng phaûi khoáng cheá trò soá tuyeät ñoái cuûa gia toác aâm ôû phaïm vi nhoû nhaát. 136
  6. Chöông 6 – Tính söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phaân phoái khí Cam tieáp tuyeán coù trò soá “thôøi gian – tieát dieän” nhoû nhaát (hình 6.2) gia toác khi môû vaø khi ñoùng xupap cuõng nhoû nhaát nhöng gia toác aâm thì laïi coù trò soá tuyeät ñoái lôùn nhaát. Vì vaäy cam tieáp tuyeán chæ söû duïng khi yeâu caàu cao veà giaûm va ñaäp (cô caáu phaân phoái khí laøm vieäc eâm). Nhöng do gia toác aâm lôùn neân loø xo xupap chòu taûi lôùn. Ñeå giaûm taûi troïng taùc duïng leân loø xo, khoái löôïng cuûa cô caáu daãn ñoäng xupap phaûi nhoû. Vì vaäy cam tieáp tuyeán thöôøng duøng trong cô caáu phaân phoái khí xupap ñaët. Cam loài cung paraboân coù caùc thoâng soá naèm trong phaïm vi giôùi haïn bôûi caùc thoâng soá cuûa hai loaïi cam treân. Do tính coâng ngheä cuûa cam paraboân keùm neân loaïi cam naøy ít ñöôïc söû duïng. I.3. Trò soá tieát dieän thôøi gian cuûa xupap Khi ñöôøng kính vaø goác coân cuûa O naám xupap ñaõ xaùc ñònh, tieát dieän löu f1 thoâng töùc thôøi cuûa xupap quyeát ñònh bôûi klmax quy luaät ñoäng hoïc cuûa cam phaân phoái khí vaø pha phaân phoái khí. fklb Löïa choïn pha phaân phoái khí hôïp lyù coù theå laøm cho trò soá tieát dieän löu  thoâng trung bình fktb ñaït trò soá lôùn nhaát. Xaùc ñònh trò soá fktb baèng ñoà thò bieåu dieãn 0 1 2 k trò soá thôøi gian tieát dieän nhö hình 6.3. 90o k1 k2 Toác ñoä trung bình tính toaùn cuûa doøng khí trong suoát quaù trình naïp (hoaëc thaûi) Hình 6.3. Xaùc ñònh trò soá “thôøi gian - tieát dieän” cuûa xupap. xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: Fp t 2  t 1  v 'k   vp Vh (6-7) i  f kl dt i  f kl dt t2 t2 t1 t1 Trong ñoù: Vh – dung tích coâng taùc cuûa xylanh. f t2 dt – trò soá “thôøi gian – tieát dieän” (phaàn gaïch nghieâng beân traùi treân hình 6.3) kl t1 t1 vaø t2 – thôøi gian baét ñaàu vaø keát thuùc quaù trình naïp (hoaëc thaûi). Khi tính toaùn thôøi gian tieát dieän, thöôøng boû qua giai ñoaïn môû sôùm vaø ñoùng muoän (phaàn dieän tích öùng vôùi goùc môû sôùm 1 vaø goùc ñoùng muoän 2) neân coù theå coi thôøi gian t1 vaø t2 öùng vôùi goùc k1 vaø k2 do ñoù: k2  f kl dt  f t2 d (6-8) kl  k1 t1 k 2 f d kl f ktb   k1  k 2   k1  do (6-9) Fp v 'k  v p . neân sau khi thay caùc quan heä treân vaøo coâng thöùc (6-7) ta coù: (6-10) if ktb 137
  7. Chöông 6 – Tính söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phaân phoái khí v 'k  (1,3  1,4) v k Khi thieát keá, caàn ñaûm baûo sao cho: (6-11) Trò soá cuûa v’k thay ñoåi trong phaïm vi khaù lôùn. Ñoái vôùi ñoäng cô xaêng, v’k = 90  150m/s ñoái vôùi ñoäng cô diesel v’k = 80  110 m/s. Trong thöïc teá, löïa choïn pha phaân phoái khí toát nhaát ñeàu phaûi qua thí nghieäm. Soá lieäu thoáng keâ vaø pha phaân phoái khí giôùi thieäu treân baûng 6.1. Baûng 6 – 1 Trò soá pha phaân phoái khí cuûa caùc loaïi ñoäng cô (tính theo goùc quay cuûa truïc khuyûu) Xupap naïp Xupap thaûi Loaïi ñoäng cô Môû sôùm Ñoùng muoän Môû sôùm Ñoùng muoän tröôùc ÑCT sau ÑCD tröôùc ÑCD sau ÑCT - Tónh taïi vaø taøu thuûy 10 ÷ 25 15 ÷ 30 30 ÷ 50 10 ÷ 25 - Diesel taêng aùp 40 ÷ 75 30 ÷ 50 40 ÷ 60 30 ÷ 60 - OÂ toâ maùy keùo -10 ÷ 25 30 ÷ 35 35 ÷ 60 0 ÷ 30 - OÂ toâ du lòch -5 ÷ 25 