đồ áN động cơ đốt trong tính toán – kết cấu động cơ đốt trong

ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7 Trang 1
LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời đại đất nước đang trên conđường CNH – HĐH, từng bước
phát triển đất nước. Trong xu thế của thời đại khoa học kỹ thuật của thế giới
ngày một phát triển cao. Để hòa chung với sự phát triển đó đất nước ta đã có chủ
trương phát triển một số ngành công nghiệp mũi nhọn, trong đó có ngành Cơ
Khý Động Lực. Để thưc hiện được chủ trương đó đòihỏi đất nước cần phải có
một độingũ cán bộ, công nhân kỹ thuật có trình độ và tay nghề cao.
Hiểu rõ điều đó trường ĐHSPKT Vinh không ngừng phát triển và nâng
cao chất lượng đào tạo đội ngũ cán bộ, công nhân có tay nghề và trình độ cao mà
còn đào tạo với số lượng đông đảo đáp ứng nhu cầu nguồn nhân lực cho đất
nước.
Khi đang cònlà một sinh viên trong trường chúng em được phân công
thực hiện đồ án “TínhToán –Kết Cấu Động Cơ Đốt Trong”. Đây là một điều
kiện rất tốt cho chúng em có cơ hội xâu chuỗi kiến thức mà chúng em đã được
học tại trường ,bước đầu đi sát vào thực tế sản xuất ,làm quen với công việc tính
toán thiết kế ô tô.
Trong quá trình tính toán chúng em đã được sự quan tâm chỉ dẫn,sự giúp
đỡ nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn và các thầy cô giáo trong khoa cơ khí
động lực. Tuy vậy nhưng không thể tránh những hạn chế , thiếu sót trong quá
trình tính toán.
Để hoàn thành tốt, khắc phục được những hạn chế và thiếu sót đó chúng
em rất mong được sự đóng góp ý kiến ,sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và các
bạn để sau này ra trường bắt tay vào công việc ,trong quá trình công tác chúng
em hoàn thành công việc một cách tốt nhất.
Vinh, ngày ...tháng....năm 2015
Sinh viên thực hiện:
Phạm Văn Tuấn

PHẦN I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC
TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
I ) Trình tự tính toán :
1.1 )Số liệu ban đầu :
Loại đông cơ: 3D6-động cơ Diesel 1hàng, không tăng áp, buồng cháy
thống nhất.
1- Công suất của động cơ : Ne =150 (mã lực) = 111 kW
2- Số vòng quay của trục khuỷu : n =1600(vg/ph)
3- Đường kính xi lanh : D =150 (mm)
4- Hành trình piton : S =180 (mm)
5- Dung tích công tác : Vh =
π.D2.S
4
= 3,18 (l)
6- Số xi lanh : i = 6
7- Tỷ số nén : ε = 15.5
8- Thứ tự làm việc của xi lanh : (1-5-3-6-2-4)
9- Suất tiêu hao nhiên liệu : e
g =192 (g/ml.h)
10- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp α1;α2: α1=20(độ),α2 =48 (độ)
11- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp thải 1 2
,
  : 1
 =48(độ), 2
 =20 (độ)
12- Chiều dài thanh truyền: ltt = 320 (mm)
13- Số kỳ : 4
 
14- Góc phun sớm : 30o
i
 
15-Khối lượng thanh truyền: mtt = 5,62 (kg)
16- Khối lượng nhóm piston: mpt = 2,37 (kg)
1.2 )Các thông số cần chọn :
1 )Áp suất môi trường :pk
Áp suất môi trường pk là áp suất khí quyển trước khi nạp vào đông cơ (với
đông cơ không tăng áp ta có áp suất khí quyển bằng áp suất trước khi nạp nên ta
chọn pk =po
Ở nước ta nên chọn pk =po = 0,1 (MPa)
2 )Nhiệtđộ môi trường :Tk
Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm
Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt
độ trước xupáp nạp nên : Tk =T0 =24ºC =297ºK

3 )Áp suất cuối quá trình nạp :pa
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
Áp suất cuối quá trình nạp ta lấy pa =0,085 (MPa)
4 )Áp suất khí thảiPr :
Áp suất khí thải cũng phụ thuộc giống như pa
Áp suất khí thải có thể chọn trong phạm vi :
pr= 0,1 (MPa)
5 )Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T
Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình
thành hỗn hợp khí ở bên ngoài hay bên trong xy lanh
Vì đây là đ/c điezel nên chọn ∆T= 38 o
K
6 )Nhiệt độ khí sót (khí thải) Tr
Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại đông cơ.Nếu quá trình giản nở
càng triệt để ,Nhiệt độ Tr càng thấp
Thông thường ta có thể chọn : Tr =800 ºK
7 )Hệ số hiệu định tỉ nhiêt λt :
Hệ số hiệu định tỷ nhiệt λt được chọn theo hệ số dư lượng không khí α để
hiệu định .Thông thường có thể chọn λt theo bảng sau :
 0,8 1,0 1,2 1,4
λt 1,13 1,17 1,14 1,11
Ở đây ta chọn λt = 1,1
8 )Hệ số quét buồng cháyλ2 :
Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta chọn λ2 =1
9 )Hệ số nạp thêm λ1
Hệ số nạp thêm λ1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí .Thông thường ta có
thể chọn λ1 =1,02÷1,07 ; ta chọn λ1 =1,02
10 )Hệ số lợi dụng nhiệttại điểm z ξz :
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξz phụ thuộc vào chu trình công tác của
động cơ.Với đây là đ/c điezen nên ta chọn ξz=0,78
11 )Hệ số lợi dụng nhiệttại điểm b ξb :
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξb tùy thuộc vào loại động cơ xăng hay là

động cơ điezel .ξb bao giờ cũng lớn hơn ξz
Do đây là đ/c điezel ta chọn ξb=0,9
12 )Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công φd :
Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ
với chu trình công tác thực tế .Sự sai lệch giửa chu trình thực tế với chu trình
tính toán của động cơ xăng ít hơn của động cơ điezel vì vậy hệ số φd của đ/c
xăng thường chọn hệ số lớn.Nhưng đây là đ/c xăng nên ta chọn φd =0,934
II )Tính toán các quá trình công tác :
2.1 .Tính toán quá trình nạp :
1 )Hệsố khí sót γr :
Hệ số khí sótγr được tính theo công thức :
γr=
λ2( )
Tk+∆T
Tr
.
Pr
Pa
.
1
ε.λ1-λt.λ2.(
pr
pa
)
(
1
m
)
Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sótm =1,45÷1,5
Chọn m =1,45
1
1,45
1.(297 38) 0,11 1
. . 0,038
800 0,085 0,11
15,5.1,02 1,1.1.( )
0,085
r


 

2 )Nhiệtđộ cuối quá trình nạp Ta
Nhiệt độ cuốiquá trình nạp Ta đươc tính theo công thức:
Ta=








( )
Tk+∆T +λt.γr.Tr






Pa
Pr






m-1
m
1+γr
ºK
1,45 1
1,45
0,085
(297 38) 1,1.0,038.800.( )
0,11
350
1 0,038
o
a
T K

 
 

3 )Hệ số nạp ηv :
ηv =
1
ε-1
.
Tk
Tk+∆T
.
Pa
Pk
.






ε.λ1-λt.λ2.






Pr
Pa






1
m

1
1,45
1 297.0,0856 0,11
. . 15,5.1,02 1,1.( ) 0,82
15,5 1 (297 38).0,1 0,085
v

 
  
 
   
 
4 )Lượng khí nạp mới M1 :
Lượng khí nạp mới M1 được xác định theo công thức sau :
M1 =
432.103.Pk.ηv
ge.Pe.Tk
(kmol/kg) nhiên liệu
Trong đó :
pe =
30.Ne.τ
Vh.n.i
=
3
2
30.111.10 .4
0,44
3,14.0,15 .0,18
.1600.6
4
 (MPa)
Vậy : M1 =
3
432.10 .0,1.0,82
1,41
192.0,44.297
 (kmol/kg) nhiên liệu
5 )Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu Mo :
Lượng kk lý thuyết cần để đốtcháy 1kg nhiên liệu Mo được tính theo công
thức :
M0 =
1
0,21
.( )
12 4 32
C H O
  (kmol/kg) nhiên liệu
Vì đây là đ/c diesel nên ta chọn C=0,87 ; H=0,126; O=0,004
Mo =
1
0,21
.
0,87 0,126 0,004
( ) 0,495
12 4 32
   (kmol/kg) nhiên liệu
6 )Hệ số dư lượng không khí α
Vì đây là động cơ nên :
α = 1 1,38
2,79
0,495
o
M
M
 
2.2 )Tính toán quá trình nén :
1 )Tỉnhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí :
—
mcv = 19,806+0,00209.T (kJ/kmol.độ)
=19,806+0,00209.297=20,427 (kJ/kmol.độ)
2 )Tỉnhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phạm cháy:

Khi hệ số lưu lượng không khí α >1 tính theo công thức sau :
—
mc''v= 5
1,634 1 187,36
(19,876 ) (427,86 ).10
2
T
 

   (kJ/kmol.độ)
5
1,637 1 187,36
(19,876 ) (427,86 ).10 .297 23,688
2,79 2 2,79

     (kJ/kmol.độ)
3 )Tỉnhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp :
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hh trong quá trình nén
—
mc'v tính theo
công thức sau :
—
mc'v =
—
mcv+γr.
—
mc''v
1+γr
=20,546 (kJ/kmol.độ)
Thay số vào ta có :
a'v = 19,890 ; b'v = 0,004
4 ) Chỉ số nén đa biến trung bình n1:
Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào thong số kết cấu và thong số
vận hành như kích thước xy lanh ,loại buồng cháy,số vòng quay ,phụ tải,trạng
thái nhiệt độ của động cơ…Tuynhiên n1 tăng hay giảm theo quy luật sau :
Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n1 tăng.Chỉ
số nén đa biến trung bình n1 được xác bằng cách giải phương trình sau :
n1-1 =
8,314
a'v+
b'v
2
.Ta.






