ĐỒ án LIÊN môn (PBL2) THIẾT kế ĐỘNG cơ đốt TRONG đề tài THIẾT kế ĐỘNG cơ XH4 022

PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG ĐỒ ÁN LIÊN MÔN (PBL2) THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Đề tài: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ XH4-022 Giảng viên hướng dẫn:T.S Nguyễn Quang Trung Sinh viên thực : Lưu Văn Thành Hà Hữu Nam Lê Đăng Tài Nguyễn Anh Tuấn Nguyễn Kiều Tân Lớp: 20C4LC1 Đà Nẵng 2022 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đầy, kinh tế Việt Nam giai đoạn chuyển mình, bước phát triển theo hướng Cơng nghiệp hóa – Hiện đại hóa Thúc đẩy đa ngành đa lĩnh vực phát triển, ngành Kỹ thuật đóng vai trị lớn việc phát triển đất nước Để góp phần nâng cao trình độ kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật giỏi ta phải tự nghiên cứu chế tạo, yêu cầu cấp thiết Đào tạo kỹ sư cho chương trình kỹ thuật khó địi hỏi trình độ chun mơn cao, ngành Kỹ thuật Cơ khí ngành ý quan tâm nhiều Để đạt yêu cầu ấy, Ngành Kỹ thuật Cơ khí có mơn Đồ án Thiết kế Cơ khí, nhằm tổng hợp kiến thức học, trang bị cho sinh viên tảng kiến thức để học tập tốt Sau học hai mơn ngành động đốt (Nguyên lý động đốt Kết cấu động đốt trong) số môn sở khác (sức bền vật liệu, lý thuyết, ), sinh viên giao nhiệm vụ làm đồ án môn học “Thiết kế Cơ khí ” 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 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, mong q thầy góp ý giúp đỡ thêm để em hoàn thành tốt nhiệm vụ Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy, tận tình truyền đạt lại kiến thức đặc biệt Thầy TS Nguyễn Quang Trung quan tâm, nhiệt tình hướng dẫn trình làm đồ án Em mong muốn nhận xem xét dẫn thầy để em ngày hồn thiện kiến thức Nhóm Thực Hiện Nhóm PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ MỤC LỤC 1.1 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG 1.1.1 Các thông số xây dựng đồ thị 1.1.1.1 Các thông số cho trước 1.1.2 Xây dựng đường nén 1.1.3 Xây dựng đường giãn nở 1.1.4 Biểu diễn thông số 1.1.5 Xác định điểm đặc biệt 1.1.6 Vẽ hiệu chỉnh đồ thị công 1.2 ĐỘNG HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ 1.2.1 Xây dựng đồ thị chuyển vị piston phương pháp đồ thị Brick 1.2.2 Xây dựng đồ thị vận tốc 1.2.3 Xây dựng đồ thị gia tốc phương pháp đồ thị Tôlê 1.3 ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ 1.3.1 Xác định khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến 1.3.2 Xây dựng đồ thị lực quán tính –PJ – V 1.3.3 Vẽ đồ thị khai triển Pkt - α 1.3.4 Vẽ đồ thị khai triển PJ - α 1.3.5 Vẽ đồ thị P1 - α 1.3.6 Xây dựng đồ thị lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z, lực ngang N theo α 1.3.7 Xây dựng đồ thị ∑T - α 1.3.8 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 1.3.9 Khai triển đồ thị Q - α 1.3.10 Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to truyền 28 1.3.11 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ 1.1 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG 1.1.1 Các thông số xây dựng đồ thị 1.1.1.1 Các thông số chọn trước [1] Áp suất môi trường: p0 = 0,1 [MN/m2 ¿ [1] Áp suất khí nạp: pk = 0.1 [MN/m2 ¿ Chỉ số nén đa biến trung bình: n1 = 1,38 [2] Chỉ số giãn nỡ trung bình n2 = 1,28 Áp [2] suất cuối kì nạp: [3] Động kì tăng áp: pa = (0,9-0,96) pk Chọn pa = 0.09 [MN/m2 ¿ [1] Áp suất cuối kì nén pc = pa.