40 ÷ 70 45 ÷ 65 5 ÷ 25 - Ñoäng cô cöôøng hoùa coù coâng 10 ÷ 75 30 ÷ 70 40 ÷ 80 15 ÷ 50 suaát lôùn, khoái löôïng nhoû I.4. Toác ñoä va ñaäp cuûa xupap Trong quaù trình laøm vieäc, ñeå ñaûm baûo xupap ñoùng kín treân ñeá xupap, trong cô caáu daãn ñoäng xupap phaûi coù khe hôû nhieät. Nhöng coù khe hôû naøy, cô caáu daãn ñoäng cuûa xupap phaùt sinh hieän töôïng va ñaäp khi môû vaø ñoùng xupap khieán caùc maët tieáp xuùc nhaát laø maët naám xupap vaø ñeá xupap bò moøn raát nhanh. Keát quaû nghieân cöùu veà maøi moøn cuûa ñeá xupap chöùng thaáy raèng toác ñoä va ñaäp cuûa xupap treân ñeá xupap coù aûnh höôûng raát lôùn tôùi ñoä moøn cuûa ñeá. Ñoä moøn cuûa ñeá phuï thuoäc raát ít vaøo chieàu roäng cuûa maët tieáp xuùc nhöng chòu aûnh höôûng raát nhieàu cuûa vaät lieäu laøm ñeá xupap vaø nhieät ñoä cuûa ñeá xupap (khi taêng toác ñoä va ñaäp töø 0,36 m/s leân 0,72 m/s ñoä moøn cuûa ñeá xupap taêng leân taùm laàn). Theo thöïc nghieäm, toác ñoä va ñaäp cho pheùp cuûa xupap caàn löïa choïn trong phaïm vi sau: va = 0,3  0,4 m/s. - Ñoái vôùi ñeá xupap baèng gang xaùm: va = 0,4  0,5 m/s. - Ñoái vôùi ñeá xupap baèng ñoàng thanh : va = 0,5  0,6 m/s. - Ñoái vôùi ñeá xupap baèng theùp cacbon : Ñoái vôùi ñeá xupap baèng theùp hôïp kim chòu nhieät:va = 0,7  0,8 m/s. - Toác ñoä va ñaäp cuûa xupap khi duøng con ñoäi hình naám coù theå xaùc ñònh baèng coâng thöùc sau: v a    R 1  k sin  a (6-12)  Vôùi cosa xaùc ñònh baèng coâng thöùc: cos  a  1    R 1  (6-13) a – goùc giaûm va ñaäp. Trong ñoù:  – khe hôû nhieät cuûa xupap. 138
  8. Chöông 6 – Tính söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phaân phoái khí Thay vaøo (6-13) vaøo (6-12), ta coù: v a    R 1  k 1  cos 2  a      k 2  R 1 1   2  R 1    (6-14)    2  R 1  do raát nhoû neân cuõng coù theå tính gaàn ñuùng toác ñoä va ñaäp theo coâng thöùc sau: v a   k 2   R 1  (6-15) Khi   0, j     R 1  2 neân coâng thöùc (6-15) coøn coù theå vieát döôùi daïng: k va  2 j  (6-16) Toác ñoä va ñaäp cuûa xupap khi duøng con ñoäi con laên xaùc ñònh theo coâng thöùc gaàn ñuùng (6-15) 2 j    k 2R 1  R  va  (6-17) j – xaùc ñònh baèng coâng thöùc: Trong ñoù:  2  cos 2   j  R 1  R  2   k   cos   2   0, j   R 1  R  2 khi k Goùc giaûm va ñaäp a xaùc ñònh baèng coâng thöùc: 1  h   R  R 1   1  cos    h    ,    a ta coù cos  a  1  khi (6-18) R1  R   a) b) c) vh h v r O1 h /2 /2 h A v = const a J = const O B R1 A A  B B Ro Naâng theo ñöôøng Cung Naâng theo ñöôøng cong paraboân chuyeån tieáp cong Acsimeùt Hình 6.4. Daïng cam ñieån hình vaø quy luaät ñoäng hoïc trong vuøng cung chuyeån tieáp. 139
  9. Chöông 6 – Tính söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phaân phoái khí Trò soá cuûa khe hôû nhieät  cuûa caùc loaïi ñoäng cô ñoát trong thöôøng naèm trong phaïm vi 0,2  0,4 mm (trò soá naøy thöôøng thay ñoåi trong quaù trình ñoäng cô laøm vieäc). Töø hình 6.4a, ta thaáy ñieåm B laø ñieåm con ñoäi ñaõ baét ñaàu naâng leân, nhöng ñeán A con ñoäi môùi ñaåy xupap môû ra. Cung chuyeån tieáp töø A ñeán B coù theå duøng cung Acsimeùt, cung paraboân hoaëc cung troøn ñôn giaûn. Quy luaät ñoäng hoïc con ñoäi trong vuøng cung chuyeån tieáp naøy giôùi thieäu treân hình 6.4b, c. toác ñoä trong vuøng cung chuyeån tieáp naøy thöôøng khoâng vöôït quaù 0,1  