Đồ án thiết kế động cơ đốt trong xây dựng đồ thị công, động học và động lực học động cơ dmv6 0113

Đồ án thiết kế động đốt (X5V6-0417) LỜI NĨI ĐẦU Ơtơ ngày dùng rộng rãi nước ta phương tiện lại cá nhân vận chuyển hành khách , hàng hoá ph ổ biến S ự gia tăng nhanh chóng số lượng ôtô xã hội , đặc biệt lo ại ôtô đ ời m ới kéo theo nhu cầu đào tạo lớn nguồn nhân lực phục vụ ngành công nghiệp ôtô linh vực thiết kế Sau học xong giáo trình ‘ động đốt ’ chúng em đ ược t ổ b ộ môn giao nhiệm vụ làm đồ án mơn học Vì bước đầu làm quen với cơng việc tính tốn , thiết kế ơtơ nên không tránh khỏi bỡ ngỡ vướng mắc.Nh ưng với quan tâm , động viên , giúp đỡ, hướng dẫn tận tình th ầy giáo h ướng d ẫn , giáo viên giảng dạy thầy giáo khoa nên chúng em c ố g ắng để hoàn thành đồ án thời gian giao Qua đồ án giúp sinh viên chúng em nắm đ ược lực tác d ụng , công su ất động điều kiện đảm bảo bền vài nhóm chi ti ết ơtơ , máy kéo Vì thiết thực với sinh viên nghành cơng nghệ kỹ thuật ơtơ Tuy nhiên q trình thực dù cố gắng nhiều không tránh kh ỏi thiếu sót Vì chúng em mong nhận đ ược s ự quan tâm đóng góp ý kiến thầy , incác bạn để em hồn thiện đồ án t ốt qua rút thànhững kinh nghiệm quý giá cho b ản thân nh ằm ph ục vụ tốt cho q trình học tập cơng tác sau Em xin chân thành cảm ơn ! Đà Nẵng, Ngày 28 tháng năm 2017 Sinh viên thực Võ Ngọc Lam SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a Đồ án thiết kế động đốt (X5V6-0417) Phần 1: XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ DMV6-0113 1.1 XÂY DỰNG ĐỜ THỊ CƠNG 1.1.1 Các sớ liệu ban đầu THÔNG SỐ KỸ THUẬT KÝ HIỆU GIÁ TRỊ Nhiên liệu Gasoline Số xilanh/ Số kỳ/ Cách bố trí 6/ 4/ V- i/ τ Type Thứ tự làm việc 1-5-2-4-6-3 Tỷ sớ nén ε 10,8 D×S 94×82 Ne/ n 142.0/4800 Tham số kết cấu λ 0.25 Áp suất cực đại (MN/m2) Pz 4,5 mpt 1,0 mtt 1,2  φ s 10 α1 α2 42 α3 46 α4 Đường kính × hành trình piston (mm×mm) Công suất cực đại/ Số vòng quay (Kw/vg/ph) Khối lượng nhóm piston (kg) Khối lượng nhóm truyền Góc phun sớm (kg) (độ) Góc phân phối khí (độ) Hệ thống nhiên liệu EFI Hệ thống bôi trơn Cưỡng bức cácte ướt Cưỡng bức sử dụng môi Hệ thống làm mát chất lỏng Hệ thống nạp Không tăng áp Hệ thống phân phối khí 24 valve, DOHC SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a Đồ án thiết kế động đốt (X5V6-0417) 1.1.2.Các thông số tính toán Để xây dựng đồ thị công ta phải tính toán các thông số sau: Xác định tốc độ trung bình động : C m= S n 0.082 × 4800 = =13,12¿ 30 30 Trong đó: S [m]là hành trình dịch chuyển piston xilanh, n [vòng/phút] tốc độ quay động Vì Cm ≥ m/s: động tốc độ cao hay cịn gọi là đợng cao tớc Chọn trước: n1=1,32 ÷ 1,39; n2 = 1,25 ÷ 1,29 Chọn số nén đa biến trung bình n1= 1,32, số giãn nở đa biến trung bình n2= 1,27 Áp suất cuối kỳ nạp: Đối với động kỳ không tăng áp ta có: pa=(0,8÷0,9)pk Chọn pa = 0,9pk = 0,09 [MN/m2] Đối với động không tăng áp, có thể coi gần đúng pk =po =0,1MN/m2 Áp suất cuối kỳ nén: pc = pa.n1 = 0,09×9,61,35 = 1,782 [MN/m2] Vì là động xăng nên chọn ρ = Áp suất cuối quá trình giản nở: PZ  Pb = n2  PZ 5,8 4,5  1,225 =0,255 1,27  n2  16,5  9,6 ( )     1,4  = [MN/m2] ( ) Thể tích cơng tác: V ℎ =s × π × D2 0.082× π ×0.94 = =0,5688[dm ] 4 Thể tích buồng cháy: V c = V ℎ 0,5688 = =0,0661[dm ] ε −1 9,6 −1 Thể tích làm việc: V a =V c +V ℎ=0,6349 [dm ] Vận tớc góc trục khuỷu ω= π ×n π ×4800 = =502,4[rad /s ] 30 30 Áp suất khí sót: Chọn pth=1.04×pk=1,04×0.1= 0,104 [MN/m2] Vì động cao tốc nên có: pr = (1,05 - 1,10)pth Chọn pr = 1,1×pth = 1,1×0,104= 0,114 [MN/m2] 1.1.3.Các thơng sớ chọn  Áp suất khí nạp: pk = 0,1 [MN/m2] SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a Đồ án thiết kế động đốt (X5V6-0417)  Chọn n1= 1,32, n2= 1,27  Tỷ số giản nở sớm ρ = 1.1.4.Xây dựng đồ thị công Để xây dựng đồ thị công ta cần phải:  Biểu diễn thể tích buồng cháy: Vcbd = 10, 15, 20 mm Chọn Vcbd =20[mm] Tỉ lệ xích biểu diễn thể tích là: Vc =  Giá trị biểu diễn V ℎbd = Vc =0,00331 [dm3/mm] V cbd V ℎ 0.5688 = =172[mm] µV 0,00331 c  Biểu diễn áp suất cực đại: pzbd = 160-220mm Chọn pzbd = 200 [mm] Pz Tỉ lệ xích biểu diễn áp suất là: p = P zbd  ¿ [ MN 4.5 =0,023 200 m mm ] Với vòng tròn Brick ta có đường kính AB có giá trị biểu diễn bằng giá trị biểu diễn của Vh, tức là AB = Vh [mm] Tỉ lệ xích của biểu đồ Brick là: µS = λ.R S V ℎbd = [ ] 0.082 m =0,000476 172 mm 0,25.0,041 ' Vậy giá trị biểu diễn là:OO bd= µ = 2.0,000476 =10.76 [ mm ] S 1.1.4.1.Xây dựng đường nén Ta có phương trình đường nén là: p.Vn1 = cosnt => pc.Vcn1 = pnx.Vnxn1 ( ) Rút ta có: pnx = pc V c n1 V nx V nx pnx = pc n i Đặt: i = V c , ta có: Trong đó: pnx Vnx áp suất thể tích điểm đường nén, i tỉ số nén tức thời Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành  khoảng, 1;1,5;2;2,5;3; ;10;10,8 SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a i = Đồ án thiết kế động đốt (X5V6-0417) 1.1.4.2.Xây dựng đường giản nở Ta lại có phương trình đa biến của quá trình giãn nở là: P V n =const Gọi Pgnx, Vgnx áp suất thể tích biến thiên theo q trình giãn nở c động Ta có: pz.Vcn2 = pgnx.Vgnxn2 n2 n2  P gnx V gnx =P Z V Z (với VZ = .VC =Vc) ⇔ PZ Pgnx = Đặt = ( ) n2 PZ ( ) ( ) V gnx ⇔ Pgnx= VZ PZ V gnx n2 VZ i= V gnx ρ V C n2 V gnx V C , ta có: P gnx = PZ ρ i n2 n 21 (1.4) Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành  khoảng , i = 1; 1,5 ;2 ;2,5 ;3 ;3,5 ; … ;10 ;10,8 1.1.4.3.Xác định các điểm đặc biệt và bảng giá trị đ ồ th ị công  Điểm bắt đầu quá trình nạp: r(Vc,pr) Vc-thể tích buồng cháy Vc=0,066[dm3] pr-áp suất khí sót, chọn pr=0,114 [MN/m2] Vậy: r(0,066 ;0,114) rbd(20;5,084)  Điểm bắt đầu quá trình nén: a(Va ;pa) Với Va=ε.Vc=0,635[dm3], pa=0,09 [MN/m2] Vậy điểm a(0,6381; 0,09), abd(192;4)  Điểm: b(Va;pb) Với pb: áp suất cuối trình giãn nở.pb= 0,255 [MN/m2] Vậy điểm b(0,635; 0,255), bbd(192;11.31)  Điểm c(Vc;pc) Với pc = 1,782 [MN/m2] Vậy điểm c(0,066; 1,782), cbd(20;79,2)  Điểm y(Vc; 0,85pz) = ( 0,066; 3,825), ybd(20;170) SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a Đồ án thiết kế động đốt (X5V6-0417)  Điểm z(Vc; pz) = (0,066; 4,5), zbd(20;200) V i 0.066 0.066 0.132 0.198 0.264 0.331 0.397 0.463 0.529 0.595 0.661 1 10 i^n1 1.000 1.000 2.497 4.264 6.233 8.368 10.645 13.048 15.562 18.180 20.893 Đường nén 1/i^n1 pn=pc/i^n1 1.000 1.782 1.000 1.782 0.401 0.714 0.235 0.418 0.160 0.286 0.119 0.213 0.094 0.167 0.077 0.137 0.064 0.115 0.055 0.098 0.048 0.085 i^n2 1.000 1.000 2.412 4.036 5.816 7.721 9.733 11.838 14.026 16.289 18.621 Đường giãn nở 1/i^n2 pgn=pz*ρ^n2/i^n2 1.000 4.500 1.000 4.500 0.415 1.866 0.248 1.115 0.172 0.774 0.130 0.583 0.103 0.462 0.084 0.380 0.071 0.321 0.061 0.276 0.054 0.242 Bảng 1.1.4.3: Giá tr ị bi ểu di ễn c ủa đ ồ th ị công 1.1.4.4.Vẽ đồ thị Để vẽ đồ thị công ta thực theo bước sau: + Chọn tỉ lệ xích + Vẽ hệ trục tọa độ đó: trục hồnh biểu diễn thể tích xilanh, tr ục tung biểu diễn áp suất khí thể + Từ số liệu cho ta xác định t ọa đ ộ ểm h ệ tr ục t ọa đ ộ Nối tọa độ điểm đường cong thích hợp đường cong nén đường cong giãn nở + Vẽ đường biểu diễn trình nạp trình thải hai đ ường th ẳng song song với trục hoành qua hai điểm P a Pr Ta có đồ thị cơng lý thuyết + Hiệu chỉnh đồ thị công: - Vẽ đồ thị brick phía đồ thị cơng Lấy bán kính cung trịn R ½ khoảng cách từ Va đến Vc (R=S/2) - Tỉ lệ xích đồ thị brick đã tính toán ở - Lấy phía phải điểm O’ khoảng : OO’ - Dùng đồ thị Brick để xác định điểm:  Điểm mở sớm xu páp nạp : r’ xác định từ Brick ứng v ới α1=40  Điểm đóng muộn xupáp thải : r’’ xác định từ Brick ứng với α4=40  Điểm đóng muộn xupáp nạp : a’ xác định từ Brick ứng với α2=420  Điểm mở sớm xupáp thải : b’ xác định từ Brick ứng với α3=460 SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a Đồ án thiết kế động đốt (X5V6-0417)  Điểm phun sớm : c’ xác định từ Brick ứng với  φ s=100  Điểm y (Vc, 0,85Pz)= y(0,066;3,825)  Điểm áp suất cực đại lý thuyết: z (Vc, Pz)= z(0,066;4,5) - Áp suất cuối trình nén thực tế pc’’ Áp suất cuối trình nén thực tế thường lớn áp suất cuối trình nén lý thuyết đánh lửa sớm pc’’ = pc + ( py -pc ) pc’’ = 1.782 + ( 3,825 – 1,782 ) =2,463 [MN/m2] Nối điểm c’, c’’, z’ lại thành đường cong liên t ục dính vào đ ường giãn nở - Áp suất cuối trình giãn nở thực tế pb’’: Áp suất cuối trình giãn nở thực tế thường thấp áp su ất cu ối trình giãn nở lý thuyết mở sớm xupap thải Pb’’ = pr + ( pb - pr ) Pb’’ = 0,114 + ( 0,225 - 0,114 ) = 0,184 [MN/m2] Nối điểm b’, b’’ tiếp dính với đường thải prx - Nối điểm r với r’’, r’’ xác định từ đ th ị Brick b ằng cách gióng đ ường song song với trục tung ứng với góc độ đồ thi Brick cắt đường nạp p ax r’’ Sau hiệu chỉnh ta nối điểm lại đồ th ị cơng th ực t ế + Sau có điểm đặc biệt ti ến hành vẽ đ ường th ải đ ường n ạp , ti ến hành hiệu chỉnh bo tròn hai điểm z’’ b’’.Ý nghĩa đồ thị công: Biểu thị mối quan hệ áp suất thể tích làm việc xylanh động ứng v ới m ỗi v ị trí piston Cho ta thấy trình nạp, nén, cháy gi ản n th ải x ảy Đồng thời để xác định đ th ị: P kt -α, P1-α, T, N, Z Do đồ thị cơng có ý nghĩa quan trọng tiên quy ết, ảnh h ưởng đến tính đ ắn tồn q trình tính tốn thiết kế động 1.2 XÂY DỰNG ĐỜ THỊ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a Đồ án thiết kế động đốt (X5V6-0417) 1.2.1 Xây dựng đồ thị động học 1.2.1.1 Đồ thị chuyển vị S = f(α) Để xây dựng đồ thị chuyển vị ta sử dụng phương pháp đồ thị Brick  A x o R S=2R C   B M o x=f() o' D S Đầu tiên ta chọn tỉ lệ xích: µS = S V ℎbd = [ ] 0.082 mm ; =0,000476 172 mm [độ/mm] μα = Vẽ đồ thị Brick có nửa đường trịn tâm O bán kính R = S/2 Lấy bán kính R ½ khoảng cách từ Va đến Vc Lấy phía phải điểm O’ tức về phía ĐCD khoảng ' OO bd= λ R 0.25.0,041 = =10,76 [ mm ] µS 2.0,000476 Từ O vẽ OB ứng với các góc 100, 200, 300 1800 Từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má khuỷu OB , h MC th ẳng góc với AD Theo Brick đoạn AC = x Điểm A ứng với ĐCT vởi α=00, điểm D ứng với ĐCD với α=1800 Cứ thế từ tâm O’ đồ thị Brick kẻ tia ứng với 10 ; 200…1800 Đồng thời đánh số thứ tự từ trái qua phải 0,1,2…18 Chọn hệ trục tọa độ với trục tung biểu diễn góc quay trục khu ỷu, tr ục hoành biểu diễn khoảng dịch chuyển piston Gióng điểm ứng với 100; 200…1800 chia cung tròn đồ thị brick xuống cắt đường kẻ từ điểm 10 0; 200…1800 tương ứng trục tung đồ thị