Đồ án động cơ đốt trong trường đại học SPKT HCM, đầy đủ các phần, tính toán chi tiết, danh mục bảng biểu, hình ảnh sắc nét. Code matlab dùng để vẽ đồ thị (gồm 10 đồ thị) được đính kèm ở phần cuối của bài tiểu luận. Tài liệu tặng kèm: file excel để tính toán số liệu trong các bảng
TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
CHỌN CÁC THÔNG SỐ CHO TÍNH TOÁN NHIỆT
1.1 Áp suất không khí nạp p o Áp suất không khí nạp được chọn bằng áp suất khí quyển, giá trị po phụ thuộc vào độ cao so với mực nước biển Càng lên cao thì po càng giảm do không khí càng loãng, tại độ cao so với mực nước biển: Po = 0,1 MN/m 2
1.2 Nhiệt độ không khí nạp mới T o
1.3 Áp suất khí nạp trước xupap nạp P k Đối với động cơ không tăng áp ta có:
1.4 Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp T k
1.5 Áp suất cuối quá trình nạp P a Áp suất Pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại động cơ, tính năng tốc độ n, hệ số cản trên đường nạp, tiết diện lưu thông… Vì vậy cần xem xét động cơ đang tính thuộc nhóm nào để lựa chọn Pa Áp suất cuối quá trình nạp pa có thể chọn trong phạm vi:
1.6 Áp suất khí sót P r Áp suất khí sót đối với động cơ xăng có thể chọn trong phạm vi:
1.7 Nhiệt độ khí sót (khí thải) T r
Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào loại động cơ, với quá trình giãn nở càng triệt để thì nhiệt độ Tr càng thấp Giá trị của Tr có thể lựa chọn trong khoảng từ 700 ºK đến 900 ºK, do đó, một lựa chọn hợp lý là Tr = 900 ºK.
1.8 Độ tăng nhiệt độ khi nạp mới ∆T
Khí nạp mới khi di chuyển qua đường ống vào xilanh động cơ sẽ được làm nóng lên do tiếp xúc với vách nóng, với mức nhiệt độ ∆T phụ thuộc vào quá trình hình thành hỗn hợp khí Đối với động cơ xăng, mức nhiệt độ này là ∆T = 20 o C.
Hệ số nạp thêm λ1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí Thông thường ta có thể chọn λ1 =1,02÷1,07 ; ta chọn λ1 =1,05
1.10 Hệ số quét buồng cháy λ 2
Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta chọn λ2 = 1
1.11 Hệ số hiệu định tỉ nhiêt λ t
Hệ số hiệu định tỷ nhiệt λt được xác định dựa trên hệ số dư lượng không khí α để thực hiện hiệu chỉnh Theo bảng quy định, khi α là 0,8, 1,0, 1,2, và 1,4, các giá trị tương ứng của λt lần lượt là 1,13, 1,17, 1,14, và 1,11 Đối với động cơ xăng đang tính toán, với α trong khoảng 0,85 đến 0,92, có thể chọn λt là 1,15.
1.12 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z, ký hiệu là ξ, cho biết mức độ sử dụng nhiệt ở điểm này và phụ thuộc vào chu trình làm việc của động cơ Đối với động cơ xăng, giá trị thường được chọn cho ξ là 0,8.
1.13 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (ξb) chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, trong đó tốc độ động cơ là một yếu tố quan trọng Khi tốc độ động cơ tăng, hiện tượng cháy rớt cũng gia tăng, dẫn đến giá trị ξb giảm Đối với các loại động cơ xăng, ξb thường được chọn trong khoảng từ 0,85 đến 0,95, vì vậy, một giá trị hợp lý để lựa chọn là ξb = 0,9.
