ĐỀ TÀI
TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ
CẤU KHUỶU TRỤC THANH
TRUYỀN
32
Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT
Nhận xét của giáo viên.
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Các thông số cơ bản:
Kiểu động cơ
M3MA 400
Đường kính xi lanh D (mm) 67.295
Hành trình Piston S (mm) 100
Số xi lanh i 4
Số kỳ τ
4
Tỷ số nén ε
18
Số vòng quay n (vòng/phút) 2800
Công suất N
e
(kw) 118
Moment động cơ M
e
(KG.m) 495
Bán kính quay trục khuỷu R (mm) 50
Chiều dài thanh truyển L (mm) 200
Vận tốc góc trục khuỷu ω (rad/s)
293.067
Tham số kết cấu λ
0.25
Khối lượng nhóm piston m
np
(g) 331,5
Khối lượng nhóm thanh truyền m
tt
(g) 640
Khối lượng đầu nhỏ thanh truyền m

1.2 /Nhiệt độ môi trường :T
k

Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm ở
nước ta
Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ
trước xupáp nạp nên :
T
k
=T
0
=24ºC =297ºK
1.3 /Áp suất cuối quá trình nạp :
Áp suất Pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại đông cơ ,tính
năng tốc độ n ,hệ số cản trên đường nạp ,tiết diện lưu thông… Vì vậy cần xem
xét đông cơ đang tính thuộc nhóm nào để lựa chọn Pa. Thông thường chọn áp suất
cuối quá trình nạp trọng phạm vi :P
a
= (0.8
÷
0,9).P
k
(MPa)
Áp suất cuối quá trình nạp ta lấy P
a
= 0.86.P
k
= 0.86*0.1 = 0.086 (MPa)
1.4 /Áp suất khí thải P :
Áp suất khí thải cũng phụ thuộc vào các thông số như pvà có thể chọn

1.7 /Hệ số hiệu định tỉ nhiêt λ :
Hệ số hiệu định tỉ nhiệt λ được chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiệu
định .Thông thường có thể chọn λ theo bảng sau :
α 0.8 1.0 1.2 1.4
λ 1.13 1.17 1.14 1.11

Ở đây ta chọn λ =1.11
1. 8 /Hệ số quét buồng cháy λ :
Vì ta đang tính toán với động cơ không tăng áp nên ta chọn λ =1
1. 9 /Hệ số nạp thêm λ
Hệ số nạp thêm λ phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí .Thông thường ta có thể
chọn λ =1.02÷1.07 .
Và ta chọn : λ =1.023
1.10 /Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ :
SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo
32
Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ phụ thuộc vào chu trình công tác của động
cơ, thể hiện lượng nhiệt phát ra đả cháy ở điểm z so với lượng nhiệt phát ra khi đốt
hoàn toàn 1kg nhiên liệu. Đối với động cơ xăng ta đang xét thông thường chọn
trong khoảng
Kinh nghiệm sau đây : ξ =0.85
÷
0.92
Và ta chọn ξ=0.85
1.11/Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ :
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ tùy thuộc vào loại động cơ xăng hay là động
cơ điezel,ξ bao giờ cũng lớn hơn ξ . Thông thường chọn trong khoảng : ξ=0,85
÷
0,95

4/)Lượng khí nạp mới M :
Lượng khí nạp mới M được xác định theo công thức sau :
M = (kmol/kg nhiên liệu)
Trong đó :
P – Áp suất có ích trung bình được xách định theo công thức sau:
P = = = 3.556 (MPa)
Vậy : M = = 0.125 (kmol/kg nhiên liệu)
5/Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M :
Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M được tính theo
công thức :
M = .
12 4 32
C H O
 
+ −
 ÷
 
(kmol/kg nhiên liệu)
Vì đây là động cơ xăng nên ta chọn C = 0.855 ; H = 0.145 ; O = 0.
M = . = 0.5120 (kmol/kg nhiên liệu)
6/Hệ số dư lượng không khí α
Vì đây là động cơ xăng nên ta có công thức tính
α
:
SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo
32
Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT
α
=
1

