Giáo trình Động cơ đốt trong (Phần 2) - Nguyễn Văn Trạng

123 trang cucquyet12 3920

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Động cơ đốt trong (Phần 2) - Nguyễn Văn Trạng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_dong_co_dot_trong_phan_2_nguyen_van_trang.pdf

Nội dung text: Giáo trình Động cơ đốt trong (Phần 2) - Nguyễn Văn Trạng

TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT TP.HOÀ CHÍ MINH KHOA CÔ KHÍ ÑOÄNG LÖÏC ___ oo0oo ___ BOÄ MOÂN ÑOÄNG CÔ (ÑAÏI HOÏC, KHOÁI K) Ngöôøi bieân soaïn: Th.S NGUYEÃN VAÊN TRAÏNG Thaùng 06/2006
Muïc luïc MUÏC LUÏC Chöông 1. ÑOÄNG HOÏC CUÛA CÔ CAÁU PISTON – KHUYÛU TRUÏC – THANH TRUYEÀN I. Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn giao taâm 6 I.1. Quy luaät ñoäng hoïc cuûa piston (chuyeån vò, vaän toác vaø gia toác cuûa piston) 6 I.2. Khaûo saùt quy luaät ñoäng hoïc cuûa piston baèng phöông phaùp ñoà thò 9 I.3. Quy luaät ñoäng hoïc cuûa thanh truyeàn 12 II. Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn leäch taâm 13 II.1. Muïc ñích cuûa vieäc duøng cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn leäch taâm 13 II.2. Quy luaät ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston 13 II.3. Quy luaät ñoäng hoïc cuûa thanh truyeàn trong cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn leäch taâm 16 Chöông 2. ÑOÄNG LÖÏC HOÏC CUÛA CÔ CAÁU PISTON – KHUYÛU TRUÏC – THANH TRUYEÀN I. Khaùi nieäm 18 II. Khoái löôïng cuûa caùc chi tieát chuyeån ñoäng 18 II.1. Khoái löôïng cuûa nhoùm piston 18 II.2. Khoái löôïng cuûa nhoùm thanh truyeàn 18 II.3. Khoái löôïng cuûa khuyûu truïc 21 II.4. Khoái löôïng caùc chi tieát chuyeån ñoäng tònh tieán 22 II.5. Khoái löôïng caùc chi tieát chuyeån ñoäng quay 22 III. Hôïp löïc vaø moâmen taùc duïng leân cô caáu piston khuyûu truïc thanh truyeàn 23 III.1. Löïc khí theå vaø löïc quaùn tính 23 III.2 Hôïp löïc vaø moâmen taùc duïng leân cô caáu piston – khuyûu truïc thanh truyeàn giao taâm. 26 III.3. Hôïp löïc vaø moâmen taùc duïng leân cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn leäch taâm. 28 III.4. Hôïp löïc vaø moâmen taùc duïng treân truïc khuyûu cuûa ñoäng cô moät haøng xylanh 29 IV. Ñoà thò veùctô phuï taûi taùc duïng treân choát khuyûu 32 V. Ñoà thò veùctô phuï taûi taùc duïng leân ñaàu to thanh truyeàn 34 VI. Ñoà thò veùctô phuï taûi taùc duïng treân coå truïc khuyûu vaø baïc loùt oå truïc cuûa ñoäng cô nhieàu haøng xylanh 35 VII. Ñoà thò maøi moøn choát khuyûu 38 Chöông 3. CAÂN BAÈNG ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG I. Nhöõng nguyeân nhaân khieán cho ñoâïng cô maát caân baèng 42 II. Ñieàu kieän caân baèng cô caáu 42 III. Caân baèng ñoäng cô moät haøng xylanh 44 III.1. Caân baèng ñoäng cô moät xylanh 44 III.2. Caân baèng ñoäng cô hai xylanh 47 1
Muïc luïc III.3. Caân baèng ñoäng cô ba xylanh 49 III.4. Caân baèng ñoäng cô boán xylanh 51 III.5. Caân baèng ñoäng cô saùu xylanh 53 IV. Caân baèng ñoäng cô chöõ V 54 IV.1. Caân baèng ñoäng cô 2 xylanh ( < 90o vaø = 90o) 54   IV.2. Caân baèng ñoäng cô chöõ V 6 xylanh ( = 90o) 59  IV.3. Caân baèng ñoäng cô chöõ V 8 xylanh ( = 90o) 61  IV. Caân baèng ñoäng cô chöõ V 64 V.1. Ñoäng cô hai kyø, 3 xylanh 64 V.2. Ñoäng cô hai kyø, 4 xylanh 64 V.3. Ñoäng cô hai kyø, 6 xylanh 67 VI. Ñoä khoâng ñoàng ñeàu cuûa moâmen ñoäng cô vaø phöông phaùp xaùc ñònh moâmen baùnh ñaø 67 VII. Dao ñoäng truïc khuyûu vaø bieän phaùp khaéc phuïc 72 VII.1. Dao ñoäng truïc khuyûu 72 VI.2. Taùc haïi cuûa dao ñoäng xoaén 75 VI.3. Bieän phaùp khaéc phuïc (nguyeân lyù giaûm dao ñoäng) 75 Chöông 4. TÍNH TOAÙN SÖÙC BEÀN CUÛA NHOÙM PISTON – NHOÙM THANH TRUYEÀN – TRUÏC KHUYÛU VAØ BAÙNH ÑAØ I. Tính toaùn söùc beàn cuûa nhoùm piston 81 I.1. Tính toaùn söùc beàn cuûa piston 81 I.2. Tính toaùn söùc beàn cuûa choát piston 86 I.3. Tính toaùn söùc beàn cuûa xeùcmaêng 89 II. Tính toaùn söùc beàn cuûa nhoùm thanh truyeàn 95 II.1. Tính söùc beàn cuûa ñaàu nhoû thanh truyeàn 95 II.2. Tính söùc beàn cuûa thaân thanh truyeàn 102 II.3. Tính söùc beàn cuûa ñaàu to thanh truyeàn 105 II.4. Tính söùc beàn cuûa buloâng thanh truyeàn 107 III. Tính toaùn söùc beàn cuûa truïc khuyûu 109 III.1. Phöông phaùp tính söùc beàn theo caùch phaân ñoaïn 109 III.2. Phöông phaùp tính söùc beàn cuûa truïc khuyûu khi xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa phuï taûi ñoäng 117 IV. Tính toaùn söùc beàn vaø xaùc ñònh kích thöôùc cuûa baùnh ñaø 120 IV.1. Xaùc ñònh moâmen baùnh ñaø vaø kích thöôùc cô baûn cuûa baùnh ñaø 120 IV.2. Tính söùc beàn cuûa baùnh ñaø 121 Chöông 5. TÍNH SÖÙC BEÀN CUÛA CAÙC CHI TIEÁT TRONG NHOÙM THAÂN MAÙY VAØ NAÉP XYLANH I. Tính söùc beàn cuûa loùt xylanh 124 2
Muïc luïc I.1. Xaùc ñònh chieàu daøy cuûa xylanh vaø loùt xylanh 124 I.2. Tính söùc beàn cuûa vai loùt xylanh 126 I.3. Tính söùc beàn cuûa maët bích laép xylanh 128 II. Tính söùc beàn cuûa buloâng laép gheùp xylanh 129 III. Tính söùc beàn cuûa naép xylanh 129 Chöông 6. TÍNH TOAÙN SÖÙC BEÀN CAÙC CHI TIEÁT CUÛA CÔ CAÁU PHAÂN PHOÁI KHÍ I. Xaùc ñònh caùc thoâng soá chuû yeáu cuûa cô caáu phaân phoái khí 133 I.1. Xaùc ñònh kích thöôùc cuûa tieát ñieän löu thoâng 133 I.2. Choïn daïng cam 135 I.3. Trò soá tieát dieän thôøi gian cuûa xupap 137 I.4. Toác ñoä va ñaäp cuûa xupap 138 I.5. Gia toác cuûa xupap 140 II. Ñoäng hoïc cuûa con ñoäi 141 II.1. Cam tieáp tuyeán vaø ñoäng hoïc cuûa con ñoäi con laên 141 II.2. Cam loài vaø ñoäng hoïc cuûa con ñoäi hình naám 145 III. Quy daãn khoái löôïng cuûa caùc chi tieát trong cô caáu phaân phoái khí 148 IV. Tính toaùn söùc beàn cuûa truïc cam 148 IV.1. ÖÙng suaát uoán 149 IV.2. ÖÙng suaát xoaén 150 IV.3. Ñoä voõng cho pheùp 151 IV.4. ÖÙng suaát tieáp xuùc treân maët cam 151 V. Tính söùc beàn cuûa con ñoäi 152 VI. Tính söùc beàn cuûa xupap 153 Chöông 7. TÍNH TOAÙN SÖÙC BEÀN CAÙC CHI TIEÁT CUÛA HEÄ THOÁNG BOÂI TRÔN I. Yeâu caàu trong tính toaùn heä thoáng boâi trôn 156 I.1. Nhieät ñoä cuûa daàu boâi trôn 156 I.2. Löu löôïng daàu boâi trôn 156 II. Xaùc ñònh kích thöôùc vaø coâng suaát daãn ñoäng bôm 158 II.1. Xaùc ñònh kích thöôùc bôm 158 II.2. Coâng suaát daãn ñoäng cuûa bôm 158 III. Tính toaùn loïc daàu 158 III.1. Tính toaùn baàu loïc thaám 158 III.2. Tính toaùn baàu loïc ly taâm 160 IV. Tính keùt laøm maùt daàu 161 Chöông 8. TÍNH TOAÙN SÖÙC BEÀN CAÙC CHI TIEÁT CUÛA HEÄ THOÁNG LAØM MAÙT 3
Muïc luïc I. Yeâu caàu trong tính toaùn heä thoáng laøm maùt 164 I.1. Nhieät ñoä nöôùc laøm maùt 164 I.2. Löu löôïng nöôùc laøm maùt 164 I.3. Lyù thuyeát veà bôm ly taâm 165 I.4. Xaùc ñònh coâng suaát vaø kích thöôùc cuûa bôm 165 II. Tính toaùn heä thoáng laøm maùt baèng nöôùc 168 II.1. Tính toaùn löu löôïng nöôùc tuaàn hoaøn 168 II.2. Tính toaùn keùt nöôùc 169 III. Tính vaø choïn coâng suaát quaït cho heä thoáng laøm maùt baèng khoâng khí 171 Chöông 9. TÍNH TOAÙN HEÄ THOÁNG CUNG CAÁP NHIEÂN LIEÄU ÑOÄNG CÔ XAÊNG I. Tính heä thoáng cung caáp nhieân lieäu ñoäng cô xaêng kieåu cheá hoaø khí 174 I.1. Ñaëc tính lyù töôûng cuûa boä cheá hoaø khí 174 I.2. Xaùc ñònh kích thöôùc oáng khueách taùn, ñöôøng kính buoàng hoãn hôïp 176 I.3. Xaùc ñònh ñöôøng kính gic-lô chính 179 II. Tính toaùn heä thoáng cung caáp nhieân lieäu ñoäng cô phun xaêng 181 II.1. Tính toaùn löôïng nhieân lieäu phun 181 II.2. Tính toaùn thôøi gian phun 182 Chöông 10. TÍNH TOAÙN HEÄ THOÁNG CUNG CAÁP NHIEÂN LIEÄU ÑOÄNG CÔ DIESEL I. Ñaëc tính cuûa bôm cao aùp 184 II. Ñaëc tính cuûa voøi phun nhieân lieäu 185 II.1. Loaïi voøi phun hôû 185 II.2. Loaïi voøi phun kín coù kim 186 II.3. Loaïi voøi phun kín coù choát 187 III. Tính toaùn caùc chi tieát cô baûn cuûa heä thoáng cung caáp nhieân lieäu ñoäng cô Diesel 188 III.1. Xaùc ñònh nhöõng kích thöôùc chính cuûa bôm cao aùp 188 III.2. Xaùc ñònh nhöõng thoâng soá cô baûn cuûa voøi phun 192 4
pdfMachine by Broadgun Software - a great PDF writer! - a great PDF creator! - Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn 5
Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn Chöông 1 ÑOÄNG HOÏC CUÛA CÔ CAÁU PISTON – KHUYÛU TRUÏC – THANH TRUYEÀN Caùc loaïi ñoäng cô ñoát trong ngaøy nay thöôøng coù soá voøng quay raát lôùn, do ñoù trong quaù trình laøm vieäc caùc cô caáu chòu löïc quaùn tính raát lôùn, coù khi vöôït xa trò soá cuûa löïc khí theå. Löïc quaùn tính taùc duïng leân cô caáu khuyûu truïc – thanh truyeàn gaây neân öùng suaát lôùn, ñoâi khi laøm hö hoûng caùc chi tieát maùy, ngoaøi ra, löïc quaùn tính coøn taùc duïng leân caùc chi tieát trong cô caáu khuyûu truïc – thanh truyeàn phaùt sinh dao ñoäng. Tính toaùn ñoäng hoïc vaø ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn – baùnh ñaø nhaèm xaùc ñònh caùc löïc do hôïp löïc cuûa löïc quaùn tính vaø löïc khí theå taùc duïng leân caùc chi tieát ôû moãi vò trí cuûa truïc khuyûu nhaèm phuïc vuï cho vieäc tính toaùn söùc beàn, nghieân cöùu traïng thaùi maøi moøn, tính caân baèng ñoäng cô, v.v I. ÑOÄNG HOÏC CUÛA CÔ CAÁU PISTON – KHUYÛU TRUÏC – THANH TRUYEÀN GIAO TAÂM I.1. Quy luaät ñoäng hoïc cuûa piston (chuyeån vò, vaän toác vaø gia toác cuûa piston) Nghieân cöùu quy luaät chuyeån ñoäng cuûa piston laø nhieäm vuï chuû yeáu cuûa ñoäng hoïc. Ñeå thuaän tieän trong vieäc khaûo saùt, ta ñaët giaû thieát trong quaù trình laøm vieäc, vaän toác goùc cuûa truïc khuyûu laø moät haèng soá ( = const).  I.1.1. Chuyeån vò cuûa piston Treân (hình 1.1) giôùi thieäu cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn giao taâm. Trong cô caáu naøy, ñöôøng taâm xylanh vaø ñöôøng taâm truïc khuyûu tröïc giao. Chuyeån vò x tính töø ñieåm cheát treân (ÑCT) cuûa piston tuøy thuoäc vaøo vò trí cuûa truïc khuyûu (trò soá cuûa x thay ñoåi tuøy vaøo trò soá cuûa goùc quay truïc khuyûu ). Töø hình veõ ta coù: A ÑCT x = AB’ = AO – (DO + DB’) x B' = (l + R) – (Rcos + lcos )  S Trong ñoù: â l B x – chuyeån vò cuûa piston tính töø ÑCT theo ÑCD goùc quay truïc khuyûu . ÑCT l – chieàu daøi cuûa thanh truyeàn, ñöôïc tính D C baèng khoaûng caùch töø taâm ñaàu nhoû (ñieåm B’) ñeán taâm ñaàu to (ñieåm C). á R R – baùn kính quay cuûa truïc khuyûu. O – goùc quay cuûa truïc khuyûu töông öùng vôùi x tính töø ÑCT. ÑCD – goùc leäch giöõa ñöôøng taâm thanh truyeàn Hình 1.1. Sô ñoà cô caáu piston –  vaø ñöôøng taâm xylanh öùng vôùi . khuyûu truïc – thanh truyeàn giao taâm. Goïi R laø thoâng soá keát caáu ( = 0,25 0,29), töø treân ta coù:    l 6
Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn 1 1 x 1 cos cos .R A.R (1-1)    Trong ñoù: 1 1 A 1 cos cos    Baûng phaïm vi thoâng soá keát caáu cuûa caùc loaïi ñoäng cô ñöôïc cho trong baûng beân döôùi: Kieåu ñoäng cô V (m/s) S/D m (kg/cm2) P (MN/m2) t b  j jmax Tónh taïi 3,80 9,30 0,93 2,25 1 1 0,011 0,017 0,80 1,70    4 5   1 1 Taøu thuyû 4,0 14 0,93 2,25  0,011 0,017 0,80 1,70   3,7 5   1 1 Maùy keùo 5,0 7,5 1,2 1,43  0,003 0,007 0,80 1,70   3,5 4,5   1 1 OÂ toâ 7,5 20 0,83 1,70  0,001 0,006 0,90 2,20   2,9 4,2   1 1 Maùy bay 6,7 15 0,80 1,50  0,001 0,003 0,90 2,20   3,1 4,3   Trong ñoù: mj – khoái löôïng cuûa caùc chi tieát chuyeån ñoäng tònh tieán. Pjmax – löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán cöïc ñaïi. Vt b – vaän toác trung bình cuûa piston. S/D – tyû soá cuûa haønh trình piston vaø ñöôøng kính xylanh. I.1.2. Vaän toác cuûa piston Ñaïo haøm coâng thöùc (1-1) theo thôøi gian, ta coù coâng thöùc ñeå tính vaän toác piston: dx dá 1 dâ (1-1a) v R . siná sinâ dt dt ë dt Töø quan heä: , ta ruùt ra: d d sin  . sin cos  . cos dt dt Do ñoù: d cos d . . dt cos  dt Goïi toác ñoä goùc cuûa truïc khuyûu laø vaø boû qua söï thay ñoåi veà toác ñoä goùc ta coù:  d  const dt Vì vaäy: d cos (1-1b) .. dt cos  Thay (1-1b) vaøo (1-1a) roài ruùt goïn ta coù: sin  (1-2) v R. cos  7
Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn I.1.3. Gia toác cuûa piston Ñaïo haøm coâng thöùc (1-2) theo thôøi gian, ta coù coâng thöùc ñeå tính gia toác cuûa piston: dv 2 2 cos d j R .cos R .tg.sin R. 2 . dt cos  dt cos 2 R 2 . cos tg . sin    3 cos  cos( ) cos 2 R 2 .  (1-3)   3 cos  cos  Caùc coâng thöùc (1-1), (1-2) vaø (1-3) laø caùc coâng thöùc chính xaùc duøng ñeå tính chuyeån vò, vaän toác vaø gia toác cuûa piston. Ñeå thuaän tieän hôn trong vieäc tính toaùn, treân thöïc teá quy luaät ñoäng hoïc cuûa piston coù theå xaùc ñònh ôû daïng coâng thöùc gaàn ñuùng. Trong tam giaùc OCB’ theo quan heä löôïng giaùc ta coù: CD = l.sin = R.sin R = = sin    l sin vaø: cos = 2  1 sin  1 Do ñoù: cos = 2 2 = 2 2  1   sin 1  sin 2 Trieån khai veá phaûi cuûa ñaúng thöùc treân theo nhò thöùc Newton ta coù: n 1 2 n 2 3 n 3 (x + a)n = xn + n . a . x n(n 1). a . x n(n 1)(n 2).a . x 1! 2! 3! 1 2 2 = 1  sin 2 1 1 2 2 1 1 2 2 2 1 2 2 3 ( 1) ( .sin ) ( 2) ( sin ) ( 3) ( sin ) = 2 1 2  1 1 2  1 1 1 2  1 .1 . .( 1).1 . .( 1).( 2).1 . 2 1! 2 2 2! 2 2 2 3! = 1 2 2 1 4 4 1 6 6 1 . .sin . . sin . .sin 2 8 16 Boû qua caùc soá haïng voâ cuøng beù luyõ thöøa 4 trôû leân roài thay trò soá cuûa cos = 1 2 2  1 . .sin 2 vaøo bieåu thöùc chuyeån ñoåi vaän toác vaø gia toác, ta ñöôïc: 2 2 x = R. 1 1 = R. 1 1  .sin 1 cos cos  1 cos 2      2 1 cos 2 = R. 1 cos  . sin 2 , do sin = neân suy ra: 2 2 x R. 1 cos  .(1 cos 2 (1-4) 4 8
Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn Laáy ñaïo haøm coâng thöùc (1-4) theo thôøi gian ta ñöôïc toác ñoä piston: v = dx dx dá dx . . ù dt dá dt dá Neân: v = R .  (1-5)  sin sin 2 2 Khi thieát keá, ngöôøi ta thöôøng chuù yù ñeán vaän toác trung bình cuûa piston qua coâng thöùc sau: S.n Vtb = ( m/s) 30 Trong ñoù: S – haønh trình piston (m) S = 2.R n – soá voøng quay ñoäng cô (v/ph) Ngöôøi ta thöôøng caên cöù vaøo toác ñoä trung bình cuûa piston ñeå phaân loaïi ñoäng cô. . Ñoäng cô coù toác ñoä thaáp: Vtb 9 m/s. Laáy ñaïo haøm coâng thöùc (1-5) theo thôøi gian, ta coù coâng thöùc tính gia toác cuûa piston: J = dv dv d dv . . dt d dt d J = R 2.(cos + .cos2 ) (1-6)   Chieàu cuûa gia toác quy ñònh: chieàu gia toác höôùng taâm O laø chieàu döông, ngöôïc laïi laø chieàu aâm. I.2. Khaûo saùt quy luaät ñoäng hoïc cuûa piston baèng phöông phaùp ñoà thò Trong quaù trình tính toaùn thieát keá, ñoâi khi ngöôøi ta duøng phöông phaùp ñoà thò ñeå giaûi caùc haøm soá laïi thuaän tieän hôn khi duøng phöông phaùp giaûi tích. Döôùi ñaây giôùi thieäu moät soá phöông phaùp ñoà thò thöôøng duøng ñeå nghieân cöùu quy luaät ñoäng hoïc cuûa piston. I.2.1. Tìm chuyeån vò baèng phöông phaùp ñoà thò Tìm chuyeån vò cuûa piston coù theå duøng nhieàu phöông phaùp khaùc nhau cuûa nhieàu taùc giaû. Tuy nhieân, trong soá ñoù chæ coù phöông phaùp ñoà thò cuûa giaùo sö Brich laø toát nhaát. Noù xaùc laäp quan heä thuaän nghòch giöõa chuyeån vò x cuûa piston vôùi goùc quay cuûa truïc khuyûu moät caùch thuaän lôïi, nhanh choùng vaø khaù chính xaùc. Phöông phaùp ñoà thò cuûa Brich tieán haønh nhö sau: - Veõ voøng troøn taâm O, baùn kính R (baèng baùn kính quay cuûa truïc khuyûu). Do ñoù AD = 2R. Ñieåm A öùng vôùi goùc quay = 0 (vò trí cuûa ñieåm cheát treân) vaø ñieåm D öùng vôùi khi goùc  quay = 180 (vò trí cuûa ñieåm cheát döôùi).  - Töø O laáy ñoaïn OO’ dòch veà phía ÑCD nhö (hình 1.2), vôùi OO’ = R  2 Trong ñoù: thoâng soá keát caáu = R .   l l – chieàu daøi cuûa thanh truyeàn. 9
Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn - Töø O’ keû ñoaïn O’M song song vôùi ñöôøng taâm maù khuyûu OB nhö treân (hình 1.3). Haï MC thaúng goùc vôùi AD. Theo Brich ñoaïn AC = x. ÑCT A o o o 0 90 180 x B x C R M R 2 = R O x 2 x = f( ) a m = x R S /2 =  O’ S ÑCD D Hình 1.2. Phöông phaùp ñoà thò Brich vaø caùch trieån khai treân toaï ñoä x. Thaät vaäy, ta coù theå chöùng minh ñieàu ñoù raát deã daøng. Töø hình veõ ta coù: 0 R AC AO OC AO (CO' OO' ) R MO' cos  2 Trong ñoù: MO’ = R + R  cos 2 Thay quan heä treân vaøo coâng thöùc tính AC, ta coù: AC  2 R (1 cos ) 1 cos 2 AC  2 vôùi 2 1 cos 2 , neân suy ra: R (1 cos ) 1 cos cos 2 2 x = R (1 cos )  1 cos 2 4 Hình phía beân phaûi cuûa hình 1.2 giôùi thieäu caùch khai trieån ñoà thò x = f(x) treân toaï ñoä x. I.2.2. Tìm vaän toác baèng phöông phaùp ñoà thò Ñeå xaùc ñònh vaän toác cuûa piston coù theå duøng phöông phaùp ñoà thò voøng troøn sau ñaây: - Sau khi choïn tyû leä thích hôïp, veõ voøng troøng taâm O coù baùn kính R =  .R vaø ñoàng taâm vôùi 2  2 nöûa ñöôøng troøn coù baùn kính R = R . Chia nöûa ñöôøng troøn R vaø voøng troøn R thaønh n phaàn 1  1 2 ñaùnh soá 1, 2, 3, , n vaø 1’, 2’, 3’, , n’ theo chieàu nhö treân hình veõ (n = 8). - Töø caùc ñieåm 0, 1, 2, 3, keû caùc ñöôøng thaúng goùc vôùi AB caét caùc ñöôøng song song vôùi AB keû töø 0, 1’, 2’, 3’, n’ taïi caùc ñieåm 0, a, b, c, Noái 0, a, b, c, baèng ñöôøng cong ta ñöôïc ñöôøng bieåu dieãn trò soá toác ñoä. 10
Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn - Caùc ñoaïn thaúng ñöùng a1, b2, c3, b 2’ R2 naèm giöõa ñöôøng cong 0, a, b, c vôùi 3’ a c 1’ nöûa ñöôøng troøng R1 bieåu dieãn trò soá cuûa toác ñoä ôû caùc goùc töông öùng. d A a’ b’ 0’ 4’ B h Ñieàu ñoù coù theå chöùng minh raát deã daøng. 0 8’ e g Töø hình 1.3, ôû moät goùc baát kyø ta coù: 7’ 5’ 1 6’ f 7 aa’= R sin2 vaø a’1 = R sin . 2 1 R1 Do ñoù: 2 6 v a aa' a'1 R 2 sin 2 R 1 sin 3 5 4  R sin 2 sin 2 Hình 1.3. Giaûi toác ñoä baèng ñoà thò. 2 I.2.3. Tìm gia toác baèng phöông phaùp ñoà thò Ñeå tìm gia toác, ta coù theå giaûi theo phöông phaùp ñoà thò voøng sau ñaây (hình 1.4): - Veõ voøng troøn taâm O coù baùn kính R = R 2 ñoàng taâm vôùi nöûa voøng troøn coù baùn kính R = 2   1 R 2. Chia nöûa voøng troøn R vaø voøng troøn R thaønh n phaàn ñaùnh soá 1, 2, 3, vaø 1’, 2’,  1 2 3’, n’ theo chieàu nhö hình 1.4 (n = 8). - Töø caùc ñieåm 0, 1, 2, 3, keû caùc ñöôøng naèm ngang song song vôùi ñöôøng kính AB caét caùc ñöôøng thaúng goùc keû töø 0’, 1’, 2’, 3’, taïi caùc ñieåm a, b, c, d, Noái a, b, c, d, baèng ñöôøng cong, ta ñöôïc ñöôøng bieåu dieãn trò soá gia toác. - Caùc ñoaïn thaúng naèm ngang giöõa ñöôøng cong a, b, c, d, vôùi nöûa ñöôøng troøn R1 bieåu dieãn trò soá cuûa gia toác ôû caùc goùc ñoä töông öùng. Ñöôøng a, b, c, d, chia dieän tích bao bôûi nöûa ñöôøng troøn R1 thaønh hai phaàn: phaàn beân traùi gia toác döông vaø phaàn beân phaûi gia toác aâm. 6’ 7’ 5’ R2 8’ A 4’ B 0 a 8 R1 1’ 3’ 2’ 1 b 7 j q á s p g 2 c 6 d 3 5 e 4 Hình 1.4. Giaûi gia toác baèng ñoà thò. Öu ñieåm cuûa pheùp ñoà thò naøy laø coù ñoä chính xaùc cao ngay caû khi 1 . Chöùng minh phöông  4 phaùp ñoà thò naøy raát deã daøng, cuï theå nhö sau: 11
Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn Ñoái vôùi goùc baát kyø ta coù: J = ps = pq + qs Vôùi: pq = R .cos vaø qs = R .cos2 . 1 2 2 2 Do ñoù: j = R1.cos + R2.cos2 = R cos + R cos2    = R 2.(cos + cos2 )   I.3. Quy luaät ñoäng hoïc cuûa thanh truyeàn I.3.1. Goùc laéc  Thanh truyeàn trong cô caáu khuyûu truïc – thanh truyeàn chuyeån ñoäng raát phöùc taïp trong maët phaúng thaúng goùc vôùi ñöôøng taâm truïc khuyûu. Ñaàu nhoû thanh truyeàn chuyeån ñoäng tònh tieán theo phöông ñöôøng taâm xylanh, trong khi ñoù ñaàu to chuyeån ñoäng quay troøn quanh ñöôøng taâm truïc khuyûu vôùi toác ñoä goùc khoâng ñoåi. Vì vaäy chuyeån ñoäng cuûa thanh truyeàn ñoái vôùi ñöôøng taâm xylanh bieán thieân theo quan heä sau: (1-7)  arcsin  sin Goùc leäch naøy ñaït trò soá cöïc ñaïi khi = 900 vaø = 2700 luùc ñoù = arcsin .  max  I.3.2. Vaän toác goùc  tt Laáy ñaïo haøm hai veá coâng thöùc (1-7) ñoái vôùi thôøi gian ta coù coâng thöùc tính vaän toác goùc cuûa thanh truyeàn. = d d d d (1-8)  tt .  dt d dt d Trong ñoù: - toác ñoä goùc cuûa truïc khuyûu.  Do sin = sin neân ñaïo haøm hai veá ñaúng thöùc naøy ta coù: cos . d = cos . d     dt dt Töø ñoù ruùt ra: d cos  d cos  Thay quan heä treân vaøo (1-8), ta ruùt ra: = . cos  tt  cos hoaëc: tt =  cos (1-9)  2 2 1  sin Khi = 0 vaø = 1800 vaän toác goùc ñaït trò soá cöïc ñaïi: =  ttmax  I.3.3. Gia toác goùc tt Ñaïo haøm coâng thöùc (1-9) theo thôøi gian, ta coù coâng thöùc xaùc ñònh gia toác goùc cuûa thanh truyeàn: d d sin . . cos cos .sin .  d   tt = tt dt dt   2 dt cos  12
Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn cos .sin . cos  cos .sin .. = cos   2 cos  2 2 sin  cos  . cos . = 2 sin  .sin 3 cos  2 2 sin  cos  . cos . = 2 sin  .sin 3 cos  sin = 2 1 2 (1-10)   3 2 2 1  sin 2 0 0 2 Khi = 90 vaø = 270 gia toác goùc cuûa thanh truyeàn ñaït trò soá cöïc ñaïi. ttmax =   2 1  II. ÑOÄNG HOÏC CUÛA CÔ CAÁU PISTON – KHUYÛU TRUÏC – THANH TRUYEÀN LEÄCH TAÂM II.1. Muïc ñích cuûa vieäc duøng cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn leäch taâm Trong moät soá ñoäng cô ñoát trong, nhaát laø ñoái vôùi caùc ñoäng cô cao toác haønh trình piston ngaén, ngöôøi ta duøng cô caáu khuyûu truïc thanh truyeàn leäch taâm. Trong cô caáu naøy, taâm choát piston khoâng naèm truøng treân ñöôøng taâm xylanh. Söû duïng cô caáu truïc khuyûu thanh truyeàn leäch taâm nhaèm ñaït hai muïc ñích chính sau ñaây: - Giaûm löïc ngang N taùc duïng leân xylanh do ñoù giaûm ñöôïc ñoä va ñaäp, ñoä moøn cuûa piston, xeùcmaêng vaø xylanh, - Taêng ñöôïc dung tích coâng taùc cuûa xylanh khi vaãn giöõ nguyeân ñöôøng kính xylanh D vaø baùn kính quay cuûa khuyûu truïc R. Coù hai phöông aùn laøm leäch taâm: - Laøm leäch ñöôøng taâm xylanh khoûi ñöôøng taâm truïc khuyûu. - Ñöôøng taâm xylanh vaãn tröïc giao vôùi ñöôøng taâm truïc khuyûu nhö cô caáu giao taâm, nhöng taâm choát piston laïi leäch khoûi ñöôøng taâm xylanh. Ñeå giaûm löïc ngang N, bao giôø ñoä leäch taâm cuõng phaûi leäch veà phía chieàu quay cuûa truïc khuyûu. Nghóa laø, neáu ñoä leäch taâm boá trí leäch veà beân phaûi (nhö hình 1.5) thì chieàu quay cuûa truïc khuyûu phaûi theo chieàu kim ñoàng hoà. II.2. Quy luaät ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston II.2.1. Vò trí ñieåm cheát vaø haønh trình cuûa piston a) Ñieåm cheát cuûa piston Do boá trí leäch taâm neân quy luaät ñoäng hoïc cuûa nhoùm piston thay ñoåi. Vì vaäy, vò trí cuûa ñieåm cheát treân vaø ñieåm cheát döôùi cuõng thay ñoåi. 13
Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn Nhö hình veõ ta thaáy khi piston leân ñeán ñieåm cheát treân A’ thì taâm choát khuyûu B ñaõ leäch ñeán vò trí ÑCT A’ ñieåm cheát treân treân voøng troøn R, leäch khoûi phöông x thaúng ñöùng moät goùc . Khi piston xuoáng ñeán ñieåm 1 cheát döôùi A’’, taâm choát khuyûu luùc naøy naèm ôû vò trí A ñieåm cheát döôùi treân voøng troøn R vaø ñaõ quay qua ñieåm S goác treân moät goùc . 2  0 Do > 180 neân ta deã daøng ruùt ra keát 1   S  luaän: quaù trình naïp lyù thuyeát (piston ñi töø ñieåm cheát 1 A’’ treân xuoáng ñeán ñieåm cheát döôùi) cuûa ñoäng cô duøng cô ÑCD caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn leäch taâm, ñaõ l ñöôïc keùo daøi. S Vò trí cuûa ñieåm cheát döôùi coù theå xaùc ñònh deã 2 daøng baèng caùc goùc vaø . Do khi piston ôû ñieåm D B 1 2 C cheát treân vaø ñieåm cheát döôùi thì caùc ñieåm A’, O, A1 vaø O A’’, O, A2 thaúng haøng neân töø hai tam giaùc vuoâng E  A’OE vaø A’’OE deã daøng suy ra. a  2 OE a  sin 1 OA' l R (1-11)  OE a A2 A1 sin 2 OA'' l R  Hình 1.5. Cô caáu piston – khuyûu truïc – Trong ñoù: a – ñoä leäch taâm. thanh truyeàn leäch taâm. l – chieàu daøi thanh truyeàn. R – baùn kính quay cuûa truïc khuyûu. Goïi a vaø R luùc ñoù coâng thöùc (1-11) coù theå vieát döôùi daïng: k  R l k  k  sin 1 1 arcsin  1 do ñoù:  1   k k sin 2 2 arcsin  1  1 b) Haønh trình cuûa piston Goïi S1, S2 laø khoaûng caùch töø ñieåm cheát treân A’ vaø ñieåm cheát döôùi A’’ ñeán truïc hoaønh, thì haønh trình S cuûa piston coù theå xaùc ñònh deã daøng nhö sau: 2 2 2 2 S S1 S2 l R a l R a 2 2 1 2 1 2 (1-12) R 1 k 1 k   Roõ raøng laø neáu k = 0 (nhö coù cô caáu truïc khuyûu thanh truyeàn giao taâm) thì S = 2R. Thoâng thöôøng k coù trò soá raát nhoû, trong caùc ñoäng cô ngaøy nay a < 5 mm neân k thöôøng bieán ñoäng trong phaïm vi k = 0,04 0,20.  14
Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn Trong bieåu thöùc (1-12) ñeå veá phaûi toàn taïi, k phaûi thoaû ñöôïc ñieàu kieän sau: 1 0 k 1  II.2.2. Chuyeån vò cuûa piston Töø hình 1.5 ta thaáy khi truïc khuyûu quay ñi moät goùc , chuyeån vò piston tính töø ñieåm cheát treân A’ ta coù theå xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: 2 2 (1-13) x l R a R cos l coss Quan heä giöõa goùc vaø coù theå xaùc ñònh töø tam giaùc ABD vaø BCO:  lsin  R sin a do ñoù: sin   sin k vaø 2 2 2 (1-14) cos 1 sin  1  sin k thay (1-14) vaøo (1-13) ta coù: 2 2 2 2 x 1 R a R cos l 1  sin k 2 hay 1 2 1 2 2 (1-15) x R. 1 k cos . 1  sin k   II.2.3. Vaän toác cuûa piston Ñaïo haøm hai veá phöông trình (1-15) ñoái vôùi thôøi gian vaø ruùt goïn, cuoái cuøng ta ñöôïc: dx dx d sin  (1-16) v . R dt d dt cos Veà daïng coâng thöùc ta thaáy (1-16) hoaøn toaøn gioáng nhö coâng thöùc tính vaän toác chính xaùc cuûa piston cô caáu khuyûu truïc thanh truyeàn giao taâm. Tuy nhieân ñieàu khaùc nhau laø goùc trong coâng thöùc  (1-16) bao haøm soá haïng leäch taâm k. II.2.4. Gia toác cuûa piston Ñaïo haøm hai veá phöông trình (1-16) ñoái vôùi thôøi gian vaø ruùt goïn, cuoái cuøng ta ñöôïc: cos cos2 j R 2  (1-17)   3 cos cos  Gia toác cuûa piston trong cô caáu truïc khuyûu thanh truyeàn leäch taâm cuõng coù daïng hoaøn toaøn gioáng nhö gia toác cuûa cô caáu khuyûu truïc thanh truyeàn giao taâm. Caùc coâng thöùc (1-15), (1-16) vaø (1-17) laø daïng coâng thöùc chính xaùc duøng ñeå xaùc chuyeån vò, vaän toác vaø gia toác cuûa piston trong cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn leäch taâm. Treân thöïc teá, ñeå thuaän tieän hôn trong vieäc tính toaùn, quy luaät ñoäng hoïc cuûa piston coù theå xaùc ñònh ôû daïng coâng thöùc gaàn ñuùng sau. 1 Ta coù: 2 2 2 2 2 cos 1 sin  1  sin k 1  sin k 2 Trieån khai nhò thöùc Newton keát hôïp vieäc loaïi boû caùc voâ cuøng beù baäc 4 trôû ñi vaø boû qua soá haïng k2, sau ñoù theá vaøo phöông trình (1-15) ta ñöôïc: 15
Chöông 1 – Ñoäng hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn 1 x R. 1 cos 1 cos 2 k sin (1-18)  4 Laáy ñaïo haøm hai veá phöông trình treân theo thôøi gian, ta ñöôïc: dx  (1-19) v R. sin sin 2 k cos dt 2 Laáy ñaïo haøm hai veá phöông trình (1-19) theo thôøi gian, ta ñöôïc: dv 2 (1-19) j R . cos  cos 2 k sin dt II.3. Quy luaät ñoäng hoïc cuûa thanh truyeàn trong cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn leäch taâm II.3.1. Goùc laéc  Trong phaàn chöùng minh quy luaät ñoäng hoïc cuûa piston ta ñaõ coù: sin = .(sin – k) (1-21)   á Do ñoù chuyeån vò goùc cuûa thanh truyeàn coù theå xaùc ñònh deã daøng theo coâng thöùc sau: = arcsin (sin – k) (1-22)  . á  II.3.2. Vaän toác goùc tt Laáy ñaïo haøm hai veá phöông trình (1-21) theo thôøi gian ta coù: dâ  cosâ ë.ù.cosá dt Do ñoù : = . cosá (1-23) tt  cosâ Coâng thöùc 1-23 cuõng gioáng nhö coâng thöùc tính toác ñoä goùc cuûa thanh truyeàn giao taâm nhöng quan heä cuûa goùc vôùi goùc coù lieân quan ñeán heä soá k vaø phaûi xaùc ñònh theo (1-21)  cos Do ñoù: tt = . . á (1-24)    2 2 1 ë (siná k) II.3.3. Gia toác goùc tt Laáy ñaïo haøm hai veá phöông trình (1-24) theo thôøi gian ta coù: 2 2 sinâ siná. cos â ë.cos á. 2 siná å tt  . 3 cos  Thay bieåu thöùc (1-21) vaøo phöông trình treân ta coù : 2 sin .1 2 (sin k) 2 2 cos2 (sin k) tt = – .     (1-25)    2 2 3/ 2 1  (sin k)  Caùc coâng thöùc (1-22), (1-24) vaø (1-25) laø daïng coâng thöùc chính xaùc duøng ñeå xaùc chuyeån vò goùc, toác ñoä goùc vaø gia toác goùc cuûa thanh truyeàn. 16
pdfMachine by Broadgun Software - a great PDF writer! - a great PDF creator! - Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn 17
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn Chöông 2 ÑOÄNG LÖÏC HOÏC CUÛA CÔ CAÁU PISTON – KHUYÛU TRUÏC – THANH TRUYEÀN I. KHAÙI NIEÄM Nghieân cöùu ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn laø coâng vieäc xaùc ñònh caùc hôïp löïc vaø moâmen taùc duïng leân cô caáu. Caùc löïc taùc duïng naøy bao goàm: löïc quaùn tính, löïc khí theå, troïng löïc vaø löïc maù saùt. Caùc moâmen bao goàm: moâmen laøm quay truïc khuyûu ñoäng cô vaø moâmen laät. Trong quaù trình ñoäng cô laøm vieäc, löïc quaùn tính vaø löïc khí theå coù giaù trò raát lôùn vaø thay ñoåi theo goùc quay cuûa truïc khuyûu. Troïng löïc vaø löïc ma saùt coù giaù trò raát nhoû neân trong quaù trình tính toaùn ta khoâng tính ñeán. Ñeå tính ñöôïc trò soá cuûa löïc quaùn tính, vieäc ñaàu tieân phaûi xaùc ñònh khoái löôïng chuyeån ñoäng cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn. II. KHOÁI LÖÔÏNG CUÛA CAÙC CHI TIEÁT CHUYEÅN ÑOÄNG Khoái löôïng chuyeån ñoäng cuûa cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn chia laøm hai loaïi: - Khoái löôïng chuyeån ñoäng tònh tieán cuûa caùc chi tieát chuyeån ñoäng tinh tieán. - Khoái löôïng chuyeån ñoäng quay cuûa caùc chi tieát chuyeån ñoäng quay. Sau ñaây laàn löôït xeùt khoái löôïng cuûa caùc nhoùm chi tieát trong cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn. II.1. Khoái löôïng cuûa nhoùm piston Khoái löôïng cuûa nhoùm piston laø khoái löôïng cuûa caùc chi tieát chuyeån ñoäng thaúng bao goàm khoái löôïng cuûa piston, xeùcmaêng, choát piston, caùc chi tieát haõm choát, mnp = mp + mx + mc + mh + (kg) Hoaëc m = G np 1 (G + G + G + G +. . . .) (kg) np p x c h g g Trong ñoù : mnp – khoái löôïng nhoùm piston (kg). Gnp – troïng löôïng nhoùm piston (kG). Gp, Gx, Gc, Gg – troïng löôïng cuûa piston, xecmaêng, choát piston vaø caùc chi tieát haõm choát (kG). mp , mx , mc , mg – khoái löôïng cuûa piston, xecmaêng, choát piston vaø caùc chi tieát haõm choát (kg). g – gia toác troïng tröôøng (g = 9,81 m/s2). II.2. Khoái löôïng cuûa nhoùm thanh truyeàn Thanh truyeàn chuyeån ñoäng khaù phöùc taïp, ñaàu nhoû chuyeån ñoäng tònh tieán, ñaàu to chuyeån ñoäng quay, thaân chuyeån ñoäng laéc. Vì vaäy khi tính toaùn ngöôøi ta thöôøng thay theá thanh truyeàn baèng moät heä töông ñöông coù khoái löôïng taäp trung taïi moät hoaëc nhieàu ñieåm theo nhöõng ñieàu kieän thay theá sau: - Toång caùc khoái löôïng thay theá phaûi baèng khoái löôïng thöïc cuûa thanh truyeàn. - Troïng taâm cuûa heä thay theá phaûi truøng vôùi troïng taâm thöïc cuûa thanh truyeàn. 18
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn - Moâmen quaùn tính cuûa caùc khoái löôïng thay theá ñoái vôùi troïng taâm phaûi baèng moâmen quaùn tính thöïc cuûa thanh truyeàn ñoái vôùi troïng taâm cuûa noù. Caùc ñieàøu kieän thay theá treân ñöôïc bieåu dieãn baèng heä phöông trình sau: n  mi mtt i 1 n m r 0  i i  (2-1) i 1 n m r2 I  i i G i 1  Trong ñoù: mtt – khoái löôïng cuûa thanh truyeàn. mi – khoái löôïng thay theá thöù i. n – soá khoái löôïng thay theá. ri – khoûang caùch töø taâm khoái löôïng thöù i ñeán troïng taâm G cuûa thanh truyeàn. IG – moâmen quaùn tính cuûa thanh truyeàn. II.2.1. Thay theá khoái löôïng cuûa thanh truyeàn baèng heä töông ñöông moät khoái löôïng Trong phöông aùn thay theá naøy, toaøn boä khoái C’’1 löôïng cuûa thanh truyeàn taäp trung veà troïng taâm G, A caùch taâm ñaàu nhoû moät khoaûng l . Khi chuyeån ñoäng tt 1 song phaúng, khoái löôïng naøy sinh ra caùc löïc quaùn tính: t C1 = mtt .j C = m .l .  2 tt 1 tt (2-2) l C C = m .l . 2 1 1 3 tt 1  tt Trong ñoù: C l 2 J – gia toác cuûa piston. tt – gia toác goùc cuûa thanh truyeàn. C3  C’ – vaän toác goùc cuûa thanh truyeàn. 1 tt C2 C – löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán, B 1 ngöôïc chieàu vôùi gia toác j cuûa piston. C 3 C – löïc quaùn tính treân phöông thaúng goùc vôùi 2 O  ñöôøng taâm thanh truyeàn ngöôïc chieàu vôùi gia toác goùc cuûa thanh truyeàn. tt Hình 2.1. Heä löïc khi thay theá thanh truyeàn C3 – löïc quaùn tính ly taâm khi thanh truyeàn baèng heä töông ñöông moät khoái löôïng. quay quanh taâm A. Treân sô ñoà löïc ôû hình 2.1, khi phaân tích C1 thaønh löïc C’1 vaø C’’1 ñaët ôû taâm ñaàu to vaø taâm ñaàu nhoû thanh truyeàn ta coù: 19
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn l l C’1 = 1 1 C1 mtt . . j l l l l l l C’’1 = 1 1 C1 m tt . . j l l Chuyeån löïc C2 vaø löïc C3 xuoáng taâm ñaàu to. Ta coù theå vieát phöông trình hôïp löïc cuûa caùc löïc quaùn tính taùc duïng leân taâm ñaàu to nhö sau: ' l1 2 C1 C2 C3 m tt . . j m tt .l1 .å tt m tt .l1 .ùtt l l 1 2 m tt . j l.å tt l.ùtt l Caên cöù vaøo tính chaát chuyeån ñoäng cuûa taâm B, ta coù theå khaúng ñònh: 2 2 j l.ått l.tt R ù Do ñoù: ' l1 2 (2-3) C1 C2 C3 m tt .R ù l Töø keát quaû treân ta thaáy, sau khi thay theá thanh truyeàn baèng heä töông ñöông moät khoái löôïng, cô caáu khuyûu truïc thanh truyeàn seõ chòu taùc duïng cuûa moät khoái löôïng l l1 ñaët taïi taâm ñaàu nhoû vaø m tt . l moät khoái löôïng l1 ñaët taïi taâm ñaàu to. Ngoaøi ra coøn chòu moät moâmen quaùn tính thanh truyeàn: m tt . l (2-4) M C C 2 . l l1 m tt . tt .l1. l l1 Do giaû thieát toaøn boä khoái löôïng thanh truyeàn taäp trung veà troïng taâm G neân moâmen quaùn tính cuûa noù baèng khoâng. Ñieàu ñoù chöùng toû phöông aùn thay theá naøy khoâng hôïp lyù. II.2.2. Thay theá khoái löôïng thanh truyeàn baèng heä töông ñöông hai khoái löôïng Khi thay theá khoái löôïng thanh truyeàn baèng heä töông ñöông hai khoái löôïng: moät khoái löôïng mA ñaët taïi A mA taâm ñaàu nhoû vaø moät khoái löôïng mB coøn laïi ñaët taïi taâm ñaàu to, sô ñoà tính toaùn coù daïng nhö (hình 2.2). Phaân boá treân cho thaáy ngay ñöôïc tính chaát chuyeån ñoäng vaø aûnh höôûng cuûa löïc quaùn tính ôû ñaàu to G vaø ñaàu nhoû thanh truyeàn. Tuy vaäy, phöông phaùp naøy khoâng thoûa maõn ñöôïc caùc ñieàu kieän thay theá ñaõ neâu trong heä phöông B mB trình (2-1); noù chæ thoaû maõn hai ñieàu kieän ñaàu, cuï theå: O mA + mB = mtt (2-5) m .l – m .(l – l ) = 0 Hình 2.2. Phaân boá khoái löôïng thanh truyeàn A 1 B 1 thaønh heä töông ñöông hai khoái löôïng. Ta ruùt ra ñöôïc: 20
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn l l1 m A m tt . l (2-6) l1 m B m tt . l Moâmen quaùn tính cuûa heä thay theá luùc naøy baèng: l l 2 l 2 J0 = 1 1 mtt . .l1 m tt . . l l1 m tt . l l1 .l1 IG l l Ñeå thuaän tieän trong vieäc tính toaùn, thieát keá ngaøy nay ngöôøi ta vaãn duøng phöông aùn thay theá khoái löôïng thanh truyeàn baèng heä töông ñöông: moät khoái löôïng taäp trung taïi taâm ñaàu nhoû vaø moät khoái löôïng taäp trung ôû taâm ñaàu to. Phöông aùn naøy coù öu ñieåm laø ñôn giaûn vaø thuaän lôïi trong quaù trình tính toaùn, tuy coù sai soá nhöng ñieàu naøy khoâng aûnh höôûng lôùn ñeán quaù trình tính toaùn. Ngaøy nay trong tính toaùn, ngöôøi ta thöôøng xaùc ñònh khoái löôïng taäp trung taïi taâm ñaàu nhoû (mA) vaø khoái löôïng taäp trung taïi taâm ñaàu to (mB) theo coâng thöùc kinh nghieäm sau: - Ñoäng cô oâ toâ: mA = (0,275 ÷ 0,359).mtt mB = (0,650 ÷ 0,725).mtt - Ñoäng cô tónh taïi vaø taøu thuyû: mA = (0,35 ÷ 0,40).mtt mB = (0,60 ÷ 0,65).mtt II.3. Khoái löôïng cuûa khuyûu truïc Ñeå xaùc ñònh khoái löôïng cuûa khuyûu truïc, ta taïm chia khuyûu truïc thaønh caùc phaàn nhö (hình 2.3). Trong ñoù goàm: - Phaàn khoái löôïng chuyeån ñoäng quay theo baùn kính R laø khoái löôïng cuûa choát khuyûu (mch). - Phaàn khoái löôïng chuyeån ñoäng quay theo baùn kính laø phaàn khoái löôïng cuûa maù khuyûu (m ), m vôùi laø khoaûng caùch töø troïng taâm cuûa maù khuyûu ñeán taâm coå khuyûu. m mk ch mm R  Hình 2.3. Phaân boá khoái löôïng cuûa khuyûu truïc. 21
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn Ñeå quy khoái luôïng maù khuyûu veà taâm choát khuyûu ta phaûi thay theá baèng khoái löôïng töông ñöông “mmr” vaø xaùc ñònh baèng phöông trình caân baèng löïc quaùn tính sau: m .R. 2 = m . . 2 mr  m  ñ (2-7) m mr m m . R Do ñoù khoái löôïng chuyeån ñoäng quay cuûa khuyûu truïc laø: m k m ch 2.m mr Suy ra: m = m + 2 m k ch . . m R II.4. Khoái löôïng caùc chi tieát chuyeån ñoäng tònh tieán Khoái löôïng chuyeån ñoäng tònh tieán cuûa cô caáu khuyûu truïc thanh truyeàn laø: M = mnp + mA (kg) (2-8) Trong thöïc teá khoái löôïng chuyeån ñoäng tònh tieán cuûa cô caáu truïc khuyûu thanh truyeàn thöôøng tính treân ñôn vò dieän tích ñænh piston, do ñoù: M 1 2 m = m m . (kg/m ) A np FP FP 2 Trong ñoù: Fp – dieän tích ñænh piston (m ). mnp – khoái löôïng nhoùm piston (kg). m khoái löôïng quy veà ñaàu nhoû thanh truyeàn (kg). A II.5. Khoái löôïng caùc chi tieát chuyeån ñoäng quay Khoái löôïng chuyeån ñoäng quay cuûa cô caáu khuyûu truïc thanh truyeàn laø: Mr = mk + mB (kg) (2-9) Khoái löôïng chuyeån ñoäng quay cuûa cô caáu truïc khuyûu thanh truyeàn khi tính treân ñôn vò dieän tích piston coù daïng sau: 2 M r 1 (kg/m ) m r mk m B . FP FP 2 Trong ñoù: Fp – dieän tích ñænh piston (m ). mk – khoái löôïng chuyeån ñoäng quay cuûa truïc khuyûu (kg). Vôùi khoái löôïng chuyeån ñoäng quay cuûa truïc khuûy mk baèng khoái löôïng choát khuyûu coäng vôùi hai khoái löôïng maù khuyûu . m k m ch 2.m mr m khoái löôïng quy veà ñaàu to thanh truyeàn (kg). B Baûng khoái löôïng nhoùm piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn treân moät ñôn vò dieän tích ñænh piston cuûa caùc ñoäng cô thöïc teá (baûng 2-1): 22