1.14 Hệ số dư lượng không khí α Đối với động cơ xăng, có phạm vi từ: 0,85÷0,95, do đó ta có thể chọn α = 0,9.
1.15 Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công φ d
Sự sai lệch giữa tính toán lý thuyết và thực tế trong chu trình công tác của động cơ được thể hiện qua hệ số điền đầy đồ thị công φd, đánh giá phần hao hụt diện tích giữa đồ thị công thực tế và đồ thị công tính toán Đối với động cơ xăng, hệ số φd thường được chọn trong khoảng từ 0,93 đến 0,97, và trong trường hợp này, chúng ta chọn φd = 0,93.
1.16 Tỷ số tăng áp Đối với động cơ xăng có buồng cháy thống nhất ta chọn λ = 3.
TÍNH TOÁN NHIỆT
Tính toán nhiệt là quá trình xác định các thông số của chu trình lý thuyết và các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của động cơ Đồ thị công chỉ thị được xây dựng dựa trên kết quả tính toán nhiệt, cung cấp dữ liệu cơ bản cho các bước tính toán động lực học và thiết kế động cơ sau này.
Với m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót m = 1,45÷1,5
Hệ số khí sót γr được tính theo công thức: γr = λ2 (Tk+∆T)
2.1.3 Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a
Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta đươc tính theo công thức:
2.2.1 Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí nạp mới:
2.2.2 Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy:
Khi hệ số lưu lượng không khí 0,7 < α < 1, tính cho động cơ xăng theo công thức sau:
2.2.3 Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén:
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén — mc'v tính theo công thức sau : mc v ′ = mc̅̅̅̅̅ + γ v r mc̅̅̅̅̅̅ v ′′
2.2.4 Tỉ số nén đa biến trung bình n 1 :
Chỉ số nén đa biến trung bình n1 được xác định bằng cách giải phương trình: n1 - 1 = 8,314 a'v+b'v
2.2.5 Áp suất quá trình nén p c :
2.2.6 Nhiệt độ cuối quá trình nén:
2.3.1 Lượng không khí lí thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu 𝐌 𝟎 :
Lượng không khí lí thuyết cần để đốt cháy 1 kg nhiên liệu M 0 được tính theo công thức:
32) (kmolkk/kg.nl) Đối với nhiên liệu của động cơ xăng ta có: C= 0.855, H= 0.145, O= 0,004 nên thay vào công thức tính M 0 ta được: M 0 = 0,516 (kmolkk/kg.nl)
2.3.2 Lượng khí nạp mới thực tế nạp vào xylanh 𝐌 𝟏 :
Lượng khí nạp mới M 1 được xác định theo công thức:
2.3.3 Lượng sản vâ ̣t cháy 𝐌 𝟐 :
2.3.4 Hệ số biến đổi phân tử khí lí thuyết β 0
Ta có hệ số thay đổi phần tử lý thuyết β0 được xác định theo công thức : β0 = M2
2.3.5 Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế β
Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác đinh theo công thức: β = 1+ β 0 −1
2.3.6 Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế tại điểm β z
Ta có hệ số thay đổi phân tư thực tế tại điểm βz được xác định theo công thức : βz = 1 + β 0 −1
2.3.7 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn Đối với động cơ xăng vì 𝛼 < 1, thiếu ô xy nên nhiên liệu cháy không hoàn toàn, do đó gây tổn thất một lượng nhiệt, ký hiệu là ∆QH và được tính theo công thức sau:
2.3.8 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của môi chất tại điểm z mc vz ̅̅̅̅̅̅ ′′ β 0 (x z + γr β0 )mc ̅̅̅̅̅̅ v ′′ + (1−x z )mc ̅̅̅̅̅̅ v β 0 (x z + γr β0 )+(1−x z ) = 1,08.(
2.3.9 Nhiệt độ cuối quá trình cháy tại điểm T z
* Đối với động cơ xăng, tính nhiệt độ Tz bằng cách giải pt cháy : ξ Z (44000−6192)
M 1 (1+0,06) + mc v ′ T c = βz mc vz ′′ T z (*) Trong đó :
Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình tại điểm C của hỗn hợp khí nén được ký hiệu là mc vc ′, trong khi tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình tại điểm Z của sản vật cháy được ký hiệu là mc vz ′′.