ε n1 pc = pa.ε n1 = 0,09.11,31,38 = 2,5555[MN/m2 ¿ Đối với động xăng ρ = [1] Chọn ρ = Áp suất cuối q trình giãn nỡ Pb = Chọn áp suất khí sót: Phụ thuộc vào loại động Tốc độ trung bình động cơ: Cm = Trong đó: S [m] – hành trình dịch chuyển piston xylanh n [vòng/phút] – tốc độ động 97∗6300 Suy ra: Cm = = 20.370 [m/s] 30 Áp suất khí thải động có lắp bình tiêu âm: Pth = (0,75 – 0,9)pk chọn pth = 0,9pk = 0,9.0,1 = 0,09 [MN/ ] [1] Áp suất khí sót: pr = ( 1,05-1,1 ) pth Chọn pr = [MN/m2 ¿ Thể tích cơng tác: Vh = S GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG NHĨM – PBL2 Thể tích buồng cháy: Vc = 1.1.2 Xây dựng đường nén = 0.5 Theo [1] (127): Ta có phương trình đường cong nén đa biến: p.V n = const Trong đó: p- áp suất biến thiên theo trình nén động V- thể tích biến thiến theo Nếu gọi x điểm đường nén thì: pnx.V nxn = pc.V cn 1 p nx Suy = pc Đặt i = , ta có pnx = 1.1.3 Xây dựng đường giãn nỡ Theo [1] (180): Ta có phương trình giãn nỡ đa biến: p.V n = const Nếu gọi x điểm đường giãn nở ta có: Mặt khác ta có: Vz = ρ.Vc, Đặt i = p 1.1.4 Biểu diễn thông số: Biểu diễn thể tích buồng cháy: V cbd = 15 [mm] Do đó, ta có: μv Suy Vhbd = = =0.0392 = = 198,9 Biểu diễn áp suất cực đại: pzbd = 160 [mm] Do đó,ta có: μp = = 0,05625 GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG NHÓM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ Cho i tăng từ 1đến ε ta lập bảng điểm đường nén đường giãn nở Bảng 1-1: Bảng giá trị đồ thị công động xăng i V(dm^3) 0.057278 0.114556 0.171835 0.229113 0.286391 0.343669 0.400948 0.458226 0.515504 10 0.572782 11 0.630061 11.3 0.647244 1.1.5 Xác định điểm đặc biệt a(Va,Pa) c(Vc,Pc) z(Vz,Pz) b(Va,Pb) r(Vc,Pr) y(Vc,Pz) GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG NHÓM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ Sau xác định điểm đặc biệt điểm trug gian ta tiến hành vẽ đồ thị công theo trình tự sau: Vẽ hệ trục toạ độ P-V theo tỷ lệ xích: = 4,93.10−3 [dm3/mm] = 0,0563 [(MN/m2)/mm] Theo cách chọn tỷ lệ xích trên, toạ độ điểm đặc biệt trung gian là: Bảng 1-2: Bảng giá trị thật a(Va,Pa) c(Vc,Pc) z(Vz,Pz) b(Va,Pb) r(Vc,Pr) y(Vc,Pz) 1.1.6 Vẽ hiệu chỉnh đồ thị công Nối tất điểm trung gian đường nén đường giãn nở với điểm đặc biệt ta đồ thị công lý thuyết Xác định điểm đặc biệt: Vẽ vòng tròn đồ thị Brich để xác định điểm đặc biệt: Điểm phun sớm: c’ xác định từ đồ thị Brich ứng với góc = 16 ° ° = 15 ° Điểm đóng muộn xupap thải: r’’ xác định từ đồ thị Brich ứng với =20 ° Điểm đóng muộn xupap nạp: a’ xác định từ đồ thị Brich ứng với = 25 ° Điểm mở sớm xupap thải: b’ xác định từ đồ thị Brich ứng với = 42 Điều chỉnh đồ thị công: Điểm mở sớm xupap nạp: r’ xác định từ đồ thị Brich ứng với góc GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG NHĨM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ Hình Đồ thị công 1.2 Đồ thị động học động lực học cấu trục khuỷu truyền động Động kiểu piston thường có vận tốc lớn nên việc nghiên cứu, tính tốn động học, động lực học cấu trục khuỷu truyền cần thiết để tìm quy luật vận động để xác định lực quán tính tác dụng lên chi tiết cấu trục khuỷu truyền nhằm mục đích tính tốn cân bằng, tính tốn bền chi tiết tính tốn hao mịn động Trong động đốt kiểu piston, cấu trục khuỷu truyền có hai loại: loại giao tâm loại lệch tâm Ta xét trường hợp cấu trục khuỷu truyền giao tâm