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn Baûng 2-1 Ñoäng cô xaêng Ñoäng cô Diesel Nhoùm chi tieát Chuù yù D = 60 100 mm D = 80 120 mm   2 Piston, mnp (g/cm ) Gía trò lôùn choïn cho ñoäng cô + Hôïp kim nhoâm 8 15 15 30   coù ñöôøng kính + Hôïp kim gang 15 25 25 40   xylanh D lôùn. 2 Thanh truyeàn, mtt (kg/cm ) 10 20 25 40   Gía trò nhoû 2 Truïc khuyûu, mk (kg ) choïn ñoäng cô coù + Theùp reøn 15 20 20 40 tyû soá S   1 D + Gang ñuùc 10 20 15 30   III. HÔÏP LÖÏC VAØ MOÂMEN TAÙC DUÏNG LEÂN CÔ CAÁU PISTON KHUYÛU TRUÏC THANH TRUYEÀN Trong quaù trình laøm vieäc cô caáu piston – thanh truyeàn truïc khuyûu chòu caùc löïc sau: - Löïc khí theå (löïc do moâi chaát chòu neùn vaø khi giaõn nôû sinh ra). - Löïc quaùn tính cuûa caùc chi tieát coù khoái löôïng chuyeån ñoäng (bao goàm: chuyeån ñoäng tònh tieán vaø chuyeån ñoäng quay). - Troïng löïc. - Löïc ma saùt. Trong caùc löïc naøy, löïc quaùn tính vaø löïc khí theå coù trò soá lôùn hôn caû neân trong quaù trình tính toaùn sau naøy ngöôøi ta cuõng thöôøng chæ xeùt ñeán hai loaïi löïc naøy. III.1. Löïc khí theå vaø löïc quaùn tính III.1.1. Löïc khí theå a) Ñònh nghóa Löïc khí theå do aùp suaát khí theå sinh ra taùc duïng leân ñænh piston. Töø keát quaû tính toaùn nhieät, ta veõ ñöôïc ñoà thò coâng P – V. Trieån khai ñoà thò coâng P – V thaønh ñoà thò P – (quan heä giöõa aùp suaát P vaø goùc quay cuûa truïc khuyûu ). Töø hình veõ 2.4, ta coù theå tính ñöôïc aùp suaát khí theå taùc duïng leân ñænh piston töông öùng vôùi caùc giaù trò cuûa goùc quay truïc khuyûu. Khi tính toaùn ngöôøi ta thöôøng hay tính aùp suaát töông ñoái, do ñoù: Pkt = P – Po 2 Trong ñoù: Pkt – aùp suaát khí theå tính theo aùp suaát töông ñoái (MN/m ). P – aùp suaát khí theå trong tính toaùn nhieät (MN/m2). 2 Po – aùp suaát khí trôøi. (MN/m ). Löïc khí theå : Pkt = Pkt.FP (MN). (2-10) 23
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn .D2 2 Trong ñoù: FP – dieän tích ñænh piston, (m ). FP 4 D – ñöôøng kính xylanh (m). b) Ñoà thò coâng P – V vaø ñoà thò coâng trieån khai P – . Töø keát quaû tính toaùn nhieät ta xaây döïng ñöôïc ñoà thò coâng P – V. Ñeå coù ñöôïc ñoà thò coâng trieån khai P – (quan heä giöõa aùp suaát trong xylanh theo goùc quay cuûa truïc khuyûu ñoäng cô) ta duøng phöông Brick sau: - Veõ nöûa ñöôøng troøn taâm O, coù baùn kính R baèng baùn kính quay truïc khuyûu. - Töø O dòch chuyeån veà phía ÑCD moät ñoaïn OO’, vôùi OO’ = R . Trong ñoù laø thoâng soá keát  2 caáu vaø R laø baùn kính quay cuûa truïc khuyûu. - Chaúng haïn muoán xaùc ñònh aùp suaát trong xylanh taïi goùc quay truïc khuyûu laø , tính sau ÑCT  trong quaù trình chaùy – giaõn nôû ta laøm nhö sau. Töø O veõ ñoaïn OH hôïp vôùi phöông naèm ngang moät goùc o nhö hình 2.4, töø O’ keû ñöôøng thaúng song song vôùi OH caét nöûa ñöôøng troøn  taïi H’. Töø H’ keû ñöôøng thaúng song song vôùi truïc tung caét ñöôøng giaõn nôû taïi moät ñieåm, töø ñieåm naøy gioáng sang beân traùi ñeå tìm giaù trò aùp suaát töông öùng (neáu ñoà thò coâng P – V vaø ñoä thò coâng trieån khai P – coù cuøng tyû leä xích cuûa aùp suaát thì giaù trò aùp suaát tìm ñöôïc treân ñoà thò coâng P – V cuõng chính laø giaù trò aùp suaát treân ñoà thò coâng trieån khai P – ). - Töông töï, khi chuùng ta laáy haøng loaït caùc ñieåm töông öùng vôùi töøng quaù trình naïp, neùn, chaùy – giaõn nôû vaø thaûi chuùng ta seõ xaây döïng ñöôïc ñoà thò coâng trieån khai coù daïng nhö hình 2.4. P P (MN/m2) (MN/m2) P0 V 0 180 360 540 720 ÑCT O O’ ÑCD (lít) (ñoä)  H H’ R 2 Hình 2.4. Ñoà thò coâng P V vaø ñoà thò coâng trieån khai P . 24
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn III.1.2. Löïc quaùn tính a) Löïc quaùn tính cuûa khoái löôïng chuyeån ñoäng tònh tieán Löïc quaùn tính cuûa khoái löôïng chuyeån ñoäng tònh tieán, coù theå tính theo coâng thöùc sau: P = mj = mR 2.(cos + cos2 ) (2-11) j   Goïi: P = – mR 2cos laø löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1. j1  P = – mR 2 cos2 laø löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2. j2   Ta coù: Pj = Pj1 + Pj2 Chu kyø cuûa löïc quaùn tính caáp 1 öùng vôùi moät voøng quay truïc khuyûu. Chu kyø cuûa löïc quaùn tính caáp 2 öùng vôùi 1 voøng quay truïc khuyûu. 2 Löïc quaùn tính Pj luoân taùc duïng treân phöông ñöôøng taâm cuûa xylanh. Khi piston ôû ÑCT löïc quaùn tính Pj coù trò soá aâm, chieàu taùc duïng höôùng leân treân (chieàu ly taâm ñoái vôùi taâm truïc khuyûu), khi piston ôû ÑCD löïc quaùn tính Pj coù trò soá döông, chieàu taùc duïng höôùng xuoáng (chieàu höôùng vaøo taâm truïc khuyûu). Ñeå thuaän cho vieäc khaûo saùt sau naøy, ta tieán haønh xeùt daáu löïc quaùn tính töông öùng vôùi caùc giaù trò cuûa goùc quay truïc khuyûu . 3600 0 0o 360 0o 3150 0  45  0 2700 90 0 2250 135 1800 P = – mR 2cos P = – mR 2 cos2 j1  j2   Hình 2.5. Chieàu taùc duïng vaø daáu cuûa löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán. Treân hình 2.5 ta thaáy: - Ñoái vôùi löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1: P = – mR 2cos j1  Trong phaïm vi = 00 900 vaø = 2700 3600 löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 coù   trò soá aâm. Trong phaïm vi = 900 2700 löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 coù trò soá döông.  - Ñoái vôùi löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2: P = – mR 2 cos2 j2   Trong phaïm vi = 00 450, = 1350 2250 vaø = 3150 3600 löïc quaùn tính chuyeån ñoäng    tònh tieán caáp 2 coù trò soá aâm. Trong phaïm vi = 450 1350 vaø = 2250 3150 löïc quaùn tính chuyeån   ñoäng tònh tieán caáp 2 coù trò soá döông. 25
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn b) Löïc quaùn tính cuûa khoái löôïng chuyeån ñoäng quay Löïc quaùn tính cuûa khoái löôïng chuyeån ñoäng quay Pk, taùc duïng treân ñöôøng taâm maù khuyûu. Chieàu ly taâm ñoái vôùi taâm truïc khuyûu. Ñoä lôùn : P = – m R 2 = const. (2-12) k r  Trong ñoù: mr – khoái löôïng cuûa caùc chi tieát chuyeån ñoäng quay. R – baùn kính quay truïc khuyûu. – vaän toác goùc cuûa truïc khuyûu.  III.2. Hôïp löïc vaø moâmen taùc duïng leân cô caáu piston – khuyûu truïc thanh truyeàn giao taâm Löïc taùc duïng leân choát piston P1 laø hôïp löïc cuûa löïc quaùn tính vaø löïc khí theå. Noù taùc duïng leân choát piston vaø ñaåy thanh truyeàn (hình 2.6). P1 = Pkt + Pj (MN) (2-13) Do trong quaù trình tính toaùn ñoäng löïc hoïc, caùc löïc naøy thöôøng ñöôïc tính treân ñôn vò dieän tích ñænh piston neân sau khi chia 2 veá cuûa bieåu thöùc treân cho dieän tích piston FP ta coù: p1 = pkt + pj P p 1 1 (MN/m2) FP Pj p j FP Phaân P1 thaønh 2 thaønh phaân löïc: ptt – Löïc taùc duïng treân phöông ñöôøng taâm thanh truyeàn. N N – Löïc taùc duïng treân phöông thaúng goùc ñöôøng taâm xylanh . p1 ptt = + (2-14) p1 p tt N Töø quan heä löôïng giaùc, ta coù theå xaùc ñònh A ñöôïc trò soá cuûa p vaø N.  tt +  1  Hình 2.1 p tt p1 cos (2-15)   N p .tg T 1   Z Phaân ptt thaønh 2 thaønh phaân löïc: Löïc tieáp O tuyeán T vaø löïc phaùp tuyeán Z (sau khi ñaõ dôøi xuoáng ptt taâm choát khuyûu). Trò soá cuûa T vaø Z ñöôïc xaùc ñònh döïa theo quan heä sau: sin T p sin p   tt  1 cos (2-16)  Hình 2.6. Heä löïc taùc duïng treân cô caáu piston cos  – khuyûu truïc – thanh truyeàn giao taâm. Z p tt cos  p1 cos  26
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn Löïc quaùn tính Pk cuûa khoái löôïng chuyeån ñoäng quay laø löïc ly taâm, coù trò soá khoâng ñoåi: P = m .R. 2 = const (2-17) k r  Töø phaân tích löïc ôû treân ta coù theå ruùt ra keát luaän sau: - Löïc khí theå do aùp suaát khí theå sinh ra taùc duïng leân naép xylanh, thaân xylanh vaø leân piston. - Hôïp löïc cuûa löïc quaùn tính vaø löïc khí theå taùc duïng leân choát piston sinh ra löïc ñaåy thanh truyeàn, ñoàng thôøi cuõng taùc ñoäng leân oå truïc vaø treân thaân maùy. Phaân löïc tieáp tuyeán T taïo thaønh moâmen quay truïc khuyûu ñoäng cô. Moâmen naøy tính theo coâng thöùc: M = T.R (2-18) - Löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán taùc duïng leân oå truïc, treân choát khuyûu vaø choát piston. Löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay (löïc ly taâm) laø löïc luoân taùc duïng leân oå truïc khuyûu vaø luoân coù giaù trò laø moät haèng soá. - Löïc N taïo thaønh moâmen ngöôïc chieàu MN (moâmen laät). MN = N.A = N (l.cos + R.cos )  = p .tg ( l.cos + R.cos ) 1   = sin( ) .R (2-19) p1. cos Trong ñoù: A – khoaûng caùch töø löïc N ñeán taâm truïc khuyûu. Trò soá cuûa moâmen ngöôïc chieàu vöøa baèng trò soá cuûa moâmen quay truïc khuyûu nhöng traùi chieàu. Moâmen ngöôïc chieàu naøy taùc duïng leân thaân maùy vaø do thaân maùy chòu ñöïng. Trong quaù trình ñoäng cô laøm vieäc, moâmen quay truïc khuyûu M laøm quay truïc khuyûu vaø ñöa coâng suaát ra ngoaøi. Moâmen naøy ñöôïc caân baèng bôûi caùc moâmen sau: - Moâmen caûn do löïc caûn vaø do löïc ma saùt cuûa taát caû caùc chi tieát chuyeån ñoâïng taùc duïng treân baùnh ñaø cuûa ñoäng cô. - Moâmen sinh ra bôûi moâmen quaùn tính khi caùc chi tieát ñoäng cô chuyeån ñoäng quy veà taâm truïc khuyûu laø J . Neáu gia toác goác laø , thì moâmen caûn sinh ra laø J . Do ñoù: o  o M = M + J . (2-20) c o Neáu xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa moâmen thanh truyeàn M thì löïc trong heä löïc taùc duïng treân cô caáu khuyûu truïc thanh truyeàn giao taâm phaûi tính theo caùc coâng thöù sau ñaây: M t  N p1tgâ  lcosâ sin( ) cos T p á â M á  1 t cosâ lcosâ (2-21) cos(á â) siná  Z p1 M t  cosâ lcosâ sin(á â) cosá M p1R M t 1 ë N  cos cos â â  27
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn III.3. Hôïp löïc vaø moâmen taùc duïng leân cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn leäch taâm Trong cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh ÑCT truyeàn leäch taâm, quan heä giöõa goùc cuûa truïc N A khuyûu vôùi goùc laéc cuûa thanh truyeàn ñöôïc xaùc  ñònh theo coâng thöùc sau: S p p sin .(sin k) 1 tt   2 2 cos 1  (sin k) S A Caùc coâng thöùc tính löïc vaø moâmen trong heä 1  ÑCD löïc hoaøn toaøn gioáng nhö caùc coâng thöùc tính löïc vaø moâmen trong cô caáu khuyûu truïc thanh truyeàn giao  + taâm. Tuy nhieân caùc soá haïng coù chöùa thoâng soá goùc S  2 trong toaøn boä caùc coâng thöùc treân phaûi thay baèng Z P  B k quan heä ñaõ neâu trong coâng thöùc (1-16) O Töø heä löïc giôùi thieäu nhö hình veõ 2.7, ta T cuõng coù: p p = p + p a tt 1 kt j p = p – m.R. 2(cos + .cos2 + .ksin ) 1 kt    Hình 2.7. Heä löïc taùc duïng treân cô caáu piston Do = + neân ta cuõng coù: p1 p tt N – khuyûu truïc – thanh truyeàn leäch taâm. 1  p tt p1. (2-22) cosâ N p1.tgâ  ptt cuõng ñöôïc phaân thaønh löïc phaùp tuyeán Z vaø löïc tieáp tuyeán T vôùi: T = sin( ) p1. cos Thay theá baèng quan heä gaàn ñuùng (giôùi thieäu trong phaàn ñoäng hoïc), ta coù:  T p1(sin .sin 2 .k.cos ) 2 (2-23) cos( ) .(sin k) Z p1 P1. cos sin . cos 1 2 (sin k)2  Moâmen laät: M = N.A = N.(l.cos + R.cos ) = 1 (2-24) N  N.R . co s cos ë Do ñoä leäch taâm: 1 a R sin lsin  R sin sin   a 1 k sin sin  Neân R  (2-25) 1 (sin k)  sin  28
