Ch5-Tinh Toan Co Cau Phan Phoi Khi

8/8/2019 Ch5-Tinh Toan Co Cau Phan Phoi Khi

1/19


2/19

Tnh tonng ct trong - Chng 5 * Tnh ton ccu phn phi kh 5-2

Trn Thanh Hi Tng, B mn My ng lc, Khoa Ckh giao thng, HBKN

5.1.2. Xc nh tit din lu thng v tr s "thi gian - tit din"

5.1.2.1. Tit din lu thng ca xupp:

Khi tnh ton tit din lu thng ta thng gi thit dng kh i qua hng xupp l n nh, coi dng kh np, thi c tc bnh qun v tc pittng khngi.

Cn c vo gi thit tnh n nh, lin tc ca dng kh ta c th xc nh ctc kh qua hng xupp:

2p p

kh p 2

h h

v F Dv v

i f i d= = m/s (5-2)

vkh:Tc trung bnh ca dng kh qua hng (m/s); fh:Tit din lu thngca hng xupp (m2); dh: ng knh hng xupp (hnh 5.2); i: S xupp; vp:Vn tc trung bnh ca piston; Fp: Din tch nh piston.

Qua tnh ton v thc nghim tc ca dng kh np ch ton ti vkhn.

vkhn

= 40 115 m/s (t, my ko); vkhn

= 30 80 m/s (tu thu, tnh ti);

Tc cng cao, tn tht cng ln, tuy nhin i vi ng cxng do yu cuvic hnh thnh hn hp, tc kh np phi ln hn 40 m/s, nu b hn qu trnh bchi ca xng v ho trn hi xng vi khng kh s xu. i vi dng kh thi, vkht =(1,2 - 1,5 )vkhn.

Rt ra ng knh hng :2

p

h

kh

v .Dd

v .i= (5-3)

=0

=30

=45

h'

dthe dh

dh

d1=dh+2e

ha)

b) c)

h'

Hnh 5.2 Tit din lu thng ca xu pp


3/19



Tit din lu thng fkqua xupp (tit din vnh khn) c xc nh:

( )/

kx h 1

hf d d

2

= + ; (5-4)

M d1 = dh + 2e ; h' = h cos ; e = h' sin

( )2kx hf h d cos h sin cos= + (5-5)

Khi = 0, th fkx = hdh, dng kh lu ng kh (b gp khc).

Khi = 300 th fkx = h(0,866dh + 0,375h), dng cho xupp np.

Khi = 450 th fkx = h(0,707dh + 0,353h), dng cho xupp np, thi.

R rng fk ph thuc vo v h, khi cng nh tit din lu thng cng ln.Hnh trnh h cng ln fkcng ln, tuy vy tit din lu thng fkkhng th ln hn titdin hng xupp:

Khi = 00 th4

dhd

2

hh

do

4

dh hmax =

Trong trng hp 0 hnh trnh xupp phi ln hn dh/4 mi c tht ciu kin tit din lu thng bng tit din hng .

khi = 300 hmax = 0,26dh v = 450

hmax = 0,31dh

Hin nay thng dng hmax = (0,18 0,3)dh.

Tit din lu thng qua xupp phi tho mn iu kin sau:

=

kx

p

pkx

kx

fi

Fvv

s/m9070v

(5-6)

Khi c ng knh v gc cn ca nm, tit din lu thng ca xupp quytnh bi quy lut ng hc ca cam v pha phn phi kh. Nu la chn cc thng sny hp l c th lm cho tr s tit din lu thng trung bnh fktbt gi tr ln nht.

5.1.2.2. Xc nh tr s thi gian - tit din:

Tc trung bnh tnh ton ca dng kh np (thi):

( )2 2

1 1

p 2 1/ hkx pt t

kx kxt t

F t tVv v

i f dt i f dt

= =

(5-7)

Vh: Dung tch cng tc ca xilanh; 2

1

t

tkxdtf : L tr s "thi gian - tit din" (din

tch gch nghing bn tri hnh 5.3); t1, t2: Thi gian bt u v kt thc np (thi).

Khi tnh ton tr s thi gian - tit din, thng b qua giai on msm, ngmun (phn din tch ng vi gc msm 1 v ng mun 2).


4/19



C th coi t1, t2 ng vigc k1, k2 do :

2 k 2

1 k1

t

kx kxt

f dt f d

= (5-8)

( )

k 2

k1kx

kxtb

k 2 k1

f df

= (5-9)

Thay vo (5-7) ta c:

p/

kx p

kxtb

Fv v

i f= (5-10).

