Đồ án Động cơ đốt trong.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Bộ môn Động cơ đốt trong ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Ô TÔ 2 ĐỀ TÀI Tính toán động cơ 3D6 và kiểm bền piston Giáo viên hướng dẫn ThS Nguyễn Duy Tiến Sinh viên thực hiện Kiều Văn Long MSSV 20185843 Kì học 20211 Chữ ký GVHD Hà Nội, 32022 SV Kiều Văn Long GVHD Nguyễn Duy Tiến Đồ án chuyên ngành ô tô 2 Trang 2 LỜI NÓI ĐẦU 6 PHẦN I Tính toán chu trình công tác động cơ đốt trong 7 1 Giới thiệu tính toán chu trình công tác động cơ đốt trong – tính.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Bộ môn Động đốt ********** ĐỒ ÁN CHUN NGÀNH Ơ TƠ ĐỀ TÀI: Tính tốn động 3D6 kiểm bền piston Giáo viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Duy Tiến Sinh viên thực : Kiều Văn Long MSSV : 20185843 Kì học : 20211 Chữ ký GVHD : ………… Hà Nội, 3/2022 SV: Kiều Văn Long GVHD: Nguyễn Duy Tiến LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I Tính tốn chu trình công tác động đốt .7 Giới thiệu tính tốn chu trình cơng tác động đốt – tính tốn nhiệt .7 Số liệu ban đầu Các thông số cần chọn 3.1 Áp suất môi trường: pk 3.2 Nhiệt độ khí nạp 3.3 Áp suất cuối trình nạp: pa 3.4 Áp suất khí thải: pr .9 3.5 Mức độ sấy nóng mơi chất: T 3.6 Nhiệt độ khí sót (khí thải): Tr .9 3.7 Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt:  t 10 3.8 Hệ số quét buồng cháy:  10 3.9 Hệ số nạp thêm: 1 .10 3.10 Hệ số lợi dung nhiệt điểm z: 10 3.11 Hệ số lợi dung nhiệt điểm b: .10 3.12 Hệ số hiệu đính đồ thị công: d 10 3.13 Chọn tỷ số tăng áp: 10 Tính tốn q trình cơng tác 11 4.1 Tính tốn q trình nạp: .11 4.2 Tính tốn q trình nén: .12 4.3 Tính tốn q trình cháy: 14 4.4 Tính q trình giãn nở: .16 Đồ án chuyên ngành ô tô Trang SV: Kiều Văn Long GVHD: Nguyễn Duy Tiến 4.5 Tính tốn thơng số chu trình cơng tác 17 Vẽ hiệu đính đồ thị công: 19 5.1 Số liệu có .19 5.2 Xác định trình nén a-c trình giãn nở z-b: 20 5.3 Vẽ đồ thị công 20 5.4 Hiệu đính đồ thị cơng 23 PHẦN II Tính tốn động học, động lực học 26 Vẽ đường biểu diễn quy luật động học 26 1.1 Đường biểu diễn hành trình piston x=f(α) 26 1.2 Đường biểu diễn tốc độ piston v=f(α) 26 1.3 Đường biểu diễn gia tốc piston j=f(x) 27 Tính tốn động học, động lực học .28 2.1 Các khối lượng chuyển động tịnh tiến .28 2.2 Các khối lượng chuyển động quay .29 2.3 Lực quán tính 29 2.4 Vẽ đường biểu diễn lực quán tính -pj = f(x): 30 2.5 Đường biểu diễn v = f(x): 31 2.6 Khai triển đồ thị công P-V thành P=f(α): 33 2.7 Khai triển đồ thị pj = f(x) thành pj = f(α) 33 2.8 Vẽ đồ thị pz = f(α): 33 2.9 Vẽ lực tiếp tuyến T= f(α) đồ thị lực pháp tuyến Z = f(α) 34 2.10 Vẽ đường T = f(α) 36 2.11 Vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 38 2.12 Vẽ đường biểu diễn Q = f(α): 40 Đồ án chuyên ngành ô tô Trang SV: Kiều Văn Long GVHD: Nguyễn Duy Tiến 2.13 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu 42 PHẦN III Tính nghiệm bền nhóm piston .45 Thông số đầu vào .45 1.1 Thông số kỹ thuật piston 45 1.2 Thông số động .46 Tính nghiệm bền piston .46 2.1 Tính nghiệm bền đỉnh piston 46 2.2 Tính nghiệm bền đầu piston .48 2.3 Tính nghiệm bền thân piston 49 Tính nghiệm bền chốt piston .50 3.1 Ứng suất uốn .51 3.2 Ứng suất cắt 51 3.3 Áp suất tiếp xúc với đầu nhỏ truyền 52 3.4 Độ biến dạng .52 3.5 Ứng suất biến dạng .53 Kiểm bền xéc-măng không đẳng áp 54 4.1 Ứng suất uốn xéc-măng trạng thái làm việc 55 4.2 Ứng suất uốn xéc-măng lắp vào piston 55 4.3 Ứng suất gia công phôi xéc-măng 55 4.4 Áp suất bình quân xéc-măng không đẳng áp tác dụng lên mặt xylanh55 4.5 Quy luật phân bổ áp suất không đẳng áp xéc-măng vẽ gần theo cơng thức