0,15 m/s. Ñoái vôùi loaïi ñoäng cô duøng cô caáu phaân phoái khí xupap ñaët, khe hôû nhieät khi maùy laïnh lôùn hôn khe hôû nhieät khi maùy noùng vì ñoä giaûn nôû cuûa xupap khi chòu nhieät vöôït quaù ñoä giaûn nôû cuûa thaân maùy. Ñoái vôùi loaïi ñoäng cô duøng cô caáu phaân phoái khí xupap treo, cam tröïc tieáp daãn ñoäng xupap, khe hôû nhieät khi maùy laïnh cuõng lôùn hôn khe hôû nhieät khi maùy noùng. Nhöng ñoái vôùi loaïi ñoäng cô duøng cô caáu xupap treo, truïc truïc cam daãn ñoäng xupap qua cô caáu trung gian (con ñoäi, ñuõa ñaåy,...) khe hôû nhieät khi maùy laïnh laïi nhoû hôn khe hôû nhieät khi maùy noùng. Ñoù laø do ñoä giaûn nôû cuûa xupap khoâng lôùn baèng ñoä giaûn nôû toång coäng cuûa thaân maùy, naép xylanh vaø truï ñoøn baåy. I.5. Gia toác cuûa xupap Gia toác döông cuûa xupap caøng lôùn, hieän töôïng va ñaäp trong cô caáu phaân phoái khí caøng maïnh. Trò soá tuyeät ñoái cuûa gia toác aâm caøng lôùn, loø xo xupap chòu taûi caøng nhieàu. Vì vaäy khi thieát keá cam caàn ñaûm baûo trò soá gia toác naèm trong giôùi haïn thoáng keâ trong baûng 6.2. Baûng 6.2 Trò soá cho pheùp cuûa gia toác döông vaø gia toác aâm (+) j, (m/s2) (-) j, (m/s2) Kieåu ñoäng cô 1500  2500 500  800 - Ñoäng cô oâ toâ maùy keùo. 100  1500 50  700 - Ñoäng cô tónh taïi vaø taøu thuûy. 1500  2800 700  1000 - Ñoäng cô cao toác, cöôøng hoùa, khoái löôïng nhoû.  Trò soá cuûa gia toác lieân quan raát nhieàu ñeán heä soá hình daïng  :   2 Ñeå thaáy roõ aûnh höôûng cuûa  , ta xeùt quy luaät ñoäng hoïc cuûa ba loaïi cam coù cuøng ñoä naâng cöïc ñaïi vaø ñeàu coù quy luaät gia toác laø haèng soá (hình 6.5). Luùc naøy toác ñoä cöïc ñaïi öùng vôùi ñieåm uoán cuûa ñöôøng cong h = f(k). Truïc hoaønh treân hình 6.5 bieåu thò goùc quay k cuûa truïc cam, do ñoù coù theå duøng quan heä thôøi gian vôùi toác ñoä k = kt ñeå thay theá (k laø toác ñoä goùc cuûa truïc cam). Nhö theá, dieän tích bao bôûi ñöôøng cong toác ñoä vaø truïc hoaønh seõ baèng haønh trình naâng cöïc ñaïi cuûa xupap (cô caáu xupap ñaët). Ta coù: 2  vdt  h 0 Nhöng dieän tích treân coù theå xaùc ñònh baèng quan heä sau : 2 v2t  v2 h 1 1 k 2 2 140
  10. Chöông 6 – Tính söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phaân phoái khí 4h k v2  Do ñoù : (6-19)  3 h Töø quan heä (6-19) ta thaáy toác ñoä cöïc ñaïi khoâng coù quan heä gì vôùi heä soá hình daïng  . h Ngöôïc laïi, gia toác gia toác coù quan heä maät 2 thieát vôùi  . Khi  taêng, gia toác döông giaûm nhöng 1 0 k gia toác aâm laïi taêng (trò soá tuyeät ñoái). Do ñoù, khi 2  thay ñoåi  seõ laøm thay ñoåi gia toác cuûa con ñoäi 2 (hoaëc xupap). Ñieàu ñoù coù theå chöùng minh deã daøng. v 2 Thaät vaäy, gia toác j1 ôû ñieåm 1 vaø j2 ôû ñieåm 3 treân hình 6.6 coù theå tính theo heä thöùc sau:   v 2  2 k v2 h  j1 k O 3 1 2 k h 2  ta coù: j1  2 thay   . k  J 2 2   1 2 2    h k 2  v2  2 vaø do  j2 k 0 k 2 h 2 3 Suy ra: j 2  2 k 1      2  2 Hình 6.5. Ñöôøng cong bieåu dieãn haønh trình vaän Töø caùc coâng thöùc treân ta thaáy khi  taêng, j1 toác vaø gia toác cuûa cam coù gia toác baèng haèng soá. giaûm nhöng j2 laïi taêng. II. ÑOÄNG HOÏC CUÛA CON ÑOÄI II.1. Cam tieáp tuyeán vaø ñoäng hoïc cuûa con ñoäi con laên II.1.1. Döïng hình cam tieáp tuyeán (hình 6.6) - Caên cöù vaøo caùc thoâng soá cuûa ñoäng cô (n, S/D, loaïi ñoäng cô, soá kyø,...) ñeå löïa choïn pha phaân phoái khí. Töø ñoù xaùc ñònh goùc laøm vieäc cuûa cam (goùc ). Ñoái vôùi cam naïp (tính theo goùc quay cuûa truïc cam): 1800  1   2 2  2 180 0  1   2 1  ñoái vôùi cam thaûi: 2 1 vaø 2 – goùc môû sôùm vaø ñoùng muoän cuûa xupap naïp. Trong ñoù: 1 vaø 2 – goùc môû sôùm vaø ñoùng muoän cuûa xupap thaûi. 141
