TÍNH TOÁN ĐỘNG cơ đốt TRONG

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Động cơ đốt trong đóng vai trò quan trọng trong nên kinh tế,là nguồn động

lực cho các phương tiện vận tải như ôtô,máy kéo,xe máy,táu thủy,máy bay và các máy công tác như máy phát điện,bơm nước Mặt khác động cơ đốt trong đặc biệt là động

cơ ôtô là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường,nhất là ở thành phó

Sau khi học xong môn học ““ĐỘNG CƠ ĐÔT TRONG”, em đã vận dụng những

kiến thức đã học để làm đồ án ““TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ ĐÓT TRONG”° Trong quá trình tính

tốn để hồn thành đồ án môn học chuyên nghành này, bước đầu đã gặp không ít khó

khăn bỡ ngỡ nhưng với sự nỗ lực của chính bản thân cùng với sự hướng dẫn và giúp đỡ

hết sức tận tình của các thầy giáo Phạm Hữu Truyền,giờ đây sau một thời gian làm việc hết mình, nghiêm túc trong nghiên cứu và tìm hiểu em đã hoàn thành xong đồ án môn

hoc DONG CO DOT TRONG Tuy nhiên do đây là lần đầu tiên em vận dụng lý thuyết đã

học, vào tính toán một bài tập cụ thể theo thông số cho trước, nên gặp rất nhiều khó khăn và không tránh khỏi những sai sót Vì vậy em rất mong được sự xem xét, sự giúp đỡ chỉ bảo và đưa ra ý kiến của các thầy để em hoàn thành đồ án một cách tốt nhất, đồng thời cũng qua đó rút ra kinh nghiệm, bài học làm giàu kiến thức chuyên môn và khả năng tự nghiên cứu của mình

Qua Đồ án này em cảm thấy mình cần phải có nỗ lực cô gắng nhiều hơn nữa, cần phải có một phương pháp nghiên cứu đúng đắn trên con đường mình đã chọn

.Cũng qua đồ án này em xin bày tỏ lòng biết ơn đối với thầy giáo Phạm Hữu Truyền cùng các thầy giao trong khoa đã giúp đỡ, hướng dân tận tình và đóng góp ý kiến quý báu giúp em hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất và đúng tiến độ

Rất mong được sự giúp đỡ nhiều hơn nữa của thầy km xin chân thành cảm ơn! SVTH: Dang Van Hoan

Trang 2

ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỎ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

PHAN I : TINH TOAN CHU TRINH CÔNG TÁC TRONG DONG CO DOT TRONG

L) Trình tự tính toán :

1.1 )Số liệu ban đầu :

1- Công suất của động cơ N‹ Ne =12 (mai luc) =8,83(Kw) 2- Số vòng quay của trục khuỷun n=2200 (vg/ph) 3- Đường kính xI lanh D D =95 (mm) 4- Hanh trinh piton S S =115 (mm) 5- Dung tích công tác Vn 2 Va = a S = 081515 (dm3) 6- Số xi lanh i i=1 7- Tỷ số nén e 6 =]

8- Suất tiêu hao nhiên liệu ge g, =180 (g/ml.h)

9- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp a1;02 o1=10 (dd) œz=29 (độ) 10- Góc mở sớm và đóng muộn cua xupap thai £,8, / =32 (độ) Ø, =7 (độ)

11- Chiều dài thanh truyền lu Iz=205 (mm)

12- Khối lượng nhóm pifton mạ: Mpt =1,15 (kg) 13- Kh6i luong nhom thanh truyén m# mx =2,262 (kg) 1.2 )Các thông số cần chọn :

1 )Ấp suất môi trường :pi

Áp suất môi trường px là áp suất khí quyên trước khi nạp vào đông cơ (với động cơ không tăng áp ta có áp suất khí quyên bằng áp suất trước khi nạp nên ta chọn px=po

Ở nước ta nên chọn px =po= 0,1 (MPa)

Trang 3

2) Nhiệt độ môi trưởng -Tt

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 :

T:=To =24°C =297°K 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 điện lưu thông Vì vậy cần xem xét đông cơ đang

tính thuộc nhóm nảo để lựa chọn Pa

Áp suất cuối quá trình nạp pa có thể chọn trong phạm vi: pa =(0,8-0,9).p.=0,9.0,1 = 0,08-0,09 (MPa)

Căn cử vào động cơ DI2_ 3 dang tính ta chon: pa =0,088 (Mpa)

4 )Áp suất khí thai P,

Áp suất khí thải cũng phụ thuộc giống như p„ Áp suất khí thải có thể chọn trong phạm vi :

p= (1,05-1,05).0,1 =0,105-0,105 (MPa)

chon P, =0,11 (MPa)

3 )Mức độ sấy nóng của môi chất AT

Mức độ sấy nóng của môi chất AT chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành hỗn hợp khí ở bên ngoài hay bên trong xy lanh

Với động cơ diezel: AT=20 °C -40°C

Trang 4

Hệ số hiệu định tý nhiệt ^„ được chọn theo hệ số dư lượng không khí ơ để hiệu

đính Thông thường có thể chọn A, theo bảng sau : a 0,8 1,0 1,2 1,4 À 113 | 117 | 114 | 1,11

Đối với động cơ đang tính là động cơ diesel có ơ > 1,4 có thể chọn À„=1,10 8 )Hệ số quét buông cháy Â; :

Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta chọn A, =1

9 )Hệ số nạp thêm À¡

Hệ số nạp thêm À¡ phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí Thông thường ta có thê

chon A, =1,02+1,07 ; ta chon A, =1,0316 10 )Hé s6 loi dung nhiét tai diém z É, :

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z „&; phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ Với các loại đ/c điezen ta thường chọn : é=0,70-0,85

Chon : €,=0,75

11 )Hé s6 loi dụng nhiệt tại điểm b é,

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ấy tùy thuộc vào loại động cơ xăng hay là động cơ điezel Šy bao giờ cũng lớn hơn Š,

Với các loại đ/c điezen ta thường chọn : é; =0,80-0,90 ta chon €=0,85

12 )Hệ số hiệu chỉnh đô thị công 0a :

Thẻ 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 giữa chu trình thực tế với chu trình tính toán của động cơ xăng ít hơn của động cơ điezel vì vậy hệ số ọạ của đ/c xăng thường chọn hệ số lớn

Có thê chọn g, trong pham vi: ọa =0,92-0,97 Nhung day là d/c điezel nên ta chọn 4 =0,97 LI )Tính tốn các q trình cơng tác : 2.1 Tính toán quá trình nap:

1 )Hệ số khí sót y, :

Trang 5

Hệ số khí sót y; được tính theo công thức :

— As(TvtAT

r

Poo 1l

Độ: me

esha Dacha (E)™

Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót m =1,45-+1,5 Chon m =1,5 _ 1(297+29,5) 0,11 1 — =0/03823 700 0,088 01196 16.1,0316 — L1.1 mạn)

2 )Nhiét độ cuối quá trình nap T,

Nhiệt độ cuỗi qua trinh nap T, duoc tinh theo cơng thức: P,\(22 _Íœana.„x(#Œ9 1+y, Co) 1,5 (297 + 29,5) +1,1.0, 38200 ae T,= 2 =340,8 (K) 1+ 0,03823 3 )Hé sé nap ny, : 1 Wee TETY P,” Be Mr MA; D 1 ) 1 n=——.— 1-16 297+29,5 2 —— 88 | i6 1 0316-11/ 22+ |’ | = 0.8139 0,11 0,088

4 )Lượng khi nạp mới MỊ -

Trang 6

3

Vay: Mị= “2169165! — Q s19 (kmol/kg nhiên liệu) 180.0,59059.297

5 )Luong không khí lý thuyết cân để đốt cháy Ikg nhién liệu M, :

Lượng kk lý thuyết cần để đốt cháy kg nhiên liệu Mạ được tính theo công thức : ] C H O ta 4s = | —+—-— kmol/kg) nhién liệ 0,21 l5 4 4 ( 8) a Mo Vi đây là đ/c điezel nên ta chọn C=0,87 ; H=0,126 ;O=0,004 1 (C87 0,126 0,004 0,21 °°‘ 12 4 32 6 )Hệ số dự lượng không khí œ M, ) =0,4946 (kmol/kgnhién liệu) Vi day là động cơ điezel nén : _M, _ 0,8191 Mo 0,495 = 1,6560 2.2 )Tinh toan qua trinh nén :

1 )Tỉ nhiệt mol đắng tích trung bình của không khi :

mc, =19,806+0,00209.T =19,806 (kJ/kmol.d6)

2 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phạm cháy :

Khi hệ số lưu lượng không khí œ >1 tính theo công thức sau : — 1,634 18736 me", -(Io,gr6+ 6# +5 [227,86+4829°) 1957 (kJ/kmol.độ) = Í19876+ L534\ „+ [az7,gs 1,656) 2 + 1Š735 | 15~20,8537 (kJ/kmol.độ) 1,656 ? 2

3 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hop :

Trang 7

4) Chi số nén đa biên trung bình nị:

Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào thong số kết câu và thong số vận

hành như kích thước xy lanh ,loại buông cháy,số vòng quay ,phụ tải,trạng thái nhiệt độ

của động cơ Tuy nhiên nạ tăng hay giảm theo quy luật sau :

Tắt cả những nhân tố làm cho môi chất mắt nhiệt sẽ khiến cho nạ tăng.Chỉ số nén

đa biến trung bình n¡ được xác bằng cách giải phương trình sau : 8,314

avrT,(e 31)

n,-1 =

Chú ý :thông thường để xác định được nị ta chọn nị trong khoảng 1,340+1,390 Rất hiếm trường hợp đạt nị trong khoảng 1,400 + 1,410

—> (theo sách Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong - trang 128 )

Vi vay ta chon n, theo điều kiện bài toán cho đến khi nao thõa mãn điều kiện bài

toán :thay nị vào VT và VP của phương trình trên và so sánh,nếu sai số giữa 2 về của phương trình thõa mãn <0,2% thì đạt yêu cầu

Sau khi chọn các giá trị của n¡ ta thấy n¡ =1,3685 thõa mãn điều kiện bài toán 5 )ÁẤp suất cuối quá trình nén P,

Áp suất cuối quá trình nén P„ được xác định theo công thức :

P.=P, € = 0,088 16° =3,9037 (MPa)

6 )Nhiệt độ cudi qua trinh nén T,

Nhiệt độ cuối quả trình nén T được xác định theo công thức

T,=T, € =340,8 161! =944,9 (°K)

