Đồ án động cơ đốt trong

Tính quá trình nạp ,tính quá trình nén ,tính quá trình cháy,tính quá trình giãn nở,tính toán các thông số chu trình công tác,vẽ đồ thị công,tính toán động lực học ,tính bền piston ,xéc măng có đính kèm file excel vẽ đồ thị công cho động cơ đốt trong chi tiết

Các thông số chọn

Áp suât môi trường p o

Áp suất môi trường po là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ: po = 0,1 Mpa

Nhiệt độ môi trường T o

Lựa chọn nhiệt độ môi trường theo nhiệt độ bình quân cả năm. Ở nước ta chọn T = 297K

Áp suất cuối quá trình nạp p a

Do động cơ là động cơ không tăng áp nên chọn pa = (α)0,8 - 0,9 )po

Áp suất khí thải p r

Áp suất khí thải phụ thuộc vào các thông số như pa Ta có thể chọn pr nằm trong phạm vi: pr = (α)1,10-1,15)pk

I.2.5/ Mức độ sấy nóng môi chất

Độ chênh lệch nhiệt độ (T) phụ thuộc vào quá trình hình thành hòa khí, có thể xảy ra bên trong hoặc bên ngoài xy lanh Đối với động cơ IFA-W50, đây là động cơ diesel với quá trình hình thành hòa khí bên trong xy lanh, dẫn đến mức độ sấy nóng lớn Giá trị T dao động trong khoảng 20-40 K.

Nhiệt độ khí sót T r

Nếu quá trình giãn nở càng triệt để, nhiệt độ Tr càng thấp.Với động cơ điezen

Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt  t

Tỷ nhiệt của môi chất thay đổi rất phức tạp nên thường phải căn cứ vào hệ số dư lượng không khí α để hiệu đính.

Với động cơ điezen α > 1,4 nên ta chọn  t = 1,10

Hệ số quét buồng cháy  2

Với động cơ không tăng áp  2 = 1

Hệ số nạp thêm  1

Phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí Thông thường 1= (α)1,02- 1,07 ) Ở đây ta chọn  1 = 1,07.

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z,  z

Lượng nhiệt phát ra từ nhiên liệu khi sinh công và tăng nội năng được so sánh với nhiệt lượng từ việc đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu Đối với động cơ diesel, hiệu suất được xác định trong khoảng từ 0,70 đến 0,85, và trong trường hợp này, ta chọn hiệu suất là 0,75.

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b,  b

Đối với động cơ điezen  b = (α)0,80 ÷ 0,90) Ở đây ta chọn b = 0,87 (α)Tại điểm b lượng nhiệt trao đổi với vách xy lanh ra môi trường ngoài lớn b = cb

Hệ số hiệu đính đồ thị công  d

Chu trình công tác thực tế của động cơ diesel thường sai lệch đáng kể so với chu trình lý thuyết đã tính toán Sự khác biệt này được thể hiện qua hệ số hiệu suất  d, với giá trị dao động từ (α)0,92 đến 0,97.

Hệ số tăng áp

II.1/ Tính toán quá trình nạp

II.1.1/ Hệ số khí sót  r

Trong đó : m là chỉ số nén đa biến trung bình của khí sót m = 1,45 ÷ 1,50

Ta chọn m = 1,5 Thay số vào ta có

II.1.2/ Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a m 1 m (α)T 0 T) t T r r pa

Thay số vào ta có:

TÍNH TOÁN CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC

Tính toán quá trình nạp

II.1.1/ Hệ số khí sót  r

Trong đó : m là chỉ số nén đa biến trung bình của khí sót m = 1,45 ÷ 1,50

Ta chọn m = 1,5 Thay số vào ta có

II.1.2/ Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a m 1 m (α)T 0 T) t T r r pa

Thay số vào ta có:

Thay số vào ta được :

II.1.4/ Lượng khí nạp mới M 1

II.1.5/ Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu M 0

Với nhiên liệu của động cơ điezen C=0,87 ; H= 0,126 ; O = 0,004

II.1.6/ Hệ số dư lượng không khí α Đối với động cơ điezen Y236: α = M1

Tính toán quá trình nén

II.2.1/ Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí( khí nạp mới ) mcv19,806 0,00209T (α) kJ/kmol.độ) (α)10)

II.2.2/ Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy( khí sót)

Với hệ số dự lượng α > 1 Ta tính theo công thức

II.2.3/ Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén (hỗn hợp khí công tác) được tính theo công thức sau v v r v r mc mc" mc ' 1

Thay (α)10) và (α)12) vào (α)13) và biến đổi ta có a’v = r r

II.2.4/ Chỉ số nén đa biến trung bình n 1

Chỉ số nén đa biến trung bình (n1) chịu ảnh hưởng lớn từ các thông số kết cấu và vận hành của động cơ, bao gồm kích thước xy lanh, loại buồng cháy, số vòng quay, phụ tải và trạng thái nhiệt Sự gia tăng hoặc giảm của n1 tuân theo quy luật rằng mọi yếu tố làm mất nhiệt của môi chất sẽ dẫn đến sự giảm n1 Giả thiết rằng quá trình nén diễn ra như một quá trình đẳng nhiệt, chúng ta có thể xác định n1 thông qua một phương trình cụ thể.

Với phương pháp dò nghiệm ta lấy n1 = 1,3691 và thay vào vế phải tính được n1 vế phải = 1,37846

II.2.5/ Áp suất cuối quá trình nén p c

Tính theo công thức sau: pc = pa. n1 =0,09.18,7 1.3691 = 4,5298 (α)MPa) (α)18)

II.2.6/ Nhiệt độ cuối quá trình nén

II.2.7/ Lượng môi chất công tác của quá trình nén

Tính toán quá trình cháy

II.3.1/ Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết β o βo = M2

  (α)21) Độ tăng mol ∆M của động cơ điezen IFA-W50 được xác định theo công thức sau

Do đó với động cơ điezen : βo =1+

II.3.2/ Hệ số thay đổi phân tử thực tế β o r

II.3.3/ Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z, β z z o z r

II.3.4/ Lượng sản vật cháy M 2

II.3.5/ Nhiệt độ tại điểm z, Tz:

Nhiệt độ Tz được tính bằng cách giải phương trình sau :

Trong đó : QH : nhiệt trị thấp của dầu diezen QH = 42500(α)kJ/kmol)

' 19,8363 0,00211.948 21,8354 mc vc    (kj/kmol.độ) mc"pz: tỷ nhiệt mol đẳng áp trung bình tại điểm z và được tính: mc" pz  8,314 mc"vz  (α)27)

Thay (α)10),(α)12) vào (α)28) rút gọn ta được mc"vz = 20,77+ 0,00273.Tz

Vậy tỷ nhiệt đẳng áp trung bình tại z là: b"p mc" pz  a " p  2 Tz = 29,0848+ 0,00273.Tz (α)29)

Thay (α)29),(α)30) và (α)31) vào (α)26) ta có phương trình bậc 2 với Tz :

Giải phương trình ta được Tz = 2023 (α)K)

II.3.6/ Áp suất tại điểm z, p z

Pz = λ pc =1,5.4,529 = 6,794 (α)MPa) (α)33)Trong đó λ là hệ số tăng áp được chọn = 1,5

Tính toán quá trình giãn nở

II.4.1/ Hệ số giãn nở sớm

II.4.2/ Hệ số giãn nở sau

II.4.3/ Chỉ số giãn nở đa biến trung bình

Với động cơ điesel Tb = n 1 Tz

Q H là nhiệt trị thấp của nhiên liệu, với động cơ điezen Q * H  Q HB500 (α)kJ/kmol)

Sử dụng phương pháp dò nghiệm:

Thay n2 = 1,2275 vào vế phải phương trình ta tính được vế phải= 0,2278

Ta tính được sai số   n (α)1, 2275 1) 0, 2278    0,0003 < 0,2% thỏa mãn điều kiện Vậy ta chọn n2 = 1,2275

II.4.4/ Áp suất của quá trình giãn nở

II.4.5/ Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở

II.4.6/ Kiểm tra nhiệt độ khí sót

Ta có nhiệt độ của khí thải được tính theo công thức sau: m 1 r m rt b b

Tính toán các thông số chu trình công tác

II.5.1/ Áp suất chỉ thị trung bình p’ i Đối với động cơ điezen p 1 1 1

II.5.2/ Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p i pi = φd pi’ = 0,952 0,851 =0,813 (α)MPa) (α)41)

II.5.3/ Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g i

II.5.4/ Hiệu suất chỉ thị  m

II.5.5/ Áp suất tổn thất cơ giới p m Áp suất này được biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính đối với tốc độ trung bình của piston, với vận tốc trung bình của piston được tính theo công thức: vtb = S.n 0,140.2028 9,7

Với động cơ điezen cao tốc ta sử dụng công thức: pm= 0,015+ 0,0156 vtb = 0,166 (α)MPa) (α)45)

II.5.6/ Áp suất có ích trung bình p e pe = pi – pm = 0,813 - 0,166 = 0,646 (α)Mpa) (α)46)

II.5.7/ Hiệu suất cơ giới  m m e i p

II.5.8/ Suất tiêu hao nhiên liệu g e ge = i m g

II.5.9/ Hiệu suất có ích η e ηe = ηi.ηm = 0,4119.0,795 = 0,327 (α)49)

II.5.10/ Kiểm nghiệm đường kính xy lanh D theo công thức tt h

VẼ VÀ HIỆU ĐÍNH ĐỒ THỊ CÔNG

Các số liệu đã có

- Áp suất quá trình nạp: pa = 0,09 (α)MPa)

-Áp suất quá trính thải: pr = 0,105 (α)MPa)

-Áp suất tại điểm z: pz = 6,794 (α)MPa)

-Áp suất tại điểm b: pb = 0,324 (α)MPa)

- Áp suất tại điểm c: pc = 4,529 (α)MPa)

- Chỉ số nén đa biến n1: n1 = 1,3691 ;

- Chỉ số giãn nở đa biến n2: n2 = 1,2275

Xác định quá trình nén a-c và quá trình giãn nở z-b

Để xác định các quá trình nén và giãn nở ta lập bảng sau:

Ta có pV n1 = const  pxVx n1 = pcVc n1 Đặt Vx = iVc, trong đó i = 1

* Quá trình giãn nở tương tự như vậy với quá trình giãn nở ta có: px 2 2

Qúa trình nén Qúa trình giãn nở

GTBD Vc i*Vc px biểu diễn px biểu diễn

Vẽ đồ thị công

Sau khi hoàn thành bảng tính cho quá trình nén và giãn nở, chúng ta tiến hành vẽ đồ thị dựa trên số liệu đã có Tiếp theo, cần vẽ thêm quá trình nạp và thải lý thuyết bằng hai đường song song với trục hoành, đi qua hai điểm pa và pr Cuối cùng, sau khi hoàn tất việc vẽ, cần phải hiệu đính đồ thị công chỉ thị để đảm bảo tính chính xác.

- Vẽ đồ thị Brick đặt phía trên đồ thị công:

- Tỉ lệ xích của hành trình piston S là:

S= S 140 bieudien  220 = 0,63 (α)mm/mm biểu diễn) (α)53) Giá trị biểu diễn bán kính đường tròn Brick (α)nửa hành trình piston) là:

 Ta có thông số kết cấu của động cơ là: tt tt

Ta tính được đoạn OO’ là:

Và giá trị biểu diễn đoạn OO’ trên đường tròn Brick tính được theo công thức: đoạn biểu diễn lOO’ s

Hiệu đính đồ thị công

III.4.1/ Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp: (điểm a).

Từ điểm O' trên đồ thị brick, xác định góc đóng muộn β2 = 20 độ của xupap thải Bán kính này cắt vòng Brick tại điểm a' Từ a', vẽ đường song song với tung độ cắt pa tại a Kết nối điểm r trên đường thải với a để tạo ra đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp.

III.4.2/ Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén: (điểm c) Áp suất cuối quá trình nén thực tế do có sự phun sớm nên thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết pc đã tính.Theo kinh nghiệm, áp suất cuối quá trình nén thực tế pc’ có thể xác định theo công thứ sau : pc’ = pc + 1 (α) )

Từ đó ta xác định được tung độ của điểm c ’ trên đồ thị công:

III.4.3/ Hiệu đính điểm phun sớm (c”)

Do hiện tượng phun sớm, đường nén thực tế tách biệt với đường nén lý thuyết tại điểm c” Điểm c” được xác định từ điểm O’ trên đồ thị Brick, với góc phun sớm φi = 20 độ, tại đó bán kính cắt vòng tròn Brick tại một điểm.

Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường nén tại điểm c” Nối điểm c” đến điểm c’ ta được đường nén thực tế.

III.4.4/ Hiệu đính điểm đạt p zmax thực tế Áp suất pzmax thực tế trong quá trình cháy giãn nỡ không đạt trị số lý thuyết như trong động cơ xăng Theo thực nghiệm, điểm đạt trị số áp suất cao nhất là từ 12 o -

Điểm pzmax trong quá trình cháy giãn nở được xác định từ điểm O’ trên đồ thị Brick bằng cách xác định góc 15 độ trước điểm chết trên theo góc quay trục khuỷu Từ điểm này, vẽ một đường song song với trục tung để cắt đường pz tại điểm z.

III.4.5/ Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình thải thực tế: (điểm b)

Hiện tượng mở sớm xupáp thải dẫn đến quá trình thải thực tế diễn ra sớm hơn lý thuyết Để xác định điểm b’, ta bắt đầu từ điểm O’ trên đồ thị Brick, xác định góc mở sớm xupáp thải β1 = 56 độ Bán kính này cắt đường tròn Brick tại một điểm, từ đó ta vẽ đường song song với trục tung để cắt đường giãn nở tại điểm b’.

III.4.6/ Hiệu đính điểm kết thúc quá trình giãn nở (điểm b”) Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế p”b thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở lý thuyết do xupáp thải mở sớm Theo công thức kinh nghiệm ta có thể xác định được: r r b b

Từ đó ta xác định tung độ của điểm b ’’ là:

Sau khi xác định được các điểm b’, b” ta dùng cung thích hợp nối với đường thải.

VẼ CÁC ĐƯỜNG BIỂU DIỄN CÁC QUY LUẬT ĐỘNG HỌC

Đường biểu diễn hành trình piston x=f(α)α)

- Chọn tỉ lệ xích 0,60 (α)mm/độ).

- Chọn hệ trục toạ độ như trong hình vẽ.

- Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 10 0 , 20 0 , 180 0

Khi hạ các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm tương ứng 10°, 20°, …, 180° trên trục tung của đồ thị x = f(α), ta xác định được các giá trị chuyển vị x tương ứng với các góc này.

- Nối các điểm xác định chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ x = f(α)α).

Đường biểu diễn tốc độ piston v=f(α)α)

- Vẽ nửa vòng tròn tâm O bán kính R.

- Vẽ vòng tròn tâm O bán kính là .R/2

- Chia nửa đường tròn tâm O bán kính R và đường tròn tâm O bán kính là R/2 thành 18 phần theo chiều ngược nhau.

Từ các điểm chia trên nửa đường tròn tâm O với bán kính R, ta kẻ các đường song song với tung độ Những đường này sẽ giao cắt với các đường song song với hoành độ, xuất phát từ các điểm chia tương ứng trên đường tròn có bán kính là .R/2, tại các điểm a, b, c

Nối các điểm a, b, c để tạo thành đường cong giới hạn trị số tốc độ piston Đường cong này được thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với trục tung, xuất phát từ các điểm cắt đường tròn bán kính R tạo với trục hoành góc α cho đến đường cong a, b, c

Đường biểu diễn gia tốc của piston j=f(α)x)

- Chọn tỉ lệ xích j = 40 (α)m/mm.s 2 ).

- Ta tính được các giá trị:

Theo tính toán ở trên thì λ = 0,273 > 1/4

=> Có 3 giá trị cực trị của gia tốc là:

+ Gia tốc cực đại: max 2 j  R .(α)1 ) (α)60)

Thay giá trị vào ta được:

=> giá trị biểu diễn jmax là:

- Gia tốc cực tiểu: Pj

=> giá trị biểu diễn jmin là:

+ Ta tính được giá trị đoạn EF: EF  3.R   2 (α)62) Thay giá trị vào ta được:

=> giá trị biểu diễn EF là:

 Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy AC = jmax, từ điểm B tương ứng điểm chết dưới lấy BD = j3; nối CD cắt trục hoành ở E; lấy EF  3.R   2 về phía BD.

Nối CF và FD, chia các đoạn này ra làm 3 phần, nối 11, 22, 33, 44, 55 Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33, 44, 55 Ta được đường cong biểu diễn quan hệ j = f(α)x).

TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC

Các khối lượng chuyển động tịnh tiến

Khối lượng nhóm piston tính trên 1 đơn vị diện tích đỉnh piston là: mpt(α)F) = pt pt m 3, 25

Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt piston có thể tính theo công thức kinh nghiệm với động cơ ô tô: m1 = (α)0,275÷0,285) tt 2 pt

=> Khối lượng chuyển động tịnh tiến là: m = mnp + m1 = 244,97 + 88,96= 333,93 (α)kg/m 2 ) (α)66)

Lực quán tính

P m.j m.R .(α)cos    .cos2 ) (α)67)Với thông số kết cấu  = 0,273 ta có bảng tính Pj theo α α P j = -m.R.ω 2 (α)cosα+λ.cos2α)

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn lực quán tính theo phương pháp Tôlê như sau:

1 Chọn tỉ lệ xích để của p j và  p (cùng tỉ lệ xích với áp suất p kt ) (MPa/mm), tỉ lệ xích  x cùng tỉ lệ xích với hoành độ của j = (x).

- Lực quán tính cực đại:

2 p jmax m.R .(α)1    ) Và thay các giá trị vào ta được:

=> Giá trị biểu diễn Pjmax trên đồ thị là: jmax p p 1, 4108 gtbd 51,9(α)mm)

- Lực quán tính cực tiểu: jmin 2 p m.R .(α)1    ) Thay các giá trị vào ta tính được:

=> giá trị biểu diễn Pjmin là: jmin p

=> Giá trị biểu diễn của EF: p

Đường biểu diễn v = f(α)x)

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn quan hệ v=f(α)x) dựa trên hai đồ thị là đồ thị x = f(α)α) và đồ thị v = f(α)α) Ta tiến hành theo trình tự sau:

- 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 góc quay α = 10 0 , 20 0 , 180 0

Ta lấy giá trị vận tốc v từ đồ thị v = f(α) tại các điểm 1, 2, , 18 trên vòng tròn bán kính R Sau đó, chúng ta đặt các giá trị này lên các đường song song với trục tung để tạo ra các điểm trên đồ thị.

- Nối các điểm nằm trên đồ thị ta được đường biểu diễn quan hệ v = f(α)x).

Khai triển đồ thị công p-V thành p kt =f(α)α)

Ta tiến hành chuyển đổi đồ thị công p-V thành đồ thị pkt=f(α) để thuận tiện cho việc tính toán sau này Quy trình khai triển đồ thị công được thực hiện theo một trình tự cụ thể nhằm đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong các phép toán tiếp theo.

- Chọn tỉ lệ xích α = 2 0 /1mm Như vậy toàn bộ chu trình 720 0 sẽ tương ứng với 360mm.

- Chọn tỉ lệ xích p = 0,0271.0,0132=3,577.10 -4 (α)MN/mm)

- Từ các điểm chia trên đồ thị Brick ta xác định trị số của pkt tương ứng với các góc α rồi đặt các giá trị này trên toạ độ p-α

- Nối các điểm xác định được theo một đường cong trơn ta thu được đồ thị biểu diễn quan hệ pkt=f(α)α)

V.5/ Khai triển đồ thị p j = f(x) thành p j = f(α)

Ta tiến hành khai triển đồ thị pj = f(α)x) thành đồ thị pj = f(α)α) tương tự như cách khai triển đồ thị công Cần lưu ý rằng trong đồ thị trước, chúng ta biểu diễn đồ thị dưới dạng -pj = f(α)x).

Ta tiến hành vẽ đồ thị p = f(α)α) bằng cách ta cộng hai đồ thị là đồ thị pj = f(α)α) và đồ thị pkt = f(α)α).

V.7/ Vẽ lực tiếp tuyến T= f(α) và đồ thị lực pháp tuyến Z = f(α)

Ta có công thức xác định lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến như sau: sin(α) )

Trong đó góc lắc của thanh truyền β được xác định theo góc quay α của trục theo biểu thức sau: sin   sin  (α)73)

Dựa vào các công thức và đồ thị pΣ = f(α), chúng ta xác định các giá trị theo góc quay α của trục khuỷu, cụ thể như sau: góc α (độ) và α (rad) tương ứng với áp suất P∑ (Mpa), sin(α+β)/cosβ, T (Mpa) và cos(α+β)/cosβ, Z (Mpa).

Ta chọn tỉ lệ xích    2 /1mm 0 và  p 0,0271 sau đó dựa vào bảng số liệu trên ta vẽ được đồ thị lực tiếp tuyến T f    và đồ thị lực pháp tuyến Z f    .

Ta có chu kỳ của momen tổng phụ thuộc vào số xylanh và số kỳ, chu kỳ này bằng đúng góc công tác của các khuỷu:

Trong đó ta có:  là số kỳ của động cơ =4. i là số xylanh của động cơ i=6.

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn T = f(α)α) cũng chính là ta vẽ đường biểu diễn

Để xác định các góc αi ứng với các khuỷu trong động cơ Y236 4 kỳ, 6 xylanh, chúng ta cần tuân theo thứ tự làm việc 1-5-3-6-2-4 Công thức tính toán liên quan đến mô men (M) được biểu diễn dưới dạng M = f(α)α) (α)do ta đã biết và M = T.R) Các bước tiến hành sẽ được thực hiện theo bảng đã xác định.

(chú thích : tại thời điểm xilanh 1 đang ở góc công tác là  1 =0 0 thì các và xilanh 2,3,4, đang ở các góc công tác tương ứng  2  180 0 ,  3  540 0  4  360 0 )

 Diện tích của mômen tổng là: F∑ ≈ 4654 (α)mm 2 )

=> ∑Ttb đại diện cho mômen cản Độ dài đoạn biểu diễn ∑Ttb trên đồ thị là:

V.9/ Vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.

Ta tiến hành vẽ đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu theo các bước sau: Đầu tiên, vẽ hệ trục tọa độ T-Z Dựa vào bảng tính T=f(α) và Z=f(α), ta xác định các điểm tọa độ như điểm 0 (α)T0, Z0), điểm 1 (α)T10, Z10), cho đến điểm 72 (α)T720, Z720) Đây chính là đồ thị phụ tải tác dụng biểu diễn trên tọa độ T-Z, cho thấy rằng từ gốc tọa độ, tại bất kỳ điểm nào cũng có thể xác định được giá trị tải trọng.

Để tìm gốc tọa độ của phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu, ta sử dụng vector pko (α) để đại diện cho lực quán tính ly tâm tác động lên chốt khuỷu Công thức xác định lực quán tính ly tâm này được biểu diễn bằng pko = m R 2ω, trong đó m là khối lượng, R là bán kính, và ω là tần số góc.

Trong đó, m2 là khối lượng thanh truyền quy dẫn về tâm chốt khuỷu trên đơn vị diện tích đỉnh piston: m2 = mtt – m1 = 3

4 11,31.10  - 99,04 = 254,6 (α)kg/m 2 ) Thay số vào ta xác định được: pko = 254,6.72,5.10 -3 246,09 2 = 1,118 (α)Mpa)

=> Giá trị biểu diễn của pko = 1,118.34,66 = 40,9 (α)mm)

Vậy ta xác định được gốc 0 của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Nối 0 với bất cứ điểm nào trên đồ thị ta đều có: k0 tt

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn Q = f(α)α) theo trình tự các bước sau:

1 Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta lập được bảng giá trị của Q theo góc quay α của trục khuỷu như sau: α(α) o ) Q(α)mm) α(α) o ) Q(α)mm) α(α) o ) Q(α)mm) α(α) o ) Q(α)mm)

2 Từ bảng trên ta vẽ được đường biểu diễn Q = f(α)α), và dựa vào đồ thị ta xác định được giá trị:

- Diện tích tạo bởi đồ thì Q và trục hoành là: FQ ≈ 25033 (α)mm 2 )

=> Giá trị biểu diễn đoạn Qtb trên đồ thị là:

Vậy ta có hệ số va đập : max tb

V.11/ Đồ thị mài mòn chốt khuỷu. Đồ thị mài mòn chốt khuỷu biểu diễn trạng thái mài mòn lý thuyết của chốt khuỷu từ đó có thể xác định miền phụ tải bé nhất để khoan lỗ dầu bôi trơn chốt khuỷu.

Ta gọi là đồ thị mài mòn lý thuyết vì khi vẽ ta đã dùng các giả thiết sau:

- Phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu là phụ tải ổn định ứng với công suất Ne và tốc độ n định mức.

- Lực tác dụng có ảnh hưởng đều trong miền 120 0

- Độ mòn tỉ lệ thuận với phụ tải.

Không xem xét các yếu tố như công nghệ, lắp ghép hay vật liệu, mà chỉ tập trung vào các yếu tố như độ cứng bề mặt, độ bóng, độ chặt lỏng và dầu mỡ bôi trơn.

Để vẽ đồ thị mài mòn lý thuyết, chúng ta cần thực hiện các bước sau: đầu tiên, chia vòng tròn biểu thị mặt chốt khuỷu thành 24 phần và đánh số từ 0 đến 23 Tiếp theo, từ các điểm chia này, tiến hành vẽ các cát tuyến từ tâm O.

0-0, 1-0, 2-0, 23-0 cắt đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu ở các điểm a, b, c c/ Ta xác định được tổng phụ tải tác dụng trên điểm 1 sẽ là:

Gía trị của Qivà các giá trị khác được ghi trong bảng sau: d/ Chọn tỉ lệ xích   m 1/ 50 và từ đó tính các giá trị biểu diễn tổng phụ tải

Q  i và thể hiện trên đồ thị ta được đồ thị mài mòn chốt khuỷu.

Vẽ đồ thị p  = f(α)α)

Ta tiến hành vẽ đồ thị p = f(α)α) bằng cách ta cộng hai đồ thị là đồ thị pj = f(α)α) và đồ thị pkt = f(α)α).

V.7/ Vẽ lực tiếp tuyến T= f(α) và đồ thị lực pháp tuyến Z = f(α)

Ta có công thức xác định lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến như sau: sin(α) )

Trong đó góc lắc của thanh truyền β được xác định theo góc quay α của trục theo biểu thức sau: sin   sin  (α)73)

Dựa vào các công thức và đồ thị pΣ = f(α), chúng ta xác định được các giá trị tương ứng với góc quay α của trục khuỷu, cụ thể như sau: α (độ), α (rad), P∑ (Mpa), sin(α+β)/cosβ, T (Mpa), và cos(α+β)/cosβ, Z (Mpa).

Ta chọn tỉ lệ xích    2 /1mm 0 và  p 0,0271 sau đó dựa vào bảng số liệu trên ta vẽ được đồ thị lực tiếp tuyến T f    và đồ thị lực pháp tuyến Z f    .

Để xác định các góc αi ứng với các khuỷu trong động cơ Y236 4 kỳ, 6 xylanh với thứ tự làm việc 1-5-3-6-2-4, ta cần thực hiện các bước sau: đầu tiên, lập bảng xác định các góc αi tương ứng Công thức tính toán được áp dụng là M = f(α)α) (α)do ta đã biết và M = T.R.

V.9/ Vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.

Để vẽ đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu, ta thực hiện các bước sau: đầu tiên, vẽ hệ trục tọa độ T-Z Dựa vào bảng tính T=f(α) và Z=f(α) đã được tính toán, ta xác định các điểm tọa độ, bắt đầu từ điểm 0 có tọa độ (α)T0, Z0, tiếp theo là điểm 1 với tọa độ (α)T10, Z10, và tiếp tục cho đến điểm 72 với tọa độ (α)T720, Z720 Đồ thị phụ tải tác dụng được biểu diễn trên tọa độ T-Z, cho thấy rằng từ gốc tọa độ, tại bất kỳ điểm nào cũng có thể xác định được các giá trị tương ứng.

Để tìm gốc tọa độ của phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu, chúng ta sử dụng vectơ pko (α), đại diện cho lực quán tính ly tâm tác dụng lên chốt khuỷu Công thức xác định lực quán tính ly tâm là: pko = m R 2ω, trong đó m là khối lượng, R là bán kính, và ω là tần số góc.

V.11/ Đồ thị mài mòn chốt khuỷu. Đồ thị mài mòn chốt khuỷu biểu diễn trạng thái mài mòn lý thuyết của chốt khuỷu từ đó có thể xác định miền phụ tải bé nhất để khoan lỗ dầu bôi trơn chốt khuỷu.

Trong việc đánh giá hiệu suất, không cần xem xét các yếu tố công nghệ và lắp ghép như vật liệu, độ cứng bề mặt, độ bóng, độ chặt lỏng, và dầu mỡ bôi trơn.