  11. Chöông 6 – Tính söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phaân phoái khí - Caên cöù vaøo ñieàu kieän boá trí chung ñeå xaùc ñònh baùn kính löng cam (R1). E  0,5 ~ 1mm Thoâng thöôøng R 1  dc C 2 r h Trong ñoù: dc – ñöôøng kính truïc cam (mm). O1 - Veõ voøng troøn baùn kính R1 vaø döïng toïa ñoä thaúng goùc qua F taâm 0 (hình 6.6). Sau ñoù xaùc ñònh baùn kính OA vaø OB DA laøm thaønh vôùi tung ñoä goùc /2. K  /2 /2 B - Döïng tieáp tuyeán AE vaø BE tieáp tuyeán vôùi voøng troøn R1 R1 – r taïi A vaø B. O - Caên cöù vaøo ñoä naâng con ñoäi h (ñoä naâng lôùn nhaát) ñeå R1 xaùc ñònh ñieåm C, h = FC - Veõ cung troøn baùn kính r tieáp tuyeán vôùi AE vaø BE ñi qua ñieåm C. Töø hình 6.6 coù theå xaùc ñònh cung ñænh cam. Cuï Hình 6.6. Cam tieáp tuyeán. theå nhö sau: Khoaûng caùch töø taâm O1 cuûa cung ñænh cam tôùi taâm O cuûa voøng chuaån (löng cam) baèng: D = R1 + h – r (6-20) do ñoù: R1 = D – h + r (6-21)  R1  r  Töø tam giaùc OO1K, ta coù: cos 2 D R1  r D do ñoù: (6-22)  cos 2 Thay quan heä treân vaøo (6-21), ta coù:         R1  r  h  r vaø R 1 1  1  h  r 1  1 R1  hr  R1 r         cos   cos  cos cos cos  2  2 2 2 2  h cos r  R1   R1  h 2 töø ñoù ruùt ra: (6-23)  1 1  cos 1  2 cos 2 II.1.2. Ñoäng hoïc cuûa con ñoäi con laên Do maët cam tieáp tuyeán goàm hai phaàn: phaàn maët phaúng AA’ tieáp tuyeán vôùi hai maët truï R1 vaø r vaø phaàn maët truï r, vì vaäy ñoäng hoïc cuûa con ñoäi con laên khi con laên laên treân hai phaàn maët aáy cuõng khaùc nhau. Nhöng trong töøng giai ñoaïn, quy luaät ñoäng hoïc khoâng ñoåi. Giai ñoaïn thöù nhaát tính töø khi cam baét ñaàu naâng con ñoäi (ñieåm A treân hình 6.7) khi con laên laên heát phaàn maët tieáp tuyeán (ñieåm A’). Goùc quay cuûa truïc cam töông öùng töø  = 0 ñeán  = max. 142
  12. Chöông 6 – Tính söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phaân phoái khí Giai ñoaïn thöù hai baét ñaàu töø A’ ñeán C treân phaàn maët truï r (hình 6.7). Goùc quay cuûa truïc cam  öùng vôùi giai ñoaïn naøy laø  = max ñeán  = 0. Trong ñoù max =   max . 2 C O1 O1 O2 A/ O2 D D / A R a R b b a /2 /2 max  A A O O E R1 R1 R + R1 R + R1 a) b) Hình 6.7. Ñoäng hoïc cuûa con ñoäi con laên trong giai ñoaïn I cuûa can tieáp tuyeán. a) Ñoäng hoïc cuûa con ñoäi con laên trong giai ñoaïn I - Chuyeån vò cuûa con ñoäi con laên. Töø hình 6.7a ta thaáy khi con laên laên ñeán moät vò trí baát kyø naøo treân maët phaúng tieáp tuyeán AA’ (cam quay ñi moät goùc ) ta ñeàu tính ñöôïc chuyeån vò cuûa con ñoäi theo quan heä sau ñaây: R  R1 h   ab  OO 2  R  R 1    R  R 1  cos  1  h   R  R 1   1 do ñoù: (6-24)  cos   Trong ñoù: R – baùn kính cuûa con laên. - Toác ñoä cuûa con ñoäi con laên. Ñaïo haøm hai veá cuûa phöông trình (6-24) ñoái vôùi thôøi gian, ta coù coâng thöùc tính con ñoäi con laên: dh  d v   dh  . d dt dt d = const = k. Ta coù: v    k dh  giaû thieát: d dt tg v   R  R 1  2 do ñoù: (6-25) cos  k - Gia toác cuûa con ñoäi con laên. Ñaïo haøm hai veá cuûa phöông trình (6-25) ñoái vôùi thôøi gian ta coù coâng thöùc tính gia toác cuûa con ñoäi con laên nhö sau. 143
