Đồ án Tính Toán Thiết Kế động Cơ đốt Trong 3 Xi Lanh - Tài Liệu Text

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.docx) (127 trang)

Trang chủ

Kỹ Thuật - Công Nghệ

Cơ khí - Chế tạo máy

Đồ án tính toán thiết kế động cơ đốt trong 3 xi lanh

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.39 MB, 127 trang )

ĐAMH: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONGNHIỆM VỤ: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÁT LỰC ĐỘNG CƠ 3 XI-LANHMỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦUTrangChương 1. Phân tích điều kiện làm việc, yêu cầu của hệ thống1. Pít – tơng2. Chốt pít – tơng3. Xéc măng3344. Nhóm thanh truyền5. Trục khuỷu6. Bánh đà445Chương 2. Chọn phương án thiết kế hệ thống1.2.3.4.Phân tích các phương ánSơ đồ cấu tạoNgun lý làm việcTính tốn nhiệt4.1 Giới thiệu4.2 Các thông số cho trước của động cơ4.3 Chọn các thơng số cho tính tốn nhiệt4.4 Tính tốn nhiệt5. Tính tốn động học5.1 Chuyển vị piston5.2 Vận tốc của piston5.3 Gia tốc của piston6. Tính tốn động lực học6.1 Sơ đồ lực, momen tác dụng lên cơ cấu thanh truyền trục khuỷu6.2 Lực khí thể Pkt677999911232326282930326.3 Lực quán tính của các chi tiết chuyển động6.4 Hệ lực tác dụng lên cơ cấu thanh truyền – trục khuỷu33376.5 Moment quay của trục khuỷu động cơ 1 xylanh6.6 Moment quay của trục khuỷu động cơ nhiều xylanh6.7 Moment quay trung bình của trục khuỷu động cơ nhiều xylanh6.8 Lực tác dụng lên chốt khuỷu404041410 Chương 3. Tính và chọn các thơng số bố trí chung của hệ thống1. Đại cương về thiết kế bố trí chung động cơ đốt trong2. Các thơng số kết cấu và kích thước cơ bản của hệ thống44452.1 Pit-tơng442.2 Thanh truyền462.3 Trục khuỷu472.4 Bánh đà49Chương 4. Thiết kế tính tốn các cụm, các chi tiết của hệ thống1.2.3.4.5.Tính bền pít – tơngTính bền chốt pít – tơngTính bền séc – măngTính bền nhóm thanh truyềnTính bền trục khuỷu5054586066Chương 5. Quy trình tháo, lắp, điều chỉnh, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống1. Tháo nhóm piston, séc – măng, thanh truyền2. Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của nhóm pit – tơng, séc – măng,thanh truyền3. Sửa chữa nhóm pit – tơng, séc – măng, thanh truyền4. Tháo lắp nhóm trục khuỷu, bánh đà5. Kiểm tra – sửa chữa nhóm trục khuỷu, bánh đà9498102105110Kết luận116Tài liệu tham khảo1171 LỜI NĨI ĐẦUTrong xã hội hiện đại cơng nghiệp ngày nay, khơng ai có thể phủ nhận vai trị quantrọng của động cơ đốt trong. Động cơ đốt trong xuất hiện trên nhiều lĩnh vực thiết yếucủa cuộc sống như: sản xuất công nghiệp, nông nghiệp hay giao thông vận tải. Ở cácnước có nền cơng nghiệp phát triển song đều có một nền cơng nghiệp sản xuất, chế tạođộng cơ tiên tiến, không những để đáp ứng nhu cầu trong nước mà cịn để xuất khẩu .Việt Nam có nền khoa học cơng nghệ cịn lạc hậu, chưa thể tự sản xuất đượcnhững động cơ tốt, công suất lớn nhưng khơng vì thế mà chúng ta xem nhẹ việc phát triểnngành công nghiệp chế tạo động cơ đốt trong. Hiện nay, nhờ sự tập trung nghiên cứucũng như chuyển giao cơng nghệ, chúng ta đã có thể sản xuất được các động cơ diesel cỡnhỏ và trong tương lai sẽ ngày càng hồn thiện hơn .Trong chương trình đào tạo kỹ sư ô tô của khoa Kỹ Thuật Giao Thông, trường Đạihọc Bách Khoa TP HCM, đồ án môn học Thiết kế động cơ đốt trong là một môn học tốiquan trọng, nhằm trang bị cho sinh viên về phương pháp luận để thiết kế động cơ đốttrong cũng như những hiểu biết sâu sắc về kết cấu và tính tốn thiết kế động cơ . Để giúpsinh viên nắm vững những lý thuyết đã học cũng như để