0
đến T
0
K
đang khảo sát.
2 /Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy :
Khi hệ số lưu lượng không khí α <1 tính theo công thức sau :
= (17.997 + 3.504
α
) +
1
2
(360.34 + 252.4
α
).
5
10 T
−
(kJ/kmol.K)
3/Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp :
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hh trong quá trình nén tính theo công
thức sau :
= =
'
'
2
v
v
b
a T+

Áp suất cuối quá trình nén P được xác định theo công thức :
P = P. ε
n1
= 0,086. 18
1.358
= 4.35 (MPa)
6 /Nhiệt độ cuối quá trình nén T
Nhiệt độ cuối quá trình nén T được xác định theo công thức
T = T.
1 1n
ε
−
= 315.5 . 18
1.358 -1
= 888 ( ºK )
7 /Lượng môi chất công tác của quá trình nén M :
SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo
32
Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT
Lượng môi chất công tác của quá trình nén M được xác định theo công thức :
M = M+ M = M.
(1 )
r
γ
+
= 0.125(1+0.026) = 0.12825
2.3 )Tính toán quá trình cháy :
1 /Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β :
Ta có hệ số thay đổi phần tử lý thuyết β được xác định theo công thức :
β = = = 1+

 ÷
 
+

= 1+ = 1.885
2 /Hệ số thay đổi phân tư thưc tế β: ( Do có khí sót )
Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác đinh theo công thức :
β =
r
r
= = 1.91
3 /Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z β : (Do cháy chưa hết )
Ta có hệ số thay đổi phân tư thực tế tại điểm z β được xác định theo công thức :
β = 1 +
r
. χ
Trong đó:
χ = =
0,85
0,892
= 0,9529
SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo
32
Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT
Vây : β
z
=1+ = 1.822
4 /Lượng sản vật cháy M :
Ta có lượng sản vật cháy M đươc xác định theo công thức :
M= M +ΔM = β. M = 1.885*0.125 = 0.236

Q : là nhiệt trị thấp của nhiên liệu, thông thường có thể chọn :
Q = 44000 ( kJ/kgn.l )

H
Q∆
: là nhiệt tổn thất do nhiên liệu cháy không hếtkhi đốt 1kg nhiên liêu,
thông thường có thể xác định
H
Q∆
theo
α
, khi
α
<1 thì
H
Q∆
tính băng công thức
sau:
H
Q∆
= 120.10
3
.(1-
α
).M
O
( kJ/kgn.l)
''
vz
mc

vz
+ b''
vz
. T
Với a
’’
vz
=18.034 và b
’’
vz
=0,00137
SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo
32
Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT
Thay các thong số đả có vào biểu thức trên ta được kết quả của T
Z
= 1316
o
K
6 /Áp suất tại điểm z P :
Ta có áp suất tại điểm z p được xác định theo công thức :
P =λ. P ( MPa )
Trong đó:
P
c
- Áp suất quá trình nén: P
c
=1,1458
λ - Hệ số tăng áp, được xác định theo công thưc sau:
λ= β. = 1.822* = 1.482

H
Q∆
(kJ/kg n.l).
Q
H
của xăng = 44000 kJ.kg n.l
Lưu ý: Thông thường để xác định được n
2
ta chọn n
2
trong khoảng 1.150
÷
1.250 (sách Nguyên lý ĐCĐT- Nguyễn Tất Tiến, trang 184) ; Thay n
2
vào hai vế
của phương trình trên và so sánh, nếu sai số giữa 2 vế <0,2% là đạt yêu cầu.
Qua kiệm nghiêm tính toán thì ta chọn đươc n =1.250.Thay n vào 2 vế của
phương trình trên ta so sánh ,ta thấy sai số giữa 2 vế <0,2% nên n chọn là đúng.
4 /Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T :
Ta có công thức xác định nhiệt độ cuối trình giản nở T
b
:
T=
2
1
z
n
T
δ
−