Khi thit k cn bo m:

v'kx = (1,3 1,4)vkh (5-11)ng cxng: v'kx = 90 150 m/s ; ng cDiesel:v'kx = 80 110 m/s

5.1.3. Chn bin dng cam:

5.1.3.1.Yu cu:

Dng cam phi m bo sao cho tr s thigian tit din ln nht, cam phi mxu pp nhanh,giv tr mln nht lu v ng nhanh xupp.

Dng cam phi m bo cho giai on mvng xu pp c gia tc v vn tc nh nht ccu phi kh lm vic m t va p hao mn.

Dng cam phi n gin, d ch to.5.1.3.2.Phng php thit k cam:

Chn trc qui lut gia tc ca con i, sau suy ra qui lut nng xc nh dng cam.Phng php ny c u im chn c qui lut giatc ti u nhng kh gia cng chnh xc, thng chdng cho ng ccao tc hin i.

nh sn dng cam, xc nh gia tc v kimtra li qui lut gia tc c ph h p hay khng.Phng php ny c u im d gia cng.

Khi gia tc dng ca con i ln dn n va p gia cc chi tit trong hthng. Cn khi gia tc m ln ti trng tc dng ln l xo ln. T hnh 5.4 c th nhnxt sau:

Cam tip tuyn: n gin, d ch to, c gia tc dng b do khi ng mxupp lc va p gia con i v xu pp, xupp vi b. Tuy nhin cam tip tuync tr s tit din thi gian b, mt khc gia tc m ln, l xo chu ti ln, gim ti

Hnh 5.4 So snh cc dng cam.1. Cam li cung trn; 2 Cam licung parabol;3. Cam tip tuyn

1 2

fkx

fkxmax

fkxtb

k

k1 k2

o

90 Hnh 5.3 Xc nh tr sthi gian tit din ca xupp


5/19


6/19



Xt tam gic vung O1MO2 c:

(O1O2)2

= (O1M)2

+ (MO2)2

t D = R + h -r ta c:

( ) ( )

22

2

2cosDR2sinDr

++

=

T xc nh :

2 2 22 cos

2

2 cos2

D R r RD

R r D

+ =

(5-13)

5.2.2. ng hc con i y bng (con i hnh nm, hnh tr)

Con i y bng ch lm vic vi cam li. Nghin cu quy lut ng hc cacon i trn hai cung AB bn knh v BC bn knh r, mi giai on c mt quy lutring.

5.2.2.1. ng hc ca con i y bng trong giai on 1 (cung AB)

Trn hnh (5-7) ta xt chuyn v, vn tc, gia tc ca con i theo gc quay catrc cam. Gi s trc cam quay mt gc th chuyn v con i l h, vn tc v, giatc J sc xc nh nh sau:

OO2

2

A

O1

-r

B

R

max

K

max D

R r

Hnh 5.6 Xc nh bn knh cung tip tuyn

O2

A

B

O

O1

N h

D

max

R

2

r

Hnh 5.7ng hc

con i y bng giai on 1

O

A

N

2

E

O1

B C

M

Hnh 5.8ng hc

con i y bng giai on 2


7/19



a.Chuyn v ca con i:

Khi cam quay mt gc , con i tip xc vi cam ti M, chuyn v:

2 2( ) [ ( ) cos ]

( )(1 cos )

h ME MO EN NO R R

h R

= = + = +

= (5-14)

b.Vn tc ca con i:

=

== d

dh

dt

d

d

dh

dt

dhv c m vn tc trc cam

dt

dc

=

nn: ( ) = sinRv c (5-15)

c.Gia tc con i:

=

== d

dv

dt

d

d

dv

dt

dvj c

( ) = cosRj2

c (5-16a)Khi con i tip xc ti im A ca cam th = 0. Khi con i tip xc ti im

B th = max gc max xc nh theo tam gic O1O2M. O1M vung gc vi O2A.

r

2sinD

OO

MOsin

21

1max

== (5-16b)

Nhn xt thy khi = 0 th gia tc t cc i:

( )Rj 2c(max) =

5.2.2.2.ng hc con i y bng trong giai on 2 (cung BC):

Khi cam tip xc vi con i ti im M trn cung BC ng vi gc no .hnh (5-8).

a.Chuyn v con i:

1 1

cos

h ME MO O N EN

h r D R

= = +

= + (5-17)

b.Vn tc con i:

dt

d

d

dh

dt

dh

v

==

V ti im C c = 0 v ti B c = max nh vy gc tnh ngc li vi

chiu quay ca trc cam nn cdt

d=

Do vdh

dc

= rt ra = sinDv c (5-18)


8/19



c. Gia tc con i:

=

== d

dv

dt

d

d

dv

dt

dvj c rt ra: = cosDj

2

c (5-19)

gc maxmax

2

=

5.2.3. ng hc con i con ln lm vic vi cam li:

5.2.3.1.Trn cung AB (giai on 1)

Khi con ln tip xc vi mt cam ti im M bt kng vi gc quay ca caml ,(hnh 5-9).

