Gvhd:ts lê hoài đức - Tkmh kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

Lời Nói đầu
Môn học ĐCĐT có vai trò quan trọng cung cấp cho SV những kiến thức nền tảng giúp
ích thiết thực cho họ hoạt động trong công tác kỹ thuật sau này .
Tính toán động cơ và tính toán động lực học của nhóm pittông là hai phần cơ
bản của bài tập Thiết Kế Môn Học Động Cơ Đốt Trong F2.
Do trình độ và thời gian có hạn, vì thế bài tập dù đã đợc hoàn thành song không
khỏi có những chỗ cha đợc nh mong muốn. Rất mong đợc sự giúp đỡ và góp ý kiến
của các thầy trong bộ môn và của các bạn cùng lớp để bài thiết đ ợc thành công tốt
đẹp
Mặc dù vậy song bản thiết kế này cũng đã đạt đợc những yêu cầu cơ bản của
bài tập. Qua bài thiết kế này, chúng ta có thể gặp lại một số phơng pháp tính toán và
thiết kế cơ bản mà đã đợc làm quen trong chơng trình học môn Động Cơ Đốt Trong
F2, chúng ta có thể khắc sâu thêm về các phơng pháp tính và lựa trọn, và chúng ta
cũng biết đợc những bớc cần thiết để hoàn thành một bản thiết kế.
Đây cũng là lần tập duyệt cho chúng ta làm quen với bản đồ án tốt nghiệp sắp
tới.
Xin trân thành cảm ơn sự tận tình hớng dẫn và giúp đỡ của thầy giáo Lê Hoài
Đức và các thầy trong tổ môn đã giúp em hoàn thành bài tập thiết kế này

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Đình Cẩn

đề bài thiết kế môn học môn đcđt
đề 6
Kiểu động cơ

IFA50L

Đờng kính xi lanh (mm) D


Xupap nạp đóng muộn 2

380

Xupap thải mở sớm 3

440

Xupap thải đóng muộn 4

80

Góc phun sớm nhiên liệu s

240

áp suất cuối hành trình nạp pa

0,09 Mpa

áp suất khí sót pr

0,105 Mpa

áp suất cuối hành trình nén pc

4,707 Mpa

áp suất cuối hành trình cháy pz

=74,84(kG/cm2)
áp suất cuối hành trình dãn nở :
Sv : nguyễn đình cẩn mxd k40tc - đhgtvt
Trang 5


Gvhd:ts lê hoài đức - Tkmh kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

pb = 0,353 (MPa )
= 3,5 (kG/cm2)
tỷ số nén : = 18
2> thể tích công tác
- thể tích làm việc của xy lanh Vh
2
2
Vh = .D .S = 3,14.0,12 .0,145 = 1,64.10 3 (m 3 ) = 1,64(l )
4
4
- dung tích buồng cháy :Vc
Vc = Vh = 1,64 = 0,096
1 18 1
- thể tích xy lanh Va
Va = Vh +Vc =1,64 + 0,096 = 1,736 (l)
3> chon tỷ lệ xích của đồ thị công :
tỷ lệ xích trên trục áp
tỷ lệ xích trên trục áp

kg / cm 2
xuất : àp = 0,25 ( mm
mm

*quá trình dãn nở

n1
c

=>Px

= Vc
Vx





n1

Vx = i.Vc ; i = 1,2,.,
Px = pc/in1
Px.V

n2
z

= Pz.V => Px
n2

= V z
Vx



1.74
27.05
108.2
1.65
2
2.58
18.24
72.96
2.35
52.44
209.76
3
4.5
10.46
41.84
3.86
31.93
127.72
4
6.68
7.05
28.2
5.5
22.41
89.64
5
9.07
5.19
0.76
7.24

2.01
8.04
16.98
7.26
29.04
11
26.71
1.76
7.04
19.09
6.46
25.84
12
30.09
1.56
6.24
21.25
5.8
23.2
13
33.58
1.4
5.6
23.45
5.26
21.04
14
37.17
1.27
5.08