Do đó, nhiệt độ cuối quá trình cháy Tz:
2.3.10 Áp suất cuối quá trình cháy 𝑷 𝒛 Động cơ xăng λ không chọn trước mà phải xác định bằng công thức: λ = βz T z
2.4.1 Tỷ số giãn nở đầu của động cơ xăng ρ = 1
2.4.2 Tỷ số dãn nở sau của động cơ xăng δ = ε = 9,8
2.4.3 Xác định chỉ số dãn nở đa biến trung bình n 2
Ta có chỉ số giản nở đa biến trung bình n2được xác định từ phương trình cân bằng sau:
(ξb−ξz)⋅QH M1(1+γr)⋅β⋅(Tz−Tb) +a vz ′′ + bvz 2 ′′ ⋅(T Z +T b )
QH*: Nhiệt trị tính toán Đối với động cơ xăng: QH* = QH -∆QH= 44000 – 6192 = 37808 (kJ/kg.độ) Thay vào phương trình, ta tìm được n2: n 2 − 1 = 8,314
Giải phương trình trên tìm được giá trị n 2 = 1,27
2.4.4 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở 𝑻 𝒃
2.4.5 Áp suất cuối quá trình giãn nở P b
2.4.6 Kiểm nghiệm lại nhiệt độ khí sót
900 | ∗ 100 = 13,9 % Thoả yêu cầu sai số nhỏ hơn 15%
2.5 Các thông số đặc trưng của chu trình
2.5.1 Áp suất chỉ thị trung bình tính toán p' i : Đây là động cơ xăng áp suất chỉ thị trung bình P'i được xác định theo CT :
2.5.2 Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p i :
2.5.3 Áp suất tổn thất cơ khí P m Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và đươc 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 :
30 = 11,09 m/s Đối với động cơ xăng i = 4, S/D > 1, ta chọn a = 0,048, b = 0,01512
Pm = a +bVp + (Pr - Pa) = 0,048 +0,01512.6,5 + (0,11 - 0,08) = 0,25 MPa
2.5.4 Áp suất có ích trung bình P e
P e = P i − P m = 0,9 − 0,25 = 0,72 MPa (thỏa mãn điều kiện)
2.5.5 Hiệu suất cơ giới η m = Pe
2.5.7 Hiệu suất có ích 𝛈e η e = η m η i = 0,8.0,35 = 0,28 (thỏa mãn điều kiện)
2.5.8 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g i g i = 3600
44000.0,35= 0,23 [kg/kW.h] (thỏa mãn điều kiện)
2.5.9 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích g e g e = 3600
44000.0,28 = 0,29 [kg/kW.h] (thỏa mãn điều kiện)
2.6 Các thông số kết cấu của động cơ 2.6.1 Thể tích công tác một xilanh
D) D = 1,1.1,16 = 1,28 (dm) Bảng 1.1: Kết quả tính toán nhiệt động cơ
STT Thông số Giá trị Đơn vị
2.7 Vẽ đồ thị công chỉ thị Đồ thị công là đồ thị biểu diễn quan hệ hàm số giữa áp suất của MCCT trong xilanh với thể tích của nó khi tiến hành các quá trình nạp-nén-(cháy + giãn nở) và thải trong một chu trình công tác của động cơ:
Công suất Pkt được xác định bởi hàm số f(Vx), với đồ thị công thể hiện rõ ràng diện tích công chỉ thị của chu trình (Li) và áp suất chỉ thị trung bình pi = Li/Vh Những thông số này là yếu tố quan trọng để đánh giá hiệu quả hoạt động của động cơ.
Triển khai đồ thị công chỉ thị thành đồ thị lực khí thể Pkt tác động lên đỉnh piston theo góc quay trục khuỷu Trục tung biểu thị lực khí thể, trong khi trục hoành thể hiện góc quay trục khuỷu từ 0° đến 720°.
Cách xây dựng đồ thị công chỉ thị của động cơ tính toán tiến hành theo các bước dưới đây:
Bước 1: Chọn tọa độ vuông góc
Biểu diễn áp suất khí thể (P) trên trục tung và thể tích khí (V) trên trục hoành
Bước 2: Xác định các điểm đặc biệt của đồ thị công
Điểm a: điểm cuối hành trình hút có: Áp suất Pa = 0,08 MPa
Thể tích Va = Vh + Vc = Vh + Vh Ɛ−1 = 1510 cm 3 Nhiệt độ T a = 356 o K
Điểm c: điểm cuối hành trình nén có: Áp suất Pc = 1,87 MPa Thể tích Vc = 150 cm 3 Nhiệt độ T c = 847 o K
Điểm z: điểm cuối quá trình cháy có : Áp suất PZ = 6,68 MPa Thể tích V z = ρ.Vc = 150 cm 3 Nhiệt độ T z = 2845 o K
Điểm b: điểm cuối hành trình giãn nở có : Áp suất Pb = 0,37 MPa Thể tích Vb = Va = 1510 dm 3
Điểm r: điểm cuối hành trình thải có: Áp suất Pr = 0,11 MPa Thể tích Vr = Vc = 150 cm 3 Nhiệt độ T r = 900 o K
Bước 3: Dựng đường cong nén:
Từ điểm a lên c, quá trình nén khí trong xilanh diễn ra, thể hiện qua đường cong nén với chỉ số đa biến n1, theo phương trình: p a V a n1 = p xn V xn n1 = hằng số.
Ta cho giá trị Vxn thay đổi từ Va đến Vc Mỗi lần tăng 0,02 đơn vị ( lít)
Bước 4: Dựng đường cong giãn nở
Từ điểm z xuống điểm b', sẽ xảy ra quá trình giãn khí trong xilanh, trong đó đường cong trong xilanh bị nén với chỉ số đa biến n2 Theo phương trình, ta có: pz Vz n2 = pxg Vxg n2 = hằng số.
Ta cho giá trị Vxg thay đổi từ Vz tăng đến Vb Mỗi lần tăng 0,02 đơn vị (lít)
Xác định giá trị V xn (quá trình nén) và 𝐕 𝐱𝐠 (quá trình giãn nở)
Tại các quá trình nén và giãn nở, Vx được tính theo α bằng cách:
Chuyển vị của piston tại α tương ứng: x = R [(1 – cos α) + λ
4 (1 – cos 2α)] (cm) Thể tích toàn bộ của động cơ tại α tương ứng:
Từ điểm c lên z” : xây dựng đường thẳng: có điểm đầu c(Vc;Pc) & điểm cuối z′′(V Z ′′ ; P Z ′′ ) Đường thẳng này sẽ phải đi qua điểm c’’
Mà điểm z’’ chính là trung điểm đoạn z’z : z ′ (V c ; p z ) = z ′ (0,15; 6,68) z(V z ; p z ) = z(0,15; 6,68)
Từ điểm b’ về điểm b’’: Điểm đầu là b’ và điểm cuối là b′′(V a ; P b′′ ) Điểm b’’ chính là trung điểm đoạn ab: b(V b ; P b ) = b(1,51; 0,37) a(V a ; P a ) = a(1,51; 0,38)
Từ điểm r quay về a: đi qua điểm uốn r ′ (0,15; 0,11)
Bảng 1.2: Trị số áp suất của MCCT của quá trình nén và giãn nở
Góc quay trục khuỷu α (độ)
Bước 5: Dựng và hiệu đính đồ thị công
Để tạo ra đồ thị công tính toán của động cơ, ta nối liền các điểm đã xác định bằng một đường cong đều (đường cong nét đứt) Việc xây dựng đồ thị công chỉ thị của động cơ yêu cầu thực hiện các bước hiệu chỉnh cần thiết.
Sử dụng đồ thị Brich để xác định điểm đánh lửa sớm (c’) và phun nhiên liệu sớm, cũng như các điểm phân phối khí, bao gồm mở sớm và đóng muộn của các xupap nạp (r’), thải (a’, b’) trên đồ thị.
