Đồ án Động cơ đốt trong: Tính toán – Kết cấu động cơ đốt trong

Chia sẻ: TRẦN ĐÌNH PHÚ | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:43

Thêm vào BST

Báo xấu

322
lượt xem 35
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. Mời các bạn cùng tham khảo đồ án "Tính toán - Kết cấu động cơ đốt trong". Hy vọng đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đồ án Động cơ đốt trong: Tính toán – Kết cấu động cơ đốt trong

ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại đất nước đang trên con đường CNH – HĐH, từng bước phát triển đất nước. Trong xu thế của thời đại khoa học kỹ thuật của thế giới ngày một phát triển cao. Để hòa chung với sự phát triển đó đất nước ta đã có chủ trương phát triển một số ngành công nghiệp mũi nhọn, trong đó có ngành Cơ Khý Động Lực. Để thưc hiện được chủ trương đó đòi hỏi đất nước cần phải có một đội ngũ cán bộ, công nhân kỹ thuật có trình độ và tay nghề cao. Hiểu rõ điều đó trường ĐHSPKT Vinh không ngừng phát triển và nâng cao chất lượng đào tạo đội ngũ cán bộ, công nhân có tay nghề và trình độ cao mà còn đào tạo với số lượng đông đảo đáp ứng nhu cầu nguồn nhân lực cho đất nước. Khi đang còn là một sinh viên trong trường chúng em được phân công thực hiện đồ án “Tính Toán –Kết Cấu Động Cơ Đốt Trong”. Đây là một điều kiện rất tốt cho chúng em có cơ hội xâu chuỗi kiến thức mà chúng em đã được học tại trường ,bước đầu đi sát vào thực tế sản xuất ,làm quen với công việc tính toán thiết kế ô tô. Trong quá trình tính toán chúng em đã được sự quan tâm chỉ dẫn,sự giúp đỡ nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn và các thầy cô giáo trong khoa cơ khí động lực. Tuy vậy nhưng không thể tránh những hạn chế , thiếu sót trong quá trình tính toán. Để hoàn thành tốt, khắc phục được những hạn chế và thiếu sót đó chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến ,sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và các bạn để sau này ra trường bắt tay vào công việc ,trong quá trình công tác chúng em hoàn thành công việc một cách tốt nhất. Vinh, ngày ...tháng....năm 2015 SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7 Trang 1
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Tuấn PHẦN I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG I ) Trình tự tính toán : 1.1 )Số liệu ban đầu : Loại đông cơ: 3D6động cơ Diesel 1 hàng, không tăng áp, buồng cháy thống nhất. 1 Công suất của động cơ : Ne =150 (mã lực) = 111 kW 2 Số vòng quay của trục khuỷu : n =1600(vg/ph) 3 Đường kính xi lanh : D =150 (mm) 4 Hành trình piton : S =180 (mm) 5 Dung tích công tác : Vh = = 3,18 (l) 6 Số xi lanh : i = 6 7 Tỷ số nén : ε = 15.5 8 Thứ tự làm việc của xi lanh : (153624) 9 Suất tiêu hao nhiên liệu : ge =192 (g/ml.h) 10 Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp α1;α2: α1=20(độ),α2 =48 (độ) 11 Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp thải β1 , β 2 : β1 =48(độ), β 2 =20 (độ) 12 Chiều dài thanh truyền: ltt = 320 (mm) 13 Số kỳ : τ = 4 14 Góc phun sớm : ϕi = 30o 15Khối lượng thanh truyền: mtt = 5,62 (kg) 16 Khối lượng nhóm piston: mpt = 2,37 (kg) 1.2 )Các thông số cần chọn : 1 )Áp suất môi trường :pk Áp suất môi trường pk là áp suất khí quyển trước khi nạp vào đông cơ (với đông cơ không tăng áp ta có áp suất khí quyển bằng áp suất trước khi nạp nên ta chọn pk =po SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7 Trang 2
