Tính toán thiết kế động cơ đốt trong (d4v4 0617) chương 2 phân tích đặc điểm kết cấu chung động cơ tham khảo

Tính tốn thiết kế động đốt (D4V4-0617) MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN XÂY DỰNG BẢN VẼ ĐỒ THỊ 1.1 CÁC THÔNG SỐ TÍNH .1 1.2 ĐỒ THỊ CÔNG .2 1.2.1 Các thông số xây dựng đồ thị .2 1.2.2 Cách vẽ đồ thị 1.3 ĐỒ THỊ BRICK 1.3.1 Phương pháp 1.3.2 Đồ thị chuyển vị 1.4 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ VẬN TỐC V(α) 1.4.1 Phương pháp 1.4.2 Đồ thị vận tốc V(α) 10 1.5 ĐỒ THỊ GIA TỐC 11 1.5.1 Phương pháp 11 1.5.2 Đồ thị gia tốc j = f(x) .11 1.6 VẼ ĐỒ THỊ LỰC QUÁN TÍNH 13 1.6.1 Phương pháp 13 1.6.2 Đồ thị lực quán tính 13 1.7 ĐỒ THỊ KHAI TRIỂN: PKT, PJ, P1 – α 15 1.7.1 Vẽ Pkt – α 15 1.7.2 Vẽ Pj – α 15 1.7.3 Vẽ p1 – α 15 1.7.4 Đồ thị khải triển Pkt, Pj, P1 – α 16 1.8 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ T, Z, N – α 19 1.8.1 Sơ đồ lực tác dụng lên cấu trục khủy truyền 19 1.8.2 Xây dựng đồ thị T, Z, N – α .19 1.9 ĐỒ THỊ ∑T – α 24 1.10 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TÁC DỤNG LÊN CHỐT KHUỶU 25 1.11 ĐỒ THỊ KHAI TRIỂN Q(α) .27 1.12 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TÁC DỤNG LÊN ĐẦU TO THANH TRUYỀN .31 1.13 ĐỒ THỊ MÀI MÒN CHỐT KHUỶU .34 SVTH: Lê Thanh Tâm – Lớp 13C4B Tính tốn thiết kế động đốt (D4V4-0617) CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CHUNG ĐỘNG CƠ THAM KHẢO 39 2.1 Chọn động tham khảo 39 2.2 Các cấu động ISUZU 4JH1-TC 41 2.2.1 Cơ cấu khuỷu trục truyền .41 2.2.2 Cơ cấu phân phối khí .44 2.2.3 Hệ thống bôi trơn .46 2.2.4 Hệ thống làm mát .47 2.2.5 Hệ thống nhiên liệu 49 2.2.5.2 Nguyên lý làm việc .49 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG HOẶC CƠ CẤU 51 3.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, sơ đồ nguyên lý 51 3.2 Tính tốn thơng số .51 3.2.1 Tính bơm dầu 51 3.2.1.1 Lượng nhiệt dầu mang 51 3.2.1.2 Lượng dầu cần thiết để bôi trơn bề mặt ma sát .52 3.2.1.3 Xác định lưu lượng bơm dầu 52 3.2.1.4 Xác định kích thước bơm dầu .53 3.2.1.5.Xác định công suất dẫn động bơm dầu 54 3.2.2 Tính lọc dầu .54 3.2.2.1 Phân tích chọn loại bầu lọc 54 3.2.2.2 Tính tốn bầu lọc 56 3.2.3 Tính lượng dầu chứa các-te 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 SVTH: Lê Thanh Tâm – Lớp 13C4B Hướng dẫn đồ án CDIO 3: Đồ án động đốt CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN XÂY DỰNG BẢN VẼ ĐỒ THỊ 1.1 CÁC THƠNG SỐ TÍNH Các thông số cho trước Số xilanh Số kỳ Cách bố trí Tỷ số nén Đường kính piston Hành trình piston Cơng suất cực đại ứng với số vịng quay Tham số kết cấu Áp suất cực đại Khối lượng nhóm piston Khối lượng nhóm truyền Góc phun sớm Góc phân phối khí       Hệ thống nhiên liệu Hệ thống bôi trơn Hệ thống làm mát Hệ thống nạp Hệ thống phân phối khí Các thơng số cần tính tốn i τ In-line ε D S Ne n λ pz mpt mtt 4 18,8 93 103 67 3380 0,24 11,1 1,0 1,2         Mm Mm Kw v/p   MN/m2 Kg Kg φs α1 α2 α3 α4 14 độ 24,4 độ 55,5 độ 54 độ 26 độ Bocsh PE     inline pump Cưỡng cascte ướt Cưỡng bức, sử dụng môi chất lỏng  Turbo Charger Intercooler valve, OHV Xác định tốc độ trung bình động cơ: C m= S n 103 10−3 3380 = =11.605(m/s) 30 30 Trong đó: S (m) : Hành trình dịch chuyển piston xilanh N (vòng/phút) : Tốc độ quay động Do Cm > m/s nên động động tốc độ cao hay động cao tốc Chọn trước: n1 = 1,32 n2 = 1,27 Hướng dẫn đồ án CDIO 3: Đồ án động đốt  Áp suất khí cuối kỳ nạp: Chọn áp suất đường nạp (tăng áp tuabin khí): pk = 0,15 [MN/m2] Đối với động bốn kỳ tăng áp ta chọn: pa = (0,9 - 0,96)pk Vậy chọn: pa = 0,92pk = 0,138 [MN/m2]  Áp suất cuối kì nén: pc = pa.