Nhiệm vụ chính của pitton là cùng với các chi tiết khác như xy lanh, lắp xy lanh bao kín buồng cháy , không cho khí cháy lọt vào trong buồng đốt xuống đáy cacte và không cho dầu nhờn sục từ cácte lên buồng đốt . Tiếp nhân lực khí thể và truyền lực cho thanh truyền để làm quay trục khuỷu trong quá trình sinh công , nén khí nạp mới trong quá trình nén , đẩy khí thải ra khỏi xylanh trong quá trình thải và hút khí nạp mới vào trong xy lanh trong quá trình nạp . Trong động cơ hai kỳ piston có nhiệm vụ đóng mở các cửa nạp , cửa thải , cửa quét để thay đổi khí .
Nhiệm vụ của piston
Nhóm piston có piston , chốt piston , séc măng ( khí hoặc là dầu ) các chi tiết hãm chốt piston.
Nhiêm vụ chính của nhóm piston
Pitton có nhiệm vụ chính là kết hợp với các chi tiết khác như xy lanh để lắp đặt bao kín buồng cháy Điều này giúp ngăn chặn khí cháy lọt vào buồng đốt và ngăn dầu nhờn từ cácte sục lên buồng đốt, đảm bảo hiệu suất hoạt động của động cơ.
Tiếp nhận năng lượng từ khí thể, truyền lực cho thanh truyền để quay trục khuỷu trong quá trình sinh công, nén khí nạp mới trong giai đoạn nén, đẩy khí thải ra khỏi xylanh trong quá trình thải, và hút khí nạp mới vào xylanh trong giai đoạn nạp là các bước quan trọng trong chu trình hoạt động của động cơ.
-Trong động cơ hai kỳ piston có nhiệm vụ đóng mở các cửa nạp , cửa thải , cửa quét để thay đổi khí
Điều kiện làm việc của piston
Trong quá trình làm việc piston chịu điều khiện làm việc rất khắc nghiệt -Tải trọng cơ học lớn và có chu kỳ:
+ Lực quán tính của nhóm piston, đặc biệt là ở động cơ cao tốc.
Các lực gây cho piston sự va đập và ứng suất lớn.
-Nhiệt độ cao do tiếp xúc trực tiếp với sản vật cháy Nhiệt độ cao có thể gây nên tác hại
+Ứng suất nhiệt lớn cho thể gây rạn nứt , pisston
+Gây biến dạng làm bó kẹt piston trong xy lanh.
+Giảm sức bền của piston.
+Giảm hệ số nạp động cơ.
+Làm phân huỷ dầu nhờn.
+Có thể gây kích nổ đối với động cơ xăng.
+Chịu ma sát lớn do thiếu dầu nhờn bôi trơn, do lực ngang ép piston vào trong xy lanh làm cho piston bị mòn.
+Pison luôn tiếp xúc với sản vật cháy nên có thể bị ăn mòn.
Yêu cầu đối với piston
Dạng piston cần được thiết kế sao cho tạo ra độ xoáy lốc tối ưu cho khí nạp, từ đó đảm bảo quá trình cháy diễn ra hiệu quả nhất và hình thành buồng cháy hoàn hảo.
Tản nhiệt tốt để giảm ứng suất và tránh kích nổ
-Khối lượng nhỏ để giảm quán tính.
-Đủ bền và cứng vững để tránh biến dạng trong quá trình làm việc.
-Đảm bảo bao kín buồng cháy, không bị cháy và tiêu hao dầu nhờn.
-Kết cấu đơn giả , dễ chế tạo.
Vật liệu chế tạo piston
Vật liệu chế tạo piston phải đảm bảo các yêu cầu sau :
-Có độ bền lớn cả ở nhiệt độ cao và tải trọng thay đổi.
-Hệ số giãn nở nhiệt nhỏ, nhưng hệ số dẫn nhiệt lớn.
-Chịu mài mòn tốt trong điều kiện bôi trơn kém.
-Chịu ăn mòn hoá học của các sản vật cháy.