  13. Chöông 6 – Tính söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phaân phoái khí  1  sin 2   dv  d  R  R 1  2   j   dv  k  (6-26) . d dt  cos   2 dt  2  cos 2   j  R  R 1  2   k  do ñoù: (6-27)  cos   2 k – toác ñoä goùc cuûa truïc cam, (1/s). Trong ñoù: Thay caùc trò soá töø  = 0 ñeán max ta coù ñöôøng bieåu dieãn gia toác nhö treân hình 6.2. Goùc max coù theå xaùc ñònh theo quan heä löôïng giaùc treân hình 6.7b.  D sin tg max   EO 2 2 R  R 1  (6-28) EO b) Ñoäng hoïc cuûa con ñoäi con laên trong giai ñoaïn II - Chuyeån vò cuûa con ñoäi con laên. Töø hình 6.9, ta thaáy khi con laên laên ñeán moät vò trí baát kyø naøo treân cung A’C öùng vôùi goùc , chuyeån vò cuûa con ñoäi con laên ñeàu coù tính theo coâng thöùc sau: h   ab  OO 2  R  R 1   R  r 2  D sin  2  D cos   R  R 1   (6-29) D R+r C max O1 R /  A O a b O2 R1 A Hình 6.8. Ñoäng hoïc cuûa con ñoäi con laên trong giai ñoaïn II cuûa can tieáp tuyeán. - Toác ñoä cuûa con ñoäi con laên. Laáy ñaïo haøm hai veá cuûa phöông trình (6-29) ñoái vôùi thôøi gian, ta coù coâng thöùc tính toác ñoä cuûa con ñoäi con laên.   D 2 sin  cos    k   D sin   dh  v    R  r 2  D sin  2   dt   D sin 2  =  k D sin      2 R  r   D sin   (6-30)   2 2 144
  14. Chöông 6 – Tính söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phaân phoái khí - Gia toác cuûa con ñoäi con laên. Laáy ñaïo haøm hai veá cuûa phöông trình (6-30) ñoái vôùi thôøi gian, ta coù coâng thöùc tính gia toác cuûa con ñoäi con laên.    D 2 D sin   R  r  2 sin   1  D cos     2   2 4 2 dv  f    2 R  r 2  D 2 sin 2    k   32 dt    D D 2 sin 4   R  r 2 cos 2      =   D  cos   2  R  r   D 2 sin 2  (6-31)  k   32 2 II.2. Cam loài vaø ñoäng hoïc cuûa con ñoäi hình naám II.2.1. Döïng hình cam loài (hình 6.9) - Sau khi löïa choïn pha phoái khí, caên cöù ñieàu kieän boá trí chung veõ voøng chuaån R1. - Veõ toïa ñoä vuoâng goùc qua taâm O, veõ baùn kính OA vaø OB laøm thaønh vôùi tung ñoä moät goùc  baèng . 2 - Töø ñieåm voøng troøn R1 caét tung ñoä (ñieåm E) xaùc ñònh EC = h. - Choïn voøng ñænh cam r roài veõ voøng ñænh cam (taâm O1) qua ñieåm C. - Treân phöông keùo daøi cuûa baùn kính AO vaø A’O1 veõ cung tieáp tuyeán ngoaøi vôùi hai ñöôøng troøn R1 vaø r taïi A vaø A’ (cung coù baùn kính ). Khi ñaõ xaùc ñònh R1,h,  vaø r, baùn kính cung tieáp tuyeán ngoaøi  coù theå xaùc ñònh töø quan heä tam giaùc vuoâng O1MO2 (hình 6.10). O1O 2 2  O1 M   MO 2  2 2       r    D sin     R 1   D cos  2 2 2 do ñoù ta coù:  2  2 C A/ r h O1 E /2  /2 DA B  O R1 O2 O2 Hình 6.9. Döïng hình cam loài. 145
  15. Chöông 6 – Tính söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phaân phoái khí R r O1  –r K 2D max max M O R1  Hình 6.10. Xaùc ñònh baùn kính cuûa cung tieáp tuyeán () vaø baùn kính cuûa maët naám con ñoäi (R). Töø ñoù suy ra:  D 2  r 2  R 1  2R 1D cos 2  2 (6-32)   2 R 1  r  D cos   2 Trong ñoù: D = R1 + h – r Töø hình 6.10 coøn coù theå xaùc ñònh baùn kính R cuûa naám con ñoäi. Ñeå ñaûm baûo con ñoäi khoâng bò keït, baùn kính R phaûi lôùn hôn OK. Do OK    R 1  sin  max neân töø