ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN

ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC

CƠ CẤU KHUỶU TRỤC

THANH TRUYỀN

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

Nhận xét của giáo viên.

………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………… SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………...

LỜI NÓI ĐẦU Động cơ đốt trong là loại máy ra đời từ rất sớm, có thể nói nó đã giúp con người tiến lên một bậc trong lịch sử phát triển của mình bởi từ khi xuất hiện nó đã từng bước giải phóng lao động chân tay cho con người với năng suất làm việc rất cao. Cho đến ngày nay nó vẫn là loại máy tạo nhiều giá trị nhất về mặt kinh tế và trong tương lai nó sẽ tiếp tục được chúng ta cải tạo và phát triển. Là một sinh viên thuộc khoa Công Nghệ ÔTÔ ĐH Công Nghiệp TP.HCM em được giao thực hiện bài tập lớn môn Tính Toán Kết Cấu Động Cơ Đốt Trong. Do trình độ có hạn nên trong quá trình thực hiện không thể chánh khỏi những sai sót bởi vậy em mong được sự quan tâm và giúp đỡ của thầy cô Bộ môn: Động Cơ Đốt Trong để em hoàn thiện tốt hơn trong những môn học sau. Nhân đây em cũng xin chân thành cảm ơn thầy Lê Minh Đảo cùng Bộ môn đã giúp đỡ để em hoàn thành bài TKMH này.

Sinh viên

Nguyễn Xuân Hoàng

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

ĐỀ TÀI

TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN Các thông số cơ bản:

M3MA 400 67.295 100 4 4 18

2800 118 495

Kiểu động cơ Đường kính xi lanh D (mm) Hành trình Piston S (mm) Số xi lanh i Số kỳ  Tỷ số nén  Số vòng quay n (vòng/phút) Công suất Ne (kw) Moment động cơ Me (KG.m) Bán kính quay trục khuỷu R (mm) Chiều dài thanh truyển L (mm)

50 200

293.067

Vận tốc góc trục khuỷu  (rad/s)

0.25

331,5 640 170 470 9722 280 0.3555

Tham số kết cấu  Khối lượng nhóm piston mnp (g) Khối lượng nhóm thanh truyền mtt (g) Khối lượng đầu nhỏ thanh truyền m1 (g) Khối lượng đầu to thanh truyền m2 (g) Khối lượng nhóm trục khuỷu mk(g) Suất tiêu hao nhiên liệu ge (g/ml.h) Dung tích công tác Vh ( lít )

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

1) Các thông số cần chọn :

1.1 /Áp suất môi trường :

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 =P0

Ở nước ta nên chọn Pk =P0 = 0,1 (MPa)

1.2 /Nhiệt độ môi trường :Tk

Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm ở

nước ta

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

1.3 /Áp suất cuối quá trình nạp :

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. Thông thường chọn áp suất

cuối quá trình nạp trọng phạm vi :Pa = (0.8  0,9).Pk (MPa)

Áp suất cuối quá trình nạp ta lấy Pa = 0.86.Pk = 0.86*0.1 = 0.086 (MPa)

1.4 /Áp suất khí thải P

r :

Áp suất khí thải cũng phụ thuộc vào các thông số như p

avà có thể chọn

trong phạm vi: Pr =(1.15  1.2).Pk (MPa)

Và ta chọn:

P r= 1.2*0.1 =0.12 (MPa)

1.5/Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành

hổn hợp khí ở bên ngoài hay bên trong xy lanh. Đối với động cơ xăng ta đang xét



)

∆T trong khoảng ∆T = 0 (0

Và ta chọn: ∆T = 20C 1.6/Nhiệt độ khí sót (khí thải) T r

r phụ thuộc vào chủng loại đông cơ.Nếu quá trình giản nở

Nhiệt độ khí sót T càng triệt để ,Nhiệt độ T

r càng thấp, thông thường chọn Tr =700  1000 0 K .

r =950 ºK

Và ta chọn : T 1.7 /Hệ số hiệu định tỉ nhiêt λ

t :

t được chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiệu

Hệ số hiệu định tỉ nhiệt λ định .Thông thường có thể chọn λ

t theo bảng sau :

0.8 1.13

1.0 1.17

1.2 1.14

1.4 1.11

α λ t

Ở đây ta chọn λ

t =1.11

1. 8 /Hệ số quét buồng cháy λ

2 :

Vì ta đang tính toán với động cơ không tăng áp nên ta chọn λ

2 =1

1. 9 /Hệ số nạp thêm λ 1

1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí .Thông thường ta có

1 =1.02÷1.07 .