x=f(α) để xác định chuyển vị tương ứng SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a Đồ án thiết kế động đốt (X5V6-0417) Nối giao điểm ta có đồ thị biểu diễn hành trình piston S = f( α)  Ý nghĩa đồ thị chuyển vị S = f(α): qua đồ thị thể đ ược s ự d ịch chuy ển piston theo góc quay trục ứng với khuỷu tương giá tr ị c góc quay ta có hành trình tương ứng trục khuỷu 1.2.1.2 Đồ thị vận tốc V(α) Chọn tỷ lệ xích: V = S.= 0,000476×502,4 = 0,293142 [m/s.mm] Vẽ nửa đường trịn tâm O bán kính R1 với: R1 = R ω.=0,041.502,4 = 20,598 [m/s] Giá trị biểu diễn: R1 bd= R1 20,598 = =86 [ mm ] µV 0,293142 Vẽ đường trịn tâm O bán kính R2 với: R2 bd =R ω λ 502,4.0,25 =0,041 =10,76 [ mm ] µV 2.0,293124 Chia nửa vịng trịn tâm O bán kính R1 thành 18 phần đánh số thứ tự 0,1,2 …18 Chia vòng tròn tâm O bán kính R2 thành 18 phần đánh số thứ tự 0’, 1’, 2’…18’ theo chiều ngược lại Từ điểm 0;1;2… kẻ đường thẳng góc với AB cắt đ ường song song với AB kẻ từ điểm 0’, 1’, 2’…tại điểm o, a, b, c N ối giao ểm lại ta có đường cong giới hạn vận tốc piston Khoảng cách t đ ường cong đến nửa đường tròn biểu diễn trị số tốc độ piston ứng với góc α Để khảo sát mối quan hệ hành trình piston vận tốc piston ta đặt chúng chung hệ trục toạ độ Trên đồ thị chuyển vị S = f(α) lấy trục OV bên ph ải đ th ị trùng với trục Oα, trục ngang biểu diễn hành trình piston Từ điểm 00, 100, 200, ,1800 đồ thị Brick ta gióng xuống đường cắt đường OS diểm 0, 1, 2, ,18 Từ ểm ta đ ặt đo ạn t ương ứng từ đồ thị vận tốc, nối điểm đầu cịn lại đoạn ta có đường biểu diễn v = f(x) SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a Đồ án thiết kế động đốt (X5V6-0417) V[m/s] V [ α] S [ α] 180 0 S[mm] c b d e a A 2' 3' 4' 5' 6' 7' 1' 0' 8' 9' 17' 10' 16' 15' 14' 13' 12' B f g h 11' k 18 l 17 16 15 14 13 10 11 12 Hình 1.2.1.2- Đồ thị vận tốc V (α)  Ý nghĩa đồ thị vận tốc V(α): cho ta thấy mối qua h ệ vận t ốc piston ứng với góc quay trục khuỷu Đồng th ời th ể hi ện m ối quan h ệ giữ hành trình piston vận tốc piston 1.2.1.3 Đờ thị gia tốc j = f(x) Để xác định và vẽ đồ thị gia tốc của piston ta sử dụng phương pháp đồ thị Tôlê và cụ thể được tiến hành sau: Trước tiên chọn hệ trục toạ độ Trục hoành là truc Ox, trục tung Oj biểu thị giá trị của gia tốc Ta có: Jmax = R2(1+) = 0,041 502,42.(1+0,25) = 12935,795 [m/s2] Jmin = -R2(1-) = -0,041.502,42.(1-0,25) = -7761,477 [m/s2] EF = -3λR2 = -3.0,25.0,041.502,42 = -7761,477 [m/s2] Chọn giá trị biểu diễn của Jmax là Jmaxbd = 100 [mm] Nên có: SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a 10