ε
n1-1
+1
Chú ý : Thông thường đểxác định được n1 ta chọn n1 trong khoảng
1,340÷1,390. Rấthiếm trường hợp đạt n1 trong khoảng 1,400÷ 1,410
→ (theo sách Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong - trang 128 )
Vì vậy ta chọn n1 theo điều kiện bài toán cho đến khi nao thõa mãn điều kiện
bài toán :thay n1 vào VT và VP của phương trình trên và so sánh,nếu sai số
giữa 2 vế của phương trình thõa mãn <0,2% thì đạt yêu cầu.
n1-1 = 1 1
8,314
19,950 0,002.350.(15,5 1)
n 
 
= 1 1
8,314
19,950 0,7.(15,5 1)
n 
 
Sau khi chọn các giá trị của n1 ta thấy n1 = 1,367 thõa mãn điều kiện bài toán
5 )Áp suất cuối quá trình nén Pc :
Áp suất cuốiquá trình nén Pc được xác định theo công thức :

Pc = Pa. ε
n1
= 0,085. 1,367
15,5 = 3,607 (MPa)
6 )Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc
Nhiệt độ cuốiquá trình nén Tc được xác định theo công thức
Tc = Ta. ε
n1-1
= 350. 1,367 1
15,5 
= 957,0 ( ºK )
7 )Lượng môi chất công tác của quá trình nén Mc :
Lượng môi chất công tác của quá trình nén Mc được xác định theo công
thức :
Mc = M1+ Mr = M1.(1 )
r

 = 1,41.(1+0,038) = 1,464 ( )
kmol/kgn.l
2.3 )Tính toán quá trình cháy :
1 )Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β0 :
Ta có hệ số thay đổi phần tử lý thuyết β0 được xác định theo công thức :
β0 =
M2
M1
=
M1+ΔM
M1
= 1+
ΔM
M1
Trong đó độ tăng mol ΔM của các loại động cơ được xác định theo công
thức sau:
ΔM = 0,21.(1-α)Mo + (
H
4
+
O
32

1
μnl
)
Đốivới động cơ Diesel thì
4 32
H O
M
  
0,126 0,004
4 32 4 32
1 1 1,0229
2,79.0,495
O
O
H O
M


 
     
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 =
β0+γr
1+γr
=
0,038 1,0229
1,0221
1 0,038



3 )Hệsố thayđổi phân tử thực tế tại điểm z βz : (Do cháy chưa hết )
Ta có hệ số thay đổi phân tư thực tế tại điểm z βz được xác định theo công
thức :
βz = 1 +
β0-1
1+γr
. χz
Trong đó

0,85
0,94
0,9
z
z
b



 
1 1,407 1
1 . 1 .0,94 1,37
1 1 0,038
O
r
z z

 

 
    



4 )Lượng sản vật cháyM2 :
Ta có lượng sản vật cháy M2 đươc xác định theo công thức :
M2= M1 +ΔM = β0. M1 = 1,407.0,67 = 0, 93 ( )
kmol/kgn.l
5 )Nhiệtđộ tại điểm z Tz :
Đốivới động cơ Diesel, tính nhiệt độ Tz bằng cách giải phương trình cháy sau:
1
.
' . . . "
.(1 )
z H
v c z pz z
r
Q
mc T mc T
M

 

 

(3)
Trong đó :-QH
: nhiệt trị thấp của nhiên liệu , thông thường
tachọn 3
42,5.10
H
Q  (KJ/kg.nl)
-
"
pz
mc : là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy được
xác định theo công thức:
"
8,314 vz
pz
mc
mc 
  (4)
"
0
" " "
0
0
( ) (1 )
.
( ) (1 )
.
r
v v
z z
o
z
vz v v
r
z z
pz p p z
mc a b T
mc mc
mc a b T

  


  

   
  
  
  
  
Hệ số tăng áp được chọn sơ bộ trong khoảng (1,5-2)
Giải (3),(4) ra ta được :Tz
=1287,213 (o
K )
6. Áp suất tại điểm z pz
:
Áp suất tại điểm z pz
được xác định theo công thức:
p
p c
z
.

 (MPa)
Với :
1287,213
. 1,37. 1,843
957
z
z
c
T
T
 
   là hệ số tăng áp
+ 1,843.3,607 6,647
z
p   (MPa)
2.4 )Tính toán quá trình giãn nở :
1 )Hệ số giãn nở sớm ρ :

ρ =
βz.Tz
λ.Tc
1,37.1287,213
1,152
1,6.957
 
Thỏa mãn điều kiện ρ < λ
2 )Hệ số giãn nở sau δ :
Ta có hệ số giãn nở sau δ được xác định theo công thức :
δ =
ε
ρ
=
15,5
13,455
1,152

3 )Chỉsố giãn nở đa biến trung bình n2 :
n2–1=
8.314
( )
ξb–ξz .QH
*
M1.( )
1+γr .β.( )
Tz–Tb
+a''vz+
b''vz
2
.( )
Tz+Tb
Trong đó :
Tb :là nhiêt trị tại điểm b và được xác định theo công thức :
Tb=
Tz
δ
n2–1 1,2 1
1287,213
765,37
13,455 
 ( ºK )
QH
* :là nhiệt trị tính toán
Đối với động cơ diesel QH
*= QH=42,5.103 (kJ/kgn.l)
2
2
8,314
1
(0,9 0,78).42500 0,004
19,95 .(1287,213 13,455)
1,41.(1 0,038).1,392.(187,213 13,455) 2
1,288
n
n
  

  
 
 
4 )Nhiệtđộ cuối quá trình giãn nở Tb :
Tb=
Tz
δ
n2–1
= 1,288 1
1287,213
608,88
13,455 
 ( ºK )
5 )Áp suất cuối quá trình giãn nở pb :
Áp suất cuốiquá trình giãn nở Pb được xác định theo CT :
pb =
Pz
δ
n2
= 1,288
6,647
0,234
13,455
 (MPa)
6 )Tính nhiệt độ khí thải Trt :
Trt = Tb.
Pr
Pb






m–1
m
1,45 1
1.45
0,11
608,88.( ) 481,719
0,234

  ( ºK )

Ta tính được Trt =481,719(ºK
2.5 )Tính toán các thông số chu trình công tác :
1 )Áp suất chỉ thị trung bình p'i :
Đây là đông cơ xăng áp suất chỉ thị trung bình P'i được xác định theo
CT:
p'i =
Pc
ε–1
. 2 1
1 1
2 1
1 1 1
.(1 ) .(1 )
1 1
n n
n n

 
 
 
  
 
 
 
Qua tính toán thực nghiệm ta tính được p'i = 0,597 (MPa)
2 )Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi :
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 :
pi= p'i .φd=0,597.0,934= 0,604 (MPa)
3 )Suấttiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi :
gi=
432.103.ηv.Pk
M1.Pi.Tk
=
3
432.10 .0,82.0,1
139,819
1,41.0,604.297
 (g/kW.h)
4 )Hiệu suấtchỉ thi ηi:
ηi =
3,6.103
gi.QH
=
3
3,6.10
0,001
139,819.42500
 %
5 )Áp suất tổn thất cơ giới Pm :
Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và
được biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ.Tacó
tốc độ trung bình của động cơ là :
Vtb =
S.n
30
=
0,18.1600
9,6
30
 (m/s)
Vì đây là đông cơ diesel nên τ = 4 ;i =6 , D= 150 mm và là buồng cháy
thống nhất :
Pm= 0,05+0,015.Vtb= 0,05+0,015.9,6 = 0,165 (MPa)
6 )Áp suất có ích trung bình Pe :
Ta có công thức xác định áp suất có íchtrung bình thực tế được xác định
theo CT : Pe = Pi – Pm =0,604-0,165=0,439 (MPa)
Ta có trị số Pe tính quá trình nạp Pe (nạp) =0,44 va Pe=0,439 thì không
có sự chênh lệch nhiều nên có thể chấp nhận được