tam giaùc O1MO2 ta coù:  D sin sin  max 1  OM 2 (6-33) r r Vì vaäy, muoán cho con ñoäi khoâng bò keït, phaûi ñaûm baûo ñieàu kieän:   R 1   R (6-34) D sin r 2 II.2.2. Ñoäng hoïc cuûa con ñoäi hình naám hoaëc hình truï Cuõng töông töï nhö cam tieáp tuyeán, maët laøm vieäc cuûa cam loài goàm hai phaàn: phaàn cung  vaø phaàn cung r. Vì vaäy, quy luaät ñoäng hoïc cuûa con ñoäi hình naám hoaëc hình truï treân hai phaàn naøy cuõng khaùc nhau. Trong giai ñoaïn I, con ñoäi tröôït treân maët cam, töø A ñeán A’, töông öùng vôùi goùc quay cuûa cam töø  = 0 ñeán  = max. Giai ñoaïn II, con ñoäi tröôït treân cung r, töø A ñeán C, öùng vôùi goùc quay  =  max = – max ñeán  = 0. 2 a) Ñoäng hoïc cuûa con ñoäi hình naám trong giai ñoaïn I - Chuyeån vò cuûa con ñoäi hình naám Khi con ñoäi tröôït treân moät vò trí baát kyø naøo ñoù öùng vôùi goùc , (hình 6.11) chuyeån vò cuûa con ñoäi hình naám coù theå xaùc ñònh theo quan heä sau: 146
  16. Chöông 6 – Tính söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phaân phoái khí h   ab  aO  R 1      R 1  cos   R 1 h     R 1 1  cos  hoaëc: (6-35) - Toác ñoä cuûa con ñoäi hình naám r Laáy ñaïo haøm hai veá cuûa phöông trình (6-36) O1 ñoái vôùi thôøi gian ta coù toác ñoä cuûa con ñoäi hình naám: K   k   R 1  sin  v   dh  dh  dh  a . b max dt dh  dt   (6-36) M O - Gia toác cuûa con ñoäi hình naám. R1  – R1 Laáy ñaïo haøm hai veá cuûa phöông trình (6-37) ñoái vôùi thôøi gian ta coù gia toác cuûa con ñoäi hình naám. dv  d   2   R 1  cos  j   dv  Hình 6.11. Ñoäng hoïc cuûa con ñoäi hình truï . d dt k dt (hoaëc hình naám) trong giai ñoaïn I. (6-37) Khi  = 0, gia toác ñaït trò soá cöïu ñaïi: j max    R 1  2 (6-38) k b) Ñoäng hoïc cuûa con ñoäi hình naám trong giai ñoaïn II - Chuyeån vò cuûa con ñoäi hình naám Khi con ñoäi hình naám tröôït ñeán vò trí baát kyø naøo öùng vôùi goùc  treân phaàn cung r (hình 6.12) chuyeån a vò cuûa con ñoäi ñeàu coù theå tính theo quan heä sau: D h   ab  aO  R 1  r  D cos   R 1  b max (6-39) - Toác ñoä cuûa con ñoäi hình naám O O2 Laáy ñaïo haøm hai veá cuûa phöông trình (6-39) ñoái vôùi thôøi gian ta coù coâng thöùc tính toác ñoä cuûa con ñoäi hình naám. dh  d Hình 6.12. Ñoäng hoïc cuûa con ñoäi hình truï dh  v     k D sin  (6-40) . d dt (hoaëc hình naám) trong giai ñoaïn II. dt d d    k – toác ñoä goùc cuûa truïc cam. Trong ñoù: dt dt - Gia toác cuûa con ñoäi hình naám Laáy ñaïo haøm hai veá cuûa phöông trình (6-40) ñoái vôùi thôøi gian ta coù coâng thöùc gia toác cuûa con ñoäi hình naám: dv  d dv  j     2 D cos  (6-41) . d dt k dt 147
  17. Chöông 6 – Tính söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phaân phoái khí III. QUY DAÃN KHOÁI LÖÔÏNG CUÛA CAÙC CHI TIEÁT TRONG CÔ CAÁU PHAÂN PHOÁI KHÍ Ñeå xaùc ñònh ñöôïc löïc quaùn tính cuûa cô caáu phaân phoái khí, caàn phaûi quy daãn toaøn boä khoái löôïng cuûa caùc chi tieát maùy trong cô caáu phaân phoái khí veà ñöôøng taâm xupap. Do ñoù löïc quaùn tính taùc duïng treân cô caáu phaân phoái khí coù theå tính theo coâng thöùc sau: P jk   m ok jk Trong ñoù: mok – khoái löôïng cuûa cô caáu phaân phoái khí quy daãn veà ñöôøng taâm xupap. jk – gia toác cuûa xupap. Trong caùc cô caáu phaân phoái khí khoâng coù ñuõa ñaåy vaø ñoøn ñaåy nhö cô caáu phaân phoái khí xupap ñaët, cô caáu phaân phoái khí daãn ñoäng tröïc tieáp xupap,... khoái löôïng mok baèng toång caùc khoái löôïng cuûa xupap, con ñoäi, moùng haõm vaø khoái löôïng quy daãn cuûa loø xo. Khoái löôïng quy daãn cuûa loø xo xaùc ñònh theo ñieàu kieän caân baèng ñoäng naêng cuûa khoái löôïng thöïc cuûa loø xo mlx vôùi khoái löôïng quy daãn molx khi chuyeån ñoäng vôùi toác ñoä vxp cuûa xupap.  