Các loại vật liệu thường dùng là
-Gang xám hợp kim GX15-32, hoặc là GX24-44
Cấu tạo nhóm piston
Ta có thể chia piston ra làm 3 phần chính: d
Là phần trên cùng của piston, cùng với xy lanh và nắp xylanh tạo thành buồng cháy.
-Đỉnh piston có nhiều dạng :
Đỉnh bằng là loại phổ biến nhất trong các thiết kế động cơ, với diện tích chịu nhiệt nhỏ và cấu trúc đơn giản, dễ chế tạo Loại đỉnh này thường được sử dụng cho động cơ xăng và động cơ diesel, đặc biệt là những động cơ có nhiều buồng cháy phân cách.
Đỉnh lồi có độ cứng vững cao và ít muội than, nhưng diện tích chịu nhiệt lớn, dẫn đến ảnh hưởng tiêu cực đến nhiệt độ của piston Loại đỉnh này thường được sử dụng trong động cơ xăng có buồng cháy chỏm cầu, xupap treo và động cơ xăng hai kỳ.
Đỉnh lõm có diện tích chịu nhiệt lớn, tạo ra xoáy lốc cho khí nạp trong quá trình nén Loại đỉnh này thường được sử dụng cho động cơ diesel với buồng cháy thống nhất Mặc dù đầu piston nặng gây khó khăn trong việc kiểm soát nhiệt độ, nhưng vẫn đảm bảo hiệu suất kinh tế cao, do đó được ưa chuộng trong nhiều ứng dụng.
Trên đầu piston có các rãnh séc măng để lắp séc măng kín buồng cháy, với số lượng séc măng phụ thuộc vào tốc độ của piston và loại động cơ Đối với động cơ xăng và động cơ diesel cao tốc, việc lựa chọn séc măng phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Piston được cấu tạo bởi nhiều phần quan trọng, bao gồm: 1 Piston; 2 Đầu piston; 3 Thân piston; 4 Rãnh lắp séc măng khí; 5 Rãnh lắp séc măng dầu; 6 Bệ chốt piston; 7 Chân piston; 8 Vùng đai séc măng Ngoài ra, còn có một số dạng thân piston khác nhau.
3-4 séc măng khí 1-3 séc măng dầu.
3-6 séc măng khí 1-3 séc măng dầu.
5-7 séc măng khí Động cơ diezel tốc độ thấp
Rãnh séc măng dầu có khoan lỗ để dầu nhờn được hồi về đáy cácte
Rãnh xéc măng cần được thiết kế sâu hơn chiều dày của xéc măng từ 0.05 đến 0.015mm để dễ dàng lắp đặt và ngăn ngừa tình trạng bó kẹt xéc măng trong rãnh Để đảm bảo độ bền và khả năng tản nhiệt hiệu quả, bên trong piston được trang bị các gân chịu lực.
Có nhiều kiểu gân như gân ngang, gân song song và gân dọc có thể được thêm vào bệ chốt piston Một số động cơ trang bị rãnh chắn nhiệt trên đầu piston để bảo vệ secmăng trên cùng khỏi quá nhiệt Ngoài ra, một số loại động cơ còn sử dụng vòng tránh nhiệt bằng thép hoặc vành đai lắp xecmăng bằng thép chịu nhiệt, được đúc vào đầu piston Để ngăn chặn hiện tượng piston bị kẹt trong xylanh khi động cơ hoạt động, phần đầu piston thường được thiết kế dạng côn.
Thân piston nằm phía trên chốt piston, có nhiệm vụ dẫn hướng cho piston trong xylanh và chịu lực ngang Để giảm va đập và đảm bảo dẫn hướng tốt, khe hở giữa thân piston và xylanh cần phải nhỏ Do đó, tiết diện thân piston thường không hình tròn mà là hình ô van, với độ ô van cần thiết từ 0,12 đến 0,15 mm Ngoài ra, trục lớn phía chịu lực ngang hoặc được vát ở hai bên chốt piston để tránh tình trạng piston bị kẹt trong xylanh khi hoạt động.