sau: 56 Kiểm bền piston phần mềm CATIA P3 V5R21 .56 5.1 Thiết kế 3D chi tiết piston 56 5.2 Mô 3D thành phần tác động tới piston 62 Đồ án chuyên ngành ô tô Trang SV: Kiều Văn Long GVHD: Nguyễn Duy Tiến 5.3 Đưa kết đánh giá 64 LỜI KẾT 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 Đồ án chuyên ngành ô tô Trang SV: Kiều Văn Long GVHD: Nguyễn Duy Tiến LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật tác động tích cực tới ngành cơng nghiệp chế tạo ô tô có bước phát triển nhanh chóng vượt bậc với nhiều loại ô tô đại đời Động đốt đóng vai trị quan trọng kinh tế, nguồn động lực cho phương tiện vận tải ô tô, máy kéo, xe máy, tàu thuỷ, máy bay máy công tác máy phát điện, bơm nước Động đốt nguồn cung cấp 80% lượng giới Chính việc tính tốn thiết kế đồ án mơn học động đốt đóng vai trò quan trọng sinh viên chuyên ngành động đốt Đề tài giao từ bảng số liệu cho ban đầu kiểu động cơ; số kỳ; số xilanh; thơng số kích thước đường kính, hành trình piston; góc mở sớm đóng muộn; cơng suất động cơ, …thì nội dung u cầu phần tích nhiệt để tính tốn xuất dự liệu đồ thị áp suất, T, Z, file exel sử dụng giá trí để tính bền; sau vẽ vẽ chi tiết piston hình 3D Đồ án tính tốn thiết kế đồ án mơn học động đốt đồ án địi hỏi người thực phải sử dụng tổng hợp nhiều kiến thức chuyên ngành kiến thức mơn học sở Trong q trình hồn thành đồ án giúp cho em củng cố nhiều kiến thức học giúp em mở rộng hiểu sâu kiến thức chuyên ngành kiến thức tổng hợp khác Đồ án bước tập dượt quan trọng cho em trước tiến hành làm đồ án tốt nghiệp sau Mặc dù cố gắng nhiều để hoàn thành đồ án cách tốt nhất, song hạn chế kiến thức kinh nghiệm thực tế nên q trình làm khơng tránh sai sót em mong đóng góp thầy tồn thể bạn để đồ án em hoàn chỉnh Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn ThS Nguyễn Duy Tiến bạn lớp giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt đẹp Đồ án chuyên ngành ô tô Trang SV: Kiều Văn Long GVHD: Nguyễn Duy Tiến PHẦN I Tính tốn chu trình cơng tác động đốt Giới thiệu tính tốn chu trình cơng tác động đốt – tính tốn nhiệt Tính tốn nhiệt động đốt (ĐCĐT) chủ yếu xây dựng lý thuyết đồ thị công thị động cần thiết kế thơng qua việc tính tốn thơng số nhiệt động lực học chu trình cơng tác động gồm q trình: + Quá trình nạp + Quá trình nén + Quá trình cháy + Quá trình giãn nở Mỗi trình đặc trưng thông số trạng thái nhiệt độ, áp suất, thể tích mơi chất cơng tác (MCCT) đầu cuối trình Trên sở lý thuyết nhiệt động lực học kỹ thuật, nhiệt động hóa học, lý thuyết động đốt xác định giá trị thông số nêu Tiếp theo ta tính thơng số đánh giá tính chu trình gồm thơng số thị thơng số có ích chu trình cơng tác như: áp suất thị trung bình pi, áp suất có ích trung bình pe, cơng suất thị Ni, cơng suất có ích Ne, hiệu suất e suất tiêu hao nhiên liệu ge động cơ, … Cuối cùng, kết q trình tính tốn nói ta xây dựng giản đồ cơng thị động số liệu cho bước tính tốn động lực học thiết kế sơ thiết kế kỹ thuật tồn động Trong tính tốn kiểm nghiệm động cho trước, việc tính tốn nhiệt thay cách đo đồ thị công thực tế động hoạt động nhờ phương tiện, dụng cụ đo ghi kỹ thuật đại Tuy nhiên với phương pháp tính tốn dựa sở lý thuyết nhiệt động hóa học động đốt trong, người ta tiến hành khảo sát tiêu động lực tiêu kinh tế động có sẵn với kết đáng tin cậy Tồn q trình tính toán nhiệt tuân theo tài liệu [1] Đồ án chuyên ngành ô tô Trang SV: Kiều Văn Long GVHD: Nguyễn Duy Tiến Số liệu ban đầu Số liệu cần thiết cho q trình tính tốn thiết kế nhiệt cho bảng đây: SỐ LIỆU BAN ĐẦU CỦA ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Đơn vị TT Tên thông số Ký hiệu Giá trị Kiểu động 