ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ XZ4 0112. 1.1. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG. 1.1.1. CÁC SỐ LIỆU CHỌN TRƯỚC KHI TÍNH TOÁN. pr= 0,108 (MNm2 ) Áp suất khí sót. Pr=(1,051,1)Pth và Pth=(1,021,04)Po pa= 0,080 (MNm2 ) Áp suất cuối quá trình nạp động cơ không tăng áp Pa=(0,80,9) Pk. n1=1,35 Chỉ số nén đa biến trung bình n1=(1,34÷1,39). n2=1,25 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2=(1,23÷1.27) ρ=1,00 Tỉ số giản nở sớm. 1.1.2. XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG NÉN. Phương trình đường nén: p.Vn1 = cosnt => pc.Vc n1 = pnx.Vnx n1 Rút ra ta có: 1 . n nx c nx c V V p p         = Đặt : c nx V V i = .Ta có: 1 1 . nx c n i p = p 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. = = 1 . n pc pa  0,080.9,21,35=1,60 (MNm2 ) 1.1.3. XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG GIÃN NỞ. Phương trình đường giãn nở: p.Vn2 = cosnt => pz.Vc n2 = pgnx.Vgnx n2 Rút ra ta có: 2 . n gnx z gnx z V V p p         = . Với : Vz = VC (vì ρ=1) và đặt : c gnx V V i = . Ta có: 2 1 . nx z n i p = p .

Đồ án mơn học: Kết Cấu & Tính Tốn Động Cơ Đốt Trong MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ XZ40112 - 1.1 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG - 1.1.1 CÁC SỐ LIỆU CHỌN TRƯỚC KHI TÍNH TỐN - 1.1.2 XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG NÉN - 1.1.3 XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG GIÃN NỞ - 1.2 ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN - 10 1.2.1 ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU GIAO TÂM : - 10 1.2.1.1 XÁC ĐỊNH ĐỘ DỊC CHUYỂN (X) CỦA PISTON BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ BRICK - 10 1.2.1.2 ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN TỐC ĐỘ CỦA PISTON V=f(α) - 11 1.2.1.3 ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN GIA TỐC J = f (x) - 14 1.2.2 TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC - 15 1.2.2.1 ĐƯỜNG BIỂU DIỄN LỰC QUÁN TÍNH CỦA KHỐI LƯỢNG CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN − PJ = f (x ) - 15 1.2.2.2 KHAI TRIỂN CÁC ĐỒ THỊ - 16 1.2.2.3 VẼ ĐỒ THỊ BIỂU DIỄNLỰC TIẾP TUYẾN T = f(α), LỰC PHÁP TUYẾN Z= f(α) VÀ LỰC NGANG N= f(α) - 18 1.2.2.4 VẼ ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN ΣT = f(α) - 22 1.2.2.5 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TÁC DỤNG LÊN CHỐT KHUỶU - 25 1.2.2.6 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TÁC DỤNG LÊN ĐẦU TO THANH TRUYỀN.- 28 1.2.2.7 ĐỒ THỊ KHAI TRIỂN VÉC TƠ PHỤ TẢI TÁC DỤNG LÊN ĐẦU TO THANH TRUYỀN Q= f(α) - 29 1.2.2.8 ĐỒ THỊ MÀI MÒN CHỐT KHUỶU 29 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ CHON THAM KHẢO - 35 2.1 THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ CHỌN TƯƠNG ĐƯƠNG - 35 2.2 TRỤC KHUỶU Error! Bookmark not defined 2.3 THANH TRUYỀN Error! Bookmark not defined 2.4.PISTON Error! Bookmark not defined 2.5 NHÓM THÂN MÁY- NẮP MÁY Error! Bookmark not defined Trang - - Đồ án mơn học: Kết Cấu & Tính Toán Động Cơ Đốt Trong 2.6 CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ Error! Bookmark not defined 2.7 HỆ THỐNG BÔI TRƠN CỦA ĐỘNG CƠ 1NZ-FE.Error! Bookmark not defined 2.8 HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 1NZ-FE Error! Bookmark not defined 2.9 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA Error! Bookmark not defined 2.10 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU Error! Bookmark not defined 2.11 HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG Error! Bookmark not defined THIẾT KẾ NHÓM PISTON-THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ XZ4-0112 .Error! Bookmark not defined 3.1 NHÓM PISTON Error! Bookmark not defined 3.1.1 NHIỆM VỤ, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ VẬT LIỆU CHẾ TẠO PISTON.Error! Bookmark not defined 3.1.2 PHÂN TÍCH KẾT CẤU PISTON Error! Bookmark not defined 3.1.3 CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA PISTON Error! Bookmark not defined 3.1.4 CHỐT PISTON Error! Bookmark not defined 3.2.2 KẾT CẤU VÀ TÍNH TỐN XÉCMĂNG Error! Bookmark not defined 3.2 NHÓM THANH TRUYỀN Error! Bookmark not defined 3.2.1 ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU THANH TRUYỀN.Error! Bookmark not defined 3.2.2 THÔNG SỐ KÍCH THƯỚC CƠ BẢN NHĨM THANH TRÙN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO - - Trang - - Đồ án môn học: Kết Cấu & Tính Tốn Động Cơ Đốt Trong LỜI NĨI ĐẦU Những năm gần đầy, kinh tế Việt Nam phát triển mạnh Bên cạnh kỹ thuật nước ta bước tiến Trong phải nói đến ngành động lực sản xuất ơtơ, liên doanh với nhiều hãng ôtô tiến giới sản xuất lắp ráp ơtơ Để góp phần nâng cao trình độ kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật ta phải tự nghiên cứu chế tạo, yêu cầu cấp thiết Có ngành ơtơ ta phát triển Sau học hai mơn ngành động đốt (Nguyên lý động đốt trong, Kết cấu tính tốn động đốt trong) số môn sở khác (sức bền vật liệu, lý thuyết, vật liệu học, ), sinh viên giao nhiệm vụ làm đồ án môn học kết cấu tính tốn động đốt Đây phần quan trọng nội dung học tập sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng kiến thức học để giải vấn đề cụ thể ngành Trong đồ án này, em giao nhiệm vụ tính tốn thiết kế nhóm piston-thanh truyền động theo thơng số kĩ thuật Đây nhóm chi tiết chính, khơng thể thiếu động đốt Nó dùng để tiếp nhận lực khí thể khí cháy sinh ra, biến chuyển động tịnh tiến piston thành chuyển động quay trục khuỷu Trong trình thực đồ án, em cố gắng tìm tịi, nghiên cứu tài liệu, làm việc cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt Tuy nhiên, thân cịn kinh nghiệm việc hồn thành đồ án lần khơng thể khơng có thiếu sót Cuối cùng, em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy, tận tình truyền đạt lại kiến thức quý báu cho em Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Trần Thanh Hải Tùng quan tâm cung cấp tài liệu, nhiệt tình hướng dẫn trình làm đồ án Em mong muốn nhận xem xét dẫn thầy để em ngày hồn thiện kiến thức Đà Nẵng, ngày 01 tháng 12 năm 2012 Sinh viên Trần Văn Linh Trang - - Đồ án môn học: Kết Cấu & Tính Tốn Động Cơ Đốt Trong XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ XZ40112 1.1 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG 1.1.1 CÁC SỐ LIỆU CHỌN TRƯỚC KHI TÍNH TỐN pr= 0,108 (MN/m2) - Áp suất khí sót [Pr=(1,05-1,1)Pth Pth=(1,02-1,04)Po] pa= 0,080 (MN/m2) - Áp suất cuối trình nạp [động không tăng áp Pa=(0,8-0,9) Pk] n1=1,35 - Chỉ số nén đa biến trung bình [n1=(1,34÷1,39)] n2=1,25 - Chỉ số giãn nở đa biến trung bình [n2=(1,23÷1.27)] ρ=1,00 - Tỉ số giản nở sớm 1.1.2 XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG NÉN Phương trình đường nén: Rút ta có: p nx Đặt : i = V = pc  c  Vnx p.Vn1 = cosnt    => pc.Vcn1 = pnx.Vnxn1 n1 Vnx Ta có: p nx = pc n1 Vc i Trong đó: pnx Vnx áp suất thể tích điểm đường nén i tỉ số nén tức thời p c = p a. n1 = 0,080.9,21,35=1,60 (MN/m2) 1.1.3 XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG GIÃN NỞ Phương trình đường giãn nở: p.Vn2 = cosnt Rút ta có: p gnx  V = p z  z V  gnx n2     Với : V z = VC (vì ρ=1) đặt : i = Ta có: p nx = p z V gnx Vc i n2 Trang - - => pz.Vcn2 = pgnx.Vgnxn2 Đồ án môn học: Kết Cấu & Tính Tốn Động Cơ Đốt Trong Trong pgnx Vgnx áp suất thể tích điểm đường giãn nở 1.1.4 TÍNH Va, Vh, Vc Va = Vc +Vh Vh = VC =  D S =  ( 0, 077 ) 0, 086 = 0, 40.10−3 ( m3 ) = 0, 40 ( dm3 ) ( ) Vh 0, 40 = = 0, 049 dm3  − 9, − ( ) Va = VC + Vh =  Vc = 9, 2.0, 049 = 0, 451 dm3 ( ) Vz = Vc = 0, 049 dm3 Cho i tăng từ đến  ta lập bảng xác định tọa độ điểm đường nén đường giãn nở Bảng 1-1: Bảng giá trị đồ thị công Đường nén V i Đường giản nở V(dm3) V(mm) in1 Pc/(in1) Pn(mm) in2 61.5 5.2 200 1Vc 0.049 20.0 1.5Vc 1.5 0.0735 30.0 1.729 0.926 35.6 1.660 3.132 120.5 2Vc 0.098 40.0 2.549 0.628 24.1 2.378 2.186 84.1 2.5Vc 2.5 0.1225 50.0 3.445 0.464 17.9 3.144 1.654 63.6 3Vc 0.147 60.0 4.407 0.363 14.0 3.948 1.317 50.7 3.5Vc 3.5 0.1715 70.0 5.426 0.295 11.3 4.787 1.086 41.8 4Vc 0.196 80.0 6.498 0.246 9.5 5.657 0.919 35.4 4.5Vc 4.5 0.2205 90.0 7.618 0.210 8.1 6.554 0.793 30.5 5Vc 0.245 100.0 8.782 0.182 7.0 7.477 0.695 26.7 5.5Vc 5.5 0.2695 110.0 9.988 0.160 6.2 8.423 0.617 23.7 6Vc 0.294 120.0 11.233 0.142 5.5 9.391 0.554 21.3 Trang - - 1.6 Pz/(in2) Pgn(mm) Đồ án môn học: Kết Cấu & Tính Tốn Động Cơ Đốt Trong 6.5Vc 6.5 0.3185 130.0 12.515 0.128 4.9 10.379 