Cơ cấu trục khuỷu truyền giao tâm cấu mà đường tâm xylah trực giao với đường tâm trục khuỷu điểm GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG NHÓM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên chốt khuỷu vị trí trục khuỷu Từ đồ thị ta tìm trị số trung bình phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dễ dàng tìm lực lớn lực bé Dùng đồ thị phụ tải ta xác định khu vực chịu lực để xác định vị trí khoan lỗ dầu bơi trơn để xác định phụ tải tính sức bền trục Từ bảng giá trị T , Z− , chọn hệ trục toạ độ OTZ có chiều dương trục Z chiều hướng xuống Đặt giá trị cặp (T,Z) theo góc tương ứng lên hệ trục toạ độ T - Z Ứng với cặp giá trị (T,Z) ta có điểm, đánh dấu điểm từ 72 ứng với góc từ 0 7200 Nối điểm lại ta có đường cong biểu diễn véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Sau dời gốc toạ độ O theo phương chiều trục Z đoạn giá trị biểu diễn PR0bd Tính PR0 : PR0 = m2.R m2 = mtt – m1 = 1.089 (kg) Giá trị khối lượng m2 ứng với đơn vị diện tích đỉnh piston : = 111.9 (kg/m2) Bảng 3.8 : bảng giá trị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu α độ 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG 28 NHÓM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG 29 NHÓM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ 1.3.9 Khai triển đồ thị Q - α GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG 30 NHÓM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ Khai triển đồ thị phụ tải toạ độ độc cực thành đồ thị Q - tính phụ tải trung bình Qtb Chọn tỉ lệ xích: Q = P = 0,05625 [MN/(m2.mm)] Bảng 3.9.1: Giá trị đồ thị khai triển phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu độ 10 20 30 40 50 60 70 80 90 GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG 31 NHÓM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 348 349 354 363 366 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG 32 NHÓM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ 480 490 495 498 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 Đồ thị khai triển Q-α GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG 33 NHÓM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ 1.3.10 Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to truyền Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to truyền xây dựng cách : Đem tờ giấy bóng đặt chồng lên đồ thị phụ tải chốt khuỷu cho tâm O trùng với tâm O đồ thị phụ tải chốt khuỷu Lần lượt xoay tờ giấy bóng cho điểm 00 , 100 , 200 , 300 trùng với trục +Z đồ thị phụ tải chốt khuỷu Đồng thời đánh dấu điểm đầu mút véc tơ Q ⃗⃗ phụ tải tác dụng chốt khuỷu tờ giấy bóng điểm , 10 , 20 , 30Nối điểm , 15 , 30 đường cong , ta có đồ thị phụ tải tác dụng đầu to truyền α rad 0.174533 0.349066 0.523599 0.698132 0.872665 1.047198 1.22173 1.396263 1.570796 1.745329 1.919862 2.094395 GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG 34 NHÓM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ 2.268928 2.443461 2.617994 2.792527 2.96706 3.141593 3.316126 3.490659 3.665191 3.839724 4.014257 4.18879 4.363323 4.537856 4.712389 4.886922 5.061455 5.235988 5.410521 5.585054 5.759587 5.934119 6.073746 6.091199 6.178466 6.335545 6.387905 GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG 35 NHÓM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ 6.457718 6.632251 