3D6 Thẳng hàng Số kỳ  Số xilanh i Thứ tự nổ Hành trình piston S 180 mm Đường kính xilanh D 150 mm Góc mở sớm xupáp nạp 1 20 độ Góc đóng muộn xupáp nạp 2 48 độ Góc mở sớm xupáp xả 1 48 độ 10 Góc đóng muộn xupáp xả 2 20 độ 11 Góc phun sớm i 30 độ 12 Chiều dài truyền ltt 320 mm 13 Công suất định mức Ne 140 mã lực 14 Số vòng quay định mức n 1400 v/ph 15 Suất tiêu hao nhiên liệu ge 195 g/ml.h 16 Tỷ số nén  14,5 17 Khối lượng truyền mtt 5,62 kg 18 Khối lượng nhóm piston mpt 2,37 kg Ghi Đ/cơ Diesel khơng tăng áp kỳ 1-5-3-6-2-4 Bảng 1: Số liệu tính tốn thiết kế động 3D6 Đồ án chuyên ngành ô tô Trang SV: Kiều Văn Long GVHD: Nguyễn Duy Tiến Các thông số cần chọn Các thông số cần chọn theo điều kiện môi trường, đặc điểm kết cấu động cơ, chủng loại động cơ… bao gồm: 3.1 Áp suất môi trường: pk Áp suất môi trường áp suất khí trước nạp vào động Ở nước ta chọn: pk = 0,1 (MPa) 3.2 Nhiệt độ khí nạp Lựa chọn nhiệt độ mơi trường theo nhiệt độ bình qn năm Ở nước ta chọn: Tk = 24°C (297 K) 3.3 Áp suất cuối trình nạp: pa Áp suất pa phụ thuộc vào nhiều thông số chủng loại động cơ, tính tốc độ n, hệ số cản đường nạp, tiết diện lưu thơng v.v… Vì cần xét động tính thuộc nhóm để lựa chọn pa Với động diesel không tăng áp kỳ, áp suất cuối trình nạp thường nhỏ áp suất khí quyển, có tổn thất ống nạp bầu lọc gây nên, pa biến thiên phạm vi sau: pa = (0,8 ÷ 0,9)pk ; Ta chọn pa = 0,85.pk = 0,085 (MPa) 3.4 Áp suất khí thải: pr Áp suất phụ thuộc thơng số pa Có thể chọn pr nằm phạm vi: pr = (1,05 ÷1,10)pk ; chọn pr = 1,07 pk = 0,107 (MPa) 3.5 Mức độ sấy nóng mơi chất: T Chủ yếu phụ thuộc vào q trình hình thành khí hỗn hợp bên ngồi hay bên xilanh Đối với động diesel T = 20° ÷ 40°C ; chọn T =30°C 3.6 Nhiệt độ khí sót (khí thải): Tr Phụ thuộc vào chủng loại động Nếu trình giãn nở triệt để, nhiệt độ Tr thấp Đồ án chuyên ngành ô tô Trang SV: Kiều Văn Long GVHD: Nguyễn Duy Tiến Tr = 700 1000 K ; Động Diesel Tr = 700 K 3.7 Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt:  t Tỷ nhiệt mơi chất thay đổi phức tạp nên thường phải vào hệ số dư lượng khơng khí  để hiệu đính Vì động cho trước đồ án động diesel có   1, chọn  t = 1,10 3.8 Hệ số quét buồng cháy:  Động không tăng áp  = 3.9 Hệ số nạp thêm: 1 Phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí Thơng thường chọn: 1 = 1,02  1,07 ; ta chọn 1 = 1,04 3.10 Hệ số lợi dung nhiệt điểm z: Thể lượng nhiệt phát nhiên liệu cháy điểm z so với lượng nhiệt đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu Do  z phụ thuộc vào chu trình cơng tác động Đối với động diesel z = 0,70  0,85 ; chọn z = 0,80 3.11 Hệ số lợi dung nhiệt điểm b:  b lớn  z Thông thường: Đối với động diesel b = 0,80  0,90 ; chọn b = 0,85 3.12 Hệ số hiệu đính đồ thị công: d Thể sai lệch tính tốn lý thuyết chu trình cơng tác động với chu trình cơng tác thực tế Sự sai lệch chu trình thực tế với chu trình tính tốn động xăng động diesel hệ số d động diesel có trị số nhỏ xăng Ta chọn: d = 0,92 3.13 Chọn tỷ số tăng áp: Đồ án chuyên ngành ô tô Trang 10 ... piston hình 3D Đồ án tính tốn thiết kế đồ án môn học động đốt đồ án đòi hỏi người thực phải sử dụng tổng hợp nhiều kiến thức chuyên ngành kiến thức mơn học sở Trong q trình hồn thành đồ án giúp cho... Tính tốn chu trình cơng tác động đốt Giới thiệu tính tốn chu trình cơng tác động đốt – tính tốn nhiệt Tính tốn nhiệt động đốt (ĐCĐT) chủ yếu xây dựng lý thuyết đồ thị công thị động cần thiết kế... b” 7,59 mm Như ta có đồ thị cơng thị dùng cho phần tính tốn động lực học Đồ án chuyên ngành ô tô Trang 24 SV: Kiều Văn Long GVHD: Nguyễn Duy Tiến Hình 1: Đồ thị cơng P-V Đồ án chuyên ngành ô tô