Đồ án động cơ đốt trong: Kiểu động cơ IFA W50

Chia sẻ: Nguyentuananh Nguyentuananh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:39

Thêm vào BST

Báo xấu

713
lượt xem 108
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhằm giúp sinh viên biết cách tính toán các thông số, giúp sinh viên học lý thuyết tốt và nắm vững các công thức tính toán cũng như kiểm nghiệm bền, đảm bảo cho một chiếc xe vận hành và hoạt động tốt. Tham khảo đồ án động cơ đốt trong "Kiểu động cơ IFA W50"để hiểu hơn về vấn đề này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án động cơ đốt trong: Kiểu động cơ IFA W50

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG PHẦN I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG I ) Trình tự tính toán : 1.1 )Số liệu ban đầu : Kiểu động cơ:I FA W50 động cơ diesel 1 hàng không tăng áp buồng cháy hình cầu trên đỉnh piston 1 Công suất của động cơ Ne Ne =110(mã lực) = 82.06 kW 2 Số vòng quay của trục khuỷu n n =2200(vg/ph) 3 Đường kính xi lanh D D =120 (mm) 4 Hành trình piton S S =145 (mm) 5 Dung tích công tác Vh: Vh = = 1.6391 (l) 6 Số xi lanh i i = 4 7 Tỷ số nén ε ε = 18.7 8 Thứ tự làm việc của xi lanh (1342) 9 Suất tiêu hao nhiên liệu ge ge =183 (g/ml.h) 10 Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp α1;α2 α1=8(độ);α2 =38(độ) 11 Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp thải β1 , β 2 ; β1 =44(độ); β 2 =8 (độ) 12 Chiều dài thanh truyền ltt ltt = 280 (mm) 13 Khối lượng nhóm pitton mpt mpt =3.5 (kg) 14 Khối lượng nhóm thanh truyền mtt mtt = 4 (kg) 15 Góc đánh lửa sớm 1.2 )Các thông số cần chọn : 1 )Áp suất môi trường :pk Áp suất môi trường pk là áp suất khí quyển trước khi nạp vào đông cơ (với đông cơ không tăng áp ta có áp suất khí quyển bằng áp suất trước khi nạp nên ta chọn pk =po Ở nước ta nên chọn pk =po = 0,1 (MPa) 2 )Nhiệt độ môi trường :Tk Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ trước xupáp nạp nên : Tk =T0 =24ºC =297ºK 3 )Áp suất cuối quá trình nạp :pa Áp suất Pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại đông cơ ,tính năng tốc độ n ,hệ số cản trên đường nạp ,tiết diện lưu thông… Vì vậy cần xem xét đông cơ đang tính thuộc nhóm nào để lựa chọn Pa Áp suất cuối quá trình nạp ta lấy pa =0,09 (MPa) 4 )Áp suất khí thải P : Áp suất khí thải cũng phụ thuộc giống như p Áp suất khí thải có thể chọn trong phạm vi : p= 0,11 (MPa) 5 )Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T GVHD: LƯU ĐỨC LỊCH Trang 1 SVTH :NGUYỄN TUẤN ANH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành hh khí ở bên ngoài hay bên trong xy lanh Vì đây là đ/c điezel nên chọn ∆T= 20 6 )Nhiệt độ khí sót (khí thải) T Nhiệt độ khí sót T phụ thuộc vào chủng loại đông cơ.Nếu quá trình giản nở càng triệt để ,Nhiệt độ T càng thấp Thông thường ta có thể chọn : T =710 ºK 7 )Hệ số hiệu định tỉ nhiêt λ : Hệ số hiệu định tỷ nhiệt λ được chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiệu định .Thông thường có thể chọn λ theo bảng sau : α 0,8 1,0 1,2 1,4 λ 1,13 1,17 1,14 1,11 Ở đây ta chọn λ = 1,1 8 )Hệ số quét buồng cháy λ : Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta chọn λ =1 9 )Hệ số nạp thêm λ Hệ số nạp thêm λ phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí .Thông thường ta có thể chọn λ =1,02÷1,07 ; ta chọn λ =1,02 10 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ : Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ phụ thuộc vào chu trình công tác của đọng cơ Với đây là đ/c điezen nên ta chọn ξ=0,79 11 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ : Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ tùy thuộc vào loại động cơ xăng hay là động cơ điezel .ξ bao giờ cũng lớn hơn ξ Do đây là đ/c điezel ta chọn ξ=0,9 12 )Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công φ : Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ với chu trình công tác thực tế .Sự sai lệch giửa chu trình thực tế với chu trình tính toán của động cơ xăng ít hơn của động cơ điezel vì vậy hệ số φ của đ/c xăng thường chọn hệ số lớn.Nhưng đây là đ/c xăng nên ta chọn φ =0,97 II )Tính toán các quá trình công tác : 2.1 .Tính toán quá trình nạp : 1 )Hệ số khí sót γ : Hệ số khí sót γ được tính theo công thức : γ= . . Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót m =1,45÷1,5 Chọn m =1,45 1.(297 + 20) 0,11 1 γr = . . 1 = 0, 0306 710 0, 09 0,11 1,45 18, 7.1, 02 − 1,1.1.( ) 0, 09 2 )Nhiệt độ cuối quá trình nạp T Nhiệt độ cuối quá trình nạp T đươc tính theo công thức: GVHD: LƯU ĐỨC LỊCH Trang 2 SVTH :NGUYỄN TUẤN ANH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG T= ºK 1,45 −1 0, 09 1,45 (297 + 20) + 1,1.0, 0306.710.( ) 0,11 ºK Ta = = 329, 4 1 + 0, 0306 3 )Hệ số nạp η : η = . . . 1 1 297.0, 09 � 0,11 1,45 � η= . 18, 7.1, 02 − 1,1.1.( .� ) �= 0,8485 18, 7 − 1 (297 + 20).0,1 � 0, 09 � 4 )Lượng khí nạp mới M : Lượng khí nạp mới M được xác định theo công thức sau : M = (kmol/kg) nhiên liệu Trong đó : 30.82, 06.4 p = = = 0, 6827 (MPa) 1, 6391.2200.4 432.103.0,1.0,8485 Vậy : M = = 0,9879 (kmol/kg) nhiên liệu 183.0, 6827.297 5 )Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M : Lượng kk lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M được tính theo công thức : M = . (kmol/kg) nhiên liệu Vì đây là đ/c diêzen nên ta chọn C=0,87 ; H=0,126 ;O=0,004 0,87 0,126 0, 004 M = . ( + + ) = 0, 4958 (kmol/kg) nhiên liệu 12 4 32 6 )Hệ số dư lượng không khí α Vì đây là động cơ điêzen nên : M α = M 1 = 1,9925 o 2.2 )Tính toán quá trình nén : 1 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí : = 19,806+0,00209.T(kJ/kmol.độ) = 19,806+0,00209.(273+24) =20,4267 (kJ/kmol.độ) 2 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phạm cháy : Khi hệ số lưu lượng không khí α
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào thong số kết cấu và thong số vận hành như kích thước xy lanh ,loại buồng cháy,số vòng quay ,phụ tải,trạng thái nhiệt độ của động cơ…Tuy nhiên n tăng hay giảm theo quy luật sau : Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n tăng.Chỉ số nén đa biến trung bình n được xác bằng cách giải phương trình sau : n1 = Chú ý:thông thường để xác định được n ta chọn n trong khoảng 1,340÷1,390 Rất hiếm trường hợp đạt n trong khoảng 1,400 ÷ 1,410 → (theo sách Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong trang 128 ) Vì vậy ta chọn n theo điều kiện bài toán cho đến khi nao thõa mãn điều kiện bài toán :thay n vào VT và VP của phương trình trên và so sánh,nếu sai số giữa 2 vế của phương trình thõa mãn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1, 0320 + 0, 0306 β = = = 1, 0310 1 + 0, 0306 3)Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z β : (Do cháy chưa hết ) Ta có hệ số thay đổi phân tư thực tế tại điểm z β được xác định theo công thức : β = 1 + . χ Trong đó 0, 79 χ = = = 0,8778 0,9 => : β = 1 + . χ =1,0273 4 )Lượng sản vật cháy M : Ta có lượng sản vật cháy M đươc xác định theo công thức : M= M +ΔM = β. M = 1,0320.0,9879 = 1,0195 5 )Nhiệt độ tại điểm z T : ́ ơi đông c Đôi v ́ ̣ ơ diesel, nhiêt đô tai điêm z đ ̣ ̣ ̣ ̉ ược xac đinh băng cach ́ ̣ ́ ̉ giai ph ương trinh chay: ̀ ́ ξ .Q z H + mc v + 8,314.λ .Tc = β .mc pz.T z ' " (1 + γ M ) z 1 r (3) ́ Q H : nhiêt tri thâp cua nhiên liêu , thông th Trong đo : ̣ ̣ ́ ̉ ̣ ương ̀ tachoṇ Q H = 42500 (KJ/kg.nl) Mc"vz : la ti nhiêt mol đăng tich trung binh cua san vât chay đ ̀ ̉ ̣ ̉ ́ ̀ ̉ ̉ ̣ ́ ược xac ́ ̣ đinh theo công thưc: ́ γ ) + (1 − ) β (χ χ mc " β mc + r v v 0 z z " " " mc pz = 0 = a + b .T γ v v z β ( χ + ) + (1 − χ ) r 0 β z 0 z (4) 0 ̉ Giai (3),(4) ra ta được : T z =1282 ( K ) ́ ̣ ̉ 6. Ap suât tai điêm z ́ pz : ́ ̣ ̉ Ap suât tai điêm z ́ p z được xac đinh theo công th ́ ̣ ưc: ́ p z . p (MPa) c ́ λ = β z. T z = 1, 0273. 1282 Vơi : = 1,3729 la hê sô tăng ap ̀ ̣ ́ ́ T c 959,3 + p z = 1,3729.4,9012 = 6, 7289 2.4 )Tính toán quá trình giãn nở : 1 )Hệ số giãn nở sớm ρ : ρ = Qua quá trình tính toán ta tính được ρ 1thõa mãn điều kiện ρ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3 )Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n : n–1= Trong đó : T :là nhiêt trị tại điểm b và được xác định theo công thức : T= ( ºK ) Q :là nhiệt trị tính toán Đối với động cơ diesel : Q= Q =42500 Qua kiệm nghiêm tính toán thì ta chọn đươc n =1,273.Thay n vào 2 vế của pt trên ta so sánh ,ta thấy sai số giữa 2 vế là 0,001
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Vì đây là đông cơ điêsel nên τ = 4 ;i =4 , D=120 mm và là buồng cháy thống nhất : P= 0,09+0,0138.V= 0,09+0,0138.10,6333 = 0,6825 (MPa) 6 )Áp suất có ích trung bình P : Ta có công thức xđ áp suất có ích trung bình thực tế được xđ theo CT : P = P – P =0,68290,687=0,0002 (MPa) Ta có trị số P tính quá trình nạp P (nạp) =0,6827 va P=0,6829 thì không có sự chênh lệch nhiều nên có thể chấp nhận được . 7 )Hiệu suất cơ giới η : p 0,1033 e η = p = = 0,3038 % i 0,34 8 )Suất tiêu hao nhiên liệu g : 367, 4407 g= = = 360,43 (g/kW.h) 0,3038 9 )Hiệu suất có ích η : η = η .η = 0,3038.0,2305 = 0,07 10 )Kiểm nghiêm đường kính xy lanh D theo công thức : D = (mm ) 82, 06.30.4 Mặt khác V = = = 1, 639 ( l ) 0, 6827.4.2200 4.1, 639 D = = 119,997 (mm) 3,14.92 Ta có sai số so với đề bài là :0,003 (mm). III ) Vẽ và hiệu đính đồ thị công : Căn cứ vào các số liệu đã tính pr , p , p , p , p ,n, n, ε ta lập bảng tính đường nén và đường giãn nở theo biến thiên của dung tích công tác V = i.V V : Dung tích buồng cháy 0, 61142 V = = = 0,10722807 ( l ) 6, 7 − 1 3.1 ) Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén : Phương trình đường nén đa biến : P.V = const Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường nén thì : P. V = P .V P = P. = P. = n : Chỉ số nén đa biến trung bình n = 1,375 P : Áp suất cuối quá trình nén P = 1,1704( MPa) 3.2 ) Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở : Phương trình của đường giãn nở đa biến : P.V = const Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì : P. V = P. V → P = P. Ta có : ρ = : Hệ số giãn nở khi cháy ρ = chọn ρ = 1,654 GVHD: LƯU ĐỨC LỊCH Trang 7 SVTH :NGUYỄN TUẤN ANH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG V = ρ.V Vậy P = P. = = = P n : Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n = 1,23 KÕt kuËn KÕt kuËn Quá trình nén Quá trình giãn nở giá trị biểu i i.V P = giá trị biểu diễn P = P. diễn 0.1072 1 3 1.1704 51.45994518 4.5487 200.0012015 1.000 0.1072 0 3 1.1704 51.45994518 4.5487 200.0012015 0.1340 1.25 4 0.8611 37.86326416 3.4569 151.9963954 0.1608 1.5 4 0.6702 29.46753704 2.7625 121.4619799 0.1876 1.75 5 0.5422 23.83921785 2.2854 100.4837432 0.2144 2 6 0.4512 19.84052113 1.9392 85.26400142 0.2680 2.5 7 0.3320 14.59828397 1.4737 64.79871507 0.3216 3 8 0.2584 11.36128865 1.1777 51.78136105 0.4289 4 1 0.1740 7.649566619 0.8267 