6.806784 6.981317 7.15585 7.330383 7.504916 7.679449 7.853982 8.028515 8.203047 8.37758 8.552113 8.63938 8.69174 8.901179 9.075712 9.250245 9.424778 9.599311 9.773844 9.948377 10.12291 10.29744 10.47198 10.64651 10.82104 GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG 36 NHÓM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ 10.99557 11.17011 11.34464 11.51917 11.69371 11.86824 12.04277 12.2173 12.39184 12.56637 Đồ thị lực tác dụng lên đầu to 1.3.11 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu - Đồ thị mài mòn chốt khuỷu (hoặc cổ trục khuỷu ) thể trạng thái chịu tải điểm bề mặt trục Đồ thị thể trạng thái hao GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG 37 NHÓM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ mòn lý thuyết trục, đồng thời rõ khu vực chịu tải để khoan lỗ dầu theo nguyên tắc đảm bảo đưa dầu nhờn vào ổ trượt vị trí có khe hở trục bạc lót ổ lớn Áp suất bé làm cho dầu nhờn lưu động dễ dàng - Các bước tiến hành vẽ sau: Trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta vẽ vòng tâm O, bán kính Chia vịng trịn thành 24 phần nhau, tức chia theo 15o theo chiều ngược chiều kim đồng hồ, bắt đầu điểm giao điểm vòng tròn O với trục OZ (theo chiều dương), tiếp tục đánh số thứ tự 1, 2, , 23 lên vòng tròn Từ điểm chia 0, 1, 2, , 23 vòng tròn O, ta kẻ tia qua tâm O kéo dài, tia cắt đồ thị phụ tải nhiều điểm, có điểm cắt đồ thị có nhiêu lực tác dụng điểm chia Do ta có : ΣQ'i=Q'i0 +Q'i1+ +Q'in Trong đó: + i : Tại điểm chia thứ i + 0, 1, , n: Số điểm giao tia chia với đồ thị phụ tải điểm chia - Lập bảng ghi kết Q’i - Tính Q itheo dịng: QΣi=Σ Q'0+Σ Q'1+ +Σ Q'23 - Chọn - tỉ lệ xích: p=0,05625(MN/m2.mm) ; ΣQ=2(MN/m2.mm) Vẽ vòng tròn tượng trưng cho chốt khuỷu, chia vòng tròn thành 24 phần đồng thời đánh số thứ tự 0, 1, , 23 theo chiều ngược chiều kim đồng hồ - Vẽ tia ứng với số lần chia - Lần lượt đặt giá trị Q 0, Q 1, Q 2, …, Q 23 lên tia tương ứng theo chiều từ vào tâm vịng trịn Nối đầu mút lại ta có dạng đồ thị mài mòn chốt khuỷu GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG 38 NHÓM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ - Các hợp lực Q 0, Q 1, Q 2, …, Q 23 tính theo bảng sau : GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG 39 NHÓM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG 40 NHÓM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ chọn µQ =1.0 (MN/m2/mm) Đồ thị mài mòn chốt khuỷu GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG 41 NHÓM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG 42 NHÓM – PBL2 ... học hai mơn ngành động đốt (Nguyên lý động đốt Kết cấu động đốt trong) số môn sở khác (sức bền vật liệu, lý thuyết, ), sinh viên giao nhiệm vụ làm đồ án môn học ? ?Thiết kế Cơ khí ” Đây phần quan... PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG 29 NHÓM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ 1.3.9 Khai triển đồ thị Q - α GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG 30 NHÓM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ Khai triển đồ thị... THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG 40 NHÓM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ chọn µQ =1.0 (MN/m2/mm) Đồ thị mài mịn chốt khuỷu GVHD: NGUYỄN QUANG TRUNG 41 NHĨM – PBL2 PBL2: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