Hệ số nạp thêm λ thể chọn λ Và ta chọn : λ

1 =1.023 1.10 /Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ

z :

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ

z phụ thuộc vào chu trình công tác của động

cơ, thể hiện lượng nhiệt phát ra đả cháy ở điểm z so với lượng nhiệt phát ra khi đốt

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

hoàn toàn 1kg nhiên liệu. Đối với động cơ xăng ta đang xét thông thường chọn

z =0.85  0.92

trong khoảng Kinh nghiệm sau đây : ξ Và ta chọn ξ

z=0.85

1.11/Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ

b :

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ động cơ điezel,ξ

b bao giờ cũng lớn hơn ξ

b tùy thuộc vào loại động cơ xăng hay là z . Thông thường chọn trong khoảng : ξ z

=0,85  0,95

Do đây là động cơ xăng nên ta chọn : ξ

b=0.892

1.12 /Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công φ

d :

Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ với

d của động cơ xăng

d =0.92  0.97

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 vì vậy hệ số φ thường chọn hệ số lớn. Nói chung có thể chọn trong phạm vi: φ Và ta chọn: φ

d =0.93

2) Tính toán các quá trình công tác :

2.1 .Tính toán quá trình nạp :

1 /Hệ số khí sót γ

r :

Hệ số khí sót γ

r =

r được tính theo công thức : P λ 2( r . P a

T ) k+∆T . T r

)

ε.λ

1-λ

t.λ

2.(

p r ) p a

1 ( m

Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót m =1.45÷1.5

Chọn m =1.45

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

(cid:2869)∗((cid:2870)(cid:2877)(cid:2875)(cid:2878)(cid:2870))

(cid:2868).(cid:2869)(cid:2870)

(cid:2869)

γ r =

= 0.026

(cid:2877)(cid:2873)(cid:2868)

(cid:2868).(cid:2868)(cid:2876)(cid:2874)

(cid:3117) (cid:3117).(cid:3120)(cid:3121)

(cid:2869)(cid:2876)∗(cid:2869).(cid:2868)(cid:2870)(cid:2871)(cid:2879)(cid:2869).(cid:2869)(cid:2869)∗(cid:2869)∗(

(cid:3116).(cid:3117)(cid:3118) ) (cid:3116).(cid:3116)(cid:3124)(cid:3122)

2 /Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a

Nhiệt độ cuối quá trình nạp T

a đươc tính theo công thức:

T (

k+∆T +λ )

t.γ

 r.T  r

 P  a   P  r

( ºK )

m-1  m 

  a =  

   

1+γ r

(cid:3116).(cid:3120)(cid:3121) (cid:3117).(cid:3120)(cid:3121)

((cid:2870)(cid:2877)(cid:2875)(cid:2878)(cid:2870))(cid:2878)(cid:2869).(cid:2869)(cid:2869)∗(cid:2877)(cid:2873)(cid:2868)∗(cid:2868).(cid:2868)(cid:2870)(cid:2874)∗(

(cid:3116).(cid:3116)(cid:3124)(cid:3122) ) (cid:3116).(cid:3117)(cid:3118)

= 315.5 ( ºK )

a =

(cid:2869)(cid:2878)(cid:2868).(cid:2868)(cid:2870)(cid:2874)

3/)Hệ số nạp η

v :

  

ε.λ

v =

1-λ

 t.λ 2.  

P r  P  a

1 ε-1

T k k+∆T

 P a  . P  k

  

1  m 

(cid:2869)∗((cid:2870)(cid:2877)(cid:2875))

(cid:2868).(cid:2868)(cid:2876)(cid:2874)

(cid:2868).(cid:2869)(cid:2870)

[18 ∗ 1.023 − 1 ∗ 1.11 ∗ (

(cid:3117) (cid:3117).(cid:3120)(cid:3121)] = 0.855

)

v =

(cid:2869)(cid:2875)∗(cid:2870)(cid:2877)(cid:2877)

(cid:2868).(cid:2869)

(cid:2868).(cid:2868)(cid:2876)(cid:2874)

4/)Lượng khí nạp mới M

1 :

Lượng khí nạp mới M

(kmol/kg nhiên liệu)

1 =

1 được xác định theo công thức sau : 432.103 e.P g

k.η .P v e.T k

Trong đó :

P e – Áp suất có ích trung bình được xách định theo công thức sau:

(cid:2871)(cid:2868)∗(cid:2869)(cid:2869)(cid:2876)∗(cid:2872)

= 3.556 (MPa)

P e =

(cid:2868).(cid:2871)(cid:2873)(cid:2873)(cid:2873)∗(cid:2870)(cid:2876)(cid:2868)(cid:2868)∗(cid:2872)

30.N e.τ V h.n.i

Vậy : M

= 0.125 (kmol/kg nhiên liệu)

1 =

(cid:2872)(cid:2871)(cid:2870)∗(cid:2869)(cid:2868)(cid:3119)∗(cid:2868).(cid:2869)∗(cid:2868).(cid:2876)(cid:2873)(cid:2873) (cid:2871).(cid:2873)(cid:2873)(cid:2874)∗(cid:2870)(cid:2877)(cid:2875)∗(cid:2870)(cid:2876)(cid:2868)

5/Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M

o :

Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M

o được tính theo

công thức :

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

(cid:2869)





(kmol/kg nhiên liệu)

0 =

(cid:2868).(cid:2870)(cid:2869)

C H O 12 32 4

  

  

Vì đây là động cơ xăng nên ta chọn C = 0.855 ; H = 0.145 ; O = 0.

(cid:2869)

(cid:2868).(cid:2876)(cid:2873)(cid:2873)

(cid:2868).(cid:2869)(cid:2872)(cid:2873)

(cid:2868)

= 0.5120 (kmol/kg nhiên liệu)

+

o =

(cid:2868).(cid:2870)(cid:2869)

(cid:2869)(cid:2870)

(cid:2872)

(cid:2871)(cid:2870)

6/Hệ số dư lượng không khí α

Vì đây là động cơ xăng nên ta có công thức tính  :



1  nl

 =

Trong đó :

nl - trọng lượng phân tư của xăng, thông thường

nl =114

(cid:2868).(cid:2869)(cid:2870)(cid:2873)(cid:2879)

(cid:3117) (cid:3117)(cid:3117)(cid:3120)

Vậy :  =

= 0.227

(cid:2868).(cid:2873)(cid:2869)(cid:2870)

2.2 )Tính toán quá trình nén :

1 /Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí :

(kJ/kmol.K)

v = 19.806+0.00209T =

a v

b T 2

— mc

Trong đó: T - Tỷ nhiệt trung bình tuyệt đối T= ( t+273o)K. Thông thường người ta thường sử dụng giá trị tỷ nhiệt trung bình trong khoảng từ 00 đến T0 K

đang khảo sát.

2 /Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy :

Khi hệ số lưu lượng không khí α <1 tính theo công thức sau :

510 T

(360.34 + 252.4).

(kJ/kmol.K)

v = (17.997 + 3.504) + 1 2

— mc''

3/Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp :

Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hh trong quá trình nén

v tính theo

— mc'

công thức sau :

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

v+γ r.

— mc



— mc'' v =

v =

' a v

' b v 2

1+γ r

— mc'

19,876+

427,86+

19,806+

1,634 α

187,36 α

  

 .γ r  

 .10-5  

v =

1+γ r

1+γ ) r

— mc'

 2.0,00209+γ r.   2.(

Trong đó :

19,876+

19,806+

1,634 α

  

 .γ r  

v =

1+γ r

427,86+

4,18.10-3

187,36 α

 +γ  r

 .10-5  

v =

1+γ r v = 0.00446

v =19.99 ; b'

Thay số vào ta có : a' 4/ Chỉ số nén đa biến trung bình n

Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào vào rầt nhiều thông số kết cấu và

1 tăng hay giảm theo quy luật sau :

1 tăng.

thông 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 Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n Chỉ số nén đa biến trung bình n

1 được xác bằng cách giải phương trình sau :

n 1-1 =

 +1  

8,314 n 1-1  .T ε a.  

b' v 2

Chú ý :thông thường để xác định được n

1 ta chọn n

1 trong khoảng

1.340÷1.390 Rất hiếm trường hợp đạt n

1 trong khoảng 1.400 ÷ 1.410→ (theo sách Nguyên

Lý Động Cơ Đốt Trong - trang 128 )

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

1 theo điều kiện bài toán cho đến khi nao thõa mãn điều kiện

Vì vậy ta chọn n bài toán :thay n

1 vào VT và VP của phương trình trên và so sánh,nếu sai số giữa

2 vế của phương trình thõa mãn <0,2% thì đạt yêu cầu

n 1-1 =

(cid:2876).(cid:2871)(cid:2869)(cid:2872) (cid:2869)(cid:2877).(cid:2877)(cid:2877)(cid:2878)(cid:2868).(cid:2875)(cid:2868)(cid:2872)∗((cid:3084)(cid:3289)(cid:3117)(cid:3127)(cid:3117)(cid:2878)(cid:2869))

(cid:2869)(cid:2877).(cid:2877)(cid:2877)(cid:2878)

(cid:2876).(cid:2871)(cid:2869)(cid:2872) ∗(cid:2871)(cid:2869)(cid:2873).(cid:2873)∗((cid:2869)(cid:2876)(cid:3116).(cid:3119)(cid:3121)(cid:3124)(cid:2878)(cid:2869))

(cid:3116).(cid:3116)(cid:3116)(cid:3120)(cid:3120)(cid:3122) (cid:3118)

1 trong khoảng kinh nghiệm đả có vào công thức

1 =1.358 thõa mãn điều kiện bài toán.

c :

Sau khi thay các giá trị của n trên ta thấy n 5 /Áp suất cuối quá trình nén P Áp suất cuối quá trình nén P

c được xác định theo công thức : a. εn1 = 0,086. 181.358 = 4.35 (MPa)

c được xác định theo công thức

1 1n 

= 315.5 . 181.358 -1 = 888 ( ºK )

c :

c = P P 6 /Nhiệt độ cuối quá trình nén T c Nhiệt độ cuối quá trình nén T c = T T a. 7 /Lượng môi chất công tác của quá trình nén M Lượng môi chất công tác của quá trình nén M

c được xác định theo công thức :

= 0.125(1+0.026) = 0.12825 (

) kmol/kgn.l

c = M

1+ M

r = M

1. (1

)r

0 :

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

0 được xác định theo công thức :

= 1+

β 0 =

M 2 = M 1

1+ΔM M 1

ΔM M 1

Trong đó độ tăng mol ΔM của các loại động cơ được xác định theo công thức

ΔM = 0.21.(1-α)M



o + (

H 4

O 32

1 ) µ nl

Đối với động cơ xăng ta có: ΔM = 0.21(1 -) + (

)

H 4

O 32

- 1 nl

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

0, 21(1



 )





1  nl

  

  

Do đó : β

0 = 1 +





H O  4 32 1  nl

(cid:2868).(cid:2870)(cid:2869)((cid:2869)(cid:2879)(cid:2868).(cid:2870)(cid:2870)(cid:2875))(cid:2868).(cid:2873)(cid:2869)(cid:2870)(cid:2878)(

(cid:2878)

(cid:2879)

(cid:3116) (cid:3119)(cid:3118)

(cid:3117) (cid:3117)(cid:3117)(cid:3120)

= 1+

) = 1.885

(cid:2868).(cid:2870)(cid:2870)(cid:2875)∗(cid:2868).(cid:2873)(cid:2869)(cid:2870)(cid:2878)

(cid:3116).(cid:3117)(cid:3120)(cid:3121) (cid:3120) (cid:3117) (cid:3117)(cid:3117)(cid:3120)

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 :

(cid:2869).(cid:2876)(cid:2876)(cid:2873)(cid:2878)(cid:2868).(cid:2868)(cid:2870)(cid:2874)

β =

= 1.91

(cid:2869)(cid:2878)(cid:2868).(cid:2868)(cid:2870)(cid:2874)

β 0+γ r 1+γ r

z : (Do cháy chưa hết )

3 /Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z β Ta có hệ số thay đổi phân tư thực tế tại điểm z β

z được xác định theo công thức :

β z = 1 +

. χ z

β 0-1 1+γ r

Trong đó:

= 0,9529

χ z =

0,85 0,892

ξ z ξ b

∗ 0.9529 = 1.822

Vây : βz =1+

(cid:2869).(cid:2876)(cid:2876)(cid:2873)(cid:2879)(cid:2869)

2 :

4 /Lượng sản vật cháy M Ta có lượng sản vật cháy M

2 đươc xác định theo công thức :

(cid:2869)(cid:2878)(cid:2868).(cid:2868)(cid:2870)(cid:2874)

) kmol/kgn.l

0. M

2= M

1 = 1.885*0.125 = 0.236 (

M 1 +ΔM = β 5 /Nhiệt độ tại điểm z T z : * Đối với động cơ xăng, tính nhiệt độ tại điểm z T

z bằng cách giải pt cháy :

)

 z

mc .



 z

'' vz

T . z

mc T ' . v c

( Q M

H (1

  Q H   ) r

Trong đó :

Z : hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z

Z =0,85

H : là nhiệt trị thấp của nhiên liệu, thông thường có thể chọn :

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

H = 44000 ( kJ/kgn.l )

: là nhiệt tổn thất do nhiên liệu cháy không hếtkhi đốt 1kg nhiên liêu,

HQ

thông thường có thể xác định

theo, khi<1 thì

tính băng công thức

HQ

= 120.103.(1-).MO ( kJ/kgn.l)

HQ

vzmc : là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy được xách định theo

công thức :



   1



" mc . v

 z

mc v

 r  O

   .  z 

  

vz'' =

= a''vz + b''vz . T

— mc



   1



 z

 r  O

   .  O 

  

vz=0,00137

vz=18.034 và b’’

z :

Với a’’ Thay các thong số đả có vào biểu thức trên ta được kết quả của TZ = 1316oK 6 /Áp suất tại điểm z P Ta có áp suất tại điểm z p z được xác định theo công thức : z =λ. P P

c ( MPa )

Trong đó:

Pc - Áp suất quá trình nén: Pc =1,1458

λ - Hệ số tăng áp, được xác định theo công thưc sau:

(cid:2869)(cid:2871)(cid:2869)(cid:2874)

λ= β

= 1.482

(cid:2876)(cid:2876)(cid:2876)

T z = 1.822* T c

Vậy suy ra: Pz =1.482*4.35 = 6.445 MPa

2.4 )Tính toán quá trình giãn nở :

1 /Hệ số giãn nở sớm ρ :

ρ =

β z.T z λ.T c

Đố với động cơ xăng ta có : ρ = 1

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

2 /Hệ số giãn nở sau δ :

Ta có hệ số giãn nở sau δ được xác định theo công thức :

ε δ = ρ

Vì ρ=1 nên δ =  = 18

3 /Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n

2 :

Ta có chỉ số giãn nởi đa biến trung bình n2 được xác định từ phương trình cân

bằng sau:

8.314

n 2–1=

z+T T ) b

+a''

vz+

b'' vz 2

b–ξ ξ z .Q * ) ( H z–T T 1+γ r .β.( ) 1.( ) b

Trong đó : T

b :là nhiêt trị tại điểm b và được xác định theo công thức :

( ºK )

T z b= n 2–1 δ

Q * :là nhiệt trị tính toán H Đối với động cơ xăng : Q*

(kJ/kg n.l).

H= Q

H -

HQ

QH của xăng = 44000 kJ.kg n.l

Lưu ý: Thông thường để xác định được n2 ta chọn n2 trong khoảng 1.150 

1.250 (sách Nguyên lý ĐCĐT- Nguyễn Tất Tiến, trang 184) ; Thay n2 vào hai vế

2 =1.250.Thay n

2 vào 2 vế của

2 chọn là đúng.

của phương trình trên và so sánh, nếu sai số giữa 2 vế <0,2% là đạt yêu cầu. Qua kiệm nghiêm tính toán thì ta chọn đươc n phương trình trên ta so sánh ,ta thấy sai số giữa 2 vế <0,2% nên n 4 /Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T

b :

Ta có công thức xác định nhiệt độ cuối trình giản nở Tb:

(cid:2869)(cid:2874)(cid:2869)(cid:2871)

T   = z 2 1 n

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

(cid:2869)(cid:2876)(cid:3116).(cid:3118)(cid:3121) = 783 ( ºK )

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

b :

5 /Áp suất cuối quá trình giãn nở p Áp suất cuối quá trình giãn nở P

b được xác định theo công thức :

P b = δ

P z = 0.285 (MPa) n 2

6 /Tính nhiệt độ khí thải T

rt :

Nhiệt độ khí thải được tính toán theo công thức:

rt = T T b.

m–1  P   r m = 600 ( ºK )   P b

i :

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'

i được xác định theo công

thức:



P' i =

(MPa)

 1

P c ε–1

1 n  2

 

1 

1  1 n  1

 . 1  

  

n 2

n 1

  

i = 0.320 (MPa)

   Qua tính toán thực nghiệm ta tính được: P' 2 /Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p

i :

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 :

Pi = P' i .φ = 0.320*0.93 = 0.2976 (MPa)

3 /Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g

i :

Ta có công thức suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi :

= 3343 (g/kW.h)

g i=

.η v.P k i.T k

= 0.1∗0.855∗ 103∗432 0.125∗0.2976∗297

432.103 1.P M 4 /Hiệu suất chỉ thi η

Ta có công thức xác định như sau:

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

= 0.0025 %

η i =

(cid:2871).(cid:2874)∗ (cid:2869)(cid:2868)(cid:3119) (cid:2871)(cid:2871)(cid:2872)(cid:2871)∗(cid:2872)(cid:2872)(cid:2868)(cid:2868)(cid:2868)

(cid:2871).(cid:2874)∗(cid:2869)(cid:2868)(cid:3119) (cid:3034)(cid:3284)∗ (cid:3266)(cid:3257) 5 /Áp suất tổn thất cơ giới P

m :

Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và

đươc 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 :

= 9.333 (m/s).

tb =

(cid:2868).(cid:2869)∗(cid:2870)(cid:2876)(cid:2868)(cid:2868)

S.n 30

Vì đây là đông cơ xăng có τ = 4 ;i =4 ;Vậy buồng cháy thống nhất sẻ được

tính theo công thức :

tb= 0.05+0.015*9.333 = 0.190 (MPa).

m= 0.05 + 0.015.V P 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

m = 0.2976 – 0.190 = 0.1076 (MPa).

i – P

e = P 7 /Hiệu suất cơ giới η

m :

Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới:

(cid:2868).(cid:2869)(cid:2868)(cid:2875)(cid:2874)

.100% = 36.156 %

η m =

(cid:2868).(cid:2870)(cid:2877)(cid:2875)(cid:2874)

(cid:3017)(cid:3280) (cid:3017)(cid:3284) 8 /Suất tiêu hao nhiên liệu g

e :

(cid:2871)(cid:2868)

Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là:

(cid:2871)(cid:2871)(cid:2872)(cid:2871)

= 92.46 (g/kW.h)

g e=

(cid:2871)(cid:2874).(cid:2869)(cid:2873)(cid:2874)

g i = η m

9 /Hiệu suất có ích η

e :

Ta có công thức xác định hiệu suất có ích

e định theo công thức:

e = η η

m .η

i = 36.156*0.0025 = 0.0904

10 /Kiểm nghiêm đường kính xy lanh D theo công thức :

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

(cid:2872)∗(cid:2871)(cid:2873)(cid:2873)(cid:2872)(cid:2877)(cid:2874)

= 67.295 = D (mm )

kn =

(cid:2871).(cid:2869)(cid:2872)∗(cid:2869)(cid:2868)(cid:2868)

4.V h =(cid:3495) π.S

3/ Lực khí thể

Xây dựng đồ thị công P-V

Dựa vào các thông số nhiệt : + Hành trình pitông : S = 100 mm

+ Tỉ số nén :  = 18

+ áp suất :

Pa = 0.086 (MPa)

Pc = 4.355 (MPa)

Pz = 6.445 (MPa)

Pb = 0.285 (MPa)

Pr = 0.12 (MPa)

Thể tích làm việc của xi lanh Vh

= (3.14*(0.067295)2*0.1)/4 =355.496 cm3

Vh=

2 SD . 4

= 20.912 cm3

= (cid:2871)(cid:2873)(cid:2873).(cid:2872)(cid:2877)(cid:2874) (cid:2869)(cid:2875)

Vì tỉ số nén  =18 nên thể tích buồng cháy của xilanh Vc: Vc= Vh ε-1

Dung tích toàn bộ xi lanh: Va=Vc.  =20.912.18= 376.408 cm3

Dựng đường nén đa biến a-c

=1,358

Pc = Pa.n 1  n1 =

Pc Pa ln

Để vẽ đồ thị đường nén đa biến ta biến đổi như sau:

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

Px.

( với

i   )

n1 x

n1 = P .V c c

Px 

P c n1 i

(

)

P c V x V c

Ta có bảng như phần dưới

Dựng đường giãn nở đa biến z-b

)n 2

Pb = Pz.(

, chọn  = 1.5

 



= 1,255

chỉ số dãn đa biến: n2 =

Pb Pz  

n 2

=> Vz=

= 53,699

3cm .

n V . 2 b

P b P z

Tương tự như đồ thị quá trình nén ta cũng có:



( với

i   )

P z n 2 i

(

)

P z V x V z

Pxn=Pc/i^n1(MPa)

lPx(mm)

Pxd=Pz/i^n2

lPx(mm)

1ni 1.000

2ni 1.000

174.20

6.445

257.80

4.355

2.563

2.387

67.96

2.700

108.02

1.699

4.446

3.970

39.18

1.623

64.94

0.980

6.570

5.696

26.51

1.131

45.26

0.663

8.896

7.537

19.58

0.855

34.20

0.490

11.395

9.475

15.29

0.680

27.21

0.382

14.049

12.40

11.497

0.561

22.42

0.310

16.842

10.34

13.595

0.474

18.96

0.259

19.763

8.81

15.761

0.409

16.36

0.220

22.803

7.64

17.989

0.358

14.33

0.191

25.954

6.71

20.274

0.318

12.72

0.168

29.210

5.96

22.614

0.285

11.40

0.149

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

32.564

0.134

5.35

25.003

36.012

0.121

4.84

27.440

39.549

0.110

4.40

29.922

43.171

0.101

4.04

32.447

46.876

0.093

3.72

35.012

50.659

0.086

3.44

37.616

Hiệu chỉnh đồ thị :

+ Góc phun nhiên liệu sớm :  s = 170 + Góc mở sớm xuppap nạp : 1 = 140 + Góc đóng muộn xuppap nạp : 2 = 520 + Góc mở sớm xuppap thải : 3 = 580 + Góc đóng muộn xuppap thải : 4 = 160

+ Hiệu chỉnh c’’:

pc’’= pc+1/3.(pz-pc) =4,355+1/3(6.445-4.355)

=5.05(MPa)

+ Hiệu chỉnh b’’:

pb’’ = pb – 0,5(pb- pr)=0.285- 0.5(0.285- 0.12 )

=0.2 (M Pa)

+ Độ dịch chuyển Brich:

OO’= R.

 2

Từ các số liệu trên ta xây dựng được đồ thị công như hình vẽ :

Tỉ lệ xích v = 3 (cm3/mm)

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

Tỉ lệ xích p =0,025(MPa/mm)

Đồ thị công P-V

4/ Lực quán tính.

=(3,14*(0.067295)2) / 4 = 35.54946(cm2)

FP =

Lực quán tính tịnh tiến được tính theo công thức Pj = -mR2(cos + cos2) (MN) Với m = (mnp+ m1 ) Diện tích đỉnh pittông: 2D . 4

Ta có bảng tính Pj dưới đây:

α 0 10

Pj (MN/m2) α -2.692 -2.627

370 380

Pj (MN/m2) -2.627 -2.436

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360

-2.436 -2.134 -1.743 -1.291 -0.808 -0.324 0.132 0.538 0.880 1.150 1.346 1.478 1.556 1.596 1.611 1.615 1.615 1.615 1.611 1.596 1.556 1.478 1.346 1.149 0.880 0.538 0.132 -0.324 -0.808 -1.291 -1.743 -2.134 -2.436 -2.627 -2.692

390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720

-2.134 -1.743 -1.291 -0.808 -0.324 0.132 0.538 0.880 1.150 1.346 1.478 1.556 1.596 1.611 1.615 1.615 1.615 1.611 1.596 1.556 1.478 1.346 1.149 0.880 0.538 0.132 -0.324 -0.808 -1.291 -1.743 -2.134 -2.436 -2.627 -2.692

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

5/ Tổng hợp lực khí thể và lực quán tính tác dụng lên cơ cấu P1 = pkh+pj Sau khi vẽ đồ thị P-V ta xác định được Pkh với Pkh = P-Po .Kết hợp với bảng Pj ở trên ta tính được p1 tương ứng với góc .

