1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

tiểu luận tính toán thiết kế động cơ đốt trong đề tài động cơ ford everest 2 2 tdci

39 29 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

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

Tiêu đề Động cơ Ford Everest 2.2 TDCi
Tác giả Nguyễn Công Trí, Nguyễn Tăng Trọng, Đặng Quý
Người hướng dẫn PGS.TS. Lý Vĩnh Đạt
Trường học Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành Tính toán thiết kế động cơ đốt trong
Thể loại Tiểu luận
Năm xuất bản 2023
Thành phố TP.HCM
Định dạng
Số trang 39
Dung lượng 708,05 KB

Cấu trúc

  • PHẦN 1: SỐ LIỆU BAN ĐẦU VÀ YÊU CẦU TÍNH TOÁN (6)
    • I. Các thông số cho trước của động cơ (6)
    • II. Yêu cầu tính toán (6)
  • PHẦN 2: TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (7)
    • A. CHỌN CÁC THÔNG SỐ NHIỆT (7)
    • B. TÍNH TOÁN NHIỆT (12)
      • 1.1. Hệ số nạp ηv (12)
      • 1.2. Hệ số khí sót γr (12)
      • 1.3. Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta (12)
      • 2.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới (13)
      • 2.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy (13)
      • 2.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trong quá trình nén (13)
      • 2.4 Tỷ số nén đa biến trung bình n 1 (14)
      • 2.5 Áp suất quá trình nén (14)
      • 2.6 Nhiệt độ cuối quá trình nén T c (14)
      • 3. Quá trình cháy (14)
        • 3.1 Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy kg nhiên liệu 𝑀 0 (14)
        • 3.2 Lượng khí nạp mới thực tế nạp vào xylanh 𝑀 1 (15)
        • 3.3 Lượng sản vật cháy 𝑀 2 (15)
        • 3.4 Hệ số biến đổi phân tử khí lí thuyết 𝛽 0 (15)
        • 3.5 Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế 𝛽 (15)
        • 3.6 Hệ số biến đổi phân tử khí tại điểm 𝛽 z (16)
        • 3.7 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn (16)
        • 3.8 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của môi chất tại điểm Z (16)
        • 3.9 Nhiệt độ cuối quá trình cháy 𝑇𝑧 (16)
        • 3.10 Áp suất cuối quá trình cháy 𝑃𝑧 (17)
        • 4.1 Quá trình giãn nở đầu (17)
        • 4.2 Tỷ số giãn nỡ sau (17)
        • 4.3 Xác định chỉ số giãn nở đa biến trung bình (17)
        • 4.4 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở Tb (18)
        • 4.5 Áp suất cuối quá trình giãn nở pb (18)
        • 4.6 Kiểm nghiệm lại nhiệt độ khí sót (18)
        • 4.7 Sai số khí sót (18)
        • 5.1. Áp suất chỉ thị trung bình tính toán ( Pi ' ) (18)
        • 5.2. Áp suất chỉ thị trung bình thực tế ( Pi ) (19)
        • 5.3. Áp suất tổn thất cơ khí (P m ) (19)
        • 5.4. Áp suất có ích trung bình (p e ) (19)
        • 5.5. Hiệu suất cơ giới (η m ) (20)
        • 5.6. Hiệu suất chỉ thị (η i ) (20)
        • 5.7. Hiệu suất có ích (η e ) (20)
        • 5.8. Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị (g i ) (20)
        • 5.9. Suất tiêu hao nhiên liệu có ích (g e ) (20)
        • 5.10 Tính thông số kết cấu của động cơ (20)

Nội dung

SỐ LIỆU BAN ĐẦU VÀ YÊU CẦU TÍNH TOÁN

Các thông số cho trước của động cơ

- Kiểu động cơ: 2.2L-Diesel tăng áp

- Thứ tự làm việc cuả xylanh 1- 3 - 4 - 2

- Góc mở sớm xupáp nạp: α 1 = 13 0

- Góc đóng muộn của xupáp nạp: α 2 = 49 0

- Góc mở sớm xupáp xả: β 1 = 50 0

- Góc đóng muộn xupáp xả: β 2 = 12 0

- Chiều dài thanh truyền: Ltt = 155 (mm)

