1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Bài tập lớn tính toán động cơ đốt trong đề tài động cơ smartstream d2 2 của hyundai santafe (d)

60 1 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 60
Dung lượng 751,19 KB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1: CÁC THÔNG SỐ CẦN THIẾT CHO TÍNH TOÁN NHIỆT (9)
    • 1.1 CHỌN CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN NHIỆT (9)
      • 1.1.1. Áp suất không khí nạp (P0) (9)
      • 1.1.2. Nhiệt độ không khí nạp mới (T0) (9)
      • 1.1.3. Áp suất khí nạp trước xupap nạp (Pk) (9)
      • 1.1.4. Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp (9)
      • 1.1.5. Áp suất cuối quá trình nạp ( 𝑷𝒂 ) (10)
      • 1.1.6. Chọn áp suất khí sót ( 𝑷𝒓 ) (10)
      • 1.1.7. Nhiệt độ khí sót (T r ) (10)
      • 1.1.8. Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới ( 𝜟𝑻 ) (10)
      • 1.1.9. Chọn hệ số nạp thêm ( 𝝀𝟏 ) (10)
      • 1.1.10. Chọn hệ số quét buồng cháy ( 𝝀𝟐 ) (11)
      • 1.1.11. Chọn hệ số hiệu đính tỷ nhiệt ( 𝝀𝒕 ) (11)
      • 1.1.12. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z ( 𝝃𝒛 ) (11)
      • 1.1.13. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ( 𝝃𝒃 ) (12)
      • 1.1.14. Hệ số dư lượng không khí ( 𝜶 ) (12)
      • 1.1.15. Chọn hệ số điền đầy đồ thị công ( 𝝋𝒅 ) (12)
      • 1.1.16. Tỷ số tăng áp (13)
  • CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NHIỆT (14)
    • 2.1 Quá trình nạp (14)
      • 2.3.1 Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu (15)
      • 2.3.2 Lượng khí nạp thực tế vào xi lanh M 1 (15)
      • 2.3.3 Lượng sản vật cháy (16)
      • 2.3.4 Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết (16)
      • 2.3.5 Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế (16)
      • 2.3.6 Hệ số biến đổi phân tử khí tại thời điểm (16)
      • 2.3.7 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn (16)
      • 2.3.8 Tỷ nhiệt mol đẳng tính trung bình của môi chất tại điểm Z (16)
      • 2.3.9 Nhiệt độ cuối quá trình cháy Tz (17)
      • 2.3.10 Áp suất cuối quá trình cháy (17)
    • 2.4 Tính toán quá trình dãn nở (17)
      • 2.4.1 Tỷ số giãn nở đầu (17)
      • 2.4.2 Tỷ số giãn nở sau (17)
      • 2.4.3 Xác định chỉ số dãn nở đa biến trung bình n 2 (17)
      • 2.4.4 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở (18)
      • 2.4.5 Áp suất cuối quá trình giãn nở (18)
      • 2.4.6 Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót T r (18)
      • 2.4.7 Sai số khí sót (18)
    • 2.5. Tính toán các thông số đặc trưng của chu trình (18)
      • 2.5.1 Áp suất chỉ thị trung bình tính toán (18)
      • 2.5.2 Áp suất chỉ thị trung bình thực tế (18)
      • 2.5.3 Áp suất tổn thất cơ khí (18)
      • 2.5.4 Áp suất có ích trung bình P e (19)
      • 2.5.5 Hiệu suất cơ giới (19)
      • 2.5.6 Hiệu suất chỉ thị η i (19)
      • 2.5.7 Hiệu suất có ích η e (19)
      • 2.5.8 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g i (19)
      • 2.5.9 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích g e (19)
      • 2.5.10 Tính toán thông số kết cấu của động cơ (19)
  • CHƯƠNG 3: BẢN VẼ ĐỒ THỊ (22)
    • 3.1. ĐỒ THỊ P – V (22)
    • 3.2. Đồ thị P-V (29)
  • CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG L ỰC HỌC CƠ CẤU PISTON – KHUỶU TRỤC – THANH TRUYỀN (30)
    • 4.1. ĐỘNG HỌC CỦA PISTON ( THEO PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH) (31)
      • 4.1.1. Chuyển vị piston (31)
      • 4.1.2. Tốc độ piston (31)
      • 4.1.3. Gia tốc piston (32)
    • 4.2. ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU TRỤC KHUỶU-THANH TRUYỀN (39)
      • 4.2.1. Lực khí thể (39)
      • 4.2.2. Lực quán tính của các chi tiết chuyển động (40)
      • 4.2.3. Hệ lực tác dụng trên cơ cấu khuỷu trục – thanh truyền (42)
    • 4.3 CODE MATLAB (52)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (57)

Nội dung

Trang 2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMKHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc lập – Tự do – Hạnh phúcBỘ MƠN ĐỘNG CƠNHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚNMƠN TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG1.. N

CÁC THÔNG SỐ CẦN THIẾT CHO TÍNH TOÁN NHIỆT

CHỌN CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN NHIỆT

1.1.1 Áp suất không khí nạp (P 0 ) Áp suất không khí nạp được chọn bằng áp suất khí quyển, giá trị po phụ thuộc vào độ cao so với mực nước biển Càng lên cao thì P0 càng giảm do không khí càng loãng, tại độ cao so với mực nước biển:

1.1.2 Nhiệt độ không khí nạp mới (T 0 )

Nhiệt độ không khí nạp mới phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ trung bình của môi trường, nơi xe được sử dụng Điều này hết sức khó khăn đối với xe thiết kế để sử dụng ở những vùng có khoảng biến thiên nhiệt độ trong ngày lớn.

Miền Nam nước ta thuộc khi vực nhiệt đới, nhiệt độ trung bình trong ngày có thể chọn là tkk = 29 o C cho khu vực miền Nam, do đó:

1.1.3 Áp suất khí nạp trước xupap nạp (P k ) Động cơ bốn kỳ tăng áp, P k > P 0 nên ta chọn pk = 0,17 (MN/m 2 )

1.1.4 Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp

- Tm là chênh lệch nhiệt độ của không khí trước và sau két làm mát, chọn Tm K

- Trong đó: m là chỉ số nén đa biến trung bình của khí nén, phụ thuộc vào loại máy nén (m = 1,5 ÷1,65)

1.1.5 Áp suất cuối quá trình nạp (𝑷 𝒂 )

- Trong quá trình tính toán nhiệt, suất cuối quá trình nạp 𝑃𝑎 của động cơ bốn kỳ không tăng áp thường được xác định bằng công thức thực nghiệm:

- Với động cơ bốn kỳ không tăng áp:

- Vậy áp suất cuối quá trình nạp 𝑃 𝑎 = 0,9𝑃 k = 0,9 x 0,12 = 0,153 (MN/m 2 )

1.1.6 Chọn áp suất khí sót (𝑷 𝒓 )

- Là một thông số quan trọng đánh giá mức độ thải sạch sản phẩm cháy ra khỏi xilanh động cơ.

- Động cơ diesel, P r = (1,06 ÷ 1,15).p0 chọn: 𝑃𝑟 = 1,1.0,1013= 0,11 (MN/m 2 )

- Phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp khí, mức độ dãn nỡ và sự trao đổi nhiệt trong quá trình giãn nỡ và thải.Đối với động cơ diesel: Tr = 700 ÷ 900 o K

Ta có thể chọn: Tr = 800 o K

1.1.8 Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới (𝜟𝑻)

- Khí nạp mới khi chuyển động trong đường ống nạp vào trong xilanh của động cơ do tiếp xúc với vách nóng nên được sấy nóng lên một trị số nhiệt độ là ΔT.

- Khi tiến hành tính toán nhiệt của động cơ người ta thường chọn trị số ΔT căn cứ vào số liệu thực nghiệm.

- Đối với động cơ diesel: ∆T ÷ 40 o C

1.1.9 Chọn hệ số nạp thêm (𝝀 𝟏 )

- Hệ số nạp thêm 𝜆 1 biểu thị sự tương quan lượng tăng tương đối của hỗn hợp khí công tác sau khi nạp thêm so với lượng khí công tác chiếm chỗ ở thể tích

𝑉 𝑎 Hệ số nạp thêm chọn trong giới hạn: 𝜆 1 =1,02÷1,07

1.1.10 Chọn hệ số quét buồng cháy (𝝀 𝟐 ) Đối với những động cơ tăng áp, ta chọn 𝜆 2 =0,3

1.1.11 Chọn hệ số hiệu đính tỷ nhiệt (𝝀 𝒕 )

- Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt 𝜆 𝑡 phụ thuộc vào thành phần của khí hỗn hợp α và nhiệt độ khí sót 𝑇 𝑟 Thông thường khi tính cho động cơ diesel có α = 1,5 ÷ 1,8

1.1.12 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z (𝝃 𝒛 )

- Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z (𝜉 𝑧 ) là thông số biểu thị mức độ lợi dụng nhiệt tại điểm Z ( 𝜉 𝑧 ) phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ.