Chiều dài thân piston phụ thuộc vào loại động cơ, với động cơ diesel thường có thân dài hơn do lực ngang lớn, trong khi động cơ xăng có thân ngắn hơn Thân piston quá dài dẫn đến trọng lượng nặng và tổn thất do ma sát, trong khi thân quá ngắn sẽ làm giảm hiệu quả dẫn hướng Đối với động cơ hai kỳ, thân piston cần đủ dài để đảm bảo khi piston lên đến điểm chết trên, nó vẫn đóng kín cửa thải và cửa quét, đồng thời mở cửa nạp để khí nạp vào cácte.
Thân piston được thiết kế với bệ chốt để lắp chốt piston, giúp đảm bảo sự ổn định trong quá trình hoạt động Khi piston làm việc, nó phải chịu lực ngang và lực ma sát, có thể dẫn đến hiện tượng quay chốt Để tránh tình trạng áp suất không đều trong xylanh, lỗ chốt thường được đặt cao hơn trọng tâm của thân piston.
Vị trí của phần bệ chốt piston tính từ dưới lên là( 0.6 ÷ 0,74)*H ( H là chiều cao piston)
Một số piston được thiết kế với rãnh phòng nở hình chữ T hoặc chữ Π, giúp tối ưu hóa hiệu suất khi lắp vào xylanh, đặc biệt là khi lực ngang nhỏ Để giảm thiểu sự mòn ở thân piston, người ta thường phủ một lớp thiếc mỏng từ 0,004 mm trở lên.
Để ngăn chặn sự giãn nở ở hai bên chốt piston, một số động cơ sử dụng thép hợp kim invar được đúc ở hai đầu bệ chốt Mặc dù phương pháp này phổ biến, nhưng nhược điểm lớn là chi phí của hợp kim invar tương đối cao.
Vành đai thường được sử dụng để tăng cường độ cứng cho piston, đồng thời cũng là vị trí để điều chỉnh trọng lượng của piston Đối với một số động cơ diesel, phần đuôi của piston còn được thiết kế với các rãnh để lắp xéc măng dầu.
Chốt piston là chi tiết nối piston với thanh truyền, truyền lực tác dụng của khí thể lên piston cho thanh truyền để làm quay trục khuỷu.
Chốt piston chịu áp lực khí và lực quán tính lớn, thường xuyên thay đổi theo chu kỳ, dẫn đến hiện tượng va đập Nhiệt độ của chốt piston có thể vượt quá 373 K, gây khó khăn trong việc xoay chuyển và làm giảm hiệu quả bôi trơn, từ đó dễ dẫn đến tình trạng mài mòn.
-Yêu cầu của chốt piston
Chốt piston cần có độ bền và độ cứng vững cao để làm việc hiệu quả trong điều kiện khắc nghiệt, đồng thời bề mặt phải cứng bóng để chống mài mòn Bên trong, chốt phải đủ dẻo để tránh gãy và chống mỏi, đồng thời cần có khối lượng nhỏ để giảm lực quán tính.
-Vật liêu chế tạo chốt piston
Thường dùng là thép hợp kim có hàm lượng các bon thấp 20, 20X,
-Kết cầu và lắp ghép chốt piston
Các thông số chọn
Áp suất môi trường (pk) là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ, và nó thay đổi theo độ cao Tại Việt Nam, giá trị pk được chọn là 0,1 MPa.
Lựa chọn nhiệt độ môi trường theo nhiệt độ bình quân của cả năm. Ở nước ta Tk = 24 0 C (297 0 K)
Áp suất cuối quá trình nạp, ký hiệu là pa, chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như loại động cơ, tốc độ n và hệ số cản trong đường nạp Tiết diện lưu thông cũng là một yếu tố quan trọng Giá trị của pa có thể được chọn trong khoảng từ 0,8 đến một giới hạn nhất định.
2.1.4 Áp suất khí thải: p r Áp suất này cũng phụ thuộc vào các thông số giống như pa Có thể chọn pr trong phạm vi: pr = (1,10 ÷
2.1.5 Mức độ sấy nóng môi chất: T
Chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành khí hỗn hợp ở bên ngoài hay bên trong xi lanh Đối với động cơ xăng T = 0 0 ÷
2.1.6 Nhiệt độ khí sót (khí thải): Tr
Phụ thuộc vào chủng loại động cơ. Động cơ xăng Tr = 900 ÷
2.1.7 Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt: λ t
Tỉ nhiệt của môi chất có sự biến đổi phức tạp, do đó cần dựa vào hệ số dư lượng không khí để thực hiện hiệu đính Có thể tham khảo bảng để chọn λ t phù hợp.
2.1.8 Hệ số quét buồng cháy: λ
2 Động cơ không tăng áp: Chọn λ
Phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí Thông thường có thể chọn: λ
2.1.10 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z: ξ z
Lượng nhiệt phát ra từ nhiên liệu cháy tại điểm z so với nhiệt phát ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu được thể hiện qua hệ số ξ Đối với động cơ xăng, hệ số này dao động trong khoảng 0,85.
2.1.11 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b: ξ b ξ b bao giờ cũng lớn hơn ξ z Thông thường:Đối với động cơ xăng ξ b 0,85 ÷
2.1.12 Hệ số hiệu đính đồ thị công: φ d
Sự sai lệch giữa chu trình công tác lý thuyết và thực tế của động cơ cho thấy động cơ xăng có độ sai lệch thấp hơn so với động cơ điêzen Do đó, hệ số ϕd của động cơ xăng thường được chọn với giá trị lớn hơn, trong khoảng ϕd = 0,92 ÷ 0,97 Vì vậy, lựa chọn ϕd = 0,97 là hợp lý.
Tính toán các quá trình công tác
2.2.1 Tính toán quá trình nạp.
Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến của khí sót m= 1,45÷1,5
2.2.1.2 Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a :
2.2.1.4 Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M 0 :
Nhiên liệu của động cơ xăng: C = 0,855; H = 0,145; O = 0
= 0,7631 (MPa ) thay vào (*) ta được
2.2.1.6 Hệ số dư lượng không khí α
Hệ số dư lượng ko khí α = 0,9÷1,05
Trong đú: à hl là trọng lượng phõn tử của xăng
2.2.2 Tính toán quá trình nén.
2.2.2.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới
2.2.2.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí sót
2.2.2.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp
' mcv tính theo công thức sau:
2.2.2.4 Chỉ số nén đa biến trung bình n 1
Chỉ số nén đa biến trung bình (n1) chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố như kích thước xilanh, loại buồng cháy, phụ tải và trạng thái nhiệt của động cơ Khi các nhân tố làm môi chất mất nhiệt gia tăng, chỉ số nén n1 cũng sẽ tăng theo quy luật nhất định Để xác định n1, cần áp dụng các giải phương trình phù hợp.
2.2.2.5 áp suất và nhiệt độ cuối quá trình nén pc
2.2.2.6 Nhiệt độ cuối quá trình nén
2.2.2.7 Lượng môi chất công tác của qúa trình nén
Mc = 0,5429 (Kmol/kg nh.liệu)
2.2.3 Tính toán quá trình cháy:
2.2.3.1 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết β 0
M của các loại động cơ xác định theo công thưc sau:
Do đó đối với động cơ xăng
2.2.3.2 Hệ số thay đổi phân tử thực tế β
2.2.3.3 Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z r z
2.2.3.5 Nhiệt độ tại điểm z Đối với động cơ xăng, nhiệt độ Tz được tính từ phương trình cháy:
QH - Nhiệt trị thấp của nhiên liệu.
(kJ/kg nh.liệu) ΔQ- Nhiệt trị tổn thất do nhiên liệu cháy không hết khi đốt 1kg nhiên liệu.
Tỷ nhiệt trung bình của môi chất tại điểm z:
1,0553 r z v z v v vz v r z z vz vz mc mc mc a b T
Thay giá trị vào (**) ta được:
Giải phương trình trên ta được: T z = 2746,6 0 K
Tỉ số tăng áp suất: λ 2746,6 1,0472 3, 6871
2.2.4 Tính quá trình giãn nở
2.2.4.1 Hệ số giãn nở sớm ρ Đối với động cơ xăng: ρ = 1
2.2.4.2 Hệ số giãn nở sau δ δ ε = = 9, 2
2.2.4.3 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n 2
- Nhiệt trị tính toán Đối với động cơ xăng:
(kJ/kg nl) Chọn n2 = 1,237, ta có
2.2.4.4 nhiệt độ cuối quá trình giãn nở
2.2.4.5 áp suất cuối quá trình giãn nở
(MPa) Kiểm tra nhiệt độ của khí thải Trt:
( 0 K) Sai số của Trt so với Tr đã chọn ban đầu được xác định như sau:
2.2.5 Tính toán các thông số chu trình công tác
2.2.5.1 áp suất chỉ thị trung bình
2.2.5.2 áp suất chỉ thị trung bình thực tế p i
2.2.5.3 áp suất tổn thất cơ giới p m Áp suất này thường được biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính đối với tốc độ trung bình của piston.
30 30.1000 tb v = S n = (m/s) Theo số liệu thực nghiệm, đối với động cơ xăng có i ≤6, S/D>1 thì
2.2.5.4 áp suất có ích trung bình p e
2.2.5.6 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g i
2.2.5.7 Suất tiêu hao nhiên liệu g e
0, 251.0,73 0,183 e i m η η η= = 2.2.5.10 Kiểm nghiệm đường kính xilanh D theo công thức
∆D = D thực - Dtính = 75 – 75,077 = 0,077mm < 0,1mm ( thoả mãn )
Vẽ và hiệu đính đồ thị công
2.3.1 Xác định dung tích buồng cháy
- Giả thiết quá trình nạp áp suất bằng hằng số và bằng pa= 0,09 Mpa -Giả thiết quá trình thải áp suất bằng hằng số và bằng pr= 0,115 Mpa
2.3.2 Xác định quá trình nén ac, quá trình giãn nở zb Để xác định ta phải lập bảng :
Ta có pv n1 = const ⇒ pxvx n1 = pcvc n1 đặt vx = ivc, trong đó i = 1÷ε
-Quá trình giãn nở: pv n2 = const ⇒ pxvx n2 = pzvz n2 Đối với động cơ xăng : vz= vc ( vì ρ= 1 )
= ÷ Bảng 1.1 : Bảng xác định quá trình nén và quá trình giãn nở iVc quá trình nén quá trình giãn nở i i n1 P x =P c /i n1 i n2 P x =P z /i n1
2.3.3 Vẽ và hiệu đính đồ thị công
Dựa vào bảng đã lập, ta tiến hành vẽ đường nén và đường giãn nở, đồng thời biểu diễn quá trình nạp và thải lý thuyết bằng hai đường song song với trục hoành, đi qua hai điểm pa và pr Sau khi hoàn thành việc vẽ, cần thực hiện hiệu đính để có được đồ thị công chỉ thị chính xác Các bước hiệu đính sẽ được thực hiện theo quy trình cụ thể.
Từ bảng trên ta có iVc
Vc áp suất quá trình nén áp xuất quá trình giãn nở biểu diễn
(mm) giá trị thực (Mpa) biểu diễn (mm) giá trị thực (Mpa) biểu diễn (mm)
Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piston S là:
Ta có thông số kết cấu của động cơ là:
Vậy ta được khoảng cách
Ta có nửa hành trình của piston
Vẽ đồ thị Brick đặt phía trên đồ thị công
2.3.3.2.Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp
Từ điểm O của đồ thị Brich, góc đóng muộn φ5 = 30° của xupáp thải được xác định, bán kính này cắt vòng tròn Brich tại điểm a’ Từ a’, vẽ đường song song với tung độ cắt đường pa tại điểm r’ Kết nối điểm r trên đường thải với điểm r’, ta tạo thành đường chuyển tiếp giữa quá trình thải và quá trình nạp.