+ Dựng phía dưới đồ thị công nửa đường tròn có bán kính R, tâm O là trung điểm đoạn V h
+ Lấy từ O một khoảng OO’ về phía phải, với: OO ′ = λR
2 = 0,25 : thông số kết cấu của động cơ
+ Từ tâm O’ ta vẽ các tia hơp với đường kính nửa vòng tròn tâm O các góc nối trên
Từ giao điểm của các tia cắt nửa vòng tròn tâm O, ta tiến hành vẽ các đường song song với trục tung để cắt đồ thị công Từ những điểm cắt này, ta có thể xác định các điểm (c’, r’, a’, b’, r”) trên đồ thị công một cách chính xác.
Để hiệu đính phần đường cong của quá trình nén và cháy trên đồ thị công, tại động cơ xăng, áp suất cực đại được xác định tại điểm z’ với tung độ p z’ = 0,85, tương ứng với p z = 0,85.6,68 = 5,678 (MN/m²), tức là z ′ (V z ; p z’ ) = z ′ (150 ; 5,678) Điểm z’’ được xác định là trung điểm của đoạn thẳng qua điểm z’ song song với trục hoành và cắt đường cong dãn nở, với tọa độ z ′′ (V z ′′ ; p z’ ) = z ′ (150 ; 5,678) Cuối cùng, điểm c” được lấy trên đoạn cz’ với cc” = cz’/3.
3 = 1,269 (MN/m 2 ) + Điểm b” là trung điểm của đoạn ab
Bảng 1.3: Giá trị các điểm đặc biệt trên đồ thị P-V
Tên gọi Kí hiệu Áp suất (MN/m 2 )
Thể tích (cm³) tại các điểm quan trọng trong quá trình là: điểm cuối quá trình nạp a là 0,08 với thể tích 1510; điểm cuối quá trình nén c là 1,87 với thể tích 150; điểm cuối quá trình cháy z là 6,68 với thể tích 150; điểm cuối quá trình dãn nở b là 0,37 với thể tích 1510; và điểm cuối quá trình thải r là 0,11 với thể tích 150 Điểm áp suất cực đại không nằm trong đường hiểu chỉnh z’ là 5,678 với thể tích 150, trong khi điểm áp suất cực đại của đường cong hiệu chỉnh z’’ cũng là 5,678 với thể tích 150 Điểm lấy trên đoạn cz’ với cc’’= cz’/3 là c’’ 1,269 với thể tích 150, và điểm là trung điểm của đoạn ab b’’ là 0,225 với thể tích 1510.
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU PISTON - TRỤC KHUỶU - THANH TRUYỀN
ĐỘNG HỌC CỦA PISTON
Sơ đồ động học của cơ cấu piston, trục khuỷu và thanh truyền trong cơ cấu giao tâm cho thấy mối quan hệ giữa chuyển vị của piston (x) và góc quay của trục khuỷu.