− −
   
 
(MPa)
Qua tính toán thực nghiệm ta tính được: P' = 0.320 (MPa)
2 /Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p :
SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo
32
Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT
Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đó ta có áp suất chỉ thị trung
bình trong thực tế được xác định theo công thức :
P
i
= P'
i
.φ = 0.320*0.93 = 0.2976 (MPa)
3 /Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g :
Ta có công thức suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g
i
:
g= = = 3343 (g/kW.h)
4 /Hiệu suất chỉ thi η:
Ta có công thức xác định như sau:
η = = = 0.0025 %
5 /Áp suất tổn thất cơ giới P :
Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và
đươc biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ.Ta có
tốc độ trung bình của động cơ là :
V = = = 9.333 (m/s).
Vì đây là đông cơ xăng có τ = 4 ;i =4 ;Vậy buồng cháy thống nhất sẻ được

= 0.086 (MPa)
P
c
= 4.355 (MPa)
P
z
= 6.445 (MPa)
P
b
= 0.285 (MPa)
P
r
= 0.12 (MPa)
Thể tích làm việc của xi lanh V
h
V
h
=
4

2
SD
π
= (3.14*(0.067295)
2
*0.1)/4 =355.496 cm
3
Vì tỉ số nén ε =18 nên thể tích buồng cháy của xilanh V
c
:

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo
32
Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT
Để vẽ đồ thị đường nén đa biến ta biến đổi như sau:
Px.
n1 n1
x c
= P .V
V
c
=>
c c
n1
n1
x
c
P P
=
V
i
( )
V
P
x
=
( với
1 18i = →
)
Ta có bảng như phần dưới
Dựng đường giãn nở đa biến z-b

2
2
P P
V
( )
V
P
z z
x
n
n
x
z
i
= =
( với
1 12i
= →
)
i
1
n
i
Pxn=Pc/i^n1(MPa
)
lPx(mm)
2
n
i
Pxd=Pz/i^n

+ Góc mở sớm xuppap nạp : ϕ
1
= 14
0

+ Góc đóng muộn xuppap nạp : ϕ
2
= 52
0
+ Góc mở sớm xuppap thải : ϕ
3
= 58
0
+ Góc đóng muộn xuppap thải : ϕ
4
= 16
0
+ Hiệu chỉnh c’’:
p
c
’’= p
c
+1/3.(p
z
-p
c
) =4,355+1/3(6.445-4.355)
=5.05(MPa)
+ Hiệu chỉnh b’’:
p

= -mRω
2
(cosα + λcos2α) (MN)
Với m = (m
np
+ m
1
)
Diện tích đỉnh pittông:
F
P
=
4
.
2
D
π
=(3,14*(0.067295)
2
) / 4 = 35.54946(cm
2
)
Ta có bảng tính Pj dưới đây:
SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo
32
Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT
SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo
α Pj (MN/m
2
) α Pj (MN/m

280 0.132 650 -0.324
290 -0.324 660 -0.808
300 -0.808 670 -1.291
310 -1.291 680 -1.743
320 -1.743 690 -2.134
330 -2.134 700 -2.436
340 -2.436 710 -2.627
350 -2.627 720 -2.692
360 -2.692
32
Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT
5/ Tổng hợp lực khí thể và lực quán tính tác dụng lên cơ cấu
P
1
= p
kh
+p
j
Sau khi vẽ đồ thị P-V ta xác định được P
kh
với P
kh
= P-Po .Kết hợp
với bảng Pj ở trên ta tính được p
1
tương ứng với góc α.
α
Pj (MN/m
2
) P

330 -2.134 12.1375 10.0035
345 -2.457 25.595 23.138
360 -2.692 54.019 51.327
375 -2.547 63.469 60.922
390 -2.134 33.6892 31.5552
405 -1.523 17.6003 16.0773
420 -0.808 10.1864 9.3784
435 -0.091 6.5551 6.4641
450 0.538 4.5771 5.1151
465 1.024 3.4551 4.4791
480 1.346 2.7595 4.1055
495 1.523 2.3264 3.8494
510 1.596 2.14 3.736
525 1.614 1.9237 3.5377
SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo
32
Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT
540 1.615 1.219 2.834
555 1.614 0.7239 2.3379
570 1.596 0.2382 1.8342
585 1.523 0.219 1.742
600 1.346 0.219 1.565
615 1.024 0.219 1.243
630 0.538 0.219 0.757
645 -0.091 0.219 -0.128
660 -0.808 0.219 -0.589
675 -1.523 0.219 -1.304
690 -2.134 0.219 -1.915
705 -2.547 0.219 -2.328
720 -2.692 0.219 -2.473