Áp suất cuối quá trình nén thực tế thường lớn hơn áp suất lý thuyết do hiện tượng đánh lửa sớm trong động cơ xăng Kinh nghiệm cho thấy sự khác biệt này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của động cơ.
' c p có thể xác định theo công thức sau:
Từ điểm O trên đồ thị Brich, góc đóng đánh lửa sớm được xác định là φ3 = 15° Bán kính này cắt vòng tròn Brich tại điểm C''' Từ C''', ta vẽ một đường song song với trục tung cắt đường nén tại điểm C'' Sử dụng một cung thích hợp nối C'' và C', ta thể hiện sự khác biệt giữa đường nén thực tế và đường nén lý thuyết.
Trong quá trình giãn nở, áp suất pzmax thực tế không đạt được trị số lý thuyết của động cơ xăng Thực nghiệm cho thấy điểm đạt trị số áp suất cao nhất nằm trong khoảng 372 đến 375 độ, tức là từ 12 đến 25 độ sau ĐCT của quá trình cháy giãn nở.
Từ đồ thị Brich xác định góc 12 0 gióng xuống đoạn đẳng áp 0,85Pz để xác định điểm z’’.
Dùng cung thích hợp nối C’ với Z’’ lượn sát với đượng giãn nở.
2.3.3.4- Hiệu đính điểm quá trình thải thực tế (điểm b)
Điểm b được hiệu đính dựa trên góc mở sớm φ4 của xupap thải Áp suất cuối của quá trình giãn nở thực tế pb” thường thấp hơn so với áp suất cuối của quá trình giãn nở lý thuyết do sự mở sớm của xupap thải.
Xác định thời điểm xupap thải b’: Từ đồ thị Brick xác định góc φ4 P 0 dóng xuống đường giãn nở ta xác định được điểm b’
Xác định pb” theo công thức kinh nghiệm sau:
= + − = + − = Điểm b” lấy bằng 1/2 đoạn biểu diễn br
Sau khi xác định b’, b” dùng cung thích hợp nối với đường thải r. p 0
30 ° 50 ° àp=0,025(MPa /mm) Đồ thị công
Tính toán động lực học
Vẽ các đường biểu diễn các quy luật động học
3.1.1 Đường biểu diễn hành trình của piston x = f ( ) α
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn hành trình của piston theo trình tự sau:
- Chọn tỉ lệ xích góc 0,7 mm/độ.
- Chọn hệ gốc toạ độ cách gốc đồ thị công 1 khoảng bằng đoạn biểu diễn Vc.
O ' của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với
- Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm
10 , 20 180 tương ứng trên trục tung của đồ thị x = f ( ) α ta được các điểm xác định chuyển vị x tương ứng với các góc
- Nối các điểm xác định chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ
3.1.2 Đường biểu diễn tốc độ của piston v = f ( ) α
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn tốc độ của piston v = f ( ) α theo phương pháp đồ thị vòng Tiến hành theo các bước cụ thể sau:
- Vẽ nửa vòng tròn tâm O bán kính R
- Vẽ vòng tròn tâm O bán kính là
- Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R và vòng tròn tâm O bán kính là
R 2 λ thành 18 phần theo chiều ngược nhau.
Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn tâm O với bán kính R, ta kẻ các đường song song với trục tung Những đường này sẽ giao nhau với các đường song song với trục hoành, tạo ra các điểm chia tương ứng trên vòng tròn có tâm O và bán kính R.
Nối các giao điểm lại để hình thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ piston, thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với trục tung Những đoạn thẳng này được tạo ra từ các điểm cắt của vòng tròn bán kính R, tạo với trục hoành góc α đến đường cong đã vẽ.