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 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 =0,085 (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= 0,1 (MPa) 5 )Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành hỗn hợp khí ở bên ngoài hay bên trong xy lanh Vì đây là đ/c điezel nên chọn ∆T= 38 o K 6 )Nhiệt độ khí sót (khí thải) 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 =800 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 SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7 Trang 3
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 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 động cơ.Với đây là đ/c điezen nên ta chọn ξ=0,78 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 =0,934 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 + 38) 0,11 1 γr = . . 1 = 0, 038 800 0, 085 0,11 1,45 15,5.1, 02 − 1,1.1.( ) 0, 085 2 )Nhiệt độ cuối quá trình nạp T Nhiệt độ cuối quá trình nạp T đươc tính theo công thức: T= ºK SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7 Trang 4
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1,45 −1 0, 085 (297 + 38) + 1,1.0, 038.800.( ) 1,45 0,11 Ta = = 350 o K 1 + 0, 038 3 )Hệ số nạp η : η = . . . 1 1 297.0, 0856 � 0,11 1,45 � η v = . 15,5.1, 02 − 1,1.( .� ) �= 0,82 15,5 − 1 (297 + 38).0,1 � 0, 085 � 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 : 30.111.103.4 = 0, 44 p = = 3,14.0,152.0,18 (MPa) .1600.6 4 432.103.0,1.0,82 Vậy : M = = 1, 41 (kmol/kg) nhiên liệu 192.0, 44.297 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 : C H O M = . ( + − ) (kmol/kg) nhiên liệu 12 4 32 Vì đây là đ/c diesel nên ta chọn C=0,87 ; H=0,126; O=0,004 0,87 0,126 0, 004 M = . ( + − ) = 0, 495 (kmol/kg) nhiên liệu 12 4 32 6 )Hệ số dư lượng không khí α Vì đây là động cơ nên : SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7 Trang 5
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG M 1,38 α = M 1 = 0, 495 = 2, 79 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+0,00209.297=20,427 (kJ/kmol.độ) 2 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phạm cháy : Khi hệ số lưu lượng không khí α >1 tính theo công thức sau : 1, 634 1 187,36 = (19,876 + ) + (427,86 + ).10−5 T (kJ/kmol.độ) α 2 α 1, 637 1 187,36 = (19,876 + ) + (427,86 + ).10 −5.297 = 23, 688 (kJ/kmol.độ) 2, 79 2 2, 79 3 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp : Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hh trong quá trình nén tính theo công thức sau : = =20,546 (kJ/kmol.độ) Thay số vào ta có : a' = 19,890 ; b' = 0,004 4 ) Chỉ số nén đa biến trung bình n: 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
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Sau khi chọn các giá trị của n ta thấy n = 1,367 thõa mãn điều kiện bài toán 5 )Áp suất cuối quá trình nén P : Áp suất cuối quá trình nén P được xác định theo công thức : P = P. ε = 0,085. 15,51,367 = 3,607 (MPa) 6 )Nhiệt độ cuối quá trình nén T Nhiệt độ cuối quá trình nén T được xác định theo công thức T = T. ε = 350. 15,51,367−1 = 957,0 ( ºK ) 7 )Lượng môi chất công tác của quá trình nén M : Lượng môi chất công tác của quá trình nén M được xác định theo công thức : M = M+ M = M. (1 + γ r ) = 1,41.(1+0,038) = 1,464 2.3 )Tính toán quá trình cháy : 1 )Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β : Ta có hệ số thay đổi phần tử lý thuyết β được xác định theo công thức : β = = = 1+ Trong đó độ tăng mol ΔM của các loại động cơ được xác định theo công thức sau: ΔM = 0,21.(1α)M + ( + − ) H O Đối với động cơ Diesel thì ∆M = + 4 32 H O 0,126 0, 004 + + � β = 1 + 4 32 = 1 + 4 32 = 1, 0229 O α MO 2, 79.0, 495 2 )Hệ số thay đổi phân tư thưc tế β: ( Do có khí sót ) Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác đinh theo công thức : 0, 038 + 1, 0229 β = = = 1, 0221 1 + 0, 038 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 SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7 Trang 7
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Trong đó ξ z 0,85 χ z = = 0,94 ξ 0,9 b β −1 1, 407 − 1 β z = 1 + 1 + γ . χ z = 1 + 1 + 0, 038 .0,94 = 1,37 O r 4 )Lượng sản vật cháy M : Ta có lượng sản vật cháy M đươc xác định theo công thức : M= M +ΔM = β. M = 1,407.0,67 = 0, 93 5 )Nhiệt độ tại điểm z T : Đối với động cơ Diesel, tính nhiệt độ Tz bằng cách giải phương trình cháy sau: ξ .Q z M .(1 H + mc 'v .λ.Tc = β z .mc " pzTz (3) 1 + γ r ) ́ Q H : nhiêt tri thâp cua nhiên liêu , thông th Trong đo : ̣ ̣ ́ ̉ ̣ ương ̀ tachoṇ Q H = 42,5.10 (KJ/kg.nl) 3 " mc pz : la ti nhiêt mol đăng tich trung binh cua san vât chay đ ̀ ̉ ̣ ̉ ́ ̀ ̉ ̉ ̣ ́ ược " ́ ̣ xac đinh theo công th ́ mc pz = 8,314 + mcvz (4) ưc: γr β mc " + (χ + ) + (1 − χ )mc " 0 v β z z v " " mc vz = γ = a + b .T o v v z β ( χ + ) + (1 − χ ) r 0 β z 0 z � mc pz = a p + bp .Tz Hệ số tăng áp được chọn sơ bộ trong khoảng (1,52) ̉ Giai (3),(4) ra ta được : T z =1287,213 ( o 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 SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7 Trang 8
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ́ λ = β z. T z = 1,37. 1287, 213 Vơi : = 1,843 la hê sô tăng ap ̀ ̣ ́ ́ T c 957 + p z = 1,843.3, 607 = 6, 647 (MPa) 2.4 )Tính toán quá trình giãn nở : 1 )Hệ số giãn nở sớm ρ : 1,37.1287, 213 ρ = = = 1,152 1, 6.957 Thỏa mãn điều kiện ρ
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG −1 0,11 1,45 T = T. = 608,88.( ) 1.45 = 481, 719 ( ºK ) 0, 234 Ta tính được T =481,719(ºK 2.5 )Tính toán các thông số chu trình công tác : 1 )Áp suất chỉ thị trung bình p' : Đây là đông cơ xăng áp suất chỉ thị trung bình P' được xác định theo CT: �λ 1 1 1 � p' i = . � .(1 − n2 −1 ) − .(1 − n1 −1 ) � n2 − 1 � ε n1 − 1 ε � Qua tính toán thực nghiệm ta tính được p' = 0,597 (MPa) 2 )Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p : Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đó ta có áp suất chỉ thị trung bình. Trong thực tế được xác định theo công thức : p= p' i .φ=0,597.0,934= 0,604 (MPa) 3 )Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g : 432.103.0,82.0,1 g= = = 139,819 (g/kW.h) 1, 41.0, 604.297 4 )Hiệu suất chỉ thi η: 3, 6.103 η = = = 0, 001 % 139,819.42500 5 )Áp suất tổn thất cơ giới P : Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và được biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ.Ta có tốc độ trung bình của động cơ là : 0,18.1600 V = = = 9, 6 (m/s) 30 Vì đây là đông cơ diesel nên τ = 4 ;i =6 , D= 150 mm và là buồng cháy thống nhất : P= 0,05+0,015.V= 0,05+0,015.9,6 = 0,165 (MPa) 6 )Áp suất có ích trung bình P : SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7 Trang 10
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Ta có công thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế được xác định theo CT : P = P – P =0,6040,165=0,439 (MPa) Ta có trị số P tính quá trình nạp P (nạp) =0,44 va P=0,439 thì không có sự chênh lệch nhiều nên có thể chấp nhận được 7 )Hiệu suất cơ giới η : pe 0, 439 η = p = = 0, 788 % i 0,557 8 )Suất tiêu hao nhiên liệu g : 139,819 g= = = 177, 401 (g/kW.h) 0, 788 9 )Hiệu suất có ích η : η = η .η = 0,788.0.001 = 0,00078 10 )Kiểm nghiệm đường kính xy lanh D theo công thức : D = (mm ) 111.103.30.4 Mặt khác V = = = 3,18 ( l ) 0, 439.6.1600 4.3,18 D = = 150, 017 (mm) π .180 Ta có sai số so với đề bài là :0,017 (mm) III ) Vẽ và hiệu đính đồ thị công : Căn cứ vào các số liệu đã tính 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 3,18 V = = = 0, 219 ( l ) 15,5 − 1 p a =0,085 n1 =1,367 pb =0,234 n2 =1,288 pc 3,607 ε =15,5 pz =6,647 ρ =1,152 V Vh = h =0,219 ε −1 SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7 Trang 11