7 )Hiệu suấtcơ giới ηm :
ηm = e
i
p
p
= 0,439
0,788
0,557
 %
8 )Suấttiêu haonhiên liệu ge :
ge=
gi
ηm
=
139,819
177,401
0,788
 (g/kW.h)
9 )Hiệu suất có ích ηe :
ηe = ηm .ηi = 0,788.0.001 = 0,00078
10 )Kiểm nghiệm đường kính xy lanh D theo công thức :
Dkn =
4.Vh
π.S
(mm )
Mặt khác Vh =
Ne.30.τ
Pe.i.n
=
3
111.10 .30.4
3,18
0,439.6.1600
 ( l )
Dkn =
4.3,18
150,017
.180

 (mm)
Ta có sai số so với đề bài là :0,017 (mm)
III ) Vẽ và hiệu đính đồ thị công :
Căn cứ vào các số liệu đã tính r
p , pa , pc , pz , pb ,n1, n2, ε ta lập bảng tính
đường nén và đường giãn nở theo biến thiên của dung tích công tác Vx = i.Vc
Vc : Dung tích buồng cháy
Vc =
Vh
ε–1
=
3,18
0,219
15,5 1


( l )
a
p =0,085 1
n =1,367
b
p =0,234 2
n =1,288
c
p 3,607  =15,5
z
p =6,647  =1,152
1
h
h
V
V



=0,219
3.1 ) Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén :
- Phương trình đường nén đa biến :

P.V
n1
= const
Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường nén thì :
Pc. Vc
n1
= Px .Vx
n1
Px = Pc.
1






Vx
Vc
n1
= Pc.
1
i
n1
=
Pc
i
n1
n1 : Chỉ số nén đa biến trung bình n1 = 1,367
Pc : Áp suất cuối quá trình nén Pc = 3,607 ( MPa)
3.2 ) Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở :
- Phương trình của đường giãn nởđa biến :
P.V
n2
= const
Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì :
Pz. Vz
n2
= Px. Vx
n2
→ Px = Pz.
1






Vx
Vz
n2
Ta có :
.
1,152
.
z z
c
T
T



 
Vz = ρ.Vc Vậy Px = Pz.
1






Vx
ρ.Vc
n2
=
Pz.ρ
n2






Vx
Vc
n2
=
Pz.ρ
n2
i
n2
= Pz






ρ
i
n2
n2 : Chỉsố giãn nở đa biến trung bình n2 = 1,288

Quá trình nén Quá trình giãn nở
i
i.Vc Giá trị biểu
diễn
Px =
Pc
i
n1
Giá trị
biểu
diễn
2
.( )n
x z
p p
i


Giá trị
biểu
diễn
1 0,2193 15,4 3,607 158,2 7,9758 349,8
 0,2523 17,7 2,9726 130,4 6,647 291,5
2 0,438 30,7 1,3984 61,3 3,2663 143,3
3 0,657 46,0 0,8034 35,2 1,9375 85,0
4 0,876 61,3 0,5422 23,8 1,3376 58,7
5 1,095 76,7 0,3996 17,5 1,0035 44,0
6 1,314 92,0 0,3115 13,7 0,9734 42,7
7 1,533 107,3 0,2523 11,1 0,6506 28,5
8 1,752 122,6 0,2102 9,2 0,5478 24,0
9 1,972 138,0 0,1789 7,8 0,4707 20,6
10 2,19 153,3 0,1549 6,8 0,4109 18,0
11 2,409 168,6 0,136 6,0 0,3635 15,9
12 2,628 184,0 0,1208 5,3 0,3249 14,2
13 2,847 199,3 0,1082 4,7 0,2931 12,9
14 3,066 214,6 0,0978 4,3 0,2664 11,7
15 3,285 230,0 0,089 3,9 0,2438 10,7
15,5 3,3945 273,6 0,0851 3,7 0,2337 10,3
3.3 ) Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt :
- Vẽ đồ thị P-V theo tỷ lệ xích : v
 =
3,3945 0,2913
0,0141
220 220
c c
V V
  
  dm3 /mm
p
 =
6,647
250 25
0,0266
0
z
p
  [ ]
MPa/mm
Ta có
3,18
0,219
1 15.5 1
h
c
V
V

  
 
( l )
Va = Vc + Vh = 0,219 + 3,18 = 3,399 ( l )
Mặt khác ta có : Vz = ρ. Vc = 1,152.0,219 = 0,2523 ( l )
3.4 ) Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công :

Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piton S là :
μs =
gtts
gtbds
=
S
gtbds
=
180
0,667
270

Thông số kết cấu động cơ là :
λ =
R
Ltt
=
S
2.Ltt
=
180
0,2813
2.320
 ( mm )
Khoảng cách OO’ là :
OO’=
λ.R
2
=
0,2813.90
12,6563
2
 ( mm )
Giá trị biểu diễn của OO’ trên đồ thị :
gtbdoo’ =
gttoo’
μs
=
12,6563
18,975
0,667
 ( mm )
Ta có nửa hành trình của piton là :
R =
S
2
=
180
90
2
 ( mm )
Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị :
gtbdR =
gttR
μs
=
90
134,93
0,667
 ( mm )
3.5 ) Lần lượt hiệu định các điểm trên đồ thị :
1 ) Hiệu đính điểm bắtđầu quá trình nạp : (điểm a)
Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc đóng muộn xupáp thải β2 , bán
kính này cắt đường tròn tại điểm a’ .Từ a’ gióng đường thẳng song song với trục
tung cắt đường Pa tại điểm a . Nối điểm r trên đường thải ( là giao điểm giữa
đường Pr và trục tung ) với a ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang
quá trình nạp.
2 ) Hiệu định áp suất cuối quá trình nén : ( điểm c’)
Áp suất cuối quá trình nén thực tế do hiện tượng phun sớm (động cơ điezel )
và hiện tượng đánh lửa sớm (động cơ xăng ) nên thường chọn áp suất cuối quá
trình nén lý thuyết Pc đã tính. Theo kinh nghiệm, áp suất cuối quá trình nén thực
tế P’c được xác định theo công thức sau :
Đối với động cơ điezel :
P’c = Pc +
1
3
.( Pz - Pc ) = 3,607 +
1
3
.( 6,647- 3,607 ) = 4,6303 ( MPa )
Từ đó xác định được tung độ điểm c’trên đồ thị công :
4,6203
186,0
0,022744
’
c
y 
 (mm)

3 ) Hiệu chỉnh điểm phun sớm : ( điểm c’’ )
Do hiện tương phun sớm nên đường nén trong thực tế tách khỏi đường nén lý
thuyết tại điểm c’’. Điểm c’’ được xác định bằng cách .Từ điểm O’ trên đồ thị
Brick ta xác định được góc phun sớm hoặc góc đánh lửa sớm θ, bán kính này cắt
vòng tròn Brick tại 1 điểm
. Từ điểm gióng này ta gắn songsong với trục tung cắt đường nén tại điểm
c’’. Dùng một cung thích hợp nối điểm c’’ với điểm c’
4 )Hiệu đính điểm đạt Pzmax thực tế
Áp suất pzmax thực tế trong quá trình cháy - giãn nở không duy trì hằng số
như động cơ điezel ( đoạn ứng với ρ.Vc ) nhưng cũng không đạt được trị số lý
thuyết như động cơ xăng. Theo thực nghiệm ,điểm đạt trị số áp suất cao nhất là
điểm thuộc miền vào khoảng 372° ÷ 375° ( tức là 12° ÷ 15° sau điểm chết trên
của quá trình cháy và giãn nở )
Hiệu định điểm z của động cơ diesel :
- Xác định điểm z từ góc 15º .Từđiểm O΄trên đồ thị Brick ta xác định góc
tương ứng với 375º góc quay truc khuỷu ,bán kính này cắt vòng tròn tại 1 điểm .
Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường Pz tại điểm z .
- Dùng cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát với đường giãn nở .
5 ) Hiệu định điểm bắt đầu quá trình thải thực tế : ( điểm b’ )
Do có hiện tượng mở sớm xupáp thải nên trong thực tế quá trình thải thực
sự diễn ra sớm hơn lý thuyết . Ta xác định điểm b bằng cách : Từ điểm O’trên đồ
thị Brick ta xác định góc mở sớm xupáp thải β1,bán kính này cắt đường tròn
Brick tại 1 điểm.Từ điểm này ta gióng đường song song với trục tung cắt đường
giãn nở tại điểm b’.
6 ) Hiệu định điểm kết thúc quá trình giãn nở : ( điểm b’’ )
Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế b
P thường thấp hơn áp suất cuối quá
trình giãn nở lý thuyết do xupáp thải mở sớm . Theo công thức kinh nghiệm ta có
thể xác định được :
1 1
.( ) 0,11 .(0,234 0,11) 0,172
2 2
b r b r
P P P P
       (MPa)
Từ đó xác định tung độ của điểm b’’ là :
4,6203
202,74
0,0227
c
c
p
p
y