Hnh 5.9ng hc con i con ln giai on 1

Hnh 5.10ng hc con i con ln giai on 2

a.Chuyn v ca con i:

HFEOHOEFh ll == m HF = HO + OF

2 2 2

l l

2

2ll

h ( R ) ( R) sin ( R)cos (R R )

Rh ( R) sin cos (R R )

R

= + +

+ = +

t: Ra = va

R

R

Rm ll1

+=

+=

Khi chuyn v ca con i c tnh:

)RR(cossinmah l22

1 +

= (5-20)

b.Vn tc ca con i:


9/19



( )

+=

= sincossin2sinm

2

1a

d

dhv 2

2

1cc

Rt gn ta c:

= sinsinm

cos

1av 221

c (5-21)

c.Gia tc con i:

( )

+=

= 3

22

1

42

1c

2

c

sinm

sin2cosmcosa

d

dvj (5-22)

5.2.3.2.Trn cung BC (giai on 2).

Hnh 5.10, trn cung ny gc quay ca cam l

a.Chuyn v con i

l l l l

2 2 2

l l

h EF OO (O E FO) O H HO (O E FO)

h (r R ) D sin Dcos (R R )

= = + = + +

= + + +vi D = O1O

t :D

Rrm l2

+=

Khi chuyn v ca con i c tnh:

)RR(sinmcosDh l22

2 ++= (5-23)

b.Vn tc ca con i:

+=

22

2

c

sinm

2sinsinDv (5-24)

c.Gia tc ca con i:

( )

++=

= 3

22

2

42

2c

2

c

sinm

sin2cosmcosD

d

dvj (5-25)

5.2.3.3.Xc nh cc gc gii hn trn cc cung.Hnh 5.11, xt tam gic ONOl ta

c:

1max

l l l

ON OM MN OM O QCotg

O ' N O ' N O ' N

+ + = = =

Hnh 5.11 Xcnh cc gc gii hn khi coni con ln lm vic vi cam li


10/19



maxl

maxl

maxsin)R(

cos)Rr(2

cosD

Cotg+

++

= vi:

r

2cosD)R(

cos

;r

2sinD

sin

max

max

+

=

=

Bin i ta c:

2sinm

m

2gcotCotg

1

2max

+

= (5-26)

Do maxmax2

= (5-27)

ng hc con i con ln lm vic vi cam tip tuyn tham kho thm ti liu.

5.3. Tnh nghim bn l xo xupp.5.3.1. Qui dn khi lng cc chi tit:

5.3.1.1. i vi ccu phi kh khng c a y v n by:

Khi lng qui dn mox, qui dn v tm xu pp chnh bng tng khi lng caxupp, con i, mng hm v khi lng qui dn ca l xo. (Trng hp xu pp t,xu pp treo cam dn ng trc tip xu pp).

a.Khi lng qui dn ca l xo:

Khi lng qui dn c xc nh theo iu kin cn bng ng nng:

=l

0

lx2x

2

xpolx

2dmv

2vm

Trong : molx l khi lng qui dn ca l xo; vxp l tc xupp.

dmlx: khi lng ca phn t l xo cch mt cnh on x

vx tc chuyn ng ca phn t x; l l chiu di l xo.

Gi thit khi lng l xo phn bu theo chiu di v tc ca phn t lxo quan h tuyn tnh vi chiu di:

dx

l

mdm lxlx = v x

l

vv

xp

x =

Do :

2

vm

3

1dxx

l2

vm

2

vm 2xplxl

0

2

3

2

xplx

2

xpolx ==

Rt ra3

mm lxolx = (5-28)

Hnh 5. 12 Qui dn khi lng l xo


11/19


12/19


13/19



T cc im a', b', c' trn th hx = f() k cc ng song song vi tung ,ct ng biu din Plxa, b, c. Do xc nh c lc l xo trn cc im ny,em tr s cc lc ny t trn cc ng song song vi honh qua cc im a", b",c" ni cc im ny vi nhau bng mt ng thng ko di cho ct tung ca trcto f, Plx0" ta c ng c tnh bin dng l xo.