17 v=f(a) Đường biểu diễn tốc độ của piston v = f ( ) α
3.1.3 Đường biểu diễn gia tốc của piston: j = f x ( )
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston theo phương pháp
Tôlê Chọn cùng hoành độ với trục x = f(α) Vẽ theo các bước sau:
-Chọn tỷ lệ xớch: à j = 250 (m/s 2 mm)
Từ điểm A trên ĐCT, xác định AC = jmax; từ điểm B trên ĐCD, lấy BD = jmin và nối CD cắt trục hoành tại E Tiếp theo, lấy EF = 3Rλω² hướng về phía BD Cuối cùng, nối CF và FD, đồng thời phân định hướng CF và FD theo hình vẽ, nối các điểm 11, 22, 33,…
Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33…ta có đường cong biểu diễn quan hệ j = f(x). x=f(a)
O O' Đường biểu diễn hành trình của piston x = f ( ) α và Đường biểu diễn gia tốc của piston: j = f x ( )
Tính toán động lực học
3 2.1 Các khối lượng chuyển động tịnh tiến
- Khối lượng nhóm pittông: mnp = 0,41 kg
- Khối lượng nhóm thanh truyền: mtt = 1,05 kg
- Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt pitson tính theo công thức kinh nghiệm sau : m1 = (0,275 ÷ 0,285).mtt
Khối lượng chuyển động tịnh tiến trên một đơn vị diện tích đỉnh piston m ( )
3.2.2 Khai triển đồ thị p -V thành p = f( α )
- Chọn tỷ lệ xớch àα = 2 0 /1mm, như vậy toàn bộ chu trỡnh 720 0 sẽ ứng với
360mm Đặt hoành độ α này cùng trên đường đậm biểu diễn pk
- Chọn tỷ lệ à p = 0,025 (MPa/mm)
- Xác định trị số pkt ứng với các góc α từ đồ thị Brick rồi đặt các giá trị này trên đồ thị p - α, pmax đạt được tại α = 372 0
3.2.3 Vẽ đường biểu diễn lực quán tính p j = f( α ) Đồ thị pj = f(α) biểu diễn trên đồ thị công có nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ của động cơ Chọn tỷ lệ xớch àPj =àP=0,025 (MPa/mm)
Ta có công thức pΣ = pkt + pj, cho thấy rằng việc xây dựng pΣ = f(α) chỉ đơn giản là cộng các tọa độ tương ứng của pj và pkt Kết quả được thể hiện qua hình vẽ.
Các số liệu để vẽ các đồ thị biểu diễn trên bảng sau.
Bảng các số liệu của đồ thị lực α(độ) β(độ)
3.2.5 Vẽ đường biểu diễn lực tiếp tuyến T = f( α ) và lực pháp tuyến Z = f( α )
Theo kết quả tính toán động lực học, ta có :
MPa Trình tự vẽ như sau:
Dựa vào λ = R/Ltt ta tính được các trị số
Biểu diễn Z = f(α) và T = f(α) trên cùng một hệ trục toạ độ α(độ) β(độ)
+ T(gt thực) Mpa biểu diễnT(m m)
Z(gt thực) Mpa biểu diễn
3.2.6 Đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu
Vẽ theo các bước sau :
Lập bảng xác định toạ tương ứng αi trên toạ độ T – Z ( đã có ở trên)
Vẽ hệ trục toạ độ TOZ , rồi xác định các toạ độ α i (Ti,Zi), đây chính là đồ thị ptt biểu diễn trên toạ độ T-Z
Xác định tâm đồ thị điểm Oc, điểm Oc có toạ độ Z = pko, T= 0 với pko = -m2R ω 2
Nối Oc với bất kỳ điểm nào ta đều có : k tt p p
Q 390 à T = à N = 0,025(MPa/mm) Đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu
Chọn tỷ lệ xớch à Q = 0,041 (MPa/mm)
Từ đồ thị con mèo ta có các giá trị Q = f(α) như sau:
Bảng Số liệu tính toán vẽ đường biểu diễn Q = f( α ) α(độ)
Q (giá trị thực MPa) biểu diễn Q (mm) α(độ)
Q (giá trị thực MPa) biểu diễn Q (mm)
Sau khi vẽ xong đồ thị Q = f(α), ta xác định Qtb bằng cách tính diện tích bao bởi
Q = f(α) và trục hoành, rồi chia cho chiều dài trục hoành. tb
Do đó hệ số va đập (hệ số tải trọng động) :
Hệ số va đập cho phép [] =4 Vậy = 1,6369