7 )Lượng môi chất công tác của quá trình nén M, :

Lượng môi chất công tác của quá trình nén M, được xác định theo công thức :

Mẹ=Mi+ M,= M¡.(+7,„) = 0,8191.(110,03823) = 0,85 (kmol/kgn.1)

2.3 )Tính toán quá trình cháy :

1 )Hệ số thay đổi phân tử li thuyết Bo :

Trang 8

ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỎ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG _M, _M;+AM _ |, AM PM OM My Trong đó độ tăng mol AM của các loại động cơ được xác định theo công thức sau: AM =0,21.(1-a)M, + (G+3 TC) l Đối với động cơ điezel : AM= c + > ) Do đó H ° 0,126 _ 0,004 — — 4 32 _ =1+ =1+ 4 _ 32 =1,0386 Bo a.M, 1,656.0,495

2 )Hệ số thay đổi phân tư thực tế B: (Do co khi sot )

Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế B được xác đỉnh theo công thức :

Botyr _ 1,0386+0,0382 =1,0372

PS yr 1+0,0382

3 )Hệ số thay đổi phan tir thuc té tai diém z B, : (Do chay chia hét )

Ta có hệ số thay đối phân tư thực tế tại điểm z B„ được xác định theo công thức : _~, fol Đ= TT Xz Trong đó -¡ + 1,0386-1 Nên: „ P I+0,0382 0,8824 =1,0328 4)Lượng sản vật chảy Mỹ : Ta có lượng sản vật cháy M; được xác định theo công thức : M;ạ= Mi +AM = ÿạ M; = 1,0386.0,8191 =0,8507 (kmol/kgn.l)

5 )Nhiệt độ tại điểm z T, :

* Đối với động cơ điezel tính nhiệt độ T, bằng cách giải pt chảy :

_& Qu _ Mi(I?r) B„ mc„" T,

Trang 9

Trong đó :

Qy : là nhiệt trị của dầu điezel ,Qu =42,5.100 (kJ/kgn.l)

mc,," :la ti nhiét mol đăng áp trung bình của sản vật cháy tại z là : mc„; =8,3l4+ mcy;' meu„" :là tỉ nhiệt mol đăng tích trung bình của sản vật cháy tại z được tính theo ct : — pane” (nt Bo 1 -Yz) me, mc,," = =a",+b", T, Bal art 11 -) 0 Chỉnh lý lại ta có : "wut w IhHCnz —=äp +b", T, Thay (2) vào (1) ta được: 0,75.42500 0,8191.q+0,0382) Giải phương trình trên với a”› =29,05697 ; b"p=0,00264 ta được : T; =2032,7 ,; T=-6524,06 (loại) + (19,845 + 8,314).944,9 =1,0382.( a", +b", ) T,

6 )Áp suất tại điểm z p, :

Ta có áp suất tại điểm z p„ được xác định theo công thức : pz =A P‹ ( MPa )

Với ^À là hệ số tăng áp

1;

A= ÿ T

Trang 10

-À được chọn sơ bộ trong khoảng l,5 +2 Ở đây ta chọn i =1,8 Vậy p, =1,8.3,9037=7,0267 2.4 )Tính toắn quá trình giãn nở : 1 )Hệ số giãn nở sớm p : „1, 1L0328.20327 = =>“ = 1,2344 F À Tc 1,8.944, 9 Qua quá trình tính toán ta tính được p = 1,2344 thõa mãn điều kiện p < À 2 )Hệ số giãn nở sau ồ : Ta có hệ số giãn nở sau ồ được xác định theo công thức : _ l6 õ=^ P= 1,2344 = 12,9619 3 )Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n; : 8.314 (&-€,).Qu on by, M;(1*).B(TzT,) “2 (TAT») Trong do : nạ] — T, :/a nhiét trị tại điểm b và được xác định theo công thức : 1, Hạ— 1 Tlụ= (°K )

Qu ‘la nhiét tri tinh toan

Déi voi déng co diezel Qa =Qy Qy = 42.500 (kJ/kg nl)

Qua kiệm nghiêm tính toán thì ta chọn được n; =1,244.Thay nạ vào 2 về của pt

trên ta so sánh ,ta thay sai sỐ giữa 2 về <0,2% nên nạ chọn là đúng

4) Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T) :

T, _ 2032,7 8" 12,96191221

T= =1088,4 (°K)

5 )Ap sudat cudi quad trinh gidn né p, :

Áp suất cuối quá trình giãn nở Pạ được xác định theo CT :

Trang 11

P, 7,027 Pb = 5™ = 12.9619 = 0, 2903 (MPa) 6 )Tỉính nhiệt độ khí thải T„ : 1,5-1 OU ” =787,65 (°K ) m1 Tx = Tp Fe m ) =1088,4| 2 2003 ?