m olx v 2 l v 2 dm lx  xp x (6-42) 2 2 0 Trong ñoù: dmlx – khoái löôïng cuûa phaân toá loø xo caét caùch maët coá ñònh moät ñoaïn x. vx – toác ñoä chuyeån ñoäng cuûa phaân toá loø xo. l – chieàu daøi cuûa loø xo (hình 6.13) vxp Giaû thieát khoái löôïng cuûa loø xo phaân boá ñeàu treân chieàu daøi cuûa noù vaø toác ñoä cuûa caùc phaân toá loø xo coù quan heä tuyeán tính vôùi chieàu daøi. dx vx L v xp  lx dx vaø v x  m dm lx x l l x Thay caùc quan heä treân vaøo phöông trình (6-42) ta coù:  x dx  3 2 m olx v 2 m lx v 2 2 l 1 m lx v xp  xp xp 2 2l 3 2 Hình 6.13. Xaùc ñònh khoái löôïng 0 quy daãn cuûa loø xo. Do ñoù khoái löôïng quy daãn molx laø: m olx  1 m lx 3 Nhö vaäy, khoái löôïng quy daãn cuûa cô caáu phaân phoái khí mok baèng: m ok  m xp  m dl  m mh  m cd  1 (6-43) m lx 3 Trong ñoù: mxp – khoái löôïng cuûa xupap. mdl – khoái löôïng cuûa ñóa loø xo. mmh – khoái löôïng cuûa moùng haõm. mcñ – khoái löôïng cuûa con ñoäi. mlx – khoái löôïng cuûa loø xo. 148
  18. Chöông 6 – Tính söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phaân phoái khí Ñoái vôùi cô caáu phaân phoái khí coù ñuõa ñaåy vaø ñoøn baåy thì caùc khoái löôïng cuûa con ñoäi, ñuõa ñaåy vaø ñoøn baåy ñeàu phaûi quy ñaãn veà ñöôøng taâm xupap. Khi quy daãn cuõng phaûi ñaûm baûo ñieàu kieän ñoäng naêng khoâng ñoåi. Ñoái vôùi con ñoäi vaø ñuõa ñaåy phaûi ñaûm baûo ñieàu kieän quy daãn sau:  lc  2 m ocd v 2 m cd v 2   m v2  cd  xp xp l   xp  2 2 2 l  2  m cd  c  l  do ñoù: (6-44) m ocd  xp  v – toác ñoä cuûa con ñoäi. Trong ñoù: lc – tyû leä caùnh tay ñoøn cuûa ñoøn baåy. l xp Ñoái vôùi ñoøn baåy, phaûi ñaûm baûo ñieàu kieän caân baèng sau: l db  db m odb v 2 2  xp 2 2 Trong ñoù: lñb – moment quaùn tính cuûa ñoøn baåy ñoái vôùi truïc quay. ñb – toác ñoä goùc cuûa ñoøn baåy. vxp = ñb lxb 1 Do: neân: moñb = lñb. l2 xp Nhö vaäy, khoái löôïng cuûa cô caáu phaân phoái khí coù ñuõa ñaåy vaø ñoøn baåy quy daãn veà ñöôøng taâm xupap baèng: l  2 mok = mxp + mñl + mmh + mlx + lñb 2 + (mññ + mcñ )  c  1 1 l  (6-45)  xp  3 l xp Trong ñoù: mññ – khoái löôïng cuûa ñuõa ñaåy. Töông töï nhö treân, khi quy daãn khoái löôïng cuûa cô caáu phaân phoái khí veà ñöôøng taâm con ñoäi, khoái löôïng quy daãn mot ñöôïc tính theo coâng thöùc sau:   l xp   2 mot =  m xp + m dl + m mh + m lx  .   + mcñ + mññ + lñp 2 1 1 l  (6-46)   c 3 lc Löïc quaùn tính taùc duïng leân cô caáu phaân phoái khí quy daãn veà ñöôøng taâm con ñoäi baèng: Pjt   m ot j t (6-47) IV. TÍNH TOAÙN SÖÙC BEÀN CUÛA TRUÏC CAM IV.1. ÖÙng suaát uoán Khi tính söùc beàn cuûa truïc cam, ta coi truïc cam nhö moät daàm coù tieát dieän ñoàng ñeàu ñaët töï do treân hai goái töïa nhö hình 6.14. 149