0.501 19.3 7Vc 0.343 140.0 13.832 0.116 4.4 11.386 0.457 17.6 7.5Vc 7.5 0.3675 150.0 15.182 0.105 4.1 12.412 0.419 16.1 8Vc 0.392 160.0 16.564 0.097 3.7 13.454 0.386 14.9 8.5Vc 8.5 0.4165 170.0 17.977 0.089 3.4 14.514 0.358 13.8 9Vc 0.441 180.0 19.419 0.082 3.2 15.588 0.334 12.8 9.2Vc 9.2 0.4508 184.0 20.004 0.080 3.1 16.023 0.325 12.5 XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỂM ĐẶC BIỆT VÀ HIỆU CHỈNH ĐỒ THỊ CƠNG • Điểm r(Vc,Pr) Vc-thể tích buồng cháy Vc=0,049 [l] Pr-áp suất khí sót, phụ thuộc vào tốc độ động chọn Pr=0,108 [MN/m2] : r(0,049 ;0,108) • Điểm a(Va ;Pa) Với Va=ε.Vc=9,2.0,049=0,451 [l] Pa=0,080 [MN/m2] điểm a(0,451 ;0,080) • Điểm b(Va;Pb) với Pb: áp suất cuối trình giãn nở Pb = Pz  n2 5, = = 0,320[ MN / m2 ] n2  9, 21,25 điểm b(0,451;0,320) Các điểm đặc biệt: r(Vc ; pr) = (0,049 ; 0,108) ; a(Va ; pa) = (0,451 ; 0,080) b(Va ; pb) = (0,451 ; 0,320) ; c(Vc ; pc) = (0,049 ; 1,60) z(Vc ; pz) = (0,049 ; 5,2) Trang - - Đồ án môn học: Kết Cấu & Tính Tốn Động Cơ Đốt Trong * VẼ ĐỒ THỊ CƠNG: Để vẽ đồ thị cơng ta thực theo bước sau: ( ) + Chọn tỉ lệ xích:  p = 5, = 0, 026 MN / m2 / mm 200 v = 0, 040 = 0, 00245 dm3 / mm 20 ( ) + Vẽ hệ trục tọa độ đó: trục hồnh biểu diễn thể tích xi lanh, trục tung biểu diễn áp suất khí thể + Từ số liệu cho ta xác định tọa độ điểm hệ trục tọa độ Nối tọa độ điểm đường cong thích hợp đường cong nén đường cong giãn nở + Vẽ đường biểu diễn trình nạp trình thải hai đường thẳng song song với trục hoành qua hai điểm Pa Pr Ta có đồ thị cơng lý thuyết + Hiệu chỉnh đồ thị công: - Vẽ đồ thị brick phía đồ thị cơng Lấy bán kính cung trịn R ½ khoảng cách từ Va đến Vc (R=S/2) S 86 = = 0,5266 ( mm / mm ) Vhbd 163,3 - Tỉ lệ xích đồ thị brick: s = - Lấy phía phải điểm O’ khoảng : OO’ = - Giá trị biểu diễn : OO’ = - Dùng đồ thị Brick để xác định điểm: - .R .R 0, 24.43 = = 9,8 (mm) 2.s 2.0,5266 • Đánh lửa sớm (c’) • Mở sớm (b’) đóng muộn (r’’) xupap thải • Mở sớm (r’) đóng muộn (d ) xupap hút Áp suất cực đại chu trình thực tế thường nhỏ áp suất cực đại tính tốn : pz’ = 0,85.pz = 0,85.5,2 = 4,42 (MN/m2) Vẽ đường đẳng áp pz’ = 4,42 (MN/m2) Điểm z’ xác định trung điểm đoạn thẳng giới hạn đường đẳng tích V c đường cháy giản nở Trang - - Đồ án môn học: - Kết Cấu & Tính Tốn Động Cơ Đốt Trong Áp suất cuối trình nén thực tế pc’’ Áp suất cuối trình nén thực tế thường lớn áp suất cuối trình nén lý thuyết đánh lửa sớm pc’’ = pc + ( pz’ -pc ) pc’’ = 1,60 + ( 4,42 - 1,60 ) = 2,54 (MN/m2) Nối điểm c’, c’’, z’ lại thành đường cong liên tục dính vào đường giãn nở - Áp suất cuối trình giãn nở thực tế pb’’: Áp suất cuối trình giãn nở thực tế thường thấp áp suất cuối trình giãn nở lý thuyết mở sớm xupap thải Pb’’ = pr + ( pb - pr ) Pb’’ = 0,108 + ( 0,32 - 0,108 ) = 0,214(MN/m2) Nối điểm b’, b’’ tiếp dính với đường thải prx - Nối điểm r với r’’, r’’ xác định từ đồ thị Brick cách gióng đường song song với trục tung ứng với góc độ đồ thi Brick cắt đường nạp pax r’’ *) Sau hiệu chỉnh ta nối điểm lại đồ thị cơng thực tế Trang - - Đồ án môn học: Kết Cấu & Tính Tốn Động Cơ Đốt Trong 3° o o' 18 12° 10° 63 ° 17 40° P(MN/m²) 16 15 14 z 5,9 13 12 5,015 10 z' c' µP=0,0295 [ MN/m².mm] µv=0,002875 [dm³/mm] µs=0,5842 [mm/mm] 2' d r r' r'' 1Vc 5' 2Vc 3Vc 4Vc 5Vc 6Vc 9Vc b b'' a 10Vc Vc [dm³] 7Vc 8Vc Pjmin Pjmax 2,99 11 6' 7' Hình 1.1- Đồ thị cơng Trang - - Đồ án mơn học: Kết Cấu & Tính Toán Động Cơ Đốt Trong 1.2 ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN Động đốt kiểu piston thường có vận tốc lớn ,nên việc nghiên cứu tính tốn động học động lực học cấu trục khuỷu truyền (KTTT)là cần thiết để tìm quy luật vận động chúng để xác định lực quán tính tác dụng lên chi tiết cấu KTTT nhằm mục đích tính tốn cân ,tính tốn bền chi tiết tính tốn hao mịn động Trong động đốt kiểu piston cấu KTTT có loại loại giao tâm loại lệch tâm Ta xét trường hợp cấu KTTT giao tâm 1.2.1 ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU GIAO TÂM : Cơ cấu KTTT giao tâm cấu mà đường tâm xilanh trực giao với đường tâm trục khuỷu điểm (hình vẽ) O - Giao âiãøm ca âỉåìng tám xi lanh v âỉåìng tám trủc khuu C - Giao âiãøm ca âỉåìng tám truưn v âỉåìng tám chäút khuu B' - Giao âiãøm ca âỉåìng tám xy lanh v âỉåìng tám chäút piston A - Vë trê chäút piston piston åí ÂCT B - Vë trê chäút piston piston åí ÂCD R - Bạn kênh quay ca trủc khuu (m) l - Chiãưu di ca truyóửn (m) S - Haỡnh trỗnh cuớa piston (m) x - Âäü dëch chuøn ca piston tỉì ÂCT ỉïng våïi gọc quay trủc khuu  (m)  - Gọc làõc ca truưn ỉïng våïi gọc  (âäü) A S x B ' ÂC T  l ÂC D B  C R O Hình 1.2 Sơ đồ cấu KTTT giao tâm 1.2.1.1 XÁC ĐỊNH ĐỘ DỊCH CHUYỂN (X) CỦA PISTON BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ BRICK -Theo phương pháp giải tích chuyển dịch x piston tính theo cơng thức : Trang - 10 - Tính tốn thiết kế động XZ4-0112 Trang Tính tốn thiết kế động XZ4-0112 Trang Tính tốn thiết kế động XZ4-0112 Trang Tính tốn thiết kế động XZ4-0112 Trang Tính tốn thiết kế động XZ4-0112 Trang Tính tốn thiết kế động XZ4-0112 Trang Tính tốn thiết kế động XZ4-0112 Trang Tính tốn thiết kế động XZ4-0112 Trang Tính tốn thiết kế động XZ4-0112 Trang Tính tốn thiết kế động XZ4-0112 Trang Tính tốn thiết kế động XZ4-0112 Trang Tính tốn thiết kế động XZ4-0112 Trang Tính tốn thiết kế động XZ4-0112 Trang Tính tốn thiết kế động XZ4-0112 Trang Tính tốn thiết kế động XZ4-0112 SVTH: Trần Văn Linh -Lớp 09C4A - 2- ... 2,99 11 6' 7' Hình 1.1- Đồ thị cơng Trang - - Đồ án mơn học: Kết Cấu & Tính Tốn Động Cơ Đốt Trong 1.2 ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN Động đốt kiểu piston thường...