α 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 375 390 405 420 435 450 465 480 495 510

Pj (MN/m2) -2.627 -2.547 -2.134 -1.523 -0.808 -0.091 -0.538 1.024 1.346 1.523 1.596 1.614 1.615 1.614 1.596 1.523 1.346 1.024 0.538 -0.091 -0.808 -1.523 -2.134 -2.457 -2.692 -2.547 -2.134 -1.523 -0.808 -0.091 0.538 1.024 1.346 1.523 1.596

Pkh(MN/m2) 0.219 -0.121 -0.121 -0.121 -0.121 -0.121 -0.121 -0.121 -0.121 -0.121 -0.121 -0.121 -0.121 -0.1026 -0.0548 0.0301 0.1722 0.4062 0.7962 1.4801 2.7879 5.6172 12.1375 25.595 54.019 63.469 33.6892 17.6003 10.1864 6.5551 4.5771 3.4551 2.7595 2.3264 2.14

P1 (MN/m2) -2.408 -2.668 -2.255 -1.644 -0.929 -0.212 -0.659 0.903 1.225 1.402 1.475 1.493 1.494 1.5114 1.5412 1.5531 1.5182 1.4302 1.3342 1.3891 1.9799 4.0942 10.0035 23.138 51.327 60.922 31.5552 16.0773 9.3784 6.4641 5.1151 4.4791 4.1055 3.8494 3.736

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

525 540 555 570 585 600 615 630 645 660 675 690 705 720

1.614 1.615 1.614 1.596 1.523 1.346 1.024 0.538 -0.091 -0.808 -1.523 -2.134 -2.547 -2.692

1.9237 1.219 0.7239 0.2382 0.219 0.219 0.219 0.219 0.219 0.219 0.219 0.219 0.219 0.219

3.5377 2.834 2.3379 1.8342 1.742 1.565 1.243 0.757 -0.128 -0.589 -1.304 -1.915 -2.328 -2.473

Từ bảng trên ta vẽ được đồ thị P- α như bên dưới : ( chi tiết bản A0)

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

30 Pkh

0 0 100 200 300 400 500 600 700 800

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

-10

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

6/ Vẽ đồ thị lực tác dụng lên chốt khuỷu Qch

Xác định sự biến thiên của lực tiếp tuyến T và lực pháp tuyến Z sin(

cos(

(MN), Z =

(MN)

T =

p 1.

 ) cos 

β= arcsin (λsin α ) =arcsin (

 ) cos  Sin ) 4

α β COS SIN T Z M N P1 Ptt MN

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

0 -2.408 0.000 1.000 0.000 0 -2.408 -2.408 0 0 0 15 -2.668 3.710 0.949 0.321 -0.440372 3.13501 3.16579 -0.022 0.351962 -1.7041 30 -2.255 7.181 0.803 0.609 1.791643 -3.1429 -3.6177 0.08958 -0.37449 -2.8289 45 -1.644 10.182 0.580 0.834 -2.215169 0.45857 2.26214 -0.1108 0.18504 -1.5539 60 -0.929 12.504 0.308 0.977 0.227912 0.90248 -0.9308 0.0114 0.008818 0.05802 75 -0.212 13.974 0.018 1.030 -1.104759 -0.6948 -1.3051 -0.0552 -0.10119 -1.2877 90 -0.659 14.478 -0.258 1.000 -1.421683 -1.3658 1.97145 -0.0711 -0.16585 1.85804 105 0.903 13.974 -0.499 0.902 -2.198056 5.10581 5.55884 -0.1099 0.112118 5.48501 120 1.225 12.504 -0.692 0.755 0.648961 1.04179 1.22739 0.03245 -0.01839 -0.0765 135 1.402 10.182 -0.834 0.580 -1.196062 -1.5136 -1.9291 -0.0598 -0.25861 1.32514 150 1.475 7.181 -0.929 0.391 0.239461 2.35421 2.36636 0.01197 0.295375 1.85041 165 1.493 3.710 -0.983 0.196 1.426451 -1.0506 -1.7716 0.07132 -0.1639 0.95361 180 1.494 0.000 -1.000 0.000 -1.196922 -0.8941 1.494 -0.0598 0 0 195 1.5114 -3.710 -0.983 -0.196 -0.61015 1.68641 -1.7934 -0.0305 0.115623 -0.9654 210 1.5412 -7.181 -0.929 -0.391 2.429793 -0.4579 2.47257 0.12149 -0.15559 -1.9335 225 1.5531 -10.182 -0.834 -0.580 -1.983739 -0.7949 -2.1371 -0.0992 0.186406 -1.468 240 1.5182 -12.504 -0.692 -0.755 1.466263 0.40496 1.52116 0.07331 0.02047 0.09481 255 1.4302 -13.974 -0.499 -0.902 6.766875 -5.6325 8.80427 0.33834 0.092315 -8.6873 270 1.3342 -14.478 -0.258 -1.000 3.468128 1.9756 -3.9914 0.17341 -0.06634 3.76176 285 1.3891 -13.974 0.018 -1.030 6.418927 5.64991 8.55126 0.32095 -0.00693 -8.4377 300 1.9799 -12.504 0.308 -0.977 -1.982149 0.07987 1.98376 -0.0991 0.024545 0.12365 315 4.0942 -10.182 0.580 -0.834 0.46993 5.61396 -5.6336 0.0235 0.433426 -3.8697 330 -7.181 0.803 -0.609 11.11484 -11.577 16.0487 0.55574 -0.94252 -12.55 345 10.003 5 23.138 -3.710 0.949 -0.321 -24.98768 11.3752 -27.455 -1.2494 1.870958 -14.779 360 0.000 51.327 0.000 1.000 49.21827 -14.561 51.327 2.46091 0 0 375 0.321 60.922 3.710 0.949 -71.49755 10.6658 -72.289 -3.5749 -7.35266 38.9123 390 0.609 7.181 0.803 49.28581 11.5644 50.6244 2.46429 6.723701 39.5866 405 10.182 0.580 0.834 -10.44584 -19.501 -22.122 -0.5223 -2.9419 15.1959 420 0.977 31.555 2 16.077 3 9.3784 12.504 0.308 -8.083613 4.79089 9.39667 -0.4042 -0.13338 -0.5857 435 1.030 6.4641 13.974 0.018 10.75772 -38.311 39.7928 0.53789 1.492303 39.2643