β COS SIN T Z P
tt
M M
N
N
0 -2.408 0.000 1.000 0.000
0 -2.408 -2.408 0 0 0
15 -2.668 3.710 0.949 0.321
-0.440372
3.1350
1 3.16579 -0.022 0.351962 -1.7041
30 -2.255 7.181 0.803 0.609
1.791643 -3.1429 -3.6177 0.08958 -0.37449 -2.8289
SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo
32
Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT
45 -1.644 10.182 0.580 0.834
-2.215169
0.4585
7 2.26214 -0.1108 0.18504 -1.5539
60 -0.929 12.504 0.308 0.977
0.227912
0.9024
8 -0.9308 0.0114 0.008818 0.05802
75 -0.212 13.974 0.018 1.030
-1.104759 -0.6948 -1.3051 -0.0552 -0.10119 -1.2877
90 -0.659 14.478 -0.258 1.000
-1.421683 -1.3658 1.97145 -0.0711 -0.16585 1.85804
105 0.903 13.974 -0.499 0.902
-2.198056

270 1.3342 -14.478 -0.258 -1.000
3.468128 1.9756 -3.9914 0.17341 -0.06634 3.76176
285 1.3891 -13.974 0.018 -1.030
6.418927
5.6499
1 8.55126 0.32095 -0.00693 -8.4377
300 1.9799 -12.504 0.308 -0.977
-1.982149
0.0798
7 1.98376 -0.0991 0.024545 0.12365
315 4.0942 -10.182 0.580 -0.834
0.46993
5.6139
6 -5.6336 0.0235 0.433426 -3.8697
330 10.003
5
-7.181 0.803 -0.609
11.11484 -11.577 16.0487 0.55574 -0.94252 -12.55
345 23.138 -3.710 0.949 -0.321
-24.98768
11.375
2 -27.455 -1.2494 1.870958 -14.779
360 51.327 0.000 1.000 0.000
49.21827 -14.561 51.327 2.46091 0 0
375 60.922 3.710 0.949 0.321
-71.49755
10.665
8 -72.289 -3.5749 -7.35266 38.9123
390 31.555
2

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT
525 3.5377 3.710 -0.983 0.196
-3.345924 -2.5349 -4.1978 -0.1673 -0.48684 2.25961
540 2.834 0.000 -1.000 0.000
-0.982244
2.6583
4 2.834 -0.0491 0 0
555 2.3379 -3.710 -0.983 -0.196
2.769191
0.1649
9 -2.7741 0.13846 0.288071 -1.4933
570 1.8342 -7.181 -0.929 -0.391
-1.342937 -2.6183 2.94263 -0.0671 -0.2641 -2.301
585 1.742 -10.182 -0.834 -0.580
-0.223686
2.3865
2 -2.397 -0.0112 0.174472 -1.6465
600 1.565 -12.504 -0.692 -0.755
-0.028496 -1.5678 1.56805 -0.0014 0.014627 0.09774
615 1.243 -13.974 -0.499 -0.902
-6.362535 -4.2508 7.65187 -0.3181 -0.52096 -7.5502
630 0.757 -14.478 -0.258 -1.000
0.516636 -2.2049 -2.2646 0.02583 -0.15448 2.13435
645 -0.128 -13.974 0.018 -1.030
-0.33143
0.7148
7 -0.788 -0.0166 0.003397 0.7775
660 -0.589 -12.504 0.308 -0.977
-0.190068 -0.5587 -0.5901 -0.0095 -0.00912 -0.0368
675 -1.304 -10.182 0.580 -0.834

r
Rω
2

(N)
P
k
=- (10.192*0.05*(293.067)
2
) = 43.769 (MN)
Vậy P
k
= - 43.769 (MN)
SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo