Tính toán Động cơ đốt trong- Chương 2 * Tính toán nhóm Thanh truyền
Trần Thanh Hải Tùng, Bộ môn Máy động lực, Khoa Cơ khí giao thông, ĐHBK ĐN
2-1
Chương 2

Tính toán nhóm Thanh truyền

2.1. Tính bền thanh truyền
2.1.1. Tính sức bền đầu nhỏ
Thông số Động cơ xăng Động cơ Diesel
Đường kính ngoài bạc d
1
(1,1-1,25)d
cp
(1,1-1,25)d
cp
Đường kính ngoài d
2
(1,25-1,65)d
cp
(1,3-1,7)d
cp
Chiều dài đầu nhỏ l
d
(0,28-0,32)D (0,28-0,32)D
Chiều dày bạc đầu nhỏ (0,055-0,085)d
cp
(0,07-0,085)d
cp
2.1.1.1. Loại đầu nhỏ dày khi d
2

gây ra ứng suất uốn và kéo. Giả thiết lực
quán tính phân bố đều theo hướng kính
trên đường kính trung bình của đầu nhỏ.

2
j
P
q
ρ
=
với
4
dd
21
+
=ρ

Coi đầu nhỏ là dầm cong ngàm một đầu tại C-C, ngàm C-C chịu uốn lớn
nhất.

H
ình 2
.
1 Sơ
đ
ồ tính toán đầu nhỏ

Hình 2.2 Tải trong tác dụng đầu nhỏ
thanh truyền khi chịu kéo


−
cos , (sin cos )
γ
γ
γ
05

Với M
A
và N
A
có thể tính theo
công thức gần đúng.
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
γ−=
−γρ=
)0008,0572,0(PN
)
0297,000033,0
(
PM
jA
jA

γ được tính theo độ.
Vì bạc đầu nhỏ lắp chặt trong đầu

ρ
nj j k
d
M
s
ss
N
ls
=
+
+
+
⎡
⎣
⎢
⎤
⎦
⎥
2
6
2
1
()
(2-4)
- Ứng suất tác dụng lên mặt trong khi chịu kéo:
σ
ρ
ρ
tj j k
d

= p
kt
.F
p
– m
np

Rω
2
(1+λ).F
p
.
Theo Kinaxotsvily lực P
1
phân bố
trên nửa dưới đầu nhỏ theo đường Côsin.
Tại tiết diện C-C nguy hiểm nhất,
Mô men uốn và lực pháp tuyến tại đây
được tính:

Hình 2.4. Tải trọng tác dụng lên
đầu nhỏ thanh truyền khi chịu nén

Hình 2.5 Ứng suất tác dụng lên đầu nhỏ
thanh truyền khi chịu nén
Tính toán Động cơ đốt trong- Chương 2 * Tính toán nhóm Thanh truyền
Trần Thanh Hải Tùng, Bộ môn Máy động lực, Khoa Cơ khí giao thông, ĐHBK ĐN
2-3
MM N P
NN P

N
kz
= χ N
z
Ứng suất nén mặt ngoài và mặt trong tại C-C sẽ là:

(2-7)

(2-8) c. Ứng suất biến dạng:
Do khi ép bạc gây biên dạng dư, khi làm việc do vật liệu bạc đầu nhỏ và đầu
nhỏ khác nhau nên dãn nở khác nhau gây ra áp suất nén. p
Độ dãn nở khi đầu nhỏ chịu nhiệt tính theo công thức sau:
∆
t
= (α
b
- α
tt
) td
1

α
b
(đồng) = 1,8.10
-5
; α
tt

⎢
⎢
⎤
⎦
⎥
⎥
⎥
⎥
∆
∆
1
2
2
1
2
2
2
1
2
1
22
1
22
µµ
MN/m
2

(2-9)

E

dd
p;
dd
d2
p
−
+
=σ
−
=σ
∆∆
MN/m
2
(2-10)
Ứng suất biến dạng cho phép = 100 - 150 MN/m
2
.
d. Hệ số an toàn đầu nhỏ:
Ứng suất tổng lớn nhất và nhỏ nhất xuất hiện ở mặt ngoài do đó:
sl
1
N
)s2(s
s6
M2
d
kzztz
⎥
⎦
⎤

⎧
σ+σ=σ
σ+σ=σ
∆
∆
nnzmin
nnjmax
(2-11)
σ
σσ
a
=
−
max min
2
biên độ ứng suất.
σ
σσ
m
=
+
max min
2
ứng suất trung bình
ψ
σσ
σ
σ
=
−

(90)
10
jnp tb
Pd
EJ
γ
δ
−
=
(2-12)
Trong đó P
jnp
lực quán tính của nhóm piston (MN).
d
tb
= 2ρ (m), Mô men quán tính của tiết diện dọc đầu nhỏ J
ls
d
=
3
12
(m
4
).
Đối với động cơ ô tô máy kéo δ ≤ 0,02 - 0,03 mm.
2.1.2. Tính bền thân thanh truyền:
Thân thanh truyền chịu nén và uốn dọc do lực khí thể và lực quán tính
chuyển động thẳng P
j
. Chịu kéo do lực quán tính chuyển động thẳng. Chịu uốn

o
()1
2
MN/m
2
. (2-14)
L
o
chiều dài biến dạng của thân thanh truyền :
L
o
= l khi uốn quanh x-x; L
o
= l
1
khi uốn quanh y-y
m hệ số xét đến khớp nối của dầm khi thanh truyền chịu uốn
m = l khi uốn quanh x-x; m = 4 khi uốn quanh y-y

i : Bán kính quán tính của tiết diện thân thanh truyền đối với trục x-x ; y-y
i
J
F
x
x
tb
= ;

i
J

k
P
F
k
=
=
⎧
⎨
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
với
kC
l
i
kC
l
i
x
x
y
y
=+
=+
⎧
⎨
⎪
⎪

ộ
thấ
p

Tính toán Động cơ đốt trong- Chương 2 * Tính toán nhóm Thanh truyền
Trần Thanh Hải Tùng, Bộ môn Máy động lực, Khoa Cơ khí giao thông, ĐHBK ĐN
2-6
b. Độ ổn định khi uốn dọc:
Lực tới hạn khi uốn dọc đối với thanh truyền bằng thép các bon:
PF
l
i
th tb
=−(,)3350 6 2
MN. (2-16)
Lực tới hạn khi uốn dọc đối với thanh truyền bằng thép hợp kim:
PF
l
i
th tb
=−()4700 23
MN. (2-17)
Trong đó: P
th
lực tới hạn (MN).
F
tb
diện tích tiết diện trung bình thanh truyền (m
2
)

Ứng suất nén ở tiết diện trung bình:
σ
σ
x
tb
x
y
tb
y
P
F
k
P
F
k
max
max
=
=
⎧
⎨
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
1
1
(2-19)
Ứng suất kéo ở tiết diện trung bình:

σ
σ
σ
σψσ σ
σ
σ
σψσ σ
−
−
⎧
=
⎪
−+ +
⎪
⎨
⎪
=
⎪
−+ +
⎩
(2-20)
b. Tại tiết diện nhỏ nhất:
Ứng suất nén ở tiết diện nhỏ nhất:
Tính toán Động cơ đốt trong- Chương 2 * Tính toán nhóm Thanh truyền
Trần Thanh Hải Tùng, Bộ môn Máy động lực, Khoa Cơ khí giao thông, ĐHBK ĐN
2-7
min
1
maxn
F

2
1
()()
max max
(2-23)
2.1.3. Tính bền đầu to thanh truyền:
Thông số Giá trị
Đường kính chốt khuỷu d
ck
(0,56-0,75)D
Chiều dày bạc lót t
bl

- Bạc mỏng
- Bạc dày

(0,03-0,05)d
ck
0,1d
ck
Khoảng cách tâm bu lông c

(1,3-1,75)d
ck

Chiều dài đầu to l
đt
(0,45-0,95)d
ck
Thường tính toán gần đúng, chọn vị trí

c
PM
odA
odA
(2-24)
c: là khoảng cách giữa hai đường tâm bu lông thanh truyền
- Mô men uốn và lực pháp tuyến tại tiết diện A-A tác dụng lên nắp đầu to:
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
+
=
+
=
bd
d
A
bd
d
A
FF
F
NN
JJ
J
MM

⎢
⎢
⎣
⎡
+
+
+
=σ
Σ
bd
d
b
u
d
FF
4,0
)
J
J
1(W
c023,0
P
(2-27)
[σ
∑
] = 150 -200 MN/m
2
thép cac bon ;[σ
∑
] = 150 -200 MN/m

l2
l

Hình 2.8 Tải trọng tác dụng bu lông thanh truyền

Tải trọng tác dụng lên bu lông thanh truyền: Gồm lực quán tính chuyển động
thẳng và lực quán tính li tâm không kể khối lượng nắp đầu to.
P
b
= P
j
+P
kđ
= F
p
Rω
2
[m(1+λ)+(m
2
-m
n
)]/z (2-28)
Z; số bu lông;
Lực xiết ban đầu: P
A
= (2 ÷ 4)P
b

Hệ số giảm tải χ do biến dạng của bu long và nắp đầu to khi chịu lực kéo P
b

Ứng suất kéo lên bu lông sẽ là:
Tính toán Động cơ đốt trong- Chương 2 * Tính toán nhóm Thanh truyền
Trần Thanh Hải Tùng, Bộ môn Máy động lực, Khoa Cơ khí giao thông, ĐHBK ĐN
2-9
σ
k
bt
b
P
F
=
min
MN/m
2
(2-30)
Mô men xoắn bu lông do lực xiết ban đầu:
MP
d
xA
tb
=µ
2
(2-31)
µ là hệ số ma sát lấy bằng 0,1
Ứng suất xoắn:
τ
x
x
x
x