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn Theá 1 trong bieåu thöùc (2-25) vaøo bieåu thöùc tính moâmen laät (2-24), ta ñöôïc:  (sin k) MN = N.A = N.R. .cos cos P .R. sin k tg .cos (2-26)  1  sin  Tuy nhieân, do ñaây laø cô caáu leäch taâm, neân ngoaøi moâmen laät MN coøn coù theâm moät moâmen laät khaùc, do löïc P1 gaây ra: sin MP = P1.a =  (2-27) p1. R . sin ë Vì vaäy thaân maùy cuûa ñoäng cô duøng cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn leäch taâm chòu moät moâmen laät toång coäng laø: sin sin Ml = MN + MP = p . R . sin k  . cos sin   1 cos  ë sin sin sin( ) Do sin – k =  neân Ml = p . R .  . cos sin p . R  (2-28)  1 1  cos  cos  Keát luaän Moâmen laät trong ñoäng cô duøng cô caáu piston – khuyûu truïc – thanh truyeàn leäch taâm cuõng baèng moâmen chính cuûa ñoäng cô: Ml = M = T.R  = sin( ) (2-29) p1. R cos  III.4. Hôïp löïc vaø moâmen taùc duïng treân truïc khuyûu cuûa ñoäng cô moät haøng xylanh III.4.1. Goùc coâng taùc k Goùc coâng taùc laø goùc quay cuûa truïc khuyûu öùng vôùi khoaûng thôøi gian giöõa hai laàn laøm vieäc keá tieáp nhau cuûa hai xylanh. Noù quyeát ñònh tính ñoàng ñeàu cuûa quaù trình laøm vieäc cuûa ñoäng cô coù nhieàu xylanh. Tuy nhieân, caùc khuyûu boá trí leäch nhau nhö theá naøo coøn tuyø thuoäc vaøo thöù töï laøm vieäc cuûa caùc xylanh. Khi choïn goùc leäch cuûa khuyûu truïc vaø thöù töï laøm vieäc cuûa caùc xylanh phaûi chuù yù: - Ñaûm baûo phuï taûi taùc duïng leân caùc oå truïc beù nhaát. - Ñaûm baûo quaù trình naïp, thaûi coù hieäu suaát cao nhaát. - Ñaûm baûo keát caáu truïc khuyûu ñôn giaûn nhaát, deã cheá taïo (coù tính coâng ngheä toát). - Ñaûm baûo tính caân baèng toát nhaát cuûa ñoäng cô. Thoâng thöôøng khoù coù theå thoûa maõn cuøng moät luùc taát caû caùc yeâu caàu treân; do ñoù löïa choïn goùc coâng taùc vaø thöù töï laøm vieäc cuûa caùc xylanh thöôøng xuaát phaùt töø hai ñieàu kieän ñaàu. Ñoái vôùi ñoäng cô 4 kyø, khi truïc khuyûu quay 2 voøng, moãi xylanh ñeàu hoaøn thaønh moät chu trình coâng taùc. Ñoái vôùi ñoäng cô 2 kyø, truïc khuyûu quay 1 voøng, moãi xylanh ñeàu hoaøn thaønh moät chu trình coâng taùc. Vì vaäy goùc coâng taùc cuûa caùc khuyûu truïc coù theå xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: 29
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn = 180. (2-30) K i Trong ñoù: i – soá xylanh. – soá kyø cuûa ñoäng cô.  Töø coâng thöùc treân ta thaáy goùc coâng taùc cuûa khuyûu truïc chæ phuï thuoäc vaøo soá kyø vaø soá xylanh. Ñieàu ñoù coù nghóa laø ñoái vôùi moãi ñoäng cô, coù theå löïa choïn nhieàu thöù töï laøm vieäc öùng vôùi nhieàu keát caáu khaùc nhau cuûa truïc khuyûu. Tuy nhieân trong soá ñoù chæ coù moät thöù töï laøm vieäc toát nhaát, thoûa maõn ñeán möùc toái ña nhöõng yeâu caàu veà ñoäng hoïc, ñoäng löïc hoïc, tính caân baèng cuûa ñoäng cô, Ví duï: vôùi keát caáu truïc khuyûu nhö sô ñoà 2.8 beân döôùi seõ coù caùc thöù töï laøm vieäc cuûa caùc xylanh nhö sau: 1 – 2 – 3 – 6 – 5 – 4 1 – 5 – 3 – 6 – 2 – 4 1 – 5 – 4 – 6 – 2 – 3 1 – 2 – 4 – 6 – 5 – 3 Tuy nhieân chæ coù thöù töï laøm vieäc 1 – 5 – 3 – 6 – 2 – 4 laø toát hôn caû, vì vaäy ñoäng cô boán kyø 6 xylanh thöôøng duøng thöù töï laøm vieäc naøy. 1 6 1,6 o 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-0 120 2,5 3,4 2 3 4 5 Hình 2.8. Sô ñoà keát caáu truïc khuyûu cuûa ñoäng cô boán kyø, 6 xylanh. III.4.2. Löïc vaø moâmen taùc duïng treân truïc khuyûu cuûa ñoäng cô moät haøng xylanh Heä löïc vaø moâmen taùc duïng leân truïc khuyûu bao goàm caùc löïc sau ñaây: - Löïc phaùp tuyeán Z. - Löïc tieáp tuyeán T. - Löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay Pk. - Moâmen cuûa caùc khuyûu phía tröôùc M  i 1 - Moâmen Mi taùc duïng treân chính khuyûu ñoù. - Moâmen taùc duïng treân coå truïc phía sau cuûa khuyûu.  M i Trong caùc moâmen naøy thì moâmen M bieán thieân theo goùc quay cuûa truïc khuyûu vôùi chu kyø  i bieán thieân phuï thuoäc vaøo soá xylanh vaø soá kyø cuûa ñoäng cô. Ñeå tính ñöôïc moâmen toång M , ta phaûi caên cöù vaøo baûng bieåu dieãn cuûa caùc haønh trình trong  i xylanh ñoäng cô ñeå xaùc ñònh goùc quay cuûa caùc khuyûu. i 30
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn Ví duï: ñoäng cô boán kì 6 xylanh coù thöù töï laøm vieäc 1 – 5 – 3 – 6 – 2 – 4 vôùi sô ñoà keát caáu truïc khuyûu ñöôïc giôùi thieäu treân hình 2.9. Dieãn bieán cuûa caùc quaù trình coâng taùc cuûa caùc xylanh nhö sau: 0o 180o 360o 540o 720o Xylanh 1 Naïp Neùn Chaùy-gn Thaûi Xylanh 2 Xylanh 3 Xylanh 4 Xylanh 5 Xylanh 6 Hình 2.9. Dieãn bieán caùc haønh trình trong caùc xy lanh cuûa ñoäng cô 4 kyø 6 xylanh. Töø baûng baûng dieãn bieán hình 2.9 ta thaáy: Khi khuyûu truïc cuûa xylanh thöù nhaát naèm ôû vò trí 0o (töùc = 00) thì: 1 - Khuyûu truïc cuûa xylanh thöù 2 naèm ôû vò trí 240o, neân = 240o. 2 - Khuyûu truïc cuûa xylanh thöù 3 naèm ôû vò trí 480o, neân = 480o. 3 - Khuyûu truïc cuûa xylanh thöù 4 naèm ôû vò trí 120o, neân = 120o. 4 - Khuyûu truïc cuûa xylanh thöù 5 naèm ôû vò trí 600o, neân = 600o. 5 - Khuyûu truïc cuûa xylanh thöù 6 naèm ôû vò trí 360o, neân = 360o. 6 Thôøi gian ngaén nhaát tính theo goùc quay cuûa truïc khuyûu giöõa hai laàn sinh coâng trong 2 xylanh keà nhau laø: 0 0 0 - Giöõa xylanh thöù nhaát vaø xylanh thöù hai laø 240 (180 +60 ). 0 - Giöõa xylanh thöù hai vaø xylanh thöù ba laø 240 . 0 - Giöõa xylanh thöù ba vaø xylanh thöù tö laø 360 . 0 - Giöõa xylanh thöù tö vaø xylanh thöù naêm laø 240 . 0 - Giöõa xylanh thöù naêm vaø xylanh thöù saùu laø 240 . Vì vaäy tính chòu löïc cuûa caùc coå truïc 1 – 2; 2 – 3; 4 – 5; 5 – 6 hoaøn toaøn gioáng nhau, coøn coå truïc 3 – 4 thì chòu löïc khaùc caùc coå kia. Coå trucï 0 – 1 chòu löïc taùc duïng cuûa xylanh thöù nhaát, coøn coå truïc 6 – 0 chòu löïc taùc duïng cuûa xylanh 6 vaø troïng löôïng cuûa baùnh ñaø. Toång moâmen taùc duïng leân toaøn truïc khuyûu ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc:  M i 6 6 M T .R  i  i i 1 i 1 Trong ñoù: i – soá khuyûu truïc cuûa ñoäng cô (soá xylanh). R - baùn kính quay cuûa truïc khuyûu. 31
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn IV. ÑOÀ THÒ VEÙCTÔ PHUÏ TAÛI TAÙC DUÏNG TREÂN CHOÁT KHUYÛU Ñoà thò veùctô phuï taûi taùc duïng leân toaøn choát 720 khuyûu duøng ñeå xaùc ñònh löïc taùc duïng leân choát 0 khuyûu ôû moãi vò trí cuûa truïc khuyûu. Sau khi coù ñoà thò 540 510 naøy ta coù theå tìm trò soá trung bình cuûa phuï taûi taùc 30 570 108 0 690 duïng treân choát khuyûu. Döïa vaøo ñoà thò phuï taûi ta coù 150 210 480 theå xaùc ñònh khu vöïc chòu löïc ít nhaát, ñeå xaùc ñònh vò 600 360 120 trí khoan loã daàu boâi trôn vaø xaùc ñònh phuï taûi khi 240 330 tính söùc beàn ôû truïc. 270 300 450 660 T Khi veõ ñoà thò veùctô phuï taûi taùc duïng treân 60 630 O 90 choát khuyûu, ta chöa caàn xeùt ñeán löïc quaùn tính 1 420 (MN/m2) P chuyeån ñoäng quay cuûa khoái löôïng thanh truyeàn m2 a ko quy veà taâm choát khuyûu vì phöông vaø trò soá cuûa löïc quaùn tính naøy khoâng ñoåi. Sau khi veõ xong ñoà thò ta O seõ ñaët vaøo sau. Caùch ñoà thò veùctô phuï taûi taùc duïng Q 390 leân choát khuyûu ñöôïc thöïc hieän nhö sau: - Veõ toaï ñoä T – Z goác toaï ñoä O1, chieàu aâm döông cuûa T vaø Z nhö hình veõ. Z 375 - Tính löïc quaùn tính cuûa khoái löôïng chuyeån (MN/m2) ñoäng quay cuûa thanh truyeàn quy veà ñaàu to (tính treân ñôn vò dieän tích piston): Hình 2.10. Ñoà thò vectô phuï taûi taùc duïng treân choát khuyûu. P = - m .R. 2 (MN/m2) ko 2  - Duøng tyû leä xích thích hôïp veõ töø O1 xuoáng döôùi moät veùctô - , veùctô naøy naèm treân truïc Z, Pko goác cuûa veùctô laø O. Ñieåm O laø taâm choát khuyûu. - Treân toaï ñoä T – Z xaùc ñònh caùc trò soá T vaø Z ôû caùc goùc ñoä = 00, 150, 300, .v.v (tuøy theo soá ñieåm chia nhieàu hay ít maø coù trò soá beù hay lôùn; trò soá cuûa T vaø Z laäp baûng vaø tính theo coâng thöùc (2-16). Ta seõ ñöôïc caùc ñieåm 0; 15; 30, v.v nhö treân hình 2.10. Duøng ñöôøng cong noái caùc ñieåm naøy laïi, ta coù ñoà thò veùc tô phuï taûi taùc duïng leân choát khuyûu. T = P .sin( ) = p . sin( ) tt  1 cos  Z = P .cos( ) = p . cos( ) tt  1 cos  - Neáu ta noái ñieåm O vôùi baát kyøø ñieåm naøo treân ñoà thò (ví duï: taïi ñieåm = 3900), ta ñöôïc veùctô bieåu dieãn phuï taûi taùc duïng leân choát khuyûu khi goùc quay cuûa truïc khuyûu laø = 3900, chieàu cuûa veùctô naøy theo chieàu hình veõ. Ñeå tìm ñieåm taùc duïng cuûa veùctô, ta chæ caàn keùo daøi veùctô veà phía goác toaï ñoä O ñeán khi gaëp voøng troøn taïi a, ñieåm a chính laø ñieåm taùc duïng leân beà maët choát khuyûu. Ta thaáy raèng veùctô Q laø hôïp löïc cuûa caùc löïc taùc duïng treân choát khuyûu: (MN/m2) Q Pko T Z Pko Ptt - Trieån khai ñoà thò phuï taûi theo goùc quay cuûa truïc khuyûu ñeå tính phuï taûi trung bình Q . tb 32
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn Q (MN/m2) Qmax Qtb 0 60 120 180 240 300 360 420 480 600 660 720 Hình 2.11. Ñoà thò trieån khai veùctô phuï taûi taùc duïng leân choát khuyûu. Phaân tích ñoà thò phuï taûi ta thaáy raèng daïng phaàn ñuoâi cuûa ñoà thò phuï thuoäc vaøo trò soá cöïc ñaïi cuûa aùp suaát khí theå. Vì vaäy phaàn ñuoâi cuûa ñoà thò veùctô phuï taûi taùc duïng treân choát khuyûu cuûa ñoäng cô Diesel thöôøng daøi hôn phaàn ñuoâi ñoà thò veùctô phuï taûi taùc duïng treân choát khuyûu cuûa ñoäng cô xaêng. Daïng phaàn ñaàu cuûa cuûa ñoà thò phuï thuoäc vaøo löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán. Neáu löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán Pj caøng lôùn thì phaàn ñaàu cuûa ñoà thò caøng to. Ñôn vò phuï taûi trung bình vaø ñôn vò phuï taûi cöïc ñaïi taùc duïng treân choát khuyûu (hoaëc treân oå truïc) tính theo coâng thöùc sau: Q .F K tb p , MN / m 2  tb d c .lc (2-31) Q F  max p 2 K max , MN / m d .l c c  Trong ñoù: Qtb vaø Qmax – phuï taûi bình quaân vaø phuï taûi cöïc ñaïi xaùc ñònh treân hình 2.11 vaø tính baèng (MN/m2). 2 Fp – dieän tích ñænh piston (m ). dc vaø lc – ñöôøng kính vaø chieàu daøi cuûa choát khuyûu tieáp xuùc vôùi ñaàu to thanh truyeàn (m). Trò soá cho pheùp cuûa Ktb quyeát ñònh bôûi ñoä cöùng vöõng cuûa oå truïc (hình thöùc keát caáu cuûa ñoäng cô) vaø keát caáu cuûa oå truïc (loaïi hôïp kim chòu moøn, traïng thaùi beà maët choát khuyûu, ). Trò soá cho pheùp cuûa Kmax quyeát ñònh bôûi khaû naêng laøm vieäc cuûa oå truïc, söï bieán daïng cuûa oå truïc vaø khaû naêng chòu taûi cuûa maøng daàu nhôøn trong oå. Ñeå bieåu thò möùc ñoä va ñaäp cuûa phuï taûi, ngöôøi ta thöôøng duøng heä soá va ñaäp .  K max (2-32)  K tb Thoâng thöôøng yeâu caàu heä soá va ñaäp 4.  33
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn Trong ñoäng cô chöõ V duøng thanh truyeàn toå hôïp thì . Trong caùc tröôøng hôïp bình thöôøng  1,5 trò soá cuûa Ktb vaø Kmax cuûa ñoäng cô Diesel vaø ñoäng cô xaêng duøng cheá hoaø khí thoáng keâ trong baûng sau: Baûng 2-2 Kieåu ñoäng cô ñoát trong, keát caáu oå truïc vaø Ktb Kmax traïng thaùi beà maët choát khuyûu. MN/m2 kG/cm2 MN/m2 kG/cm2 Ñoäng cô Diesel, oå hôïp kim ñoàng – chì, 8 80 25 250 maët choát khuyûu xeâmaêngtít hoaëc toâi. Ñoäng cô Diesel, hôïp kim babít, maët choát 6 60 22 220 khuyûu toâi. Ñoäng cô carburator, hôïp kim babít. 5 50 10 100 V. ÑOÀ THÒ VEÙCTÔ PHUÏ TAÛI TAÙC DUÏNG LEÂN ÑAÀU TO THANH TRUYEÀN Sau khi ñaõ veõ ñöôïc ñoà thò phuï taûi taùc duïng leân choát khuyûu, ta caên cöù vaøo ñaáy ñeå veõ ñoà thò phuï taûi cuûa oå tröôït ôû ñaàu to thanh truyeàn. Caùch veõ xuaát phaùt töø nhöõng nguyeân lyù sau: - Chieàu cuûa löïc taùc duïng Qo, Q1 (löïc taùc duïng 720 leân ñieåm O, ñieåm 1, ) treân ñoà thò phuï taûi cuûa 15 0 choát khuyûu (hình 2.10) traùi chieàu vôùi löïc , , Q o , , treân ñoà thò phuï taûi cuûa ñaàu to thanh 690 Q1 truyeàn nhöng chuùng baèng nhau veà trò soá. 45 - Vò trí cuûa ñieåm taùc duïng töông öùng vôùi goùc 360 330 quay , , , cuûa choát khuyûu laø vò trí 1 2 3 töông öùng vôùi goùc + , + , + , 540 1 1 2 2 3 3 510 cuûa ñaàu to thanh truyeàn bieåu thò nhö treân 480 150 180 600 hình 2.12. Ñoàng thôøi caàn chuù yù chieàu quay 660 120 240 cuûa ñaàu to thanh truyeàn ngöôïc chieàu vôùi chieàu quay cuûa choát khuyûu. 90 270 630 T’ Xuaát phaùt töø nguyeân taéc treân, tieán haønh veõ ñoà thò O phuï taûi taùc duïng treân ñaàu to thanh truyeàn nhö sau: 60 300 - Veõ daïng ñaàu to thanh truyeàn leân moät tôø giaáy 45 ( + )=4 390 630 boùng, taâm cuûa ñaàu to thanh truyeàn laø O. 30  690 390 720 360 330 - Veõ moät voøng troøn baát kì, taâm O. Giao ñieåm o cuûa ñöôøng taâm phaàn thaân thanh truyeàn vôùi 0 450 120 voøng troøn taâm O laø ñieåm 00. 0 600 - Töø ñieåm 0 , ghi treân voøng troøn caùc ñieåm 15, 180 30, 45, theo chieàu quay truïc khuyûu vaø 480 töông öùng vôùi caùc goùc 540 + (caàn 150 150 , 300 300 , 450 450 chuù yù ñeán daáu cuûa ). Z’  Hình 2.12. Ñoà thò veùctô phuï taûi taùc duïng - Ñem tôø giaáy boùng naøy ñaët choàng leân ñoà thò leân ñaàu to thanh truyeàn. phuï taûi cuûa choát khuyûu sao cho taâm O truøng 34
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn vôùi taâm O cuûa ñoà thò veùctô phuï taûi taùc duïng choát khuyûu. Laàn löôït xoay tôø giaáy boùng cho caùc ñieåm 15, 30, 45, truøng vôùi truïc + Z cuûa ñoà thò phuï taûi taùc duïng leân choát khuyûu. Ñoàng thôøi ñaùnh daáu caùc ñieåm ñaàu muùt cuûa caùc veùctô cuûa ñoà thò phuï taûi choát Q 0 , Q15 , Q30 , Q 45 , khuyûu hieän treân tôø giaáy boùng baèng caùc ñieåm 0, 15, 30, 45, - Noái caùc ñieåm 0, 15, 30 ,45, laïi baèng moät ñöôøng cong, ta coù ñoà thò phuï taûi taùc duïng leân ñaàu to thanh truyeàn ( hình 2.12). VI. ÑOÀ THÒ VEÙCTÔ PHUÏ TAÛI TAÙC DUÏNG TREÂN COÅ TRUÏC KHUYÛU VAØ BAÏC LOÙT OÅ TRUÏC CUÛA ÑOÄNG CÔ NHIEÀU HAØNG XYLANH Ñoà thò phuï taûi taùc duïng leân coå truïc coù daïng töông ñoái phöùc taïp, vì löïc taùc duïng leân coå truïc laø hôïp löïc cuûa caùc phaûn löïc do löïc taùc duïng treân hai khuyûu coù chung coå truïc. Do ñoù noù phuï thuoäc vaøo goùc giöõa hai khuyûu vaø trò soá cuûa caùc löïc taùc duïng leân hai khuyûu duøng chung coå truïc sinh ra. Tuy nhieân ñoái vôùi ñoäng cô nhieàu xylanh khoâng phaûi baát cöù coå truïc naøo cuõng phaûi veõ ñoà thò phuï taûi, maø chæ veõ nhöõng ñoà thò phuï taûi cuûa nhöõng coå truïc coù traïng thaùi chòu löïc khaùc nhau. Ñaïi ña soá tröôøng hôïp, coå truïc chòu phuï taûi lôùn nhaát laø coå truïc naèm giöõa hai khuyûu truïc coù goùc leäch khuyûu baèng 3600. Coå truïc naøy thöôøng naèm giöõa truïc khuyûu neân thöôøng laøm daøi hôn caùc coå khaùc. Döôùi ñaây chuùng ta xeùt tröôøng hôïp veõ ñoà thò phuï taûi taùc duïng leân coå truïc khuyûu naèm giöõa hai khuyûu truïc coù goùc leäch khuyûu laø (laáy khuyûu thöù i laøm chuaån). Sô ñoà chung ñeå tính toaùn giôùi thieäu treân hình 2.13 vaø 2.14. Quy öôùc raèng phaûn löïc ôû coå phía ñaàu truïc khuyûu duøng kyù hieäu: Z’i, T’i, p’ki, ; phaûn löïc phaân veà coå phía ñuoâi truïc khuyûu (töùc veà phía beân phaûi cuûa khuyûu truïc treân hình 2.13) duøng kí hieäu: Z”i, T”i, p”ki, pki T Choát khuyûu 1 ki pki+1 Zi Choát khuyûu Zki pki Ti (i+1) Z Z”ki ki+1 Tki+1 T’ p’ki T” p”ki i i T’i+1 Z’i+1 T”i Z’i Z”i Coå khuyûu 1 l’i l”i p’ki+1 li p”ki Hình 2.13. Sô ñoà löïc taùc duïng treân Hình 2.14. Sô ñoà löïc taùc duïng treân khuyûu thöù i. coå truïc i, (i+1). Nhö theá muoán veõ ñoà thò phuï taûi cuûa coå truïc [i, (i+1)] ta phaûi xaùc ñònh caùc phaûn löïc taùc duïng treân coå truïc naøy. Caùc phaûn löïc cuûa caùc löïc Zi, Ti , pki taùc duïng treân caùc coå [(i – 1), i] vaø [i, (i+1)] xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: 35
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn " ' ' Zi .li " Zi . li  Zi ; Zi l l i i " ' ' Ti . li " Ti . li (2-33) Ti ; Ti l l  i i " ' ' p k i . li " pk i . li p ki ; p k i l l i i  Caùc phaûn löïc cuûa caùc löïc Zi+1 ; Ti+1 ; pKi+1 taùc duïng treân caùc coå [i,(i+1)] vaø [(i+1),(i+2)] xaùc ñònh theo coâng thöùc sau: Z . l" Z . l' ' i 1 i 1 " i 1 i 1  Zi 1 ; Zi 1 l l i 1 i 1 T . l" T .l' ' i 1 i 1 " i 1 i 1 (2-34) Ti 1 ; Ti 1 l l  i 1 i 1 " ' ' p k i 1 .li 1 " pk i 1 . li 1 p k i 1 ; p k i 1 l l i 1 i 1  Sô ñoà löïc taùc duïng treân coå truïc [i – (i + 1)] bieåu thò treân hình 2.14. Tuy vaäy, ñeå veõ ñoà thò ñöôïc tieän lôïi, ngöôøi ta thöôøng quy öôùc veõ ñoà thò phuï taûi vôùi giaû thieát caùc phaûn löïc " " ' ' , cuøng chieàu vôùi löïc taùc duïng. Ñoàng thôøi khi xeùt caùc hôïp löïc cuûa caùc löïc taùc Zi , Ti , Zi 1, Ti 1 duïng treân coå [i – (i + 1)] taïm thôøi khoâng xeùt ñeán phaûn löïc p" vaø p' vì caùc löïc naøy ñeàu laø haèng soá. ki ki 1 Sau khi veõ xong ta seõ xaùc ñònh goác toaï ñoä ñoä cöïc. Vôùi caùc giaû thieát nhö treân ta coù theå laäp ñöôïc caùc phöông trình cuûa löïc phaùp tuyeán vaø löïc tieáp tuyeán taùc duïng treân coå truïc [i – (i +1)]. Z Z" Z ' cos T ' sin  i (i 1) i i 1 i 1 (2-35)  T T " T ' cos Z' sin i (i 1) i i 1 i 1  Laäp baûng ñeå tính trò soá cuûa Z vaø T theo caùc goùc quay cuûa truïc khuyûu. [i,(i+1)] [i,(i+1)] Baûng 2-3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 i Ti Zi i+1 Ti+1 Zi+1 " " ' ' T Z Ti Zi Ti 1 Zi 1 i (i 1) i (i 1) 00 100 . . . 7200 Sau khi ñaõ coù trò soá cuûa Z[i,(i+1)] vaø T[i,(i+1)], veõ ñoà thò veùctô phuï taûi cuûa coå truïc khuyûu cuõng tieán haønh töông töï nhö veõ ñoà thò veùctô phuï taûi cuûa choát khuyûu. 36
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn Sau khi veõ xong, ta xeùt ñeán caùc löïc P vaø P (P = m R 2 = const) ñeå xaùc ñònh goác toaï ñoä ki ki+1 k r  cöïc. Ta coù theå duøng caùch xaùc ñònh goác töông töï nhö khi veõ ñoà thò phuï taûi cuûa choát khuyûu, nhöng cuõng coù theå duøng phöông trình sau ñaây ñeå xaùc ñònh toaï ñoä cuûa ñieåm goác O môùi: Z p" p' cos o[i,(i 1) ki ki 1  (2-36)  T p' sin o[i,(i 1)] ki 1  Caàn chuù yù raèng khi dòch goác, ta vieát phöông trình (2-36) vôùi ñieàu kieän ñaõ xeùt phaûn löïc ngöôïc vôùi löïc taùc duïng. Ñieàu ñoù xuaát phaùt töø phöông trình cô baûn sau ñaây : töø ñoù suy ra Z T Pk Q Z T Q ( Pk ) Ñoái vôùi khuyûu truïc coù keát caáu ñoái xöùng, toång löïc quaùn tính cuûa khoái löôïng chuyeån ñoäng quay cuûa moät khuyûu taùc duïng treân moät coå truïc bao goàm caùc löïc sau: m - Löïc quaùn tính cuûa moät nöûa khoái löôïng chuyeån ñoäng quay cuûa thanh truyeàn . 2 m - Löïc quaùn tính cuûa moät nöûa khoái löôïng cuûa choát khuyûu ck . 2 - Löïc quaùn tính cuûa khoái löôïng cuûa moät maù khuyûu mmr. Sau khi xeùt ñeán löïc ly taâm vaø dòch goác ñoà thò, (goác cuûa ñoà thò laø ñieåm O) ta veõ coå truïc thöù [i,(i+1)] vaø hai khuyûu thöù i vaø (i+1) leân ñieåm O, töø O noái vôùi baát kyø ñieåm naøo cuûa ñöôøng cong, ta ñeàu xaùc ñònh ñöôïc veùctô Q ôû ñieåm aáy. Chieàu cuûa veùctô xaùc T + Z ñònh treân hình 2.15. Ñieåm ñaët cuûa veùctô Q treân maët coå truïc laø ñieåm veùctô caét voøng troøn töôïng tröng coå truïc. Sau khi veõ xong, trieån khai ñoà thò veùctô phuï taûi taùc duïng leân coå truïc khuyûu thaønh ñoà thò Q – , roài tính Qtb vaø Qmax theo coâng thöùc (2-31), nhöng kích thöôc d vaø l phaûi laáy theo kích thöôùt cuûa coå truïc. Trò soá Qtb cho pheùp laáy thaáp hôn trò soá Qtb cho pheùp cuûa choát khuyûu 20%. Coøn ñoái vôùi Qmax laáy thaáp hôn trò soá Qmax cho pheùp choát khuyûu 40%. Sôû dó phuï taûi cho pheùp treân coå truïc caàn laáy trò soá nhoû hôn laø vì ñieàu kieän laøm vieäc cuûa coå truïc xaáu hôn choát khuyûu. Löïc quaùn tính do ñoái troïng sinh ra bao giôø cuõng ngöôïc chieàu vôùi löïc PK, vì vaäy khi duøng ñoái troïng, goác toïa ñoä O di ñoäng Hình 2.15. Ñoà thò phuï taûi taùc duïng treân coå truïc cuûa gaàn laïi goác toaï ñoä O1 (hình 2.15). truïc khuyûu coù goùc leäch khuyûu 2400. 37
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn Cuõng caàn löu yù raèng, khi duøng ñoái troïng ñeå giaûm nheï phuï taûi treân coå truïc khuyûu caàn phaûi ñaûm baûo ñieàu kieän caân baèng cuûa toaøn boä ñoäng cô. Sau khi ñaõ coù ñoà thò veùctô phuï taûi taùc duïng treân coå truïc khuyûu, ta veõ ñoà thò veùctô phuï taûi taùc duïng treân baïc loùt oå truïc khuyûu raát deã daøng. Veõ ñoà thò tieán haønh caùc böôùc sau ñaây: - Veõ daïng cuûa oå truïc khuyûu, taâm O treân tôø giaáy boùng. 0 - Veõ moät voøng troøn tuyø yù taâm O vaø chia thaønh 25 phaàn ñeàu nhau (moãi phaàn töông öùng 15 ; chia caøng nhieàu ñieåm caøng toát). Ñieåm 00 laø giao ñieåm cuûa ñöôøng taâm maù khuyûu caét voøng troøn taâm O. Caùc ñieåm laàn löôït chia theo chieàu kim ñoàng hoà. - Ñaët tôø giaáy boùng naøy leân ñoà thò phuï taûi cuûa coå truïc cho taâm O truøng vôùi ñieåm goác O cuûa ñoà thò phuï taûi coå truïc. Laàn löôït xoay cho caùc ñieåm 00, 150, 300, truøng vôùi truïc – Z’, ñaùnh daáu ñieåm muùt cuûa veùctô töông öùng vôùi caùc goùc ñoä treân, roài noái caùc ñieåm aáy laïi baèng moät ñöôøng cong, ta seõ coù ñoà thò phuï taûi taùc duïng treân oå truïc khuyûu nhö hình 2.16. Hình 2.16 Ñoà thò veùctô phuï taûi taùc duïng treân oå truïc cuûa truïc khuyûu coù goùc leäch 2400 . VII. ÑOÀ THÒ MAØI MOØN CHOÁT KHUYÛU Ñoà thò maøi moøn cuûa choát khuyûu theå hieän traïng thaùi chòu taûi cuûa caùc ñieåm treân beà maët cuûa truïc. Ñoà thò naøy cuõng theå hieän traïng thaùi hao moøn lyù thuyeát cuûa truïc, ñoàng thôøi chæ roõ khu vöïc chòu taûi ít ñeå khoan loã daàu theo ñuùng nguyeân taéc ñaûm baûo ñöa daàu nhôøn vaøo oå tröôït ôû vò trí coù khe hôû giöõa truïc vaø baïc loùt cuûa oå lôùn nhaát. AÙp suaát beù laøm cho daàu nhôøn löu ñoäng deã daøng. Tuy nhieân phaûi caàn löu yù raèng khe hôû giöõa oå vaø choát khuyûu khoâng phaûi laø yeáu toá duy nhaát quyeát ñònh vò trí loã daàu maø coøn phaûi xeùt ñeán thôøi gian duy trì lieân tuïc khe hôû ñoù. 38
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn Ñeå veõ ñoà thò maøi moøn choát khuyûu ta coù theå thöïc hieän theo phöông phaùp laäp baûng vaø tieán haønh nhö sau: - Treân ñoà thò veùctô phuï taûi taùc duïng leân choát khuyûu, veõ moät voøng troøn baát kyø töôïng tröng cho choát khuyûu coù taâm laø O (neân duøng luoân voøng troøn choát khuyûu treân ñoà thò phuï taûi cuûa choát khuyûu). Chia voøng troøn treân thaønh 24 phaàn, ñaùnh soá nhö hình 2.17. - Tính hôïp löïc Q’ cuûa caùc löïc taùc duïng treân caùc ñieåm 0, 1, 2, 3, roài ghi laïi soá cuûa caùc löïc  aáy trong phaïm vi taùc duïng vaøo baûng 2-4 (phaïm vi taùc duïng giaû thieát laø 1200, neân töông öùng vôùi 9 oâ treân baûng). - Coäng trò soá cuûa Q theo chieàu doïc töø treân xuoáng ta ñöôïc caùc giaù trò Q , Q ,   0  1 - Veõ moät voøng troøn töôïng tröng cho choát khuyûu, chia voøng troøn thaønh 24 phaàn baèng nhau. Duøng moät tyû leä xích thích hôïp ñaët caùc ñoaïn thaúng ñaïi dieän cho Q ôû caùc ñieåm 0, 1, 2, 3,  leân caùc baùn kính theo chieàu töø ngoaøi vaøo trong treân voøng troøn theo A. - Duøng ñöôøng cong noái caùc ñieåm cuoái cuûa caùc ñoaïn naøy laïi ta seõ ñöôïc ñoà thò maøi moøn choát khuyûu (hình 2.17). Baûng 2-4 Ñieåm 0 1 2 3 4 5 6 17 18 19 20 21 22 23 Löïc Q '  o X X X X X X X X X Q '  1 X X X X X X X X X '  Q 2 X X X X X X X X X . . '  Q 22 X X X X X X X X X Q'  23 X X X X X X X X X Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q  Q'  0  1  2  3  4  5  6  18  19  20  21  22  23 39
Chöông 2 – Ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu Piston – Khuyûu truïc – Thanh truyeàn Vuøng khoan loã daàu 12 13 11 14 10 15 9 16 8 17 7 18 6 19 5 20 4 21 3 2 o 22 60 23 1 o 0 60 Hình 2.17. Ñoà thò maøi moøn choát khuyûu. 40
pdfMachine by Broadgun Software - a great PDF writer! - a great PDF creator! - Chöông 3 – Caân baèng ñoäng cô ñoát trong 41
Chöông 3 – Caân baèng ñoäng cô ñoát trong Chöông 3 CAÂN BAÈNG ÑOÄNG CÔ ÑOÁT TRONG I. NHÖÕNG NGUYEÂN NHAÂN KHIEÁN CHO ÑOÂÏNG CÔ MAÁT CAÂN BAÈNG Trong quaù trình vaän haønh, trong ñoäng cô toàn taïi caùc löïc vaø caùc moâmen luoân thay ñoåi veà trò soá vaø chieàu. Caùc thaønh phaàn löïc vaø moâmen naøy taùc duïng treân beä maùy vaø thaân maùy khieán cho ñoäng cô rung ñoäng vaø gaây maát caân baèng cho ñoäng cô. Caùc löïc vaø caùc moâmen ñoù goàm: - Löïc quaùn tính cuûa khoái löôïng chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 (Pj1) vaø löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 (Pj2). - Löïc quaùn tính cuûa khoái löôïng chuyeån ñoäng quay Pk. - Moâmen cuûa caùc löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 (Mj1), moâmen cuûa caùc löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 (Mj2). - Moâmen xoaén do löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay taïo ra (Mx). - Ngoaøi ra coøn coù Moâmen laät MN do löïc ngang sinh ra. Ñeå ñoäng cô coù tính caân baèng toát, trong quaù trình tính toaùn vaø thieát keá ñoäng cô caàn phaûi chuù yù ñeán caùc ñieàu kieän ñaûm baûo caân baèng cho ñoäng cô. II. ÑIEÀU KIEÄN CAÂN BAÈNG CÔ CAÁU Khi ñoäng cô laøm vieäc ôû traïng thaùi oån ñònh, neáu löïc vaø moâmen taùc duïng treân beä cuûa ñoäng cô khoâng thay ñoåi trò soá vaø caùc chieàu taùc duïng thì ñoäng cô ñöôïc coi laø caân baèng. Vì vaäy muoán cho ñoäng cô ñöôïc caân baèng, phaûi thieát keá sau cho hôïp löïc cuûa caùc löïc quaùn tính caáp 1 vaø caáp 2 cuûa khoái löôïng chuyeån ñoäng tònh tieán; hôïp löïc cuûa löïc quaùn tính cuûa khoái löôïng chuyeån ñoäng quay ñeàu baèng 0. Toång moâmen cuûa chuùng sinh ra treân caùc maët phaúng chöùa ñöôøng taâm truïc khuyûu cuõng baèng 0. Nhö vaäy ñieàu kieän sô boä ñeå caân baèng ñoäng cô ñöôïc theå hieän baèng heä phöông trình sau: i n P mR 2 cos 0   j1   i 1 i n P mR 2 cos 2 0  j2    i 1 i n P m R 2 0  k  r  i 1 (3-1) i n  2 M j1 a.mR  cos 0  i 1 i n M a.mR 2 cos 2 0  j2    i 1 i n M a.m R 2 0  k  r  i 1  Trong ñoù: – hôïp löïc cuûa löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1.  Pj1 – hôïp löïc cuûa löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2.  Pj2 42
