›
›

Đồ án Tính toán – kết cấu động cơ đốt trong

Download
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  
Sinh viên thực hiện:  
Phạm Văn Tuấn  
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN  
Lớp ĐHOTOK7  
Trang 1  
ĐẠI HỌC SPKT VINH  
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  
PHẦN I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC  
TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  
I ) Trình tự tính toán :  
1.1 )Số liệu ban đầu :  
Loại đông cơ: 3D6-động 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 : (1-5-3-6-2-4)  
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 thải1, 2 :1 =48(độ), 2 =20 (độ)  
12- Chiều dài thanh truyền: ltt = 320 (mm)  
13- Số kỳ : 4  
14- Góc phun sớm : i 30o  
15-Khối 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  
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  
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN  
Lớp ĐHOTOK7  
Trang 2  
ĐẠI HỌC SPKT VINH  
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  
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 r  
:
Áp suất khí thải cũng phụ thuộc giống như p a  
Áp suất khí thải có thể chọn trong phạm vi :  
p r = 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 oK  
6 )Nhiệt độ khí sót (khí thải) T r  
Nhiệt độ khí sót T r phụ thuộc vào chủng loại đông cơ.Nếu quá trình giản  
nở  
càng triệt để ,Nhiệt độ T r càng thấp  
Thông thường ta có thể chọn : T r =800 ºK  
7 )Hệ số hiệu định tỉ nhiêt λ t :  
Hệ số hiệu định tỷ nhiệt λ t được chọn theo hệ số dư lượng không khí α để  
hiệu định .Thông thường có thể chọn λ t theo bảng sau :  
0,8  
1,0  
1,2  
1,4  
λ t  
1,13  
1,17 1,14 1,11  
Ở đây ta chọn λ t = 1,1  
8 )Hệ số quét buồng cháy λ 2 :  
Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta chọn λ 2 =1  
9 )Hệ số nạp thêm λ 1  
Hệ số nạp thêm λ 1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí .Thông thường ta có  
thể chọn λ 1 =1,02÷1,07 ; ta chọn λ 1 =1,02  
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.Với đây là đ/c điezen nên ta chọn ξ z =0,78  
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN  
Lớp ĐHOTOK7  
Trang 3  
ĐẠI HỌC SPKT VINH  
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  
11 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ b  
:
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ b tùy thuộc vào loại động cơ xăng hay là  
động cơ điezel .ξ b bao giờ cũng lớn hơn ξ z  
Do đây là đ/c điezel ta chọn ξ b =0,9  
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 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 d của đ/c  
xăng thường chọn hệ số lớn.Nhưng đây là đ/c xăng nên ta chọn φ d =0,934  
II )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 được tính theo công thức :  
γ r =  
. .  
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
r   
.
.
0,038  
1
800  
0,085  
0,11  
1,45  
15,5.1,02 1,1.1.(  
)
0,085  
2 )Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a  
Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a đươc tính theo công thức:  
T a =  
ºK  
1,451  
1,45  
0,085  
0,11  
(297 38) 1,1.0,038.800.(  
10,038  
)
Ta   
350oK  
3 )Hệ số nạp η v :  
η v =  
.
.
.
1
1
297.0,0856  
0,11  
1,45  
.
. 15,5.1,02 1,1.(  
)
0,82  
v
15,51 (297 38).0,1  
0,085  
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN  
Lớp ĐHOTOK7  
Trang 4  
ĐẠI HỌC SPKT VINH  
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  
4 )Lượng khí nạp mới M 1 :  
Lượng khí nạp mới M 1 được xác định theo công thức sau :  
M 1 =  
(kmol/kg) nhiên liệu  
Trong đó :  
30.111.103.4  
p e =  
=
0,44 (MPa)  
3,14.0,152.0,18  
.1600.6  
4
432.103.0,1.0,82  
192.0,44.297  
Vậy : M 1 =  
1,41 (kmol/kg) nhiên liệu  
5 )Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M o :  
Lượng kk lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M o được tính theo công  
thức :  
C
H
O
M 0  
=
.
