Đồ án tính toán thiết kế động cơ đốt trong

ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Phần Phương pháp, tính tốn xây dựng đồ thị công, động học động lực học 1.1 Tính tốn xây dựng dồ thị cơng 1.2 Đồ thị Brick 10 1.3 Xây dựng đồ thị vận tốc V = f(α ) 11 1.4 Xây dựng đồ thị gia tốc j = f(x) 12 1.5 Xây dựng đồ thị lực quán tính Pj 13 1.6 Xây dựng đồ thị khai triển Pkt , P j, P1 theo α 15 1.7 Xây dựng đồ thị T , Z , N theo α 16 1.8 Xây dựng đồ thị Σ T – α 20 1.9 Xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 21 1.10 Khai triển đồ thị phụ tải hệ tạo độ cực O thành đồ thị Q – α 23 1.11 Xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to truyền 24 1.12 Xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu 25 Phần Phân tích đặc điểm chung động chọn tham khảo 28 2.1 Một số nét khái quát động 6S50ME-B9 Tier II hãng MAN B&W 28 2.2 Cơ cấu hệ thống động 6S50ME-B9 30 Phần Phân tích đặc điểm kết cấu nguyên lý làm việc nhóm trục khuỷu-bạc lót-bánh đà 3.1 Trục khuỷu 49 3.2 Bạc lót 52 3.3 Bánh đà 55 LỜI NĨI ĐẦU SVTH : LỚP : Trang ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG 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 ơtơ, liên doanh với nhiều hãng ôtô tiếng giới sản xuất lắp ráp ơtơ Để góp phần nâng cao trình độ kỹ thuật, đội ngũ kỹ sư ta phải tự nghiên cứu chế tạo, yêu cầu cấp thiết Có ngành ơtơ ta đuổi kịp với đà phát triển quốc gia khu vực giới Sau học hai học phần ngành động lực nguyên lý động đốt , kết cấu tính tốn động đốt số môn sở nghành khác (sức bền vật liệu, lý thuyết, vật liệu học, ), sinh viên giao nhiệm vụ làm đồ án mơn học tính tốn động đốt Đây học phần quan trọng chương trình đào tạo nghành động lực, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng kiến thức học vào q trình tính tốn thiết kế động đốt Trong đồ án này, em giao nhiệm vụ tính tốn thiết kế động DV6-02 với thông số kĩ thuật cho Trong suốt trình thực đồ án, em cố gắng tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu bên ngồi với vận dụng kiến thức học lớp, làm việc cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án cách tốt Tuy nhiên, trình thực khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong thầy dẫn để đồ án hoàn thiện Cuối cùng, em xin bày tỏ cảm ơn đến thầy khoa anh chị khóa tận tình dẫn Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Trần Thanh Hải Tùng quan tâm, cung cấp tài liệu, nhiệt tình hướng dẫn trình làm đồ án Đà Nẵng, ngày 11 tháng 01 năm 2012 Sinh viên SVTH : LỚP : Trang ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG Phần Phương pháp, tính tốn xây dựng đồ thị công, động học động lực học - Các thông số tính: + Tốc độ trung bình động cơ: Cm= S n 2,214.127 = = 9,37 (m/s) 30 30 Trong đó: S hành trình dịch chuyển piston xilanh (m) n tốc độ quay động (vòng/phút) Ta thấy Cm = 9,37 (m/s) > (m/s) Suy động động cao tốc + Áp suất cuối kỳ nạp: Đối với động cao tốc: pa = (0.85÷1,05).pk Chọn pa = 0,95pk Trong đó: pk áp suất mơi chất trước xupáp nạp Đối với động kỳ pk > pth > p0, pk phụ thuộc vào phương án qt thơng thường pk = (0,11÷ 0,15) (MN/m2).Ta lấy pk = 0,13 (MN/m2) Suy ra: pa = 0,95pk = 0,95.0,13 = 0,1235 (MN/m2) + Áp suất cuối kỳ nén: Từ phương trình trình nén đa biến: pa.Van1 = pc.Vcn1 Suy ra: pc = pa ( Va n1 ) = pa.ε n1 Vc Trong đó: Va thể tích tồn phần Vc thể tích buồng cháy SVTH : LỚP : Trang ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG Va ε= Vc tỷ số nén n1 = 1,32 ÷ 1,39 tỷ số nén đa biến trung bình Chọn n1 = 1,35 Nên pc = pa.ε n1 = 0,1235.171,35 = 5,6594 (MN/m2) + Áp suất cuối trình giãn nở: Từ phương trình trình giãn nở đa biến: pz.Vzn2 = pb.Vbn2 Suy pb = pz ( Trong đó: pz Vz n2 ) = n2 Vb δ pz áp suất cực đại Vz ε = hệ số giãn nở Vb ρ δ= pz Suy ra: pb = ε n2 ( ) ρ Với ρ tỷ số giãn nở sớm Đối với động diesel ρ = 1,2÷1,5, ta chọn ρ = 1,3 Và n2 tỷ số giãn nở đa biến trung bình pz Nên pb = ε n2 ( ) ρ 10 , = 17 1, 27 = 0,4087 (MN/m2) ( ) ,3 + Thể tích cơng tác: Vh= S SVTH : LỚP : π.D Trang ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG Trong đó: S hành trình piston, S = 2214mm = 22,14 dm D đường kính xilanh, D = 500mm = 5dm 2 π.D π Suy ra: Vh= S = 22,14 = 434,72 dm3 4 + Thể tích buồng cháy: Vc = Vh 434 ,72 = = 27,17 dm3 17−1 ε−1 + Vận tốc góc trục khuỷu: ω= π n π 127 = 30 = 13,3 (rad/s) 30 + Áp suất khí sót: Đối với động cao tốc: pr = (1,05÷1,1)pth Trong đó: pth áp suất trước tcbin Với động khơng tăng áp có có bình tiêu âm pth = (1,02÷ 1,04) p0 Ta chọn pth = 1,03 p0 Với p0 áp suất khơng khí bên ngồi động cơ, p0 = 1atm = 0,0981(MN/m2) Suy ra: pth = 1,03 p0 = 1,03.0,0981 = 0,101 (MN/m2) 1.1 Tính tốn xây dựng đồ thị cơng 1.1.1 Các thông số xây dựng đồ thị - Các thông số cho trước: + Áp suất cực đại: pz = 10,7 (MN/m2) SVTH : LỚP : Trang ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG + Góc phun sớm: φ s = 30o + Góc phân phối khí: α = 56o , α = 56o , α = 82o , α = 72o - Các thông số chọn: + Áp suất khí nạp pk: Đối với động khơng tăng áp coi pk ≈ p0 = 0,0981 (MN/m2) - Xây dựng đường nén Gọi pnx Vnx áp suất thể tích biến thiên theo trình nén động Vì trình nén q trình đa biến nên ta có: pnx.(Vnx)n1 = const Suy ra: Đặt i = (1.1) pnx.(Vnx)n1 = pc.(Vc)n1 ⇔ pnx = pc¿)n1 V nx Vc , nên pnx = pc i (1.2) n1 - Xây dựng đường giãn nở Gọi pgnx Vgnx áp suất thể tích biến thiên theo q trình giãn nở động Vì trình giãn nở trình đa biến nên ta có: Pgnx.(Vgnx)n2 = const Suy ra: pgnx.(Vgnx)n2 = pz.(Vz)n2 ⇔ pgnx = pz¿)n2 Ta có: Vz = ρ Vc = 1,3.27,17 = 35,3 (dm3) pz Suy ra: pgnx= V gnx ( SVTH : LỚP : Vz pz n2 ) = V gnx ( ρ V c n2 ) Trang (1.3) ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG V Đặt i = gnx Vc , nên pgnx = pz ρ i GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG n2 (1.4) n2 - Giá trị biểu diễn thông số đồ thị: + Giá trị biểu diễn thể tích bng cháy Vcbd Chọn Vcbd = 10 (mm) Suy tỉ lệ xích μv = Vc 27 ,17 = 10 V cbd = 2,717 (dm3/mm) + Giá trị biểu diễn thể tích công tác Vhbd Vhbd = V h 434 ,72 = = 160 (mm) 2,717 μv Để đơn giản cho trình tính tốn ta chia Vhbd thành ε = 17 khoảng + Giá trị biểu diễn áp suất cực đại pzbd Chọn pzbd = 200 (mm) Suy tỉ lệ xích μp= pz 10 ,7 = = 0,0535 (MN/m2.mm) 200 p zbd + Giá trị biểu diễn đường kính vịng trịn Brick AB = Vhbd = 160 (mm) Suy tỉ lệ xích μS= S 2214 = = 13,84 (mm/mm) = 0,0138 (m/mm) AB 160 + Giá trị biểu diễn oo’ SVTH : LỚP : Trang ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG oo oo’bd= μs Từ lấy đoạn 00’ phía ĐCD: oo’ = Suy ra: oo’bd= GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG ' Rλ 2214.0 , 43 = = 238 (mm) ' 238 oo = = 17,2 (mm) 13 ,84 μs - Bảng 1-1: Bảng giá trị đồ thị công động Diesel i Vc(dm3 ) Vcbd(mm) in1 1/in1 Pc/in1(MN/m2) Pnx(mm) 27,17 10 1 5,659 105,78 1,3 35,32 13 1,43 0,702 3,971 54,34 20 2,55 0,392 81,51 30 4,41 108,68 40 135,85 in2 1/in2 Pz.ρn2/in2(MN/m2 Pgnx(mm) 74,23 1,4 0,717 10,7 200 2,22 41,5 2,41 0,415 6,19 115,73 0,227 1,284 24,01 4,04 0,248 3,7 69,15 6,5 0,154 0,871 16,28 5,82 0,172 2,57 47,99 50 8,78 0,114 0,644 12,05 7,72 0,13 1,93 36,14 163,02 60 11,23 0,089 0,504 9,42 9,73 0,103 1,53 28,67 190,19 70 13,83 0,072 0,409 7,65 11,84 0,084 1,26 23,58 217,36 80 16,56 0,06 0,342 6,39 14,03 0,071 1,06 19,9 244,53 90 19,42 0,051 0,291 5,45 16,29 0,061 0,92 17,13 10 271,7 100 22,39 0,045 0,253 4,73 18,62 0,054 0,8 14,99 11 298,87 110 25,46 0,039 0,222 4,15 21,02 0,048 0,71 13,28 12 326,04 120 28,63 0,035 0,198 3,69 23,47 0,043 0,64 11,.89 13 353,21 130 31,90 0,031 0,177 3,32 25,98 0,038 0,57 10,74 14 380,38 140 35,26 0,028 0,161 28,55 0,035 0,52 9,78 15 407,55 150 38,7 0,026 0,146 2,73 31,16 0,032 0,48 8,96 16 434,72 160 42,22 0,024 0,134 2,51 33,82 0,03 0,44 8,25 17 461,89 170 45,83 0,022 0,124 2,31 36,53 0,027 0,41 7,64 1.1.2 Cách vẽ đồ thị công động Diesel kì khơng tăng áp SVTH : LỚP : Trang ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG + Vẽ hệ trục tọa độ P-V theo tỉ lệ xích: μv = 2,717 (dm3/mm), μp = 0,0535 (MN/m2.mm) + Từ bảng giá trị đồ thị công ta vẽ đường nén đường giãn nở + Vẽ nửa vòng tròn đồ thị Brick để xác định điểm đặc biệt: - Điểm phun sớm c’ : Xác định từ đồ thị Brick ứng với góc phun sớm φ s= 30o - Điểm c : (Vc , Pc= 5,6594 MN/m2) - Điểm mở cửa xupap thải b : Xác định từ đồ thị Brick ứng với α = 82o - Điểm mở cửa quét d : Xác định từ đồ thị Brick ứng với α 1= 56o pd ≈ pa = 0,1235 (MN/m2) - Điểm bắt đầu nén a : Xác định từ đồ thị Brick ứng với α 4= 72o pa= 0,1235 (MN/m2) - Điểm y : (Vc , py = 10,7 MN/m2) - Điểm áp suất cực đại lý thuyết z’: ( 1,3 Vc , pz’= 10,7 MN/m2 ) - Điểm áp suất cực đại thực tế z’’: ( 0,65 Vc , pz’’= 10,7 MN/m2 ) - Điểm c’’ : ( Vc , pc’’= pc + pcc’’) Với pcc’’=1/3.pyc = 1/3.(py-pc) = 1/3.(10,7 – 5,6594) = 1,68 MN/m2) Suy c’’ : ( Vc , pc’’= 5,6594 + 1,68 = 7,34 MN/m2) Sau ta hiệu chỉnh trình cháy để có đồ thị cơng 1.2 Đồ thị Brick ÂCT  C M S=2R R   180 Trang  O 90 x B x SVTH : LỚP : X=f( S=2R (S=Xmax) A  ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNGDCƠÂCD ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG 1.2.1 Xác định độ dịch chuyển x piston phương pháp đồ thị Brick + Vẽ đường trịn tâm O bán kính R Do AD = 2R Điểm A ứng với góc quay α = 0o (vị trí điểm chết trên) điểm D ứng với góc quay α = 180o( vị