Tính và vẽ đặc tính ngoài của động cơ: 1 tuần4.. Nội dung thuyết minh gồm: - Nhiệm vụ bài tập lớn được GV hướng dẫn thông qua- Phần số liệu tính toán nhiệt, động học và động lực học có k
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM TP.HỒ CHÍ MINH, ngày 20 tháng 12 năm 2020
TRƯỜNG ĐH SPKT TP.HCMCỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VN
1
Trang 2KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰCĐộc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
BỘ MÔN ĐỘNG CƠ
NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN
MÔN TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Họ và Tên SV: Phan Thanh SơnMSSV: 15145343 LỚP Trần Hiếu LiêmMSSV: 18145388 Chiều thứ 4 Phan Đình Thắng MSSV: 18145456 NHÓM Lê Trung Nguyên MSSV: 18145407 21
Số liệu ban đầu
Loại động cơ: Diesel (Tăng áp)Số kỳ, : 4
Công suất có ích, Pmax (kW): 103Số vòng quay, n (vòng/phút): 3500 Tỷ số nén, ε : 17,7Hệ số dư lượng không khí:α: 1,7
Nội dung thuyết minh
2.1 Tính toán nhiệt và xây dựng giản đồ công chỉ thị động cơ 2.2 Tính toán động lực học cơ cấu piston – trục khuỷu – thanh truyền.
Ngày giao nhiệm vụ : Tuần 2 (05-11/10/2020) Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Tuần 13 (21-27/12/2020)
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN CHÍNH (Ký và ghi rõ họ tên)
PGS.TS Lý Vĩnh Đạt
2
Trang 3THỜI GIAN THỰC HIỆN
Tiến độ thực hiện:
1 Tính toán nhiệt: 3 tuần
- Chọn các thông số đầu vào: 1 tuần - Tính toán nhiệt: 1 tuần
3 Tính và vẽ đặc tính ngoài của động cơ: 1 tuần4 Viết thuyết minh và chuẩn bị báo cáo: 2 tuần
Nội dung qui định:
1 Bản vẽ đồ thị công chỉ thị, động lực học, đồ thị mài mòn
2 Thuyết minh viết trên khổ giấy A4 (in và file) Nội dung thuyết minh gồm: - Nhiệm vụ bài tập lớn được GV hướng dẫn thông qua
- Phần số liệu tính toán nhiệt, động học và động lực học có kèm theo các đồ thị - Phần số liệu tính toán đặc tính ngoài động cơ và hình vẽ kèm theo
- Kết luận của bài tập lớn.
2
Trang 4M C L CỤ Ụ
CÁC THÔNG SÔỐ C A Đ NG C DIESEL 2.4L TDCi TRÊN XE FORD TRANSIT Đ I 2019Ủ Ộ Ơ Ờ 4
A TÍNH TOÁN NHI T Đ NG C ĐÔỐT TRONGỆ Ộ Ơ 6
1 CÁC THÔNG SÔỐ CẦẦN CH N CHO TÍNH TOÁN NHI T:Ọ Ệ
1.1 Áp suấất không khí n p pạ 0 6
1.2 Nhi t đ không khí n p m i Tệ ộ ạ ớ 0 6
1.3 Áp suấất khí n p trạ ướ c xupap n p pạ k 6
1.4 Nhi t đ khí n p trệ ộ ạ ướ c xupap n p Tạ k 6
1.5 Áp suấất cuôấi quá trình n p pạ a 6
1.12 H sôấ l i d ng nhi t t i đi m Z ệ ợ ụ ệ ạ ể (ξZ ) 7
1.13 H sôấ l i d ng nhi t t i đi m b ệ ợ ụ ệ ạ ể (ξb ) 7
1.14 Ch n h sôấ d lọ ệ ư ượ ng không khí α 7
1.15 Ch n h sôấ điêồn đấồy đ đôồ th công φọ ệ ủ ị d 7
2.5 Tính toán các thông sôấ đ c tr ng c a chu trìnhặ ư ủ : 11
2.6 Tính toán thông sôấ kêất cấấu đ ng c :ộ ơ 12
2.7 Vẽẽ đôồ th công ch th :ị ỉ ị
B TÍNH TOÁN Đ NG H C, Đ NG L C H C C CẦỐU PISTON - KHU U TR C - TTỘ Ọ Ộ Ự Ọ Ơ Ỷ Ụ 20
1 Đ NG H C C A PISTON ( THEO PHỘ Ọ Ủ ƯƠ NG PHÁP GI I TÍCH)Ả 20
1.1 Chuy n v pistonể ị :
1.2 Tôấc đ pistonộ :
1.3 Gia tôấc piston:
2 Đ NG L C H C C A C CẦỐU TR C KHU U-THANH TRUYÊẦN:Ộ Ự Ọ Ủ Ơ Ụ Ỷ 22
2.1 L c khí thự ể:
2.2 L c quán tính c a các chi tiêất chuy n đ ngự ủ ể ộ : 23
2.3 H l c tác d ng trên c cấấu khu u tr c – thanh truyêồnệ ự ụ ơ ỷ ụ : 24
2.4 Mômẽn quay c a đ ng c nhiêồu xi lanhủ ộ ơ : 41
2.5 L c tác d ng lên chôất khu uự ụ ỷ : 44
PH L CỤ Ụ 46
4
Trang 5STTTên thông sốKí hiệuGiá
CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL 2.4L TDCi (TĂNG ÁP)TRÊN XE FORD TRANSIT ĐỜI 2019
5
Trang 6A TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1 CÁC THÔNG SỐ CẦN CHỌN CHO TÍNH TOÁN NHIỆT:1.1 Áp suất không khí nạp p0
Áp suất không khí nạp được chọn bằng áp suất khí quyển: P = 0,1 [MN/m ]0 2
1.2 Nhiệt độ không khí nạp mới T0
Vì nước ta thuộc khu vực nhiệt đới, nhiệt độ trung bình ngày có thể chọn: t = 29 C, do đó: T = (t + 273) K = 302 Kkk o 0kk o o
1.3 Áp suất khí nạp trước xupap nạp pk
Động cơ bốn kỳ tăng áp, nên ta chọn p = 0,12 [ MN/m ]k 2
1.4 Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp Tk
Đối với động cơ 4 kỳ tăng áp: Chọn m=1,5: (oK)
1.5 Áp suất cuối quá trình nạp pa
Với động cơ bốn kỳ tăng áp:
1.8 Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới ΔT
Khi tiếến hành tính toán nhi t c a đ ng c ngệ ủộơười ta thường ch nọ tr sỗế căn c vào sỗế li u th c nghi m.ịứệựệ
V i đ ng c diesel: ớ ộơTa chọn ΔT = 20oC.
1.9 Chọn hệ số nạp thêm λ1
6
Trang 7H sỗế n p thếm bi u th s tệạểị ự ương quan lượng tăng tương đỗếi c aủ hỗỗn h p khí cỗng tác sau khi n p thếm so v i lợộớ ượng khí cỗng tác chiếếm ch th tích ổở ể
Hệ số nạp thêm chọn trong giới hạn λ = 1,02 1,07 Ta chọn λ = 1,05.11
1.10 Chọn hệ số quét buồng cháy λ 2
Đối với những động cơ tăng áp : Ta chọn λ = 0,3.2
1.11 Chọn hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λ t
Thông thường khi tính cho động cơ diesel có α = 1,51,8 : Ta chọn λ = 1,11.t
1.12 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z (ξ )Z
H sỗế l i d ng nhi t t i đi m ệợ ụệ ạể Z () ph thu c vào chu trình cỗng tác ụộ đ ng c ộơ Đối với động cơ diesel ξ = 0.65 0,85Z
Ta chọn ξ = 0,85.Z
1.13 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (ξ )b
H sỗế l i d ng t i đi m b ( ) ph thu c vào nhiếầu yếếu tỗế: tỗếc đ , ệợ ụạểụộộ đ ng c , t sỗế nén.ộơ ỷ
Đối với động cơ diesel tăng áp ξ < 0,92b Ta chọn ξ = 0,9.b
1.14 Chọn hệ số dư lượng không khí α
Đối vs động cơ diesel tăng áp α = 1,7 2,2 Ta chọn α = 1,7.
1.15 Chọn hệ số điền đầy đủ đồ thị công φd
H sỗế điếần đầầy đỗầ th cỗng ( ) đánh giá vếầ phầần hao h t vếầ di n tích ệịụệc a đỗầ th cỗng th c tếế so v i đỗầ th cỗng tính toán ủịựớịĐối với động cơ diesel buồng cháy thống nhất φ = 0,9 0,95d
Trang 8- Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháyKhi tính cho đô •ng cơ diesel theo công thức sau :
Trang 9- Lượng khí nạp thực tế vào xi lanh M1 Đối với động cơ Diesel:
(kmol kk/kg nl) - Lượng sản vật cháy: (kmol SVC/kg nl)
- Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết 0
- Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế:
Trang 10= =
- Nhiệt độ cuối quá trình cháy : T z - Đối với động cơ Diesel :
Giải phương trình trên ta được: n = 1,242 - Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở:
- Áp suất cuối quá trình giãn nở : - Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót Tr :
- Sai số: , Tr là chênh lệch nhiệt độ khí sót tính toán và chọn ban đầu.
2.5 Tính toán các thông số đặc trưng của chu trình:
Trang 482.4 Mômẽn quay c a đ ng c nhiêồu xi lanhủ ộơ:
Quy ước các mômen tác dụng lên trục khuỷu như sau: -Mi : mômen tác dụng lên truc khuỷu thứ i
-ΣMi-1: mômen của các khuỷu phía trước trục khuỷu thứ i
-ΣMi: tổng mômen tác dụng lên ổ trục cuối cùng còn gọi là mômen tổng cộng của động cơ Nó có chu kỳ biến thiên bằng góc lệch công tác k
Mômen tổng cộng được xác định bằng quan hệ sau: Trong đó: tổng lực tiếp tuyến
R: bán kính quay của trục khuỷu 2.4.1 Góc lệch công tác k
Trong đó: :số kì i: số xilanh
48
Trang 502.4.2 Thứ tự làm việc của động cơ: 1-3-4-2
2.4.3 Xác định pha công tác của từng xilanh ứng với vị trí khi khuỷu trục của xilanh thứ nhất nằm ở vị trí 0 o(tức là α1 = 0 ohoặc α1 = 720o góc quay trục khuỷu)
Đối với động cơ 4 xilanh có thứ tự làm việc 1-3-4-2, tại vị trí đầu tiên khi khuỷu trục của xilanh 1 nằm ở α1 = 0 (hoặc α1 = 720 ) thì:oo
- Khuỷu trục của xilanh 3 nằm ở: α3 = 720 – 180 = 540ooo - Khuỷu trục của xilanh 4 nằm ở: α4 = 540 – 180 = 360ooo - Khuỷu trục của xilanh 2 nằm ở: α3 = 360 – 180 = 180ooo
50
Trang 51Thời gian ngắn nhất tính theo góc quay của trục khuỷu, giữa lần nổ trong hai xilanh kề nhau là:
- Giữa xilanh 1 và 2 là 180o - Giữa xilanh 2 và 3 là 360o - Giữa xilanh 3 và 4 là 180o
2.5 L c tác d ng lên chôất khu uựụỷ :
Tại chốt khuỷu có các lực tác dụng sau:
Trang 54title('DO THI CONG P-V');
Code của các đồ thị còn lại:
%% dong hoc cua piston
%% dong luc hoc cua co cau piston-khuyu truc- thanh truy?n % luc khi the title('DO THI LUC THEO GOC QUAY');
legend('Luc khi the Pkt' 'Luc quan tinh Pj' 'Luc tong hop Pt', , );
Trang 55qch=t+z-mb*0.0473*(125*pi)^2; figure
xlabel( 'Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel ('Luc ngang N (MN/m2) ');
title('DO THI LUC NGANG THEO GOC QUAY'); grid ;on
figure plot(a,t);
xlabel( 'Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel ('Luc tiep tuyen T (MN/m2) ');
title('DO THI LUC TIEP TUYEN THEO GOC QUAY'); grid ;on
figure plot(a,z);
xlabel( 'Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel ('Luc phap tuyen Z (MN/m2) ');
title('DO THI LUC PHAP TUYEN THEO GOC QUAY'); grid ;on
figure plot(t,z); axis ;ij
xlabel( 'Luc tiep tuyen T (MN/m2) '); ylabel ('Luc phap tuyen Z (MN/m2) '); title('DO THI VECTO PHU TAI');
xlabel('Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel('Chuyen vi x (cm)'); title('DO THI CHUYEN VI THEO GOC QUAY');
xlabel('Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel('Van toc v (cm/s)'); title('DO THI VAN TOC THEO GOC QUAY');
xlabel('Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel('Gia toc j (cm/s2)'); title('DO THI GIA TOC THEO GOC QUAY');
grid ;on
55
Trang 56plot(a,mq); grid ;on
xlabel( 'Goc quay truc khuyu (do)');
ylabel ('Tong moment quay truc khuyu Mq (MN/m) ');
title('DO THI TONG MOMENT TRUC KHUYU THEO GOC QUAY'); grid ;on
figure plot(a,qch); grid ;on
xlabel( 'Goc quay truc khuyu (do)');
ylabel ('Phu tai tac dung len chot khuyu Mq (MN/m2) ');
title('DO THI PHU TAI TAC DUNG TREN CHOT KHUYU THEO GOC QUAY');
HẾT 56