    ( mm )

Đồ thị công chỉ thị (được biểu diễn trên giấy A0)
PHẦN II : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC
I ) Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học :
Các đường biểu diễn này đều vẽ trên 1 hoành độ thống nhất ứng với hành
trình piston S = 2R .Vì vậy độ thị đều lấy hoành độ tương ứng với Vh của độ thị
công ( từ điểm 1.Vc đến ε.Vc )
1.1 ) Đường biểu diễn hành trình của piston x = ƒ(α)
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn hành trình của piston theo trình tự sau :
1 . Chọn tỉ xích góc : thường dùng tỉ lệ xích( 0,6 ÷ 0,7 ) ( mm/độ )
2 . Chọn gốc tọa độ cách gốc cách độ thị công khoảng 15 ÷ 18 cm
3 . Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 10° ,20° ,…….180°
4 . Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm
10° ,20°,…….180° tương ứng trên trục tung của đồ thị của x = ƒ(α) ta được
các điểm xác định chuyển vị x tương ứng với các góc 10°,20°,…..180°
5 . nối các điểm xác định chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ
x = f(α).
1.2 ) Đường biểu diễn tốc độ của piston v = f(α) .
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn tốc độ của píton v = f(α). Theo phương
pháp đồ thị vòng .Tiến hành theo các bước cụ thể sau:
1.Vẻ nửa vòng tròn tâm O bán kính R ,phíadưới đồ thị x = f(α). Sát mép
dưới của bản vẽ
2. Vẽ vòng tròn tâm O bán kính là Rλ/2
3. Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R và vòng tròn tâm O bán kính là
Rλ/2 thành 18 phần theo chiều ngược nhau .
4. Từ các điểm chia trên nửa vòng tâm tròn bán kính là R kẻ các đường song
song với tung độ , các đường này sẽ cắt các đường song song với hoành độ xuất
phát từ các điểm chia tương ứng trên bán kính là Rλ/2 tại các điểm a,b,c,….
5. Nối tại các điểm a,b,c,…. Tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ
piton thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ các điểm cắt vòng
tròn bán kính R tạo với trục hoành góc α đến đường cong a,b,c….

Đồ thị này biểu diễn quan hệ v = f(α) trên tọa độ độc cực
Hinh 2.1: Dạng đồ thị v = f( )
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 ta
vẽ theo các bước sau :
1.Chọn tỉ lệ xích μj phù hợp trong khoảng 30 ÷ 80 (m/s2 .mm )
Ở đây ta chọn μj = 80 (m/ 2
s .mm )
2.Ta tính được các giá trị :
- Ta có góc :
ω =
π.n
30
=
3,14.1600
167
30
 (rad/s)
- Gia tốc cực đại :
jmax = R.ω2 .( 1 + λ ) = 2
0,09.167 .(1 0,2813) 3216,0758
  ( m/ s2)
Vậy ta được giá trị biểu diễn jmax là :
gtbdjmax
=
gttjmax
μj
=
3216,0758
58
55
 ( mm )
-Gia tốc cực tiểu :
jmin = –R.ω2.(1– λ ) = 2
0,09.167 .(1 0,2813) 1803,944
    ( m/s2 )
Vậy ta được giá trị biểu diễn của jmin là :

gtbdjmin
=
gttjmin
μj
=1803,944
33
55
 ( mm )
-Xác định vị trí của EF :
EF = –3.R.λ.ω2 = 2
3.0,09.0,2813.167 2118,1974
   ( m/s2 )
Vậy giá trị biểu diễn EF là :
gtbdEF =
gttEF
μj
=
2118,1794
39
55

  ( mm )
3. Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy AC = jmax , từ điểm B tương ứng
điểm chết dưới lấy BD = jmin , nối CD cắt trục hoành ở E ; lấy EF = –3.R.λ.ω2 về
phía BD Nối CF với BD ,chia các đoạn này làm 8 phần , nối 11, 22, 33 …Vẽ
đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33 …ta được đường cong biểu diễn quan
hệ j = ƒ(x
II )Tính toán động học :
2.1 )Các khối lượng chuyển động tịnh tiến :
- Khối lượng nhóm piton mpt = 2,37 Kg
- Khối lượng thanh truyền phân bố về tâm chốtpiston
+ ) Khối lương thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m1 có thể tra
trong các các sổ tay ,có thể cân các chi tiết của nhóm để lấy số liệu
hoặc có thể tính gần đúng theo bản vẽ .
+ ) Hoặc có thể tính theo côngthức kinh nghiêm sau :
Đối với động cơ ô tô ta có :
m1 =  
0,275 0,285
 mtt
Ta chọn m1 = 0,285. mtt = 0,285.5,26= 1,4991 (Kg )
Vậy ta xác định đươc khối lương tịnh tiến mà đề bài cho là :
m = mpt + m1 = 2,37 + 1,4991 = 3,8691 (Kg)
2.2 ) Các khối lượng chuyển động quay :
Hình 2.2 : Xác định khối lượng khuỷu trục

Khối lượng chuyển động quay của một trục khuỷu bao gồm :
- Khối lượng của thanh truyền quy dẫn về tâm chốt:
m2 = mtt - m1 = 5,26 – 3,8691 = 1,3909 (Kg)
- Khối lượng của chốt trucj khuỷu : mch
mch = π.
( )
dch
2–δch
2
.lch
4
.ρ
Trong đó ta có :
dch : Là đường kính ngoài của chốt khuỷu : 85 ( )
mm
δch : Là đường kính trong của chốt khuỷu : 44 ( )
mm
lch : Là chiều dài của chốt khuỷu : 70 ( )
mm
ρ : Là khối lượng riêng của vật liệu làm chốt khuỷu
ρ : 7800 Kg/mm3 = 7,8.10-6 ( Kg/ m3 )
mch = π.
 
2 2
6
85 44 .70
.7,8.10 0,7219
4


 ( )
Kg
Khối lượng của má khuỷu quy dẫn về tâm chốt : mom . Khối lượng này tính gần
đúng theo phương trình quy dẫn :
mom =
mm.rmk
R
Trong đó : mom khối lượng của má khuỷu
rmk bán kính trọng tâm má khuỷu : 60 ( )
mm
R :bán kính quay của khuỷu : R = S /2= 180/2 =90 (mm)
Ta có mom = mmk = 0,105 ( kg )
2.3 ) Lực quán tính :
Lực quán tính chuyển động tịnh tiến :
Pj = - m.j = -m.R.ω2.( cos α + λ.cos 2α ) = - 8,7.103.( cos α + λ.cos 2α )
Với thông số kết cấu λ ta co bảng tính Pj :

α radians A =cosα+λ.cos2α
=cosα+0,2669.cos2α
Pj =-8,7.1000.(cosα+λ.cos2α )
= - 8,7.1000 . A
0 0 1.2669 -11022.03
10 0.174533 1.235611713 -10749.82191
20 0.349066 1.144149883 -9954.103979
30 0.523599 0.999475404 -8695.436013
40 0.698132 0.812391142 -7067.802933
50 0.872665 0.596440911 -5189.035926
60 1.047198 0.36655 -3188.985
70 1.22173 0.137562881 -1196.797069
80 1.396263 -0.077155783 671.2553105
90 1.570796 -0.2669 2322.03
100 1.745329 -0.424452138 3692.733602
110 1.919862 -0.546477405 4754.353425
120 2.094395 -0.63345 5511.015
130 2.268928 -0.689134308 5995.468482
140 2.443461 -0.719697744 6261.370377
150 2.617994 -0.732575404 6373.406013
160 2.792527 -0.735235359 6396.547623
170 2.96706 -0.734003793 6385.832995
180 3.141593 -0.7331 6377.97
2.4 ) Vẽ đường biểu diễn lực quán tính :
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn lực quán tính theo pp Tolê nhưng hoành độ
đặt trùng với đường po ở đồ thị công và vẽ đường –pj =ƒ(x) (tức cùng chiều với
j = ƒ(x))
Ta tiến hành theo bước sau :
1 ) Chọn tỷ lệ xích để của pj là μp (cùng tỉ lệ xích với áp suất pkt )
(MPa/mm), tỉ lệ xích μx cùng tỉ lệ xích với hoành độ của j = ƒ(x)
Chú ý :
Ở đây lực quán tính pj sở dĩ có đơn vị là MPa (tính theo đơn vị áp suất ) bởi
vì được tính theo thành phần lực đơn vị (trên 1 đơn vị diện tích đỉnh piston )để
tạo điều kiện cho công việc công tác dụng lực sau này của lực khí thể và lực
quán tính.

2 ) Ta tính được các giá trị :
- Diện tíchđỉnh piston :
Fpt =
π.D2
4
=
4
092
,
0
.
14
,
3 2
= 0,00664 ( m2 )
- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực đại :
Pjmax =
m.R.ω2(1+λ)
Fpt
=
3 2
1,025.46.10 .376,4 (1 0,2669)
0,00664


=1,274. 6
10 N/m2
Pjmax = 1,274 Mpa
Vậy ta được giá trị biểu diễn Pjmax là :
gtbdPjmax
=
gttPjmax
μp
=
1,274
0,0227435
 56 ( mm )
-Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực tiểu :
Pjmin =
m.R.ω2(1–λ)
Fpt
=
3 2
1,025.46.10 .376,4 (1 0,2669)
0,00664


= 0,737. 6
10 ( N/m2)
Pjmin = 0, 737 ( Mpa )
Vậy ta được giá trị biểu diễn Pjmin là :
gtbdPjmin
=
gttPjmin
μp
=
0,737
0,02296
= 32 ( mm )
-Ta xác định giá trị E’F’ là :
E’F’=
3.m.R.λ.ω2
Fpt
=
3 2
3.1,025.46.10 .0,2669.376,4
0,00664

= 0,8357 ( Mpa )
Vậy ta được giá trị biểu diễn của E’F’ là :
gtbdE’F’ =
gttE’F’
μp
=
0,8357
0,0227435
= 36,7 ( mm )
3 ) Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy A’C’ = Pjmax từ điểm B tương
ứng với điểm chết dưới lấy B’D’ = Pjmin ; nối C’D’ cắt trục hoành ở E’ ; lấy E’F’
về phía B’D’. Nối C’F’ và F’D’ ,chia các đoạn này ra làm 8 phần , nối 11, 22 ,
33…

Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33…Ta đuợc đường cong biểu diễn
quan hệ –Pj = ƒ(x)
j= 80,001
§ å THÞGIA Tè C
j
f(x)
2.5 ) Đường biểu diễn v = ƒ(x)
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn quan hệ v = ƒ(x) dựa trên 2 đồ thị là đồ
thị đó là x = ƒ(x) và đồ thị v = ƒ(x) (sử dụng theo pp đồ thị vòng ).Ta tiến hành
theo đồ thị sau :
1 ) Từ tâm các điểm đã chia độ trên cung của đồ thị Brick ta gióng các
đường song song với trục tung tương ứng với các giá trị góc quay α = 10°, 20°,
30°…180°
2 ) Đặt các giá của vận tốc v này (đoạn thăng biểu thị giá trị của v có 1 đầu
mút thuộc đồ thị v = ƒ(x) ,1 đầu thuộc nữa vòng tròn tâm O, bán kính R trên đồ
thị ) trên các tia song song với các trục tung nhưng xuất phát tư các góc tương
ứng trên đồ thị Brick gióng xuống hệ trục tọa độ của đồ thị v = ƒ(x).
3 ) Nối các điểm trên đồ thị ta được đường biểu diễn quan hệ v = ƒ(x)
Chú ý : nếu vẽ đúng điểm vmax sẽ ứng với j = 0
2.6 ) Khai triển đồ thị công P–Vthành pkt =ƒ(α)
Để thuận tiện cho việc tính toán sau này ta tiến hành khai triển đồ thị công
P–V thành đồ thị pkt =ƒ(α).Khai triển đồ thị công theo trình tự sau :
1 ) Chọn tỷ lệ xích μα = 2°/ 1mm .Như vậy toàn bộ chu trình 720° sẽ ứng
với 360 mm .Đặt hoành độ α này cùng trên đường đậm biểu diễn Po và cách
điểm chết dưới của đồ thị công khoảng 4÷5 cm
2 ) Chọn tỷ lệ xích μp đúng bằng tỷ lệ xích μp khi vẽ đồ thị công
(MN/mm)

3 ) Từ các điểm chia trên đồ thị Brick ta xác định trị số cua Pkt tương ứng với
các góc α rồi đặt các giá trị này trêb đồ thị P–α
Chú ý : + ) Cần xác định điểm pmax .Theokinh nghiệm , điểm này thường
xuất hiện ở 372° ÷ 375°.
+ ) Khikhai triển cần cận thận 1 đoạn có độ dốc tăng trưởng và
đột biến lớn của p từ 330° ÷ 400° ,nên lấy thêm điểm ở đoạn nàyđể vẽ được
chính xác.
4 ) Nối các điểm xác định theo 1 đường cong trơn ta thu được đồ thị biểu
diễn quan hệ Pkt = ƒ(α)
kt
p
0
p
0
0 0
180
0
360 0
540 0
720
Hình 2.3 Dạng đồ thị của kt
p = f ( )
2.7 )Khai triển đồ thị Pj = ƒ(x) thành Pj = ƒ(α)
Đồ thị Pj = ƒ(x) biểu diễn trên đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng
tốc độ của động cơ.Nếu động cơ ở tốc độ cao đương này thế nào cũng cắt đường
nén ac . Động cơ tốc độ thấp, đường Pj ít khi cắt đường nén. Ngoài ra đường Pj
còn cho ta tìm được giá trị của PΣ = Pkt + Pj một cách dễ dàng vì giá trị của
đường pΣ chính là khoảng cách giữa đường nạp Pj với đường biểu diễn Pkt của
các quá trình nạp, nén ,cháy giãn nở và thải của động cơ.
Khai triển đồ thị Pj = ƒ(x) thành đồ thị Pj = ƒ(α) tương tự như cách ta khai
triển đồ thị công ( thông qua vòng tròn Brick ) chỉ có điều cần chú ý là đồ thị
trước là ta biểu diễn đồ –Pj = ƒ(x) nên cần lấy lại giá trị Pj cho chính xác.

180 360 540 720
0
Đồ thị  

f
pkt   

f
p 
  


j
p
2.8 ) Vẽ đồ thị PΣ = ƒ(α).
Ta tiến hành vẽ đồ thị PΣ = ƒ(α) bằng cách ta cộng 2 đồ thị là đồ thị là độ
thị Pj=ƒ(α) và đồ thị P = ƒ(α).
2.9 ) Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến T = ƒ(α) và đồ thị lực pháp tuyến Z = ƒ(α)
Theo kết quả tính toán ở phần động lực học ta có công thức xác định lực
tiếp tuyến và lực pháp tuyến như sau :
T = PΣ.
sin(α+β)
cosβ
; Z = PΣ.
cos(α+β)
cosβ
Trong đó góc lắc của thanh truyền β được xác định theo góc quay α của
trục theo côngthức sau : sin β= λ.sinα
Vẽ 2 đường này theo trình tự sau:
Bố trí hoành độ α ở dưới đường Pkt , tỷ lệ xíchμα = 2°/ 1mm sao cho đường
biểu diễn nằm ở khoảng giữa tờ giấy kẻ ly A0 ( có thể chọn trùng với đường
biểu diển hoành độ của đồ thị j = ƒ(α) ).Căn cứ vào thông số kết cấu λ = R/l, dựa
vào các công thức trên và dựa vào đồ thị PΣ = ƒ(α) ta xác định được các giá trị
cho trong bảng dưới đây theo góc quay α của trục khuỷu :
pkt=f( )
 

f
P 

 

f
Pj 

α(o) α(rad) β(rad) β+α pΣ T gtbd T
10 0.174 0.046 0.220 0.219 0.976 -1.266 -0.27 -12.2
20 0.349 0.091 0.440 0.428 0.908 -1.17 -0.502 -22.08
30 0.523 0.133 0.657 0.616 0.798 -1.026 -0.633 -27.83
40 0.69 0.17 0.87 0.77 0.654 -0.83 -0.64 -28.57
50 0.87 0.20 1.07 0.90 0.48 -0.61 -0.55 -24.48
60 1.04 0.23 1.28 0.98 0.29 -0.38 -0.37 -16.70
70 1.221 0.25 1.47 1.02 0.09 -0.15 -0.15 -6.95
80 1.39 0.26 1.66 1.03 -0.09 0.06 0.06 2.89
90 1.57 0.27 1.84 1 -0.27 0.25 0.25 11.25
100 1.74 0.26 2.01 0.9 -0.44 0.41 0.38 17.12
110 1.91 0.25 2.17 0.85 -0.58 0.53 0.45 20.17
120 2.09 0.23 2.32 0.74 -0.70 0.62 0.46 20.60
130 2.26 0.20 2.47 0.63 -0.80 0.68 0.43 18.99
140 2.44 0.17 2.61 0.50 -0.87 0.71 0.36 16.00
150 2.62 0.13 2.75 0.38 -0.93 0.73 0.27 12.26
160 2.79 0.09 2.88 0.25 -0.97 0.73 0.18 8.22
170 2.96 0.04 3.01 0.12 -0.99 0.72 0.09 4.10
180 3.14 0 3.14 0 -1 0.72 0 0
190 3.31 -0.04 3.26 -0.12 -0.99 0.72 -0.09 -4.10
200 3.49 -0.09 3.399 -0.25 -0.97 0.73 -0.18 -8.24
210 3.66 -0.13 3.53 -0.38 -0.93 0.73 -0.28 -12.35
220 3.83 -0.17 3.66 -0.50 -0.87 0.72 -0.36 -16.22
230 4.01 -0.20 3.80 -0.63 -0.80 0.69 -0.44 -19.43
240 4.189 -0.23 3.95 -0.74 -0.70 0.65 -0.48 -21.42
250 4.36 -0.25 4.11 -0.85 -0.58 0.57 -0.49 -21.55
260 4.53 -0.26 4.27 -0.93 -0.44 0.46 -0.43 -19.30
270 4.712 -0.27 4.44 -1 -0.27 0.33 -0.33 -14.55
280 4.88 -0.26 4.62 -1.03 -0.09 0.16 -0.17 -7.69
290 5.061 -0.25 4.807 -1.08 0.098 -0.004 0.004 0.26
300 5.235 -0.22 5.02 -0.98 0.294 -0.179 0.172 7.57
310 5.412 -0.20 5.20 -0.90 0.482 -0.31 0.28 12.6

320 5.58 -0.17 5.412 -0.77 0.65 -0.41 0.319 14.03
330 5.75 -0.13 5.62 -0.61 0.798 -0.42 0.26 11.61
340 5.93 -0.09 5.84 -0.42 0.908 -0.36 0.15 6.87
350 6.108 -0.04 6.062 -0.21 0.976 -0.14 0.03 1.354
360 6.283 -0 6.283 0 0.68 0 0
370 6.457 0.046 6.504 0.219 0.977 2.576 0.56 24.84
380 6.632 0.091 6.72 0.428 0.908 2.315 0.991 43.5
390 6.806 0.133 6.940 0.61 0.798 1.701 1.049 46.13
400 6.981 0.172 7.153 0.77 0.654 1.246 0.967 42.543
410 7.155 0.205 7.361 0.900 0.482 0.978 0.88 38.739
420 7.330 0.233 7.563 0.984 0.294 0.860 0.847 37.242
430 7.504 0.253 7.758 1.02 0.098 0.841 0.864 38.025
440 7.679 0.265 7.945 1.032 -0.094 0.878 0.906 39.82
450 7.853 0.27 8.124 1 -0.276 0.94 0.94 41.33
460 8.028 0.265 8.294 0.937 -0.441 1.00 0.94 41.38
470 8.203 0.253 8.456 0.851 -0.585 1.056 0.89 39.54
480 8.377 0.233 8.610 0.747 -0.705 1.092 0.816 35.88
490 8.552 0.205 8.758 0.63 -0.802 1.109 0.70 30.822
500 8.726 0.172 8.899 0.509 -0.877 1.111 0.566 24.89
510 8.901 0.133 9.035 0.383 -0.933 1.104 0.423 18.61
520 9.075 0.091 9.162 0.255 -0.971 1.06 0.27 12.02
530 9.250 0.04 9.296 0.127 -0.992 1.028 0.131 5.78
540 9.424 0 9.42 0 -1 0.916 0 0
550 9.599 -0.06 9.55 -0.17 -0.992 0.801 -0.102 -4.509
560 9.77 -0.09 9.682 -0.28 -0.94 0.766 -0.196 -8.62
570 9.94 -0.13 9.81 -0.38 -0.933 0.752 -0.288 -12.67
580 10.12 -0.17 9.950 -0.50 -0.877 0.73 -0.376 -16.55
590 10.29 -0.20 10.09 -0.63 -0.802 0.708 -0.447 -19.6
600 10.4 -0.22 10.23 -0.74 -0.70 0.651 -0.487 -21.41
610 10.65 -0.25 10.39 -0.85 -0.58 0.563 -0.479 -21.09
620 10.82 -0.26 10.55 -0.93 -0.441 0.440 -0.412 -18.13
630 10.99 -0.27 10.72 -1 -0.27 0.28 -0.288 -12.33
640 11.17 -0.26 10.90 -1.03 -0.094 0.08 -0.091 -4.00
650 11.34 -0.2 11.09 -1.02 0.098 -0.12 0.132 5.842
660 11.51 -0.23 11.28 -0.98 0.294 -0.36 0.35 15.63

670 11.69 -0.20 11.48 -0.90 0.482 -0.59 0.534 23.51
680 11.86 -0.17 11.69 -0.77 0.654 -0.81 0.630 27.73
690 12.04 -0.13 11.90 -0.61 0.798 -1.00 0.618 27.17
700 12.21 -0.09 12.125 -0.42 0.908 -1.14 0.49 21.62
710 12.39 -0.04 12.34 -0.21 0.97 -1.24 0.272 11.97
720 12.56 0 12.56 0 1 -1.27 0 0
2.10 )Vẽ đường biểu diễn ΣT = ƒ(α) của động cơ nhiều xy lanh.
Động cơ nhiều xy lanh có nhiều momen tích lũy vì vậy phải xác định
momen này.Ta xác định chu kỳ của momen tổng phụ thuộc vào số xy lanh và số
kỳ ,chu kỳ này bằng đúng góc công tác của các khuỷu :
δct =
180°.τ
i
Trong đó :
τ :Là số kỳ của động cơ : 4 kỳ
i : Số xy lanh của động cơ : 4 xy lanh
Nếu trục khuỷu không phân bố các khuỷu theo đúng góc canh tác (điều kiện
đồng đều chu trình ) thì chu kỳ của momen tổng cũng thay đổi.
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn ΣT = ƒ(α) cũng chính là đường biểu diễn
ΣM =ƒ(α) (do ta đã biết ΣM = Σ T.R ) .Ta vẽ đường biểu diễn này như sau :
1 ) Lập bảng xác định các góc αi ứng với các khuỷu theo thứ tự làm việc
của động cơ.Do ở đây là động cơ 4 kỳ ,4 xy lanh có thứ tự làm việc 1-3-4-2 :
0° 180° 360° 540° 720°
α1 = 0°
α2 = 180°
α3 = 540°
α4 = 360°
Chú thích :Tại thời điểm xy lanh đang ởgóc công tác là α1 = 0° thì các xy lanh
2, 3, 4 đang ở góc công tác tương ứng α2 = 180°, α3 = 540° , α4 = 360°
2 ) Ta có bảng tính ΣT = ƒ(α) :
3 ) Từ bảng số liệu trên ta vẽ đường đồ thị ΣT=ƒ(α) ở góc trên của đồ thị
T và Z
4 ) Vẽ đường ngang xác định ΣTtb (đại diện cho momen cản ) trực tiếp
trên đồ thị bằng cách đếm diện tích bao bởi đường ΣT với trục hoành α (FΣT) rồi
1 Nạp Nén Cháy Thải
2 Nén Cháy Thải Nạp
3 Thải Nạp Nén Cháy
4 Cháy Thải Nạp Nén

chia diện tíchnày cho chiều dài của trục hoành. Nghĩa là :
ΣTtb= ( )
.360
T
T
F


=
18
1
( )
.360
i
i
T
T




= 457,9358
0,022743.360
= 25,44 ( mm )
Trong đó T
 là tỷ lệ xích của lực tiếp tuyến.
Tiếp đến ta tính tbt
T
 theo công suất động cơ :
3
.
30. .10
. . .
e
tbt
pt m
N
T
F R n
 



Trong đó : e
N : Công suất động cơ e
N = 51,48 ( KW )
pt
F : Diện tích đỉnhpiston pt
F = 0,0066 2
( )
m
R : Bán kính quay trục khuỷu R = 46. 3
10
( m )
n: Số vòng quay của động cơ n = 4100 ( v/ph )
m
 = (0,63 0,93)
 chọn m
 = 0,8027

3
3
30.51,48.10
3,14.0,0066.46.10 .3600.0,8027
tbt
T


  = 0,5603 2
/
MN m
 
 
Giá trị biểu diễn của tbt
T
 là
tbtbd
T
 = tbt
T
T

 =
0,5603
0.022743
= 24,63 ( mm )
tbtbd tb
tbtbd
T T
T

 

.100% =
25,44 24,63
.100%
24,63

= 3,28 %
So sánh 2 giá trị tb
T
 và tbtbd
T
 ta thấy 3,28% < 5%. Đạt yêu cầu bài toán

2.2.11 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.
Ta tiến hành vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu theo các bước:
- Vẽ hệ trục tọa độ 0’TZ và dựa vào bảng tính T= f( α) và Z= f( α) đã tính ở bảng
trên để xác định được các điểm 0 là điểm có tọa độ 0o
T , 0o
Z ; điểm 1 là các điểm
10o
T , 10o
Z …điểm 72 là điểm có tọa độ 720o
T , 720o
Z .
Thực chất đây là đồ thị ptt biểu diễn trên đồ thị T- Z do ta thấy tính từ gốc
tọa độ tại bất kỳ điểm nào ta đều có : tt
p T Z
  .
- Tìm gốc của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu bằng cách đặt vec tơ pko ( đại diện
cho lực quán tính ly tâm tác dụng lên chốt khuỷu) lên đồ thị. Ta có công thức xác
định lực quán tính ly tâm tác dụng lên chốtkhuỷu là:
0
2
2. . 0,0047
k
p m R
  ( MN)
a1 T1 a2 T2 a3 T3 a4 T4 ΣT
0 0 180 0 540 0 360 0 0
10 -12.2095 190 -4.10486 550 -4.50981 370 24.84425 4.020039
20 -22.0894 200 -8.24211 560 -8.62413 380 43.58243 4.626813
30 -27.8388 210 -12.3544 570 -12.6796 390 46.13197 -6.74088
40 -28.5758 220 -16.2237 580 -16.5546 400 42.54304 -18.811
50 -24.486 230 -19.4386 590 -19.6724 410 38.73962 -24.8574
60 -16.7011 240 -21.4244 600 -21.4141 420 37.24277 -22.2968
70 -6.95133 250 -21.5491 610 -21.0932 430 38.02518 -11.5684
80 2.893201 260 -19.3081 620 -18.1399 440 39.86241 5.307603
90 11.25404 270 -14.5524 630 -12.3321 450 41.33188 25.70143
100 17.12922 280 -7.6929 640 -4.00593 460 41.38199 46.81239
110 20.17566 290 0.212565 650 5.842706 470 39.54332 65.77425
120 20.60849 300 7.574363 660 15.63936 480 35.88348 79.70569
130 18.99127 310 12.63068 670 23.5154 490 30.82025 85.9576
140 16.00542 320 14.03889 680 27.73897 500 24.89979 82.68307
150 12.26624 330 11.61035 690 27.17406 510 18.61522 69.66587
160 8.21709 340 6.874185 700 21.62777 520 12.02008 48.73912
170 4.10205 350 1.35485 710 11.97307 530 5.787434 23.2174
180 0 360 0 720 0 540 0 0

=> 0
0,0047
'
0,0066.0,022743
k
p p
p
gtbdOO
F 
  = 31,31 ( mm)
Vậy xác định được gốc O của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốtkhuỷu. Nối
O với bất cứ điểm nào trên đồ thị ta đều có:
0
k tt
Q p p
 
Trị số Q thể hiện bằng độ dài OA . Chiều tác dụng là chiều OA. Điểm tác
dụng là a trên phương kéo dài của AO cắt vòng tròn tượng trưng cho mạt chốt
khuỷu.-----------
O
O'
0o
o
10
20o
Q
Đồ thì phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu
2.12 Vẽ đường biểu diễn Q= f( α).
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn Q= f( α) theo trình tự sau:
- Chọn hoành độ α gần sát mép dưới của tờ giấy vẽ và đặt cùng μα với các đồ thị
p= f( α), T= f( α), Z= f( α).
- Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta lập được bảng giá trị của Q theo
góc quay α của trục khuỷu:

α Q α Q α Q α Q
0 87.113 180 63.151 360 0.9824 540 71.445
10 86.371 190 63.118 370 83.293 550 66.280
20 81.063 200 62.953 380 75.235 560 64.440
30 72.731 210 62.444 390 54.289 570 63.285
40 62.171 220 61.288 400 42.809 580 61.920
50 50.585 230 59.120 410 40.100 590 59.478
60 39.797 240 55.656 420 42.275 600 55.643
70 32.550 250 50.758 430 46.920 610 50.282
80 31.531 260 44.628 440 52.907 620 43.633
90 36.051 270 38.055 450 59.3413 630 36.683
100 42.786 280 32.755 460 65.398 640 31.754
110 49.327 290 31.154 470 70.475 650 32.227
120 54.633 300 34.244 480 74.268 660 39.072
130 58.43 310 39.955 490 76.755 670 49.66
140 60.86 320 45.199 500 78.12 680 61.161
150 62.2167 330 47.609 510 78.685 690 71.68
160 62.855 340 46.230 520 77.681 700 79.995
170 63.0927 350 37.1947 530 76.2024 710 85.9577
- Vẽ Q= f( α) trên đồ thị Q- α
- Xác định Qtb bằng cách đếm diện tích bao bởi Q= f( α) và trục hoành rồi chia
cho chiều dài trục hoành ta có Qtb:
55,96
.360
Q
tb
Q
F
Q

  ( MPa)
Hệ số va đập χ:
87,11
1,5566 4
55,96
max
tb
Q
Q
    
Chương III :TÍNH NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH
I )Tính nghiệm bền trục khuỷu :

Ta biết trục khuỷu là một dầm siêu tĩnh ,chịu lực phức tạp .Để đơn giản
cho quá trình xét và tính kiểm nghiệm , ta phân thành nhiều đoạn với đoạn dầm
đó trở thành dầm tĩnh định ứng với 1 khuỷu sơ đồ tính được giới thiệu trên hình :
Ký hiệu trên sơ đồ như sau :
T va Z lần lượt là lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu
1
r
P : Lực quán tính ly tâm của má khuỷu
1
C : Lực quán tính ly tâm của chốt khuỷu .
2
C : Lực quán tính ly tâm của 2
m
2
r
P : Lực quán tính ly tâm của đối trọng.
T’, T’’, Z’, Z’’ : là các phản lực do T và Z sinh ra khi tác dụng lên trục làm
việc 'k
M , ''k
M : Momen xoắn tác dụng lên cổ trục bên trái và bên phải.
Người ta giả thiết rằng ứng suất lớn nhất tác dụng lên khuỷu nguy hiểm
nhất có thể xảy ra trong các trường hợp sau:
1 . Trường hợp chịu lực max
z
P khi khởi động.
2 . Trường hợp chịu lực ax
m
Z khi làm việc .

m
T khi làm việc
m
T

Trong thực tế khi vận hành động cơ , lực tác dụng trong trường hợp (1) bao
giờ cũng lớn hơn trường hợp (2).Và lực tác dụng lên cổ khuỷu ở trường hợp (3)
bao giờ cũng lớn hơn trường hợp (4) . Vì vậy ta chỉ cần xét hai trường hợp
1 và 3.
1 ) Trường hợp chịu lực ( max
z
P ) :
Đối với động cơ điezel thì đây là trường hợp khởi động . Lúc này ta xét vị trí
trục khuỷu ở vị trí điểm chết trên (ĐCT)nên ta có :
0
  , T = 0 , n = 0 , 1 0
P  , 0
r
P 
Z = max max .
z z p
P p F
 = 4,549.0,00664 = 0,03 ( MN )
Lúc này :
l’= l’’=
25 46
25 60,5
2 2 2 2
ck ch
l l
b
      ( mm )
0
''
' .
l
Z Z
l
 ;
0
''
'' .
l
Z Z
l

Z ’= Z’’=
2
Z
=
0,03
2
= 0,015 ( MN )
a )Tính nghiệm bền chốt khuỷu và momen uốn chốtkhuỷu :
'
u
M Z
 . l’ = 0,015.60,5. 3
10
= 0,9075. 3
10
( MN.m )
 Ứng suất uốn chốt khuỷu là :

u
W
u
u
M
  (MN. 2
m )
Trong đó :
u
W : mođun chống uốn của tiết diện ngang chốt :
Đối với chốt rỗng:
4 4 4 4
5
u
0,058 0,032
W ( ) ( ) 1,738.10
32 32 0,058
ch ch
ch
d
d

  
 
   ( 3
m )
Trong đó : ,
ch ch
d  : Đường kính ngoài và trong của chốt khuỷu
u
W
u
u
M
  =
-3
5
0,9075.10
52,21
1,738.10
 ( MN )
b )Tính nghiệm bền của má khuỷu :
Lực pháp tuyến Z gây uốn và nén má khuỷu tại tiết diện (A-A)
* )Ứng suất uốn má khuỷu :
b’=
3 3
25.10 46.10
0,0355
2 2
 
  ( mm )
a. Ứng suất uốn má khuỷu :
6
/
'
'.
W
M
2
u
u
hb
b
Z
u 

 (MN/m2
)
Trong đó: b’=0,0355(m) -khoảng cách từ tâm trục khuỷu đến tâm má khuỷu
h=122.10-3 (m) -chiều rộng của má khuỷu
b=25.10-3 (m) -chiều dày của má khuỷu
Ta có :
 
9
,
41
6
10
.
25
.
10
.
122
015
,
0
.
0355
,
0
2
3
3




u
 (MN/m2
)
Giới hạn bền cho phéo của má khuỷu <  
u
 =120 ÷ 180 (MN/m2
)
Vật liệu làm má khuỷu là quá bền
b, Ứng suất nén má khuỷu :
h
b
Z
n
.
.
2

 (MN/m2
)
91
,
4
10
.
25
.
10
.
122
.
2
03
,
0
3
3

 

n
 (MN/m2
)
 Tổng ứng suất tác dụng lên má khuỷu là:
n
u 

 

 (MN/m2
).

47
91
,
4
9
,
41 



 ( MN/m2
).
Giới hạn bền cho phép của má khuỷu  

 =120÷180 (MN/m2
)
Vật liệu làm má khuỷu quá bền
2 ) Trường hợp chịu lực ( ax
m
T )
Vị trí tính toán của khuỷu trục xét nguy hiểm nhất lệch so với ĐCT một
góc α= αTmax.
Lúc này n≠ 0; T= Tmax các lực quán tính khác đều tồn tại. Cần căn cứ vào
đồ thị T= f( α) để tính giá trị của lực tiếp tuyến và các góc tương ứng.
Tương ứng ta có T = 2.95 ( MN/ 2
m ) , lực tiếp tuyến ở các góc cần tính
được kê trong bảng dưới :
 390 570 210 30
T 1,046 -0,28 -0,281 -0,633
Ta lập bảng để tìm khuỷu nguy hiểm :
1)Tính nghiệm bền chốt khuỷu.
Ứng suất uốn trong mặt phẳng khuỷu trục:
1 2
'. ' . .
x
x u r r
u
ux ux
M Z l P a P c
W W

 
 
Khuỷu

390 570 210 30
1 1,046 -0,28 -0,281 -0,633
2 -0,281 -0,633 1,046 -0,28
3 -0,28 -0,281 -0,633 1,046
4 -0,663 1,046 -0,28 -0,281

Trong đó :
c - khoảng cáchtừ trọng tâm đối trọng đến đường tâm xy lanh, nếu khuỷu
hoàn toàn đốixứng thì :
25 25
18,75
2 4 2 4
ch
l b
   
a - Khoảng cách từ tâm phần không bằng của má khuỷu đến đường
tâm xylanh.
1
r
P - Lực quán tính quay của má khuỷu
2
r
P -Lực quán tính quay của đốitrọng
2
1 2 . .
r r mk
P P m  
 
1 2
r r
P P
  0,105.7800. 2
376,4 = 0,116 ( MN )
x
x u
u
ux
M
W
  =
3 3
5
0,9075.10 0,116.30.10 0,116.0,01875
52,2
1,738.10
 

 
 ( 2
/
MN m )
Ứng suất uốn trong mặt phẳng thẳng góc với mặt phẳng khuỷu trục:
5
. '
'. ' 1,046.0,0605
81,5
2. 2.1,738.10
y
y u max
u
uy uy uy
M T l
T l
W W W
 
     ( 2
/
MN m )
Ứng suất tổng cộng tác dụng lên chốt khuỷu :
   
2 2 2 2
52,2 81,5 96,8
x y
u u u
  
     ( 2
/
MN m )
Ứng suất xoắn chốtkhuỷu:
 
"
1 .
2.
i chkh
k max chkh
x
k k x
T T R
M T R
W W W
 
 
  
=
3
5
1,046.29.10
35
2.1,738.10


 ( 2
/
MN m )
Ứng suất tổng cộng khi chịu xoắn chốt khuỷu:
   
2 2
4.
u x
  
    2 2
96,8 4.35 119
  2
( / )
MN m
2 Tính nghiệm bền cổ trục.
Chúng ta chỉ cần tính cho cổ trục bên phải vì cổ này thường chịu lực lớn hơn cổ
trục bên trái .
Ứng suất do lực pháp tuyến Z” gây ra:

". "
x
x u
u
ux ux
M Z b
W W
  
4 4 4 4
5
u
0,058 0,032
W ( ) ( ) 1,738.10
32 32 0,058
ch ch
ch
d
d

  
 
   2
( / )
MN m
5
0,015.0,0355
27,8
1,91.10
x
x u
u
ux
M
W
 
   2
( / )
MN m
Ứng suất uốn do lực tiếp tuyến T” gây ra:
5
". " 1,046.0,0355
87
1,91.10
y
y u
u
uy uy
M T b
W W
 
    ( MN/m2)
Ứng suất uốn tổng cộng :
   
2 2
x y
u u u
  
   2 2
27,8 87 91,3
  ( MN/m2)
Ứng suất xoắn chốtkhuỷu:
 
"
1 .
2.
i cokh
k max cokh
x
k k x
T T R
M T R
W W W
 
 
   ( MN/m2)
=
3
5
1,046.32.10
39
2.1,91.10


 ( MN/m2)
Ứng suất xoắn tổng cộng khi chịu uốn và chịu xoắn.
   
2 2
4.
u x
  
    2 2
91,3 4.39 120
  ( MN/m2)
3. Tính kiểm nghiệm bền má khuỷu.
Ta chỉ cần tính nghiệm bền má bên phải vì ma này thường chịu lực lớn hơn.
Ứng suất do lực pháp tuyến Z” gây ra:
2
". "
6
x
u
uZ
u
M Z b
hb
W
    5
0,015.0,0355
113
1,91.10

( MN/m2)
Ứng suất uốn do lực tiếp tuyến T” gây ra:
2
".
6
uT
T r
hb
  
3
5
1,046.64.10
180
1,91.10


 ( MN/m2)
Ứng suất uốn do momen xoắn Mk
” gây ra:
3
2 2 5
" 1,046.29.10
107
1,27.10
6 6
max ch
uM
T R
M
hb hb



    ( MN/m2)
Ứng suất xoắn má khuỷu do lực tiếp tuyến T” gây ra:

". "
k
x
k k
M T b
W W
    ( MN/m2)
Trong đó Wk momen chống xoắn của tiết diện má hình chữ nhật như hình dưới
Ở điểm I và II ta có :
2
1
". "
. .
xmax
T b
g hb
  ( MN/m2)
Ở điểm III và IV ta có:
min 2
x xmax
g
 
 ( MN/m2)
Các hệ số g1 và g2 phụ thuộc vào tỉ số h/b như hình dưới:
Ta có :
122
4,8
25
h
b
 
Từ trên hình vẽ ta có : 1
g = 0,29 , 2
g =0,75

Vậy 2 2
1
". " 1,046.0,0355
41
. . 0,29.0,122.0,025
xmax
T b
g hb
    ( MN/m2)
min 2
x xmax
g
 
 =0,75.41 = 30,8 ( MN/m2 )
Ứng suất nén má khuỷu do lực phương pháp tuyến:
2
" 1,046 0,116
101
0,122.0,025
r
n
Z P
hb

 
   ( MN/ m2)
Khi lập bảng để tính ứng suất tổng trên các điểm của má khuỷu, ta quy
ước ứng suất kéo mang dấu “+”, ứng suất nén mang dấu “-“.
Căn cứ vào vào bảng tính ứng suất ta thấy ứng suất tổng tại các điểm 1, 2,
3, 4 bằng Σσi cộng theo cột dọc.
Ứng suất tổng tại điểm I và II bằng :
 
2 2
, , 4
I II I II xmax
  
     2 2
101 4.41 130
  ( MN/ m2)
Ứng suất tổng tại điểm III và IV bằng :

 
2 2
, , min
4
II IV II IV x
  
     2 2
101 4.30,8 118
  ( MN/ m2)
Ứng suất cho phép của trục khuỷu giới thiệu trên bảng sau :
Kiểu động cơ Vật liệu Chốt khuỷu Má khuỷu
Cổ trục
khuỷu
Tĩnh tại và
tàu thuỷ
Thép cacbon 70 ÷ 100
MN/m2
80 ÷ 120
Mn/m2
50 ÷ 80
Mn/m2
Ôtô, máy kéo
và động cơ
cao tốc
Thép hợp kim
80 ÷ 120
MN/m2
120 ÷ 180
MN/m2
60 ÷ 100
MN/m2

đồ áN động cơ đốt trong tính toán – kết cấu động cơ đốt trong

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to đồ áN động cơ đốt trong tính toán – kết cấu động cơ đốt trong

Similar to đồ áN động cơ đốt trong tính toán – kết cấu động cơ đốt trong (20)

More from https://www.facebook.com/garmentspace

More from https://www.facebook.com/garmentspace (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

đồ áN động cơ đốt trong tính toán – kết cấu động cơ đốt trong