R - bán kính quay của Trục khuỷu α - góc quay của Trục khuỷu β - góc lệch giữa đường tâm thanh truyền và đường tâm xylanh
Gọi λ=R/L chính là thông số kết cấu: (λ = 0,25 ÷ 0,29) Ta chọn: λ = 0,25
1.1 Chuyển vị của Piston Áp dụng công thức gần đúng đối với cơ cấu giao tâm, ta có:
Khi trục khuỷu quay một góc α thì piston dịch chuyển được một khoảng Sp so với vị trí ban đầu (ĐCT)
Chuyển vị của piston trong xilanh động cơ tính bằng công thức sau:
Vi phân biểu thức chuyển vị theo thời gian sẽ được phương trình tốc độ chuyển động của piston
4 (1 − cos(2α))]} dα dt Trong đó: dx dα= V p − tốc độ piston dα dt = ω − vận tốc góc của trục khuỷu
3 π Tốc độ của piston được tính bằng công thức sau:
2 sin(2α)] (m/s) Vận tốc trung bình của piston:
3 π ) = 11,09 (m/s) Vận tốc cực đại của piston:
1.3 Gia tốc của Piston Đạo hàm biểu thức vận tốc theo thời gian, ta có công thức gia tốc của piston
J p =dv dt = dv dα.dα dt =dv dt ω
Ta có bảng số liệu sau:
Bảng 2.1: Số liệu tính toán động học của cơ cấu piston - thanh truyền – trục khuỷu
Góc quay trục khuỷu α (độ)
ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU PISTON - TRỤC KHUỶU - THANH TRUYỀN
Lực khí thể Pkt tác dụng lên đỉnh piston được tính theo công thức:
Pkt = (pkt – po) F p = (pkt - po) π D
Với: p0 = 0,1 (MN/m 2 ): áp suất khí quyển pkt: áp suất trong xilanh động cơ (MN/m 2 )
F p : diện tích tiết diện của piston (dm 3 )
D: đường kính xi lanh động cơ (dm)
Tuy nhiên trong quá trình tính toán thì Pkt thường được tính theo đơn vị diện tích MN/m 2 nên: P kt
F p = p kt − p 0 Đồ thị p kt có thể chuyển từ đồ thị P - α với gốc tọa độ lấy tại p 0
Có thể xác định pkt thông qua phương pháp giải tích kết hợp với đồ thị brich Các giá trị pkt trong các quá trình nạp, nén, giãn nở và thải được xác định dựa trên các quan hệ theo góc quay α với các bước tăng đều 5 độ.
Ta có bảng số liệu sau:
Thông số Kí hiệu α (độ)
Góc mở sớm xúpap nạp φ 1 25
Góc đóng muộn xúpap nạp φ 2 45
Góc mở sớm xúpap xả φ 3 55
Góc đóng muộn xúpap xả φ 4 20
Bảng 2.2: Góc đóng - mở xupap
27 a) Quá trình nạp Tính từ α = φ 4 = 20 0 đến α = 180 0 p kt = p a = 0,08 b) Quá trình nén
Tính từ α = 180 0 đến α = 360 0 − θ s = 360 0 − 20 0 = 340 0 ) p kt = p a i n1 = 0,08 i 1,38 , ta cho giá trị chạy i chạy từ 1 cho đến ε = 9,8 c) Quá trình giãn nở Tính từ α = 360 0 đến α = 540 0 − φ 3 = 540 0 − 55 0 = 485 0 p kt = p z i n2 =6,68 i 1,27 (MN m⁄ 2 )
Ta cho giá trị i chạy từ 1 đến δ = 9,8 d) Quá trình thải: tính từ α = 550 0 đến α = 720 0 p kt = p r = 0,11 (MN m⁄ 2 )
2.2 Lực quán tính của các chi tiết chuyển động:
Lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến được xác định như sau:
Trong công thức mj = mp + mA, mj đại diện cho khối lượng chuyển động tịnh tiến, bao gồm khối lượng của nhóm piston và khối lượng quy về đầu nhỏ của thanh truyền j Gia tốc chuyển động của các chi tiết này được ký hiệu là A.
R – bán kính quay của trục khuỷu
Bảng 2.3: Thành phần khối lượng của cơ cấu Piston – Trục khuỷu – Thanh truyền tính trên một đơn vị diện tích đỉnh piston
- Đối với động cơ xăng hiện nay là vật liệu hợp kim nhôm có D = 60 - 100 mm, ta chọn: mnp = 12 (g/cm 2 )
- Đối với động cơ xăng hiện nay thường sử dụng là thép đúc, ta chọn
Trong quá trình chuyển động tịnh tiến, lực quán tính của các chi tiết chuyển động được quy về đầu nhỏ của thanh truyền (mA), giúp tối ưu hóa hiệu suất và tính chính xác của hệ thống.