14.08

Sv : nguyễn đình cẩn mxd k40tc - đhgtvt
Trang 7


Gvhd:ts lê hoài đức - Tkmh kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

6> vẽ và hiệu chỉnh đồ thị công
dựng đờng tròn bríck có đờng kính 2R = la - lc
la = Va/àv = 173,6 (mm)
lc = Vc/àv = 9,6 (mm)
R=

Vh
1,64
=
= 82(mm)
2.à v 2.0,01

Dựng hệ trục toạ độ POV trục tung Op và trục hoành Ov theo tỷ
lệ xích trên dựng các điểm toạ độ áp suất theo bảng 1 và các điểm hiệu
chỉnh sau đây
Pa = 0,9/0,25
= 3,6
(mm)
Pr = 1,05/0,25
= 4,2
(mm)
Pc = 47,07/0,25



(1 cos 2 )] = X 1 + X 2 [mm]
4

X 1 = R (1 cos ) : chuyển vị cấp 1 do chuyển động quay của trục khuỷu

gây ra

X2 = R


(1 cos 2 ) : chuyển vị cấp 2 do chuyển động lắc của thanh
4

truyền gây ra
R : bán kính quay của trục khuỷu
R=

S 145
=
= 72,5
2
2

[mm]

: tham số kết cấu chọn =
: góc quay của trục khuỷu
b-Bảng tính độ dịch chuyển của piston

280
300
320
340
360

0
0.06
0.234
0.5
0.826
1.174
1.5
1.766
1.94
2
1.94
1.766
1.5
1.174
0.826
0.5
0.234
0.06
0

0
4.3723
16.962
36.25

1.94
1.5
0.826
0.234
0

0
1.06
3.744
6.797
8.789
8.789
6.797
3.744
1.06
0
1.06
3.744
6.797
8.789
8.789
6.797
3.744
1.06
0

0
5.4324
20.706
43.047

a

Hình 1.1-Đồ thị chuyển vị của piston
1.2. Tính vận tốc piston
a - Công thức tính vận tốc của piston
V =

Trong đó

dX

= R (sin + sin 2 ) = V1 + V2
dt
2

[m / s ]

V1 = R sin : là vận tốc cấp 1

V2 = R sin 2 : là vận tốc cấp 2
2

b - Bảng tính giá trị vận tốc của piston
(0 )

sin

V1 (m / s )

sin 2

60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
360

20

0.643
0.866
0.985
0.985
0.866
0.643
0.342
0
-0.34
-0.64
-0.87

-0.985
-0.643
0
0.643
0.985
0.866
0.342
-0.342
-0.866
-0.985
-0.643
0

2.15
1.89
0.747
-0.747
-1.89
-2.15
-1.403
0
1.403
2.15
1.89
0.747
-0.747
-1.89
-2.15
-1.403
0


180

240

280

a

360

-5
-10
-15
-20

Hình 1.2-Đồ thị vận tốc của piston
1.3. Tính gia tốc của piston
a-Công thức tính gia tốc
J=

dV d 2 X
=
= R 2 (cos + cos 2 ) = J 1 + J 2
dt
dt 2

[m / s 2 ]

Sv : nguyễn đình cẩn mxd k40tc - đhgtvt

140
160
180
200
220
240
230
260
280
300
320
340
360

1
0.94
0.766
0.5
0.174
-0.17
-0.5
-0.77
-0.94
-1
-0.94
-0.77
-0.5
-0.64
-0.17
0.174

-0.94
-0.94
-0.5
0.174
0.766
1
0.766
0.174
-0.5
-0.174
-0.94
-0.94
-0.5
0.174
0.766
1

1051
805.5
182.6
-525.7
-988
-988
-525.7
182.6
805.5
1051
805.5
182.6
-525.7

Trang 12


Gvhd:ts lê hoài đức - Tkmh kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0

60

120

180

240

280

a

360

-1000
-2000
-3000
-4000

Khai triển đồ thị công PV - sang đò thị :P -
-theo phơng pháp Brich ta khai triển đồ thị P - v sang đồ thị P- nh sau
:-dựng đờng tròn Brích có đờng kính 2R = la - lc ,đờng tròn (0,R)
-dựng đồ thị PO (OP thẳng đứng , O nằm ngang đi qua điểm Po
(1KG/cm2)của đồ thị P-V tơng ứng với 4mm trên giấy ô ly.
Chia trục hoành thành 24 phần bằng nhau tơng ứng mỗi phần là 300
chọn à = 2 (0/mm),từ các điểm trên trục hoành dóng lên các điểm trên
đồ thị công (24 điểm trên đồ thị p-v) chúng ta đợc các điểm cắt nhau ,từ
24 điểm đó ta nối thành đờng cong và đợc đồ thị khí thể Pkt (P- )

3>.lực quán tính
Pj = - mj.R. (cos + cos2) (KG/cm2)
Trong đó :
m : là khối lợng chuyển động tịnh tiến trên một đơn vị diện tích của
piston
2

1
(m + m )
mj= D 2 np 1
4

mnP : khối lợng nhóm piston. mnP : =3,35 (kg)
m1 :khối lợng tập trung đầu nhỏ của thanh truyền . m1 = 0,3.mtt
mtt : khối lợng nhóm thanh truyền . mtt = 4,42 (kg)
4
(3,35 + 0,3.4,42) = 41,36.10 3 (kg / cm 2 )
mj =
3,14.12 2
D: đờng kính piston. D = 120 mm =12cm.

50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170

-21.72
-21.2
-19.66
-17.22
-14.07
-10.42
-6.52
-2.62
1.06
4034
7.1
9.27
10.86
11.92
12.56
12.88

1.06
4034
7.1
9.27
10.86
11.92
12.56
12.88
13
13.03

Sv : nguyễn đình cẩn mxd k40tc - đhgtvt
Trang 15


Gvhd:ts lê hoài đức - Tkmh kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

180

13.03

180

13.03

4> tổng hợp lực khí thể và lực quán tính :
P = PKT + Pj
Dựa vào đồ thị khai triển ( P - ) ta đo đợc giá trị của lực thể khí PKT tại
các góc quay khác nhau của trục khuỷu.
Trên đồ thị P- trục tung vẫn chọn tỷ lệ xích à = 0,25 (kg.cm/mm)

13.03
12.88
10.86
4.34
-6.52
-17.22
-21.72
-21.72
-17.22
-6.52
4.34
10.86
12.88
13.03
12.88

-86.88
-68.88
-26.08
17.36
43.44
51.52
52.12
51.52
43.44
17.36
-26.08
-68.88
-86.88
-86.88

4.20
2.35
2.50
3.00
3.30
3.45
3.60
4.10
5.00
7.60
16.80
60
226.00
170.00
53.00
27.00
20.00
16.00
9.26
5.80
5.25

-21.67
-17.6325
-6.895
4.09
10.685
12.7425
12.93
12.905

33.36
55.44
56.78
53.92
52.77

Sv : nguyễn đình cẩn mxd k40tc - đhgtvt
Trang 16


Gvhd:ts lê hoài đức - Tkmh kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

630
660
690
720

43.44
17.36
-26.08
-68.88

10.86
4.34
-6.52
-17.22

1.25
1.225
1.15

cos

= arcsin(sin) = arcsin( 4 )
Ta lập bảng tính T và Z nh sau
0
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
390
420
450
480
510
540
570
600
630
660
690



1.000
0.803
0.308
-0.258
-0.692
-0.929
-1.000
-0.803
-0.308
-0.258
0.692
0.929
1.000
0.803
0.308
-0.258
-0.692
-0.929
-1.000
-0.803
-0.308
-0.258
0.692
0.929

T
(kg/cm2)

Z

14.616
-24
0.000
135
58.464
96
20.517
21
38.500
38.5
43.790
58
24.907
63.7
0.000
59
-21.114
54
34.730
46
-19.500
19.5
23.448
-24
40.194
-66

-86.880
-57.013
-9.240

8.305
5.250
3.908
3.654
0.000
14.616
5.129
9.625
10.948
6.227
0.000
5.279
6.689
4.875
5.862
10.049

-21.670
-14.250
-2.310
-0.968
-7.266
-11.613
-12.900
-11.845
-7.612
-1.355
-1.232
-4.818
33.750

0.000

-86.880

0.000

-21.670

6> vẽ đồ thị véc tơ phụ tải lên trục khuỷu:
-vẽ trục toạ độ OTZ gốc toạ độ là O ,chiều dơng của trục OT trái sang
phải,chiều dơng trục OZ từ trên xuống dới.
-chọn tỷ lệ xích à = 0,3(kg.cm2/mm)
Xác định tâm chốt khuỷu:từ gốcc toạ độ O của trục toạ độ TOZ ta dịch
xuống phía dới một đoạn Pk2,ta xác định đợc điểm k ,điểm này chính là
tâm chốt cuỷa khuỷu cần tìm.
Pk2 chính là lực quán tính cuadr khối lợng chuyển động quay của thanh
truyền tính trên một đơn vị diện tích đỉnh piston (kg/cm2)
Pk2 = -m2.R.2 (kg/cm2)
m2 :khối lợng tập chung ở đầu to thanh truyền.
1
( 0,7.mtt ) = 4 2 ( 0,7.4,42) = 27,37.10 3
2
m2 = D
(kg/cm2)
3,14.12


4

Pk2 = -27,37.10-3.0,0725.240,732 = -11,5 (kg/cm2)

Xác định Qcmax ,Qctb và hệ số va đập
Qcmax đợc xác định bằng cách đo trên đồ thị Qc- là điểm có tung
độ cao nhất trên đồ thị sau đó nhân với tỷ lệ xích của biểu đồ
à = 0,3(kg.cm2/mm)
720

Qc( ).d
Qctb đợc xác định theo công th ức Qctb= 0
l (0 ữ 720 )
0

0

=

S
à
l (0 ữ 720 0 )
0

Trong đó :S = 30117(mm )là diện tích miền giới hạn bởi đờng cong
Qc = f() và trục O. xác định S bằng cách đếm ô trên miền giới hạn
bởi O và Qc = f()
l = 360(mm):là chiều dài đoạn trục O thể hiện 00,...,2700
=>Qctb = 30117 =83,67 =>Qctb=83,67x0,3 = 25,101(kg/cm2)
2

360

Hệ số va đập : =

Xác định lực Qi bằng cáhc cộng tất cả các lực Qi tác dụng
lên mỗi điểm .
mm

Chọn tỷ lệ hao mòn = 0,02( kg.cm 2 ) là tỷ số giữa lợng hao
mòn và lực tác dụng .
Tại các điểm trên đờng tròn với giá trị lực Qi tơng ta
nhân với tỷ lệ xích và đặt độ lớn theo phơng hớng kính .
Nối các điểm đầu mút của các đoạn đó lại bằng một
đờngcong trơn ta đợc hìh dạng của cổ trục sau khi đã mài mòn.
Từ đó xác định đợc lợng mài mòn i và ghi vào bảng.
i = aQi

-Đặt lên vòng tròn đã vẽ theo phơng hớng tâm các đoạn giá trị bằng i tại các
điểm i tơng ứng rồi nối các đầu mút lại ta đợc hình dạng cổ trục sau khi đã mòn
Từ đó xác định đợc vùng mòn ít nhất để khoan lỗ dầu bôi trơn.

Lời mở đầu

Mục lục

Phần 1
vẽ đồ thị công

phần iI
Động học của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền
1.1. Tính chuyển vị của piston
1.2. Tính vận tốc piston
1.3. Tính gia tốc của piston
Phần iII