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 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 = 1,367 P : Áp suất cuối quá trình nén P = 3,607 ( 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. β .T Ta có : ρ = λz.T z = 1,152 c V = ρ.V Vậy P = P. = = = P n : Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n = 1,288 SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7 Trang 12
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Quá trình nén Quá trình giãn nở i P = Giá trị Giá trị Giá trị biểu biểu ρ px = pz .( ) n biểu i.Vc 2 diễn diễn i diễn 1 0,2193 15,4 3,607 158,2 7,9758 349,8 ρ 0,2523 17,7 2,9726 130,4 6,647 291,5 2 0,438 30,7 1,3984 61,3 3,2663 143,3 3 0,657 46,0 0,8034 35,2 1,9375 85,0 4 0,876 61,3 0,5422 23,8 1,3376 58,7 5 1,095 76,7 0,3996 17,5 1,0035 44,0 6 1,314 92,0 0,3115 13,7 0,9734 42,7 7 1,533 107,3 0,2523 11,1 0,6506 28,5 8 1,752 122,6 0,2102 9,2 0,5478 24,0 9 1,972 138,0 0,1789 7,8 0,4707 20,6 10 2,19 153,3 0,1549 6,8 0,4109 18,0 11 2,409 168,6 0,136 6,0 0,3635 15,9 12 2,628 184,0 0,1208 5,3 0,3249 14,2 13 2,847 199,3 0,1082 4,7 0,2931 12,9 14 3,066 214,6 0,0978 4,3 0,2664 11,7 15 3,285 230,0 0,089 3,9 0,2438 10,7 15,5 3,3945 273,6 0,0851 3,7 0,2337 10,3 3.3 ) Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt : εVc − Vc 3,3945 − 0, 2913 Vẽ đồ thị PV theo tỷ lệ xích : µv = = = 0, 0141 dm3 220 220 /mm pz 6, 647 µ p = = = 0, 0266 250 250 Vh 3,18 Ta có Vc = = = 0, 219 ( l ) ε − 1 15.5 − 1 V = V + V = 0,219 + 3,18 = 3,399 ( l ) Mặt khác ta có : V = ρ. V = 1,152.0,219 = 0,2523 ( l ) 3.4 ) Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công : Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piton S là : SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7 Trang 13
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 180 μ = = = = 0, 667 270 Thông số kết cấu động cơ là : 180 λ = = = = 0, 2813 ( mm ) 2.320 Khoảng cách OO’ là : 0, 2813.90 OO’= = = 12, 6563 ( mm ) 2 Giá trị biểu diễn của OO’ trên đồ thị : 12, 6563 gtbd = = = 18,975 ( mm ) 0, 667 Ta có nửa hành trình của piton là : 180 R = = = 90 ( mm ) 2 Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị : 90 gtbd = = = 134,93 ( mm ) 0, 667 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 ) = 3,607 + .( 6,647 3,607 ) = 4,6303 ( MPa ) Từ đó 4, 6203 xác định được tung độ điểm c’trên đồ thị công : yc ’ = = 186, 0 (mm) 0, 022744 SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7 Trang 14
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 diesel : Xác định điểm z từ góc 15º .Từ điểm O΄trên đồ thị Brick ta xác định góc tương ứng với 375º góc quay truc khuỷu ,bán kính này cắt vòng tròn tại 1 điểm . Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường P 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 tròn Brick tại 1 điểm.Từ điểm này ta gióng đường song song với trục tung cắt đường giãn nở tại điểm b’. 6 ) Hiệu định điểm kết thúc quá trình giãn nở : ( điểm b’’ ) Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế Pb thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở lý thuyết do xupáp thải mở sớm . Theo công thức kinh nghiệm ta có thể xác định được : 1 1 Pb = Pr + .( Pb − Pr ) = 0,11 + .(0, 234 − 0,11) = 0,172 (MPa) 2 2 Từ đó xác định tung độ của điểm b’’ là : p 4, 6203 yc = µ = 0, 0227 = 202, 74 ( mm ) c p SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7 Trang 15