Ta tinh dugc T,=787,65 (°K ).So sanh voi nhiét d6 khi thai da chon ban dau

thõa mãn điều kiện không vượt quá 15 % 2.5 )Tính tốn các thơng số chu trình công tác

1 )Áp suất chỉ thị trung bình p', :

Đây là đông cơ điezel áp suất chỉ thị trung bình P'; được xác định theo CT :

PV S1 À.Ð | 1H l 1 _l

e1” Ec ysl han | mm]

Qua tính toán thực nghiệm ta tính được P'; = 0,75919 (MPa)

Pú= 2 )Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p; :

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= p'i.Og = 0,75919.0,97 = 0,7364 (MPa)

Trong do @qg_hé s6 hiéu dinh dé thi công.chọn theo tính năng và chung loại

đông cơ

3 )Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g; -

Ta có công thức xác định suất tiêu hoa nhiên liệu chỉ thị g;:

_ 432.107.r P, _ 432.10°.0,8139.0,1

B MỊP¿T., 0.8191.07364297 =196,27 (g/kW.h)

4)Hiệu suất chỉ thi nj:

Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị ni:

_ 3,6.10° 3,610

8.QH 196,27.42500

=0,4316 (%)

Ni

5 )Ap sudt ton that co’ gibi Py, :

Trang 12

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 : _§n _ 115.103.2200 Vw =39 = Tạo — “8,433 (ans) Đối với động cơ diesel cao tốc đung cho ôtô (Vụ >7) : P„= 0,015+0,0156.V„= 0,015+0,0156.8,433 = 0,1466 (MPa) 6 )Áp suất có ích trung bình P, Ta có công thức xổ áp suất có ích trung bình thực tế được xổ theo CT : Pe= P¡—- Pụm =0,7364 — 0,1466 =0,5898 (MPa) Ta có trị số P, tính quá trình nạp P, (nạp) =0,6768 va P,=0,6736 thì không

có sự chênh lệch nhiều nên có thể chấp nhận được

7 )Hiệu suất cơ giới tim :

Ta có có thức xác định hiệu suất cơ ĐIỚI:

P, _ 0,5898 =0,8010 %

p, 0,7364

TÌm —

8 )Suất tiêu hao nhiên liệu ø, -

Trang 13

Ta có sai số so với để bài là :0,045 (mm)

HI ) Vẽ và hiệu đính đồ thị công :

Căn cứ vào các số liệu đã tính p,, 0„, 0c, Øz, 0,,n¡, n; e ta lập bang tính đường

nén và đường giãn nở theo biến thiên của dung tích công tác V„ = i.V, V, : Dung tích buồng cháy _ Vn _ 0,81515 e—] 16-1 Các thông số ban đầu: p, = 0,11 MPa ; p„ = 0,088MPa; p.= 3,9037 MPa Dp: = 7,027 MPa ; pp = 0,2903 MPa V = 0,054343 (dm3 )

3.1 ) Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén : - Phương trình đường nén đa biến : P.V` = const Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường nén thì : P Ve = Py Vx, P, = —— ~ te _— V

n, Chi sé nén da bién trung binh mì = 1,3685

P, : Áp suất cuối quá trình nén P.=3,9037 (MPa)

Trang 14

DAI HOC SPKT VINH

1

BO AN DONG CO DOT TRONG

_ P„p” _ P„p”

V„ = p.V, Vay P, = P, (Ys } ~ (Ys) ~~ i”

Trang 15

- Mat khac tacé: V,=p V, = 1,2344 0,054334 =0,6707 (1) 3.4) Vẽ vòng tròn Briek đặt phía trên đồ thị công : Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piton S là : _ gt, S15 _ = = =——— =0,546 Hs stbd, gibd, 225-15 Thông số kết cầu động cơ là : AR _ 028.5708 =8,05 ( mm) Giá trị biểu diễn của OO? trên đồ thị : tạ: 8,05 bdo = Stee = 89° - 1491( mm Bt0Coo Hạ 0,546 ( ) Ta có nửa hành trình của piton là : _Ð9_ 115 _ Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị : 37,5 giddy = 81 = Giống - 105.31 (mm)

3.5 ) Lần lượt hiệu định các điểm trên đồ thị :

1) Hiệu đính điểm bắt đầu quả trình nạp : (điểm a)

Từ điểm O' trên đồ thị Brick ta xác định góc đóng muộn xupáp thải B, , bán kính này cắt đường tròn tại điểm a' Từ a” gióng đường thắng song song với trục tung cắt đường P; tại điểm a Nối điểm r trên đường thải ( là giao điểm giữa đường P, và trục tung ) với a ta được đường chuyến tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp

2) Hiệu định áp suất cuối quá trình nén : ( điểm c”)

Trang 16

lý thuyết P, đã tính Theo kinh nghiệm, áp suất cuối quá trình nén thực tế P°„ được

xác định theo công thức sau : Vi đây là động cơ điezel : P’?, =P + 2Á P; - P.) = 3,9037 tệ (7,027- 3,9037 ) = 4,9448 (MPa ) Từ đó xác định được tung độ điểm ctrên đồ thị công : P’, _ 4,9448 Np 0,2778 Yo = = 178,0128 (mm)

3) Hiệu chỉnh điểm phun sớm : ( diém 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 0, 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 diém c’’ Dùng một cung thích hợp nối điểm c°? với điểm c°

4 )Hiệu đỉnh điểm đạt P„ư thực tế

Áp suất pạ„ạ„ thực tế trong quá trình cháy - giãn nở không duy trì hằng số như động cơ điezel ( đoạn ứng với p.V, ) 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 điezel :

- Xác định điểm z từ góc 15°.Từ điểm O trên đô thị Brick ta xác định góc tương ứng với 375° góc quay trục khuỷu ,bản kính này cắt vòng tròn tại 1 điểm Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường P, tại điểm z