  19. Chöông 6 – Tính söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phaân phoái khí PT P’T PT d d0 B1 b l1 A l2 l a) b) Hình 6.14. Sô ñoà tính söùc beàn cuûa truïc cam. Trong quaù trình laøm vieäc, truïc cam chòu uoán vaø chòu xoaén. Neáu boû qua löïc ma saùt vaø troïng löïc (vì caùc löïc naøy raát nhoû so vôùi caùc löïc khaùc) thì löïc taùc duïng leân truïc cam ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: PT max  Pot  Pjt  Pkt (6-48) Trong ñoù: Pot – löïc neùn ban ñaàu cuûa loø xo xupap (ôû traïng thaùi xupap ñoùng kín). Pjt – löïc quaùn tính cuûa cô caáu phoái khí khi baét ñaàu môû xupap (quy daãn veà ñöôøng taâm con ñoäi) Pkt – löïc khí theå taùc duïng treân maët naám xupap thaûi quy daãn veà taâm con ñoäi. Do ñoù, moment uoán truïc cam baèng: M u max  PT max l1l 2 , (MNm) l Trong ñoù: l – khoaûng caùch giöõa hai taâm goái töïa (hình 6.14). l1 vaø l2 – khoaûng caùch töø hai goái töïa ñeán cam chòu löïc PTmax. ÖÙng suaát uoán truïc cam tính theo coâng thöùc sau: u   M u max M u max , (MN/m2) (6-49)  3 d   4 Wu d 1   o   d 32   Trong ñoù: d vaø do – ñöôøng kính ngoaøi vaø ñöôøng kính trong cuûa truïc cam. IV.2. ÖÙng suaát xoaén Moment xoaén truïc cam ñaït giaù trò cöïc ñaïi khi truïc cam quay tôùi vò trí nhö treân hình 6.14b. Luùc naøy löïc taùc duïng PT ôû xa taâm truïc cam nhaát (con ñoäi tröôït heát treân phaàn cung baùn kính ). Khi duøng cam loài vaø con ñoäi hình truï (hoaëc hình naám) moment xoaén truïc cam ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau:   M x  PT A  A (Plx ) t  (Pj ) t (6-50)  (P  – löïc loø xo vaø löïc quaùn tính khi cam quay ñeán goùc k – max )  (Pj ) t Trong ñoù:  lx t (hình 6.11) A – caùnh tay ñoøn lôùn nhaát cuûa löïc Pt. 150
  20. Chöông 6 – Tính söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phaân phoái khí   R1  A ( R 1  h max  r ) sin r 2 Khi tính moment xoaén truïc cam, ngoaøi moment Mx ra coøn phaûi tính ñeán caùc moment khaùc nhö moment taùc duïng treân caùc cam ñang cuøng laøm vieäc, moment daãn ñoäng caùc cô caáu khaùc (nhö daãn ñoäng bôm nhieân lieäu, boä chia ñieän,...). Do ñoù öùng suaát xoaén truïc cam tính theo coâng thöùc sau: x   M M , (MN/m2)  3 d   4 Wx d 1   o   d 16   M – toång caùc moment taùc duïng treân caùc cam trong cuøng moät thôøi gian Trong ñoù: ÖÙng suaát toång thöôøng tính theo coâng thöùc sau:  2  2 x    u  0,35  0,65 1       (6-51)  u    ÖÙng suaát cho pheùp    naèm trong phaïm vi sau:     50  150MN / m 2 (500  1500kG / cm 2 ) IV.3. Ñoä voõng cho pheùp Ñoä voõng cuûa truïc cam khi chòu uoán xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: PT l1 l 2 2 64PT .l1 .l 2 2 f  2 2 2 E.J.l 3.E.l.(d 4  d 4 ) (6-52) 0 Trong ñoù: E – moñuyn ñaøn hoài cuûa vaät lieäu cheá taïo truïc cam, ñoái vôùi theùp coù theå choïn: E  (2  2,2)10 5 MN / m 2 Ñoä voõng cho pheùp cuûa truïc cam naèm trong phaïm vi sau: f   0,05  0,1mm IV.4. ÖÙng suaát tieáp xuùc treân maët cam Trong quaù trình laøm vieäc, treân maët cam vaø con ñoäi xuaát hieän öùng suaát tieáp xuùc. ÖÙng suaát tieáp xuùc tính theo caùc coâng thöùc sau. - Ñoái vôùi con ñoäi hình truï (hoaëc hình naám):  tx  0,418 PT E b , (MN/m ) 2 (6-53) Trong ñoù: PT – löïc taùc duïng leân cam (MN). E – moâñuyn ñaøn hoài cuûa vaät lieäu (MN/m2). b – chieàu roäng cuûa cam (m).  – baùn kính cung ngoaïi tieáp cuûa cam (hình 6.11) 151
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2428 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
3=>0