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Đồ thị công chỉ thị (được biểu diễn trên giấy A0) PHẦN II : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC I ) Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học : Các đường biểu diễn này đều vẽ trên 1 hoành độ thống nhất ứng với hành trình piston S = 2R .Vì vậy độ thị đều lấy hoành độ tương ứng với 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 SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7 Trang 16
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG độ xuất phát từ các điểm chia tương ứng trên bán kính là Rλ/2 tại các điểm a,b,c,…. 5. Nối tại các điểm a,b,c,…. Tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ piton thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ các điểm cắt vòng tròn bán kính R tạo với trục hoành góc α đến đường cong a,b,c…. Đồ thị này biểu diễn quan hệ v = f(α) trên tọa độ độc cực Hinh 2.1: Dạng đồ thị v = f( ) 1.3 Đường biểu diễn gia tốc của piston j = f( x) Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston theo phương pháp Tôlê ta vẽ theo các bước sau : 1.Chọn tỉ lệ xích 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 : 3,14.1600 ω = = = 167 (rad/s) 30 Gia tốc cực đại : j max = R.ω .( 1 + λ ) = 0, 09.167 2.(1 + 0, 2813) = 3216, 0758 ( m/ s) Vậy ta được giá trị biểu diễn j là : 3216,0758 gtbd = = = 58 ( mm ) 55 SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7 Trang 17
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Gia tốc cực tiểu : j = –R.ω.( 1– λ ) = −0, 09.167 2.(1 − 0, 2813) = −1803,944 ( m/s ) Vậy ta được giá trị biểu diễn của j là : 1803,944 gtbd = = = 33 ( mm ) 55 Xác định vị trí của EF : EF = –3.R.λ.ω = −3.0, 09.0, 2813.167 2 = −2118,1974 ( m/s ) Vậy giá trị biểu diễn EF là : −2118,1794 gtbd = = = −39 ( mm ) 55 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 = 2,37 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 = 0,285.5,26= 1,4991 (Kg ) Vậy ta xác định đươc khối lương tịnh tiến mà đề bài cho là : m = m + m = 2,37 + 1,4991 = 3,8691 (Kg) SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7 Trang 18
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 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 = mtt m1 = 5,26 – 3,8691 = 1,3909 (Kg) Khối lượng của chốt trucj khuỷu : m m = π. .ρ Trong đó ta có : d : Là đường kính ngoài của chốt khuỷu : 85 δ : Là đường kính trong của chốt khuỷu : 44 l : Là chiều dài của chốt khuỷu : 70 ρ : Là khối lượng riêng của vật liệu làm chốt khuỷu ρ : 7800 Kg/mm = 7,8.10 ( Kg/ m ) m = π. ( 85 2 − 442 ) .70 .7,8.10−6 = 0, 7219 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= 180/2 =90 (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 ) SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7 Trang 19
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Với thông số kết cấu λ ta co bảng tính P : α radians A =cosα+λ.cos2α Pj =8,7.1000.(cosα+λ.cos2α ) =cosα+0,2669.cos2α = 8,7.1000 . A 0 0 1.2669 11022.03 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 SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7 Trang 20