- Dùng cung thích hợp nối c` với z và lượn sát với đường giãn nở

5) Hiệu định điểm bắt đầu quá trình thải thực tế : ( diém 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 thi Brick

ta xác định góc mở sớm xupáp thải j¡,bán kính này cắt đường tron Brick tại 1 điểm.Từ điểm này ta gióng đường song song với trục tung cắt đường giãn nở tại điểm b›

Trang 17

6 ) Hiệu định điểm kết thúc quá trình giãn nở : ( điểm b'' )

Trang 18

PHẢN II : TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC L) 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 Vi vay dé thi đều lẫy hoành độ tương ứng với Vị của độ thị công ( từ

điểm 1.V, đến e.V, )

1.1 ) Đường biểu diễn hành trình của piston x = f(a)

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 )

ở đây ta chọn tỉ lệ xích 0,7 mm/độ

2 Chọn Ốc tọa độ cách sốc 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(œ) ta được các điểm xác định

chuyền vị x tương ứng với các góc 10°,20°, 180°

5 nối các điểm xác định chuyền vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ x = f(a) 1.2 ) Đường biểu diễn tốc độ của piston v= f(a)

Ta tiến hành vẽ đường biểu điễn tốc độ của píton v = f{œ) 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 thi x = f(œ) Sát mép dưới của

bản vẽ

2 Vẽ vòng tròn tâm O bán kính là R^/2

3 Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R và vòng tròn tâm O bán kính là RA/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 R^/2 tại các điểm a,b,e,

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 thắng song song với tung độ từ các điểm cắt vòng tròn bán kính R tạo với trục hoành góc ơ đến đường cong a,b,c

Trang 19

Đồ thị này biểu diễn quan hệ v = f(œ) trên tọa độ độc cực : v= f(@) 23J—4—————- si n8, , = i? y 0 re 5 7 ⁄ 18 17 +6 ⁄Z 7 16 7 +† £- nh 4h 3/12 12” ha” h4” 17 2 16 3 15 NY 14 NY 13 6| 1+2 8 g 10 Hinh 2.1: Dạng đồ thị v = f(a)

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 :

Trang 20

Vậy ta được giá trị biểu diễn của jmụạ là : git bd, =—b# = gt Jmin Ly 3 _2E TN = 43,497 (mm) -Xac dinh vi tri cua EF : EF = -3.R.A.07 =—3.57,5.10°.0,28.230,3835° = —2,563.10° ( m/s” ) Vậy giá trị biéu dién EF là : ng 2h =- 51,29 (mm)

3 Từ điểm A tương ứng diém chét trén ly AC = jmax , tit diém B tuong img điểm chết dưới lẫy BD = j„„ , nối CD cắt trục hoành ở E ; lẫy EF = -3.R.A.œˆ 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 điển quan hệ j = f(x)

Trang 22

H)Tính toán động học :

2.1 )Các khối lượng chuyền động tịnh tiến : - Khối lượng nhóm piton Mpt = 3,5 Kg

- Khéi luong thanh truyén phan bé vé tam chét piston

+ ) Khối lương thanh truyền phân bố về tâm chốt piston mạ có thê tra trong các các số tay ,có thể cân các chỉ tiết của nhóm để lẫy số liệu hoặc có thể tính gần đúng theo bản vẽ

+ ) Hoặc có thể tính theo công thức kinh nghiêm sau : Đối với động cơ điezel ta có : mị = (0,28-+0,29) m, Trong đó ø„ là khối lượng thanh truyền mà đề bài đã cho Ta chon m, = 0,28 my = 0,28 2,262= 0,63336 (Kg) Vậy ta xác định được khối lượng tịnh tién ma dé bai cho 1a : m=m„ +mị= 1,15 + 0,63336 = 1,78336 (Kg) 2.2 ) Các khối lượng chuyền động quay :

Hình 2.2 : Xác định khối lượng khuỷu trục

Khối lượng chuyển động quay của một trục khuýu bao gồm :

- Khối lượng của thanh truyền quy dẫn về tâm chốt :

my = (My-m1) = 2,262— 0,63336=1,6286 (Kg)

- Khối lượng của chốt trucj khuỷu : mạ

( den’ Sen” ) Leh -p

My, ch = 7 4

Trang 23

Trong đó ta có :

đạ : Là đường kính ngoài của chốt khuỷu : 65 (mm) 8, : Là đường kính trong của chốt khuyu : 26 (mm)

lạ : Là chiều của chốt khuỷu : 47 (mm)

p: Là khối lượng riêng của vật liệu làm chốt khuỷu p: 7800 Kg/ mỶ = 7,8.10” Kg/ mm” (65° — 267 ).47.7,8.10°° 4 - _ Khối lượng của má khuỷu quy dẫn về tâm chốt : mạm Khối lượng này tính gần =1,176 (Kg) lch — 7t đúng theo phương trình quy dẫn : — Mn-Tnk Mom R

Trong đó : mạ„ạ khối lượng của má khuýu Tmy, bán kính trọng tâm má khuyu :

R :bán kính quay của khuỷu : R = 5 /2= 115/2 =57,5 (mm) 2.3 ) Lực quán tính :

Lực quán tính chuyên động tịnh tiến :