(
) (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 o =  
. (  
) 0,495 (kmol/kg) nhiên liệu  
12  
4
32  
6 )Hệ số dư lượng không khí α  
Vì đây là động cơ nên :  
M1  
1,38  
α =  
2,79  
Mo 0,495  
2.2 )Tính toán quá trình nén :  
1 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí :  
v
—
= 19,806+0,00209.T  
(kJ/kmol.độ)  
mc  
=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  
).105T (kJ/kmol.độ)  
v
—
mc''  
=(19,876   
) (427,86   
2
1,637  
2,79  
1
187,36  
2,79  
(19,876   
) (427,86   
).105.297 23,688 (kJ/kmol.độ)  
2
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN  
Lớp ĐHOTOK7  
Trang 5  
ĐẠI HỌC SPKT VINH  
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  
3 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp :  
v
—
mc'  
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hh trong quá trình nén  
tính  
theo  
công thức sau :  
v
—
mc'  
=
=20,546 (kJ/kmol.độ)  
Thay số vào ta có :  
a' v = 19,890 ; b' v = 0,004  
4 ) Chỉ số nén đa biến trung bình n 1 :  
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 1 tăng hay giảm theo quy luật sau :  
Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n 1 tăng.Chỉ  
số nén đa biến trung bình n 1 được xác bằng cách giải phương trình sau :  
n 1 -1 =  
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 )  
Vì vậy ta chọn n 1 theo điều kiện bài toán cho đến khi nao thõa mãn điều kiện  
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.  
8,314  
8,314  
n 1 -1 =  
=
19,950 0,002.350.(15,5n 1 1) 19,950 0,7.(15,5n 1 1)  
1
1
Sau khi chọn các giá trị của n 1 ta thấy n 1 = 1,367 thõa mãn điều kiện bài  
toán  
5 )Áp suất cuối quá trình nén P c  
:
Áp suất cuối quá trình nén P c được xác định theo công thức :  
= 0,085.15,51,367 = 3,607 (MPa)  
1
P c = P a . ε  
n
6 )Nhiệt độ cuối quá trình nén T c  
Nhiệt độ cuối quá trình nén T c được xác định theo công thức  
= 350.15,51,3671 = 957,0 ( ºK )  
1
T c = T a . ε  
n - 1  
7 )Lượng môi chất công tác của quá trình nén M c :  
Lượng môi chất công tác của quá trình nén M c được xác định theo công  
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN  
Lớp ĐHOTOK7  
Trang 6  
ĐẠI HỌC SPKT VINH  
thức :  
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  
M c = M 1 + M r = M 1 .(1r ) = 1,41.(1+0,038) = 1,464  
kmol/kgn.l  
(
)
2.3 )Tính toán quá trình cháy :  
1 )Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β 0 :  
Ta có hệ số thay đổi phần tử lý thuyết β 0 được xác định theo công thức :  
β 0 =  
= 1+  
=
Trong đó độ tăng mol ΔM của các loại động cơ được xác định theo công  
thức sau:  
ΔM = 0,21.(1-α)M o + (  
+
)
H
O
Đối với động cơ Diesel thì M   
4
32  
H
O
0,126 0,004  
4
32  
4
32  
O 1  
1  
1,0229  
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 :  
0,0381,0229  
β =  
=
1,0221  
10,038  
3 )Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z β z : (Do cháy chưa hết )  
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  
Trong đó  
z 0,85  
0,94  
  
z
0,9  
b
O 1  
1r  
1,407 1  
10,038  
z 1   
. z 1  
.0,94 1,37  
4 )Lượng sản vật cháy M 2  
:
Ta có lượng sản vật cháy M 2 đươc xác định theo công thức :  
M 2 = M 1 +ΔM = β 0 . M 1 = 1,407.0,67 = 0, 93  
5 )Nhiệt độ tại điểm z T z :  
kmol/kgn.l  
Trang 7  
(
)
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN  
Lớp ĐHOTOK7  
ĐẠI HỌC SPKT VINH  
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  
Đối với động cơ Diesel, tính nhiệt độ Tz bằng cách giải phương trình cháy sau:  
z .QH  
mc'v ..Tc z .mc"pzTz (3)  
M1.(1r )  
Trong đó :-  
: nhiệt trị thấp của nhiên liệu , thông thường  
Q
H
tachọn  
42,5.103 (KJ/kg.nl)  
Q
H
"
: là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy được  
- mcpz  
"
  
8,314 mcvz (4)  
xác định theo công thức: mcpz  
r  
" (  
) (1  
  
0mcv  
z)mcv  
z
"
"
"   
v
o
mcvz  
a b .  
v T z  
(
r ) (1  
0
)
z
  
   
0
z
  
   
mcpz ap bp.Tz  
Hệ số tăng áp được chọn sơ bộ trong khoảng (1,5-2)  
oK  
)
Giải (3),(4) ra ta được :Tz =1287,213 (  
6. Áp suất tại điểm z  
:
p
z
Áp suất tại điểm z  
được xác định theo công thức:  
p
z
.  
(MPa)  
p p  
z
c
1287,213  
957  
.T z  
T c  
Với :   
1,37.  
1,843 là hệ số tăng áp  
z
+
1,843.3,607 6,647 (MPa)  
p
z
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 < λ  
2 )Hệ số giãn nở sau δ :  
Ta có hệ số giãn nở sau δ được xác định theo công thức :  
15,5  
δ =  
=
13,455  
1,152  
3 )Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n 2  
:
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7  
Trang 8  
ĐẠI HỌC SPKT VINH  
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  
n 2 –1=  
Trong đó :  
T b :là nhiêt trị tại điểm b và được xác định theo công thức :  
1287,213  
13,4551,21  
T b =  
765,37 ( ºK )  
*
Q H  
:là nhiệt trị tính toán  
= Q H =42,5.103 (kJ/kgn.l)  
*
Đối với động cơ diesel Q H  
8,314  
19,95  
n2 1  
(0,9 0,78).42500  
1,41.(10,038).1,392.(187,21313,455)  
0,004  
2
.(1287,21313,455)  
n2 1,288  
4 )Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T b :  
1287,213  
13,4551,2881  
T b =  
=
608,88 ( ºK )  
5 )Áp suất cuối quá trình giãn nở p b  
:
Áp suất cuối quá trình giãn nở P b được xác định theo CT :  
6,647  
13,4551,288  
p b =  
=
0,234 (MPa)  
6 )Tính nhiệt độ khí thải T rt :  
1,451  
1.45  
0,11  
T rt = T b .  
608,88.(  
)
481,719 ( ºK )  
0,234  
Ta tính được T rt =481,719(ºK  
2.5 )Tính toán các thông số chu trình công tác :  
1 )Áp suất chỉ thị trung bình p' i :  
Đây là đông cơ xăng áp suất chỉ thị trung bình P' i được xác định theo  
CT:  
n2 1  
1
2
1
1
1
p'  
i
=
.
.(1  
)   
.(1  
)
n 1 n1 1  
n 1  
Qua tính toán thực nghiệm ta tính được p' i = 0,597 (MPa)  
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 :  
p i = p' .φ d =0,597.0,934= 0,604 (MPa)  
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7  
i
Trang 9  
ĐẠI HỌC SPKT VINH  
3 )Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g i :  
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  
139,819 (g/kW.h)  
432.103.0,82.0,1  
g i =  
4 )Hiệu suất chỉ thi η i :  
η i =  
=
1,41.0,604.297  
3,6.103  
=
0,001%  
139,819.42500  
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  
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 tb  
=
=
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 m = 0,05+0,015.V tb = 0,05+0,015.9,6 = 0,165 (MPa)  
6 )Áp suất có ích trung bình P e  
:
Ta có công thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế được xác định  
theo CT : P e = P i – P m =0,604-0,165=0,439 (MPa)  
Ta có trị số P e tính quá trình nạp P e (nạp) =0,44 va P e =0,439 thì  
không  
có sự chênh lệch nhiều nên có thể chấp nhận được  
7 )Hiệu suất cơ giới η m :  
pe  
pi  
0,439  
0,557  
η m =  
=
=
0,788 %  
8 )Suất tiêu hao nhiên liệu g e :  
139,819  
0,788  
g e =  
177,401 (g/kW.h)  
9 )Hiệu suất có ích η e :  
η e = η m .η i = 0,788.0.001 = 0,00078  
10 )Kiểm nghiệm đường kính xy lanh D theo công thức :  
D kn  
=
(mm )  
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN  
Lớp ĐHOTOK7  
Trang 10  
ĐẠI HỌC SPKT VINH  
Mặt khác V h =  
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  
111.103.30.4  
0,439.6.1600  
=
3,18 ( l )  
4.3,18  
=
D kn  
150,017 (mm)  
.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 a , p c , p z , p b ,n 1 , n 2 , ε ta lập bảng  
tính đường nén và đường giãn nở theo biến thiên của dung tích công tác V x =  
i.V c  
V c : Dung tích buồng cháy  
3,18  
V c =  
=
0,219 ( l )  
15,51  
pa =0,085  
pb =0,234  
pc 3,607  
pz =6,647  
Vh  
n1 =1,367  
n2 =1,288  
=15,5  
=1,152  
Vh   
=0,219  
1  
3.1 ) Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén :  
- Phương trình đường nén đa biến :  
1
P.V  
= const  
n
Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường nén thì :  
P c . V c = P x .V x  
n 1  
= P c .  
n 1  
P x = P c .  
=
n 1 : Chỉ số nén đa biến trung bình n 1 = 1,367  
P c : Áp suất cuối quá trình nén P c = 3,607 ( MPa)  
3.2 ) Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở :  
- Phương trình của đường giãn nở đa biến :  
2
P.V  
= const  
n
Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì :  
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN  
Lớp ĐHOTOK7  
Trang 11  
ĐẠI HỌC SPKT VINH  
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  
→ P x = P z .  
n 2  
n 2  
= P x . V x  
P z . V z  
z .Tz  
.Tc  
Ta có :   
1,152  
n 2  
)
V z = ρ.V c Vậy P x = P z .  
=
=
= P z  
(
n 2 : Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n 2 = 1,288  
Quá trình nén  
Quá trình giãn nở  
Giá trị  
P x  
=
i
Giá trị  
biểu  
diễn  
158,2  
130,4  
61,3  
35,2  
23,8  
17,5  
13,7  
11,1  
9,2  
i
i.Vc  
Giá trị biểu  
diễn  
biểu  
diễn  
349,8  
291,5  
143,3  
85,0  
58,7  
44,0  
42,7  
28,5  
24,0  
20,6  
18,0  
15,9  
px pz .( )n  
2
1
0,2193  
0,2523  
0,438  
0,657  
0,876  
1,095  
1,314  
1,533  
1,752  
1,972  
2,19  
15,4  
3,607  
7,9758  
6,647  
17,7  
2,9726  
1,3984  
0,8034  
0,5422  
0,3996  
0,3115  
0,2523  
0,2102  
0,1789  
0,1549  
0,136  
2
30,7  
3,2663  
1,9375  
1,3376  
1,0035  
0,9734  
0,6506  
0,5478  
0,4707  
0,4109  
0,3635  
3
46,0  
4
61,3  
5
76,7  
6
92,0  
7
107,3  
122,6  
138,0  
153,3  
168,6  
8
9
7,8  
10  
11  
6,8  
2,409  
6,0  
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN  
Lớp ĐHOTOK7  
Trang 12  
ĐẠI HỌC SPKT VINH  
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  
12  
2,628  
2,847  
3,066  
3,285  
3,3945  
184,0  
199,3  
214,6  
230,0  
273,6  
0,1208  
0,1082  
0,0978  
0,089  
5,3  
4,7  
4,3  
3,9  
3,7  
0,3249  
0,2931  
0,2664  
0,2438  
0,2337  
14,2  
12,9  
11,7  
10,7  
10,3  
13  
14  
15  
15,5  
0,0851  
3.3 ) Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt :  
Vc Vc 3,39450,2913  
- Vẽ đồ thị P-V theo tỷ lệ xích :v  
=
0,0141 dm3 /mm  
220  
pz  
220  
6,647  
250  
p =  
0,0266  
MPa/mm  
[
]
250  
Vh  
3,18  
Ta có Vc   
0,219 ( l )  
1 15.51  
V a = V c + V h = 0,219 + 3,18 = 3,399 ( l )  
Mặt khác ta có : V z = ρ. V c = 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 :  
180  
μ s =  
=
=
0,667  
270  
Thông số kết cấu động cơ là :  
180  
λ =  
Khoảng cách OO’ là :  
OO’=  
=
=
0,2813 ( mm )  
2.320  
0,2813.90  
=
12,6563 ( mm )  
2
Giá trị biểu diễn của OO’ trên đồ thị :  
12,6563  
0,667  
gtbd oo’  
=
=
18,975 ( mm )  
Ta có nửa hành trình của piton là :  
180  
2
R =  
=
90 ( mm )  
Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị :  
90  
gtbd R =  
=
134,93 ( mm )  
0,667  
3.5 ) Lần lượt hiệu định các điểm trên đồ thị :  
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7  
Trang 13  
ĐẠI HỌC SPKT VINH  
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  
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 2 ,  
bán kính này cắt đường tròn tại điểm a’ .Từ a’ gióng đường thẳng song song với  
trục tung cắt đường P a tại điểm a . Nối điểm r trên đường thải ( là giao điểm  
giữa đường P r 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 c đã tính. Theo kinh nghiệm, áp suất cuối quá trình nén  
thực tế P’ c được xác định theo công thức sau :  
Đối với động cơ điezel :  
P’ c = P c + .( P z - P c ) = 3,607 +  
.( 6,647- 3,607 ) = 4,6303 (  
MPa ) Từ đó xác định được tung độ điểm c’trên đồ thị công :  
4,6203  
yc’   
186,0(mm)  
0,022744  
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 zmax thực tế  
Áp suất p zmax thực tế trong quá trình cháy - giãn nở không duy trì hằng số  
như động cơ điezel ( đoạn ứng với ρ.V c ) 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 z tại điểm z .  
- Dùng cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát với đường giãn nở .  
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN  
Lớp ĐHOTOK7  
Trang 14  
ĐẠI HỌC SPKT VINH  
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  
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 1 ,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 P thường thấp hơn áp suất cuối quá  
b
trình giãn nở lý thuyết do xupáp thải mở sớm . Theo công thức kinh nghiệm ta có  
thể xác định được :  
1
1
  
P P .(P P ) 0,11.(0,234 0,11) 0,172 (MPa)  
b
r
b
r
2
2
Từ đó xác định tung độ của điểm b’’ là :  
pc 4,6203  
yc   
202,74 ( mm )  
p 0,0227  
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 h của độ  
thị công ( từ điểm 1.V c đến ε.V c )  
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°  
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN  
Lớp ĐHOTOK7  
Trang 15  
ĐẠI HỌC SPKT VINH  
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  
5 . nối các điểm xác định chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ  
x = f(α).  
1.2 ) Đường biểu diễn tốc độ của piston v = f(α) .  
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn tốc độ của píton v = f(α). Theo phương  
pháp đồ thị vòng .Tiến hành theo các bước cụ thể sau:  
1.Vẻ nửa vòng tròn tâm O bán kính R ,phía dưới đồ thị x = f(α). Sát mép  
dưới của bản vẽ  
2. Vẽ vòng tròn tâm O bán kính là Rλ/2  
3. Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R và vòng tròn tâm O bán kính là  
Rλ/2 thành 18 phần theo chiều ngược nhau .  
4. Từ các điểm chia trên nửa vòng tâm tròn bán kính là R kẻ các đường song  
song với tung độ , các đường này sẽ cắt các đường song song với hoành độ xuất  
phát từ các điểm chia tương ứng trên bán kính là Rλ/2 tại các điểm a,b,c,….  
5. Nối tại các điểm a,b,c,…. Tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ  
piton thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ các điểm cắt vòng  
tròn bán kính R tạo với trục hoành góc α đến đường cong a,b,c….  
Đồ thị này biểu diễn quan hệ v = f(α) trên tọa độ độc cực  
Hinh 2.1: Dạng đồ thị v = f()  
1.3 Đường biểu diễn gia tốc của piston j = f( x)  
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 j phù hợp trong khoảng 30 ÷ 80 (m/s 2 .mm )  
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN  
Lớp ĐHOTOK7  
Trang 16  
ĐẠI HỌC SPKT VINH  
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  
Ở đây ta chọn μ j = 80 (m/s2 .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 2 .( 1 + λ ) =0,09.1672.(10,2813) 3216,0758 ( m/ s 2 )  
Vậy ta được giá trị biểu diễn j max là :  
3216,0758  
max  
gtbd  
=
=
58 ( mm )  
j
55  
-Gia tốc cực tiểu :  
j min = –R.ω 2 .( 1– λ ) =0,09.1672.(10,2813)  1803,944 ( m/s 2 )  
Vậy ta được giá trị biểu diễn của j min là :  
1803,944  
min  
gtbd  
=
=
33 ( mm )  
j
55  
-Xác định vị trí của EF :  
EF = –3.R.λ.ω 2 = 3.0,09.0,2813.1672  2118,1974 ( m/s 2 )  
Vậy giá trị biểu diễn EF là :  
2118,1794  
gtbd EF  
=
=
 39 ( mm )  
55  
3. Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy AC = j max , từ điểm B tương ứng  
điểm chết dưới lấy BD = j min , nối CD cắt trục hoành ở E ; lấy EF = –3.R.λ.ω 2  
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 pt = 2,37 Kg  
- Khối lượng thanh truyền phân bố về tâm chốt piston  
+ ) Khối lương thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m 1 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 :  
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN  
Lớp ĐHOTOK7  
Trang 17  
ĐẠI HỌC SPKT VINH  
Đối với động cơ ô tô ta có :  
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  
m 1 = 0,2750,285 m tt  
Ta chọn m 1 = 0,285. m tt = 0,285.5,26= 1,4991 (Kg )  
Vậy ta xác định đươc khối lương tịnh tiến mà đề bài cho là :  
m = m pt + m 1 = 2,37 + 1,4991 = 3,8691 (Kg)  
2.2 ) Các khối lượng chuyển động quay :  
Hình 2.2 : Xác định khối lượng khuỷu trục  
Khối lượng chuyển động quay của một trục khuỷu bao gồm :  
- Khối lượng của thanh truyền quy dẫn về tâm chốt :  
m 2 = mtt - m1 = 5,26 – 3,8691 = 1,3909  
- Khối lượng của chốt trucj khuỷu : m ch  
m ch = π. .ρ  
Trong đó ta có :  
(Kg)  
d ch : Là đường kính ngoài của chốt khuỷu : 85  
δ ch : Là đường kính trong của chốt khuỷu : 44  
l ch : Là chiều dài của chốt khuỷu : 70  
mm  
(
)
mm  
(
)
mm  
(
)
ρ : Là khối lượng riêng của vật liệu làm chốt khuỷu  
-6  
ρ : 7800 Kg/mm 3 = 7,8.10  
( Kg/ m 3 )  
852 442 .70  
m ch = π.  
.7,8.106 0,7219  
Kg  
(
)
4
Khối lượng của má khuỷu quy dẫn về tâm chốt : m om . Khối lượng này tính gần  
đúng theo phương trình quy dẫn :  
m om  
=
Trong đó : m om khối lượng của má khuỷu  
r mk bán kính trọng tâm má khuỷu : 60  
mm  
(
)
R :bán kính quay của khuỷu : R = S /2= 180/2 =90 (mm)  
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN Lớp ĐHOTOK7  
Trang 18  
ĐẠI HỌC SPKT VINH  
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  
Ta có m om = m mk = 0,105 ( kg )  
2.3 ) Lực quán tính :  
Lực quán tính chuyển động tịnh tiến :  
P j = - m.j = -m.R.ω 2 .( cos α + λ.cos 2α ) = - 8,7.10 3 .( cos α + λ.cos  
2α )  
Với thông số kết cấu λ ta co bảng tính P j :  
α
radians A =cosα+λ.cos2α  
=cosα+0,2669.cos2α  
Pj =-8,7.1000.(cosα+λ.cos2α )  
= - 8,7.1000 . A  
-11022.03  
0
0
1.2669  
10  
20  
30  
40  
50  
60  
70  
80  
90  
0.174533  
0.349066  
0.523599  
0.698132  
0.872665  
1.047198  
1.22173  
1.396263  
1.570796  
1.235611713  
1.144149883  
0.999475404  
0.812391142  
0.596440911  
0.36655  
-10749.82191  
-9954.103979  
-8695.436013  
-7067.802933  
-5189.035926  
-3188.985  
0.137562881  
-0.077155783  
-0.2669  
-1196.797069  
671.2553105  
2322.03  
100 1.745329  
110 1.919862  
120 2.094395  
130 2.268928  
140 2.443461  
150 2.617994  
160 2.792527  
-0.424452138  
-0.546477405  
-0.63345  
3692.733602  
4754.353425  
5511.015  
-0.689134308  
-0.719697744  
-0.732575404  
-0.735235359  
5995.468482  
6261.370377  
6373.406013  
6396.547623  
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN  
Lớp ĐHOTOK7  
Trang 19  
ĐẠI HỌC SPKT VINH  
170 2.96706  
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  
6385.832995  
-0.734003793  
-0.7331  
180 3.141593  
6377.97  
2.4 ) Vẽ đường biểu diễn lực quán tính :  
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn lực quán tính theo pp Tolê nhưng hoành độ  
đặt trùng với đường p o ở đồ thị công và vẽ đường –p j =ƒ(x) (tức cùng chiều  
với  
j = ƒ(x))  
Ta tiến hành theo bước sau :  
1 ) Chọn tỷ lệ xích để của p j là μ p (cùng tỉ lệ xích với áp suất p kt )  
(MPa/mm), tỉ lệ xích μ x cùng tỉ lệ xích với hoành độ của j = ƒ(x)  
Chú ý :  
Ở đây lực quán tính p j sở dĩ có đơn vị là MPa (tính theo đơn vị áp suất ) bởi  
vì được tính theo thành phần lực đơn vị (trên 1 đơn vị diện tích đỉnh piston )để  
tạo điều kiện cho công việc công tác dụng lực sau này của lực khí thể và lực  
quán tính.  
2 ) Ta tính được các giá trị :  
- Diện tích đỉnh piston :  
3,14.0,0922  
F pt =  
=
= 0,00664 ( m 2 )  
4
- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực đại :  
1,025.46.103.376,42 (10,2669)  
P jmax = =  
=1,274.106 N/m 2  
0,00664  
P jmax = 1,274 Mpa  
Vậy ta được giá trị biểu diễn P jmax là :  
1,274  
jmax  
gtbd  
=
=
56 ( mm )  
P
0,0227435  
-Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực tiểu :  
1,025.46.103.376,42 (10,2669)  
P jmin = =  
= 0,737.106 ( N/m 2 )  
0,00664  
P jmin = 0, 737 ( Mpa )  
Vậy ta được giá trị biểu diễn P jmin là :  
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN  
Lớp ĐHOTOK7  
Trang 20  
Tải về để xem bản đầy đủ
doc 40 trang yennguyen 28/03/2022 4540
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Tính toán – kết cấu động cơ đốt trong", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • docdo_an_tinh_toan_ket_cau_dong_co_dot_trong.doc