Theo công thực thực nghiệm, khối lượng quy về đầu nhỏ thanh truyền được xác định theo công thức sau: mA = (0,275 ÷ 0,359).mtt = 0,3.mtt = 0,3.15 = 4,5 (g/cm 2 )
Khối lượng các chi tiết chuyển động tịnh tiến: bao gồm khối lượng của piston và đầu nhỏ thanh truyền: mj = mnp + mA = 12 + 4,5 = 16,5 (g/cm 2 )
Trong đó: mnp - khối lượng của piston trên một đơn vị diện tích (g/cm 2 )
Nhóm chi tiết Động cơ xăng D= 60÷100mm Động cơ Diesel D÷120mm
Giá trị lớn hơn đối với động cơ có D lớn
Giá trị nhỏ sử dụng cho động cơ có tỷ số S/D = arcsin(0,25sin)
2.5 Lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến
2.6 Momen quay trục khuỷu của một xylanh:
Ta thu được bảng số liệu sau:
Bảng 2.4: Số liệu tính toán động lực học của cơ cấu piston - thanh truyền - trục khuỷu
Góc quay trục khuỷu α [độ]
BẢN VẼ CÁC ĐỒ THỊ - CODE ĐỒ THỊ
ĐỒ THỊ
1.3 Đồ thị biểu diễn lực N-α
Hình 3.3: Đồ thị biểu diện lực N-α
1.4 Đồ thị biểu diễn lực T-α
Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn lực T-α
1.5 Đồ thị biểu diễn lực Z-α
Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn lực Z-α
Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn lực T-Z
1.77 Đồ thị chuyển vị của piston x-α
Hình 3.7: Đồ thị chuyển vị của piston x-α
1.8 Đồ thị vận tốc của piston v-α
Hình 3.8: Đồ thị vận tốc của piston v-α
1.9 Đồ thị gia tốc của piston j-α
Hình 3.9: Đồ thị gia tốc của piston j-α
CODE MATLAB
Các thông số đầu vào cho quá trình tính toán bao gồm: Lamda = 0.25, đại diện cho thông số kết cấu; D = 6 cm, là đường kính xy lanh; S = 8 cm, thể hiện hành trình piston; R = S/2, cho biết bán kính quay trục khuỷu; Vc0, thể tích buồng cháy; Vz0, thể tích cuối quá trình cháy; và Va10, thể tích toàn bộ.
Áp suất cuối của quá trình nạp là 0.08 MN/m², trong khi áp suất cuối của quá trình cháy đạt 6.68 MN/m² Diện tích đỉnh piston được tính bằng công thức s = (D² * pi) / 4, với đơn vị là cm² Tỉ số nén đa biến trung bình là 1.38 và tỉ số giãn nở đa biến trung bình là 1.27 Khối lượng các chi tiết chuyển động tịnh tiến là mj.5 g/cm² Tốc độ góc của trục khuỷu được xác định là w = (260/3) * pi rad.
%TÍNH TOÁN CÁC QUÁ TRÌNH CỦA ĐỘNG CƠ
%Xupap thải đóng muộn ahc=[0 5 10 15 20]; phc=[0.11 0.1025 0.095 0.0875 0.08];
%Quá trình thải a1=[0:0.01:20]; x1=R*(1-cosd(a1)+(Lamda/4)*(1-cosd(2.*a1))); v1=x1.*s+Vc; p1=interp1(ahc,phc,a1,'spline');
44 x2=R*(1-cosd(a2)+(Lamda/4)*(1-cosd(2.*a2))); v2=x2.*s+Vc; p2=linspace(0.08,0.08,16001);
%Quá trình nén a3= [180:0.01:340]; x3= R*(1-cosd(a3)+(Lamda/4)*(1-cosd(2.*a3))); v3=s.*x3+Vc; p3=Pa*(Va./v3).^n1;
