Đồ án: tính toán và thiết kế hệ thống nhiên liệu của động cơ theo các thông số kĩ thuật

Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: DƯƠNG VIỆT DŨNG LỜI NÓI ĐẦU Những năm gần đầy, kinh tế Việt Nam phát triển mạnh Bên cạnh kỹ thuật nước ta bước tiến Trong phải nói đến ngành động lực sản xuất ôtô, liên doanh với nhiều hãng ôtô tiến giới sản xuất lắp ráp ơtơ Để góp phần nâng cao trình độ kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật ta phải tự nghiên cứu chế tạo, yêu cầu cấp thiết Có ngành ơtơ ta phát triển Sau học hai môn ngành động đốt (Nguyên lý động đốt trong, Kết cấu tính tốn động đốt trong) số môn sở khác (sức bền vật liệu, lý thuyết, vật liệu học, ), sinh viên giao nhiệm vụ làm đồ án mơn học kết cấu tính tốn động đốt 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 đồ án này, em giao nhiệm vụ tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu động theo thông số kĩ thuật Đây hệ thống thiếu động đốt Nó dùng để cung cấp nhiên liệu tạo q trình cháy để sinh cơng Trong q 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 Cuối cùng, em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy, tận tình truyền đạt lại kiến thức quý báu cho em Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy DƯƠNG VIẾT DŨNG quan tâm cung cấp tài liệu, nhiệt tình hướng dẫn trình làm đồ án Em mong muốn nhận xem xét dẫn thầy để em ngày hồn thiện kiến thức Đà nẵng, ngày tháng 11 năm 2010 Sinh viên TRỊNH ĐÌNH TIẾN SVTH: Trịnh Đình Tiến -Lớp 09C4LT Trang Đồ án mơn học: Thiết kế ĐCĐT THƠNG SỐ KỸ THUẬT số xilanh/cách bố trí thứ tự làm việc loại nhiên liệu cơng suất cực đại/số vịng quay (KW/vg/ph) Tỷ số nén Số kỳ Đường kính /hành trình piston(mm) Tham số kết cấu Áp suất cực đại (MN/m^2) Khối lượng nhóm piston(kg) Khối lượng nhóm truyền (kg) Góc đánh lửa sớm (độ) Góc phối khí (độ) Hệ thống nhiên liệu Hệ thống bôi trơn Hệ thống làm mát Hệ thống nạp Hệ thống phối khí SVTH: Trịnh Đình Tiến -Lớp 09C4LT GVHD: DƯƠNG VIỆT DŨNG     KÝ HIỆU i GIÁ TRỊ 4/thẳng hàng 1-3-2-4 xăng Ne/n ε τ D/S λ Pzmax mpt mtt θs α1 α2 α3 α4 86,8 / 6130 10.2 78,5 / 86 0,27 5,9 0,6 0,8 12 10 63 40 EFI Cưỡng cácte ướt Cưỡng bức, sử dụng môi chất lỏng Không tăng áp 16valve - DOHC Trang Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: DƯƠNG VIỆT DŨNG VẼ ĐỒ THỊ 1.1 VẼ ĐỒ THỊ CÔNG 1.1.1 Các số liệu chọn trước q trình tính tốn pr= 0,115 (MN/m2) - Áp suất khí sót [Pr=(1,05-1,1)Pth Pth=(1,02-1,04)Po] pa= 0,088 (MN/m2) - Áp suất cuối trình nạp [động không tăng áp Pa=(0,8-0,9) Pk] n1=1,34 - Chỉ số nén đa biến trung bình [n1=(1,34÷1,39)] n2=1,23 - Chỉ số giãn nở đa biến trung bình [n2=(1,23÷1.27)] ρ=1,00 - Tỉ số giản nở sớm 1.1.2 Xây dựng đường cong nén Phương trình đường nén: Rút ta có: Đặt : i= p.Vn1 = cosnt => pc.Vcn1 = pnx.Vnxn1 ( ) Vc pnx = pc V nx V nx V c Ta có: n1 pnx = pc i n1 Trong đó: pnx Vnx áp suất thể tích điểm đường nén i tỉ số nén tức thời n pc = pa ε 1= 0,088.10,21,34=1,98(MN/m2) 1.1.3 Xây dựng đường cong giãn nở Phương trình đường giãn nở: p.Vn2 = cosnt Rút ta có: ( ) Vz p gnx = pz V gnx n2 Với : V z =V C (vì ρ=1) đặt : Ta có: pnx = p z => pz.Vcn2 = pgnx.Vgnxn2 i= V gnx Vc n i Trong pgnx Vgnx áp suất thể tích điểm đường giãn nở 1.1.4 Tính Va, Vh, Vc Va = Vc +Vh V h= π ( , 0785 ) π D2 S= , 086=0 , 416 10−3 ( m3 ) =0 , 416 ( dm ) 4 SVTH: Trịnh Đình Tiến -Lớp 09C4LT Trang Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT V C= Vh GVHD: DƯƠNG VIỆT DŨNG , 416 =0 ,0452 ( dm ) ε −1 10 ,2−1 = V a =V C +V h =ε V c =10 ,2 , 046=0 , 461 ( dm ) V z =V c=0 , 0461 ( dm ) Cho i tăng từ đến ε ta lập bảng xác định tọa độ điểm đường nén đường giãn nở 1.1.5 Bảng xác định tọa độ điểm trung gian Bảng i 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10 10 i*Vc 0.04 0.09 0.13 0.18 0.22 0.27 0.31 0.36 0.40 0.45 0.46 Vbd(mm ) i^n1 Pnx Pnbd i^n2 Pgnx Pgnb d 16.0 1.000 1.977 67.0 1.000 5.900 200.0 32.0 2.532 0.781 26.5 2.346 2.515 85.3 48.0 4.359 0.454 15.4 3.862 1.528 51.8 64.0 6.409 0.308 10.5 5.502 1.072 36.3 80.0 8.642 0.229 7.8 7.240 0.815 27.6 96.0 11.034 0.179 6.1 0.651 22.1 112.0 13.565 0.146 4.9 0.539 18.3 128.0 16.223 0.122 4.1 0.457 15.5 144.0 18.997 0.104 3.5 0.395 13.4 160.0 21.878 0.090 3.1 0.347 11.8 163.2 22.466 0.088 3.0 9.060 10.95 12.90 14.91 16.98 17.40 0.339 11.5 XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỂM ĐẶC BIỆT VÀ HIỆU CHỈNH ĐỒ THỊ CƠNG  Điểm r(Vc,Pr) Vc-thể tích buồng cháy Vc=0,045 [l] Pr-áp suất khí sót, phụ thuộc vào tốc độ động chọn Pr=0.115 [MN/m2] vậy : r(0,045 ;0,115)  Điểm a(Va ;Pa) SVTH: Trịnh Đình Tiến -Lớp 09C4LT Trang Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: DƯƠNG VIỆT DŨNG Với Va=ε.Vc=10,2.0,045=0,461 [l] Pa=0,088[MN/m2] điểm a(0,461 ;0,088)  Điểm b(Va;Pb) với Pb: áp suất cuối trình giãn nở n2 ρ 5,9 Pb =P z n2 = =0 , 34[ MN /m ] ,23 ε 10 , điểm b(0,461;0,34) Các điểm đặc biệt: r(Vc ; pr) = (0,045 ; 0,115) ; b(Va ; pb) = (0,461 ; 0,34) ; a(Va ; pa) = (0,461 ; 0,088) c(Vc ; pc) = (0,045 ; 1,98) z(Vc ; pz) = (0,045 ; 5,9) 1.1.6 Vẽ đồ thị công Để vẽ đồ thị công ta thực theo bước sau: + Chọn tỉ lệ xích: μ p= μ v= 5,9 =0 , 0295 ( MN /m2 /mm ) 200 , 046 =0 , 0028262 ( dm /mm ) 16 + Vẽ hệ trục tọa độ đó: trục hồnh biểu diễn thể tích xi lanh, trục tung biểu diễn áp suất khí thể + Từ số liệu cho ta xác định tọa độ điểm hệ trục tọa độ Nối tọa độ điểm đường cong thích hợp đường cong nén đường cong giãn nở + Vẽ đường biểu diễn trình nạp trình thải hai đường thẳng song song với trục hoành qua hai điểm Pa 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) μ s= s th 86 = =0 ,5842 Ơ ( mm /mm ) sbd 163 , 2−16 - Tỉ lệ xích đồ thị brick: - λ R = Lấy phía phải điểm O’ khoảng : OO’ SVTH: Trịnh Đình Tiến -Lớp 09C4LT Trang Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: DƯƠNG VIỆT DŨNG λ R , 27 43 = = =9 , 94 μ , 5842 s Giá trị biểu diễn : OO’ (mm) - - Dùng đồ thị Brick để xác định điểm: -  Đánh lửa sớm (c’)  Mở sớm (b’) đóng muộn (r’’) xupap thải  Mở sớm (r’) đóng muộn (d ) xupap hút Áp suất cực đại chu trình thực tế thường nhỏ áp suất cực đại tính toán : pz’ = 0,85.pz = 0,85.5,9 = 5,015 (MN/m2) Vẽ đường đẳng áp pz’ = 5,015 (MN/m2) Điểm z’ xác định trung điểm đoạn thẳng giới hạn đường đẳng tích Vc đường cháy giản nở - 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 + ( pz’ -pc ) pc’’ = 1,98 + ( 5,015 - 1,98 ) = 2,99 (MN/m2) Nối điểm c’, c’’, z’ lại thành đường cong liên tục dính vào đường giãn nở - Áp suất cuối trình giãn nở thực tế pb’’: Áp suất cuối trình giãn nở thực tế thường thấp áp suất cuối trình giãn nở lý thuyết mở sớm xupap thải Pb’’ = pr + ( pb - pr ) Pb’’ = 0,115 + ( 0,34 - 0,115 ) = 0,2275(MN/m2) Nối điểm b’, b’’ tiếp dính với đường thải prx - Nối điểm r với r’’, r’’ xác định từ đồ thị Brick cách gióng đường song song với trục tung ứng với góc độ đồ thi Brick cắt đường nạp pax r’’ *) Sau hiệu chỉnh ta nối điểm lại đồ thị cơng thực tế SVTH: Trịnh Đình Tiến -Lớp 09C4LT Trang Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT 3° o o' 18 12° 10° 63 ° 17 40° P(MN/m²) GVHD: DƯƠNG VIỆT DŨNG 16 z 5,9 15 14 12 5,015 z' c' 10 11 µP=0,0295 [ MN/m².mm] µv=0,002875 [dm³/mm] µs=0,5842 [mm/mm] 2' d r r' r'' 1Vc 2Vc 3Vc 4Vc 5' 5Vc 6Vc 9Vc b b'' a 10Vc Vc [dm³] 7Vc 8Vc Pjmin Pjmax 2,99 13 6' 7' Hình 1.1- Đồ thị cơng SVTH: Trịnh Đình Tiến -Lớp 09C4LT Trang Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: DƯƠNG VIỆT DŨNG 1.2.ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN Động đốt kiểu piston thường có vận tốc lớn ,nên việc nghiên cứu tính toán động học và động lực học của cấu trục khuỷu truyền (KTTT)là cần thiết để tìm quy luật vận động của chúng và để xác định lực quán tính tác dụng lên các chi tiết cấu KTTT nhằm mục đích tính toán cân bằng ,tính toán bền của các chi tiết và tính toán hao mòn động Trong động đốt kiểu piston cấu KTTT có loại loại giao tâm và loại lệch tâm Ta xét trường hợp cấu KTTT giao tâm 1.2.1 Động học của cấu giao tâm : Cơ cấu KTTT giao tâm là cấu mà đường tâm xilanh trực giao với đường tâm trục khuỷu tại điểm (hình vẽ) O - Giao âiãøm ca âỉåìng tám xi lanh A v âỉåìng tám trủc khuu x C - Giao âiãøm ca âỉåìng tám B truưn v âỉåìng tám chäút khuu ' B' - Giao âiãøm ca âỉåìng tám xy S  lanh v âỉåìng tám chäút piston l A - Vë trê chäút piston piston åí ÂCT B - Vë trê chäút piston piston åí B ÂCD C R - Bạn kênh quay ca trủc khuu  R (m) l - Chiãưu di ca truưn (m) O S - Haỡnh trỗnh cuớa piston (m) x - Âäü dëch chuøn ca piston tỉì ÂCT ỉïng våïi gọc quay trủc khuu (m) - Gọc làõc ca truưn HV1.2 Sơ đờ cơỉïng cấu KTTT giao tâm våïi goïc (âäü) ÂC T ÂC D 1.2.1.1 Xác định độ dịch chuyển (x) của piston bằng phương pháp đồ thị Brick -Theo phương pháp giải tích chuyển dịch x của piston được tính theo công thức : [ ] λ x≈R ( 1−cos α )+ ( 1−cos α ) -Các bước tiến hành vẽ sau: SVTH: Trịnh Đình Tiến -Lớp 09C4LT Trang Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT + chọn tỷ lệ xích μ x= GVHD: DƯƠNG VIỆT DŨNG 86 =0 ,5842 ( mm/mm ) 163 , 2−16 μα =2 (độ/mm) + 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’ khoảng λ R λ S ,27 86 = = = =9 , 94 ( mm/mm ) μ μ , 5842 s s OO’ + 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 khuỷu, trục 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 100 ; 200…1800 tương ứng trục tung đồ thị x=f(α) để xác định chuyển vị tương ứng + Nối giao điểm ta có đồ thị biểu diễn hành trình piston x = f(α) 1.2.1.2 Đồ thị biểu diễn tốc độ piston v=f(α) * Vẽ đường biểu diễn tốc độ theo phương pháp đồ thị vòng Nguyễn Đức Phú + Xác định vận tốc chốt khuỷu: π n π 6130 ω = 30 = 30 = 641,6 (rad/s) + Chọn tỷ lệ xích μ vt=μ s ω =641 ,6.0 ,5842=374 ,82 (mm/s/mm) + Vẽ nửa đường trịn tâm O bán kính R1 phía đồ thị x() với R1 = R ω.=43.641,6=27588,8 (mm/s) 27588 , =73 ,6 (mm) 374 , 82 Giá trị biểu diễn: R1= + Vẽ đường trịn tâm O bán kính R2 với: ω λ 641,6.0,27 R2 = R μvt = 43 2.374,82 = 9,94.(mm) + Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R1 thành 18 phần đánh số thứ tự 0;1;2 …18 SVTH: Trịnh Đình Tiến -Lớp 09C4LT Trang Đồ án môn học: Thiết kế ĐCĐT GVHD: DƯƠNG VIỆT DŨNG + 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 đường song song với AB kẻ từ điểm 0’;1’;2’…tương ứng tạo thành giao điểm Nối giao điểm lại ta có đường cong giới hạn vận tốc piston Khoảng cách từ đường cong đến nửa đường tròn biểu diễn trị số tốc độ piston ứng với góc  [độ] SVTH: Trịnh Đình Tiến -Lớp 09C4LT Trang 10