Để vẽ đồ thị mài mòn lý thuyết, trước tiên chia vòng tròn tượng trưng cho mặt chốt khuỷu thành 24 phần, đánh số từ 0 đến 23 Tiếp theo, từ các điểm chia này, gạch các cát tuyến từ tâm O.

Vẽ đường T = f(α)α)

Để xác định các góc αi ứng với các khuỷu của động cơ Y236 4 kỳ, 6 xylanh có thứ tự làm việc 1-5-3-6-2-4, ta sử dụng công thức M = f(α) và M = ΣT.R Các bước tiến hành được thực hiện theo thứ tự đã xác định.

Vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

Để vẽ đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu, ta tiến hành theo các bước sau: đầu tiên, vẽ hệ trục tọa độ T-Z Dựa vào bảng tính T=f(α) và Z=f(α), ta xác định các điểm có tọa độ cụ thể, bắt đầu từ điểm 0 với tọa độ (α)T0, Z0, tiếp theo là điểm 1 với tọa độ (α)T10, Z10, và cứ như vậy cho đến điểm 72 với tọa độ (α)T720, Z720 Đồ thị này biểu diễn trên tọa độ T-Z, cho thấy rằng từ gốc tọa độ, tại bất kỳ điểm nào cũng có thể xác định được các giá trị tương ứng.

Để tìm gốc tọa độ của phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu, ta sử dụng vectơ pko (α) đại diện cho lực quán tính ly tâm tác dụng lên chốt khuỷu Công thức xác định lực quán tính ly tâm này được biểu diễn như sau: p ko = m R 2 ω = 2 (α)76).

Vẽ đường biểu diễn Q = f(α)α)

Đồ thị mài mòn chốt khuỷu

Đồ thị mài mòn chốt khuỷu thể hiện trạng thái mài mòn lý thuyết của chốt khuỷu, giúp xác định miền phụ tải nhỏ nhất cần thiết để khoan lỗ dầu bôi trơn cho chốt khuỷu.

Không xem xét các yếu tố công nghệ và quy trình lắp ghép, chẳng hạn như vật liệu, độ cứng bề mặt, độ bóng, độ chặt lỏng và dầu mỡ bôi trơn.

Để vẽ đồ thị mài mòn lý thuyết, trước tiên, ta chia vòng tròn tượng trưng cho mặt chốt khuỷu thành 24 phần, đánh số từ 0 đến 23 Sau đó, từ các điểm chia này, ta tiến hành gạch các cát tuyến từ tâm O.

TÍNH BỀN NHÓM PISTON, XÉC-MĂNG

Tính nghiệm bền đầu piston

a/ Ứng suất kéo Ứng suất kéo: k j max I I m ax

Trong đó, mI-I là khối lượng phần đầu piston trên tiết diện suy yếu I-I

FI-I là diện tích phần tiết diện suy yếu. jmax = 5523,435 (α)m/s 2 ) là gia tốc lớn nhất của piston.

 Căn cứ hình vẽ mặt cắt động cơ, trên cơ sở đo đạc các kích thước thực tế ta tính được các giá trị mI-I và FI-I như sau:

- Thể tích phần đầu phía trên tiết diện I-I:

Thể tích khối trụ phần đầu piston, ký hiệu là Vo, có đường kính tương đương với đường kính piston và chiều cao được tính từ đỉnh piston đến mặt cắt I-I Ngoài ra, V1 đại diện cho thể tích chỏm cầu trên đỉnh piston, trong khi V2 là thể tích của một rãnh xéc-măng.

Khối lượng riêng của vật liệu làm piston (α) hợp kim nhôm) là  = 2,7 g/cm 3

 k    (α)MN/m 2 ) Ứng suất cho phép [σσk] = 10 (α)MN/m 2 ) => σk < [σσk]

=> Đảm bảo điều kiện ứng suất kéo đầu piston. b/ Ứng suất nén

    (α)MN/m 2 ) Ứng suất nén cho phép [σσn] = 25 (α)MN/m 2 ) đối với piston hợp kim nhôm.

=> σn > [σσn] => Không đảm bảo điều kiện ứng suất nén phần đầu piston.

Tính nghiệm bền thân piston

a/ Áp suất tiếp xúc trên thân ax

+ lth: Chiều dài phần thân piston.

+ Nmax: Lực ngang lớn nhất

 Đồ thị biểu diễn lực ngang N trong kì cháy-giãn nở:

0,0203 105.10 0,120 k th   = 1,61(α)MN/m 2 ) Áp suất tiếp xúc cho phép [σ ] (α)0,5 1, 2) k th   MN/m 2

=> Không đảm bảo điều kiện áp suất tiếp xúc trên thân. b/ Áp suất tiếp xúc trên bề mặt chốt

   (α)MN). dch – Đường kính chốt piston. lb – Chiều dài tiếp xúc của bệ chốt.