%Quá trình cháy số 1 ahc=[340 345 350 355 360]; phc=[1.3011 1.4784 1.7123 2.0000 2.6000]; a4=[340:0.01:360]; x4=R*(1-cosd(a4)+(Lamda/4)*(1-cosd(2.*a4))); v4=x4.*s+Vc; p4=interp1(ahc,phc,a4,'spline');
%Quá trình cháy số 2 a5=[360 360]; x5=R*(1-cosd(a5)+(Lamda/4)*(1-cosd(2.*a5))); v5=x5.*s+Vc; p5=[2.6000 2.6000];
%Áp suất cực đại ahc=[360 370 375]; phc=[2.6000 5.6780 5.3351]; a6=[360:0.01:375]; x6=R*(1-cosd(a6)+(Lamda/4)*(1-cosd(2.*a6))); v6=x6.*s+Vc; p6=interp1(ahc,phc,a6,'spline');
45 x7=R*(1-cosd(a7)+(Lamda/4)*(1-cosd(2.*a7))); v7=x7.*s+Vc; p7=Pz*(Vz./v7).^n2;
%Xupap thải mở sớm ahc=[480 490 500 530 540]; phc=[0.462534 0.3980 0.3569 0.2334 0.1923]; a8=[480:0.01:540]; x8=R*(1-cosd(a8)+(Lamda/4)*(1-cosd(2.*a8))); v8=x8.*s+Vc; p8=interp1(ahc,phc,a8,'spline');
%Quá trình thải ahc=[540 545 550 555]; phc=[0.1923 0.1717 0.1511 0.1306]; a9=[540:0.01:555]; x9=R*(1-cosd(a9)+(Lamda/4)*(1-cosd(2.*a9))); v9=x9.*s+Vc; p9=interp1(ahc,phc,a9,'spline');
%Xupap nạp mở sớm a10=[555:0.01:720]; x10= R*(1-cosd(a10)+(Lamda/4)*(1-cosd(2.*a10))); v10=x10.*s+Vc; p10=linspace(0.1306,0.11,16501); a=[a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 a9 a10]; a0=[a1 a2 a3 a4 a5]; p=[p1 p2 p3 p4 p5 p6 p7 p8 p9 p10]; v=[v1 v2 v3 v4 v5 v6 v7 v8 v9 v10]; figure;
46 plot(v,p,'b'); xlabel('V (cm3)'); ylabel('P (MN/m2)'); title('DO THI CONG P-V'); grid on figure;
%% Vẽ đồ thị a-P plot(a,p,'red','LineWidth',1.2); hold on; xlabel('a(do)') ylabel('P(MN/m2)') title('DO THI CONG P-a');
% Lực quán tính của các chi tiết chuyển động pj=-mj*(10^-3)*(R*(10^-2)*w^2)*(cosd(a)+Lamda*cosd(2.*a)).*(10^-2); plot(a,pj,'green','LineWidth',1.2); hold on;
% Lực tổng hợp pt=pj+p; plot(a,pt, 'blue','LineWidth',1.2); hold on; grid on; legend ('Pkt','Pj','P1');
% Góc beta b=asind(Lamda*sind(a)) figure;
% Phản lực tác dụng lên thành xylanh N=pt.*tand(b); plot(a,N,'k'); hold on;
47 grid on; xlabel('a(do)') ylabel('N(MN/m2)') title('DO THI BIEU DIEN LUC N'); figure;
% Lực tiếp tuyến T=pt.*(sind(a+b)./cosd(b)); plot(a,T,'b'); hold on; grid on; xlabel('a(do)') ylabel('T(MN/m2)') title('DO THI BIEU DIEN LUC T'); figure;
Lực pháp tuyến được tính theo công thức Z=pt.*(cosd(a+b)./cosd(b)) Đồ thị biểu diễn lực Z được vẽ với trục hoành là góc a (độ) và trục tung là lực Z (MN/m²) với tiêu đề 'Đồ Thị Biểu Diễn Lực Z' Tiếp theo, đồ thị T-Z được thể hiện với trục hoành là T (MN/m²) và trục tung là lực Z (MN/m²) với tiêu đề 'Đồ Thị T-Z'.
%% Chuyển vị của piston a=[a1 a2 a3 a4 a5]; x=R*(10^-2)*(1-cosd(a)+(Lamda/4)*(1-cosd(2.*a)));