36.34953131 0.5361 5 4 0.1280 5.628407892 0.6283 27.62482271 0.6433 6 7 0.0996 4.380375588 0.5021 22.07529759 0.7184 6.7 3 0.0856 3.763712709 0.4383 19.27350041 KÕt kuËn GVHD: LƯU ĐỨC LỊCH Trang 8 SVTH :NGUYỄN TUẤN ANH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3.3 ) Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt : Vẽ đồ thị PV theo tỷ lệ xích : η : 0,0032 η : 0,0227435 Ta có V = V + V = 0,107228 + 0,6112 = 0,718428 Mặt khác ta có : V = ρ. V = 0,107228 .1 = 0,10722 ( l ) 3.4 ) Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công : Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piton S là : 92 μ = = = = 0,547 168 Thông số kết cấu động cơ là : 92 λ = = = = 0,2669 2.172,35 Khoảng cách OO’ là : 0, 2669.46 OO’= = = 6,13 ( mm ) 2 Giá trị biểu diễn của OO’ trên đồ thị : 6,13 gtbd = = = 12,4 ( mm ) 0,547 Ta có nửa hành trình của piton là : 92 R = = = 46 ( mm ) 2 Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị : 46 gtbd = = = 84 ( mm ) 0,547 3.5 ) Lần lượt hiệu định các điểm trên đồ thị : 1 ) Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp : (điểm a) Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc đóng muộn xupáp thải β , bán kính này cắt đường tròn tại điểm a’ .Từ a’ gióng đường thẳng song song với trục tung cắt đường P tại điểm a . Nối điểm r trên đường thải ( là giao điểm giữa đường P và trục tung ) với a ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp. 2 ) Hiệu định áp suất cuối quá trình nén : ( điểm c’) Áp suất cuối quá trình nén thực tế do hiện tượng phun sớm (động cơ điezel ) và hiện tượng đánh lửa sớm (động cơ xăng ) nên thường chọn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết P đã tính . Theo kinh nghiệm , áp suất cuối quá trình nén thực tế P’ được xác định theo công thức sau : Đối với động cơ điezel : P’ = P + .( P P ) = 1,2259 + .( 4,592 1,2259 ) = 2,35 ( MPa ) Từ đó xác định được tung độ điểm c’trên đồ thị công : 2,35 y = = = 103,3 (mm ) 0, 022744 GVHD: LƯU ĐỨC LỊCH Trang 9 SVTH :NGUYỄN TUẤN ANH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3 ) Hiệu chỉnh điểm phun sớm : ( điểm c’’ ) Do hiện tương phun sớm nên đường nén trong thực tế tách khỏi đường nén lý thuyết tại điểm c’’. Điểm c’’ được xác định bằng cách .Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định được góc phun sớm hoặc góc đánh lửa sớm θ, bán kính này cắt vòng tròn Brick tại 1 điểm . Từ điểm gióng này ta gắn song song với trục tung cắt đường nén tại điểm c’’. Dùng một cung thích hợp nối điểm c’’ với điểm c’ 4 )Hiệu đính điểm đạt P thực tế Áp suất p thực tế trong quá trình cháy giãn nở không duy trì hằng số như động cơ điezel ( đoạn ứng với ρ.V ) nhưng cũng không đạt được trị số lý thuyết như động cơ xăng. Theo thực nghiệm ,điểm đạt trị số áp suất cao nhất là điểm thuộc miền vào khoảng 372° ÷ 375° ( tức là 12° ÷ 15° sau điểm chết trên của quá trình cháy và giãn nở ) Hiệu định điểm z của động cơ xăng : Xác định điểm z từ góc 12º .Từ điểm O΄trên đồ thị Brick ta xác định góc tương ứng với 372º góc quay truc khuỷu ,bán kính này cắt vòng tròn tại 1 điểm . Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường 0,85P tại điểm z . Dùng cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát với đường giãn nở . 5 ) Hiệu định điểm bắt đầu quá trình thải thực tế : ( điểm b’ ) Do có hiện tượng mở sớm xupáp thải nên trong thực tế quá trình thải thực sự diễn ra sớm hơn lý thuyết . Ta xác định điểm b bằng cách : Từ điểm O’trên đồ thị Brick ta xác định góc mở sớm xupáp thải β,bán kính này cắt đường tron Brick tại 1 điểm.Từ điểm này ta gióng đường song song với trục tung cắt đường giãn nở tại điểm b’. 6 ) Hiệu định điểm kết thúc quá trình giãn nở : ( điểm b’’ ) Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế P thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở lý thuyết do xupáp thải mở sớm . Theo công thức kinh nghiệm ta có thể xác định được : P= P + .( P P ) = 0,115+ .( 0,4385 0,115 ) = 0,2767 (MPa) Từ đó xác định tung độ của điểm b’’ là : 0, 2767 y = = = 12,1 ( mm ) 0, 022958 GVHD: LƯU ĐỨC LỊCH Trang 10 SVTH :NGUYỄN TUẤN ANH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG O O' PZ z c' c c" b' r b" 0 a Đồ thị công chỉ thị PHẦN II : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC I ) Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học : GVHD: LƯU ĐỨC LỊCH Trang 11 SVTH :NGUYỄN TUẤN ANH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Các đường biểu diễn này đều vẽ trên 1 hoành độ thống nhất ứng với hành trình piston S = 2R .Vì vậy độ thị đều lấy hoành độ tương ứng với V của độ thị công ( từ điểm 1.V đến ε.V ) 1.1 ) Đường biểu diễn hành trình của piston x = ƒ(α ) Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn hành trình của piston theo trình tự sau : 1 . Chọn tỉ xích góc : thường dùng tỉ lệ xích ( 0,6 ÷ 0,7 ) ( mm/độ ) 2 . Chọn gốc tọa độ cách gốc cách độ thị công khoảng 15 ÷ 18 cm 3 . Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 10° ,20° , …….180° 4 . Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm 10° ,20° , …….180° tương ứng trên trục tung của đồ thị của x = ƒ(α) ta được các điểm xác định chuyển vị x tương ứng với các góc 10°,20°,…..180° 5 . nối các điểm xác định chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ x = f(α). 1.2 ) Đường biểu diễn tốc độ của piston v = f(α ) . Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn tốc độ của píton v = f(α). Theo phương pháp đồ thị vòng .Tiến hành theo các bước cụ thể sau: 1.Vẻ nửa vòng tròn tâm O bán kính R ,phía dưới đồ thị x = f(α). Sát mép dưới của bản vẽ 2. Vẽ vòng tròn tâm O bán kính là Rλ/2 3. Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R và vòng tròn tâm O bán kính là Rλ/2 thành 18 phần theo chiều ngược nhau . 4. Từ các điểm chia trên nửa vòng tâm tròn bán kính là R kẻ các đường song song với tung độ , các đường này sẽ cắt các đường song song với hoành độ xuất phát từ các điểm chia tương ứng trên bán kính là Rλ/2 tại các điểm a,b,c,…. 5. Nối tại các điểm a,b,c,…. Tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ piton thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ các điểm cắt vòng tròn bán kính R tạo với trục hoành góc α đến đường cong a,b,c…. Đồ thị này biểu diễn quan hệ v = f(α) trên tọa độ độc cực Hinh 2.1: Dạng đồ thị v = f( ) 1.3 Đường biểu diễn gia tốc của piston j = f( x) GVHD: LƯU ĐỨC LỊCH Trang 12 SVTH :NGUYỄN TUẤN ANH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston theo phương pháp Tôlê ta vẽ theo các bước sau : 1.Chọn tỉ lệ xích μ phù hợp trong khoảng 30 ÷ 80 (m/s .mm ) Ở đây ta chọn μ = 80 (m/ s 2 .mm ) 2.Ta tính được các giá trị : Ta có góc : ω = = 376,4 (rad/s) Gia tốc cực đại : j max = R.ω .( 1 + λ ) =46. 10−3.4292.(1 + 0, 2669) =10,72.103 ( m/ s) Vậy ta được giá trị biểu diễn j là : 10,72.103 gtbd = = = 134 ( mm ) 80 Gia tốc cực tiểu : j = –R.ω.( 1– λ ) = 46. 10−3 . 4292..(1 − 0, 2669) = −6, 2.103 ( m/s ) Vậy ta được giá trị biểu diễn của j là : 6,2.103 gtbd = = = –77,6 ( mm ) 80 Xác định vị trí của EF : EF = –3.R.λ.ω = –3.46.0,2669. 4292 =6,778.103 ( m/s ) Vậy giá trị biểu diễn EF là : −6, 778.103 gtbd = = = 84,7 80 ( mm ) 3. Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy AC = j , từ điểm B tương ứng điểm chết dưới lấy BD = j , nối CD cắt trục hoành ở E ; lấy EF = –3.R.λ.ω về phía BD Nối CF với BD ,chia các đoạn này làm 8 phần , nối 11, 22, 33 …Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33 …ta được đường cong biểu diễn quan hệ j = ƒ(x II )Tính toán động học : 2.1 )Các khối lượng chuyển động tịnh tiến : Khối lượng nhóm piton m = 0,75 Kg Khối lượng thanh truyền phân bố về tâm chốt piston + ) Khối lương thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m có thể tra trong các các sổ tay ,có thể cân các chi tiết của nhóm để lấy số liệu hoặc có thể tính gần đúng theo bản vẽ . + ) Hoặc có thể tính theo công thức kinh nghiêm sau : Đối với động cơ ô tô ta có : m = ( 0, 275 0, 285 ) m Ta chọn m = 0,285. m = 0,285.1= 0,275 (Kg ) Vậy ta xác định đươc khối lương tịnh tiến mà đề bài cho là : GVHD: LƯU ĐỨC LỊCH Trang 13 SVTH :NGUYỄN TUẤN ANH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG m = m + m = 0,75 + 0,285 = 1,025 (Kg) 2.2 ) Các khối lượng chuyển động quay : Hình 2.2 : Xác định khối lượng khuỷu trục Khối lượng chuyển động quay của một trục khuỷu bao gồm : Khối lượng của thanh truyền quy dẫn về tâm chốt : m = = 1 0,275 = 0,725 (Kg) Khối lượng của chốt trucj khuỷu : m m = π. .ρ Trong đó ta có : d : Là đường kính ngoài của chốt khuỷu : 58 δ : Là đường kính trong của chốt khuỷu : 32 l : Là chiều dài của chốt khuỷu : 46 ρ : Là khối lượng riêng của vật liệu làm chốt khuỷu ρ : 7800 Kg/ m = 7,8.10 ( Kg/ mm ) 58 2 32 2 .46 m = π. .7,8.10 6 = 0,659 4 Khối lượng của má khuỷu quy dẫn về tâm chốt : m . Khối lượng này tính gần đúng theo phương trình quy dẫn : m = Trong đó : m khối lượng của má khuỷu r bán kính trọng tâm má khuỷu : 60 R :bán kính quay của khuỷu : R = S /2= 92/2 =46 (mm) Ta có m = m = 0,105 ( kg ) 2.3 ) Lực quán tính : Lực quán tính chuyển động tịnh tiến : P = m.j = m.R.ω.( cos α + λ.cos 2α ) = 8,7.10.( cos α + λ.cos 2α ) Với thông số kết cấu λ ta co bảng tính P : Pj = 8,7.1000 .( cos α + λ.cos 2α α radians A =cos α + λ.cos 2α ) =cos α +0,2669.cos 2α = 8,7.1000 . A 0 0 1.2669 11022.03 GVHD: LƯU ĐỨC LỊCH Trang 14 SVTH :NGUYỄN TUẤN ANH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 0.17453 10 3 1.235611713 10749.82191 0.34906 20 6 1.144149883 9954.103979 0.52359 30 9 0.999475404 8695.436013 0.69813 40 2 0.812391142 7067.802933 0.87266 50 5 0.596440911 5189.035926 1.04719 60 8 0.36655 3188.985 70 1.22173 0.137562881 1196.797069 1.39626 80 3 0.077155783 671.2553105 1.57079 90 6 0.2669 2322.03 1.74532 100 9 0.424452138 3692.733602 1.91986 110 2 0.546477405 4754.353425 2.09439 120 5 0.63345 5511.015 2.26892 130 8 0.689134308 5995.468482 2.44346 140 1 0.719697744 6261.370377 2.61799 150 4 0.732575404 6373.406013 2.79252 160 7 0.735235359 6396.547623 170 2.96706 0.734003793 6385.832995 3.14159 180 3 0.7331 6377.97 2.4 ) Vẽ đường biểu diễn lực quán tính : Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn lực quán tính theo pp Tolê nhưng hoành độ đặt trùng với đường p ở đồ thị công và vẽ đường –p =ƒ(x) (tức cùng chiều với j = ƒ(x)) Ta tiến hành theo bước sau : 1 ) Chọn tỷ lệ xích để của p là μ (cùng tỉ lệ xích với áp suất p ) (MPa/mm), tỉ lệ xích μ cùng tỉ lệ xích với hoành độ của j = ƒ(x) Chú ý : GVHD: LƯU ĐỨC LỊCH Trang 15 SVTH :NGUYỄN TUẤN ANH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Ở đây lực quán tính p sở dĩ có đơn vị là MPa (tính theo đơn vị áp suất ) bởi vì được tính theo thành phần lực đơn vị (trên 1 đơn vị diện tích đỉnh piston )để tạo điều kiện cho công việc công tác dụng lực sau này của lực khí thể và lực quán tính. 2 ) Ta tính được các giá trị : Diện tích đỉnh piston : 3,14.0,092 2 F = = = 0,00664 ( m ) 4 Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực đại : 1, 025.46.10−3.376, 42 (1 + 0, 2669) P = = =1,274.106 N/m 0, 00664 P = 1,274 Mpa Vậy ta được giá trị biểu diễn P là : 1, 274 gtbd = = = 56 ( mm ) 0, 0227435 Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực tiểu : 1, 025.46.10−3.376, 42 (1 − 0, 2669) P = = = 0,737.106 ( N/m) 0, 00664 P = 0, 737 ( Mpa ) Vậy ta được giá trị biểu diễn P là : 0, 737 gtbd = = = 32 ( mm ) 0, 02296 Ta xác định giá trị E’F’ là : 3.1, 025.46.10−3.0, 2669.376, 42 E’F’ = = = 0,8357 ( Mpa ) 0, 00664 Vậy ta được giá trị biểu diễn của E’F’ là : 0,8357 gtbd = = = 36,7 ( mm ) 0, 0227435 3 ) Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy A’C’ = P từ điểm B tương ứng với điểm chết dưới lấy B’D’ = P ; nối C’D’ cắt trục hoành ở E’ ; lấy E’F’ về phía B’D’. Nối C’F’ và F’D’ ,chia các đoạn này ra làm 8 phần , nối 11, 22 , 33… Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33…Ta đuợc đường cong biểu diễn quan hệ –P = ƒ(x) j § å THÞGIA Tè C = 80,001 j f(x) GVHD: LƯU ĐỨC LỊCH Trang 16 SVTH :NGUYỄN TUẤN ANH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2.5 ) Đường biểu diễn v = ƒ(x) Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn quan hệ v = ƒ(x) dựa trên 2 đồ thị là đồ thị đó là x = ƒ(x) và đồ thị v = ƒ(x) (sử dụng theo pp đồ thị vòng ).Ta tiến hành theo đồ thị sau : 1 ) Từ tâm các điểm đã chia độ trên cung của đồ thị Brick ta gióng các đường song song với trục tung tương ứng với các giá trị góc quay α = 10°, 20°, 30°…180° 2 ) Đặt các giá của vận tốc v này (đoạn thăng biểu thị giá trị của v có 1 đầu mút thuộc đồ thị v = ƒ(x) ,1 đầu thuộc nữa vòng tròn tâm O, bán kính R trên đồ thị ) trên các tia song song với các trục tung nhưng xuất phát tư các góc tương ứng trên đồ thị Brick gióng xuống hệ trục tọa độ của đồ thị v = ƒ(x). 3 ) Nối các điểm trên đồ thị ta được đường biểu diễn quan hệ v = ƒ(x) Chú ý : nếu vẽ đúng điểm v sẽ ứng với j = 0 2.6 ) Khai triển đồ thị công P–V thành p =ƒ(α ) Để thuận tiện cho việc tính toán sau này ta tiến hành khai triển đồ thị công P–V thành đồ thị p =ƒ(α).Khai triển đồ thị công theo trình tự sau : 1 ) Chọn tỷ lệ xích μ = 2°/ 1mm .Như vậy toàn bộ chu trình 720° sẽ ứng với 360 mm .Đặt hoành độ α này cùng trên đường đậm biểu diễn P và cách điểm chết dưới của đồ thị công khoảng 4÷5 cm 2 ) Chọn tỷ lệ xích μ đúng bằng tỷ lệ xích μ khi vẽ đồ thị công (MN/mm) 3 ) Từ các điểm chia trên đồ thị Brick ta xác định trị số cua P tương ứng với các góc α rồi đặt các giá trị này trêb đồ thị P–α Chú ý : + ) Cần xác định điểm p .Theo kinh nghiệm , điểm này thường xuất hiện ở 372° ÷ 375°. + ) Khi khai triển cần cận thận 1 đoạn có độ dốc tăng trưởng và đột biến lớn của p từ 330° ÷ 400° ,nên lấy thêm điểm ở đoạn này để vẽ được chính xác. 4 ) Nối các điểm xác định theo 1 đường cong trơn ta thu được đồ thị biểu diễn quan hệ P = ƒ(α) GVHD: LƯU ĐỨC LỊCH Trang 17 SVTH :NGUYỄN TUẤN ANH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG pkt p0 0 0 00 1800 360 5400 720 Hình 2.3 Dạng đồ thị của pkt = f ( ) 2.7 )Khai triển đồ thị P = ƒ(x) thành P = ƒ(α) Đồ thị P = ƒ(x) biểu diễn trên đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ của động cơ.Nếu động cơ ở tốc độ cao đương này thế nào cũng cắt đường nén ac . Động cơ tốc độ thấp, đường P ít khi cắt đường nén. Ngoài ra đường P còn cho ta tìm được giá trị của P = P + P một cách dễ dàng vì giá trị của đường p chính là khoảng cách giữa đường nạp P với