Lc Plxmaxng vi bin dng fmax, lc Plxong vi bin dng ban u fo khi lpghp (lc ny hnh trnh xupp hx = 0).

Khi bit c c tnh ca l xo, c th xc nh c cng C.

maxx

lxomaxlx

h

PPC

= (5-38)

Hnh (5-14) cho php la chnng c tnh ca l xo. Khi tng Plxo,nu gi nguyn bin dng ban u fo

phi tng cng l xo (ng chm)

P'lx lm cho lc l xo tng ln khin hthng phn phi kh chng mn.

Ngc li nu gi nguyn lc lxo cc i Plxmax (ng P"lx) th phigim cng l xo khin l xo qu dinht l khi Plxo gn bng Plxmax. Ngita thng cn c vo iu kin b trchung la chn min l phi thomn hai iu kin:

Plx k.Pjx v Plxo > Pkxp

Sau khi la chn c tnh l xo, c thnh kch thc l xo:Dtb: ng knh trung bnh l xo

Dtb = (0,8 0,9)dhn.

dhn: ng knh hng xupp np.

Lc l xo khi xupp mht c th tnh theo bin dng v cng.

Plxmax = C.fmax (5-39)

C l cng l xo: fmax l bin dng cc i.

Nu lc l xo Plx tc dng trn phng ng tm ca l xo th mmen xon l

xo bng:

2

DPM tblxx = (5-40)

a.ng sut xon:

x

xxo

W

M= (5-41)

Hnh 5.14 Chn ngc tnh ca l xoxupp


14/19


15/19



Nu c hai vng u c mi phng th:

i = ict + (2 3) vng

c.Bc xon l xo t:

Khi bin dng ln nht gia cc vng ca l xo cn phi c khe h min = 0,5

0,9 mm.Vi ng ccao tc nn chn s nh l xo t dao ng trng thi t do.

Bc xon t xc nh theo cng thc sau:

max minct

ft d

i= + + (5-46)

Chiu di l xo khi xupp mln nht:

lmin = id + ictmin (5-47)

Chiu di l xo khi xupp ng kn:

l0 = lmin + hmax (5-48)Chiu di l xo trng thi t do:

llx = lmin + fmax = lo + fo (5-49)

trnh cng hng, yu cu tn s dao ng t do ca l xo (nlx) phi ln gp10 ln s vng quay trc cam (nc).

nlx/nc > 10.

30lx

Cn

m

=

Trong : C, m - cng v khi lng l xo.Nu dng nhiu l xo (2 l xo) th phi bo m iu kin khng cng hng:

c

2lx

c

1lx

n

n

n

n

5.4. Tnh kim nghim sc bn trc cam5.4.1. Ti trng tc dng:

Gi thit trc camnh dm c tit din ngu t t do trn hai gita nh hnh 5.15. Tnhtheo xu pp thi.

Nu b qua ma stv trng lc th lc tcdng trn trc cam s l:

PTmax = Plxo + Pjt +

PktHnh 5.15 S tnh sc bn trc cam


16/19



Pxlo lc nn ban u ca l xo xupp.

Pjt lc qun tnh ccu phi kh khi bt u mxu pp thi.

Pkt lc kh th tc dng trn mt nm xupp thi qui dn vng tm con i.5.4.2. ng sut un:

M men un trc cam s l:

12

maxTmaxu ll

lPM = MNm (5-50)

l1, l2 l khong cch t hai gi ta n cam chu lc PTmax

==

4

o2

maxu

u

maxuu

d

d1d

32

M

W

MMN/m

2(5-51)

d v do l ng knh ngoi v ng knh trong ca trc cam.

5.4.3. ng sut xon:M men xon t cc i khi lc Ptxa tm trc cam nht, con i trt ht

phn cung bn knh .