trí điểm chết dưới) Rλ 2214.0 , 43 + Từ o lấy đoạn oo’ dịch phía ĐCT , với oo’bd = μ = = 17,2(mm) 4.13 , 84 s + Từ o’ kẻ đoạn o’M song song với đường tâm má khuỷu oB , hạ MC vng góc với AD Theo Brick đoạn AC = R [(1-cosα ) + λ (1- cos2α )] = x 1.2.2 Xây dựng đồ thị chuyển vị S = f (α ) + Từ o’ kẻ tia ứng với góc từ o, 10o, 20o…180o.Các tia cắt nửa đường tròn Brick tương ứng điểm 0, 1, 2,…, 18 + Vẽ hệ trục tọa độ vng góc S-α phía nửa vòng tròn Brick - Trục thẳng đứng Oα biểu diễn giá trị α từ 0o ÷180o với tỉ lệ xích μα = 20 độ = 2( 10 mm ) - Trục nằm ngang OS Biểu diễn giá trị S với tỉ lệ xích μS = 0,0138 (m/mm) + Từ điểm chia 0,1,2…,18 nửa vòng tròn Brick ta dóng đường thẳng song song với trục Oα Và từ điểm chia trục O α ứng với giá trị α từ SVTH : LỚP : Trang 10 ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG bình làm mát dầu (2) Khi nhiệt độ dầu bôi trơn chưa cao dầu trực tiếp vào để bơi trơn cho chi tiết động Cịn nhiệt độ dầu bôi trơn lớn 45 0C van nhiệt đóng lại dầu làm mát qua bình làm mát (2), sau dầu qua lọc tinh (10) van tiết lưu (11) vào bôi trơn chi tiết động rơi lại bể dầu (13) Tại bể dầu, lượng dầu theo đường dầu (14) qua lọc để loại bỏ tạp chất theo đường dầu (9) lên bình chứa dầu (1) Từ bình chứa dầu trên, dầu nhờn bổ sung cho q trình bơi trơn động 2.2.7 Hệ thống làm mát - Động cần làm mát trình động làm việc, nhiên liệu cháy tỏa nhiệt lượng lớn Mặt khác nhiệt cịn sinh q trình ma sát bề mặt làm việc chi tiết động Do khơng làm mát làm mát không đủ sinh ứng suất nhiệt lớn làm giảm sức bền, phá hỏng chi tiết Đồng thời nhiệt độ cao làm tác dụng dầu bôi trơn - Hệ thống làm mát động 6S50ME-B9: Động sử dụng hệ thống làm mát vịng ( vịng ngồi làm mát nước biển, vịng làm mát nước ) - Có phương án làm mát cho động sử dụng: a Hệ thống làm mát nước biển: Đây hệ thống làm mát vịng + Vịng ngồi làm mát nước biển, nước biển dùng để làm mát dầu bôi trơn động cơ, làm mát áo bao, làm mát khí qt + Vịng làm mát nước ngọt, nước dùng để làm mát áo bao, áo bao dùng làm mát ống lót xilanh, nắp xilanh, xupap thải, ống thoát dầu nhiên liệu b Hệ thống nước làm mát trung tâm: Đây hệ thống làm mát vịng + Vịng ngồi làm mát nước biển, nước biển dùng làm mát hệ thống làm mát trung tâm SVTH : LỚP : Trang 44 ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG + Vòng làm mát nước ngọt, nước từ hệ thống làm mát trung tâm làm mát dầu bôi trơn động cơ, làm mát áo bao, làm mát khí quét - Ở ta xem xét hệ thống nước làm mát trung tâm Hình 2.17 - Hệ thống nước làm mát trung tâm Ngõ vào nước biển, Lọc nước biển, Bơm nước biển, Bộ làm mát trung tâm, Ngõ nước biển, Bơm nước làm mát trung tâm, Van nhiệt, Bình nước phụ, Bộ làm mát dầu bôi trơn, 10 Bộ làm mát nước áo bao, 11 Động cơ, 12 Nước làm mát làm mát khí quét - Nguyên lý làm việc hệ thống: SVTH : LỚP : Trang 45 ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG + Vịng ngồi làm mát nước biển: Nước biển bên bơm (3) bơm qua ngõ vào (1), qua lọc (2), đến làm mát trung tâm (4) trao đổi nhiệt với nước làm mát vòng lại bên ngồi biển qua ngõ (5) + Vịng làm mát nước ngọt: Khi nhiệt độ nước làm mát chưa cao bơm (6) bơm nước làm mát theo vịng tuần hồn đến làm mát dầu bôi trơn (9), làm mát nước áo bao (10) làm mát khí qt Cịn nhiệt độ nước làm mát cao van nhiệt (7) đóng lại nước làm mát qua làm mát trung tâm để trao đổi nhiệt với nước biển Sau làm mát nước tiếp tục làm mát 2.2.8 Hệ thống nạp - Động 6S50ME-B9 sử dụng phương pháp tăng áp cho khí nạp tuabin khí Việc nạp khí qua cửa nạp thực nhờ dịch chuyển lên xuống piston bên xilanh - Phương pháp nạp khí tuabin tăng áp có ưu điểm tăng lượng khí nạp vào, tăng cơng suất động nhiên liệu đốt cháy hoàn toàn, tận dụng động dịng khí nạp để qt khí thải nhược điểm hệ thống cấu tạo phức tạp làm tăng sức cản đường thải SVTH : LỚP : Trang 46 ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG Hình 2.18 - Hệ thống khí nạp Tuabin máy nén, Bộ làm mát khí quét, Thiết bị tách nước, Ống góp khí qt, Xilanh, Xupap thải, Ống góp khí thải - Nguyên lý làm việc hệ thống: Khí thải từ động qua xupap thải (6) dẫn vào ống góp khí thải (7) Sau dẫn vào máy nén làm quay tuabin máy nén (1) thoát ngồi qua ống thải Tua bin quay hút khơng khí vào qua lọc Khí nén làm mát qua làm mát khí quét (2), qua thiết bị tách nước (3) Sau đẩy vào ống góp khí qt (4) vào khoang khí quét Khi piston di chuyển từ điểm chết xuống điểm chết làm mở cửa quét khí quét nạp vào xilanh động 2.2.9 Hệ thống khởi động - Hệ thống khởi động hệ thống giúp cho động ôtô bắt đầu khởi động - Vì động đốt khơng thể tự khởi động nên cần có ngoại lực để khởi động SVTH : LỚP : Trang 47 ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG - Để khởi động động trục khuỷu phải quay nhanh tốc độ quay tối thiểu - Tốc độ khởi động phụ thuộc vào phương pháp hình thành hịa khí, đốt cháy nhiên liệu, nhiệt độ khí nạp - Do có cơng suất lớn nên động 6S50ME-B9 sử dụng phương pháp khởi động khí nén - Để khởi động động khí nén đưa vào đầu kỳ cháy-giãn nở Dùng cơng giãn nở khí nén để làm piston chuyển động - Phương pháp khởi động khí nén có ưu điểm lực khởi động lớn nhiên nhược điểm phương pháp áp dụng động cỡ lớn kết cấu phức tạp, cồng kềnh Hình 2.19 - Hệ thống khởi động khí nén SVTH : LỚP : Trang 48 ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG Máy nén khí, Xả cặn xuống hầm tàu, Bình chứa khí nén, Động cơ, Van giảm áp, Thiết bị tách dầu nước, Bộ lọc 40 μm, Trạm giảm áp - Nguyên lý làm việc hệ thống: Khí nén từ máy nén khí (1) qua thiết bị tách nước dầu (6) nạp vào hai bình chứa khí nén (3) với áp suất khí nén trì áp suất 30 bar Từ bình chứa khí nén theo nhánh + Nhánh thứ nhất: Khí nén qua van giảm áp (5), áp suất giảm xuống 10 bar, đến để làm tuabin-máy nén động đến thiết bị thử van nhiên liệu + Nhánh thứ hai: Khí nén qua trạm giảm áp (8), áp suất khí nén giảm xuống cịn bar, khí nén đến để điều khiển van khởi động, cung cấp cho hệ thống dừng khẩn cấp khí nén + Nhánh thứ ba: Khí nén đến cung cấp cho van khởi động xilanh Phần Phân tích đặc điểm kết cấu nguyên lý làm việc nhóm trục khuỷubạc lót-bánh đà 3.1 Trục khuỷu 3.1.1 Nhiệm vụ, điều kiện làm việc yêu cầu kết cấu trục khuỷu a Nhiệm vụ trục khuỷu: Tiếp nhận lực khí thể truyền từ piston xuống để tạo moment quay cho động b Điều kiện làm việc trục khuỷu: + Chịu lực quán tính lực khí thể + Chịu va đập, chịu xoắn + Chịu mài mòn lớn c Yêu cầu trục khuỷu: + Có độ cứng vững lớn, có độ bền cao trọng lượng nhỏ SVTH : LỚP : Trang 49 ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG + Có tính cân cao, khơng xảy tượng cộng hưởng phạm vi tốc độ sử dụng + Có độ xác cao gia cơng khí 3.1.2 Vật liệu phương pháp chế tạo trục khuỷu a Vật liệu chế tạo: Trục khuỷu chế tạo từ thép cacbon với thành phần cacbon từ (40 – 50)% b Phương pháp chế tạo: Trục khuỷu chế tạo phương pháp rèn khn (dập thể tích) 3.1.3 Đặc điểm kết cấu trục khuỷu Hình 3.1 - Trục khuỷu Má khuỷu, Chốt khuỷu, Cổ trục, Đầu trục khuỷu, Mặt bích lắp bánh đà SVTH : LỚP : Trang 50 ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG - Trục khuỷu động DV6-02 trục khuỷu ghép, dạng đủ cổ Cổ trục chế tạo rời ghép với khuỷu - Mối ghép dùng kiểu lắp chặt, không cần then Khi lắp trục khuỷu đun nóng lên đến (2000C÷ 2500C) Độ dơi khoảng (1/700÷ 1/900).dct - Kết cấu trục khuỷu bao gồm: Đầu trục khuỷu, cổ trục, chốt khuỷu, má khuỷu, đuôi trục khuỷu a Đầu trục khuỷu: Trên đầu trục khuỷu có lắp mặt bích để nối với thiết bị dẫn động chân vịt, lắp vành ngăn dầu b Cổ trục: - Tất cổ trục có kích thước đường kính - Đường kính cổ trục: dct = (0,7÷ 0,8)D Trong đó: D = 500 mm đường kính xilanh Chọn dct = 0,8D = 0,8.500 = 400 mm - Chiều dài cổ trục: lct = (0,5 ÷ 0,6)dct Chọn lct = 0,6dct = 0,6.400 = 240 mm - Bề mặt làm việc cổ trục cứng đạt (52 ÷ 62)HRC để giảm mài mịn - Cổ trục có khoan đường dẫn dầu bơi trơn c Chốt khuỷu: - Đường kính chốt khuỷu: dch = (0,64÷ 0,72)D Trong đó: D = 500 mm đường kính xilanh SVTH : LỚP : Trang 51 ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG Chọn dch = 0,68D = 0,68.500 = 340 mm - Chiều dài chốt khuỷu: lch = (0,8 ÷ 1,0)dch Chọn lch = 0,9dch = 0,9.340 = 306 mm - Bề mặt làm việc chốt khuỷu cứng đạt (52 ÷ 62)HRC để giảm mài mịn - Chốt khuỷu có khoan đường dẫn dầu bôi trơn d Má khuỷu: - Má khuỷu có dạng hình lăng trụ để tiết kiệm vật liệu - Chiều rộng má khuỷu: hm = (1,05 ÷ 1,3)D Chọn hm = 1,2D = 1,2.500 = 600 mm - Chiều dày má khuỷu: bm = (0,24 ÷ 0,27)D Chọn bm = 0,25D = 0,25.500 = 125 mm - Má khuỷu có khoan đường dẫn dầu bơi trơn từ cổ trục lên chốt khuỷu A-A 1107 05 16 120° 600 SVTH : LỚP : Trang 52 ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG Hình 3.2 - Má khuỷu e Đi trục khuỷu: Đi trục khuỷu có mặt bích để lắp bánh đà, có lắp bánh xích (truyền động xích) để dẫn động trục cam 3.2 Bạc lót 3.2.1 Bạc lót chốt khuỷu - Bạc lót sử dụng loại bạc dày, có vai - Cấu tạo bạc lót gồm có: + Gộp bạc: Làm thép có thành phần cacbon thấp để hợp kim chịu mài mòn dễ bám vào gộp bạc bạc lót có độ đàn hồi tương đối tốt + Lớp hợp kim chịu mịn - Hai mặt đầu bạc lót tráng lớp hợp kim chịu mòn để tránh cọ xát đầu to truyền má khuỷu - Định vị bạc lót chốt đóng nắp đầu to , chốt lắp sít với lỗ định vị lưng bạc lót 306 D D-D Ø340H7 R193 R176 R342 D Hình 3.3 - Bạc lót chốt khuỷu SVTH : LỚP : Trang 53 ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG - Các kích thước bạc lót: + Chiều dày bạc lót δ = mm Trong đó: - Chiều dày gộp bạc mm - Chiều dày lớp hợp kim chịu mịn mm + Đường kính ngồi bạc dbch = dch + 2δ = 340 + 2.6 = 352 mm + Chiều rộng bạc bbch = lch = 306 mm 3.2.2 Bạc lót cổ trục - Bạc lót sử dụng loại bạc dày , có vai, lắp theo kiểu lắp căng - Cấu tạo bạc lót gồm có: + Gộp bạc + Lớp hợp kim chịu mịn - Vai bạc lót tráng hợp kim chịu mòn - Hai đầu bạc vát góc để bạc lắp vào ổ khơng bị kênh - Bạc lót cố định chốt định vị nắp ổ trục , chốt lắp vào lỗ lưng bạc lót 240 E E-E Ø400H7 R229 R206 R402 E Hình 3.4 - Bạc lót cổ trục SVTH : LỚP : Trang 54 ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG - Các kích thước bạc lót: + Chiều dày bạc lót δ = mm Trong đó: - Chiều dày gộp bạc mm - Chiều dày lớp hợp kim chịu mịn mm + Đường kính bạc dbct = dct + 2δ = 400 + 2.6 = 412 mm + Chiều rộng bạc bbct = lct = 240 mm 3.3 Bánh đà - Cơng dụng bánh đà tích trữ lượng dư sinh hành trình sinh cơng để bù đắp phần lượng thiếu hụt hành trình tiêu hao cơng làm cho trục khuỷu quay hơn, giảm biên độ dao động tốc độ góc trục khuỷu - Vật liệu để chế tạo bánh đà gang xám - Bánh đà lắp mặt bích phần trục khuỷu bulơng - Vành cố định bánh đà băng cách ép nóng có độ dơi lớn - Ngồi bánh đà cịn có lỗ để lắp chốt định vị bánh đà với mặt bích, chốt cịn có tác dụng chịu lực cắt thay cho bulông - Kết cấu bánh đà: SVTH : LỚP : Trang 55 ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG Ø840 6l?Ø300 Ø1920 Ø2300 8l?Ø32 8l?Ø32 Ø1029 Ø935 Ø650 Hình 3.5 - Bánh đà Kết Luận: - Trong suốt trình từ lúc bắt đầu kết thúc đồ án giải vấn đề quan trọng đồ tốn mơn học tính tốn động đốt Khối lượng kiến thức tìm hiểu không nhiều tiền đề móng cho việc phát triển nghề nghiệp sinh viên trường làm - Nhiệm vụ vấn đề cần giải đồ án bao gồm: + Phương pháp để xây dựng vẽ đồ thị công , động học dộng lực học + Tìm hiểu phân tích đặc điểm chung động chọn để tham khảo dựa theo số liệu mà đề cho SVTH : LỚP : Trang 56 ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG + Phân tích đặc điểm kết cấu nguyên lý làm việc nhóm chi tiết trục khuỷu, bạc lót, bánh đà - Đồ án hoàn thành tiến độ quy định nhờ nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ thầy khoa, tích cực, chủ động làm việc cách nghiêm túc sinh viên thực hiên đồ án - Một lần em xin chân thành cảm ơn ! TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyên lý động đốt - Nguyễn Tất Tiến - NXB Giáo Dục [2] Bài giảng mơn học kết cấu tính tốn động đốt - PGS.TS.Trần Thanh Hải Tùng [3] Hướng dẫn đồ án thiết kế động đốt - Ths Nguyễn Quang Trung [4] Giáo trình mơn học kết cấu động đốt - TS Dương Việt Dũng [5] Kết cấu tính tốn động đốt (Tập II) - Hồ Tấn Chuẩn - NXB Đại Học Và Trung Học Chuyên Nghiệp Hà Nội – 1979 [6] Cùng với số tài liệu hướng dẫn hãng MAN B&W SVTH : LỚP : Trang 57 ĐỒ ÁN: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SVTH : LỚP : Trang 58 GVHD: TRẦN THANH HẢI TÙNG