- Đối với động cơ diesel ξZ = 0.65 ÷ 0,85 Ta chọn ξZ = 0,8.

1.1.13 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (𝝃 𝒃 )

- Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (𝜉 𝑏 ) phụ thuộc vào nhiều yếu tố: tốc độ, động cơ, tỷ số nén

- Đối với động cơ diesel tăng áp, ta chọn 𝜉 𝑏 < 0,92

1.1.14 Hệ số dư lượng không khí (𝜶)

- Hệ số α ảnh hưởng rất lớn đến quá trình cháy

- Đối với động cơ đốt trong, tính toán nhiệt thường phải tính ở chế độ công suất cực đại, hệ số dư lượng không khí chọn trong pham vi cho trong bảng sau:

- Tăng áp 1,70÷2,20 Động cơ diesel, ta chọn: 𝛼 = 1,75

1.1.15 Chọn hệ số điền đầy đồ thị công (𝝋 𝒅 )

- Hệ số điền đầy đồ thị công 𝜑 𝑑 đánh giá phần hao hụt về diện tích của đồ thị công thực tế so với đồ thị công tính toán.

- Hệ số điền đầy đủ đồ thị 𝜑 𝑑 chọn theo số liệu kinh nghiệm theo bảng sau:

- Là tỷ số giữa áp suất của hỗn hợp khí trong xilanh ở cuối quá trình cháy và quá trình nén: λ=P z P c

- Động cơ diesel buồng đốt thống nhất: λ = 1,35 ÷ 2,4 - Ta chọn λ = 1,6

TÍNH TOÁN NHIỆT

Quá trình nạp

- Hệ số nạp η v ηv trong đó: m – là chỉ số đa biến trung bình của không khí, chọn m = 1,5 ηv = 18−1 1 343 343 , 88+20 , 88 0,153 0 ,17 [ 18.1 , 04 − 1 , 11.0 , 3 ( 0,153 0 , 11 ) 1 1 ,5 ] ≈ 0,92

- Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a

- Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới mc v =a v + b v

- Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy Khi α >1tính cho động cơ diesel theo công thức sau : m c v }¿ ¿=( 19,867 + 1,634 α ) + 1 2 ( 427 , 38 + 184 α , 36 ) 10 −5 T c

- Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trong quá trình nén: m c vc ' = m c v +γ r mc v }}} over {1+ {γ} rsub {r}¿ ¿¿ = 19,806+

- Ngoài ra, ta còn có :

- Xác định chỉ số nén đa biến trung bình n1: n1 – 1 → n 1 −1 8,314

Giải phương trình: ⇒ n1 = 1,365 Áp suất quá trình nén: p c = p a ε n 1 = 0,153.18 1,365 =7.9 (Mpa)

_ Nhiệt độ cuối quá trình nén :

2.3.1 Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu

Trong đó: C, H, O là thành phần carbon, hydro, oxy, tính theo khối lượng có trong 1kg nhiên liệu lỏng tham khảo bảng 2.10.

Nhiên liệu Thành phần trong 1 kg nhiên liệu (kg)

Khối lương phân tử (kg/mol)

Thay số liệu vào công thức trên ta được:

- Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg dầu diesel: M o = 0,4946 (kmolkk)

2.3.2 Lượng khí nạp thực tế vào xi lanh M 1 Đối với động cơ Diesel:

2.3.3 Lượng sản vật cháy: α > 1 , M 2 được tínhtheo công thức :

2.3.4 Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết β o = M 2

2.3.5 Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế:

2.3.6 Hệ số biến đổi phân tử khí tại thời điểm :

- Trong đó: x z - phần nhiên liệu đã cháy tại thời điểm z, nếu giả thiết rằng số nhiên liệu đã cháy tỷ lệ với hệ số lợi dụng nhiệt thì ta có: x z = ξ z ξ b = 0 , 8

2.3.7 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn

2.3.8 Tỷ nhiệt mol đẳng tính trung bình của môi chất tại điểm Z m c vz , ,

2.3.9 Nhiệt độ cuối quá trình cháy T z Đối với động cơ diesel được tính theo công thức:

2.3.10Áp suất cuối quá trình cháy p z = λ p c = 1 , 6.7 , 9 = 12 , 64 ( MPa )

Khoa học kĩ thuật ngày càng phát triển, nhất là ngành khoa học vật liệu, những động cơ hiện đại ngày nay có nhiệt độ cuối quá trình cháy rất cao

Tính toán quá trình dãn nở

2.4.1 Tỷ số giãn nở đầu:

- Đối với động cơ Diesel: ρ = β z λ T z

2.4.2 Tỷ số giãn nở sau:

- Đối với động cơ Diesel: : δ = ε ρ = 18

2.4.3 Xác định chỉ số dãn nở đa biến trung bình n 2 :

Các giá trị tỷ nhiệt mc vb

'' và mc vz '' xác định theo hàm tuyến tính của nhiệt độ T z và T b

- Ở nhiệt độ từ 1200-2600 ° K , sai khác của tỷ nhiệt không lớn lắm, do đó ta có thể xem a ' vb = a ' vz ;b b =b z ; β= β z , ta có: Đặt X = n 2 −1; T b = T z δ X = T z

Giải phương trình trên ta được X = 0,26 = n 2 −1=¿ n 2 =1 , 26

2.4.4 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở

2.4.5 Áp suất cuối quá trình giãn nở

2.4.6 Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót T r :

800 = 9 , 65 % ≤ 10 %, là chênh lệch nhiệt độ khí sót tính toán và chọn ban đầu.

Tính toán các thông số đặc trưng của chu trình

2.5.1 Áp suất chỉ thị trung bình tính toán:

2.5.2 Áp suất chỉ thị trung bình thực tế: p i = φ đ p i '

2.5.3 Áp suất tổn thất cơ khí

2.5.4 Áp suất có ích trung bình P e

2.5.8 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g i : g i = 3600

2.5.9 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích g e : g e = 3600

2.5.10 Tính toán thông số kết cấu của động cơ

Thể tích công tác 1 xylanh:

Bảng kết quả tính toán nhiệt động cơ

TT Tên thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị

3 Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a 367 ° K

4 Áp suất cuối quá trình nạp P a 0,153

7 Tỷ số nén đa biến trung bình n 1 1,365

8 Áp suất quá trình nén P c 7,9 MPa

9 Nhiệt độ cuối quá trình nén T c 1054

10 Lượng khí nạp thực tế vào xi lanh M 1 0,865 Kmolkk/Kgnl

11 Lượng sản vật cháy M 2 0,897 KmolSVC/Kgnl

12 Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết β 0 1,037

13 Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế β 1,037

Hệ số biến đổi phân tử khí tại thời điểm β Z 1,03

Tổn thất nhiệt lượng do cháy không hoàn toàn

16 Nhiệt độ cuối quá trình cháy T z 2344 ° K

17 Áp suất cuối quá trình cháy P z 12,64 MPa

18 Tỷ số dãn nở đầu ρ 1,43

19 Tỷ số dãn nở sau δ 12,6

20 chỉ số dãn nở đa biến trung bình n 2 1,26

21 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T b 1213 ° K

23 Áp suất cuối quá trình dãn nở P b 0,52 MPa

25 Áp suất chỉ thị trung bình tính toán P ' i 1,52 MPa

26 Áp suất chỉ thị trung bình thực tế P i 1,44 MPa

27 Áp suất tổn thất cơ khí P m 0,144 MPa

28 Áp suất có ích trung bình P e 1,3 MN/ m 2

31 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g i 0,16 kg/kW.h

33 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích g e 0,18 kg/kW.h

34 Thể tích công tác 1 xy lanh V h 0,9 dm 3

35 Thể tích buồng cháy V c 0,05 dm 3

36 Thể tích toàn phần V a 0,84 dm 3

BẢN VẼ ĐỒ THỊ

ĐỒ THỊ P – V

XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG CHỈ THỊ ĐỘNG CƠ

- Xác định các điểm đặc biệt của đồ thị công

+ Điểm a: cuối quá trình hút, áp suất Pa , thể tích Va

+ Điểm c: Cuối quá trình nén

+ Điểm z: Cuối quá trình cháy

+ Điểm b: Điểm cuối quá trình giãn nở

+ Điểm r: Cuối quá trình xả

Chọn góc đánh lửa hoặc phun nhiên hiệu sớm và các góc phối khí:

- Dựng đường cong nén : p xn = p a ( V a

- Dựng đường cong dãn nở : p xg = p z ( V z

- Nội suy đường cong từ 0° đến 20° ( góc đóng muộn xupap thải).

- Đường đẳng áp từ 20° đến 180° (0,153 MN/m 2 ).

- Nội suy đường cong từ 180° đến 240° ( góc đóng muộn xupap nạp).

- Xây dựng đường cong nén với n1 = 1,365; pxn, Vxn là áp suất và thể tích tại 1 điểm bất kỳ trên đường cong nén: p xn = p a ( V a

- Với Vxn phụ thuộc vào [180°;340 0 ] với 340° là góc phun dầu sớm.

- Nội suy đường cong từ 340° đến 360° (Vc).

- Vẽ đường đẳng tích (Vc = const) với áp suất: 7,9 – 12,64 MN/m 2

Có được giá trị 12,64 do điều kiện pz’ = pz ở động cơ diesel.

Có được giá trị 7,9 do điều kiện cc’’= cz’/3.

- Nội suy đường cong từ 360° đến 380°.

Ta có n2 = 1,26; pxg, Vxg là áp suất và thể tích tại 1 điểm bất kỳ trên đường cong dãn nở

Với Vxg phụ thuộc vào [380°;475 0 ]; 475° là góc xupap thải mở sớm.

- Nội suy 2 đường cong [475°;540°] và [540°;560°] với áp suất tại 540° là 0,52 MN/m 2 Giá trị 0,52 có được do điểm b” là trung điểm của đoạn ab.

- Vẽ đường đẳng áp (0,11 MN/m 2 ) từ 560° đến 720°

Bảng số liệu đồ thị công P-V:

Góc quay trục khuỷu α [độ]

Dựng và hiệu chỉnh đồ thị công:

- Xác định tọa độ các điểm r’ (điểm đóng muộn của xupap thải), c’(điểm phun nhiên liệu sớm), z’ (điểm áp suất cực đại), b’(điểm mở sớm của xupap thải), c’’,z’’,b’’.

- Điểm z’: Điểm z’ có tọa độ là ( V c , P z ¿

Nối các điểm trên lại với nhau bằng các lệnh trong MATLAB ta được đồ thị công chỉ thị P-V như sau:

TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG L ỰC HỌC CƠ CẤU PISTON – KHUỶU TRỤC – THANH TRUYỀN

ĐỘNG HỌC CỦA PISTON ( THEO PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH)

Khi trục khuỷu quay một góc  thì piston dịch chuyển được một khoảng Sp so với vị trí ban đầu (ĐCT) Chuyển vị của piston trong xilanh động cơ được tính theo công thức sau:

Dùng MATLAB ta vẽ được đồ thị chuyển vị piston như sau:

4.1.2 Tốc độ piston: v p1 = R ω sin ( α ) = 0,055.398 sin ⁡ ( α ) v p2 = R ω λ

Tốc độ piston được tính theo công thức sau: v p =v p 1 + v p 2 =R ω ( sin ( α )+ λ 2 sin ( 2 α ) ) =0,055.398 ( sin ( α )+ 2 λ sin ( 2α ) )

Dùng MATLAB ta vẽ được đồ thị vận tốc piston như sau:

4.1.3 Gia tốc piston: j p 1 = R ω 2 cos ( α ) =0,055.398 2 cos ( α ) j p 2 = R ω 2 λ cos ( 2 α ) =0,055 398 2 0 , 26 cos ⁡ (2 α )

Gia tốc piston được tính theo công thức:

Dùng MATLAB ta vẽ được đồ thị vận tốc piston như sau:

Bảng số liệu tính toán động học của cơ cấu piston- thanh truyền trục khuỷu

Góc quay trục khuỷu α [độ]

Chuyển vị x [cm] Vận tốc V [m/s] Gia tốc J [m/s 2 ]

ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU TRỤC KHUỶU-THANH TRUYỀN

Lực khí thể: p kt =( P kt − P 0 ) F P = ( P kt − P 0 ) π D 4 2

P 0 = 0,1MPa: áp suất khí quyển

P kt : áp suất trong xilanh động cơ , D: đường kính xi lanh động cơ.

Từ đồ thị công chỉ thị, tiến hành vẽ đồ thị lực khí thể Pkt dựa trên những giá trị áp suất đã có ở đồ thị công chỉ thị P-V và vẽ lại theo góc quay trục khuỷu 

Quá trình giản nở:  đi từ điểm cuối quá trình cháy trên giản đồ công chỉ thị đến α = 540 − β 1 = 540 − 65 = 475 0 p kt = p z ' ' ( V V z b ' ' ' ) n 2

Các đoạn hiệu chỉnh của đồ thị lực khí thể pkt cũng tương tự như trên đồ thị công chỉ thị P-V nhưng thay vì hiệu chỉnh theo V thì trên đồ thị lực khí thể sẽ hiệu chỉnh theo 

4.2.2 Lực quán tính của các chi tiết chuyển động:

4.2.2.1 Khối lượng cơ cấu khuỷu trục – thanh truyền

Lực quán tính: P j =− m j j =− m j R ω 2 ( cos α + λ cos2 α ) [ MN / m 2 ¿

Trong đó: m j =m np + m A [ kg cm 2 ] là khối lượng chuyển động tinh tiến bao gồm khối lượng nhóm piston và thành phần khối lượng quy về đầu nhỏ thanh truyền

R là bán kính quay của trục khuỷu.

Nhóm chi tiết Động cơ xăng D= 60÷100mm Động cơ Diesel

Giá trị lớn hơn đối với động cơ có D lớn

10÷20 25÷40 Giá trị nhỏ sử dụng cho động cơ có tỷ số S/D Chọn mA=0,3mtt mB = (0,65 ÷ 0,725) mtt => mB = 0,7mtt

Dựa vào tỷ số của m D p từ bảng trên theo quy tắc tam xuất để chọn m p , m tt , m k ta có:

Chọn piston hợp kim nhôm: m np = D∗8

Chọn trục khuỷu từ gang đúc: m k = D ∗ 15

Lực ly tâm của khối lượng chuyển động quay

Lực quán tính của khối lượng chuyển động quay tác dụng lác dụng lên đường tâm má khuỷu có độ lớn: P k =−m r R ω 2 =const

Trong đó: m r = m k + m B : là khối lượng chi tiết chuyển động quay của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền và bằng khối lượng chuyển động quay của trục khuỷu cộng với khối lượng quy về đầu to thanh truyền. m r =m k + m B = ( 18 + 0 , 7 30 ) =0,039 [ kg cm 2 ]=0,00039 [ MN / m 2 ]

4.2.3 Hệ lực tác dụng trên cơ cấu khuỷu trục – thanh truyền:

Tổng hợp lực PΣ tác dụng lên chốt piston bao gồm lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến và lực khí thể Trong quá trình tính toán động lực học các lực này được tính toán trên đơn vị diện tích đỉnh pistonTrong quá trình tính toán động lực học các lực này được tính toán trên đơn vị diện tích đỉnh piston

4.2.3.1 Lực tổng cộng p1: là lực tổng hợp của lực khí thể và lực quán tính được tính theo công thức: p 1 = p k + p j ( MN / m 2 )

4.2.3.2 Lực ngang N: là lực tác dụng lên thành xilanh được tính theo công thức:

N= p 1 tg ( β ) ( MN ) với β=arcsin ⁡( λ sin ⁡ ( α ))

4.2.3.3 Lực tiếp tuyến T: là lực sinh ra moment quay cho trục khuỷu và được tính theo công thức:

4.2.3.4 Lực pháp tuyến Z: là lực gây uốn trục khuỷu và được tính theo công thức:

Từ đây ta dùng MATLAB để tính toán và vẽ đồ thị các lực

Góc quay trục khuỷu alpha(độ)

CODE MATLAB

%TINH TOAN DONG CO DOT TRONG

R =S/2; % ban kinh truc khuyu lamda =1/3.5; % thong so ket cau

Sp =(pi*(D^2))/4; % dien tich thiet dien mat cat vuong goc truc xi lanh vd = 0.9; % the tich cong tac vc =vd/(18-1); % the tich buong chay va =(vd + vc); % dung tich xy lanh n1 =1.365; % chi so nen da bien trung binh n2 =1.26; % chi so gian no da bien trung binh

% phía trên tính theo đơn vị (dm) w = (2*pi*3800)/60; vz = 1.3*vc; %(do dong co diesel) vb = va; pa = 0.153; %MN/m2 pc = 7.9; %MN/m2 pz = 12.64; %MN/m2 pb = 0.52; %MN/m2 pr = 0.11; %MN/m2

%QUA TRINH NAP (doan rr'') ahc1=[0 10 20]; %xuppap thải đóng muộn góc 20 độ phc1=[pr (pr+pa)./2 pa]; a1=linspace(0,20,1000); x1=R.*(1-cosd(a1)+(lamda/4).*(1-cosd(2*a1))); v1=(x1.*Sp)+vc; p1=interp1(ahc1,phc1,a1,'pchip'); j1=(R/10)*(w^2).*(cosd(a1)+lamda.*cosd(2.*a1));

%QUA TRINH NEN (doan ac') a3=linspace(180,340, 1000); % góc phun nhiên liệu sớm 20 độ x3=R.*(1-cosd(a3)+(lamda/4).*(1-cosd(2*a3))); v3=(x3.*Sp)+vc; p3= pa.*(va./v3).^n1; j3=(R/10)*((w)^2).*(cosd(a3)+lamda.*cosd(2.*a3));

%QUA TRINH NAP (doan r''a) a2=linspace(20,180,1000); x2=R.*(1-cosd(a2)+(lamda/4).*(1-cosd(2*a2))); v2=(x2.*Sp)+vc; p2=linspace(pa,min(p3),1000); % Nhằm cho đường p2 và p3 giao nhau tại 180 độ j2=(R/10)*(w^2).*(cosd(a2)+lamda.*cosd(2.*a2));

%QUA TRINH CHAY VA GIAN NO (doan c'z")

%%%%xac dinh diem c' vc1 = min (v3); pc1 = max (p3);

%%%%xac dinh toan do diem c" pcz1 = pz - pc; pc2 = pcz1/3 + pc; vc2 = vc; ahc4=[340 350 360]; phc4=[pc1 (pc1+pc2)./2 pc2]; a4=linspace(340,360, 1000); x4=R.*(1-cosd(a4)+(lamda/4).*(1-cosd(2*a4))); v4=(x4.*Sp)+vc; p4=interp1(ahc4,phc4,a4,'pchip'); j4=(R/10)*((w)^2).*(cosd(a4)+lamda.*cosd(2.*a4));

%%%VE DOAN AP SUAT CUC DAI a22=linspace(380,475, 1000); xz2=R.*(1-cosd(a22)+(lamda/4).*(1-cosd(2*a22))); vz2=(xz2.*Sp)+vc; pz2=pz.*(vz./vz2).^n2; pz22=max(pz2); ahc5=[360 370 380]; phc5=[pc2 pz pz22]; a55=linspace(360,380,1000); x55=R.*(1-cosd(a55)+(lamda/4).*(1-cosd(2*a55))); v55=(x55.*Sp)+vc; p55=interp1(ahc5,phc5,a55,'pchip'); j55=(R/10)*((w)^2).*(cosd(a55)+lamda.*cosd(2.*a55));

%QUA TRINH CHAY VA GIAN NO a7=linspace(380,475,1000); % góc mở sớm xuppap thải 62 độ x7=R.*(1-cosd(a7)+(lamda/4).*(1-cosd(2*a7))); v7=(x7.*Sp)+vc; p7=pz.*(vz./v7).^n2; j7=(R/10)*((w)^2).*(cosd(a7)+lamda.*cosd(2.*a7));

%QUA TRINH CHAY VA GIAN NO (doan b'->b")

%%%xac dinh diem b' a8=linspace(475,540, 1000); x8=R.*(1-cosd(a8)+(lamda/4).*(1-cosd(2.*a8))); v8=(x8.*Sp)+vc; pB1=pz.*( vz./v7).^n2; pb1=min(pB1); vb1=max(v7);

%%%xac dinh diem b" pb2=((pb+pa)/2); vb2=va;

%%% ab3P2; xb3=R.*(1-cosd(ab3)+(lamda/4).*(1-cosd(2*ab3))); vb3=(xb3.*Sp)+vc; pb3=pz.*(vz./vb3).^n2; ahc2=[475 ab3 540]; phc2=[pb1 pb3 pb2]; p8=interp1(ahc2,phc2,a8,'pchip'); j8=(R/10)*((w)^2).*(cosd(a8)+lamda.*cosd(2.*a8));

%QUA TRINH THAI 1 (b''->r') a9=linspace(540,580, 1000); % góc mở sớm xuppap nạp 14 độ x9=R.*(1-cosd(a9)+(lamda/4).*(1-cosd(2.*a9))); v9=(x9.*Sp)+vc; ahc3=[540 560 580]; phc3=[pb2 (pb2+pr)./2 pr]; p9=interp1(ahc3,phc3,a9,'spline'); j9=(R/10)*((w)^2).*(cosd(a9)+lamda.*cosd(2.*a9));

%QUA TRINH THAI 2 (r'->r) a10=linspace(580,720,1000); x10=R.*(1-cosd(a10)+(lamda/4).*(1-cosd(2.*a10))); v10=(x10.*Sp)+vc; p10=linspace(pr,pr,1000); j10=(R/10)*((w)^2).*(cosd(a10)+lamda.*cosd(2.*a10));

%CAC LENH VE VA CHINH SUA DO THI a =[a1 a2 a3 a4 a55 a7 a8 a9 a10]; x =[x1 x2 x3 x4 x55 x7 x8 x9 x10]; v =[v1 v2 v3 v4 v55 v7 v8 v9 v10]; p =[p1 p2 p3 p4 p55 p7 p8 p9 p10]; j =[j1 j2 j3 j4 j55 j7 j8 j9 j10]; figure %DO THI P-V plot(v,p,'r','linewidth',1.5) hold on; title('DO THI P-V'); xlabel('The tich(lit)'); ylabel('ap suat P(MN/m2)'); grid on figure %DO THI P-a plot(a,p,'b','linewidth',1.5) grid on title('DO THI P-phi'); xlabel('Goc quay truc khuyu(do)'); ylabel('ap suat p(MN/m2)'); figure %DO THI CHUYEN VI PISTON THEO GOC plot(a,x,'r','linewidth',1.5) hold on; title('DO THI CHUYEN VI'); xlabel('Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel('Chuyen vi x (dm)'); grid on figure %DO THI VAN TOC vt=(R)*(w).*(sind(a)+lamda/2.*sind(2.*a)); plot(a,vt,'r','linewidth',1.5) hold on; title('DO THI VAN TOC PISTON'); xlabel('Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel('Van toc v (dm/s) '); grid on figure %DO THI GIA TOC plot(a,j,'r','linewidth',1.5) hold on; title('DO THI GIA TOC PISTON'); xlabel('Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel('Gia toc J (dm/s2) '); grid on figure %DO THI Pkt Pj P1 pkt=(p-0.1013); plot(a,pkt,'b','linewidth',1.5) hold on grid on pj=-30.724*R*(w.^2)*(10.^(-6))*(cosd(a)+lamda*(cosd(2*a))); plot(a,pj,'g','linewidth',1.5) hold on grid on p1=pkt+pj; plot(a,p1,'r','linewidth',1.5) title('DO THI Pkt Pj P1'); xlabel('Goc quay truc khuyu(do)'); ylabel('Pkt(MN/m2) Pj(MN/m2) P1(MN/m2)'); legend('Pkt','Pj','P1') figure %DO THI T

T=p1.*sind(a+asind(lamda.*sind(a)))./cosd(asind(lamda.*sind(a))); plot(a,T,'b','linewidth',1.5) grid on title('DO THI T'); xlabel('Goc quay truc khuyu(do)'); ylabel('T(MN)'); figure %DO THI Z

Z=p1.*cosd(a+asind(lamda.*sind(a)))./cosd(asind(lamda.*sind(a))); plot(a,Z,'b','linewidth',1.5) grid on title('DO THI Z'); xlabel('Goc quay truc khuyu(do)'); ylabel('Z(MN)'); figure %DO THI N

N=p1.*tand(asind(lamda.*(sind(a)))); plot(a,N,'b','linewidth',1.5) grid on title('DO THI N'); xlabel('Goc quay truc khuyu(do)'); ylabel('N(MN)');

Ngày đăng: 09/03/2024, 15:43

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w