Thay số vào ta được: 3 3

 48,5 (α)MN/m 2 ) Áp suất tiếp xúc cho phép:

=> Không đảm bảo điều kiện áp suất tiếp xúc trên bề mặt chốt.

Tính nghiệm bền chốt Piston

Sơ đồ tính lực của chốt piston: l d l cp l

- Mômen uốn của chốt rỗng:

Khoảng cách giữa tâm hai bệ chốt được ký hiệu là l, trong khi chiều dày đầu nhỏ của thanh truyền được ký hiệu là lđ, tính bằng công thức lđ = lcp - 2l1, với lcp = 100mm và l1 = 20mm, cho kết quả lđ = 60mm Đường kính ngoài của chốt piston được ký hiệu là dch, và đường kính trong của chốt được ký hiệu là d0.

  d - Hệ số độ rỗng của chốt

  MN/m 2 Ứng suất uốn cho phép đối với thép hợp kim là:   u   (α)150 250)  MN m / 2

=> Đảm bảo điều kiện ứng suất uốn. b/ Ứng suất cắt

  Ứng suất cắt cho phép:   u   (α)50 70)  MN m / 2

=> Đảm bảo điều kiện ứng suất cắt. c/ Áp suất tiếp xúc với đầu nhỏ thanh truyền

 l d   MN/m 2 Áp suất cho phép:   k d  (α)20 35)  MN m / 2

=> Đảm bảo áp suất tiếp xúc cho phép. d/ Độ biến dạng

Khi chịu lực, chốt rỗng thường bị biến dạng thành hình ôvan Nếu độ biến dạng quá lớn, có thể dẫn đến tình trạng bó kẹt Để xác định độ biến dạng của các loại chốt có hệ số rỗng α từ 0,4 đến 0,8, có thể áp dụng công thức cụ thể.

+ E – Môdun đàn hồi của thép: E = 2.10 5 MN/m 2

   Độ biến dạng tương đối:

=> Đảm bảo điều kiện biến dạng cho phép. e/ Ứng suất biến dạng

Khi chốt bị biến dạng thành hình ôvan, ứng suất biến dạng tại các điểm 1, 2, 3, 4 của tiết diện ngang chốt được phân bố như sau: Điểm 1 và 4 chịu ứng suất kéo lớn nhất, trong khi điểm 2 và 3 chịu ứng suất nén lớn nhất.

Theo kết quả tính toán, mặt trong của chốt thường có ứng suất lớn hơn Chính vì vậy, chốt piston thường rạn nứt ở mặt trong.

 Ứng suất kéo tại điểm 1 ở mặt ngoài (α)φ = 0 0 ) thính theo công thức sau:

 Ứng suất kéo tại điểm 3 ở mặt ngoài:

 Ứng suất kéo tại điểm 2 ở mặt trong:

 Ứng suất kéo tại điểm 4 ở mặt ngoài:

(α)MN/m 2 ) Ứng suất biến dạng cho phép:     60 170  MN/m 2

=> Vậy tại các điểm 1, 3, 4 đều đảm bảo ứng suất cho phép; chỉ có vị trí tại điểm 2 không thỏa mãn.

Tính kiểm nghiệm bền xéc măng không đẳng áp

Kiểm tra thông số kết cầu của xéc-măng:

=> Áp dụng công thức kinh nghiệm của Ghinxbua để tính bền xéc-măng. a/ Ứng suất uốn xécmăng ở trạng thái làm việc:

+ Cm: Hệ số phân bố áp suất không đẳng áp, Cm = 1,74 ÷ 1,87 Chọn Cm = 1,80

+ ξ : Hệ số điều chỉnh ξ = 0,196 + E : Môdun đàn hồi của gang hợp kim, E = 1,20.10 5 (α)MN/m 2 ).

Với động cơ ô tô, máy kéo: [σσu1] = 300 ÷ 400 MN/m 2

=> Đảm bảo ứng suất uốn cho phép khi làm việc. b/ Ứng suất uốn của xécmăng khi lắp vào piston

Trong đó: m : Hệ số lắp ghép:

- Lắp bằng kìm chuyên dụng m = 2.

Chọn phương án lắp bằng 3 tấm đệm m = 1,57.

Với động cơ ô tô, máy kéo: [σσu2] = 400 ÷ 450 MN/m 2

=> Đảm bảo ứng suất uốn cho phép khi lắp vào piston c/ Ứng suất uốn khi gia công phôi xécmăng

Chọn  u 3  1, 25  u 1  1, 25.213 266, 25  (α)MN/m 2 ) d/ Áp suất bình quân của xécmăng không đẳng áp tác dụng lên mặt xylanh

Tiêu đề	Đồ Án Động Cơ Đốt Trong
Tác giả	Trần Nhật Duy
Người hướng dẫn	Đồ Án Động Cơ Đốt Trong
Thể loại	Đồ án

Định dạng
Số trang	56
Dung lượng	1,34 MB
File đính kèm	đồ án động cơ đốt trong trên oto.rar (468 KB)