đường biểu diễn P của các quá trình nạp, nén ,cháy giãn nở và thải của động cơ. Khai triển đồ thị P = ƒ(x) thành đồ thị P = ƒ(α) tương tự như cách ta khai triển đồ thị công ( thông qua vòng tròn Brick ) chỉ có điều cần chú ý là đồ thị trước là ta biểu diễn đồ –P = ƒ(x) nên cần lấy lại giá trị P cho chính xác. pkt=f() P f Pj f 0 180 360 540 720 Đồ thị pkt f p f p j 2.8 ) Vẽ đồ thị P = ƒ(α). Ta tiến hành vẽ đồ thị P = ƒ(α) bằng cách ta cộng 2 đồ thị là đồ thị là độ thị P=ƒ(α) và đồ thị P = ƒ(α). GVHD: LƯU ĐỨC LỊCH Trang 18 SVTH :NGUYỄN TUẤN ANH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2.9 ) Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến T = ƒ(α) và đồ thị lực pháp tuyến Z = ƒ(α) Theo kết quả tính toán ở phần động lực học ta có công thức xác định lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến như sau : T = P. ; Z = P. Trong đó góc lắc của thanh truyền β được xác định theo góc quay α của trục theo công thức sau : sin β= λ.sinα Vẽ 2 đường này theo trình tự sau: Bố trí hoành độ α ở dưới đường P , tỷ lệ xích μ = 2°/ 1mm sao cho đường biểu diễn nằm ở khoảng giữa tờ giấy kẻ ly A ( có thể chọn trùng với đường biểu diển hoành độ của đồ thị j = ƒ(α) ) Căn cứ vào thông số kết cấu λ = R/l, dựa vào các công thức trên và dựa vào đồ thị P = ƒ(α) ta xác định được các giá trị cho trong bảng dưới đây theo góc quay α của trục khuỷu : β( ra o α( ) α( rad) d) β+α pΣ T gtbd T - - - 0.174 0.046 0.220 0.219 0.9767 1.266 0.277 12.20 10 53 36 89 34 51 02 69 95 - - - 0.349 0.091 0.440 0.428 0.9083 1.173 0.502 22.08 20 06 41 47 15 40 38 39 94 - - - 0.523 0.133 0.657 0.616 0.7986 1.026 0.633 27.83 30 59 84 44 61 98 83 16 88 - - - 0.698 0.172 0.870 0.776 0.6541 0.837 0.649 28.57 40 13 41 54 18 08 32 92 58 - - - 0.872 0.205 1.078 0.900 0.4827 0.618 0.556 24.48 50 66 90 57 30 85 57 9 6 - - - 1.047 0.233 1.280 0.984 0.2942 0.385 0.379 16.70 60 19 25 44 81 54 7 84 11 - - - 1.221 0.253 1.475 1.028 0.0985 0.153 0.158 6.951 70 73 50 24 30 61 75 1 33 - 1.396 0.265 1.662 1.032 0.0946 0.063 0.065 2.893 80 26 96 23 11 36 75 80 20 GVHD: LƯU ĐỨC LỊCH Trang 19 SVTH :NGUYỄN TUẤN ANH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG - 1.570 0.270 1.840 0.2769 0.255 0.255 11.25 90 79 17 97 1 45 95 95 40 - 1.745 0.265 2.011 0.937 0.4419 0.415 0.389 17.12 100 32 96 29 50 32 55 58 92 - 1.919 0.253 2.173 0.851 0.5854 0.539 0.458 20.17 110 86 50 37 08 79 15 86 56 - 2.094 0.233 2.327 0.747 0.7057 0.627 0.468 20.60 120 39 25 64 23 46 25 71 84 - 2.268 0.205 2.474 0.631 0.8027 0.683 0.431 18.99 130 92 90 83 78 9 66 93 12 - 2.443 0.172 2.615 0.509 0.8779 0.714 0.364 16.00 140 46 41 87 38 8 62 02 54 - 2.617 0.133 2.751 0.383 0.9333 0.727 0.278 12.26 150 99 84 84 38 52 66 97 62 - 2.792 0.091 2.883 0.255 0.9710 0.730 0.186 8.217 160 52 41 93 88 45 36 88 09 - 2.967 0.046 3.013 0.127 0.9928 0.729 0.093 4.102 170 06 36 42 95 64 11 29 05 3.141 3.141 0.728 180 59 0 59 0 -1 20 0 0 - - - - - 3.316 0.046 3.269 0.127 0.9928 0.729 0.093 4.104 190 12 3 76 9 64 61 36 86 - - - - - 3.490 0.091 3.399 0.255 0.9710 0.732 0.187 8.242 200 65 4 24 8 45 58 46 11 - - - - - 3.665 0.133 3.531 0.383 0.9333 0.732 0.280 12.35 210 19 8 34 3 52 90 98 44 - - - - - 3.839 0.172 3.667 0.509 0.8779 0.724 0.368 16.22 220 72 4 31 3 8 36 98 37 - - - - - 4.014 0.205 3.808 0.631 0.8027 0.699 0.442 19.43 230 25 9 34 7 9 76 1 86 - - - - - 4.188 0.233 3.955 0.747 0.7057 0.652 0.487 21.42 240 79 2 54 2 46 09 27 44 - - - - - 4.363 0.253 4.109 0.851 0.5854 0.575 0.490 21.54 250 32 5 81 0 79 86 1 91 GVHD: LƯU ĐỨC LỊCH Trang 20 SVTH :NGUYỄN TUẤN ANH