Chöông 3 – Caân baèng ñoäng cô ñoát trong – hôïp löïc cuûa löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay.  Pk – toång moâmen cuûa hôïp löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1.  M j1 – toång moâmen cuûa hôïp löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2.  M j2 – toång moâmen cuûa hôïp löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay.  M k a – khoaûng caùch giöõa hai ñöôøng taâm xylanh. i – soá xylanh lanh cuûa ñoäng cô. Ñeå caân baèng caùc löïc vaø moâmen noùi treân vaø taêng ñoä ñoàng ñeàu cuûa moâmen M do ñoäng cô phaùt ra, ngöôøi ta thöôøng duøng caùc bieän phaùp: - Taêng soá xylanh cuûa ñoäng cô. - Boá trí caùc khuyûu truïc (löïa choïn goác coâng taùc ) ñeå caùc xylanh laøm vieäc ñeàu nhau k - Duøng ñoái troïng ñeå caân baèng. Trong thöïc teá, ñoäng cô ñoát trong kieåu piston khoâng theå caân baèng tuyeät ñoái ñöôïc; vì raèng chæ rieâng ñoä khoâng ñoàng ñeàu khoâng theå traùnh khoûi cuûa moâmen M ñaõ khieán cho phuï taûi taùc duïng treân beä ñoäng cô thay ñoåi theo chu kyø. Vì vaäy khi khaûo saùt vaán ñeà caân baèng ñoäng cô, thöôøng boù heïp trong phaïm vi duøng caùc bieän phaùp trong thieát keá vaø cheá taïo nhaèm giaûm tôùi möùc toái thieåu tính maát caân baèng cuûa ñoäng cô ñeå ñoä caân baèng cuûa ñoäng cô naèm trong phaïm vi cho pheùp. Ñeå ñaûm baûo tính naêng caân baèng cuûa ñoäng cô, trong quaù trình thieát keá vaø cheá taïo caùc chi tieát, trong quaù trình laép raùp vaän haønh ñoäng cô v.v caàn phaûi ñaûm baûo caùc yeâu caàu chính sau ñaây: - Troïng löôïng cuûa caùc nhoùm piston laép treân ñoäng cô phaûi baèng nhau. - Troïng löôïng cuûa caùc thanh truyeàn phaûi baèng nhau vaø troïng taâm cuûa caùc thanh truyeàn phaûi gioáng nhau. - Phaûi duøng phöông phaùp caân baèng ñoäng vaø caân baèng tónh ñeå caân baèng truïc khuyûu vaø caùc chi tieát chuyeån ñoäng quay cuûa ñoäng cô. - Dung tích laøm vieäc cuûa caùc xylanh phaûi baèng nhau, cô caáu phoái khí cuûa caùc xylanh phaûi ñöôïc ñieàu chænh ñeå coù caùc thoâng soá k thuaät gioáng nhau. ỹ - Tyû soá neùn vaø hình daïng buoàng chaùy cuûa caùc xylanh phaûi gioáng nhau. - Goùc ñaùnh löûa sôùm (cuûa ñoäng cô xaêng) vaø g phun sôùm (cuûa ñoäng cô diesel) c a caùc óc ủ xylanh ph i gi ng nhau. ả ố - Thaønh phaàn hoãn hôïp (trong ñoäng cô xaêng) vaø löôïng daàu cung caáp (trong ñoäng cô diesel) cuûa caùc xylanh phaûi gioáng nhau. Ñeå ñaùnh giaù sô boä tính naêng caân baèng cuûa ñoäng cô ñoát trong coù theå duøng heä soá sau: 1 1 6l M M Pj1 Pj2 j1 j2  4   4  (3-2)  2 2 2 2 mdc D mdc D(l h ) P 6l M  kn  kn (3-3)  2 2 2 2 mdc D mdc D(l h ) 43
Chöông 3 – Caân baèng ñoäng cô ñoát trong Trong ñoù: mdc – khoái löôïng cuûa ñoäng cô (kg). l – chieàu daøi cuûa ñoäng cô (m). h – chieàu cao cuûa ñoäng cô (m). D – ñöôøng kính xylanh (m). vaø – thaønh phaàn löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay vaø moâmen do  Pkn  M kn löïc sinh ra treân phöông naèm ngang.  Pkn - Neáu ñoäng cô caân baèng toát thì: vaø  0,002  0,002 - Neáu ñoäng cô caân baèng keùm thì: vaø  0,01  0,01 III. CAÂN BAÈNG ÑOÄNG CÔ MOÄT HAØNG XYLANH III.1. Caân baèng ñoäng cô moät xylanh III.1.1. Caân baèng löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán Trong ñoäng cô moät xylanh, löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 (P ) coù giaù trò: P = m . . 2.cos j1 j1 j  2 2 Pj1 = – mR cos 0 P = m . . . .cos  j2 j   Ñeå caân baèng ñöôïc löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1, treân phöông keùo daøi cuûa maù khuyûu ta ñaët moät khoái löôïng laø mj (vöøa baèng khoái löôïng cuûa caùc chi tieát chuyeån ñoâïng tònh tieán) P = m .R. 2 k r  caùch taâm O moät khoaûng baèng baùn kính quay cuûa truïc khuyûu (hình 3.1). Nhö vaäy, khi truïc khuyûu quay vôùi toác ñoä goùc laø khoái löôïng m seõ sinh ra m  2 j löïc ly taâm laø P . Pj1n = mj. . .sin dj  P = m . . 2 dj j  Phaân löïc cuûa P treân phöông ñöôøng taâm P P = m . . 2.cos dj jd j1t j  xylanh (phöông thaúng ñöùng): Pdjt Hình 3.1. Sô ñoà caân baèng löïc quaùn tính P = m . . 2. cos(180o + ) chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1. djt j  = – m . . 2.cos = P j  j1 Phaân löïc cuûa Pdj treân phöông vuoâng goùc vôùi ñöôøng taâm xylanh (phöông naèm ngang): Pdjn P = m . . 2.sin(180o + ) = – m R 2 sin djn j  j  Töø keát quaû treân ta nhaän thaáy: thaønh phaàn löïc quaùn tính treân phöông thaúng ñöùng seõ caân baèng vôùi löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1, do ñoù phaân löïc Pdj1 ñaõ trieät tieâu löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 treân phöông thaúng ñöùng. Ñieàu naøy ñöôïc theå hieän qua phöông trình sau: 2 2 R m.R. .cos = 2mj. . .cos   m j m. 2 44
Chöông 3 – Caân baèng ñoäng cô ñoát trong Neáu chæ ñôn thuaàn laép ñoái troïng nhö treân, thì khoâng theå naøo caân baèng ñöôïc löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán maø chæ chuyeån chieàu taùc duïng cuûa löïc quaùn tính (löïc quaùn tính treân phöông naèm ngang). Xuaát phaùt töø nguyeân taéc aáy, ngöôøi ta duøng ñoái troïng ñeå chuyeån chieàu taùc duïng cuûa löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán taùc duïng treân maët phaúng thaúng ñöùng (maët phaúng chöùa caùc ñöôøng taâm xylanh) ñeán moät maët phaúng naøo ñoù coù tính oån ñònh lôùn nhaát. Treân thöïc teá, ngöôøi ta chuyeån cho moät nöûa löïc Pj1 taùc duïng treân phöông naèm ngang coøn moät nöûa löïc Pj1 taùc duïng treân phöông thaúng ñöùng. Muoán caân baèng hoaøn toaøn löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 vaø caáp 2, coù theå duøng cô caáu caân baèng Laêngsetcherô (hình 3.2). Caùc baùnh raêng 1, 3 vaø 4 coù kích thöôùc baèng nhau. Baùnh raêng 1 laép chaët treân truïc khuyûu, quay vôùi toác ñoä goùc neân toác ñoä goùc cuûa caùc baùnh raêng 3 vaø 4 cuõng laø   (daãn ñoäng qua baùnh raêng trung gian 2). Caùc baùnh raêng 3 vaø 4 ñeàu laép chaët treân truïc 5 vaø 6. Treân caùc baùnh raêng 3 vaø 4 cuõng nhö treân ñaàu kia cuûa truïc 5 vaø 6 ñeàu laép ñoái troïng coù khoái löôïng laø md. Khi truïc khuyûu quay, moãi moät ñoái troïng laép treân cô caáu ñeå sinh ra moät löïc ly taâm coù trò soá baèng: P = m .r . 2 kd d n  Trong ñoù: rn – khoaûng caùch töø taâm quay ñeán troïng taâm cuûa ñoái troïng. Hôïp löïc cuûa taát caû caùc phaân löïc Pkd treân phöông thaúng ñöùng baèng: R = 4.m .r . 2.cos j ñ n  P = m.R. 2.cos j1  1 2 8 5 3 Ñoái troïng 3 5 6 4   R Pkd j 2 2 1 1  Hình 3.2. Cô caáu caân baèng Laêngseùtcherô duøng ñeå caân baèng löïc Pj1 vaø Pj2. Ñeå caân baèng löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 ta thieát keá sao cho Rj = Pj1 (hôïp löïc Rj traùi chieàu vôùi Pj1). Do ñoù coù theå xaùc ñònh ñöôïc khoái löôïng md neáu ñaõ bieát m; R vaø khoaûng caùch ñònh ñaët ñoái troïng rn. mR 2 cos mR md =  2 4rn cos 4rn Caùc phaân löïc cuûa Pkd treân phöông naèm ngang trieät tieâu laãn nhau neân hôïp löïc cuûa chuùng baèng 0. 45
Chöông 3 – Caân baèng ñoäng cô ñoát trong Töông töï nhö treân, ta coù theå caân baèng löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 (Pj2) baèng caùch laép theâm hai caëp baùnh raêng 7 vaø 8 coù ñöôøng kính nhoû baèng moät nöûa baùnh raêng 3 vaø 4. Do ñoù toác ñoä goùc chuùng laø 2 .  Caùch xaùc ñònh ñoái troïng laép treân caùc baùnh raêng naøy tieán haønh töông töï nhö khi tính toaùn caân baèng löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1. III.1.2. Caân baèng löïc quaùn tính cuûa khoái löôïng chuyeån ñoäng quay Löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay (P ) coù giaù trò: P = – m .R. 2 = const 0. Löïc naøy taùc duïng k k r  treân phöông ñöôøng taâm cuûa choát khuyûu vaø theo höôùng ly taâm. Ñeå caân baèng löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay, treân phöông keùo daøi cuûa maù khuyûu ta ñaët moät khoái löôïng m (vöøa baèng khoái löôïng m ), caùch taâm truïc khuyûu moät khoaûng caùch . d r Nhö vaäy khi truïc khuyûu quay vôùi toác ñgoùc khoái löôïng naøy sinh ra moät löïc ly taâm P baèng:  rd P = 2.m . . 2 = m .R. 2 rd d  r  Khoái löôïng cuûa ñoái troïng laø: R md m r . 2 P = m.R. 2 r  mr (1 Pk md P = 2.m. . 2 rd  Hình 3.3. Sô ñoà caân baèng löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay. Keát luaän - Trong ñoäng cô moät xylanh, tuy caùc löïc quaùn tính (löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán vaø löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay) chöa ñöôïc caân baèng nhöng moâmen ñeàu baèng khoâng. - Muoán caân baèng ñöôïc löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 (Pj1) vaø löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay (Pr), ngöôøi ta phaûi ñaët vaøo moät ñoái troïng coù khoái löôïng laø m .  R m = md + mj =  . m r m 2 Trong ñoù: R – baùn kính quay cuûa truïc khuyûu. – khoaûng caùch töø troïng taâm ñoái troïng ñeán taâm quay cuûa truïc khuyûu. mr – khoái löôïng caùc chi tieát chuyeån ñoäng quay. m – khoái löôïng caùc chi tieát chuyeån ñoäng tònh tieán. 46
Chöông 3 – Caân baèng ñoäng cô ñoát trong III.2. Caân baèng ñoäng cô hai xylanh Keát caáu truïc khuyûu cuûa loaïi ñoäng cô hai xylanh thöôøng boá trí theo hai kieåu sau ñaây: - Taâm cuûa hai choát khuyûu cuøng naèm treân moät ñöôøng thaúng (goùc leäch khuyûu baèng goùc coâng taùc ), (hình 3.4). k - Taâm cuûa hai choát khuyûu ñoái xöùng nhau qua ñöôøng taâm truïc khuyûu (goùc leäch khuyûu =  180o, goùc coâng taùc = 180o), (hình 3.5). k III.2.1. Xeùt loaïi ñoäng cô coù goùc leäch khuyûu = 360o  Do ñaëc ñieåm keát caáu cuûa truïc khuyûu neân baát kyø vò trí naøo cuûa goùc , löïc quaùn tính cuûa hai truïc khuyûu ñeàu nhö nhau (hình 3.4). Hôïp löïc cuûa caùc löïc quaùn tính taùc duïng treân hai xylanh ñeàu coù trò soá lôùn gaáp ñoâi trò soá cuûa caùc löïc quaùn tính khoâng ñöôïc caân baèng trong ñoäng cô 1 xylanh. P 2P 2m.R. 2 . cos 0  j1 j1  P 2P 2m.R. 2 . . cos 2 0  j1 j2   2  Pk 2Pk 2m r .R. 0 Ñeå caân baèng hoaëc chuyeån höôùng caùc löïc quaùn tính naøy, chuùng ta cuõng duøng ñoái troïng töông töï nhö tröôøng hôïp ñoäng cô moät xylanh. Do keát caáu cuûa truïc khuyûu boá trí caùc khuyûu ñoái xöùng vôùi nhau neân caùc moâmen do löïc quaùn tính sinh ra ñeàu töï caân baèng.  M j1 0;  M j2 0;  M k 0 (1) (2) Pk Pk 2Pk (1) (2) Pj1 Pj1 (1) (2) Pj2 Pj2 Hình 3.4. Sô ñoà löïc quaùn tính cuûa ñoäng cô hai xylanh coù = 360o.  III.2.1. Xeùt loaïi ñoäng cô coù goùc leäch khuyûu = 180o  Loaïi ñoäng cô boán kyø hai xylanh boá trí nhö hình 3.5 coù thôøi gian giöõa hai laàn noå lieân tieáp cuûa hai xylanh tính theo goùc quay cuûa truïc khuyûu laø 180o vaø 540o. Chính vì vaäy ñoäng cô laøm vieäc khoâng ñoàng ñeàu. Nhö hình 3.5 bieåu thò, ôû baát kyø vò trí naøo cuûa goùc quay truïc khuyûu, ta cuõng coù: (1) = (2) Pj1 Pj1 vaø ngöôïc chieàu. 47
Chöông 3 – Caân baèng ñoäng cô ñoát trong Trong ñoù: (1) – löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 cuûa khuyûu truïc thöù 1. Pj1 (2) – löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 cuûa khuyûu truïc thöù 2. Pj1 a) Hôïp löïc cuûa löïc quaùn tính - Hôïp löïc cuûa löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 ( P ):  j1 P P (1) P(2) m.R. 2 cos m.R. 2.cos( 180)  j1 j1 j1   = 2 m.R. cos cos 180  0 P (1) j1 (1) Pj2 P (2) (1) (2) j2 Pj2 Pj2 (2) P (1) (2) Pj1 k Pj1 Pj1 1 2 a Pk b Hình 3.5. Sô ñoà ñoäng cô hai xylanh coù goùc leäch khuyûu truïc = 1800.  - Hôïp löïc cuûa löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 ( P ):  j2 P P (1) P (2) mR 2 . cos 2 mR 2 . cos 2 180  j2 j2 j2     mR 2 cos 2 cos 2( 1800 ) 2 mR 2 cos 2 2P 0       j2 Trong ñoù: (1) – löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 cuûa khuyûu truïc thöù 1. Pj2 (2) – löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 cuûa khuyûu truïc thöù 2. Pj2 - Hôïp löïc cuûa caùc löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay ( P ):  k P P (1) P (2) m .R 2 m R 2 0  k k k r  r  b) Toång moâmen do löïc quaùn tính sinh ra - Toång moâmen do löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 taïo ra ( M ):  j1 2 M = amR cos 0  j1  48
Chöông 3 – Caân baèng ñoäng cô ñoát trong Coù theå duøng ñoái troïng laép vaøo maù khuyûu nhö hình veõ ñeå chuyeån chieàu taùc duïng cuûa Mj1 (töông töï nhö tröôøng hôïp cuûa ñoäng cô moät xylanh). Ñoái troïng coù khoái löôïng md sinh ra moâmen treân phöông thaúng ñöùng traùi chieàu vôùi Mj1 vaø laøm trieät tieâu Mj1 treân phöông thaúng ñöùng (Mdt): M = m .R. 2.b.cos dt d  Nhöng ñoàng thôøi treân phöông naèm ngang laïi xuaát hieän moâmen (Mdn). Tuy nhieân moâmen taùc duïng treân phöông naèm ngang ít gaây maát caân baèng khi ñoäng cô laøm vieäc. M = m .R. 2.b.sin dn G  - Toång moâmen do löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 sinh ra baèng 0 (Mj2 = 0), vì löïc quaùn tính Pj2 cuûa hai xylanh luùc naøo cuõng cuøng chieàu. - Toång moâmen do löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay taïo ra (Mk): M = am R 2 k r  Moâmen Mk hoaøn toaøn coù theå duøng ñoái troïng ñeå caân baèng. III.3. Caân baèng ñoäng cô ba xylanh Ñoäng cô ba xylanh chæ duøng trong moät vaøi kieåu ñoäng cô tónh taïi, raát ít khi duøng treân ñoäng cô oâtoâ maùy keùo vì tính caân baèng cuûa noù keùm. Sô ñoà ñoäng cô boán kyø 3 xylanh, thöù töï laøm vieäc cuûa caùc xylanh 1 – 2 – 3 ñöôïc giôùi treân hình 3.6. a) Hôïp löïc cuûa löïc quaùn tính - Hôïp löïc cuûa caùc löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 ( P ):  j1 (1) (2) (3) Pj2 Pj2 Pj2 (1) Pk P (1) P (2) P (3) j1 j1 j1 120o A 120o P (3) c a a k A o (2) 120 Pk 120o 120o Hình 3.6. Sô ñoà truïc khuyûu cuûa ñoäng cô boán kyø ba xylanh, thöù töï laøm vieäc 1 – 2 – 3. 49
Chöông 3 – Caân baèng ñoäng cô ñoát trong P P(1) P(2) P(3) mR 2 cos mR 2 cos 120o mR 2 cos 240o  j1 j1 j1 j1    2 0 0 mR cos cos 120 cos 240  2 1 3 1 3 = 0 mR cos cos sin cos sin 2 2 2 2 Trong ñoù: (1) – löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 cuûa khuyûu truïc thöù 1. Pj1 (2) – löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 cuûa khuyûu truïc thöù 2. Pj1 (3) – löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 cuûa khuyûu truïc thöù 3. Pj1 - Hôïp löïc cuûa löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 ( P ):  j2 P P(1) P(2) P(3) mR 2 cos 2 mR 2 cos 2 120o mR 2 cos 2 240o  j2 j2 j2 j2       2 0 0 mR cos 2 cos 2 120 cos 2 240  0 Trong ñoù: (1) – löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 cuûa khuyûu truïc thöù 1. Pj2 (2) – löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 cuûa khuyûu truïc thöù 2. Pj2 (3) – löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 cuûa khuyûu truïc thöù 3. Pj2 Do truïc khuyûu cuûa ñoäng cô 4 kyø 3 xylanh coù goùc coâng taùc = 2400, caùc khuyûu cuûa truïc khuyûu K khoâng cuøng naèm trong moät maët phaúng neân khi xeùt ta phaûi phaân ra treân phöông thaúng ñöùng vaø phöông naèm ngang. - Hôïp löïc cuûa löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay treân phöông thaúng ñöùng laø ( P ):  kt P m R 2 cos cos( 1200 ) cos( 2400 ) 0  kt r    - Hôïp löïc cuûa löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay treân phöông naèm ngang laø ( P ):  kn P m R 2 sin sin( 1200 ) sin( 2400 ) 0  kn r    Vì vaäy ta coù: P P 2 P 2 0  k  kt  kn b) Toång moâmen do löïc quaùn tính sinh ra Tính moâmen do caùc löïc quaùn tính sinh ra ñoái vôùi baát kyø truïc A – A naøo ñoù, ta coù: - Toång moâmen do löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 taïo ra ( M ):  j1 M c.P(1) (a c).P(2) (2a c).P(3)  j1 j1 j1 j1 2 0 0 mR c cos (a c) cos( 120 ) (2a c) cos( 240 ) 2 3 3 mR a sin cos 0 2 2 50
Chöông 3 – Caân baèng ñoäng cô ñoát trong Trò soá cöïc ñaïi cuûa M xuaát hieän khi ñaïo haøm cuûa noù ñoái vôùi baèng 0. Laáy ñaïo haøm hai veá  j1 cuûa ñaúng thöùc treân ñoái vôùi ta coù: d M j1 2 3 3  mR a cos sin 0 d 2 2 Giaûi ra ta ñöôïc: 3 = 3300 vaø 1500 arctg 3 Thay trò soá cuûa vaøo bieåu thöùc cuûa M , ta coù: M 1,732mR 2a  j1  j1 max  - Toång moâmen do löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 taïo ra ( M ):  j1 M c.P(1) (a c).P(2) (2a c).P(3)  j1 j2 j2 j2 2 0 0 mR c cos 2 (a c) cos 2( 120 ) (2a c) cos 2( 240 ) Chuùng ta cuõng giaûi nhö phöông phaùp treân, cuoái cuøng tìm ñöôïc trò soá cöïc ñaïi cuûa :  M j2 M 1,732 mR 2a  j2 max   - Toång moâmen do löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay taïo ra (Mk): Moâmen do löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay taïo ra treân phöông thaúng ñöùng M baèng:  kt M c.P(1) (a c).P(2) (2a c).P(3)  kt j1 j1 j1 2 0 0 m rR c cos (a c) cos( 120 ) (2a c) cos( 240 ) 2 3 3 m r R a sin cos 2 2 Töø ñoù ta giaûi ra: M 1,732m R 2a  kt max r  Moâmen do löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay gaây ra treân phöông naèm ngang baèng: M c.P(1) (a c).P(2) (2a c).P(3)  kn j2 j2 j2 2 0 0 m rR c sin (a c) sin( 120 ) (2a c) sin( 240 ) Töø ñaáy giaûi ra: M 1,732m R 2a  kn max r  Ñeå caân baèng ñöôïc caùc moâmen naøy ta cuõng duøng caùc ñoái troïng nhö ñaõ giôùi thieäu ôû treân. III.4. Caân baèng ñoäng cô boán xylanh Ñoäng cô 4 xylanh ñöôïc duøng raát nhieàu treân oâtoâ. Haàu heát caùc loaïi ñoäng cô 4 kyø, 4 xylanh ñeàu coù goùc coâng taùc = 1800 vaø goùc leäch khuyûu = 180o. k  Truïc khuyûu cuûa ñoäng cô naøy coù theå coi nhö taäp hôïp cuûa 2 truïc khuyûu cuûa ñoäng cô 2 xylanh coù goùc leäch khuyûu = 1800 boá trí ñoái xöùng (hình 3.7). Do ñoù tính caân baèng cuûa loaïi ñoäng cô naøy töông  ñoái toát. Nhö ôû ñoäng cô 2 xylanh coù goùc leäch khuyûu = 1800 ñaõ xeùt nghieân cöùu ôû phaàn treân, ta coù:  51
Chöông 3 – Caân baèng ñoäng cô ñoát trong P 0 ; P 0 ; P 0  j1  j2  k M 0 ; M 2 0 ; M 0  j1  j2  k Ñoái vôùi ñoäng cô 4 kyø, 4 xylanh coù daïng truïc khuyûu nhö hình 3.7, ta cuõng coù: (1) (2) (3) (4) Pj2 Pj2 P P j2 j2 (1,4) Pk (1) (2) P P P(3) P(4) 1,4 j1 j1 j1 j1 A 180o  180o A c a b a 2,3 P (2,3) k Hình 3.7. Sô ñoà truïc khuyûu cuûa ñoäng cô boán kyø boán xylanh, thöù töï laøm vieäc 1 – 3 – 4 – 2. a) Hôïp löïc cuûa löïc quaùn tính - Hôïp löïc cuûa caùc löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 ( P ):  j1 P P(1) P(2) P(3) P(4)  j1 j1 j1 j1 j1 2 o o o mR cos cos( 180 ) cos( 180 ) cos( 360 ) 0 - Hôïp löïc cuûa caùc löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 ( P ):  j2 P P(1) P(2) P(3) P(4)  j2 j2 j2 j2 j2 2 0 0 o mR cos 2 cos 2( 180 ) cos 2( 180 ) cos 2( 360 ) 2 4mR . cos 2 0 - Hôïp löïc cuûa caùc löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay ( P ):  k P P(1) P(2) P(3) P(4) P(1,4) P(2,3) 0  k k k k k k k b) Toång moâmen do löïc quaùn tính sinh ra Do truïc khuyûu cuûa ñoäng cô 4 xylanh coù keát caáu ñoái xöùng neân caùc moâmen M , M vaø  j1  j2 M ñeàu baèng 0.  k - Toång moâmen do löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 taïo ra ( M ):  j1 M c.P(1) (a c).P(2) (a b c).P(3) (2a b c).P (4)  j1 j1 j1 j1 j1 52
Chöông 3 – Caân baèng ñoäng cô ñoát trong 2 0 0 o mR .c cos (a c) cos( 180 ) (a b c) cos( 180 ) (2a b c) cos( 360 ) 0 Trong ñoù: b – khoaûng caùch giöõa hai ñöôøng taâm cuûa xylanh thöù 2 vaø 3. - Toång moâmen do löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 taïo ra ( Mj2): M 0   j2 Ñieàu naøy coù ñöôïc vì löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 cuûa xylanh 1 vaø xylanh 2 sinh ra momen ngöôïc chieàu vôùi moâmen do löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 cuûa xylanh 3 vaø xylanh 4 taïo ra. - Toång moâmen do löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay taïo ra ( Mk): M 0   j2 Ñieàu naøy coù ñöôïc vì moâmen do löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay PK cuûa xylanh 1 vaø xylanh 2 sinh ra ngöôïc chieàu vôùi moâmen do löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay cuûa xylanh 3 vaø xylanh 4 sinh ra. Tuy nhieân veà maët söùc beàn, ñeå coå truïc giöõa khoûi phaûi chòu moâmen uoán raát lôùn, ngöôøi ta vaãn thöôøng boá trí ñoái troïng nhö hình 3.7 ñeå giaûm taûi cho oå ñôõ. III.5. Caân baèng ñoäng cô saùu xylanh Ñoäng cô 6 xylanh laø loaïi ñoäng cô ñöôïc duøng raát roäng raõi. Hình thöùc keát caáu cuûa truïc khuyûu giôùi thieäu treân hình 3.8. Töø hình veõ ta thaáy: truïc khuyûu cuûa ñoäng cô 6 xylanh coù theå coi laø taäp hôïp hai truïc khuyûu cuûa ñoäng cô 3 xylanh gheùp ñoái xöùng vôùi nhau. Ñoäng cô naøy coù goùc coâng taùc = 120o vaø goùc leäch khuyûu = 120o.  k (1) (2) (3) (4) (5) (6) P P P P P P j2 j2 j2 j2 j2 j2 (1) (2) (3) (4) (5) (6) Pj1 Pj1 Pj1 Pj1 Pj1 Pj1 A A a a b a a (1,6) Pk 120o 1,6 120o  2,5 (2,5) Pk 3,4 (3,4) 120o Pk Hình 3.8. Sô ñoà truïc khuyûu cuûa ñoäng cô boán kyø saùu xylanh coù goùc leänh = 1200, thöù töï coâng taùc cuûa caùc xylanh 1 – 5 – 3 – 6 – 2 – 4.  53
Chöông 3 – Caân baèng ñoäng cô ñoát trong a) Hôïp löïc cuûa löïc quaùn tính - Hôïp löïc cuûa caùc löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 ( P ):  j1 P P(1) P(2) P(3) P(4) P(5) P(6) 0  j1 j1 j1 j1 j1 j1 j1 - Hôïp löïc cuûa caùc löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 ( P ):  j2 P P(1) P(2) P(3) P(4) P(5) P(6) 0  j2 j2 j2 j2 j2 j2 j2 - Hôïp löïc cuûa caùc löïc quaùn tính chuyeån quay treân phöông thaúng ñöùng ( P ):  kt P P(1) P(2) P(3) P(4) P(5) P(6) 0  kt kt kt kt kt kt kt - Hôïp löïc cuûa caùc löïc quaùn tính chuyeån quay treân phöông naèm ngang ( P ):  kn P P(1) P(2) P(3) P(4) P(5) P(6) 0  kn kn kn kn kn kn kn Suy ra: P P2 P2 0  kn kt kn b) Toång moâmen do löïc quaùn tính sinh ra Do truïc khuyûu cuûa ñoäng cô 6 xylanh boá trí caùc khuyûu truïc ñoái xöùng vôùi nhau neân caùc moâmen do löïc quaùn tính gaây ra ñeàu trieät tieâu laãn nhau. - Toång moâmen do löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 taïo ra ( Mj1): M 0   j1 - Toång moâmen do löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 2 taïo ra ( Mj2): M 0   j2 - Toång moâmen do löïc quaùn tính chuyeån ñoäng quay taïo ra ( Mk): M 0   k IV. CAÂN BAÈNG ÑOÄNG CÔ CHÖÕ V IV.1. Caân baèng ñoäng cô 2 xylanh ( < 900 vaø = 900)   Ñoäng cô ñoát trong coù hai haøng xylanh thöôøng boá trí theo kieåu chöõ V ñeå ruùt ngaén chieàu daøi cuûa ñoäng cô. Do hai haøng xylanh duøng chung moät truïc khuyûu, neân treân moãi khuyûu truïc ñeàu coù hai thanh truyeàn noái vôùi hai nhoùm piston. Do keát caáu cuûa thanh truyeàn cuûa hai haøng xylanh coù theå khaùc nhau tuøy theo kieåu ñoäng cô, neân löïc quaùn tính cuûa cô caáu khuyûu truïc thanh truyeàn cuûa hai haøng xylanh cuõng coù theå khaùc nhau. Tuy vaäy, ta vaãn coù theå coi ñoäng cô chöõ V laø taäp hôïp cuûa hai ñoäng cô moät haøng xylanh boá trí theo nhöõng goùc ñoä nhaát ñònh. Neáu soá xylanh cuûa ñoäng cô chöõ V laø i thì moãi haøng cuûa noù seõ coù i xylanh. Neáu coi ñoäng cô 2 chöõ V coù Z xylanh laø taäp hôïp cuûa hai ñoäng cô coù Z xylanh, thì ôû moãi ñoäng cô naøy goùc coâng taùc seõ 2 xaùc ñònh theo coâng thöùc: 180. 360.  k Z i 2 54
Chöông 3 – Caân baèng ñoäng cô ñoát trong Ñeå caùc xylanh trong moãi haøng xylanh laøm vieäc caùch ñeàu nhau caàn phaûi cho caùc xylanh cuûa hai haøng laøm vieäc xen keõ. Do ñoù goùc giöõa hai ñöôøng taâm xylanh cuûa hai haøng xylanh (goùc nhò dieän cuûa hai maët phaúng chöùa caùc ñöôøng taâm xylanh cuûa hai haøng xylanh) ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc: k 180.  Z 2 i Neáu coi ñoäng cô chöõ V laø taäp hôïp cuûa hai ñoäng cô moät haøng xylanh coù soá xylanh laø i , khi caùc 2 löïc quaùn tính naøo cuûa ñoäng cô moät haøng xylanh ñaõ ñöôïc caân baèng roài thì ôû ñoäng cô chöõ V löïc quaùn tính aáy cuõng ñöôïc caân baèng. IV.1.1. Xeùt tröôøng hôïp caân baèng cuûa ñoäng cô chöõ V, 2 xylanh (coù goùc < 900)  Loaïi ñoäng cô chöõ V, 2 xylanh naøy, truïc khuyûu chæ coù 1 khuyûu, thanh truyeàn beân traùi vaø beân phaûi ñeàu laép chung treân choát khuyûu (thanh truyeàn ñoàng daïng, laép song song), (hình 3.9) y (2) P (2) j1 P j2 P (1)  (1) j2 Pj1  ( – )   (1) /2 P (1) Pj1  j2 P P  j1  j2 (2) (2)  P (180o – ) P j2  j1 O x Hình 3.9. Cô caáu truïc khuyûu thanh truyeàn cuûa ñoäng cô chöõ V, 2 xylanh (goùc giöõa hai ñöôøng taâm xylanh baèng ).  a) Hôïp löïc cuûa caùc löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 ( P )  j1 - Löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieáp caáp 1 cuûa xylanh thöù 1 ( (1) ): Pj1 (1) 2 Pj1 mR cos C cos - Löïc quaùn tính chuyeån ñoäng tònh tieán caáp 1 cuûa xylanh thöù 2 ( (2) ): Pj1 (2) 2 Pj1 mR cos( ) C cos( ) 55