Bài giảng diesel tàu thuỷ

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL KHOA ĐÓNG TÀU BÀI GIẢNG DIESEL TÀU THUỶ TÊN HỌC PHẦN: DIESEL TÀU THUỶ 2 MÃ HỌC PHẦN: 14106 TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY DÙNG CHO SV NGÀNH: MÁY TÀU THỦY HẢI PHÒNG – 2010 1  MỤC LỤC STT TÊN CHƯƠNG MỤC TRANG 1. Chương 1: Động học và động lực học của cơ cấu biên khuỷu 6 1.1 Động học của cơ cấu biên khuỷu 6 1.2 Động lực học của cơ cấu biên khuỷu 8 2. 2: Chương Sơ lược về kết cấu động cơ diesel 32 2.1 Một số yêu cầu đối với kết cấu động cơ diesel. 32 2.2 Một số thông số kỹ thuật của động cơ diesel. 32 2.3 Kết cấu của một số động cơ diesel 35 2.4 Các chỉ tiêu kỹ thuật sử dụng 35 3. Chương 3: Các chi tiết chuyển động chủ yếu của động cơ diesel 43 3.1 Piston 43 3.2 Chốt piston 51 3.3 Xéc măng 54 3.4 Biên và bạc biên 57 3.5 Bu lông biên 73 3.6 Trục khuỷu và bánh đà 74 4. Chương 4: Các chi tiết cố định chủ yếu của động cơ diesel 93 4.2 Cấu tạo chung của các chi tiết cố định 93 4.2 Bệ động cơ 94 4.3 Gối đỡ 95 4.4 Bạc đỡ 97 4.5 Thân xi lanh và ống lót xi lanh 98 4.6 Nắp xi lanh 100 4.7 Tính toán kết cấu các chi tiết cố định của động cơ 101 5. Chương 5: Các hệ thống phục vụ cho động cơ diesel 109 5.1 Hệ thống trao đổi khí 109 2  5.2 Hệ thống nhiên liệu 120 5.3 Hệ thống bôi trơn 135 5.4 Hệ thống làm mát 146 5.5 Hệ thống khởi động và đảo chiều 151 Đề thi kết thúc học phần 167 6 Chương 1 ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU BIÊN KHUỶU Để nghiên cứu kết cấu và tính toán độ bền các chi tiết chủ yếu của động cơ diesel cần phải nắm vững qui luật chuyển động, tình trạng chịu lực của các chi tiết chủ yếu của nhóm piston, cơ cấu biên khuỷu. 1.1. Động học cơ cấu biên khuỷu Trong quá trình hoạt động của động cơ đốt trong kiểu piston (ĐCĐT), piston là là chi tiết trực tiếp chịu tác dụng của lực khí thể và truyền lực này cho cơ cấu biên khuỷu. Piston là một trong các chi tiết bao kín buồng cháy, đồng thời piston cùng với cơ cấu biên khuỷu biến lực tác động vô hướng của khí cháy thành thành chuyển động có hướng. Như vậy, nhiệt cháy của môi chất công tác được biến thành công cơ học thông qua nhóm piston và cơ cấu biên khuỷu (chuyển động tịnh tiến của piston được biến thành chuyển động quay của trục khuỷu). Vì thế, muốn nghiên cứu động lực học cơ cấu biên khuỷu cần phải nghiên cứu động học của piston. Trong quá trình khai thác, chế độ làm việc của hệ động cơ - phụ tải phụ thuộc chế độ tải và tác động của môi trường đến thiết bị, ví dụ: tác động của sóng gió đối với động cơ diesel tàu thuỷ, mức độ đóng cắt tải đối với động cơ diesel lai máy phát điện và đối với các thiết bị xây dựng, độ mấp mô mặt đường và sự thay đổi tốc độ đối với động cơ lắp trên phương tiện vận tải bộ vv... Chế độ làm việc thay đổi sẽ làm thay đổi vòng quay hệ trục. Tuy nhiên, khi thiết kế, chế tạo động cơ người ta tính toán ứng với chế độ làm việc lâu dài là chế độ làm việc ổn định định mức. Ứng với các chế độ làm việc ổn định mức độ dao động vòng quay không lớn, vì thế giả thiết trong quá trình làm việc ổn định tốc độ góc hệ trục không thay đổi, đó là một trong các cơ sở để nghiên cứu qui luật chuyển động của piston. Đối với động cơ đốt trong có các sơ đồ cơ cấu biên khuỷu: chính tâm; lệch tâm; biên khớp (biểu diễn trên hình 1.1). Trong nội dung trình bày dưới đây chủ yếu nghiên cứu đối với sơ đồ cơ cấu biên khuỷu dạng chính tâm là loại được sử dụng phổ biến nhất đối với động cơ diesel tàu thuỷ dân dụng. Hình 1.1. Sơ đồ cơ cấu biên khuỷu: a) Chính tâm; b) Lệch tâm; c) Biên khớp l, lp - chiều dài biên chính, biên phụ; r - bán kính khuỷu trục; s - hành trình piston; Sx, Sxp - độ dịch chuyển piston theo góc quay trục khuỷu; - góc quay trục khuỷu; , p - góc lắc của biên chính và biên phụ;  - độ lệch đường tâm biên;  - góc giữa hai đường tâm xi lanh; ĐCT, ĐCD - vị trí điểm chết trên, điểm chết dưới. lbp lb b) lb c)a) lb   7 1.1.1. Độ dịch chuyển của piston Trong quá trình làm việc của động cơ, piston liên tục dịch chuyển từ điểm chết trên (ĐCT) đến điểm chết dưới (ĐCD), độ dịch chuyển của piston sx thay đổi theo góc quay trục khuỷu  hay theo thời gian , vì thế trong quá trình nghiên cứu sau này ta qui ước tính toán độ dịch chuyển của piston sx theo góc quay  và góc quay  = 00TK ứng với piston nằm tại vị trí ĐCT. Nhìn vào hình vẽ 1.1. khi piston dịch chuyển từ ĐCT đến ĐCD độ dịch chuyển sx được tính:     coscos''' bbx lrlrCAOCOAOAOAAAs  , (1.1) lb - chiều dài biên, m; r - bán kính quay của khuỷu trục, m;  - góc quay của khuỷu trục đang xét ứng với sx tính từ ĐCT;  - góc lắc của biên so với đường tâm xi lanh. Đặt r/lb = b - thông số kết cấu. Sau khi biến đổi công thức (15.1) có thể viết:              cos 1cos11 bb x rs , (1.2) Xét tam giác A'BO ta có mối quan hệ: lbsin = r sin, nên sin = bsin, từ đó:   2/122222 sin1sin1sin1cos  bb  Triển khai vế phải của đẳng thức trên theo nhị thức Niutơn, ta có: ...sin 6.4.2 1sin 4.2 1sin 2 11cos 664422   bbb Bỏ qua các số hạng bậc thấp ta có:  22 sin 2 11cos b . Sau khi thay vào (1.2) và biến đổi thu được công thức gần đúng xác định độ dịch chuyển của piston là hàm của góc quay trục khuỷu:      2cos125,0cos1  bx rs , (1.3) SS x2 S x2 S x1  0 Hình 1.2. Độ dịch chuyển của piston theo góc quay trục khuỷu 1. Sx1; 2. Sx2; 3. Sx = Sx1 + Sx2 8 Như vậy, độ dịch chuyển sx có thể tính chính xác theo (1.2) hoặc tính gần đúng theo (1.3). Kết quả tính toán cho thấy sai số giữa hai công thức không lớn lắm, với b < 0,25 sai số không vượt quá 0,1%, vì thế (1.3) được sử dụng để tính sx khi nghiên cứu động học cơ cấu nhóm piston - biên khuỷu. Từ (1.3) ta thấy sx là tổng của hai thành phần:  cos11  rsx và   2cos125,02  bx rs . Thành phần sx2 phụ thuộc vào b và giá trị sx đạt cực đại ứng với  = 900 và  = 2700, khi đó cos2 = -1 và sx2 = rb/2. Đoạn thẳng biểu diễn bằng tích số rb/2 được gọi là đoạn bổ sung Brít. Các đường cong sx, sx1, sx2 được biểu diễn trên hình 1.2. Từ hình 1.1, 1.2 và công thức 1.3 ta thấy giá trị sx1 là độ dịch chuyển piston khi chiều dài biên lb lớn hơn rất nhiều so với bán kính quay khuỷu trục r, còn thành phần sx2 là giá trị bổ sung khi chiều dài biên có hạn. Như vậy, độ dịch chuyển piston thay đổi theo góc quay , đạt giá trị cực tiểu ứng với ĐCT (ứng với 00 và 3600TK) và đạt giá trị cực đại ứng với ĐCD (ứng với 1800TK). 1.1.2. Vận tốc của piston Để xác định vận tốc của piston ta đạo hàm độ dịch chuyển piston sx theo thời gian (đạo hàm công thức 15.2 theo thời gian):       2sin5,0sin2sin5,0sin bb xx p rrd d d ds d ds v  , (1.4)  = d/d - vận tốc góc của trục khuỷu, rad/s. Tương tự như đã phân tích đối với công thức 15.3, vận tốc piston cũng phân thành hai số hạng: vp=vp1+vp2; vp1 =  r sin và vp2 = 0,5  r bsin2. Số hạng thứ nhất vp1 là vận tốc piston ứng với chiều dài biên vô hạn, số hạng thứ hai vp2 là thành phần vận tốc bổ sung ứng với chiều dài biên có hạn. Trên hình 1.3 biểu diễn đồ thị thay đổi vận tốc piston vp theo góc quay trục khuỷu và hai thành phần vp1, vp2. Theo kết quả tính toán và đồ thị biểu diễn trên hình 1.3, vận tốc piston theo góc quay trục khuỷu có dạng hình sin, ứng với các điểm chết ( = 00, 1800, 3600) giá trị vp = 0, giá trị vp đạt cực trị ứng với góc  2700. 1.1.3. Gia tốc của piston Gia tốc của piston được xác định bằng cách đạo hàm vận tốc theo thời gian. Đạo hàm công thức 15.4 ta có:     2coscos 2  r d d d dv d dv J ppp (1.5) Đồ thị gia tốc piston thay đổi theo thời gian được biểu diễn trên hình 1.4. Từ kết quả tính toán và đồ thị trên hình 1.4 ta thấy gia tốc piston cũng là tổng của hai thành phần: thành phần Hình 1.3. Sự thay đổi vận tốc piston theo góc quay trục khuỷu 1. vp1; 2. vp2; 3. vp = vp1 + vp2. , Hình 1.4. Sự thay đổi gia tốc piston theo góc quay trục khuỷu 1. jp1; 2. jp2; 3. jp = jp1 + jp2. <0,25 ,0TK 9 thứ nhất (ứng với chiều dài biên dài vô cùng) J1 = 2r cos và thành phần thứ hai (ứng với chiều dài biên hữu hạn) J2 = 2r cos2. Giá trị cực đại của gia tốc piston ứng với ĐCT. Đặc tính thay đổi gia tốc piston tại vùng ĐCD phụ thuộc vào giá trị b, nếu b 0,25 sẽ có hai cực tiểu tại vùng ĐCD. 1.2. Động lực học cơ cấu piston - biên khuỷu 1.2.1. Các lực và mô men tác dụng lên nhóm piston - biên khuỷu Nhóm piston - biên khuỷu chịu tác dụng của các lực: lực khí thể, lực quán tính, trọng lực và lực ma sát. Đối với động cơ cao tốc và trung tốc thành phần trọng lực có thể bỏ qua, do giá trị của chúng bé so với các thành phần lực khác, đối với động cơ diesel tàu thuỷ có công suất lớn thành phần trọng lực phải được đưa vào tính toán. Thành phần lực ma sát phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau: trạng thái bề mặt làm việc, loại dầu bôi trơn sử dụng, nhiệt độ dầu bôi trơn, chiều dầy lớp đầu bôi trơn ..., nên khó tính chính xác trị số lực này. Vì thế không đưa lực ma sát vào công thức tính, mà được đưa vào hiệu suất cơ giới. a. Lực khí thể Pkt Lực khí cháy là nguồn sinh ra công chỉ thị và công có ích. Lực khí thể Pkt (lực của môi chất công tác ứng với các quá trình, kể cả lực khí cháy) là lực vô hướng, lực này tác động lên nắp xi lanh (P'kt), thành ống lót xi lanh, đỉnh piston, nhưng chỉ có piston là chi tiết chuyển động, nên thông qua nhóm cơ cấu piston - biên - khuỷu tác dụng lên ổ trục và sau đó tác dụng lên bệ đỡ động cơ. Lực khí thể Pkt cân bằng với phản lực tác dụng lên nắp xi lanh P’kt. Lực khí thể thay đổi theo góc quay trục khuỷu, có thể xác định thông qua đồ thị chỉ thị hoặc tính theo chu trình công tác bằng phương pháp cân bằng năng lượng. Áp suất dư của khí thể trong xi lanh (MPa) được tính: pkt = p - p0 , (1.6) p - áp suất khí trong xi lanh (thay đổi theo góc quay trục khuỷu được tính theo phương pháp số hoặc đo trực tiếp bằng thiết bị chuyên dùng), Mpa; p0 - áp suất không khí môi trường, Mpa. Lực khí thể tác dụng lên đỉnh piston có trị số: Pkt = pkt d2/4, (1.7) d - đường kính piston, m. pj p'k C MqMl Mc MjPj C Hình 1.5. Lực và mô men tác dụng lên động cơ diesel Pkt, P'kt - lực khí thể tác dụng lên đỉnh piston và nắp xi lanh; Pj, C, Pj, C, Mj, MC - lực và mô men quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay tác dụng lên 1 xi lanh và toàn bộ động cơ; Mq, Ml - mô men quay và mô men lật tác dụng lên động cơ. pkt 10 Lực khí thể có điểm đặt qui ước tại tâm chốt piston, có phương trùng với đường tâm xi lanh, có hướng phụ thuộc góc quay trục khuỷu. b. Lực quán tính Lực quán tính gồm: lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến Pj và lực quán tính quay của khối lượng chuyển động quay C, các lực này xuất hiện khi các cụm chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay. Lực quán tính của khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến Pj có hướng trùng với đường tâm xi lanh, chiều phụ thuộc vào góc quay khuỷu trục, có điểm đặt qui ước tại tâm chốt piston. Thông qua cơ cấu biên khuỷu lực quán tính tác dụng lên ổ đỡ trục khuỷu và khung động cơ. Lực quán tính li tâm của khối lượng tham gia chuyển động quay C có phương trùng với đường tâm má khuỷu và hướng li tâm, có điểm đặt tại tâm cổ biên. Lực này sẽ gây nên dao động trục khuỷu. Mô men quay Mq do động cơ sinh ra truyền cho chong chóng (hay thiết bị tiêu thụ năng lượng). Mô men lật Ml có trị số bằng mô men quay, nhưng chiều ngược lại, mô men này truyền cho bệ đỡ động cơ. Đối với động cơ nhiều xi lanh lực quán tính PJ và C có thể tạo ra mô men quán tính MJ và MC, các mô men này cũng tác dụng lên ổ đỡ và khung động cơ. c. Qui đổi khối lượng các chi tiết nhóm piston - biên khuỷu Để đơn giản hoá việc tính lực tác dụng lên cơ cấu biên khuỷu, người ta thay thế cơ cấu này bằng mô hình động lực học, khi đó khối lượng các chi tiết được qui về tại các điểm tương ứng với qui luật chuyển động.  Mtt Mqk Mct Hình 1.7. Mô hình động lực học của cơ cấu biên khuỷu chính tâm. a) b) Mdn Mc Mdt Mct Tâm biên l dn l dt l b B C A 0  r Hình 1.6. Chi tiết biên khuỷu và mô hình động lực học hoá. a) Biên; b) khuỷu trục 11 Khối lượng nhóm piston tham gia chuyển động tịnh tiến gồm có: piston, xéc măng, chốt piston và cán piston, guốc trượt (đối với động cơ hai kì có guốc trượt), được đặt tại tâm của chốt piston (Mp). Mô hình động lực học của khuỷu trục (hình 1.6, b) có thể biểu diễn bằng đoạn thẳng, chiều dài của đoạn thẳng này bằng chiều dài bán kính quay của khuỷu trục r, phần khối lượng của má khuỷu, cổ biên và cổ trục được đặt tại hai mút của đoạn thẳng. Để xác định giá trị của các khối lượng này ta phân khối lượng khuỷu trục thành 3 phần: - Phần A (Mct): gồm cổ trục và một phần vật liệu liền kề, có khối lượng Mct đặt tại tâm quay cổ trục; - Phần B (Mcb): gồm cổ biên và một phần vật liệu liền kề, có khối lượng Mcb đặt tại tâm cổ biên; - Phần C (Mmk): phần vật liệu má khuỷu nằm giữa cổ trục và cổ biên, khối lượng Mmk đặt tại tâm má khuỷu, cách tâm cổ trục một đoạn . Trong quá trình hoạt động Mmk tạo ra lực li tâm. Để thuận tiện tính toán Mmk được qui về tâm cổ biên, gọi là khối lượng qui dẫn má khuỷ Mmqd. Theo phương trình cân bằng lực li tâm đối với cổ trục ta có: Mmk2 = Mmqdr2, nên Mmqd = Mmk/r. Từ đó xác định được khối lượng quay không cân bằng của khuỷu trục: Mk = Mcb + Mmk/r. Mô hình động lực học của biên cũng được biểu diễn bằng đoạn thẳng, có chiều dài bằng khoảng cách giữa hai lỗ tâm đầu nhỏ và đầu to biên: - Khối lượng phần đầu nhỏ biên Mdn được qui dẫn về tâm chốt piston và tham gia chuyển động tịnh tiến cùng nhóm piston Mp; - Khối lượng phần đầu to biên Mdt được qui dẫn về tâm cổ biên và tham gia chuyển động quay cùng nhóm cổ biên Mk. Khi thay thế biên thực bằng hai khối lượng tương đương tập trung tại hai điểm theo mô hình động lực học cần phải thoả mãn các điều kiện sau đây: - Tổng hai khối lượng thay thế phải bằng khối lượng thực của biên: Mdn + Mdt = Mb - Trọng tâm của mô hình động lực thay thế phải trùng với trọng tâm biên thực: Mdnldn = Mdtldt - Mô men quán tính của hai khối lượng thay thế đối với trọng tâm phải bằng mô men quan tính của biên thực đối với trọng tâm: Mdnldn2 + Mdtldt2 = 0 Mb - khối lượng toàn bộ biên, kg; Mdt - khối lượng tập trung vào đầu nhỏ biên, kg; Mdn - khối lượng tập trung vào đầu to biên, kg; ldn , ldt - khoảng cách từ tâm khối lượng phần đầu nhỏ và đầu to đến trọng tâm của biên, m. b t b b t1 1 1 2 1 Hình 1.8. Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu biên khuỷu.   + Z   12 Tuy nhiên, khi phân khối lượng không thể thoả mãn được cả 3 điều kiện nêu trên, mà chỉ thoả mãn được hai điều kiện đầu. Từ điều kiện thứ hai rút ra: Mdn = Mbldn/lb ; Mdt = Mbldt/lb. Để thuận tiện cho tính toán, cần phải đơn giản hoá, tuy nhiên việc đơn giản hoá gây ra sai số không lớn. Đối với động cơ đốt trong phần khối lượng tập trung tại đầu to và đầu nhỏ biên được chọn theo công thức kinh nghiệm sau: Mdn = (0,2  0,3) Mb; Mdt = (0,7  0,8) Mb Đối với động cơ diesel tàu thuỷ thường chọn: Mdn  0,3 Mb; Mdt  0,7 Mb. Trên hình 1.7 biểu diễn mô hình động lực học của cơ cấu biên khuỷu dạng chính tâm. Đây là cơ cấu giả định có các thông số động lực học, giống như cơ cấu thực, nhưng các khâu là cứng và không có khối lượng. Khối lượng của biên được chia ra tập trung tại hai điểm tính toán của mô hình: - Phần khối lượng tập trung tại tâm chốt piston, tham gia chuyển động tịnh tiến: Mtt = Mdn + Mp - Phần khối lượng tập trung tại tâm cổ biên, tham gia chuyển động quay: Mqk = Mdt + Mk Để thuận tiện cho việc tính toán, ta tính theo đơn vị khối lượng tương đối (chia các khối lượng cho diện tích đỉnh piston Fp ), kg/m2: mtt = Mtt/Fp; mq = Mqk/Fp. d. Lực quán tính tác dụng lên cơ cấu biên khuỷu Trong quá trình hoạt động cơ cấu biên khuỷu chịu tác dụng của lực quán tính của khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến mtt và chuyển động quay mq. Lực quán tính của khối lượng tương đối tham gia chuyển động tịnh tiến, MN/m2:   2coscos2  rmJmp ttpttJ , (1.8) Thành phần thứ nhất của phương trình 15.8 gọi là lực quán tính cấp I:  coscos 121 prmp ttJ  , (1.9) Thành phần thứ hai gọi là lực quán tính cấp II:  2cos2cos 222 prmp ttJ  , (1.10) Từ đó: pJ = pJ1 cos + pJ2 cos2, (1.11) Lực quán tính li tâm của khối lượng tương đối tham gia chuyển động quay, MN/m2: C = - mq r2, (1.12) Lực C có thể phân thành hai thành phần: thành phần thẳng đứng Ct = C cos và thành phần nằm ngang Cn = C sin. Tổng hợp lực quán tính của khối lượng tương đối tham gia chuyển động tịnh tiến và khối lượng tương đối tham gia chuyển động quay theo phương thẳng đứng có thể xác định, MN/m2: pJ = pJ1 cos + pJ2 cos2 + C cos, (1.13) Lực quán tính tương đối pJ có phương trùng với đường tâm xi lanh, có chiều và trị số phụ thuộc góc quay trục khuỷu. Chu kì của pJ1 ứng với 1 vòng quay trục khuỷu, còn pJ2 ứng với 1/2 vòng quay trục khuỷu. Ta qui ước pJ có trị số âm khi chiều li tâm trục khuỷu và có trị số dương khi chiều hướng tâm trục khuỷu, thì tại ĐCT pJ có trị số âm và tại ĐCD pJ có trị số dương. Để thuận tiện cho việc xét dấu đối với lực quán tính cấp 1 và cấp 2 ta dùng hình chiếu 13 lên đường tâm xi lanh của véc tơ jC và jC . Véc tơ Cj có trị số bằng mttr2. jC quay quanh tâm trục khuỷu với tốc độ , nên trong phạm vi  = 0  900 và  = 270  3600 pJ1 có chiều li tâm, nên giá trị mang dấu âm, trong phạm vi  = 90  2700 pJ1 có chiều hướng tâm nên giá trị mang dấu dương. Tương tự như vậy, jC quay quanh tâm trục khuỷu với tốc độ 2, nên trong phạm vi  = 0  450,  = 135  2250 và  = 315  3600 PJ2 có chiều li tâm nên giá trị mang dấu âm; phần còn lại PJ2 có chiều hướng tâm nên giá trị mang dấu dương. 1.2.2. Tổng hợp lực và mô men tác dụng lên cơ cấu biên khuỷu Ta tiến hành phân tích lực tác dụng lên cơ cấu biên khuỷu đối với cơ cấu chính tâm. Sơ đồ lực tác dụng biểu diễn trên hình 1.8. Lực khí thể và lực quán tính đều tác dụng lên piston, có phương trùng với đường tâm piston, có hướng phụ thuộc vào góc quay trục khuỷu, có điểm đặt tại tâm chốt piston. Sau khi cộng lại ta có trị số tổng hợp lực: Pt = Pkt + PJ, (15.14) Khi lượng nhiên liệu cấp cho chu trình không đổi, thì quan hệ giữa Pkt và PJ phụ thuộc vào vòng quay động cơ, vòng quay càng lớn thì PJ càng lớn. Đặt lực Pt tại tâm chốt piston và phân nó thành hai thành phần: bt PNP  - Thành phần lực thứ nhất N gọi là lực đẩy ngang, có điểm đặt tại tâm chốt piston, có phương vuông góc với đường tâm xi lanh, có hướng phụ thuộc vào góc quay trục khuỷu, có trị số: N = Pt/cos, (1.15) S x2 S S S x ĐCĐC ĐCT Pj Pt PktPkt Pt Pj Z T Z T ĐCT   Hình 1.9. Đồ thị lực khí thể Pkt, lực quán tính Pj, tổng hợp lực Pt, lực tiếp tuyến T và lực pháp tuyến Z theo góc quay trục khuỷu đối với động cơ 14 Trong quá trình động cơ hoạt động lực đẩy ngang N gây nên va đập giữa piston với thành ống lót xi lanh, lực đẩy ngang N là một trong các yếu tố dùng để xác định chiều dài phần dẫn hướng piston. - Thành phần lực thứ hai bP có điểm đặt tại tâm chốt piston, có phương trùng với đường tâm biên, có hướng phụ thuộc vào góc quay trục khuỷu, có trị số: Pb=Pt/cos, (15.16) Thành phần Pb tác dụng lên thân biên, giá trị Pb là một trong các cơ sở tính độ bền thân biên. Chuyển lực bP đến tâm cổ biên và phân thành hai thành phần ZTPb  : - Thành phần lực tiếp tuyến T có điểm đặt tại tâm cổ biên, có phương tiếp tuyến với bán kính quay khuỷu trục, có hướng phụ thuộc vào góc quay trục khuỷu, có trị số:     