LỜI NÓI ĐẦU Sau khi được học 2 môn chính của ngành động cơ đốt trong (Nguyên lý động cơ đốt trong, Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong ) cùng một số môn cơ sơ khác (sức bền vật liệu, cơ lý thuyết, vật liệu học,... ), sinh viên được giao làm đồ án môn học kết cấu và tính toán động cơ đốt trong. Đây là một phần quan trọng trong nội dung học tập của sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết một vấn đề cụ thể của ngành. Trong đồ án này, em được giao nhiệm vụ tính toán và thiết kế....... của động cơ Zil130 . Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu các tài liệu, làm việc một cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt nhất. Tuy nhiên, vì bản thân còn ít kinh nghiệm cho nên việc hoàn thành đồ án lần này không thể không có thiếu sót. Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tình truyền đạt lại những kiến thức quý báu cho em. Đặc biệt, em xin gởi lời cảm ơn đến thầy PGS.TS Trần Văn Nam đã quan tâm cung cấp các tài liệu, nhiệt tình hướng dẫn trong quá trình làm đồ án. Em vô cùng mong muốn nhận được sự xem xét và chỉ dẫn của thầy. Sinh viên Đặng Thế Anh MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 1.PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÁC ĐỒ THỊ TRONG BẢN VẼ ĐỒ THỊ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC. 3 1.1.XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG. 3 1.1.1. Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén. 3 1.1.2. Xây dựng đường cong áp suất trên đường giãn nở. 4 1.1.3. Lập bảng tĩnhây dựng đường cong áp suất. 1.1.4. Xác định các điểm đặc biệt và hiệu chỉnh đồ thị công 5 1.2. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CHUYỂN VỊ PISTON BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ BRICK. 8 1.3. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ VẬN TỐC. 10 1.4. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ GIA TỐC THEO PHƯƠNG PHÁP TÔLÊ. 12 1.5. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ LỰC QUÁN TÍNH, LỰC KHÍ THỂ, HỢP LỰC P1. 14 1.5.1. Đồ thị lực quán tính. 14 1.5.2. Đồ thị lực khí thể. 15 1.5.3. Đồ thị hợp lực P1. 15 1.6. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ LỰC TIẾP TUYẾN T, LỰC PHÁP TUYẾN Z, LỰC NGANG N. 16 1.7. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ VECTƠ PHỤ TẢI TÁC DỤNG LÊN CHỐT KHUỶU. 21 1.8. TRIỂN KHAI ĐỒ THỊ PHỤ TẢI Ở TOẠ ĐỘ CỰC THÀNH ĐỒ THỊ Qâ. 23 1.9. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ VECTƠ PHỤ TẢI TÁC DỤNG TRÊN ĐẦU TO THANH TRUYỀN. 26 1.10. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ MÀI MÒN CHỐT KHUỶU. 30 2. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN SỨC BỀN NHÓM PISTON THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ ZIL130. 31 2.1. NHÓM PISTON. 31 2.1.1. Piston. 31 2.1.2. Chốt piston. 39 2.1.3. Xécmăng. 44 2.2. NHÓM THANH TRUYỀN. 50 2.2.1. Thanh truyền. 50 2.2.2. Bulông thanh truyền. 66 2.2.3.Bạc lót đầu to thanh truyền. 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 1.PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÁC ĐỒ THỊ TRONG BẢN VẼ ĐỒ THỊ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC: 1.1. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG: 1.1.1. Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén. Ta có: phương trình đường nén đa biến: p.Vn1 = conts, do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường nén thì: Từ đó rút ra : Đặt: Khi đó, áp suất tại điểm bất kỳ x: MNm2 Ở đây: áp suất cuối quá trình nén. Trong đó: pa áp suất đầu quá trình nén. Động cơ không tăng áp: pa = (0,8 ÷ 0,9)pk Chọn: pa = 0,85pk Trong đó: pk áp suất trước xúpáp nạp Chọn pk = p0 = 0,1MNm2 Vậy: MNm2 tỷ số nén, =6,5 n1 chỉ số nén đa biến trung bình. Động cơ xăng buồng cháy thống nhất: n1 = (1,341,38). Chọn n1 = 1,35. pc = 0,085.6,51,35 = 1,064 MNm2. 1.1.2. Xây dựng đường cong áp suất trên đường giãn nở. Phương trình của đường giãn nở đa biến là: , do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì: Từ đó rút ra: n Ở đây: pz áp suất cực đại, pz = 4,4 MNm2. Vz = .Vc Trong đó: tỷ số giãn nở sớm, = 1 n2 chỉ số giãn nở đa biến. Đối với động cơ xăng: n2 = (1,231,34). Chọn n2 = 1,25 Ta đặt: Suy ra: MNm2 1.1.3. Lập bảng tính : Từ công thức (1.1) và (1.2), kết hợp với việc chọn các thể tíchVnx và Vgnx, ta tìm được các giá trị áp suất pnx, pgnx. Việc tính các giá trị pnx, pgnx được thực hiện trong bảng sau: Bảng 1.1. Các điểm áp suất trên đường nén và đường giãn nở Vx i Đường nén Đường giãn nở in1 1in1 pc.(1in1) in2 1in2 pz.rn2.(1in2) Vc 1 1.0000 1.0000 1.0640 1.0000 1.0000 4.4000 1.5Vc 1.5 1.7287 0.5785 0.6155 1.6600 0.6024 2.6506 2.0Vc 2.0 2.5491 0.3923 0.4174 2.3784 0.4204 1.8500 2.5Vc 2.5 3.4452 0.2903 0.3088 3.1436 0.3181 1.3997 3.0Vc 3.0 4.4067 0.2269 0.2415 3.9482 0.2533 1.1144 3.5Vc 3.5 5.4262 0.1843 0.1961 4.7872 0.2089 0.9191 4.0Vc 4.0 6.4980 0.1539 0.1637 5.6569 0.1768 0.7778 4.5Vc 4.5 7.6179 0.1313 0.1397 6.5541 0.1526 0.6713 5.0Vc 5.0 8.7823 0.1139 0.1212 7.4767 0.1337 0.5885 5.5Vc 5.5 9.9883 0.1001 0.1065 8.4227 0.1187 0.5224 6.0Vc 6.0 11.2332 0.0890 0.0947 9.3905 0.1065 0.4686 6.5Vc 6.5 12.5151 0.0799 0.0850 10.3787 0.0964 0.4239 1.1.4. Xác định các điểm đặc biệt và hiệu chỉnh đồ thị công. Vẽ hệ trục tọa độ (V, p) với các tỷ lệ xích: v= 0,0061 lítmm p= 0,022 MNm2.mm. Xác định các điểm đặc biệt: Điểm r (Vc;pr) Ở đây: Vc thể tích buồng cháy: Trong đó: Vh thể tích công tác: mm3 = 0,807 l Khi đó: l pr áp suất khí sót, phụ thuộc vào loại động cơ Tốc độ trung bình của piston: ms Như vậy động cơ đang khảo sát là động cơ ô tô và máy kéo, do đó áp suất khí sót pr được xác định 1: pr = (1,05÷1,1).p0 Trong đó: p0 áp suất khí trời Vì động cơ không tăng áp, có lắp bình tiêu âm trên đường thải nên thay p0 ở trên bằng áp suất trên đường thải pth,với 1: pth =(1,02÷1,04).p0 Chọn: pth = 1,04p0 và pr = 1,08pth Vậy: Pr = 1,08.pth = 1,08.1,04.p0 = 1,08.1,04.0,1= 0,112MNm2. Vậy: r (0,1467l; 0,11232MNm2) Điểm a (Va;pa) Trong đó : Va =. Vc = 6,5.0,1467= 0,9536 l. a (0,9536l;0,085MNm2). Điểm b (Vb; pb) Ở đây: pb áp suất cuối quá trình giãn nở Do nên: MNm2. b (0,9536l;0,424MNm2). Điểm c (Vc; pc) c (0,1467l;1,064MNm2). Điểm y (Vc; pz) y (0,1467l;4,4MNm2) Điểm z (Vz; pz) Với Vz = .Vc = 1. 0,1467= 0,1467 l. z (0,1467 l;4,4MNm2) Nối các điểm trung gian của đường nén và đường giãn nở với các điểm đặc biệt, sẽ được đồ thị công lý thuyết. Dùng đồ thị Brick xác định các điểm : Đánh lửa sớm c’ (180). Mở sớm b’(670), đóng muộn r’’ (470) xupáp thải. Mở sớm r’ (310), đóng muộn a’ (830) xupáp nạp. Hiệu chỉnh đồ thị công : Động cơ Diesel lấy áp suất cực đại bằng pz. Xác định các điểm trung gian: Trên đoạn cy lấy điểm c’’ với c’’c = 13 cy.
XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG 3
Xây dựng đường cong áp suất trên đường giãn nở 4
Phương trình của đường giãn nở đa biến là: p V n 2 = const , do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì:
n 2 gnx gnx n 2 z z V p V p Từ đó rút ra: 2
n Ở đây: pz - áp suất cực đại, pz = 4,4 [MN/m 2 ].
Trong đó: ρ- tỷ số giãn nở sớm, ρ = 1 n2- chỉ số giãn nở đa biến
- Đối với động cơ xăng: n2 = (1,23÷1,34).
Dựa vào công thức (1.1) và (1.2), cùng với việc lựa chọn các thể tích Vnx và Vgnx, chúng ta có thể xác định được các giá trị áp suất pnx và pgnx Các giá trị này được tính toán và trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng 1.1 Các điểm áp suất trên đường nén và đường giãn nở
Vx i Đường nén Đường giãn nở i n1 1/i n1 pc.(1/i n1 ) i n2 1/i n2 pz.r n2 (1/i n2 )
1.1.4 Xác định các điểm đặc biệt và hiệu chỉnh đồ thị công.
Vẽ hệ trục tọa độ (V, p) với cỏc tỷ lệ xớch: àv= 0,0061 [lớt/mm] à p = 0,022 [MN/m 2 mm].
Xác định các điểm đặc biệt:
Vc- thể tích buồng cháy:
Vh- thể tích công tác:
V c [l] pr- áp suất khí sót, phụ thuộc vào loại động cơ
Tốc độ trung bình của piston:
Như vậy động cơ đang khảo sát là động cơ ô tô và máy kéo, do đó áp suất khí sót pr được xác định [1]: pr = (1,05÷1,1).p0
Trong đó: p0- áp suất khí trời
Vì động cơ không tăng áp, có lắp bình tiêu âm trên đường thải nên thay p0 ở trên bằng áp suất trên đường thải pth,với [1]: pth =(1,02÷1,04).p0
Chọn: pth = 1,04p0 và pr = 1,08pth
- Điểm b (Vb; pb) Ở đây: pb - áp suất cuối quá trình giãn nở b p n z 2 p =δ
Nối các điểm trung gian của đường nén và đường giãn nở với các điểm đặc biệt, sẽ được đồ thị công lý thuyết.
Dùng đồ thị Brick xác định các điểm :
- Mở sớm b’(67 0 ), đóng muộn r’’ (47 0 ) xupáp thải.
- Mở sớm r’ (31 0 ), đóng muộn a’ (83 0 ) xupáp nạp.
Hiệu chỉnh đồ thị công : Động cơ Diesel lấy áp suất cực đại bằng pz.
Xác định các điểm trung gian:
- Trên đoạn cy lấy điểm c’’ với c’’c = 1/3 cy.