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

450

5.1151 14.478 -0.258 1.000 7.035171 -13.589 -15.302 0.35176 1.490684 -14.422 465 4.4791 13.974 -0.499 0.902 27.3786 3.27018 27.5732 1.36893 2.242937 27.207 480 4.1055 12.504 -0.692 0.755 2.731028 -3.0761 4.1135 0.13655 -0.04108 -0.2564 495 3.8494 10.182 -0.834 0.580 -3.053486 4.32803 -5.2968 -0.1527 -0.49284 3.63837 510 3.736 7.181 -0.929 0.391 5.545892 -2.2732 5.99371 0.27729 0.698443 4.68688 525 3.5377 3.710 -0.983 0.196 -3.345924 -2.5349 -4.1978 -0.1673 -0.48684 2.25961 540 2.834 0.000 -1.000 0.000 -0.982244 2.65834 2.834 -0.0491 0 0 555 2.3379 -3.710 -0.983 -0.196 2.769191 0.16499 -2.7741 0.13846 0.288071 -1.4933 570 1.8342 -7.181 -0.929 -0.391 -1.342937 -2.6183 2.94263 -0.0671 -0.2641 -2.301 585 1.742 -10.182 -0.834 -0.580 -0.223686 2.38652 -2.397 -0.0112 0.174472 -1.6465 600 1.565 -12.504 -0.692 -0.755 -0.028496 -1.5678 1.56805 -0.0014 0.014627 0.09774 615 1.243 -13.974 -0.499 -0.902 -6.362535 -4.2508 7.65187 -0.3181 -0.52096 -7.5502 630 0.757 -14.478 -0.258 -1.000 0.516636 -2.2049 -2.2646 0.02583 -0.15448 2.13435 645 -0.128 -13.974 0.018 -1.030 -0.33143 0.71487 -0.788 -0.0166 0.003397 0.7775 660 -0.589 -12.504 0.308 -0.977 -0.190068 -0.5587 -0.5901 -0.0095 -0.00912 -0.0368 675 -1.304 -10.182 0.580 -0.834 -1.672122 0.65078 1.7943 -0.0836 -0.23484 1.23251 690 -1.915 -7.181 0.803 -0.609 2.728753 1.41162 -3.0723 0.13644 0.348519 2.4024 705 -2.328 -3.710 0.949 -0.321 -1.81071 -2.0861 2.76235 -0.0905 -0.22954 1.48695 720 0.000 1.000 0.000 1.345489 2.07494 -2.473 0.06727 0 0

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

-2.473

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

Đồ thị mối quan hệ T-Z- N

100

200

300

400

500

600

700

800

-20

-40

-60

-80

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

Đồ thị mối quan hệ Ptt – M- MN

0 Ptt 0 100 200 300 400 500 600 700 800

MN -20

-40

-60

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

-80

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

Hệ toạ độ T-Z gốc tại O1 chiều dương của T hướng sang phải , chiều dương của Z hướng xuống dưới.

Ta có lực quán tính li tâm của khối lượng chuyển động quay của thanh truyền

Pk = -mrR2

(N)

Pk =- (10.192*0.05*(293.067)2 ) = 43.769 (MN)

Vậy Pk = - 43.769 (MN)

Xác định tâm chốt khuỷu: tâm chốt khuỷu nằm trên trục Z và cách O1 một đoạn bằng trị số của Pk Trên hệ toạ độ T-Z xác định các trị số của T và Z khác nhau tuỳ vào các giá trị 

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên cổ biên ta lập được quan hệ Q

+ Ptt

7/Vẽ đồ thị Q -  , trong đó Q là lực tổng hợp tác dụng lên cổ biên. Q = Px 0

+ T + Z = Px 0

Trên đồ thị thì lực tổng hợp Q được xác bằng cách: với góc

quay trục khuỷu  ta xác định được điểm Ptt tương ứng trên đồ thị, sau đó nối điểm Ptt với tâm cổ biên giả định D ta xác định được véc tơ DPtt biểu diễn tổng hợp tác dụng lên cổ biên tại thời điểm ứng với góc quay  của trục khuỷu.

Sau khi xác định được quan hệ Q -  ta tiến hành xây dựng được

đồ thị Q- như trên bản vẽ.

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT

80.000

70.000

60.000

50.000

40.000

30.000

20.000

10.000

0.000

0.00000 100.00000200.00000300.00000400.00000500.00000600.00000700.00000800.00000

-10.000

SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo

ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN

Tham khảo luận văn - đề án 'đề tài tính toán động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền', luận văn - báo cáo, cơ khí - chế tạo máy phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả