Đồ án Thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
MỤC LỤC
Phần 1: XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG
CƠ XGV6-0315 ………………………………………………………………………….3
1.1. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG..............................................................................3
1.1.1. Các số liệu ban đầu..........................................................................................3
1.1.2. Các thông số tính toán.....................................................................................4
1.1.3. Các thông số chọn ...........................................................................................5
1.1.4. Xây dựng đồ thị công ......................................................................................5
1.1.4.1. Xây dựng đường nén ................................................................................5
1.1.4.2. Xây dựng đường giản nở ..........................................................................6
1.1.4.3. Xác định các điểm đặc biệt và bảng giá trị đồ thị công............................6
1.1.4.4. Vẽ đồ thị ...................................................................................................7
1.2. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC............................9
1.2.1. Xây dựng đồ thị động học ...............................................................................9
1.2.1.1. Đồ thị chuyển vị S = f(α)..........................................................................9
1.2.1.2. Đồ thị vận tốc V(α).................................................................................11
1.2.1.3. Đồ thị gia tốc j = f(x)..............................................................................13
1.2.2. Xây dựng đồ thị động lực học .......................................................................14
1.2.2.1. Đồ thị lực quán tính -Pj=f(x)...................................................................14
1.2.2.2. Đồ thị khai triển: Pkt, Pj,P1-α...................................................................15
1.2.2.3. Đồ thị T,Z,N- α...........................................................................................19
1.2.2.4. Đồ thị ΣT-α.................................................................................................22
1.2.2.5. Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu...................................................24
1.2.2.6. Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền......................................25
1.2.2.7. Đồ thị mài mòn chốt khuỷu ....................................................................28
1.2.2.8. Đồ thị khai triển Q(α) .............................................................................32
Phần 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ CHỌN THAM
KHẢO…………………………………………………………………………………...34
2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ CHỌN THAM KHẢO ....................34
SVTH : Phạm Ngọc Ấn
1
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
2.2. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA MỘT SỐ CƠ CẤU, HỆ THỐNG CỦA ĐỘNG
CƠ…………………………………………………………………………………… 36
2.2.1. Cơ cấu piston thanh truyền trục khuỷu..........................................................36
2.2.2. Cơ cấu phân phối khí.....................................................................................41
2.2.3. Hệ thống bôi trơn, làm mát............................................................................46
2.2.4. Hệ thống nhiên liệu .......................................................................................53
Phần 3: PHÂN TÍCH KẾT CẤU- TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC NHÓM PISTON
THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ DMV6-0113………………………………………….57
3.1. NHIỆM VỤ,YÊU CẦU,NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC........................................57
3.2. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM, LỰA CHỌN KẾT CẤU CỦA CƠ CẤU.............57
3.2.1 Piston.............................................................................................................57
3.2.2 Xéc măng.......................................................................................................60
3.2.3 Chốt piston ....................................................................................................61
3.2.8 Thanh truyền..................................................................................................62
SVTH : Phạm Ngọc Ấn
2
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
Phần 1: XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG
CƠ DMV6-0113
1.1. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG
1.1.1.Các số liệu ban đầu
THÔNG SỐ KỸ THUẬT
Nhiên liệu
KÝ HIỆU
i/ τ
GIÁ TRỊ
Gasoline
Số xilanh/ Số kỳ/ Cách bố trí
Thứ tự làm việc
6/ 4/ V-Type
1-5-2-4-6-3
10,8
Tỷ số nén
ε
Đường kính × hành trình piston (mm×mm)
Công suất cực đại/ Số vòng quay (Kw/vg/ph)
Tham số kết cấu
D×S
Ne/ n
96×80
200/6200
λ
Pz
0.25
5,3
1,0
1,3
15
Áp suất cực đại
(MN/m2)
(kg)
Khối lượng nhóm piston
mpt
mtt
φ s
α1
Khối lượng nhóm thanh truyền (kg)
Góc phun sớm
(độ)
16
α2
71
Góc phân phối khí
(độ)
α3
30
α4
8
Hệ thống nhiên liệu
EFI
Hệ thống bôi trơn
Hệ thống làm mát
Cưỡng bức cácte ướt
Cưỡng bức sử dụng môi chất
lỏng
Hệ thống nạp
Không tăng áp
Hệ thống phân phối khí
24 valve, DOHC
SVTH : Phạm Ngọc Ấn
3
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
1.1.2.Các thông số tính toán
Để xây dựng đồ thị công ta phải tính toán các thông số sau:
Xác định tốc độ trung bình của động cơ :
푆.푛
0.080 × 6200
30
퐶
=
=
= 16,53 [ 푚 푠 ]
푚
30
Trong đó: S [m]là hành trình dịch chuyển của piston trong xilanh, n [vòng/phút] là tốc
độ quay của động cơ.
Vì Cm ≥ 9 m/s: động cơ tốc độ cao hay còn gọi là động cơ cao tốc.
Chọn trước: n1=1,32 ÷ 1,39; n2 = 1,25 ÷ 1,29. Chọn chỉ số nén đa biến trung bình n1=
1,35, chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2= 1,25
Áp suất cuối kỳ nạp: Đối với động cơ 4 kỳ không tăng áp ta có:
pa=(0,8÷0,9)pk. Chọn pa = 0,9pk = 0,09 [MN/m2]
Đối với động cơ không tăng áp, có thể coi gần đúng pk =po =0,1MN/m2.
Áp suất cuối kỳ nén: pc = pa.n1 = 0,09×10,81,35 = 2,24[MN/m2]
Vì là động cơ xăng nên chọn ρ = 1
Áp suất cuối quá trình giản nở:
5.3
PZ
PZ
Pb =
=
[MN/m2]
1,25
10,8
1
= 0,271
1n
2
( )n
2
2
2
휋. × 퐷
0.08 × 휋 × 0.96
3
Thể tích công tác:
푉 = 푠 ×
ℎ
=
= 0,5791 [푑푚 ]
4
4
0,5791
푉
ℎ
3
Thể tích buồng cháy:
푉 =
푐
=
= 0,0591 [푑푚 ]
10,8 ― 1
휀 ― 1
3
Thể tích làm việc:
푉 = 푉 + 푉 = 0,5791 + 0,0591 = 0,6381 [푑푚 ]
푎
푐
ℎ
휋. × n
휋 × 6200
Vận tốc góc của trục khuỷu
SVTH : Phạm Ngọc Ấn
휔 =
=
= 649,26 [푟푎푑/푠]
30
30
4
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
Áp suất khí sót: Chọn p =1.03×p =1,03 0.1= 0,103 [MN/m2]. Vì động cơ cao tốc
×
th
k
nên có: pr = (1,05 - 1,10)pth. Chọn pr = 1,05×pth = 1,05×0,103= 0,10815 [MN/m2]
1.1.3.Các thông số chọn
Áp suất khí nạp: pk = 0,1 [MN/m2]
Chọn n1= 1,35, n2= 1,25
Tỷ số giản nở sớm ρ = 1
1.1.4.Xây dựng đồ thị công
Để xây dựng đồ thị công ta cần phải:
Biểu diễn thể tích buồng cháy: Vcbd = 10, 15, 20 mm. Chọn Vcbd =10[mm]
푉
푐
Tỉ lệ xích biểu diễn thể tích là: Vc =
[dm3/mm]
= 0,00591
푉
푐푏푑
푉
0.5791
ℎ
Giá trị biểu diễn của
푉
푐푏푑
=
=
= 97,98 [푚푚]
µ
0,00591
푉
푐
Biểu diễn áp suất cực đại: pzbd = 160-220mm. Chọn pzbd = 200 [mm]
Tỉ
5.3
Pz
MN
lệ xích biểu diễn áp suất là: p =
=
= 0,0265
2
200
Pzbd
m .mm
Với vòng tròn Brick ta có đường kính AB có giá trị biểu diễn bằng giá trị biểu diễn
của Vh, tức là AB = Vh [mm].
푆
0.08
푚
Tỉ lệ xích của biểu đồ Brick là:
µ =
푆
=
= 0,00082
푉
97.98
ℎ푏푑
푚푚
휆.푅
0,25. 0,04
2.0,00082
′
Vậy giá trị biểu diễn là:
푂푂
=
=
= 6.09 [푚푚]
푏푑
2.µ
푆
1.1.4.1.Xây dựng đường nén
n1
Ta có phương trình đường nén là: p.Vn1 = cosnt => pc.Vcn1 = pnx.Vnx
푛1
푉
푐
Rút ra ta có: pnx = pc
푉
푛푥
푉
1
1
Đặt: i = 푛푥, ta có: pnx pc .
in
푉
푐
Trong đó: pnx và Vnx là áp suất và thể tích tại một điểm bất kỳ trên đường nén, i là tỉ
số nén tức thời.
Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành khoảng, khi đó i = 1;1,5;2;2,5;3;...;10;10,8
SVTH : Phạm Ngọc Ấn
5
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
1.1.4.2.Xây dựng đường giản nở
Ta lại có phương trình đa biến của quá trình giãn nở là: P .V n const
Gọi Pgnx, Vgnx là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình giãn nở của động cơ. Ta
n2
có: pz.Vcn2 = pgnx.Vgnx
n2
Pgnx .Vgnx P .VZn (với VZ = .VC =Vc)
2
Z
n
2
VZ
P
Pgnx=
Z
Vgnx
P
P
Z
Z
Pgnx =
2
V
V
gnx
n2
n
gnx
VZ
.VC
P . n
2
Vgnx
Z
in
i
Đặt
, ta có:
(1.4)
P
gnx
21
VC
Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành khoảng , khi đó
1,5 ;2 ;2,5 ;3 ;3,5 ;… ;10 ;10,8
i = 1;
1.1.4.3.Xác định các điểm đặc biệt và bảng giá trị đồ thị công
• Điểm bắt đầu quá trình nạp: r(Vc,pr)
Vc-thể tích buồng cháy Vc=0,0591[dm3]
pr-áp suất khí sót, chọn pr=0,1082 [MN/m2].
Vậy: r(0,0591 ;0,1082). rbd(10;4,08)
• Điểm bắt đầu quá trình nén: a(Va ;pa)
Với Va=ε.Vc=0,6381[dm3], pa=0,09 [MN/m2]
Vậy điểm a(0,6381; 0,09), abd(108;3,39)
• Điểm: b(Va;pb).
Với pb: áp suất cuối quá trình giãn nở.pb= 0,2707 [MN/m2]
Vậy điểm b(0,6381; 0,2707), bbd(108;10,21)
SVTH : Phạm Ngọc Ấn
6
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
• Điểm c(Vc;pc)
Với pc = 2,23 [MN/m2]
Vậy điểm c(0,0591; 2.23), cbd(10;84,36)
• Điểm y(Vc; 0,85pz) = ( 0,0591; 4,5), ybd(10;170)
• Điểm z(Vc; pz) = (0,0591; 5,3), zbd(10;200)
Đường nén
Đường giản nở
V
i
V(dm3) V(mm)
in1
1.0000
1/in1
Pc/in1 Pn(mm)
in2
1/in2
PZ/in2
Pgn(mm)
1Vc
1.0000
0.0591
0.0886
0.1182
0.1477
0.1773
0.2068
0.2364
0.2954
0.3545
0.4136
0.4727
0.5318
10.0000
15.0000
20.0000
25.0000
30.0000
35.0000
40.0000
50.0000
60.0000
70.0000
80.0000
90.0000
1.0000
2.2354
1.2931
0.8769
0.6489
0.5073
0.4120
0.3440
0.2545
0.1990
0.1616
0.1350
0.1151
0.0999
0.0900
84.3565
48.7973
33.0924
24.4850
19.1428
15.5463
12.9819
9.6053
7.5096
6.0987
5.0927
4.3440
3.7681
3.3962
1.0000 1.0000
5.3000
200.0000
1.5Vc
2Vc
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
10.8
1.7287
2.5491
3.4452
4.4067
5.4262
6.4980
8.7823
0.5785
0.3923
0.2903
0.2269
0.1843
0.1539
0.1139
1.6600 0.6024
2.3784 0.4204
3.1436 0.3181
3.9482 0.2533
4.7872 0.2089
5.6569 0.1768
7.4767 0.1337
9.3905 0.1065
11.3860 0.0878
13.4543 0.0743
15.5885 0.0642
17.7828 0.0562
19.5785 0.0511
3.1927
2.2284
1.6860
1.3424
1.1071
0.9369
0.7089
0.5644
0.4655
0.3939
0.3400
0.2980
0.2707
120.4803
84.0896
63.6217
50.6557
41.7777
35.3553
26.7496
21.2981
17.5654
14.8651
12.8300
11.2468
10.2153
2.5Vc
3Vc
3.5Vc
4Vc
5Vc
6Vc
11.2332 0.0890
13.8319 0.0723
16.5642 0.0604
19.4190 0.0515
7Vc
8Vc
9Vc
10Vc
10.8Vc
0.5909 100.0000 22.3872 0.0447
0.6381 108.0000 24.8383 0.0403
Bảng 1.1.4.3: Giá trị biểu diễn của đồ thị công
SVTH : Phạm Ngọc Ấn
7
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
1.1.4.4.Vẽ đồ thị
Để vẽ đồ thị công ta thực hiện theo các bước như sau:
+ Chọn tỉ lệ xích như trên
+ Vẽ hệ trục tọa độ trong đó: trục hoành biểu diễn thể tích xilanh, trục tung biểu diễn áp
suất khí thể.
+ Từ các số liệu đã cho ta xác định được các tọa độ điểm trên hệ trục tọa độ. Nối các
tọa độ điểm bằng các đường cong thích hợp được đường cong nén và đường cong giãn nở.
+ Vẽ đường biểu diễn quá trình nạp và quá trình thải bằng hai đường thẳng song song
với trục hoành đi qua hai điểm Pa và Pr. Ta có được đồ thị công lý thuyết.
+ Hiệu chỉnh đồ thị công:
- Vẽ đồ thị brick phía trên đồ thị công. Lấy bán kính cung tròn R bằng ½ khoảng cách
từ Va đến Vc (R=S/2).
- Tỉ lệ xích đồ thị brick như đã tính toán ở trên.
- Lấy về phía phải điểm O’ một khoảng : OO’
- Dùng đồ thị Brick để xác định các điểm:
• Điểm mở sớm của xu páp nạp : r’ xác định từ Brick ứng với α1=160
• Điểm đóng muộn của xupáp thải : r’’ xác định từ Brick ứng với α4=80
• Điểm đóng muộn của xupáp nạp : a’ xác định từ Brick ứng với α2=710
• Điểm mở sớm của xupáp thải : b’ xác định từ Brick ứng với α3=300
• Điểm phun sớm : c’ xác định từ Brick ứng với φ s=150
• Điểm y (Vc, 0,85Pz)= y(0,0591;4,5)
• Điểm áp suất cực đại lý thuyết: z (Vc, Pz)= z(0,0591;5,3)
- Áp suất cuối quá trình nén thực tế pc’’.
Áp suất cuối quá trình nén thực tế thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết
do sự đánh lửa sớm.
SVTH : Phạm Ngọc Ấn
8
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
1
pc’’ = pc + .( py -pc )
3
1
pc’’ = 2,23 + .( 4,5 – 2,23 ) =2,98 [MN/m2]
3
Nối các điểm c’, c’’, z’ lại thành đường cong liên tục và dính vào đường giãn nở.
- Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế pb’’:
Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở
lý thuyết do mở sớm xupap thải.
1
Pb’’ = pr + .( pb - pr )
2
1
Pb’’ = 0,1082 + .( 0,2707 - 0,1512 ) = 0,16795 [MN/m2].
2
Nối các điểm b’, b’’ và tiếp dính với đường thải prx.
- Nối điểm r với r’’, r’’ xác định từ đồ thị Brick bằng cách gióng đường song song
với trục tung ứng với góc 10 độ trên đồ thi Brick cắt đường nạp pax tại r’’.
Sau khi hiệu chỉnh ta nối các điểm lại thì được đồ thị công thực tế.
+ Sau khi có các điểm đặc biệt tiến hành vẽ đường thải và đường nạp , tiến hành hiệu
chỉnh bo tròn ở hai điểm z’’ và b’’.Ý nghĩa của đồ thị công: Biểu thị mối quan hệ giữa
áp suất và thể tích làm việc của xylanh động cơ ứng với mỗi vị trí của piston. Cho ta
thấy được các quá trình nạp, nén, cháy giản nở và thải xảy ra như thế nào. Đồng thời là
căn cứ để xác định các đồ thị: Pkt -α, P1-α, T, N, Z... Do đó đồ thị công có ý nghĩa quan
trọng tiên quyết, ảnh hưởng đến tính đúng đắn của toàn bộ quá trình tính toán thiết kế
động cơ.
1.2. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC
1.2.1. Xây dựng đồ thị động học
1.2.1.1. Đồ thị chuyển vị S = f(α)
Để xây dựng đồ thị chuyển vị ta sử dụng phương pháp đồ thị Brick.
SVTH : Phạm Ngọc Ấn
9
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
A
C
o
B
M
o
x=f()
o'
D
S
푆
0.080
= 0,00082
97,98
푚
Đầu tiên ta chọn tỉ lệ xích:
; μα = 2 [độ/mm]
µ =
푆
=
푉
ℎ푏푑
푚푚
Vẽ đồ thị Brick có nửa đường tròn tâm O bán kính R = S/2. Lấy bán kính R bằng ½
khoảng cách từ Va đến Vc.
Lấy về phía phải điểm O’ tức về phía ĐCD một khoảng
휆.푅
0.25.0,040
= 6,09 [푚푚]
2.0,00082
′
푂푂 =
=
2.µ
푆
Từ O vẽ OB ứng với các góc 100, 200, 300....1800
Từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má khuỷu OB , hạ MC thẳng góc với
AD . Theo Brick đoạn AC = x . Điểm A ứng với ĐCT vởi α=00, điểm D ứng với ĐCD với
α=1080.
Cứ như thế từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các tia ứng với 100 ; 200…1800. Đồng thời
đánh số thứ tự từ trái qua phải 0,1,2…18.
Chọn hệ trục tọa độ với trục tung biểu diễn góc quay trục khuỷu, trục hoành biểu diễn
khoảng dịch chuyển của piston.
Gióng các điểm ứng với 100; 200…1800 đã chia trên cung tròn đồ thị brick xuống cắt
các đường kẻ từ điểm 100; 200…1800 tương ứng ở trục tung của đồ thị x=f(α) để xác định
chuyển vị tương ứng.
SVTH : Phạm Ngọc Ấn
10
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
Nối các giao điểm ta có đồ thị biểu diễn hành trình của piston S = f(α).
❖ Ý nghĩa đồ thị chuyển vị S = f(α): qua đồ thị thể hiện được sự dịch chuyển của
piston theo góc quay của trục ứng với khuỷu và tương mỗi giá trị của góc quay ta sẽ có
hành trình tương ứng của trục khuỷu.
1.2.1.2. Đồ thị vận tốc V(α)
Chọn tỷ lệ xích: V = S.= 0,00082×649,26 = 0,5323 [m/s.mm]
Vẽ nửa đường tròn tâm O bán kính R1 với:
R1 = R ω.=0,04.649,26 = 25,97 [m/s].
Giá trị biểu diễn:
푅
25,97
1
푅 =
1
=
= 48,78 [푚푚]
µ
0.5323
푉
Vẽ đường tròn tâm O bán kính R2 với:
휔.휆
649,26.0,25
푅 = 푅.
2
= 0,04.
= 6,09 [푚푚]
2.µ
2.0.5323
푉
R
Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính
0,1,2 …18.
thành 18 phần bằng nhau và đánh số thứ tự
1
R
Chia vòng tròn tâm O bán kính 2 thành 18 phần bằng nhau và đánh số thứ tự 0’, 1’,
2’…18’ theo chiều ngược lại.
Từ các điểm 0;1;2… kẻ các đường thẳng góc với AB cắt các đường song song với
AB kẻ từ các điểm 0’, 1’, 2’…tại các điểm o, a, b, c.... Nối các giao điểm này lại ta có
đường cong giới hạn vận tốc của piston. Khoảng cách từ đường cong này đến nửa đường
tròn biểu diễn trị số tốc độ của piston ứng với các góc α.
Để khảo sát mối quan hệ giữa hành trình piston và vận tốc của piston ta đặt chúng
cùng chung hệ trục toạ độ.
SVTH : Phạm Ngọc Ấn
11
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
Trên đồ thị chuyển vị S = f(α) lấy trục OV ở bên phải đồ thị trùng với trục Oα, trục
ngang biểu diễn hành trình của piston.
Từ các điểm 00, 100, 200,...,1800 trên đồ thị Brick ta gióng xuống các đường cắt
đường OS tại các diểm 0, 1, 2,...,18. Từ các điểm này ta đặt các đoạn tương ứng từ đồ thị
vận tốc, nối các điểm của đầu còn lại của các đoạn ta có đường biểu diễn v = f(x).
V[m/s]
V [α]
S [α]
1800
0
S[mm]
c
b
d
4' 5'
3'
6'
e
a
2'
7'
B
8'
9'
1'
0'
A
0
f
18
l
17'
16'
g
10'
11'
k
h
15'
12'
14'
13'
1
17
16
2
3
15
4
14
5
13
6
12
7
11
10
8
9
Hình 1.2.1.2- Đồ thị vận tốc V (α)
❖ Ý nghĩa của đồ thị vận tốc V(α): cho ta thấy mối qua hệ giữa vận tốc piston ứng với
mỗi góc quay của trục khuỷu. Đồng thời thể hiện mối quan hệ giữ hành trình piston và vận
tốc piston.
SVTH : Phạm Ngọc Ấn
12
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
1.2.1.3. Đồ thị gia tốc j = f(x)
Để xác định và vẽ đồ thị gia tốc của piston ta sử dụng phương pháp đồ thị Tôlê và cụ
thể được tiến hành như sau:
Trước tiên chọn hệ trục toạ độ. Trục hoành là truc Ox, trục tung Oj biểu thị giá trị của
gia tốc.
Ta có: Jmax = R2(1+) = 0,04.649,26.(1+0,25)
= 21077,0885 [m/s2]
Jmin = -R2(1-) = -0,04.649,262.(1-0,25)
= -12646,2531 [m/s2]
EF = -3λR2 = -3x0,25.0,04.649,262 = -12646,2531 [m/s2]
Chọn giá trị biểu diễn của Jmax là Jmaxbd = 60 [mm]. Nên có:
푚푚
퐽
21077,0885
60
푚푎푥
µ =
푗
=
= 351,2848
.푚푚
2
푠
퐽
푚푎푥푏푑
Do đó ta có: Giá trị biểu diễn
퐽
12646,2531
푚푖푛
퐽
=
=
= 36 [푚푚]
푚푖푛푏푑
µ
351,2848
푗
Giá trị biểu diễn
퐸퐹
12646,2531
351,2848
퐸퐹 =
=
= 36 [푚푚]
µ
푗
Sau khi có được các giá trị biểu diễn ta tiến hành vẽ: Lấy đoạn thẳng AB = S = 2R.
Từ A dựng đoạn thẳng AC = Jmax = R2(1+). Từ B dựng đoạn thẳng BD = Jmin = -R2(1-
) , nối CD cắt AB tại E.
Lấy EF = -3R2. Nối CF và DF. Phân đoạn CF và DF thành 5 đoạn nhỏ bằng nhau
ghi các số 1 , 2 , 3 , 4 và 1’ , 2’ , 3’ , 4’ Nối 11’ ,22’ ,33’ ,44’ . Đường bao của các đoạn
thẳng này biểu thị quan hệ của hàm số : j = f(x).
❖ Ý nghĩa đồ thị gia tốc j = f(x): qua đồ thị cho ta thấy được sự biến thiên của gia tốc
piston theo hành trình piston ứng với góc quay trục khuỷu. Biết được gia tốc cực đại và gia
tốc cực tiểu của piston.
SVTH : Phạm Ngọc Ấn
13
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
Hình 1.2.1.3- Đồ thị gia tốc J = f(x)
1.2.2. Xây dựng đồ thị động lực học
1.2.2.1. Đồ thị lực quán tính -Pj=f(x)
Trước tiên ta thấy lực quán tính Pj = -m j -Pj = m j. Do đó thay vì vẽ Pj ta vẽ -Pj lấy
trục hoành đi qua po của đồ thị công vì đồ thị -Pj là đồ thị j = f(x) có tỷ lệ xích khác mà
thôi. Vì vậy ta có thể hoàn toàn áp dụng phương pháp Tôlê để vẽ đồ thị -Pj=f(x).
Để có thể dùng phương pháp cộng đồ thị -Pj với đồ thị công thì -Pj phải có cùng thứ
nguyên và tỷ lệ xích với đồ thị công, thay vì vẽ giá trị thực của nó ta vẽ -Pj = f(x) ứng với
P
một đơn vị diện tích đĩnh Piston. Do đó ta có tỉ lệ xích của đồ thị là:
P = 0,0486
j
[MN/s2.mm]. Và có:
1,39
휋 × 0,096
m'
m'
πD2
4
[kg/m2]
2 = 192,04
m
=
F
4
pis
SVTH : Phạm Ngọc Ấn
14
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
m’ = m1 + mnpt = 0,39+1 = 1,39 [kg]
Đối với động cơ ô tô máy kéo:
m1 = (0,2750,350)mtt. Chọn m1 = 0,3mtt = 0,3.1,3 = 0,39 [kg]
m2 = (0,6500,725)mtt. Chọn m2 = 0,7mtt = 0,7.1,3 = 0,91 [kg]
Trong đó: m _ khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến
mnpt _ khối lượng nhóm Piston
mtt _ khối lượng nhóm thanh truyền
m1 _ khối lượng nhóm thanh truyền qui về đầu nhỏ
m2 _ khối lượng nhóm thanh truyền qui về đầu to
Ta có: -Pjmax = mJmax = 192.04.21077,0885 .10-6
= 4,05[MN/m2]
-Pjmin = mJmin = 192.04.12646,2531 .10-6
= 2,43 [MN/m2]
EF = -3mλR2 = 192.04.12646,2531 .10-6 = 2,43 [MN/m2]
Giá trị biểu diễn gia tốc là:
Pj max
4.05
mm
Giá trị biểu diễn của -Pjmax
Giá trị biểu diễn của -Pjmin
Giá trị biểu diễn của EF =
=
=
=
= 152,83
0,0265
Pj
Pj min
2,43
mm
=
= ― 91,69
0,0265
Pj
2,43
EF
Pj
mm
=
= ― 91,69
0,0265
1.2.2.2 ĐỒ THỊ KHAI TRIỂN: PKT , PJ , P1 -
1.2.2.2.1.Vẽ Pkt -
+ Đồ thị Pkt- được vẽ bằng cách khai triển P theo từ đồ thị công trong 1 chu trình
của động cơ (Động cơ 4 kỳ: =0,10,20,...,720o, động cơ 2 kỳ: =0,5,10,15,.., 360o). Nếu
trục hoành của đồ thị khai triển nằm bằng với trục hoành của đồ thị công thì ta được P - ,
Để được Pkt - ta đặt trục hoành của đồ thị mới ngang với trục chứa giá trị p0 ở đồ thị
công . Làm như vậy bởi vì áp suất khí thể : Pkt = P - P0 .
+ Cách khai triển là dựa vào đồ thị Brick và đồ thị công để xác định điểm có áp suất
theo giá trị cho trước.
SVTH : Phạm Ngọc Ấn
15
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
o
o'
P
α
P
Pkt
α
P0
0
V
0
Hình 1.6.1: Cách khai triển Pkt
1.2.2.2.2 Vẽ Pj -
+ Cách vẽ giống cách khai triển đồ thị công nhưng giá trị của điểm tìm được ứng
với chọn trước lai được lấy đối xứng qua trục o , bởi vì đồ thị trên cùng trục tạo độ với
đồ thị công là đồ thị -Pj .
+ Sở dĩ khai triển như vậy bởi vì trên cùng trục toạ độ với đồ thị công nhưng -Pj
được vẽ trên trục có áp suất P0 .
1.2.2.2.3. Vẽ P1-
+ P1 được xác định : P1 = Pkt + Pj
+ Do đóp P1 đựoc vẽ bằng phương pháp cộng đồ thị
+ Để có thể tiến hành cộng đồ thị thì P1 , Pkt và Pj phải cùng thứ nguyên và cùng tỷ
lệ xích.
Ta có bảng
Pkt
Pj
biểu
P1 biễu
diễn
(Độ)
0
10
20
30
40
(Rad)
Pj [N/m2] [MN/m2] Pj biểu diễn diễn
0 -1849230.995 -1.849231
0.17453 -1804451.361 -1.804451
0.34907 -1673485.602 -1.673486
0.5236 -1466107.915 -1.466108
0.69813 -1197497.621 -1.197498
-38.05002
-37.128629
-34.43386
-30.16683
-24.639869
1.0
1.1
1.1
1.1
1.1
-37.0500
-36.0286
-33.3339
-29.0668
-23.5399
SVTH : Phạm Ngọc Ấn
16
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
50
60
70
80
0.87266 -886707.0986 -0.886707
1.0472 -554769.2986 -0.554769
1.22173 -222660.7745 -0.222661
1.39626 90649.27015 0.090649 1.86521132
1.5708 369846.1991 0.369846 7.6100041
-18.245002
-11.415006
-4.5814974
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
2.0
2.5
3.0
4.0
5.5
8.0
9.0
-17.1450
-10.3150
-3.4815
2.9652
90
8.7100
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
1.74533 604434.2181 0.604434 12.4369181
1.91986 789298.0257 0.789298 16.2407001
2.0944 924615.4977 0.924615 19.0250102
2.26893 1015153.336 1.015153 20.8879287
2.44346 1069051.384 1.069051 21.9969421
2.61799 1096261.716 1.096262 22.5568254
2.79253 1106848.351 1.106848 22.7746574
2.96706 1109367.873 1.109368 22.8264994
3.14159 1109538.597 1.109539 22.8300123
3.31613 1109367.873 1.109368 22.8264994
3.49066 1106848.351 1.106848 22.7746574
3.66519 1096261.716 1.096262 22.5568254
3.83972 1069051.384 1.069051 21.9969421
4.01426 1015153.336 1.015153 20.8879287
4.18879 924615.4977 0.924615 19.0250102
4.36332 789298.0257 0.789298 16.2407001
4.53786 604434.2181 0.604434 12.4369181
13.5369
17.3407
20.1250
21.9879
23.0969
23.6568
23.8747
23.9265
23.9300
23.9265
23.8747
23.6568
23.0969
21.9879
21.0250
18.7407
15.4369
11.6100
7.3652
4.71239 369846.1991 0.369846
4.88692 90649.27015 0.090649 1.86521132
5.06145 -222660.7745 -0.222661
5.23599 -554769.2986 -0.554769
5.41052 -886707.0986 -0.886707
7.6100041
-4.5814974
-11.415006
-18.245002 18.0
3.4185
-2.4150
-0.2450
320
330
340
350
360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
5.58505 -1197497.621 -1.197498
5.75959 -1466107.915 -1.466108
5.93412 -1673485.602 -1.673486
6.10865 -1804451.361 -1.804451
6.28319 -1849230.995 -1.849231
6.45772 -1804451.361 -1.804451
6.63225 -1673485.602 -1.673486
6.80678 -1466107.915 -1.466108
6.98132 -1197497.621 -1.197498
7.15585 -886707.0986 -0.886707
7.33038 -554769.2986 -0.554769
7.50492 -222660.7745 -0.222661
-24.639869 29.0
-30.16683 47.0
-34.43386 72.0
-37.128629 117.0
-38.05002 180.0 141.9500
-37.128629 2088.0 170.8714
-34.43386 155.0 120.5661
-30.16683 91.5
-24.639869 61.5
-18.245002 41.0
-11.415006 28.0
-4.5814974 21.0
4.3601
16.8332
37.5661
79.8714
61.3332
36.8601
22.7550
16.5850
16.4185
19.8652
20.6100
22.4369
7.67945 90649.27015 0.090649 1.86521132 18.0
7.85398 369846.1991 0.369846 7.6100041 13.0
8.02851 604434.2181 0.604434 12.4369181 10.0
SVTH : Phạm Ngọc Ấn
17
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
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
8.20305 789298.0257 0.789298 16.2407001
8.37758 924615.4977 0.924615 19.0250102
8.55211 1015153.336 1.015153 20.8879287
8.72665 1069051.384 1.069051 21.9969421
8.90118 1096261.716 1.096262 22.5568254
9.07571 1106848.351 1.106848 22.7746574
9.25025 1109367.873 1.109368 22.8264994
9.42478 1109538.597 1.109539 22.8300123
9.59931 1109367.873 1.109368 22.8264994
9.77384 1106848.351 1.106848 22.7746574
9.94838 1096261.716 1.096262 22.5568254
10.1229 1069051.384 1.069051 21.9969421
10.2974 1015153.336 1.015153 20.8879287
10.472 924615.4977 0.924615 19.0250102
10.6465 789298.0257 0.789298 16.2407001
10.821 604434.2181 0.604434 12.4369181
9.0
8.0
7.0
6.7
6.5
5.5
5.0
4.0
2.5
1.5
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
1.0
25.2407
27.0250
27.8879
28.6969
29.0568
28.2747
27.8265
26.8300
25.3265
24.2747
22.7568
22.1969
21.0879
19.2250
16.4407
12.6369
7.8100
10.9956 369846.1991 0.369846
7.6100041
11.1701 90649.27015 0.090649 1.86521132
2.0652
11.3446 -222660.7745 -0.222661
11.5192 -554769.2986 -0.554769
11.6937 -886707.0986 -0.886707
11.8682 -1197497.621 -1.197498
12.0428 -1466107.915 -1.466108
12.2173 -1673485.602 -1.673486
12.3918 -1804451.361 -1.804451
12.5664 -1849230.995 -1.849231
-4.5814974
-11.415006
-18.245002
-24.639869
-30.16683
-34.43386
-37.128629
-38.05002
-4.3815
-11.2150
-18.0450
-24.4399
-29.9668
-34.2339
-36.9286
-37.0500
SVTH : Phạm Ngọc Ấn
18
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
1.2.2.2.4. Đồ thị khai triển Pkt , Pj , P1 -
200
150
100
50
Đường p1
Đường Pj
Đường pkt
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
-50
-100
-150
Hình 1.6.4. Đồ thị khai triển Pkt , Pj, P1.
1.2.2.3. Đồ thị T,Z,N- α
Ta có lực tác dụng trên chốt Piston P1 là hợp lực của lực quán tính và lực khí thể. Nó
tác dụng lên chốt Piston và đẩy thanh truyền.
P1 = Pkt + Pj (1.5)
Trong quá trình tính toán động lực học các lực này thường tính trên đơn vị diện
tích đỉnh Piston nên sau khi chia
hai vế của đẳng thức (1.5) cho diện tích đỉnh
Piston Fpt ta có :
pj
p
p1 = pkt + pj, p1 = 1 , pj =
Fp
Fp
Áp dụng các công thức sau:
sin
cos
, N= P1.tan(β) .
,
T P .
Z P .
1
1
cos
cos
SVTH : Phạm Ngọc Ấn
19
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)
Với sin = sin = arcsin(sin)
Vẽ hệ hệ trục tọa độ T, Z, N – α.
MN
Chọn tỉ lệ xích: μ = μ = μ = 10.μ =
0,486
T
Z
N
P
2
m .mm
μα = 2 [độ/mm]
Từ đồ thị p1 - tiến hành đo giá trị biểu diễn của p1 theo = 00,100, 200, 300,7200.
Ứng với mỗi giá trị của ta có giá trị của tương ứng . Từ quan hệ ở các công thức trên ta
lập được bảng giá trị của đồ thị T , Z , N - như sau:
a(độ
sin(a+b)/cos cos(a+b)/cos
)
0
p1 tính
-37.050
b
b
tgb
T
0.0000
-7.71
-14.089
-17.7
-18.0
-15.2
-10.0
-3.5
Z
N
0.0000
0.2164
0.4227
0.6091
0.7675
0.8915
0.9769
1.0224
1.0289
1.0000
0.9407
0.8570
0.7551
0.6406
0.5181
0.3909
0.2614
0.1309
0.0000
-0.1309
1.0000
0.9773
0.9103
0.8030
0.6614
0.4933
0.3079
0.1149
-0.0765
-0.2582
-0.4238
-0.5691
-0.6921
-0.7923
-0.8707
-0.9290
-0.9690
-0.9924
-1.0000
-0.9924
0.0000
0.0435
0.0858
0.1260
0.1628
0.1951
0.2218
0.2417
0.2540
0.2582
0.2540
0.2417
0.2218
0.1951
0.1628
0.1260
0.0858
0.0435
0.0000
-0.0435
-37.00
-35.2
-30.3
-23.3
-15.5
-8.4
-3.1
-0.4
-0.2
-2.2
0.0
-1.5
-2.8
-3.6
-3.8
-3.3
-2.2
-0.8
0.7
2.2
3.4
4.1
4.4
4.2
3.7
2.9
2.0
1.0
0.0
-1.0
10 -36.029
20 -33.334
30 -29.067
40 -23.540
50 -17.145
60 -10.315
70
80
90
100 13.537
110 17.341
120 20.125
130 21.988
140 23.097
150 23.657
160 23.875
170 23.926
180 23.930
190 23.926
-3.481
2.965
8.710
3.0
8.7
12.7
14.8
15.1
14.0
11.9
9.2
6.2
3.1
0.0
-3.1
-5.7
-9.8
-13.9
-17.4
-20.1
-21.9
-23.1
-23.7
-23.9
-23.7
SVTH : Phạm Ngọc Ấn
20
Tải về để xem bản đầy đủ
66 trang
28/03/2022
4780
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế động cơ đốt trong (XGV6-0315)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- do_an_thiet_ke_dong_co_dot_trong_xgv6_0315.docx