- Trên đoạn ba lấy điểm b’’ với bb’’ = 1/2 ba.
Nối các điểm c’c’’ và đường giãn nở thành một đường cong liên tục tại ĐCT và ĐCD, đồng thời tiếp xúc với đường thải, sẽ tạo ra đồ thị công đã được hiệu chỉnh.
Lập bảng tĩnhây dựng đường cong áp suất 1.1.4 Xác định các điểm đặc biệt và hiệu chỉnh đồ thị công 5
XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CHUYỂN VỊ PISTON BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ BRICK 8
Vẽ vòng tròn tâm O, bán kính R = S/2 = 95/2 = 47,5 [mm].
Chọn tỷ lệ xớch: às = 0,7197 [mm/mm].
Giá trị biểu diễn của R là :
Từ O lấy đoạn OO’ dịch về phía điểm chết dưới một đoạn :
OO Ở đây: λ- thông số kết cấu; λ = 0,24.
Giá trị biểu diễn là : ' = 2 = 47 2 0 , 5 , 7197 0 , 24 = 7 , 92
Để xác định chuyển vị của piston theo góc quay trục khuỷu, ta thực hiện như sau: Từ điểm O’, vẽ đoạn O’M song song với đường tâm má khuỷu OB Tiếp theo, hạ MC vuông góc với AD, và theo quy tắc Brick, đoạn AC sẽ bằng x.
Thật vậy, ta có thể chứng minh điều này rất dễ dàng.
AC = AO - OC = AO - (CO’ - OO’) = R - MO’.Cosα + R.λ/2
Thay quan hệ trên vào công thức tính AC, sau khi chỉnh lý ta có :
AC = R ( 1 − Cos α ) + λ 2 ( 1 − Cos 2 α ) = R ( 1 − Cos α ) + λ 4 ( 1 − Cos 2 α ) = x
Hình 1.3 Đồ thị chuyển vị vận tốc
XÂY DỰNG ĐỒ THỊ VẬN TỐC 10
Tỷ lệ xớch : àv = ω.às Ở đây: ω- tốc độ góc của trục khuỷu, n 366 , 52 [ rad / s ]
Vẽ nữa vòng tròn tâm O có bán kính R1:
Giá trị biểu diễn của R1 là : 1 = 1 =17409 263 , 78 , 7 =66 v
Vẽ vòng tròn tâm O có bán kính R2:
Giá trị biểu diễn của R2 là:
Chia nữa vòng tròn R1 và vòng tròn R2 thành n phần đánh số 1, 2, 3, , n và 1’, 2’, 3’, , n’ theo chiều như hình 1.2 (n = 18).
Từ các điểm 0, 1, 2, 3, kẻ các đường thẳng góc với AB tại các điểm O, a, b, c, Nối các điểm này bằng đường cong tạo thành đường biểu diễn trị số vận tốc Các đoạn thẳng a1, b2, c3, nằm giữa đường cong O, a, b, c và nữa đường tròn R1 biểu diễn trị số vận tốc ở các góc α tương ứng, điều này có thể dễ dàng chứng minh.
Từ hình1.2, ở một góc α bất kỳ ta có : bb’ = R2.sin2α và b’2 = R1.sinα.
2 2 ' ' b R 2 Sin R 1 Sin R Sin Sin bb
GVHD: PGS.TS Trần Văn Nam Trang 9
Hình 1.4 Đồ thị xác định vận tốc của piston
Hình 1.5 Đồ thị vận tốc
XÂY DỰNG ĐỒ THỊ GIA TỐC THEO PHƯƠNG PHÁP TÔLÊ 12
Chọn tỷ lệ xớch àJ = 0,7197.ω 2 = 0,7197.366,52 2 = 96682,274 [mm/s 2 mm].
Lấy đoạn thẳng AB = S = 2R = 95 (mm).
Giá trị biểu diễn là:
Từ A dựng đoạn thẳng AC thể hiện jmax
Giá trị biểu diễn của jmax là:
Từ B dựng đoạn thẳng BD thể hiện jmin
Giá trị biểu diễn của jmin là:
EF =−3 λ R ω 2 =−3 0 , 24 47 , 5 366 , 52 2 =−4594322 , 336 [mm/s 2 ] Giá trị biểu diễn của EF là :
Nối CF và DF Phân các đoạn CF và DF thành các đoạn nhỏ bằng nhau ghi các số 1, 2,
Nối 11’, 22’, 33’, v.v Đường bao của các đoạn thẳng này biểu thị quan hệ của hàm số j=f(x) Diện tích F1 = F2.
XÂY DỰNG ĐỒ THỊ LỰC QUÁN TÍNH, LỰC KHÍ THỂ, HỢP LỰC P 1 14
Đồ thị lực quán tính 14
Cách xây dựng hoàn toàn giống đồ thị gia tốc, ta chỉ thay các giá trị Jmax, Jmin và
-3λRω 2 bằng các giá trị Pmax, Pmin, -3λRω 2 m. Ở đây: m- khối lượng chuyển động tịnh tiến của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền [2]: m = mnp + m1.
Trong đó: m1- khối lượng tập trung tại đầu nhỏ thanh truyền. m1 có thể xác định sơ bộ theo công thức kinh nghiệm sau đây [2]: m1 = (0,275÷0,35)mtt
Chọn m1 = 0,3 mtt = 0,3.2,5 = 0,75 [kg]. mpt- khối lượng nhóm piston, mpt = 1,7 [kg]
Từ A dựng đoạn thẳng AC thể hiện (-Pjmax).
Giá trị biểu diễn của (-Pjmax) là:
Từ B dựng đoạn thẳng BD thể hiện (-Pjmin)
Giá trị biểu diễn của (-Pjmin) là:
Giá trị biểu diễn của EF là:
Nối CF và DF Phân các đoạn CF và DF thành các đoạn nhỏ bằng nhau ghi các số 1, 2,
Nối 11’, 22’, 33’, v.v Đường bao của các đoạn thẳng này biểu thị quan hệ của hàm số -Pj=f(s) Diện tích F1 = F2.
Hình 1.8 Đồ thị lực quán tính.
Đồ thị hợp lực P 1 15
Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công như ta đã vẽ ở trên ta có cách vẽ như sau :
Từ các góc 0, 10 0 , 20 0 , 30 0 , , 180 0 tương ứng với kỳ nạp của động cơ
190 0 , 200 0 , 210 0 , , 360 0 tương ứng với kỳ nén của động cơ
370 0 , 380 0 , 390 0 , , 540 0 tương ứng với kỳ cháy - giãn nở của động cơ
Các giá trị 5500, 5600, 5700, , 7200 tương ứng với các kỳ thải của động cơ trên đồ thị Brick Khi vẽ các đoạn thẳng song song với trục p, chúng sẽ cắt đường biểu diễn đồ thị công tại các kỳ nạp, nén, cháy - giãn nở và thải của động cơ Từ điểm cắt đó, ta đo các giá trị đến đường thẳng song song với trục V có tung độ bằng p0 Sau khi đặt các giá trị vừa đo sang bên phải bản vẽ, ta sẽ có các điểm tương ứng với các góc.
0 0 , 10 0 , 20 0 , 30 0 , , 710 0 , 720 0 và lần lượt nối các điểm đó ta sẽ được đồ thị lực khí thể Pkt cần biểu diễn.
1.5.3 Đồ thị lực tác dụng lên chốt piston P 1
Lực tác dụng lên chốt piston là hợp lực của lực quán tính và lực khí thể:
Từ đồ thị lực quán tính và lực khí thể đã vẽ ở trên, theo nguyên tắc cộng đồ thị ta sẽ được đồ thị P1 cần biểu diễn.
Hình 1.9 Đồ thị khai triển
XÂY DỰNG ĐỒ THỊ LỰC TIẾP TUYẾN T, LỰC PHÁP TUYẾN Z, LỰC NGANG N 16
Các công thức để tính toán T, Z, N được chứng minh như sau:
GVHD: PGS.TS Trần Văn Nam Trang 14
Hình 1.10 Hệ lực tác dụng trên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền giao tâm
Ở đây: p1 = pkh + pJ p1 = P1/Fp pJ = PJ/Fp
Phân p1 thành hai thành phần lực: p p tt N
1 Trong đó: ptt -lực tác dụng trên đường tâm thanh truyền.
N- lực ngang tác dụng trên phương thẳng góc với đường tâm xy lanh.
Từ quan hệ lượng giác ta có thể xác định được trị số của ptt và N. β p Cos p tt 1
Phân lực có thể được chia thành hai loại chính: lực tiếp tuyến T và lực pháp tuyến Z, sau khi đã điều chỉnh về tâm chốt khuỷu Để xác định giá trị của T và Z, chúng ta có thể sử dụng các mối quan hệ toán học phù hợp.
Z = tt + = 1 + Lập bảng tính T, N, Z tương ứng với các góc quay trục khuỷu α = 0 0 , 10 0 , 20 0 , , 720 0 và β = arcsin(λ.sinα) Chọn tỷ lệ xớch à T = à Z =à N =0,0312 [MN/m 2 mm], àα = 2 [độ/mm]
Sử dụng các công thức (1.7), (1.8), (1.9), ta tính được các giá trị T, Z, N ứng với các góc â.
Bảng 1.2 Giá trị T, Z, N ứng với các góc â
Tỷ lệ xích T = Z = N = P = 0,022 [MN/m 2 mm]. a
Trên hệ tọa độ T-α, Z-α, N-α, chúng ta xác định các trị số T, Z, N tại các góc độ từ α = 0° đến α = 720° Các giá trị này được tính theo công thức đã chứng minh và được trình bày trong Bảng 1.2, cho phép xác định các điểm 0, 1, 2, 3, , 72 Bằng cách nối các điểm này lại, chúng ta có thể xây dựng đồ thị lực T, Z, N cần thiết.
+ Xây dựng đồ thị tổng T.
Dựa vào thứ tự làm viêc của động cơ để xác định các góc làm việc a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7, a8 của các khuỷu Thứ tự làm việc của động cơ là: 1-5-4-2-6-3-7-8.
Vậy góc lệch công tác là: 0
Góc lệch giữa 2 hàng xylanh : δ 0
Lập bảng xác định các giá trị Ti theo góc quay trục khuỷa và Tổng T cho 1 chu kỳ, các chu kỳ khác tuần hoàn.
Bảng 1.3 Giá trị tổng T theo góc quay â
Nối các điểm 0, 1, 2, 3, , 72 lại bằng một đường cong, ta có đồ thị Tổng T như trên hình 1.12.
Đồ thị vectơ phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu là công cụ quan trọng để xác định lực tác dụng tại mỗi vị trí của trục khuỷu Thông qua đồ thị này, người dùng có thể tính toán trị số trung bình của phụ tải, cũng như xác định lực lớn nhất và nhỏ nhất Bên cạnh đó, đồ thị còn giúp xác định khu vực chịu lực ít nhất, từ đó hỗ trợ trong việc xác định vị trí khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn và tính toán phụ tải khi đánh giá sức bền của trục.
Cách xây dựng được tiến hành như sau :
- Vẽ tọa độ T -Z gốc tọa độ O1 chiều âm dương như hình 1.6.
Tính lực quán tính của khối lượng chuyển động quay của thanh truyền được xác định trên đơn vị diện tích piston Trong đó, khối lượng tập trung tại đầu to thanh truyền được tính là m2 = mtt - m1 = 2,5 - 0,75 = 1,75 kg.
R -bán kính quay của trục khuỷu và R G,5 [mm].
Tính trên đơn vị diện tích piston :
Chọn tỷ lệ xớch àP = 0,022(MN/m 2 mm) nờn giỏ trị biểu diễn lực pk0 là:
Vẽ một véctơ từ điểm O1 xuống phía dưới với giá trị pk0 = 59,93 mm, nằm trên trục Z Gốc của véctơ này là điểm O, nơi là tâm chốt khuỷu.
Trên tọa độ T -Z xác định các trị số của T và Z ở các góc độ α = 0 0 , α = 10 0 , α = 20 0 , α
Để tính toán các điểm 0, 1, 2, , 72 cho trị số T và Z đã được lập ở Bảng 1.2, ta áp dụng công thức đã chứng minh ở phần 1.6 Sau khi tính toán, việc nối các điểm này lại bằng đường cong sẽ cho ra đồ thị véctơ phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu.
Khi nối điểm O với bất kỳ điểm nào trên hình vẽ, chẳng hạn như điểm α = 370°, ta có thể xác định véctơ biểu diễn phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu tại góc quay trục khuỷu là α = 370°.
Để xác định điểm tác dụng của véctơ, ta kéo dài véctơ về phía gốc cho đến khi chạm vào vòng tròn biểu thị bề mặt chốt khuỷu tại điểm b Rõ ràng, véctơ Q đại diện cho hợp lực của các lực tác động lên chốt khuỷu, bao gồm các lực tt, k, T, Z, p.
Hình 1.13 Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu.
1.8 TRIỂN KHAI ĐỒ THỊ PHỤ TẢI Ở TỌA ĐỘ CỰC THÀNH ĐỒ THỊ Q-â.
Chọn tỷ lệ xớch à Q = 0,0022[MN/m 2 mm] và àα = 2 (độ/mm).
Lập bảng xác định giá trị của Q theo α bằng cách đo khoảng cách từ tâm O đến các điểm αi, với các giá trị α1 = 0°, α2 = 20°, α3 = 30°, cho đến α72 = 720° trên đồ thị vectơ phụ tải tác dụng tại chốt khuỷu.
Xác định trị số trung bình của phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu Qtb
Bảng 1.3 Bảng tính xây dựng đồ thị Q-â
Tỷ lệ xớch: àQ = àT = àZ = àN = àpk0 = 0,022[MN/m 2 ].
Pk0 = 59,93(mm) a[độ] Z[mm] T[mm] (Z-Pk0)[mm] Q[mm]
Nối các điểm 0, 1, 2, 3, , 72 lại bằng một đường cong, ta có đồ thị khai triển Q-a như trên hình 1.14.
Hình 1.14 Đồ thị khai triển Q-a
1.9 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ VECTƠ PHỤ TẢI TÁC DỤNG TRÊN ĐẦU TO THANH TRUYỀN
Sau khi hoàn thành việc vẽ đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu, chúng ta sẽ dựa vào đó để xây dựng đồ thị phụ tải của ổ trượt tại đầu to của thanh truyền Quy trình vẽ đồ thị này sẽ được thực hiện theo các bước cụ thể.
Vẽ dạng đầu to thanh truyền lên một tờ giấy bóng, tâm của đầu to thanh truyền là O.
Vẽ một vòng tròn bất kỳ, tâm O Giao điểm của đường tâm phần thân thanh truyền với vòng tâm O là điểm 0 0
Từ điểm 0, đánh dấu các điểm 1, 2, 3, , 72 trên vòng tròn theo chiều quay của trục khuỷu, tương ứng với các góc α10 0 + β10 0, α20 0 + β20 0, α30 0 + β30 0, , α720 0 + β720 0 Đặt tờ giấy bóng lên đồ thị phụ tải của chốt khuỷu sao cho tâm O của giấy trùng với tâm O của đồ thị Tiến hành xoay tờ giấy bóng để điều chỉnh các điểm 0, 1, 2, cho phù hợp.
Trên đồ thị phụ tải tác dụng tại chốt khuỷu, các điểm 0 đến 72 được đánh dấu tương ứng với trục (+Z) Các véctơ Q0, Q1, Q2, , Q72 cũng được thể hiện rõ ràng trên tờ giấy bóng, giúp người đọc dễ dàng nhận diện vị trí của chúng trong biểu đồ.
Bảng 1.4 Giá trị các góc â, đ, (â+đ) a(độ) a(radian) Sina b(radian) b(độ) a+b(độ)
Nối các điểm 0, 1, 2, 3, , 72 lại bằng một đường cong, ta có đồ thị phụ tải tác dụng trên đầu to thanh truyền như trên hình 1.15.
Hình 1.7 Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng đầu to thanh truyền.
Đồ thị mài mòn chốt khuỷu thể hiện trạng thái chịu tải của các điểm trên bề mặt trục, đồng thời phản ánh hao mòn lý thuyết của trục Đồ thị này cũng chỉ rõ khu vực chịu tải ít, giúp xác định vị trí khoan lỗ dầu để đảm bảo dầu nhờn được đưa vào ổ trượt ở nơi có khe hở lớn nhất giữa trục và bạc lót Áp suất thấp sẽ giúp dầu nhờn lưu động dễ dàng hơn.
Sở dĩ gọi là mài mòn lý thuyết vì khi vẽ ta dùng các giả thuyết sau đây :
+ Phụ tải tác dụng lên chốt là phụ tải ổn định ứng với công suất Ne và tốc độ n định mức.
+ Lực tác dụng có ảnh hưởng đều trong miền 120 0
+ Độ mòn tỷ lệ thuận với phụ tải.
+ Không xét đến các điều kiện về công nghệ, sử dụng và lắp ghép
Vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu tiến hành theo các bước sau :
+ Vẽ vòng tròn bất kỳ tượng trưng cho vòng tròn chốt khuỷu, rồi chia vòng tròn trên thành 24 phần bằng nhau.
+ Tính hợp lực ΣQ của các lực tác dụng trên các điểm 0, 1, 2, , 23 rồi ghi trị số của các lực ấy trong phạm vi tác dụng trên Bảng 1.5.
Để tạo đồ thị mài mòn chốt khuỷu, trước tiên, cộng trị số của ΣQ và chọn tỷ lệ xích mΣ Q = 2[MN/m².mm] Sau đó, sử dụng tỷ lệ xích này để đặt các đoạn thẳng đại biểu cho ΣQ tại các điểm 0, 1, 2, 3, , 23 trên vòng tròn đã vẽ Cuối cùng, nối các điểm đầu mút của các đoạn thẳng này để hình thành đường cong đồ thị.
Hình 1.16 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu
2.ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN SỨC BỀN NHÓM PISTON THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ ZIL-130.
Nhóm piston gồm có piston, chốt piston, vòng hãm chốt piston, xécmăng khí, xécmăng dầu.
Trong quá trình làm việc của động cơ, nhóm piston có nhiệm vụ chính sau :
+ Bảo đảm bao kín buồng cháy, giữ không cho khí cháy lọt xuống cácte và ngăn không cho dầu nhờn từ hộp trục khuỷu sục lên buồng cháy.
Trong quá trình hoạt động của động cơ, lực khí thể được tiếp nhận qua thanh truyền, truyền xuống trục khuỷu để quay trục khuỷu trong quá trình cháy và giãn nở Đồng thời, khí cũng được nén trong quá trình nén, sau đó đẩy ra khỏi xylanh trong quá trình thải, và cuối cùng là hút khí nạp mới vào buồng cháy trong quá trình nạp.
2.1.1.1 Điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo piston a Điều kiện làm việc.