đồ án động cơ đốt trong 6 xy lanh 4 kỳ

Mục lục LỜI NÓI ĐẦU 4 CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 5 1 1 Các thông số chọn 5 1 1 1 Số liệu ban đầu 5 1 1 2 Các thông số cần chọn 5 1 2 Tính toán các quá trình công tác 7 1 2 1 Tính toán quá trình nạp 7 1 2 2 Tính toán quá trình nén 8 1 2 3 Tính toán quá trình cháy 10 1 2 4 Tính quá trình giãn nở 11 1 2 5 Tính toán các thông số chu trình công tác 12 1 3 Vẽ và hiệu đính đồ thị công 13 CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC 19 2 1 Vẽ đường biểu diễn các quy luật độ.

Mục lục LỜI NĨI ĐẦU Trong điều kiện cơng nghiệp nước ta nay, ngành khí – Máy xây dựng có vai trị quan trọng Là sinh viên ngành khí em hiểu rõ điều -1- đó, em cần phải cố gắng nhiều học tập Để nâng cao khả chuyên môn, em cần phải làm đồ án môn học đặc biệt đồ án chuyên ngành Đồ án động đốt trong đồ án chuyên ngành có tổng hợp nhiều mơn học như: Tính tốn thiết kế động đốt trong, Dung sai, Sức bền vật liệu, Nguyên lý máy, Chi tiết máy, … Đây thử thách lớn mà em cần phải cố gắng nhiều để em vượt qua Được bảo tận tình Thầy giáo nên em hoàn thành đồ án Tuy nhiên trình thực dù cố gắng nhiều em không tránh khỏi thiếu sót Vì em mong nhận quan tâm đóng góp ý kiến Thầy, bạn để em hồn thiện đồ án tốt qua rút kinh nghiệm quý giá cho thân nhằm phục vụ tốt cho q trình học tập cơng tác sau Cũng qua đồ án em xin bày tỏ lòng biết ơn thầy giáo Vũ Quảng Đại thầy giao khoa giúp đỡ, hướng dẫn tận tình đóng góp ý kiến q báu giúp em hoàn thành đồ án cách tốt tiến độ Rất mong giúp đỡ nhiều thầy Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: Dương Tất Thành CHƯƠNG 1:TÍNH TỐN CHU TRÌNH CƠNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Các thông số chọn 1.1.1 Số liệu ban đầu: Số liệu ban đầu cần thiết cho q trình tính tốn bao gồm: 1- Công suất động cơ: Ne =145(mã lực)=106,7(kW) 2- Số vòng quay trục khuỷu: n = 1450(v/ph) 3- Đường kính xi lanh: D = 150(mm) -2- 4- Hành trình pittơng: S = 180(mm) 5- Dung tích cơng tác Vh :Vh = ==3,18(dm3) 6- Số xi lanh: i = 7- Tỷ số nén: ε = 14,5 8- Thứ tự làm việc xilanh: 1-5-3-6-2-4 9- Suất tiêu thụ nhiên liệu: ge = 188(g/ml.h)= 252(g/kW.h) 10- Góc mở sớm đóng muộn xupáp nạp α1; α2:α1 = 200 ; α2 = 480 11- Góc mở sớm đóng muộn xupáp thải β1; β2: β1 = 480 ; β2 = 200 12- Góc phun sớm : = 300 13- Chiều dài truyền: ltt = 320(mm) 14- Khối lượng nhóm pittơng: mpt = 2,37(kg) 15- Khối lượng truyền: mtt = 5,62(kg) 16- Kiểu động cơ: 3D6 (động diesel không tăng áp) 1.1.2 Các thông số cần chọn: Áp suất môi trường po Áp suất trước xu páp nạp Pk Áp suất môi trường po áp suất khí trước nạp vào động P o thay đổi theo độ cao Đối với động Diesel khơng tăng áp ta có áp suất khí áp suất trước nạp nên ta chọn pk=p0 = 0,1 (Mpa) Nhiệt độ môi trường:Tk Nhiệt độ môi trường chọn lựa theo nhiệt độ bình quân năm.Vì động khơng tăng áp nên ta có nhiệt độ mơi trường nhiệt độ trước xupáp nạp nên:Tk =T0 =24ºC =297ºK Áp suất cuối trình nạp:pa Áp suất môi trường Pa phụ thuộc vào nhiều thông số chủng loại động cơ, tính tốc độ n, hệ số cản đường nạp, tiết diện lưu thơng…Có thể chn pa phm vi sau: pa = (0,8ữ0,9)ìpk= (0,8ữ0,9)ì0,1 = 0,08÷0,09 (MPa) Chọn pa = 0,085 (MPa) Áp suất khí thải: pr Áp suất phụ thuộc vào thơng số p a Có thể chọn pr phm vi: pr = (1,10 ữ 1,15)ìpk = (1,10ữ1,15)ì0,1 = 0.11ữ0,115 (MPa) Chn pr = 0,13 (MPa) Mức độ sấy nóng mơi chất:∆T Chủ yếu phụ thuộc vào q trình hình thành khí hỗn hợp bên hay bên xi lanh Đối với động diezel∆T = 200÷400C Chọn ∆T = 300C -3- Nhiệt độ khí sót (khí thải): Tr Phụ thuộc vào chủng loại động cơ.Nếu trình giãn nở triệt để, nhiệt độ T thấp Thông thường chọnTr = 700 ÷10000K Chọn Tr = 8000K Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt:λt Tỉ nhiệt môi chất thay đổi phức tạp nên thường phải vào hệ số dư lượng khơng khí α để hiệu đính Có thể chọn λt theo bảng sau: α 0,8 1,0 1,2 1,4 λt 1,13 1,17 1,14 1,11 Đối với động tính động diesel có α > 1,4 chọn λ=1,10 Hệ số quét buồng cháy:λ2 Động không tăng áp: Chọn λ2 = Hệ số nạp thêm:λ1 Phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí Thơng thường chọn: λ1 = 1,02 ÷ 1,07 Chọn λ1 = 1,04 10 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm z: Thể lượng nhiệt phát nhiên liệu cháy điểm z so với lượng nhiệt phát đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu Đối với động diezel ξz = 0,7÷ 0,85 Chọn ξz = 0,7 11 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b: Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b ξ tùy thuộc vào loại động xăng động điezel ξ lớn ξ Thông thường: Đối với động diezel ξb = 0,8÷ 0,9 Chọn ξb = 0,8 12 Hệ số điền đầy đồ thị công:ϕd 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 điezel hệ số ϕd động diezel thường chọn trị số nhỏ động xăng Nói chung chọn phạm vi: ϕd = 0,92 ÷ 0,97 Chọn ϕd = 0,92 1.2 Tính tốn q trình cơng tác 1.2.1 Tính tốn q trình nạp: Hệ số khí sót γr: -4- γr = λ2 × (Tk + ∆T ) p r × × T pa p  ε × λ1 − λt × λ2 ×  r   pa  m Trong m số giãn nở đa biến trung bình khí sót m =1,45÷1,5 Chọn m =1,5 1× (297 + 30) 0,13 × × 800 0, 085 γr = 1 1,5 = 0,0459  0,13 14,5 ì1, 04 1,1ì 1ì ữ 0, 085  Nhiệt độ cuối trình nạp Ta: m −1 ( TΔT k + Ta =  pa  m λ + γ × T × × ) t r r  ÷  pr  1γ+ r 1,5−1  0,085  1,5 (297 + 30) + 1,1ì 0,0459 ì 800 ì 0,13 ữ Ta = = 346(°K ) + 0,0459 Hệ số nạp ηv:    pr  m  Tk pa  ηv = × × × ελ − λ λ ( ε − 1) ( Tk + ∆T ) pk  t  pa ÷      297 0, 085   0,13 1,5  ηv = × × × 14,5 × 1, 04 − 1,1× 1×  ÷ = 0, 779 14, − 297 + 30 0,1   0, 085     Lượng khí nạp M1: Lượng khí nạp M1 xác định theo cơng thức: M1 = 432× 103 × pk × ηv g e × pe × TK (kmol/kg nhiên liệu) Trong đó: pe áp suất có ích trung bình xác định theo cơng thức: p= 30 × N e × τ Vh × n × i = 30 ×106, × = 0, 46281 3,18 ×1450 × -5- (MPa) Vậy: M = 432 ×103 × 0,1× 0, 779 = 0,97139 252 × 0, 46281× 297 (kmol/kg nhiên liệu) Trong đó:D: Đường kính xilanh S: Hành trình pistơng n: Số vịng quay động i: Số xilanh ge: Suất tiêu hoa nhiên liệu Ne: Cơng suất động τ: Số kì Lượng khơng khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0: M0 = C H O × + − ÷ 0, 21  12 32  (kmol/kg nhiên liệu) Nhiên liệu động diezel: C = 0,87; H = 0,126; O=0,004 Mo=  0,87 0,126 0, 004 ì + ữ = 0, 495 0, 21  12 32  (kmol/kg nhiên liệu) Hệ số dư lượng khơng khí α : 0,97139 = 1,96382 0, 495 Đối với động diezel:α = = 1.2.2 Tính tốn q trình nén: Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khơng khí: mcv = 19,806 + 0,00209.T (kJ/kmol.độ) Ta có: av= 19,806 ; bv/2 = 0,00209 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản phẩm cháy: Khi hệ số dư lượng khơng khí α >1 tính theo cơng thức sau : = = 187,36   −5  427,86 +  × 10 1,634   α   19,876 + + α   1,634  187,36     19,876 + ữ 427,86 + 1.96382 ì 1.96382 ữ ì + 10.T -6- ì T (kJ/k mol.độ) = 20.7081+ 2,62.10-3.T (kJ/kmol.độ) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp: ' Trong q trình nén mcv tính theo cơng thức sau: -3 mcv + γ r × mcv" (19,806 + 0,00209.T) + 0,0459 × (20,7081 + 2,62.10 T) = 1+ γr + 0, 0459 = =19,84559 + 2,115.10-3 T = av' + T (kJ/kmol.độ) Chỉ số nén đa biến trung bình n1: Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào nhiều thông số kết cấu thông số vận hành kích thước xilanh, loại buồng cháy, phụ tải, trạng thái nhiệt động v v…Tuy nhiên n1 tăng theo quy luật sau: Tất nhân tố làm môi chất nhiệt khiến cho n1 tăng, n1 xác định giải phương trình 8,314 av' + sau:n-1 = Ta chọn n1 n1VT − = ∆n1 = Mà ' v ( ) b × Ta × ε n1 −1 + vế phải n1VT = 1, 3668 thay vào phương trình ta có 8,314 19,84559 + 2,115.10−3.346.(14,51.3668−1 + 1) ⇔ n1VP − = 0,36906 ⇔ n1VP = 1,36906 n1VP − n1VT 1,36906 − 1,3668 100% = 100% = 0,16% VT n1 1,3668 < 0,2% Sau chọn giá trị n ta thấy n =1,3668 thõa mãn điều kiện Áp suất nhiệt độ cuối trình nén pc tính theo cơng thức sau: pc = pa ε n1 = 0,085.14,51,3668 = 3.2868 (MPa) Nhiệt độ cuối trình nén: Tc = Ta ε n1 −1 = 346.14,51,3668−1 = 923,16 (0K) Lượng môi chất cơng tác qúa trình nén: Mc = M1 + Mr = M1.(1+γr) Mc = 1,016(Kmol/kg nh.liệu) 1.2.3 Tính tốn trình cháy: Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết β0: -7- β0 = M M + ∆M ∆M = = 1+ M1 M1 M1 Độ tăng mol ∆M loại động xác định theo công thưc sau: H O   ∆M = 0,21( 1− α ) M +  + − 32 µ  nl  Đối với động diesel: Do đó: H O  ∆M =  + ÷  32  H O + β = + 32 = 1, 0325 α M β= Hệ số thay đổi phân tử thực tế β: β0 + γ r = 1.0311 1+ γ r β z = 1+ Hệ số thay đổi phân tử thực tế điểm z: χz = Trong đó: βz = 1+ β0 − χ z 1+ γ r ξz = 0.875 ξb β0 − χ z = 1.027 1+ γ r => Lượng sản vật cháy M2: M = M + ∆M = β M = 1,003 (Kmol/kg nh.liệu) Nhiệt độ điểm z: Tz Đối với động diezel, nhiệt độ Tz tính từ phương trình cháy: ( ) ξ z × QH + mcv' + 8,314 × λ × Tc = β z × mc"pz × Tz M1 × ( + γ r ) (1) Trong đó:QH- Nhiệt trị dầu diezel QH = 42,5.103 (kJ/kg nh.liệu) :là tỉ nhiệt mol đẳng áp trung bình sản vật cháy z : =8,314+ :là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản vật cháy z đượctính theo ct : = = a'' + (b''/2) T -8- Thay tất vào (1) ta phương trình cháy Giải phương trình ta được: Tz1 = 1838,12 Tz2 = -12412,33 Ta chọn giá trị dương.Vậy Tz = 1838,12(0K) Áp suất điểm z: Ta có áp suất điểm z p xác định theo công thức : p = λ.Pc =1,6.3,2868=4,47 (MPa) Với λ hệ số tăng ápλ= β CHÚ Ý :Đối với động điezel hệ số tăng áp λ chọn sơ phần thông số chọn Sau tính tốn hệ số giãn nở ρ (ở q trình giãn nở) phải đảmbảo ρ