εn1 = 0,14.18,81,32 = 6,63 [MN/m2]  Chọn tỷ số giãn nở sớm(động diesel): ρ = 1,3  Áp suất cuối trình giãn nở sớm: pb = pz δ n2 = pz = 11,1 MN =0,373[ ] 1,27 18,8 m 1,3 ( ερ ) ( ) n2  Thể tích cơng tác: π D V h =S [ dm ]  Thể tích buồng cháy: V c= Vh ε−1 [ dm ]  Vận tốc góc trục khuỷu: [rad/s]  Áp suất khí sót (động cao tốc) chọn: Áp suất trước tuabin: pth = 0,97pk = 0,97.0,15 = 0,1455 [MN/m2] Áp suất khí sót (chọn): pr = 1,07pth = 1,07.0,135= 0,156 [MN/m2] 1.2 ĐỒ THỊ CƠNG 1.2.1 Các thơng số xây dựng đồ thị a Các thông số cho trước Áp suất cực đại: pz = 11,1 [MN/m2] Góc phun sớm: φs = 14o Góc phân phối khí: α1 = 24,4o α2 = 55,5o α3 = 54o Hướng dẫn đồ án CDIO 3: Đồ án động đốt α4 = 26o b Xây dựng đường nén Gọi Pnx , Vnx áp suất thể tích biến thiên theo trình nén động cơ.Vì trình nén trình đa biến nên: n Pnx V nx1 =const n n 1  Pnx V nx =PC V C  Pnx= Đặt i= V nx V C , ta có : Pnx = ( ) n1 VC PC V nx PC n i1 Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành  khoảng , i = 1, , 3,  c Xây dựng đường giãn nở Gọi Pgnx , Vgnx áp suất thể tích biến thiên theo trình giãn nở động cơ.Vì trình giãn nở q trình đa biến nên ta có: n Pnx V nx =const n n 2  Pgnx V gnx =P Z V Z  Pgnx= ( ) n2 VZ PZ V gnx PZ Ta có : VZ = .VC Đặt i=  Pgnx = V gnx V C , ta có : = PZ ( ) ( ) V gnx VZ Pgnx = n2 PZ ρ i V gnx ρ V C n2 n2 n21 Để dể vẽ ta tiến hành chia Vh thành  khoảng , i = 1, , 3,  d Biểu diễn thông số - Biểu diễn thể tích buồng cháy: Chọn Vcbd = 10 [mm]  μV = Vc V cbd [dm3/mm] [dm3/mm] Hướng dẫn đồ án CDIO 3: Đồ án động đốt - Biểu diễn thể tích cơng tác: V hbd = Vh μV [mm] [mm] - Biểu diễn áp suất cực đại: pzbd = 160 - 220 [mm] Chọn pzbd = 200 [mm] μ p=  pz p zbd [MN/(m2.mm) => [MN/(m2.mm)] Về giá trị biểu diễn ta có đường kính vòng tròn Brick AB giá trị biểu diễn Vh, nghĩa giá trị biểu diễn cửa AB = Vhbd  μS = S V hbd [ ] mm mm =0,57865 [mm/mm] + Giá trị biểu diễn oo’: oo oo ,bd= μS , [mm] Bảng 1.1: Bảng giá trị Đồ thị công động diesel Đường nén Đường giãn nở Vx i 0.039 1.000 6.634 1.000 1.000 15.489 0.051 1.3 1.414 0.70728553 4.692 1.395 0.717 11.100 0.079 2.497 0.40053494 2.657 2.412 0.415 6.423 0.118 4.264 0.23453083 1.556 4.036 0.248 3.838 0.157 6.233 0.16042824 1.064 5.816 0.172 2.663 0.196 8.368 0.11949771 0.793 7.721 0.130 2.006 0.236 10.645 0.09393779 0.623 9.733 0.103 1.591 0.275 13.048 0.07664266 0.508 11.838 0.084 1.308 0.314 15.562 0.06425711 0.426 14.026 0.071 1.104 0.354 18.180 0.05500471 0.365 16.289 0.061 0.951 0.393 10 20.893 0.04786301 0.318 18.621 0.054 0.832 0.432 11 23.694 0.04220478 0.280 21.017 0.048 0.737 0.471 12 26.578 0.03762537 0.250 23.473 0.043 0.660 0.511 13 29.540 0.03385281 0.225 25.984 0.038 0.596 in1 1/in1 pn=pc/in1 in2 1/in2 pgn=pz*ρn2/in2 Hướng dẫn đồ án CDIO 3: Đồ án động đốt 0.550 14 32.575 0.03069806 0.204 28.548 0.035 0.543 0.589 15 35.681 0.0280259 0.186 31.163 0.032 0.497 0.629 16 38.854 0.02573722 0.171 33.825 0.030 0.458 0.668 17 42.091 0.02375787 0.158 36.532 0.027 0.424 1.2.2 Cách vẽ đồ thị Xác định điểm đặc biệt: Hình 1.1: Các điểm đặc biệt cần xác định đồ thị công động diesel + Từ bảng giá trị ta tiến hành vẽ đường nén đường giản nở + Vẽ vòng tròn độ thị Brick để xác định điểm đặc biệt: - Điểm a (Va ; pa): Va = Vc+ Vh = 0,0393 + 0,6993=0,7386 [dm3]  Vabd = 188 [mm] pa = 0,138 [MN/m2]  pabd = 0,138/0,056 = 2,486[mm] abd (188; 2,486) - Điểm b (Vb; pb): Vb = Va = 0,7386 [dm3]  Vbbd = 188 [mm] pb = 0,37 [MN/m2]  pbbd = 0,373/0,056 = 6,723 [mm] bbd (188;6,723)  Điểm phun sớm : c’ xác định từ Brick ứng với s;  Điểm c(Vc;Pc) = c(0,039; 6,634) Hướng dẫn đồ án CDIO 3: Đồ án động đốt  Điểm bắt đầu trình nạp : r( Vc;Pr) => r(0,039; 0,156)  Điểm mở sớm xu páp nạp : r’ xác định từ Brick ứng với α1  Điểm đóng muộn xupáp thải : r’’ xác định từ Brick ứng với α4  Điểm đóng muộn xupáp nạp : a’ xác định từ Brick ứng với α2  Điểm mở sớm xupáp thải : b’ xác định từ Brick ứng với α3  Điểm y (Vc, Pz) => y(0,039; 11,1)  Điểm áp suất cực đại lý thuyết: z (Vc, Pz) => z(0,051; 11,1)  Điểm áp suất cực đại thực tế: z’’(/2Vc, Pz) => z’’(0,026; 11,1)  Điểm c’’ : cc” = 1/3cy = 1/3(py-pc) = 1/3( 11,1 – 6,634) = 1,489  Điểm b’’ : bb’’=1/2ba Bảng 1.2: Các điểm đặc biệt Điểm a (Va, pa) Giá trị thật V (dm3) 0.739 p (MN/m ) 0.138 Giá trị vẽ V (mm) p (mm) 188 2.486 c (Vc, pc) 0.039 6.634 10 119.529 z (Vz, pz) 0.051 11.100 13 200.000 b (Vb, pb) 0.739 0.373 188 6.723 r (Vr, pr) 0.039 0.156 10 2.805 y(Vc, pz) 0.039 11.100 10 200.000 c’’     10 146.353 b’’     188 2.118 z''(ρ/2vc;pz) 0,026 11,1 Bảng 1.3: Các giá trị biểu diễn đường nén đường giãn nở Giá trị vẽ Vx 10 13 20 30 40 50 60 70 80 pnén 119.5 84.5 47.9 28.0 19.2 14.3 11.2 9.2 7.7 pgiản nở 279.1 200.0 115.7 69.2 48.0 36.1 28.7 23.6 19.9 200.000 p0 1.80 1.80 1.80 1.80 1.80 1.80 1.80 1.80 1.80 Hướng dẫn đồ án CDIO 3: Đồ án động đốt 90 6.6 17.1 1.80 100 5.7 15.0 1.80 110 5.0 13.3 1.80 120 4.5 11.9 1.80 130 4.0 10.7 1.80 140 3.7 9.8 1.80 150 3.3 9.0 1.80 160 3.1 8.3 1.80 170 2.8 7.6 1.80 + Sau có điểm đặc biệt tiến hành vẽ đường thải đường nạp , tiến hành hiệu chỉnh bo tròn hai điểm z’’ b’’ 1.3 ĐỒ THỊ BRICK 1.3.1 Phương pháp Hình 1.2: Phương pháp vẽ đồ Brick + Vẽ vịng trịn tâm O , bán kính R Do AD = 2R = S =103 [mm] Điểm A ứng với góc quay =00(vị trí điểm chết trên) điểm D ứng với =1800 (vị trí điểm chết dưới) - Chọn tỷ lệ xích đồ thị Brick: μs = S V hbd =S μv 0,00393 =103 =0,57865 [ mm/ mm ] Vh 0.69931 + Từ O lấy đoạn OO’ dịch phía ĐCD Hình 1.2 , với : Rλ OO’ = = OO ' λ R = 6,2 [mm] 51,5.0,24 Giá trị biểu diễn : OO ' bd= μ = μ = 0,57865 =10,714 [ mm ] s s Hướng dẫn đồ án CDIO 3: Đồ án động đốt + Từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má khuỷu OB , hạ M’C thẳng góc với AD Theo Brich đoạn AC = x Điều chứng minh sau: Rλ + Ta có : AC=AO - OC= AO - (CO’ - OO’) = R- MO’.cos + Rλ + Coi : MO’  R + cos [ ] [ ] λ λ R ( 1−cos α ) + ( 1−cos α ) =R ( 1−cosα )+ (1−cos α ) =x  AC = 1.3.2 Đồ thị chuyển vị - Muốn xác định chuyển vị piston ứng với góc quay trục khuỷu α =10o, 20o, 30o, ta làm sau: từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má khuỷu OB Hạ MC vng góc với AD Điểm A ứng với góc quay =00(vị trí điểm chết trên) điểm D ứng với =1800 (vị trí điểm chết dưới).Theo Brick đoạn AC = x - Vẽ hệ trục vng góc OSa, trục Oa biểu diễn giá trị góc cịn trục OS biễu diễn khoảng dịch chuyển Piston Tùy theo góc a ta vẽ tương ứng khoảng dịch chuyển piston Từ điểm vòng chia Brich ta kẻ đường thẳng song song với trục Oa Và từ điểm chia (có góc tương ứng) trục Oa ta vẽ đường song song với OS Các đường cắt điểm Nối điểm lại ta đường cong biểu diễn độ dịch chuyển x piston theo a Bảng 1.4: Bảng giá trị đồ thị chuyển vị S = f(α) α(độ) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Λ 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 Cosα 0.9848 0.9397 0.8660 0.7660 0.6428 0.5 0.3420 0.1736 -0.1736 -0.3420 -0.5 -0.6428 cos2α 0.9397 0.7660 0.5 0.1736 -0.1736 -0.5 -0.7660 -0.9397 -1 -0.9397 -0.766 -0.5 -0.1736 x=R[(1-cosα)+λ/4(1-cos2α)] 0.000 0.969 3.829 8.446 14.605 22.022 30.385 39.344 48.553 57.680 66.434 74.570 81.885 88.231 Xbd 1.7 6.6 14.6 25.2 38.1 52.5 68 83.9 99.7 114.8 128.9 141.5 152.5 Tính tốn thiết kế động đốt (D4V4-0617) 2.2.1.3 Trục khuỷu Hình - Kết cấu trục khuỷu 1- Cổ khuỷu; 2, 3- Nút ren; 4- Chốt khuỷu; 5- Đường dầu bôi trơn Trục khuỷu chi tiết quan trọng nhất, có cường độ làm việc lớn giá thành cao động Trục khuỷu động 4JH1- TC bao gồm cổ khuỷu có đường kính  = 70 (mm), chốt khuỷu đối trọng chế tạo liền khối, vật liệu chế tạo thép hợp kim, bề mặt làm việc gia cơng đạt độ bóng cao Đầu trục khuỷu có phay hai rãnh then để lắp bánh dẫn động puly dẫn động bơm nước, máy phát bơm dầu trợ lực Bánh đà lắp đuôi trục khuỷu bulơng Chốt khuỷu động có đường kính  = 53 (mm) nhỏ đường kính cổ trục Ngoài ra, chốt khuỷu chế tạo rỗng vừa giảm khối lượng trục khuỷu vừa dùng để chứa dầu bôi trơn Đối trọng động 4JH1-TC đúc liền với trục khuỷu có hai nhiệm vụ chủ yếu là: + Cân lực mômen lực quán tính chưa cân lực quán tính ly tâm, mơmen lực qn tính ly tâm; + Giảm mômen uốn cổ trục 2.2.2 Cơ cấu phân phối khí Cơ cấu phối khí dùng để thực trình thay đổi khí, thải khí thải ngồi kỳ thải nạp đầy khí nạp vào xilanh động kỳ nạp Động 4JH1-TC có cấu phân phối khí loại dùng xupáp treo, trục cam bố trí thân máy, với cách bố trí tạo cho buồng cháy có kích thước nhỏ gọn, giảm tổn thất nhiệt, dễ dàng bố trí đường nạp đường thải, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thải nạp đầy Hiện động diezel dùng phương án bố trí xupáp Tuy nhược điểm SVTH:Lê Thanh Tâm – Lớp 13C4B Tính tốn thiết kế động đốt (D4V4-0617) phương pháp bố trí xupáp treo dẫn động xupap phức tạp, làm tăng chiều cao động cơ, bố trí xupáp treo làm kết cấu nắp xilanh phức tạp Hình - Kết cấu chi tiết cấu phối khí động 4JH1-TC Mỗi xilanh động bố trí hai xupáp, xupáp nạp xupáp xả, xupáp đặt xen kẻ Đường nạp đường thải bố trí hai phía động cơ, giảm sấy nóng khơng khí nạp Trục cam bố trí hộp trục khuỷu, dẫn động từ trục khuỷu thông qua cấu bánh Xupáp dẫn động gián tiếp qua đội, đũa đẩy địn bẩy Xupáp chi tiết có điều kiện làm việc khắc nghiệt Khi làm việc nấm xupáp chịu tải trọng động tải trọng nhiệt lớn nên yêu cầu nấm xupáp phải có độ cứng vững cao, nên xupáp động 4JH1-TC chế tạo từ thép hợp kim 40Cr Động 4JH1-TC dùng xupáp có đáy bằng, mặt làm việc quan trọng xupáp mặt cơn, xupáp nạp có mặt nghiêng góc α = 300, cịn xupáp thải có mặt nghiêng góc α = 450 Mặt làm việc gia công kỹ mài rà với đế xupáp Khi làm việc thân xupáp trượt dọc theo ống dẫn hướng xupáp, ống dẫn hướng xupáp gắn chặt với nắp máy Đi xupáp có rãnh hãm hình trụ để lắp ghép với đĩa lị xo, đĩa lị xo lắp với xupáp hai móng hãm hình cơn, mặt xupáp tơi cứng để tránh mòn Để giảm hao mòn cho thân máy nắp xilanh chịu lực va đập xupáp, người ta dùng đế xupáp ép vào họng đường thải đường nạp Đế xupáp vịng hình trụ, có vát mặt để tiếp xúc với mặt côn nấm xupáp, mặt côn đế xupáp thường lớn mặt côn nấm xupáp khoảng (0,5  1)0, mặt ngồi đế xupáp có dạng hình trụ có tiện rãnh đàn hồi để lắp cho Để đảm bảo cho xupáp ép chặt vào đế xupáp xupáp địn bẫy phải có khe hở định gọi khe hở nhiệt SVTH:Lê Thanh Tâm – Lớp 13C4B Tính tốn thiết kế động đốt (D4V4-0617) Lị xo xupáp dùng để đóng kín xupáp đế xupáp đảm bảo xupáp chuyển động theo quy luật cam phân phối khí, q trình mở đóng xupáp khơng có tượng va đập mặt cam Ở động 4JH1-TC dùng lò xo xupáp nạp hai lò xo lồng vào xupáp thải nhằm tránh cho xupáp không bị bật động làm việc tốc độ cao Trục cam chi tiết quan nhất, dùng để dẫn động xupáp đóng mở theo quy luật định Trục cam bao gồm phần cam nạp, cam thải cổ trục, cam làm liền với trục Với động kỳ hàng xilanh, góc lệch 1 hai đỉnh cam tên hai xilanh làm việc nửa góc cơng tác k hai xilanh Ở động 4JH1-TC vật liệu dùng để chế tạo trục cam thép hợp kim 2.2.3 Hệ thống bôi trơn SVTH:Lê Thanh Tâm – Lớp 13C4B Tính tốn thiết kế động đốt (D4V4-0617) 2.2.3.1 Sơ đồ hệ thống bơi trơn Hình - Sơ đồ hệ thống bôi trơn động 4JH1-TC 2.2.3.2 Nguyên lý làm việc Bôi trơn phương pháp bôi trơn cưỡng sử dụng bơm bánh ăn khớp Bơm dẫn động từ trục khuỷu động thông qua bánh dẫn động trục bơm Dầu bôi trơn hút từ cácte thông qua lưới lọc, qua đường dầu để đến ổ trục khuỷu, ổ trục cam, bôi trơn ổ chốt (ổ đầu to truyền) bôi trơn chốt piston (trên truyền có bố trí đường dầu để dẫn dầu bôi trơn chốt piston (đầu nhỏ truyền), bôi trơn cấu phân phối khí xupáp, địn bẩy, cị mỏ ) Ngồi ra, đường dầu có đường ống dẫn dầu đến tua bin tăng áp để bôi trơn ổ đỡ trục tua bin Khi nhiệt độ dầu bôi trơn cao 80 0C làm giảm độ nhớt, van điều chỉnh mở cho dầu qua két làm mát Van an toàn bơm đảm bảo áp suất SVTH:Lê Thanh Tâm – Lớp 13C4B Tính tốn thiết kế động đốt (D4V4-0617) toàn hệ thống không đổi Trong trường hợp đường dầu bôi trơn bị kẹt ngun nhân đó, van an tồn mở cho dầu xả lại cácte Bề mặt xilanh, piston, chốt piston bánh bôi trơn phương pháp dầu vung toé Sau bôi trơn bạc đầu to truyền nhờ trục khuỷu quay với tốc độ lớn, dầu vung toé tạo thành lớp sương mù không gian cácte bên piston Những giọt dầu bám mặt gương xilanh, piston làm nhiệm vụ bôi trơn chi tiết rơi cácte 2.2.4 Hệ thống làm mát 2.2.4.1 Sơ đồ hệ thống làm mát Hình - 10 Sơ đồ hệ thống làm mát động 4JH1-TC 1- Két nước làm mát; 2- Nắp két nước; 3- Bình nước phụ; 4- Quạt gió; 5- Van nhiệt; 6- Bơm nước; 7- Turbo; 8- Nắp máy; 9- Van nhiệt làm mát EGR; 10- Van nhiệt làm mát dầu bôi trơn; 11- Bộ làm mát két dầu bôi trơn; 12- Bộ làm mát EGR;13- Car Heater 2.2.4.2 Nguyên lý làm việc Nước từ bình chứa nước, qua két làm mát, dẫn vào bơm nước, vào làm mát động Trong thời gian chạy ấm máy, nhiệt độ động nhỏ nhiệt độ làm việc van nhiệt (82 o C) nước khơng qua két làm mát mà thẳng đến bơm nước vào động Khi nhiệt độ động lớn nhiệt độ làm việc van nhiệt van mở cho nước từ động SVTH:Lê Thanh Tâm – Lớp 13C4B Tính tốn thiết kế động đốt (D4V4-0617) qua két làm mát đến bơm Như vậy, nước tuần hoàn cưỡng trình làm việc động Nắp két nước có van áp suất để trì áp suất bên mức độ định nhằm làm tăng hiệu bơm nước Nắp két nước có van chân không để cân với áp suất bên áp suất động giảm động nguội để tránh trường hợp két nước bị móp méo Bình nước phụ để tránh hao hụt nước làm mát để điều khiển áp suất bên kết nước, nhằm đảm bảo hiệu làm mát Khi động nóng, thể tích nước làm mát giãn nở khoảng 30% nhiệt độ lớn 90 0C lượng nước giãn nở tràn phần két nước có kích thước thích hợp để đáp ứng giãn nở Khi nhiệt độ giảm, áp suất nước két giảm nước hút trở lại két nước Tránh hao hụt nước làm mát giữ đủ nước cho két nước 2.2.5 Hệ thống nhiên liệu 2.2.5.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu 13 12 11 10 Hình - Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động 4JH1-TC 1- Thùng nhiên liệu; 2- Van điều khiển bốc nhiên liệu; 3- Cảm biến báo mức nhiên liệu; 4- Nắp thùng nhiên liệu; 5- Ống cung cấp nhiên liệu; 6- Ống hồi nhiên liệu; 7- Bầu tách nước; 8,9- Lọc nhiên liệu; 10Bơm cao áp; 11- Vòi phun; 12- Ống hồi; 13- Động 2.2.5.2 Nguyên lý làm việc SVTH:Lê Thanh Tâm – Lớp 13C4B Tính tốn thiết kế động đốt (D4V4-0617) Khi động làm việc nhiên liệu bơm cấp nhiên liệu đặt thùng chứa hút lên chuyển tới bơm cao áp, thông qua đường nhiên liệu nhiên liệu chuyển tới ống phân phối nhiên liệu từ ống phân phối, nhiên liệu phân phối tới vòi phun 11 phun vào xilanh động hỗn hợp với khơng khí nén, tạo thành hồ khí hay hỗn hợp tự cháy sinh công Nhiên liệu sau qua bơm cao áp nhiên liệu cao áp Từ đầu bơm phân phối đến cung cấp nhiên liệu cho vòi phun động theo thứ tự nổ 1-3-4-2 Để đảm bảo cho thành phần nhiên liệu phù hợp với chế độ hoạt động động Trong hệ thống người ta có lắp thêm cảm biến: áp suất khí nạp, tốc độ động cơ, nhiệt độ nước làm mát, vị trí bàn đạp ga Các cảm biến nhận tín hiệu chuyển điều khiển PCM Bộ điều khiển có nhiệm vụ xử lý tín hiệu từ cảm biến gởi phát tín hiệu điều khiển vịi phun Các tín hiệu định lượng nhiên liệu mà bơm cung cấp cho vòi phun SVTH:Lê Thanh Tâm – Lớp 13C4B Tính tốn thiết kế động đốt (D4V4-0617) CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG HOẶC CƠ CẤU 3.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, sơ đồ nguyên lý - Đưa dầu nhờn đén bôi trơn bề mặt ma sát - Lọc tạp chất cặn bã lẫn dầu nhờn - Tẩy rửa làm mát bề mặt ma sát Trong trình làm việc động cơ, hệ thống bơi tron phải làm việc ổn định, công suất dẫn động bơm phải nhỏ 3.2 Tính tốn thơng số 3.2.1 Tính bơm dầu Việc tính tốn bơm dầu nhằm mục đích xác định thơng số bơm: + Lưu lượng bơm dầu Vb + Các thông số bánh chủ động bị động bơm: mođun, số vòng quay, chiều dày bánh răng, đường kính vịng đỉnh, chân + Áp suất đầu vào, đầu bơm: Pv, Pr + Công suất bơm: Nb Để xác định thơng số, kích bơm dầu bôi trơn,ta phải xác định lưu lượng dầu bôi trơn cần thiết để bơi trơn bề mặt ma sát Vd, từ xác định lưu lượng bơm dầu cần cung cấp Vb Từ lưu lượng bơm ta sử dụng cơng thức tính liên quan để xác định kích thước chi tiết bơm 3.2.1.1 Lượng nhiệt dầu mang Lưu lượng dầu dùng để bôi trơn bề mặt ma sát xác định phương pháp cân nhiệt động theo tài liệu [2], nhiệt lượng dầu nhờn tải phụ thuộc nhiều vào trạng thái nhiệt ổ trục tổng nhiệt lượng nhiên liệu cháy xilanh sinh Qt Theo số liệu thực nghiệm, loại động đốt ngày nay, nhiệt lượng dầu đem Qd thường chiếm khoảng 1,5÷2% tổng nhiệt lượng nhiên liệu cháy xylanh sinh Qt Vì xác định Qd theo cơng thức sau: Qd = (0,0150,02) Qt [kcal/h] SVTH:Lê Thanh Tâm – Lớp 13C4B (3-1), [2] Tính tốn thiết kế động đốt (D4V4-0617) Chọn Qd = 0,02Qt Qt : Lượng nhiệt nhiên liệu cháy sinh trình cháy phụ thuộc vào công suất động Ne hiệu suất động ηe xác định theo phương trình sau: 632 N e Qt = ηe [kcal/h] (3-2),[2] Với ηe – Hiệu suất có ích động đốt trong: ηe = (0,25 ÷ 0,35), Chọn ηe = 0,3 Suy ra: Qd = 632.96 0,02 =4044,8 [kcal/h] 0,3 3.2.1.2 Lượng dầu cần thiết để bôi trơn bề mặt ma sát Lưu lượng dầu cần thiết để bôi trơn bề mặt ma sát phụ thuộc vào nhiệt lượng dầu bôi trơn mang Q d, khối lượng riêng dầu bôi trơn , tỷ nhiệt dầu Cd, xác định thông qua công thức sau: Qd Vd = Vd = Với: ρ.C d Δt [l/h] (3-3), [2] 4044,8 = 951,71 [l/h] 0,85.0,5.10 t = (1015) [0C] : Khoảng chênh nhiệt độ Cd = 0,5 [kcal/kg0C] : Tỷ nhiệt dầu   0,85 [kg/l] : Khối lượng riêng dầu [2] [2] [2] 3.2.1.3 Xác định lưu lượng bơm dầu Để đảm bảo cung cấp lượng dầu bôi trơn tới bề mặt ma sát nói bơm dầu cần phải cung cấp lưu lượng Vb’ dầu lớn gấp vài lần Do lưu lượng Vb’ [lít/h] bơm dầu xác định theo cơng thức kinh nghiệm: Vb’= (2÷3,5).Vd (3-4), [2] V’b = Vd =3.951,71=2855,15 [lít/h] = 7,931.10−4 [m3 /s ¿ Lưu lượng dầu bôi trơn bơm cung cấp Vb’ phụ thuộc vào lượng lý thuyết bơm Vb hiệu suất thủy lực bơm theo công thức: Vb’= V b= V Vb , Vb xác định : b' ηQ [lít/h] SVTH:Lê Thanh Tâm – Lớp 13C4B (3-5), [2] Tính tốn thiết kế động đốt (D4V4-0617) Vì ta sử dụng bơm bánh nên bơm có hiệu suất thủy lực là: Q= 0,7÷0,8 [2] Ta chọn Q = 0,7 Vậy lưu lượng lý thuyết bơm là: V b= V b' ηQ = (3-6) 4078,78 l/h 3.2.1.4 Xác định kích thước bơm dầu Gồm thơng số: mođun bánh răng: m, số vòng quay bánh chủ động: n, chiều dày bánh răng: b, đường kính vịng trịn lăn: Do, đường kính vịng đỉnh răng: De, chiều cao răng:h, đường kính chân răng: Dc, áp suất đầu rabơm: pr, áp suất đầu vào bơm: Pv, công suất bơm: Nb Sau xác định lưu lượng lý thuyết bơm Vb thơng số tính tốn ta thiết kế cho kích thước bơm nhỏ mà đảm bảo lưu lượng dầu cần thiết cung cấp cho bề mặt ma sát , Vb bơm phụ thuộc vào thông số chi tiết như: mođun, số vòng quay, chiều dày, số bánh chủ động, xác định theo công thức sau: Vb = (3-7), [2] Trong đó: + :Đường kính vịng sở bánh (m) Ta có =mZ + n: số vòng quay bánh chủ động, n = 3750 [vg/ph] + b: chiều dày bánh răng: (m) + h: Chiều cao bánh (m) Với bánh ăn khớp ngoài, bánh bơm dầu h=m Nên ta có: ; + m: Mơ đun bánh : m=4,5 (mm) m=0,0045 (m) + Z: Số Z=8 b= 60 V d 2 π ⋅m ⋅ z ⋅ n p = 60.4078,78 =0,032(m) 2 π 0,0045 3750  Xác định kích thước bánh SVTH:Lê Thanh Tâm – Lớp 13C4B Tính tốn thiết kế động đốt (D4V4-0617) Đường kính vịng trịn lăn: Do1 = = 4,5.8 = 36 [mm] Đường kính vòng đỉnh răng: De1 = m.( +2) = 4,5.(8+2) = 45 [mm] Chiều cao răng: h1 = m = 4,5 = 4,5 [mm] Đường kính chân răng: Dc1 = De1 - 2h1 = 45 – 2.4,5 = 36 [mm] 3.2.1.5.Xác định công suất dẫn động bơm dầu Lưu lượng bơm phụ thuộc nhiều vào công suất bơm, công suất bơm dầu lại thay đổi theo thông số: lưu lượng lý thuyết bơm Vb, áp suất bơm tạo p hiệu suất giới: Công suất dẫn động bơm tính theo cơng thức sau: Nb= 1 Vb ( Pr−Pv ) nm 27000 ; KW (3-9), [2] Trong đó: : hiệu suất giới bơm dầu dầu nhờn xét đến tổn thất ma sát thủy động lấy: Nb= 0,85÷ 0,9, chọn: Nb= 0,85 [2] P: Áp suất bơm tạo ra, p=0,6 Vb= 7,931.10 −4 Vậy cơng suất bơm là: Nb =0,522[KW] 3.2.2 Tính lọc dầu 3.2.2.1 Phân tích chọn loại bầu lọc Thiết bị lọc dầu loại động đốt ngày chia làm loại chính: - Bầu lọc khí: dùng phần tử lọc khí, loại dùng - Bầu lọc thấm: bầu lọc thấm dùng rộng rãi, nguyên lý làm việc bầu lọc thấm cụ thể sau: Dầu nhờn có áp suất cao thấm qua khe hở nhỏ( khe hở nhỏ đến 0,1m) phần tử lọc Do phần tử có đường kính lớn kích thước khe hở bị giữ lại dầu nhờn lọc SVTH:Lê Thanh Tâm – Lớp 13C4B Tính tốn thiết kế động đốt (D4V4-0617) Bầu lọc thấm thường dùng loại lõi lọc bằng: kim loại, giấy, len dạ, hàng dệt Ưu điểm bầu lọc thấm khả lọc tốt, lọc sạch, sử dụng rộng rãi Nhưng nhược điểm thời gian sử dụng ngắn - Bầu lọc ly tâm: năm gần đây, bầu lọc ly tâm dùng rộng rãi chúng có ưu điểm sau: + Do không dùng lõi lọc nên bảo dưỡng không cần thay phần tử lọc + Tính lọc phụ thuộc vào mức độ cặn bẩn lắng đọng bầu lọc + khả lọc tốt nhiều so với loại lọc thấm dùng lõi lọc - Lọc từ tính: lọc từ tính chủ yếu dùng để lọc mạt sắt dầu nhờn, loại lọc thường dùng nam châm lắp nút dầu đáy cacte,do hiệu cao nên dùng rộng rãi - Lọc hóa chất: loại chủ yếu dùng hóa chất cácbon hoạt tính, phèn chua để hấp thu tạp chất, không dùng loại Qua phân tích ưu nhược điểm loại bầu lọc trên, ta chọn bầu lọc toàn phần loại lọc thấm dùng lọc giấy làm nhiệm vụ lọc tinh có nhiều ưu điểm sử dụng thời gian sử dụng ngắn, cần phải thay định kỳ với nguyên lý làm việc sau: SVTH:Lê Thanh Tâm – Lớp 13C4B Tính tốn thiết kế động đốt (D4V4-0617) Hình – 3: Kết cấu bầu lọc tồn phần 11-Vịng làm kín 12- Đường dầu vào 13- Tấm lọc 14- Vỏ lọc dầu 15- Van an toàn Dầu nhờn qua lỗ (2) vào lọc dầu Khi làm việc bình thường dầu qua lọc để lại cặn bẩn thành lọc theo đường dầu bôi trơn Khi lọc bị tắc nhiều cặn bẩn bám lên dầu xuống phía đẩy van an tồn (5) lên bơi trơn mà khơng cần lọc 3.2.2.2 Tính tốn bầu lọc Tính tốn bầu lọc dùng lõi giấy khó thường khơng xác định xác khả thơng qua bầu lọc Khi thiết kế ta tham khảo bầu lọc động có cơng suất tương đương Căn vào dung tích cơng tác động 3.5l nên ta chọn bầu lọc có kích thước sau: Đường kính lõi lọc: 116 (mm) Chiều cao lõi lọc: 126 (mm) 3.2.3 Tính lượng dầu chứa các-te Lưu lượng dầu các-te Vct xác định theo công thức kinh nghiệm sau: Đối với động xăng : Vct = (0,060,12)Ne [l] SVTH:Lê Thanh Tâm – Lớp 13C4B (3-13), [2] Tính tốn thiết kế động đốt (D4V4-0617) Chọn Vct = 0,08.Ne = 0,08.96 = 7,68 [l] Vậy lượng dầu chứa các-te 7,68 [l] SVTH:Lê Thanh Tâm – Lớp 13C4B Tính tốn thiết kế động đốt (D4V4-0617) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Bình, Nguyễn Tất Tiến “Nguyên lý Động đốt trong” Nhà xuất giáo dục, năm 1994 [2] Nguyễn Bốn, Hoàng Ngọc Đồng “Nhiệt kỹ thuật” Nhà xuất giáo dục, năm 1999 [3] Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến “Kết cấu tính tốn Động đốt trong, Tập 1” Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, năm 1979 [4] Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến “Kết cấu tính tốn Động đốt trong, Tập 2” Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, năm 1979 [5] Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến “Kết cấu tính tốn Động đốt trong, Tập 3” Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, năm 1979 [6] Bùi Văn Ga, Văn Thị Bông, Phạm Xuân Mai, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng “Ơtơ nhiễm mơi trường” Nhà xuất giáo dục, năm 1999 [7] Nguyễn Phước Hoàng, Phạm Đức Nhuận, Nguyễn Thạch Tân, Đinh Ngọc Ái, Đặng Huy Chí “Thủy lực máy thủy lực” Nhà xuất giáo dục, năm 1996 [8] Tài liệu động 4JH1-TC tài liệu liên quan SVTH:Lê Thanh Tâm – Lớp 13C4B