làm quen với trình tự thiết kếđộng cơ theo như thực tế ở bên ngồi, vì vậy bộ mơn ơ tô đã đưa vào môn học Đồ án thiếtkế động cơ đốt trong này .Vì đây là lần đầu tiên thực hiện một đồ án chuyên ngành về động cơ đốt trong nênkhơng tránh khỏi những sai xót,em kính mong q Thầy (Cơ) góp ý và chỉ ra những thiếuxót, khuyết điểm của em trong Đồ án này, để em có thể rút kinh nghiệm và cố gắng hồnthiện tốt hơn kiến thức chuyên ngành của mình . Em xin chân thành cảm ơn thầy NguyễnĐình Hùng đã tận tình hướng dẫn em hồn thành đồ án này. Kính chúc quý Thầy (Cô)luôn dồi dào sức khỏe và thành công.HỒ NGUYỄN CÔNG MINH2 CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ YÊU CẦU HỆ THỐNG Nhiệm vụ của hệ thống phát lực :- Nhóm các chi tiết phát lực có nhiệm vụ biến áp lực của khí thể cháy sinh ra trongxylanh thành mô men của trục khuỷu động cơ để dẫn động máy cơng tác- Nhóm các chi tiết phát lực bao gồm : nhóm pit-tơng, nhóm thanh truyền, nhóm trụckhuỷu bánh đà1. Pit-tông :a) Công dụng :.- Pit-tông là một chi tiết máy quan trọng của động cơ đốt trong . Trong q trình làmviệc của động cơ, pit-tơng tiếp nhận lực khí thể và truyền lực ấy cho thanh truyền (trongquá trình cháy và giãn nở ) để làm quay trục khuỷu; nén khí trong q trình nén; đẩy khíthải ra khỏi xylanh trong q trình thải và hút khí nạp mới vào buồng cháy trong qtrình nạpb) Điều kiện làm việc của pit-tơng :- Trong q trình làm việc của động cơ, pit-tông chịu lực rất lớn, nhiệt độ rất cao vàma sát mài mòn lớn. Lực tác dụng và nhiệt độ cao do khí thể và lực quán tính sinh ra gâynên ứng suất cơ học và ứng suất nhiệt trong pit-tơng, cịn mài mịn là do thiếu dầu bôitrơn mặt ma sát của pit-tông với xylanh khi chịu lựcc) Kết cấu :Pit-tơng gồm 3 phần chính :- Đỉnh pit-tông là phần trên cùng của pit-tông cùng với xylanh và quy-lát tạo thànhbuồng cháy . Ta thiết kế đỉnh pit-tơng theo dạng đỉnh bằng, nó có tiết diện chịu nhiệt bénhất,kết cấu đơn giản dễ chế tạo .- Đầu pit-tông bao gồm đỉnh pit-tông và vùng đai lắp các xecmăng dầu và khí, làmnhiệm vụ bao kín .- Thân pit-tơng là phần phía dưới rãnh xecmăng dầu cuối cùng ở đầu pit-tông, làmnhiệm vụ dẫn hướng pit-tông2. Chốt pit-tông :a) Công dụng :- Chốt pit-tông là chi tiết máy nối piston với thanh truyền, nó truyền lực tác dụng củakhí thể tác dụng trên pit-tơng cho thanh truyền để làm quay trục khuỷu. Vì vậy, tuy là mộtchi tiết máy đơn giản nhưng rất quan trọngb) Điều kiện làm việc và yêu cầu :- Trong quá trình làm việc, chốt pit-tơng chịu lực khí thể và lực qn tinh rất lớn. Màchốt pit-tơng lại khó chuyển động xoay trịn trong bệ chốt nên khó bơi trơn. Ma sát dướidạng nửa ướt, chốt pit-tơng dễ bị mịn.- Nên yêu cầu phải chế tạo pit-tông bằng vật liệu tốt để đảm bảo sức bền và độ cứngvững. Chốt pit-tông phải được nhiệt luyện theo công nghệ đặc biệt, đảm bảo bề mặt làm3 việc của chốt có độ cứng cao, chống mịn tốt, nhưng ruột chốt lại phải dẻo để chống mỏitốt. Mặt chốt phải mài bóng để tránh ứng suất tập trung, khi lắp ráp khe hở phải nhỏc) Vật liệu chế tạo :- Vật liệu chế tạo chốt piston là thép hợp kim3. Xéc măng :a) Công dụng :- Xéc măng dùng để bao kin buồng cháy khơng cho khí cháy lọt xuống đáy dầu vàkhông cho dầu lọt vào buồng cháy.- Xéc măng truyền phần lớn nhiệt lượng từ đầu pit-tông sang thành xylanh rồi ra nướclàm mát hoặc không khí để làm mát cho động cơ.b) Điều kiện làm việc :- Xéc-măng làm việc trong điều kiện xấu : chịu nhiệt độ cao, áp suất va đập lớn, masát mài mịn nhiều và chịu ăn mịn hóa học của khí cháy và dầu nhờnc) Vật liệu chế tạo :- Hầu hết ngày nay các nước trên thế giới cũng như nước ta đều dùng gang xám hợpkim để chế tạo xéc măng4. Nhóm thanh truyền :a) Cơng dụng :- Biến chuyển động tịnh tiến của pit-tông thành chuyển động quay trịn của trụckhuỷu, nhận lực của pit-tơng biến thành mơ men của trục khuỷu. Nhận lực qn tínhquay trịn của trục khuỷu truyền chuyển động cho pit-tông.b) Điều kiện làm việc :- Thanh truyền có chuyển động phức tạp- Chịu lực quán tính chuyển động thẳng, chịu lực quán tính chuyển động quayc) Kết cấu :- Nhóm thanh truyền bao gồm các chi tiết : đầu nhỏ thanh truyền, bạc lót đầu nhỏ nắpđầu to thanh truyền, hai nửa bạc lót đầu to thanh truyền, đầu to thanh truyền, đaiốc và bulông thanh truyền.5. Trục khuỷu :a) Nhiệm vụ :- Trục khuỷu là một trong những chi tiết quan trọng nhất, cường độ làm việc lớn nhấtvà giá thành cao nhất của động cơ.- Tiếp nhận lực tác dụng trên pit-tông truyền qua thanh truyền và biến chuyển độngtịnh tiến của pit-tông thành chuyển động quay của trục để đưa cơng suất ra ngồi (dẫnđộng các máy cơng tác khác).b) Điều kiện làm việc :- Chịu tác dụng của lực khí thể trong xylanh- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến của nhóm pit-tơng- Lực qn tính của trục khuỷu- Những lực này có trị số rất lớn và thay đổi theo chu kỳ nhất định nên có tính chất vađập rất mạnhc) Yêu cầu kỹ thuật :4 -Trục khuỷu phải có sức bền lớn, độ cứng vững lớn, trọng lượng nhỏ và ít mịnĐộ chính xác gia công caoCác bề mặt làm việc của trục khuỷu cần có độ bóng bề mặt và độ cứng caoKhơng xảy ra hiện tượng dao động cộng hưởng trong phạm vi tốc độ sử dụngKết cấu của trục khuỷu phải đảm bảo tính cân bằng và tính đồng đều của dộng cơĐảm bảo tính cơng nghệ dễ chế tạod) Chọn phương án thiết kế :- Vật liệu chế tạo : thép Cacbon- Sử dụng phương pháp bối trơn cưỡng bức bằng các mạch dầu- Sử dụng trục khuỷu co chốt khuỷu rỗng6. Bánh đà :a) Cơng dụng :- Tích trữ năng lượng dư sinh ra trong hành trình sinh cơng để bù đắp phần nănglượng thiếu hụt trong các hành trình tiêu hao công, khiến cho trục khuỷu quay đồng đềuhơnb) Vật liệu chế tạo :- Động cơ tốc độ cao : thép các bon có thành phần các bon thấpCHƯƠNG 2: CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG1. Phân tích các phương ána) Theo số xi - lanh- Động cơ một xilanh:Đơn giản, số lượng chi tiết máy ít, dễ chế tạo, song không thể thỏa mãn nhu cầu tăngcông suất được, vì khi tăng cơng suất động cơ có đường kính xilanh lớn, khối lượngnhóm pít - tơng lớn làm tăng lực quán tính hơn nữa khối lượng của các chi tiết máy khácnhư thanh truyền, trục khuỷu…cũng lớn, rất cồng kềnh, tính ưu việt giảm sút.5 - Động cơ nhiều xilanh:Từ những nhược điểm của động cơ một xilanh,biện pháp tốt nhất để tăng công suất độngcơ là tăng số xilanh.- Động cơ đứng:Là các loại động cơ đốt trong có các xilanh lắp đặt theo phương thẳng đứng. Động cơđứng chiếm tuyệt đại bộ phận.- Động cơ nằm:Gồm các loại động cơ đốt trong có các xilanh lắp đặt theo phương nằm ngang. Thườngdùng trong máy nơng nghiệp vì kết cấu đơn giản, cơng suất thường nhỏ.- Động cơ hình sao:Gồm các động cơ mà đường tâm xilanh nằm trong mặt phẳng thẳng góc với đường tâmtrục khuỷu. Động cơ có nhiều xilanh sắp xếp theo các hình sao 3,5,7,9 cánh.b) Theo số hàng xilanh- Động cơ một hàng xilanh:Là loại động cơ chúng ta thường thấy, thường dùng làm động cơ tĩnh tại, ôtô máy kéo, tàuthủy…để giảm đến mức thấp nhất rung động do chuyển động thẳng đứng của píttơng vàmang lại sự êm dịu thì động cơ bố trí nhiều xilanh, động cơ thẳng hàng thường có 4 hay 6xilanh.- Động cơ hai hàng xi - lanh:Loại động cơ kiểu này trước kia thường dùng trong máy bay nhất là động cơ chữ V làmmát bằng nước, sau đó được dùng nhiều trên ơtơ và xe tăng, có thế nói rằng động cơ chữV đang dần dần chiếm ưu thế tuyệt đối trong các xe du lịch có cơng suất lớn.- Động cơ ba hàng xi - lanh:Bố trí theo hình chữ W trước kia thường dùng cho máy bay còn bây giờ thì khơng dùngnữa, chỉ cịn dùng trên một số loại xe tăng ngày nay.- Động cơ bốn hàng xi - lanh:Thường dùng trong ngành hàng khơng. Cách bố trí có thể theo kiểu chữ X,H hay hai chữV chắp vào nhau.c) Chọn phương án thiết kếTừ những phân tích ưu nhược điểm của các loại động cơ đốt trong trên ta chọn động cơthiết kế là động cơ 3 xi – lanh thẳng hàng. Vì kích thước khơng q cồng kềnh, khả năngcân bằng tốt , kết cấu khá đơn giản, không phức tạp như loại động cơ chữ V hay W.2. Sơ đồ cấu tạo6 Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lýThứ tự nổ: 1 – 3 – 2Góc lệch cơng tác: 2400Góc lệch trục khuỷu: 1200Bảng thứ tự nổ:3. Nguyên lý làm việcTrong động cơ đốt trong kiểu pit-tơng cụm chi tiết chuyển động chính (pit-tông, thanhtruyền, trục khuỷu) làm việc trên nguyên tắc sau:- Nhóm pit-tơng chuyển động tịnh tiến lên xuống truyền lực khí thể cho thanh truyền- Nhóm thanh truyền là chi tiết chuyển động trung gian, có chuyển động phức tạp đểbiến chuyển động tịnh tiến của pit-tông thành chuyển động quay của trục khuỷu- Trục khuỷu là chi tiết máy quan trọng nhất, có chuyển động quay và truyền cơngsuất của động cơ ra ngồi để dẫn động máy cơng tác khác.- Theo chu kỳ lý thuyết, mỗi kỳ khởi sự ngay tại một điểm chết mà cũng chấm dứtngay tại một điểm chết. Trong động cơ bốn kỳ thì mỗi kỳ sẽ thực hiện một q trình vàcó:7 Hình 2.2 Các kỳ của động cơ- Kỳ nạp/hút : pit-tông nhận năng lượng từ bánh đà thông qua kết cấu trục khuỷu vàthanh truyền dịch chuyển từ ĐCT xuống ĐCD thực hiện q trình nạp mơi chất cơng tác- Kỳ nén : pit-tông cũng nhận năng lượng từ bánh đà thông qua kết cấu trục khuỷu vàthanh truyền dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT, thực hiện quá trình nén, thể tích xylanh nhỏlại từ Va đến Vc- Kỳ sinh cơng : xảy ra q trình cháy – giãn nở và sinh cơng. Pit-tơng nhận áp lực từkhí cháy sinh ra trong xylanh động cơ dịch chuyển từ ĐCT xuống ĐCD và truyền rangồi cho thiết bị cơng tác thơng qua cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền- Kỳ thải/xả/thoát : pit-tông tiếp tục nhận năng lượng từ bánh đà thông qua cơ cấutruc khuỷu – thanh truyền, dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT thực hiện quá trình thải sản vậtcháy ra ngồi4. Tính tốn nhiệt4.1 Giới thiệu8 Tính tốn nhiệt đơng cơ đốt trong (ĐCĐT) chủ yếu là xây dựng trên lý thuyết đồ thịcông chỉ thị của một động cơ cần được thiết kế thông qua việc tính tốn các thơng sốnhiệt đơng học của chu trình cơng tác trong động cơ gồm các q trình :Nạp – Nén – Cháy – Dãn nở4.2 Các thông số cho trước của động cơTrường hợp thiết kế mới động cơ :a. Loại động cơ :Diesel DI / 3 xylanh / Áp suất phun 2.94 – 3.24 MPab. Công suất :Ne/ nN = 26,1 / 2800 [kW/ v/p]c. Số vòng quay :nmax = 2800 [v/p]d. Tỷ số nén : = 18e. Các thông số kết cấu :Tỷ số S / D = 92.4 / 87 [mm x mm]Suy ra : Dung tích xylanh V = 1647 [cm3]4.3 Chọn các thơng số cho tính tốn nhiệt :4.3.1. Áp suất khơng khí nạp (po)Áp suất khơng khí nạp được chọn bằng áp suất khí quyển :po = 0.1013 [MN/m2]4.3.2. Nhiệt độ khơng khí nạp mới (T0)Nước ta khu vực nhiệt đới, nhiệt độ trung bình trong ngày có thể chọn là t kk =o29 CDo đó: To = (tkk + 273)K = 29 + 273 = 302 K4.3.3. Áp suất khí nạp trước xupap nạp (pk)Động cơ bốn kỳ không tăng áp: pk = po = 0.1013 [MN/m2]4.3.4. Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp (Tk)Đối với động cơ bốn kỳ không tăng áp Tk = To = 302 K9 4.3.5. Áp suất cuối quá trình nạp (pa)Đối với động cơ khơng tăng áp, áp suất cuối q trình nạp thường nhỏ hơn ápsuất khí quyển, do có tổn thất trên ống nạp và bầu lọc gây nênpa = 0.83*po = 0.83*0.1=0.084 [MN/m2]4.3.6. Chọn áp suất khí sót (pr)Đối với động cơ diesel chọn pr = 0.115 [MN/m2]4.3.7. Nhiệt độ khí sót (Tr)Động cơ diesel chọn: Tr = 800 K4.3.8. Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới (T)Chọn T = 10 oC4.3.9. Chọn hệ số nạp thêm 1Hệ số nạp thêm 1 biểu thị sự tương quan lượng tương đối của hỗn hợp khí cơngtác sau khi nạp thêm so với lượng khí cơng tác chiếm chỗ thể tích Va.Chọn :1 = 1.034.3.10. Chọn hệ số quét buồng cháy 2Động cơ khơng tăng áp do khơng có qt buồng cháy nên chọn 2 = 14.3.11. Chọn hệ số hiệu đính tỷ nhiệt tHệ số hiệu đính tỷ nhiệt t phụ thuộc vào thành phần khí hỗn hợp  và nhiệt độ khísót TrĐối với động cơ Diesel  = 1.42 - 1.75 ta chọn t =1.114.3.12. Hệ số lợi dung nhiệt tại điểm Z (Z)Là thông số số biểu thị mức độ lợi dụng nhiệt của quá trình cháy, hay tỷ lệlượng nhiên liệu đã cháy tại điểm Z.Căn cứ theo bảng 1.7 chọn Z = 0.654.3.13. Hệ số lợi dung nhiệt tại điểm b (b)Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b b phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Khi tốc độ độngcơ càng cao, cháy rớt càng tăng, dẫn đến nhỏ.Căn cứ theo bảng 1.8 chọn b = 0.910 4.3.14. Chọn hệ số dư lượng khơng khí Lượng khơng khí đi vào xy lanh M1 có thể nhỏ hơn hoặc lớn hơn Mo = M1/MoTrong đó: M1 - lương khơng khí thực tế nạp vào xylanhM o - lượng khơng khí lý thuyết cần thiết đốt cháy hồn tồn 1kg nhiênliệuTheo đề bài  = 1.42 - 1.754.3.15. Chọn hệ số điền đầy đồ thị công (d)Hệ số điền đây đồ thị công đánh giá phần hao hụt về diện tích của đồ thị cơngthực tế so với đồ thị cơng tính tốnTheo bảng 1.10 chọn d = 0.94.3.16. Chọn tỷ số tăng ápLà tỷ số giữa áp suất hỗn hợp khí trong xylanh ở cuối q trình cháy và q trìnhnén:p pzpcTrong đó: pz - áp suất cuối quá trình cháypc - áp suất cuối quá trình nénChọn p  1.84.4 Tính tốn nhiệt :4.4.1 Q trình nạp :- Hệ số nạp (v) :1��m��p1Tkpr �a �ηv .ελ1  λ t λ 2 � �ε  1 TK  T p k ��p a � ��1��1.513020.084 ��0.115 ���18 �1.03  1.11 ��1 ��  0.811518  1 302  10 0.1013 ��0.084 � ��Trong đó: m = 1.5 - là chỉ số đa biến trung bình của khơng khí- Hệ số khí sót (r) :11 r 2P T10.115 302. r. k �� 0.0311   1 V Pk Tr  18  1 �0.8115 0.1013 800- Nhiệt độ cuối quá trình nạp ( Ta) :m 11.5 1�P �m�0.084 �1.5Tk  T  t  r Tr � a �302  10  1.11�0.0311 �800 ��Pr � �0.115 �  327.0635 KTa 1  r1  0.03114.4.2 Q trình nén :- Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mớimcv  19.806 0.00419.T 19.806  0.002095.T  kJ / Kmol.K 2- Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy"1.634 � 1 �184.36 � 5�mcv  �19.806 427.38 .10 .T� �2 � 2� �� 20.623  0.00275 �T  kJ / Kmol.K - Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trong q trình nén"vmcγv mcrmc 1γ r'vb 19.8306  0.002115 �T  av'  .T  kJ / kmol .K 2- Xác định chỉ số nén đa biến trung bình n1 :n1  1 8.314ba 'v  Tεa2n1 118.31419.306+0.002115 �327.0635 �18n1 1  1Bằng cách thay dần các giá trị n1 vào hai vế của phương trình trên đến khi cânbằng nhau ta được giá trị : n1 = 1.37- Áp suất quá trình nén pc :Pc  Pa n1  0.084 �181.37  4.4097  MPa - Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc :Tc  Ta n1 1  327.0635 �18(1.37 1)  952.9781K4.4.3. Quá trình cháy :12 - Lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu xăngMo 1 �C H O � 1 �0.87 0.126 0.004 ��   ���=0.4947�0.21 �12 4 32 � 0.21 �12432 �[kmol kk/kg nl]- Lượng khí nạp mới thực tế vào xylanhM 1   �M 0  1.5 �0.4947  0.74205 [kmol kk/kg nl]- Lượng sản vật cháyM2 O H0.004 0.126   .M 0  1.5 �0.4947  0.773732 4324[kmol kk/kg nl]- Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết0 M 2 0.7737 1.0426M 1 0.74205- Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế- 1M 2  M r 0   r1.0426  1 1 0 1 1.0413M1  M r1  r1  r1  0.0311Hệ số biến đổi phân tử khí tại điểm zz  10  11.0426  1 0.65�xz  1 � 1.031  r1  0.030.9Với xz là phần nhiên liệu đã cháy tại điểm zxz ξ z 0.65ξb0.9- Tổn thất nhiệt lượng cháy khơng hồn tồn QHQH  0- Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của môi chất tại điêm Z� γ � �M 2 �x z  r �mc v  M1  1  x z  mc vβ''bo��mc vz  19.8248  0.00211�T  avz'  z .T2� γ �M 2 �x z  r � M1  1  x z � βo �- Nhiệt độ cuối quá trình cháy Tz13 ''ξ z .Q H� ���mc vc  8.314 � p �.Tβ+8.314T *z vzc  mczM1 (1γ ) r ��với QH = 42530 (kJ/kg)�Thế mc vc , mc vz vào công thức (*) sẽ đưa đến một phương trình bậc 2:"0.002173 �Tz2  28.98 �Tz  71212.1  0Giải phương trình đó và chọn nghiệm dương là giá trị Tz = 2120.21 oK-Áp suất cuối quá trình cháypz   p . pc  1.8 �4.4097  7.9375MN/m24.4.4. Quá trình dãn nở :- Tỷ số giãn nở đầu z Tz 1.03 2120.21� � 1.2729 p Tc 1.8 952.9781- Tỷ số giãn nở sau18 14.1408 1.2729- Xác định chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2Ở nhiệt độ từ 1200 – 2600 oK, sai khác của tỷ nhiệt không lớn lắm do đó ta có thểxem:a’vb = a’vz ; bb = bz ; và  = z ta có :n2 1 Tb 8.314(ξ b  ξ z )Q Hb a'vz  z (Tz  Tb )M1 (1γ ) r (  z T ) b2Tz2120.21n 2 1ε18n2 1 ( Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở )Giải hệ phương trình trên bằng cách thay dần từng cặp các giá trị n 2 và Tb vào cácphương trình giải bằng cách lặp lại nhiều lần, ta nhận được giá trị :n2 = 1.255Tb = 1078.97 K-Áp suất cuối quá trình dãn nở14 Pb -Pz7.9375 0.2857n214.14081.255MN/m2Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót Trm 11.51�P �m�0.115 �1.5Tr  Tb � r �  1078.97 ��  796.6993K�0.2857 ��Pb �Tr800  796.6993�100% �100%  0.41%T796.6993rSai số :< 10%-� Kết quả nhận được cho thấy nhiệt độ khí sót chọn lúc ban đầu là chấp nhận được.4.4.5 Tính tốn các thơng số đặc trưng của chu trình :�- Áp suất chỉ thị trung bình tính tốn piPi� . p .Pc �� p .    1 ε 1 �n2  1�� 1 � 1� 1 ��1  n2 1 ���1  n1 1 �� � n1  1 �  ��4.4097 �1.2729 1.8 1.0413 �11 �� 1�1.8 � 1.2729  1 1��1  1.37 1 ��1.255 1 �18  1 �1.255  1� 14.1408� 1.37  1 � 18��=0.8589 MN/m2- Áp suất chỉ thị trung bình thực tế piPi   d �Pi '  0.9 �0.8589  0.773  MN / m 2 - Áp suất tổn thất cơ khí PmChọn hiệu suất tổn thất cơ giới m  0.87Pm  (1   m ) Pi  (1  0.87) �0.773  0.1005  MN / m 2 - Áp suất có ích trung bình PePe  Pi  Pm  0.773  0.1005  0.6725  MN / m 2 - Hiệu suất chỉ thị iLà tỷ số giữa phần nhiệt lượng chuyển thành công mà ta thu được và nhiệt lượng mànhiên liệu tỏa ra :15 M �P �T0.74205 �0.773 �302i  8.314 � 1 i k  8.314 � 0.4119QH �Pk �v42530 �0.1013 �0.8115- Hiệu suất có ích eM �P �T0.74205 �0.6725 �302e  8.314 � 1 e k  8.314 � 0.3584QH �Pk �v42530 �0.1013 �0.8115- Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gigi 36003600�103 �103  205.4853QH �i42530 �0.4119[g/kW.h]- Suất tiêu hao nhiên liệu có ích gege 36003600�103 �103  236.19QH � e42530 �0.3584[g/kW.h]4.4.6. Tính thơng số kết cấu của động cơ :- Tính thể tích cơng tác VhThể tích cơng tác của một xylanh động cơVh 30 � �N e30 �4 �26.1 0.5544 (l) = 554.4  cm3 Pe �ne �i 0.6725 �2800 �3Thể tích của 3 xy-lanh : V = 554.4 �3 = 1663.2 cm 31647  1663.2.100%  0.97%1663.2Sai số thể tích : = 4 - số chu kỳ của động cơi = 3 - số xylanh của động cơne = 2800 v/p - số vòng quay của động cơNe = 26.1 kW - công suất động cơpe = 0.6725 MN/m2 - áp suất có ích trung bình16 - Đường kính pistonD-Hành trình pistonS-34 �Vh4 �554.4 0.8727 (m) = 87.27  mm 3�S �  �92.4 �� 87�D �S92.4�D �87.27  0.9269 (m) = 92.69  mm D87Công suất động cơ :Ne pe �n �Vh �i 0.6571�2800 �0.5675 �3 26.1033  kW 30 �30 �417 Bảng kết quả tính tốn :TT Thơng sốĐơn vị = 1.5TT Thơng số Đơn vị = 1.51nev/ph280019TzK2120.212NekW26.120TbK1078.9731821PoMPa0.10134Smm92.6922PaMPa0.0845Dmm87.2723PrMPa0.1156ToK30224PcMPa4.40977TK1025p811.0326PzMPa7.93759t1.1127PbMPa0.285710d0.928Pi(ttế)MPa0.77311r0.031129PmMPa0.100512v0.811530PeMPa0.672513b0.931m%8514n11.3732e%35.0115n21.25533gig/kW.h 205.485316Tr (tínhK796.699334geg/kW.h236.1917TaK327.063535NekW26.103318TcK952.978136tóan)1.84.4.7 Đồ thị18  Vẽ đồ thị cơng chỉ thị- Thể tích cuối hành trình nénVc Vh554.4 32.61ε  1 18  1cm3- Thể tích cuối q trình nạpVa  Vh  Vc  587 cm3-Dạng đường cong nén- Bằng cách thay giá trị Vxn đi từ Va đến Vc ta lần lượt xác định được các giá trị pxn-Dạng đường công giãn nởBằng cách thay giá trị Vxg đi từ Vz đến Vb ta lần lượt xác định được các giá trị pxg- Dựng và hiệu đính đồ thị cơngNối liền các điểm đã xác định được nói trên bằng một đường cong đều ta có đồ thịcơng tính tốn của động cơ (đường cong nét đứt)Để xây dựng được đồ thị công chỉ thị của động cơ cần phải thực hiện các bước hiệuchỉnh dưới đây :+ Dùng đồ thị Brich xác định điểm đánh lửa sớm c’ và các điểm phối khí (mở sớmvà đóng muộn của các xupap nạp, thải : r’, a’, b’, r”) trên đồ thị công.+ Dựng phía dưới đồ thị cơng nữa vịng trịn có bán kính R, tâm O là trung điểm củađoạn Vh19 -Góc đánh lửa sớm và góc phối khí:Loại động cơφsƠtơ du lịch15Xupap nạpXupap thảiφ1φ2φ3φ420505525+ Lấy từ tâm O một khoảng OO’ vẽ phía phải, với:thơng số kết cấu, đã được chọn trước.)OO' λ*R2(trong đó  là+ Từ tâm O’ ta vẽ các tia hợp với đường kính nửa vịng trịn tâm O đã vẽ ở trênnhững góc nói trên. Các góc này có thể chọn theo động cơ tham khảo.+ Từ giao điểm các tia cắt nửa vòng tròn tâm O đã vẽ ở trên ta đóng các đườngsong song với trục tung cắt đồ thị công và từ các điểm này ta xác định được các điểm (c’,r’, a’, b’, r”) trên đồ thị cơng.+ Hiệu đính phần đường cong của q trình cháy trên đồ thị cơng.Ở động cơ xăng áp suất cực đại (điểm z’) có tung độ pz’= 0.85 pz+ Điểm z” là trung điểm đoạn thẳng qua điểm z’ song song vớI trục hoành và cắtđường cong giãn nở.+ Điểm c” lấy trên đoạn cz’ với cc”= cz’/3.+ Điểm b” là trung điểm của đoạn ab.Dùng thước cong nối liền tất cả các điểm xác định trên thành một đường cong liêntục ta được đồ thị cơng chỉ thị của đơng cơ tính tốn.20 Hình 2.3 Đồ thị cơng chỉ thị Vẽ đồ thịPk t  f ( ), Pj  f ( ), P�  f ( )– Đồ thịPk t  f ( ):Dựng trục hòanh (trục góc quay  ) nằm ngang bằngvới đường po của đồ thị công chỉ thị.- Trục trung thể hiện áp lực khí thể với tỉ lệ xích:Việc xác định quan hệ giữa chuyển vị piston và gócquay alpha có thể xác định bằng phương pháp vòng trònBrick như sau:--Từ điểm O’ của đồ thị công chỉ thị dựng tia O’A, tianày cắt đường tròn Brick tại 1 điểm, từ đó dựngđường gióng thẳng đứng (song song trục áp suất) cắtđồ thị công chỉ thị tại điểm tương ứng (với quá trìnhnạp, nén, dãn nở hoặc thải). Từ giao điểm đó gióngngang sang đồ thị lực khí thể và cắt đường thẳngđứng tương ứng gióng từ trục alpha lên. Giao điểm đóchính là độ lớn của lực khí thể tại góc alpha tươngứng trên đồ thị lực khí thểPk t  f ( ).21 -Lần lượt cho góc alpha lớn dần (0 0, 100, 200, 300…) vàtiến hành tương tự như trên ta được tập hợp các giaoP  f ( )-điểm trên đồ thị k t.Nối các giao điểm nhận được bằng đường cong liêntục ta nhận được đồ thị biến thiên lực khí thể theoP  f ( )--góc quay alpha k tTại các đọan cong của quá trình cháy của quá trìnhcháy (tính từ điểm c’ – c – c” – z’ – z “ đến điểm tiếpxúc với đường cong giãn nở ) và quá trình thải sớm(b’ – b”) được vẽ theo trình tự như trên với bước tăngcủa alpha là 50 (từ góc 3500, 3550, 3600,… 3900).Trong khỏang alpha = 350 đến 375 thường bị sai sót doquá trình cháy mãnh liệt xảy và áp suất trong xylanhđạt giá trị cực đại, cần chú thêm các giá trị alphatrung gian:3650, 3700, 3750…Hình 2.4 Đồ thị áp suất khí thể22 5. Tính tốn động họcNhiệm vụ phân tích động học của cơ cấu trục khuỷu - thanhtruyền là thiết lập quy luật chuyển động của piston và thanhtruyền trên cơ sở đã biết quy luật chuyển động của trụckhuỷu với giả thiết trục khuỷu quay với vận tốc góc  =constTrong động cơ đốt trong kiểu piston, cụm phát lực ( piston, thanhtruyền, trục khuỷu ) chuyển động theo nguyên tắc sau :Piston chuyển động tịnh tiến lên xuống truyền lực khí-thể cho thanh truyền .Thanh truyền chuyển động song phẳng trong mặt phẳng-lắc của nó: đầu nhỏ thanh truyền chuyển động tịnhtiến cùng với piston , đầu to thanh truyền chuyển độngquay quanh 1 trục cố định là đường tâm của trụckhuỷu . thanh truyền là chi tiết trung gian biến đổichuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển độngquay của trục khuỷu.Trục khuỷu chuyển động quay quanh 1 trục cố định,-truyền công suất ra ngoài.ĐỘNG HỌC CỦA PISTON :Giả thiết : trục khuỷu quay với vận tốc  = const, do đógóc quay của trục khuỷu tỉ lệ thuận với thời gian t . Tacó :;23 Vị trí của góc quay  là vị trí của chốt khuỷu khi chốtpiston ở vị trí điểm chết trên . Chiều dương của  làchiều kim đồng hồ.5.1 Chuyển vị của pistonKhi trục khuỷu quay 1 góc  thì piston dịch chuyển 1 đọanlà Sp. theo hình vẽ ta có :Trong đó : R _ bán kính tay quay trục khuỷu;RS 92, 69 46,3 mm22 _ góc quay trục khuỷu khi piston ở vị trí S p ( Sptính từ ĐCT )l _ chiều dài thanh truyền ( tính từ tâm đầunhỏ của thanh truyền đến tâm đầu to thanh truyền) _ góc lệch giữa đường tâm xylanh vàđường tâm thanh truyền ứng với góc quay  của trụckhuỷu _ thông số kết cấu; = 0,25Khi áp dụng hệ thức lượng trong tam giác ta suy ra :Do đó :Khai triển vế trái bằng nhị thức Newton, ta có :24

Tài liệu liên quan

Đồ án tốt nghiệp thiết kế động cơ không đồng bộ 3 pha lồng sóc
- 47
- 903
- 2
Đồ án môn học - Thiết kế động cơ không đồng bộ roto dây quấn
- 25
- 833
- 3
Tài liệu Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế động cơ không đồng bộ ba pha lồng sóc ppt
- 47
- 694
- 4
Tài liệu Đồ án môn học - Thiết kế động cơ không đồng bộ roto dây quấn ppt
- 30
- 882
- 7
BÀI GIẢNG MÔN HỌC TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ppt
- 95
- 1
- 19
Đồ án tính toán thiết kế xe huyndai 8807
- 99
- 743
- 3
tính toán thiết kế động cơ đốt trong (dm4-0112)
- 57
- 1
- 0
Đồ án tốt nghiệp thiết kế động cơ đốt trong
- 40
- 659
- 1
Đồ án tốt nghiệp THIẾT kế ĐỘNG cơ đốt TRONG
- 44
- 1
- 0
tính toán thiết kế động cơ đốt trong
- 57
- 1
- 8