TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC & ĐỘNG LỰC HỌC KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN

Chia sẻ: Tạ Ngọc Tuyên Tuyên | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:24

Thêm vào BST

Báo xấu

1.262
lượt xem 134
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Động học và động lực học là môn học dùng phương pháp quan điểm cơ học để nghiên cứu quy luật chuyến động, chịu lực của các chi tiết máy trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền, trạng thái dao động, nhất là dao động xoắn của hệ trục.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC & ĐỘNG LỰC HỌC KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN

TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT LỜI NÓI ĐẦU Động cơ đốt trong là loại máy ra đời từ rất sớm, có thể nói nó đã giúp con người tiến lên một bậc trong lịch sử phát triển của mình bởi từ khi xuất hiện nó đã từng bước giải phóng lao động chân tay cho con người với năng suất làm việc rất cao. Cho đến ngày nay nó vẫn là loại máy tạo nhiều giá trị nhất về mặt kinh t ế và trong t ương lai nó sẽ tiếp tục được chúng ta cải tạo và phát triển. Là một sinh viên thuộc khoa Cơ khí ĐH GTVT em được giao thực hiện TKMH môn Động Cơ Đốt Trong với nội dung tính bền & vẽ trục khuỷu. Do trình độ có hạn nên trong quá trình thực hiện không thể chánh khỏi những sai sót bởi vậy em mong được sự quan tâm và giúp đỡ của thầy cô Bộ môn: Động Cơ Đốt Trong để em hoàn thiện tốt hơn trong những môn học sau. Nhân đây em cũng xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Xuân Thiệp cùng Bộ môn đã giúp đỡ để em hoàn thành bài TKMH này. Sinh viên Tạ Ngọc Tuyên 1
TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT MỤC LỤC THIẾT KẾ MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN Các thông số cơ bản: Kiểu động cơ 3DN88 Đường kính xi lanh (mm) D 88 Hành trình Piston(mm) S 100 Số xi lanh i 3 Công suất Ne 30 Mã lực Tỷ số nén ε 18 Số vòng quay n 2600 vòng/phút Suất tiêu hao nhiên liệu ge(g/ml.h) 185 Xupap nạp mở sớm ϕl 140 Xupap nạp đóng muộn ϕ2 520 Xupap thải mở sớm ϕ3 580 Xupap thải đóng muộn ϕ4 160 Góc phun sơm ϕs 170 Áp suất cuối hành trình nạp pa 0,086MPa Áp suất khí sót pr 0,12MPa Áp suất cuối hành trình nén pc 4,355MPa Áp suất cực đại pz 6,445MPa Áp suất cuối hành trình giãn nở pb 0,285MPa Khối lượng nhóm piston Mpt 0,58 kg Khối lượng nhóm thanh truyền Mtt 1,2 kg 2
TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC & ĐỘNG LỰC HỌC KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN Động học và động lực học là môn học dùng phương pháp quan điểm cơ học để nghiên cứu quy luật chuyến động, chịu lực của các chi tiết máy trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền, trạng thái dao động, nhất là dao động xoắn của hệ trục. Các động cơ hiện đại có số vòng quay rất cao, do đó gây nên lực quán tính lớn, có khi vượt xa trị số lực khí thể. Lực quán tính tác dụng lên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền gây nên ứng suất khá l ớn, đôi khi làm hư hỏng các chi tiết máy. Ngoài ra lực quán tính còn có tác dụng kích thích khiến cho các chi tiết trong cơ cấu khuỷu trục thanh truy ền phát sinh dao động. Tính toán động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền nhằm mục đích xác định các lực do hợp lực của lực quán tính và lực khí thể tác dụng lên chi tiết ở mỗi vị trí của trục khuỷu để phục vụ cho việc tính toán sức bền, nghiên cứu trạng thái mài mòn của chi tiết máy và cân bằng động cơ. I/ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN: Nghiên cứu quy luật chuyển động của Piston là nhiệm vụ ch ủ y ếu của động học. Để tiện nghiên cứu, ta giả thiết trong quá trình làm việc trục khuỷu quay với tốc độ không đổi. Đối với các động cơ cao tốc ngày nay do tốc độ vòng quay cao nên khi trạng thái công tác của động cơ đã ổn định thì sự thay đổi tốc độ góc do sự không đồng đều vủa mômen động cơ sinh ra không lớn lắm. Vì vậy gi ả thiết trên g ần đúng với thực tế. 1- Các thông số cơ bản: Từ các số liệu cho ta có: S Bán kính quay của trục khuỷu: R = = = 50 mm = 0,05m 2 R Chiều dài thanh truyền : L = = = 200 mm = 0,2 m λ trong đó λ là tham số kết cấu( ta chọn λ= 0.25 ). π .n π .2600 Vận tốc góc trục khuỷu: ω = = = 272,13(rad/s) 30 30 2- Chuyển vị của pitông: λ S = R[(1-cosα) + (1-cos2α)] (mm) 4 S - là độ chuyển vị của pittông. Trong đó: R- là bán kính quay của trục khuỷu; - là tham số kết cấu w- là góc quay của trục khuỷu -Ta có: St = S1+ S2; 3
TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT S1 = R(1-cos ) độ dịch chuyển cấp 1 ; λ S2 = R. .(1-cos2 ) độ dịch chuyển cấp 2. 4 BẢNG TÍNH ĐỘ ĐỊCH CHUYỂN CỦA PISTON Bảng 01: Đồ thị chuyển vị piston : α 1-cosα s1 (mm) 1-cos2α s2 (mm) s 0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 10 0.015 0.760 0.060 0.151 0.910 20 0.060 3.015 0.234 0.585 3.600 30 0.134 6.699 0.500 1.250 7.949 40 0.234 11.698 0.826 2.066 13.764 50 0.357 17.861 1.174 2.934 20.795 60 0.500 25.000 1.500 3.750 28.750 70 0.658 32.899 1.766 4.415 37.314 80 0.826 41.318 1.940 4.849 46.167 90 1.000 50.000 2.000 5.000 55.000 100 1.174 58.682 1.940 4.849 63.532 110 1.342 67.101 1.766 4.415 71.516 120 1.500 75.000 1.500 3.750 78.750 130 1.643 82.139 1.174 2.934 85.074 140 1.766 88.302 0.826 2.066 90.368 150 1.866 93.301 0.500 1.250 94.551 160 1.940 96.985 0.234 0.585 97.570 170 1.985 99.240 0.060 0.151 99.391 180 2.000 100.000 0.000 0.000 100.000 190 1.985 99.240 0.060 0.151 99.391 200 1.940 96.985 0.234 0.585 97.570 210 1.866 93.301 0.500 1.250 94.551 220 1.766 88.302 0.826 2.066 90.368 230 1.643 82.139 1.174 2.934 85.074 240 1.500 75.000 1.500 3.750 78.750 250 1.342 67.101 1.766 4.415 71.516 260 1.174 58.682 1.940 4.849 63.532 270 1.000 50.000 2.000 5.000 55.000 280 0.826 41.318 1.940 4.849 46.167 290 0.658 32.899 1.766 4.415 37.314 300 0.500 25.000 1.500 3.750 28.750 310 0.357 17.861 1.174 2.934 20.795 320 0.234 11.698 0.826 2.066 13.764 330 0.134 6.699 0.500 1.250 7.949 340 0.060 3.015 0.234 0.585 3.600 350 0.015 0.760 0.060 0.151 0.910 4
TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT 360 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 đồ thị chuyển vị pittong 120.000 100.000 80.000 s1 chuyển vị x 60.000 s2 s 40.000 20.000 0.000 1 357 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 góc 3/ Vận tốc pitông Để tính vận tốc chuyển động của piston ta đạo hàm chuyển vị S theo thời gian ta được vận tốc pitông V λ V = Rω(sinα + sin2α) (m/s) 2 Trong đó: V - vận tốc piston (m/s); R- là bán kính quay của trục khuỷu;  - là tham số kết cấu;  - là góc quay của trục khuỷu; ω- tốc độ góc trục khuỷu. Ta có: V= V1 +V2 V1= Rω.sin -Vận tốc cấp 1; λ V2 = Rω. .sin2 - Vận tốc cấp 2. 2 5
TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT Ta vẽ đồ thị V- biểu diễn vận tốc của Piston phụ thuộc vào góc quay trục khuỷu. Trục tung biểu thị vận tốc của piston, trục hoàng biểu thị góc quay  của trục khuỷu. Ta có đồ thị như hình dưới . α sinα v1 sin2α v2 v 0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 10 0.174 2.363 0.342 0.582 2.944 20 0.342 4.654 0.643 1.093 5.747 30 0.500 6.803 0.866 1.473 8.276 40 0.643 8.746 0.985 1.675 10.421 50 0.766 10.423 0.985 1.675 12.098 60 0.866 11.784 0.866 1.473 13.257 70 0.940 12.786 0.643 1.093 13.879 80 0.985 13.400 0.342 0.582 13.981 90 1.000 13.607 0.000 0.000 13.607 100 0.985 13.400 -0.342 -0.582 12.818 110 0.940 12.786 -0.643 -1.093 11.693 120 0.866 11.784 -0.866 -1.473 10.311 130 0.766 10.423 -0.985 -1.675 8.748 140 0.643 8.746 -0.985 -1.675 7.071 150 0.500 6.803 -0.866 -1.473 5.330 160 0.342 4.654 -0.643 -1.093 3.560 170 0.174 2.363 -0.342 -0.582 1.781 180 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 190 -0.174 -2.363 0.342 0.582 -1.781 200 -0.342 -4.654 0.643 1.093 -3.560 210 -0.500 -6.803 0.866 1.473 -5.330 220 -0.643 -8.746 0.985 1.675 -7.071 230 -0.766 -10.423 0.985 1.675 -8.748 240 -0.866 -11.784 0.866 1.473 -10.311 250 -0.940 -12.786 0.643 1.093 -11.693 260 -0.985 -13.400 0.342 0.582 -12.818 270 -1.000 -13.607 0.000 0.000 -13.607 280 -0.985 -13.400 -0.342 -0.582 -13.981 290 -0.940 -12.786 -0.643 -1.093 -13.879 300 -0.866 -11.784 -0.866 -1.473 -13.257 310 -0.766 -10.423 -0.985 -1.675 -12.098 320 -0.643 -8.746 -0.985 -1.675 -10.421 330 -0.500 -6.803 -0.866 -1.473 -8.276 340 -0.342 -4.654 -0.643 -1.093 -5.747 350 -0.174 -2.363 -0.342 -0.582 -2.944 360 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 6
TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT LẬP BẢNG TÍNH VẬN TỐC PISTON Bảng 02 : đồ thị vận tốc pittong 20.000 15.000 10.000 vận tốc v(m / s) 5.000 v1 0.000 v2 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 v -5.000 -10.000 -15.000 -20.000 góc 4/ Gia tốc pitông Để tìm gia tốc của piston ta đạo hàm vận tốc V của piston ta được gia tốc piston J J = Rω2(cosα + λcos2α) (m/s2) Trong đó J - gia tốc của piston; R - là bán kính quay của trục khuỷu;  - là tham số kết cấu;  - là góc quay của trục khuỷu; w-tốc độ góc trục khuỷu. Ta có: J= J1 + J2 J1 :Gia tốc cấp một. J1 = Rω2cosα J2 :Gia tốc cấp hai. J2 = Rω2 λcos2α Ta vẽ đồ thị J- biểu thị sự phụ thuộc gia tốc của piston vào góc quay  của trục khuỷu. Trục tung biểu diễn độ lớn của J, trục hoành biểu thị góc quay trục khuỷu  7
TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT LẬP BẢNG TÍNH GIA TỐC PISTON Bảng 03 α cosα J1 cos2α J2 J 0 1.000 3702.737 1.000 925.684 4628.421 10 0.985 3646.484 0.940 869.859 4516.343 20 0.940 3479.434 0.766 709.115 4188.550 30 0.866 3206.664 0.500 462.842 3669.506 40 0.766 2836.461 0.174 160.743 2997.204 50 0.643 2380.073 -0.174 -160.743 2219.330 60 0.500 1851.368 -0.500 -462.842 1388.526 70 0.342 1266.411 -0.766 -709.115 557.295 80 0.174 642.974 -0.940 -869.859 -226.885 90 0.000 0.000 -1.000 -925.684 -925.684 100 -0.174 -642.974 -0.940 -869.859 -1512.832 110 -0.342 -1266.411 -0.766 -709.115 -1975.526 120 -0.500 -1851.368 -0.500 -462.842 -2314.211 130 -0.643 -2380.073 -0.174 -160.743 -2540.817 140 -0.766 -2836.461 0.174 160.743 -2675.718 150 -0.866 -3206.664 0.500 462.842 -2743.822 160 -0.940 -3479.434 0.766 709.115 -2770.319 170 -0.985 -3646.484 0.940 869.859 -2776.625 180 -1.000 -3702.737 1.000 925.684 -2777.053 190 -0.985 -3646.484 0.940 869.859 -2776.625 200 -0.940 -3479.434 0.766 709.115 -2770.319 210 -0.866 -3206.664 0.500 462.842 -2743.822 220 -0.766 -2836.461 0.174 160.743 -2675.718 230 -0.643 -2380.073 -0.174 -160.743 -2540.817 240 -0.500 -1851.368 -0.500 -462.842 -2314.211 250 -0.342 -1266.411 -0.766 -709.115 -1975.526 260 -0.174 -642.974 -0.940 -869.859 -1512.832 270 0.000 0.000 -1.000 -925.684 -925.684 280 0.174 642.974 -0.940 -869.859 -226.885 290 0.342 1266.411 -0.766 -709.115 557.295 300 0.500 1851.368 -0.500 -462.842 1388.526 310 0.643 2380.073 -0.174 -160.743 2219.330 320 0.766 2836.461 0.174 160.743 2997.204 330 0.866 3206.664 0.500 462.842 3669.506 340 0.940 3479.434 0.766 709.115 4188.550 350 0.985 3646.484 0.940 869.859 4516.343 360 1.000 3702.737 1.000 925.684 4628.421 8
TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT đồ thị gia tốc pittong 6000.000 5000.000 4000.000 3000.000 2000.000 gi a tốc j (m / s2) J1 1000.000 J2 0.000 J 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 -1000.000 -2000.000 -3000.000 -4000.000 -5000.000 góc II/ TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1/ Khái quát Khi động cơ làm việc, cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền (CCTKTT) nói riêng và động cơ nói chung chịu tác dụng của các lực như lực khí thể, lực quán tính, trọng lực và lực ma sát. Trừ tr ọng l ực ra, các lực các lực khác đều có trị số thay đổi theo các vị trí c ủa Piston trong các chu trình công tác của động cơ. Khi tính toán đ ộng l ực h ọc, ta chỉ xét các lực có giá trị lớn là lực khí thể và lực quán tính. Mục đích của việc tính toán động lực học là xác định các lực do hợp lực của hai loại lực trên đây tác dụng lên CCTKTT và mô men do chính chúng sinh ra để làm cơ sở cho việc tính toán cân b ằng đ ộng cơ, tính toán sức bền của các chi tiết, nghiên cứu trạng thái mài mòn và tính toán dao động xoắn của hệ trục khuỷu. Việc khảo sát động lực học được dựa trên phương pháp và quan điểm của cơ học lý thuyết. Các lực và mô men trong tính toán động l ực h ọc được biểu diễn dưới dạng hàm số của góc quay trục khuỷu α và quy ước là pittông ở điểm chết trên thì α = 00. Ngoài ra, các lực này thường được tính với một đơn vị diện tích đỉnh pittông. V ề sau khi cần tính giá trị thực của các lực, ta nhân giá trị của áp suất với diện tích tiết diên ngang của đỉnh pittông. 2/Dựng các đồ thị véctơ phụ tải Đồ thị véctơ phụ tải là đồ thị biểu diễn sự tác dụng của các lực lên bề mặt làm việc ở các vị trí khác nhau trên trục khuỷu. Các b ề mặt làm việc quan trọng của động cơ gồm bề mặt chốt khuỷu, cổ trục, bạc, lót đầu to thanh truyền và bạc lót ổ trục. 9
TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT Đồ thị vectơ phụ tải dùng để: -Xác định phụ tải nhằm xem xét quy luật mài mòn bề mặt làm việc. -Xác định khu vực chịu lực bé nhất và trung bình nh ằm đánh giá nhằm chọn vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn. -Xác định đơn vị phụ tải lớn nhất và trung bình nhằm đánh giá mức độ va đập. Để dựng đồ thị ấy, trước tiên ta phải xác định các lực tác dụng: lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z và lực li tâm P k 0 do khối lượng m2 gây ra. π D2 theo góc quay α Sau khi có đồ thị lực khí thể P = (P - P 0) 4 sẽ xác định được sự biến thiên của lực quán tính chuyển động t ịnh tiến: Pj = - mj.R.2. (cosα + cos2α). Cộng hai đồ thị đó lại sẽ được sự biến thiên của lực P theo α. Tiếp theo sẽ xác định được sự biến thiên của lực tiếp tuyến: P∑ . sin(α + β ) P∑ . cos(α + β ) và lực pháp tuyến Z = T= cos β cos β Lực quán tính của khối lượng thanh truyền quy dẫn về tâm đầu to thanh truyền, tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu: PR2 = m2.R.2. Đồ thị vectơ phụ tải tác dụng trên bề mặt chốt khuỷu được vẽ với giả thiết rằng trục khuỷu đứng yên còn xi lanh quay với vận tốc trục khuỷu nhưng theo chiều ngược lại. Hợp lực Q của các l ực tác dụng lên bề mặt chốt khuỷu: = ++ Từ đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên bề mặt chốt khuỷu ta có thể triển khai thành đồ thị Q ck - α sau đó tính giá trị trung bình Q tb trên cơ sở đó có thể xác định được hệ số va đập của bề mặt tương tác. 3/ Lực khí thể Xây dựng đồ thị công P-V Dựa vào các thông số nhiệt : + Hành trình pitông : S = 100 mm : ε = 18 + Tỉ số nén + áp suất : pa = 0,086 (MPa) 10
TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT Pc = 4,355 (MPa) Pz = 6,445 (MPa) Pb = 0,285 (MPa) Pr = 0,12 (MPa) Thể tích làm việc của xi lanh Vh π .D 2 .S = = 6,08.10-4 ( m3)=609 cm3 Vh= 4 Vì tỉ số nén ε =18 nên thể tích buồng cháy của xilanh Vc: Vc= = =3,58.10-5 (m3) = 35,8cm3 Dung tích toàn bộ xi lanh: Va=Vc. ε =3,58.10-5.18= 64,44.10-5 (m3) =644,4 cm3 Dựng đường nén đa biến a-c Pc = Pa.n 1 ⇒ n1 = =1,358 Để vẽ đồ thị đường nén đa biến ta biến đổi như sau: Pc P Px = =c Px. V = Pc .V => Vx n1 i n1 ( với i = 1 → 18 ) n1 n1 () x c Vc Ta có bảng như phần dưới Dựng đường giãn nở đa biến z-b Pb = Pz.()n 2 , chọn  = 1.5 ⇒ chỉ số dãn đa biến: n2 = = 1,255 Pb n2 .Vb = 53,699 cm3 . => Vz= n 2 Pz Tương tự như đồ thị quá trình nén ta cũng có: Pz P Px = = nz2 V ( x ) n 2 i ( với i = 1 → 12 ) Vz 11
TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT in in lPx(mm) i Pxn=Pc/i^n1(MPa) lPx(mm) Pxd=Pz/i^n2 1 2 1 1.000 4.355 174.20 1.000 6.445 257.80 2 2.563 1.699 67.96 2.387 2.700 108.02 3 4.446 0.980 39.18 3.970 1.623 64.94 4 6.570 0.663 26.51 5.696 1.131 45.26 5 8.896 0.490 19.58 7.537 0.855 34.20 6 11.395 0.382 15.29 9.475 0.680 27.21 7 14.049 0.310 12.40 11.497 0.561 22.42 8 16.842 0.259 10.34 13.595 0.474 18.96 9 19.763 0.220 8.81 15.761 0.409 16.36 10 22.803 0.191 7.64 17.989 0.358 14.33 11 25.954 0.168 6.71 20.274 0.318 12.72 12 29.210 0.149 5.96 22.614 0.285 11.40 13 32.564 0.134 5.35 25.003 14 36.012 0.121 4.84 27.440 15 39.549 0.110 4.40 29.922 16 43.171 0.101 4.04 32.447 17 46.876 0.093 3.72 35.012 18 50.659 0.086 3.44 37.616 Hiệu chỉnh đồ thị : : ϕ s = 170 + Góc phun nhiên liệu sớm : ϕ1 = 140 + Góc mở sớm xuppap nạp : ϕ2 = 520 + Góc đóng muộn xuppap nạp : ϕ3 = 580 + Góc mở sớm xuppap thải : ϕ4 = 160 + Góc đóng muộn xuppap thải + Hiệu chỉnh c’’: pc’’= pc+1/3.(pz-pc) =4,355+1/3(6,445-4,355) =5,05(MPa) + Hiệu chỉnh b’’: pb’’ = pb – 0,5(pb- pr)=0,285- 0,5(0,285- 0,12 ) =0,2 (M Pa) + Độ dịch chuyển Brich: λ OO’= R. 2 Từ các số liệu trên ta xây dựng được đồ thị công như hình vẽ : Tỉ lệ xích µv = 3 (cm3/mm) Tỉ lệ xích µp =0,025(MPa/mm) 12
TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT Đồ thị công P-V : ( chi tiết bản A0) 4/ Lực quán tính. Lực quán tính tịnh tiến được tính theo công thức pj = -mRω2(cosα + λcos2α) (kG/cm2) Với m = (mpt+ m1 )/FP π .D 2 π.0, 0882 Diện tích đỉnh pittông: FP = (m2) = = 0,61.10 −2 4 4 Ta có mpt : khối lượng nhóm pitông mpt = 0,58 (kg); m1 : khối lượng thanh tryền quy dẫn về đầu nhỏ thanh truyền. Ta có : mtt = 1.2 (kg). Mặt khác m1= 0,3.1.2 = 0,36 (kg). Khối lượng trên một đơn vị diện tích đỉnh piston 0,58 + 0,36 = 154,1 (kg/m2); m= 0, 61.10−2 pj=- m.J = - 154,1.10 −5 .J (kG/cm2) Ta có bảng tính pj theo các góc : Với J1 = R.ω 2 .Cosα ; J2 = R.ω 2 .λ. Cos2α Và J= J1+J2 π.n 260 Trong đó ω= 30 = 3 .π ( rad/s). 13
TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT Ta có bảng tính Pj dưới đây: α J1 J2 J Pj (KG/cm2) 0 3706.60 926.65 4633.25 -7.140 10 3650.29 870.77 4521.06 -6.967 20 3483.07 709.86 4192.92 -6.461 30 3210.01 463.33 3673.34 -5.661 40 2839.42 160.91 3000.33 -4.624 50 2382.56 -160.91 2221.65 -3.424 60 1853.30 -463.33 1389.98 -2.142 70 1267.73 -709.86 557.88 -0.860 80 643.64 -870.77 -227.12 0.350 90 0.00 -926.65 -926.65 1.428 100 -643.64 -870.77 -1514.41 2.334 110 -1267.73 -709.86 -1977.59 3.047 120 -1853.30 -463.33 -2316.63 3.570 130 -2382.56 -160.91 -2543.47 3.919 140 -2839.42 160.91 -2678.51 4.128 150 -3210.01 463.33 -2746.69 4.233 160 -3483.07 709.86 -2773.21 4.274 170 -3650.29 870.77 -2779.52 4.283 180 -3706.60 926.65 -2779.95 4.284 190 -3650.29 870.77 -2779.52 4.283 200 -3483.07 709.86 -2773.21 4.274 210 -3210.01 463.33 -2746.69 4.233 220 -2839.42 160.91 -2678.51 4.128 230 -2382.56 -160.91 -2543.47 3.919 240 -1853.30 -463.33 -2316.63 3.570 250 -1267.73 -709.86 -1977.59 3.047 260 -643.64 -870.77 -1514.41 2.334 270 0.00 -926.65 -926.65 1.428 280 643.64 -870.77 -227.12 0.350 290 1267.73 -709.86 557.88 -0.860 300 1853.30 -463.33 1389.98 -2.142 310 2382.56 -160.91 2221.65 -3.424 320 2839.42 160.91 3000.33 -4.624 330 3210.01 463.33 3673.34 -5.661 340 3483.07 709.86 4192.92 -6.461 350 3650.29 870.77 4521.06 -6.967 360 3706.60 926.65 4633.25 -7.140 14
TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT 5/ Tổng hợp lực khí thể và lực quán tính tác dụng lên cơ cấu pΣ = pkt+pj Sau khi vẽ đồ thị P-V ta xác định được P kt với Pkt = P-Po .Kết hợp với bảng Pj ở trên ta tính được pΣ tương ứng với góc α. α Pj (KG/cm2) Pkt(KG/cm2) pΣ (KG/cm2) 0 -7.140 0.219 -6.921 15 -6.754 -0.121 -6.875 30 -5.661 -0.121 -5.782 45 -4.039 -0.121 -4.160 60 -2.142 -0.121 -2.263 75 -0.242 -0.121 -0.363 90 1.428 -0.121 1.307 105 2.715 -0.121 2.594 120 3.570 -0.121 3.449 135 4.039 -0.121 3.918 150 4.233 -0.121 4.112 165 4.281 -0.121 4.160 180 4.284 -0.121 4.163 195 4.281 -0.1026 4.178 210 4.233 -0.0548 4.178 225 4.039 0.0301 4.069 240 3.570 0.1722 3.742 255 2.715 0.4062 