M men xon trc cam do lc l xo v lc qun tnh gy ra trn mt cam (khidng cam li) xc nh theo cng thc sau:

Mx = PT A = A [(Plx)t + (Pj)t] (5-52)

[(Plx)t + (Pj)t] l lc l xo v lc qun tnh khi cam quay n im B

A l cnh tay n ln nht ca lc PT;2

sin)rhR(r

RA max

+

=

M men xon tng cng trn trc cam phi xt n m men xon trn cc camkhc ang cng lm vic cng nh m men dn ng cc ccu khc. M men xontng hp ti mt thi im s l M.

ng sut xon trc cam:

==

4

o2x

x

d

d1d

16

M

W

M MN/m2

(5-53)

ng sut tng tnh theo cng thc Xanh - V nng:

++=

2

u

xu

2165.035.0 MN/m

2(5-54)

5.4.4. vng cho php ca trc:

Nu trn on trc cam c mt cam np v mt cam thi:


17/19



)dd(El

llP8,6f

4

o

4

2

2

2

1T

= (5-55)

Nu trn on trc c hai cam cng tn th:

)dd(E

l)l4l3(P4,3f

4

o

4

2

11T

= ; [f] = 0.05 - 0.1 mm (5-56)

5.4.5. ng sut tip xc mt cam:

i vi con i hnh tr, hnh nm:

=

b

EP418.0 Ttx MN/m

2(5-57)

i vi con i con ln:

=

l

Ttx

R

11

b

EP418.0 MN/m2

(5-58)

Rl l bn knh con ln. [tx] = 600- 1200MN/m

2

5.5. Tnh sc bn con i

Con i hnh nm hoc hnh tr:

Thng tnh kim nghim p suttip xc trn thn con i. Khi cam tipxc vi con i im B m men xontrc cam Mx c tr s ln nht. M menny lm thn con i b nghing v tipxc khng u.

5.5.1. p sut tip xc:

2

xmax

dl

M6K = (5-59)

Vi l,d l chiu di tip xc v ng knh ca thn con i (m).

Con i con ln:

Lc tc dng ln con i tnh theo cng thc sau:PN = PT tg

Lc ny gy p sut cc i ti mp di l dn hng:

)l

y61(

dl

PK Nmax += ; (5-60)

[Kmax] 10MN/m2

Hnh 5.16 S tnh p sut trn thn con i


18/19



5.5.2. p sut trn mt cht:

)lL(d

PK Pch

= [Kch] = 90 MN/m2

(5-61)

PP l lc tc dng ln cht con ln; l l chiu di con ln; L,d l chiu di vng knh cht.5.5.3. p sut trn bc cht:

dl

PK

p

b = [Kb] = 80 MN/m2 (5-62)

5.5.4. ng sut ct cht:

)d(

P22

p

c2

= [c] = 90 MN/m2 (5-63)

5.5.5. ng sut un cht:

u

p

u

W8

LP= [u]= 200 MN/m

2(5-64)

5.6. Tnh sc bn a y

a y c tnh theo h s an ton n nh dc:

2

dd

d

2

lP

EIn

= [n] >= 4 (5-65)

E: m dun n hi vt liu; I : M men qun tnh ca tit din a y

l , P chiu di v lc tc dng a y;

ng sut tip xc u a y tnh theo cng thc:

3

21

2

dtxr

1

r

1EP.388,0

= [tx]=1000 2000 MN/m

2(5-66)

r1,r2 l bn knh u a y v bn knhmt tip xc (con i, n by).

5.7. Tnh sc bn n by

Lc tc dng ln hai u n by luncn bng nn:

Pk.a = PT.b (5-67)

Lc tc dng ln pha bn u xupp bng:

a

bPP Tk = vi a, b l khong cch t lc n tm quay n by.

Hnh 5. 17 S tnh n by


19/19


T Th h Hi T B M l Kh C kh i th HBK N

5.7.1. ng sut tng tc dng ln tit din x - x:

=

xx

xxk

F

cos

W

lP []=100 - 150MN/m

2 (thp cacbon - thp hp kim)

lxx l khong cch t lc Pxn tit din x - x; Wx m un chng un ca tit

din x - x; Fx tit din x - x; gc lch gia phng lc Pkvi ng tm n by.5.7.2. ng sut tip xc ui xu pp:

32

2d

txr

EP388,0= ;[tx]= 4500 MN/m

2(5-68)

5.8. Tnh sc bn xupp

Tnh sc bn ca nm xupp c th dng cngthc Back, gi thit nm xupp nha trn t trn ta hnh tr.5.8.1. ng sut un mt nm:

2

2

zu4

dp

=

[u] =80 - 120MN/m2

(thp cc bon - thp hpkim)

pz p sut kh th ln nht; d,ng knh trungbnh v chiu dy trung bnh ca nm.

Khi trc cam dn ng trc tip xupp th cn kim tra p sut tip xc nn trnthn, cch xc nh nh trng hp con i hnh nm.

Hnh 5. 18 S tnh xupp

Documents

Ch5-Tinh Toan Co Cau Phan Phoi Khi