Trang 24

ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỎ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ơ radians | A =cos œ + À.cos 2œ P, = -22,9.10” ( cos œ † À.cos 20 ) =cos a +0,28.cos 2a = -22,9.10° A 0 0 0.28 -6966.73547 10 | 0.174533 1.24795399 -6792.31666 20 | 0.349066 1.15430926 -6282.63067 30 | 0.523599 1.00628681 -5476.97968 40 | 0.698132 0.81508856 -4436.33309 50 | 0.872665 0.59474896 -3237.07708 60 | 1.047198 0.36071723 -1963.29808 70 | 1.22173 0.12833276 -698.484672 80 | 1.396263 -0.08863287 482.4076196 90 | 1.570796 -0.27920332 1519.637234 100 | 1.745329 -0.43605973 2373.369389 110 | 1.919862 -0.55594777 3025.891459 120 | 2.094395 -0.63959481 3481.162402 130 | 2.268928 -0.69116176 3761.829003 140 | 2.443461 -0.71730942 3904.144536 150 | 2.617994 -0.72600519 3951.473528 160 | 2.792527 -0.72522549 3947.229816 170 | 2.96706 -0.72172079 3928.154576 180 | 3.141593 -0.72000015 3918.789528

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 pạ ở đồ thị công và vẽ đường - P,=ƒ@Œ) (tức cùng chiều với j = f(x))

Ta tiễn hành theo bước sau :

1) Chọn tỷ lệ xích để của P, là tạ (cùng tỉ lệ xích với áp suất pụ: ) (MPa/mm),

tỉ lệ xích u„ cùng tỉ lệ xích với hoành độ của J = f(x)

Chú ý :

Trang 25

Ở đây lực quản tỉnh Đj sở đĩ có đơn vị là MPa (tinh theo đơn vị áp suất ) bởi vì

Trang 26

3 ) Từ điểm A'° tương ứng điểm chết trên lấy A'C? = P„„„„ từ điểm B tương

ứng với điểm chết dưới lấy B'D' = P„„„ ; nỗi C?D' cắt trục hoành ở E' ; lây E’F’

về phía B'D' Nỗi C?F' và F?D' ,chia các đoạn nay ra lam 8 phan , noi 11, 22, 33 Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33 Ta đuợc đường cong biểu diễn

quan hệ —P;= ƒ(x)

2.5 ) Đường biểu diễn v = ƒ(x)

Ta tiến hành vẽ đường biêu diễn quan hệ v = ƒ(x) dựa trên 2 đồ thị là đồ thị

đó là x = f(x) và đồ thị v = f(x) (str dung theo pp dé thị vòng ).Ta tiến hành theo đồ thị

sau :

1) Từ tâm các điểm đã chia độ trên cung của đồ thị Brick ta gióng các đường song song với trục tung tương ứng với các giá tri góc quay œ = 10°, 209, 30 180”

2 ) Đặt các giá của vận tốc v này (đoạn thăng biểu thị giá trị của v có 1 đầu mút

thuộc đồ thị v = ƒ(x) ,1 đầu thuộc nữa vòng tròn tâm O, bán kính R trên đồ thị ) trên

các tỉa song song với các trục tung nhưng xuất phát tư các góc tương ứng trên đồ thi Brick gióng xuống hệ trục tọa độ của đồ thị v= ƒ()

3 ) Ni các điểm trên đồ thị ta được đường biểu diễn quan hệ v = f(x)

Chu y : néu vé dung di€m Ving, SE ung voi j = 0

2.6 ) Khai triển đồ thị công P—V thành p„: =ƒ(0)

Đề thuận tiện cho việc tính toán sau này ta tiến hành khai triển đồ thị công P—V

thành đồ thị pạ: =ƒ(œ).Khai triển đồ thị công theo trình tự sau :

1 ) Chon ty lệ xích t„ = 2°/ Imm Như vậy toàn bộ chu trình 720” sẽ ứng với 360 mm Đặt hoành độ ơ này cùng trên đường đậm biểu diễn P„ và cách điểm chết dưới của đồ thị công khoảng 4+5 cm

2 ) Chọn tỷ lệ xích p, dung bằng tỷ lệ xích Lp khi vé đồ thị công (MN/mm)

3 ) Từ các điểm chia trên đồ thị Brick ta xác định trị số cua Pụ; tương ứng với các góc o roi dat cdc gia tri nay tréb đồ thị P—œ

Chú ý : + ) Cân xác định điểm p„„„ Theo kinh nghiệm , điểm này thường xuất

Trang 27

+) Khi khai triển cân cận thận 1 đoạn có độ dốc tăng trưởng và đột

biến lớn của p từ 330° + 400° ,nên lấy thêm điểm ở đoạn này để vẽ

được chỉnh xác

4) Nôi các điểm xác định theo 1 đường cong trơn ta thu được đồ thị biểu diễn

quan hé Py = f(a) Pru Ị PD 0 4” — 02 180° 360° 540° 720°

Hình 2.6 : Dang d6 thi cla py =f(a)

2.7 )Khai triển đồ thị P; = f(x) thành P; = f(a)

Đồ thị P; = f(x) biểu diễn trên đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ của động cơ.Nếu động cơ ở tốc độ cao đương này thế nào cũng cắt đường nén ac Động cơ tốc độ thấp, đường P, ít khi cắt đường nén Ngoài ra đường P; con cho ta tìm được giá trị của P; = P¿¡ + P; một cách dễ dàng vì giá trị của đường p; chính là khoảng cách giữa đường nạp ?P; với đường biểu diễn Pạ, của các quá trình nạp, nén ,cháy giãn nở và thải của động cơ

Trang 28

ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỎ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 4 Pu=f( œ) Px= f(a) Đ=ZW® | I | | 0 Hình 2.7 : Đồ thị pụ= ƒ{ 3), p=/f( 9) pz=ffa) 180 ìW 860 540 r20 2.8 ) Vé dé thi Ps = f(a) Ta tiến hanh vé dé thi Ps; = f(a) bang cach ta cong 2 dé thi là đồ thị là độ thị P=ƒ(œ) và đồ thi P = f(a)

2.0 ) Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến T = ƒ(ơ) và đồ thị lực pháp tuyén Z = f(a)

Theo kết quả tính toán ở phần động lực học ta có công thức xác định lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến như sau :

in(œ+ +

T=p, sin B) Z = p, Los B)

cos§ ơ cosB

Trong đó góc lắc của thanh truyền B được xác định theo góc quay ơ của trục theo công thức sau :

sin = À.sinơ Vẽ 2 đường này theo trình tự sau:

- Bồ trí hoành độ ơ ở dưới đường P¿,, tý lệ xích tạ = 2°/ 1mm sao cho đường biểu điễn năm ở khoảng giữa tờ giấy kẻ ly A ( có thể chọn trùng với đường biêu

Trang 29

diễn hoành độ của đồ thị j = f(a) )

- Căn cứ vào thông số kết câu À = R/1, dựa vào các công thức trên và dựa vào đồ

thị Pz = ƒ(ơ) ta xác định được các giá trị cho trong bảng dưới đây theo góc quay œ của trục khuyu

- Biểu diễn đường 7 = ƒ(z)và Z = ƒ(ø) trên tọa độ đã chọn Chú ý : Kiểm tra các mối tương quan nhau :

Trang 32

ZZla)

TH)

LA

fe VÀ

Hình 2.9: Đồ thị các lực: T= f(a), Z= f(a), T= fa)

2.10 )Vẽ đường biếu diễn XT = f(a) cia dong co nhiéu xy lanh

1) Ta xác định chu kỳ của momen tổng phụ thuộc vào số xy lanh và số kỳ ,chu kỳ này bằng đúng góc công tác của các khuýu :

_ 180°.+ _ 1804 =720°

Oct

Trang 33

Trong đó :

+ :Là số kỳ của động cơ : 4 kỳ

¡: Số xy lanh của động cơ : 1 xy lanh

Nếu trục khuỷu không phân bố các khuýu theo đúng góc canh tác (điều kiện đồng đều chu trình ) thì chu kỳ của momen tông cũng thay đôi

Vì động cơ đang xét chỉ có 1 xilanh nên đường biểu diễn 5T = ƒ(œ) trùng với

đường biểu diễn T = ƒ(@)

2 ) Vẽ đường ngang xác định XT,, (dai dién cho momen can ) trực tiếp trên đồ

thị bằng cách đếm diện tích bao bởi đường XT với trục hoành ơ (Fzy) rồi

chia diện tích này cho chiều dài của trục hoành Nghĩa là : 18 T) r;„ em xT,= T02 =4 =“!_~41 (mm) 1,360 p,.360 10

Trang 34

ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỎ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Ur 0,02778 Ta kiêm nghiệm bằng công thức thực nghiệm như sau : Tuy — 3 1, _ 2 1u, 3T, 2Ì 100% - l.1—4212 100% =2,73 % > Tyy¿ 4, 1 So sánh 2 giá trị Ð 7„ và Ð>_7„„, ta thấy 2,73% < 5% Đạt yêu cầu bài toán

2.11 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuýu

Ta tiến hành vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu theo các bước:

- Vẽ hệ trục tọa độ 0°TZ và dựa vào bảng tính T= Í{ œ) và Z= Í{ ơ) đã tính ở bảng trên

đê xác định được các điêm 0 là điêm có tọa độ Dos Zoos diém 1 la cac diém Ty Z điểm 72 là điểm có tọa độ T„ ,, Z 10 700° ? £729° *

Thực chất đây là đồ thi py, biéu diễn trên đồ thị T- Z do ta thấy tính từ gốc tọa độ tại bất kỳ điểm nào ta đều có : P, =T+Z

- Tim ốc của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu bằng cach dat vec to px ( dai diện cho

lực quán tính ly tâm tác dụng lên chốt khuýu) lên đồ thị Ta có công thức xác định lực quán tính ly tâm tác dụng lên chốt khuýu là:

Đụ, = m„.R.@” = 1,629.57,5.107.230,3835ˆ =4971,55.10 “ ( MN)

=> gtbdOO' = Pha = 25, 26 (mm)

Pb

Vậy xác định được gốc O của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Nối O với

bất cứ điểm nào trên đồ thị ta đều có:

Q= Py, + Py

Trị s6 Q thê hiện bang d6 dai |O4| Chiều tác dụng là chiều Ø⁄4 Điểm tác dụng

là a trên phương kéo dài của AO cắt vòng tròn tượng trưng cho mạt chốt khuỷu

Trang 35

09

\

Hình 2.11 : Đồ thì phụ tải tác dụng lên chốt khuýu

2.12 Vẽ đường biểu diễn ÓO= ƒ{ 2)

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn Ó= ƒ{ ø) theo trình tự sau:

- Chọn hoành độ œ gần sát mép dưới của tờ giấy vẽ và đặt cùng tạ với các đồ thị p= ƒŸ a), T= f(a), Z= ƒ( ) - Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuýu ta lập được bảng giá trị của Q theo góc

quay o của trục khuyu:

Trang 36

ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỎ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 5040.9071 23041.901l 41036.72L 590 41.44 6029.7971 240539.059 42033.311 60039.536 7025517 250396.359 4303451 61055.701 8025.772 260353.418 44037.268 62032.762 9027.664 27029.919 45039.73 63029.946 10090.5421 28027029 46044167 64027.052 11033.986 29025.269 4704448 65025.202 1206.778 30024.999 4804857 66027.104 13038.576 310) 27.99 4904812 67029.241 14040.207 32025.918 50049.968 68040.353 15041678 3301 1744 51051561 690 46.74 16042.805 34014433 5205136 70052.035 17043.596 35035.916/ 53050.19 71056.924 180 43.86 360) 78.74 54047.26 720 59.26 - Vé O= f(a) trén d6 thi Q- a

- Xác định Q,, bang cach dém dién tich bao boi O= f(a) va truc hoanh réi chia cho

Trang 37

PHAN III

TINH NGHIEM BEN CAC CHI TIET CHINH

3.1.1 Tinh kiém nghiém dau nho thanh truyén

Sơ đỗ đầu nhỏ thanh truyền được giới thiệu như hình dưới CS : rors ! xé SS ei as 5 | ie Ỹ RAR AY LA ANS £4 Do với loại thanh truyền mỏng = = = =1,23 nên ta tính theo ly thuyết thanh cong bị 1 ngàm ở tiết diện chuyến tiếp từ đầu nhỏ đến thân (tiết diện ngàm có góc z như hình vẽ)

3.1.1.1 Ủng suất tổng khi thanh truyền chịu kéo

Kinasotxvili tính với giả thiết sau:

+ Coi lực quán tính phân bố đều trên đường kính trung bình đầu nhỏ:

Trang 38

ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỎ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 22 Trong đó : -3 -3 pa td _ 48:10 + 39.10 =21,75 10 2 (m) 4 4 = q=— 28? _ 99.6 (MN/m? ) 2.21,75.10 + Góc ngàm z tính theo công thức: -3 Fo (2258 +2175:10° v =90° +arccos 2 = 90° + arccos ; 5 =l51,7 (r;+/Ø) (22,5.10° +55.10°)

+ Khi cắt một nủa thanh cong siêu tĩnh ,mômen và lực pháp tuyến thay thế xác định theo phương trình sau: M , = p,-p-(0,00033y — 0,0297) => M, =0,983.21,75.10° (0.00033.151,7 —0, 0297) =4,35.10* MNm N, = p,-(0,572 — 0,00087) => N = 0,983.(0,572—0,0008.151,7) = 0,44 (MN) Với + : Góc ngàm tính theo độ Mô men và lưc pháp tuyến trên điện tích ngàm C-C tính theo công thức: M,=M_+N,.p(~ cos7)— 0,5.P,.ø.(sm 7 — cos7) M, =4,4.10~ +0,44.21,75.10°.(1—cos151,7° ) -0,5.0,983.21, 75.10” (sin151,7° —cos151,7°) = =3,95.10 ` (MNm)

N, =N,.cosy + 0,5.P,.(sin y — cosy)

=> N, = 0,44.cos151,7° + 0,5.0,983(sin151,7° —cos151,7°)=0,28 (MN) Do ép căng bạc lót vào đầu nhỏ nên hệ số giảm tải z tính theo công thức sau:

EF,

a= E,.F, +E, F,

Trang 39

Trong đó: £,,F,: Momen dan héi và tiết diện đầu nhỏ E,,F„: Mômen đàn hôi và tiết diện bạc lót F„ =(đ, —đ)1, = (48.10 °— 39.10 ”).34.10 ° = 306.10 ° F, =(d,-d,)1, =(39.10° —35.10°).34.10° =136.10° _ 2,2.10°.306.10° 2,2.10°.306.10° +1,15.10°.136.10° Vay x = 0,81 Do có hệ sô giảm tải, lực kéo N, nhỏ hơn N, N,=z.N,=0,81.0,28=0,23 (MN)

Ung sudt trén mat ngam va mat trong trên đầu nhỏ chịu kéo

Trang 40

ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỎ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 62+8 yy de Oo = ———— CM, S(2p+S) 1,.S ny -3 -3 6.21,75.102 +4,5.10 1 -3.38.10' —>ơ., =| 2.3,95.103 +0,23 | 7 4,5.10° (2.21, 75.10° +4,5.10°) 34.10°.4,5.10° On ( lơ, |

Trong ổđó: ø,,ơ„: ứng suất tông của các diễm trên mặt trong và mặt ngoài đầu nhỏ thanh truyền khi đầu nhỏ chịu kéo, ứng suât này phân bố như trên

3.1.1.2 ứng suất tổng khi đầu nhỏ thanh truyền chỉu nén Lực tác dụng lên đầu nhỏ thanh truyền là lực tổng: 1s Lực này phân bố theo hình dạng cosin như hình vẽ: =„+P,=6,03 Sơ đồ lực tác dụng khi đầu nhỏ chịu nén

Lực và mômen thay thế (Mạ và Nạ) theo kinasôtvili biến thiên theo góc ngàm z theo quy luật parabol như hình dưới:

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	10,21 MB