3.121 270 1.428 0.7962 2.224 285 -0.242 1.4801 1.238 300 -2.142 2.7879 0.646 315 -4.039 5.6172 1.578 330 -5.661 12.1375 6.477 345 -6.754 25.595 18.841 360 -7.140 54.019 46.879 375 -6.754 63.469 56.715 390 -5.661 33.6892 28.029 405 -4.039 17.6003 13.561 420 -2.142 10.1864 8.044 435 -0.242 6.5551 6.313 450 1.428 4.5771 6.005 465 2.715 3.4551 6.170 480 3.570 2.7595 6.329 495 4.039 2.3264 6.365 510 4.233 2.14 6.373 525 4.281 1.9237 6.204 540 4.284 1.219 5.503 555 4.281 0.7239 5.004 570 4.233 0.2382 4.471 585 4.039 0.219 4.258 600 3.570 0.219 3.789 615 2.715 0.219 2.934 630 1.428 0.219 1.647 15
TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT 645 -0.242 0.219 -0.023 660 -2.142 0.219 -1.923 675 -4.039 0.219 -3.820 690 -5.661 0.219 -5.442 705 -6.754 0.219 -6.535 720 -7.140 0.219 -6.921 Từ bảng trên ta vẽ được đồ thị P- α như bên dưới : ( chi tiết bản A0) Áp suất- Góc quay 70.000 60.000 50.000 Áp suất 40.000 30.000 20.000 10.000 0.000 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 -10.000 -20.000 góc Pj Pkt P 6/ Vẽ đồ thị lực tác dụng lên chốt khuỷu Qch Xác định sự biến thiên của lực tiếp tuyến T và lực pháp tuy ến Z sin(α + β ) cos(α + β ) . pΣ (kG/cm2), Z = . pΣ (kG/cm2) T= cos β cos β Sinα β= arcsin (λsin α ) =arcsin ( ) 4 16
TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT P tổng α BETA COS SIN T Z 0 -6.921 0.000 1.000 0.000 0.000 -6.921 15 -6.875 3.710 0.949 0.321 -2.210 -6.525 30 -5.782 7.181 0.803 0.609 -3.522 -4.643 45 -4.160 10.182 0.580 0.834 -3.470 -2.413 60 -2.263 12.504 0.308 0.977 -2.211 -0.697 75 -0.363 13.974 0.018 1.030 -0.374 -0.007 90 1.307 14.478 -0.258 1.000 1.307 -0.337 105 2.594 13.974 -0.499 0.902 2.339 -1.295 120 3.449 12.504 -0.692 0.755 2.604 -2.387 135 3.918 10.182 -0.834 0.580 2.273 -3.268 150 4.112 7.181 -0.929 0.391 1.607 -3.820 165 4.160 3.710 -0.983 0.196 0.816 -4.088 180 4.163 0.000 -1.000 0.000 0.000 -4.163 195 4.178 -3.710 -0.983 -0.196 -0.820 -4.106 210 4.178 -7.181 -0.929 -0.391 -1.633 -3.881 225 4.069 -10.182 -0.834 -0.580 -2.360 -3.394 240 3.742 -12.504 -0.692 -0.755 -2.826 -2.590 255 3.121 -13.974 -0.499 -0.902 -2.814 -1.558 270 2.224 -14.478 -0.258 -1.000 -2.224 -0.574 285 1.238 -13.974 0.018 -1.030 -1.276 0.023 300 0.646 -12.504 0.308 -0.977 -0.631 0.199 315 1.578 -10.182 0.580 -0.834 -1.316 0.916 330 6.477 -7.181 0.803 -0.609 -3.945 5.201 345 18.841 -3.710 0.949 -0.321 -6.056 17.883 360 46.879 0.000 1.000 0.000 0.000 46.879 375 56.715 3.710 0.949 0.321 18.231 53.831 390 28.029 7.181 0.803 0.609 17.072 22.508 405 13.561 10.182 0.580 0.834 11.312 7.867 420 8.044 12.504 0.308 0.977 7.859 2.477 435 6.313 13.974 0.018 1.030 6.505 0.116 450 6.005 14.478 -0.258 1.000 6.005 -1.551 465 6.170 13.974 -0.499 0.902 5.562 -3.080 480 6.329 12.504 -0.692 0.755 4.780 -4.380 495 6.365 10.182 -0.834 0.580 3.693 -5.309 510 6.373 7.181 -0.929 0.391 2.491 -5.920 525 6.204 3.710 -0.983 0.196 1.217 -6.097 540 5.503 0.000 -1.000 0.000 0.000 -5.503 555 5.004 -3.710 -0.983 -0.196 -0.982 -4.918 570 4.471 -7.181 -0.929 -0.391 -1.748 -4.154 585 4.258 -10.182 -0.834 -0.580 -2.470 -3.552 600 3.789 -12.504 -0.692 -0.755 -2.861 -2.622 615 2.934 -13.974 -0.499 -0.902 -2.645 -1.465 630 1.647 -14.478 -0.258 -1.000 -1.647 -0.425 645 -0.023 -13.974 0.018 -1.030 0.023 0.000 660 -1.923 -12.504 0.308 -0.977 1.879 -0.592 675 -3.820 -10.182 0.580 -0.834 3.186 -2.216 690 -5.442 -7.181 0.803 -0.609 3.315 -4.370 17
TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT 705 -6.535 -3.710 0.949 -0.321 2.101 -6.203 720 -6.921 0.000 1.000 0.000 0.000 -6.921 hệ toạ độ T-Z gốc tại O1 chiều dương của T hướng sang phải , chiều dương của Z hướng xuống dưới. Ta có lực quán tính li tâm của khối lượng chuy ển đ ộng quay c ủa thanh truyền Pk = -m2Rω2 / FP (kG/cm2) Trong đó m2: là khối lượng thanh truyền qui dẫn về tâm chốt khuỷu m2 =mtt-m1 =1.2 – 0.36 =0.84 (kg) −0,84.10−1.0, 050.272,132 = −5,1.104 (KG/m2) Pk = 0, 61.10−2 Vậy Pk =-5,1 (KG/cm2) Xác định tâm chốt khuỷu: tâm chốt khuỷu nằm trên trục Z và cách O 1 một đoạn bằng trị số của Pk Trên hệ toạ độ T-Z xác định các trị số của T và Z khác nhau tuỳ vào các giá trị α 18
TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT 7/Vẽ đồ thị Q -  Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên cổ biên ta lập được quan hệ Q - , trong đó Q là lực tổng hợp tác dụng lên cổ biên. =++ =+ Trên đồ thị thì lực tổng hợp được xác bằng cách: với góc quay trục khuỷu  ta xác định được điểm Ptt tương ứng trên đồ thị, sau đó nối điểm Ptt với tâm cổ biên giả định D ta xác định được véc tơ DP tt biểu diễn tổng hợp tác dụng lên cổ biên tại thời điểm ứng với góc quay  của trục khuỷu. Sau khi xác định được quan hệ Q -  ta tiến hành xây dựng được đồ thị Q- như trên bản vẽ. Căn cứ đồ thị Q -  ta tiến hành xác định Qtb: Qtb = ; Trong đó Sđt = 17400 (mm2) 19
TẠ NGỌC TUYÊN TKMH ĐCĐT L = 480 (mm) => Qtb = 24600/480 =51,25 (mm) Do đó hệ số va đập:  = = 261/51,25= 5 Vậy  = 5 > 4: Không thoả mãn về hệ số va đập Tuy nhiên kmax=(Qmax.Fp)/(lc.ld)= 62,19 KG/cm2 < [k] nên vẫn đảm bảo. 8/ Vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu Đồ thị mài mòn chốt khuỷu thể hiện trạng thái hao mòn c ủa trục và  vị trí chịu tải ít để khoan lỗ dầu. Để vẽ đồ thị mài  mòn, ta tiến hành vẽ vòng tròn có bán kính R (chọn R= 100(mm) ) tượng trưng cho chốt khuỷu, sau đó chia vòng tròn thành 12 phần đều nhau và được đánh s ố th ứ t ự nh ư b ản vẽ . Tiến hành lập bảng tính tại mỗi điểm với giả thiết phạm vi ảnh hưởng của lực tại mỗi điểm là 120 0 sang 2 phía, với tỷ lệ xích KG / cm 2 được chọn là Qm=5 ( ) ta xác định được độ dài các đoạn mm thẳng biểu diễn giá trị Q tại các điểm chia tương ứng. Sau khi xác định được tất cả các điểm trên ta tiến hành nối các điểm đó lại sẽ được đồ thị mài mòn chốt khuỷu. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ∑Qo 41.587 41.587 41.587 41.587 41.587 ∑Q1 4.095 4.095 4.095 4.095 4.095 ∑Q2 3.78 3.78 3.78 3.78 3.78 ∑Q3 3.917 3.917 3.917 3.917 3.917 ∑Q4 5.196 5.196 5.196 5.196 5.196 ∑Q5 11.383 11.383 11.383 11.383 11.383 ∑Q6 41.779 41.779 41.779 41.779 41.779 ∑Q7 43.364 43.364 43.364 43.364 43.364 ∑Q8 16.027 16.027 16.027 16.027 16.027 ∑Q9 9.595 9.595 9.595 9.595 9.595 ∑Q10 8.056 8.056 8.056 8.056 8.056 ∑Q11 10.348 10.348 10.348 10.348 10.348 ∑Q∑ 67.866 63.727 58.57 28.37 66.05 105.63 117.74 122.14 118.82 87.39 85.613 112.9 5 1 5 9 9 8 1 5 13.573 12.745 11.71 5.674 13.21 21.127 23.549 24.429 23.764 17.47 17.122 22.59 ▲ 2 4 5 2 1 8 8 6 2 8 6 20