- Công suất định mức: Ne = 118 (kW)

- Số vòng quay định mức: n = 3700 (vòng/phút)

- Suất tiêu hao nhiên liệu: ge = 230 (g/kW.h)

- Khối lượng thanh truyền: mtt = 28 (gam/cm 2 )

- Khối lượng nhóm piston: mpt = 17 (gam/ cm 2 )

- Momen xoắn: 385 N.m ( đạt được tại số vòng quay 1500 - 2500 vòng / phút )

- Kiểu buồng cháy và phương pháp tạo hỗn hợp: buồng cháy thống nhất, phun trực tiếp

- Kiểu làm mát: Làm mát bằng nước làm mát

Chọn thông số kết cấu λ = R/L = 0.3

Yêu cầu tính toán

Tính toán nhiệt và xây dựng giản đồ công chỉ thị của động cơ.

TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

CHỌN CÁC THÔNG SỐ NHIỆT

1 Áp suất không khí nạp p 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:

2 Nhiệt độ không khí nạp mới (To)

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:

T0 = tkk + 273 = 29 + 273 = 302 K 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:

3 Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp(Pk) Động cơ tăng áp và động cơ hai kỳ: pk là áp suất khí nạp đã được nén sơ cấp trước trong máy nén tăng áp hoặc trong bơm quét khí pk > po.

4 Nhiệt độ khí nạp trước xuppap nạp (𝐓𝐤)

, ΔTm = 25 Trong đó: m- chỉ số nén đa biến trung bình của khí nén, phụ thuộc vào loại máy nén (m 1,5÷1,65) , thông thường hiện nay chọn 1,4 ΔTm- chênh lệch nhiệt độ của không khí trước và sau két làm mát.

5 Áp suất cuối quá trình nạp (𝐏a) Đối với động cơ tăng áp: 𝑃𝑎 = (0.88 ÷ 0.98) 𝑃𝑘 MN/𝑚 2

𝑃𝑘 : áp suất của không khí sau khi nén

Khi kiểm nghiệm động cơ có sẵn, giá trị của 𝑃𝑘 đã được biết trước, khi thiết kế thì phải chọn 𝑃𝑘 trong khoảng:

Tăng áp trung bình 𝑃𝑘 = (0,15 ÷ 0,2) MN/𝑚 2

6 Chọn áp suất khí sót Pr

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

- Phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp khí, mức độ dãn nở và sự trao đổi nhiệt trong quá trình dãn nở và thải.

- Đối với động cơ diesel: 𝑇𝑟 = (700 ÷ 900)𝐾

8 Độ tăng nhiệt độ khi nạp mới

- 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

9 Chọn hệ số nạp thêm λ1

Hệ số nạp thêm 𝜆1 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 𝑉𝑎 Hệ số nạp thêm chọn trong giới hạn: 𝜆1=1,02÷1,07

10 Chọn hệ số quét buồng cháy λ2

Với động cơ tăng áp (có quét buồng cháy), ta chọn hệ số quét buồng cháy λ2: λ2 = 0,5

11 Chọn hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λt

Với động cơ diesel có α = 1,75 => Chọn 𝜆𝑡 = 1,11

12 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z (ξZ)

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

- Với động cơ diesel, ta chọn 𝜉𝑧 =0,75

13 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (ξb)

- Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (𝜉𝑏) phụ thuộc vào nhiều yếu tố Khi tốc độ động cơ càng cao, cháy rớt càng tăng, dẫn đến 𝜉𝑏 nhỏ.

- Đối với động cơ diesel, ta chọn 𝜉𝑏 = 0,90

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 tăng áp , ta chọn: 𝛼 = 1,75

15 Chọn hệ số điền đầy đồ thị công φd

- Hệ số điền đầy đồ thị công 𝜑𝑑 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 𝜑𝑑 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= Pz Pc

- Trị số λ thương của động cơ diesel nằm trong phạm vi sau: λ = 1,35 ÷ 2,40

Bảng thông số tự chọn

Tên thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị Áp suất không khí nạp 𝑃𝑜 0,1013 𝑀𝑁/𝑚 2 Áp suất khí nạp trước xupap nạp 𝑃𝑘 0,18 𝑀𝑁/𝑚 2

Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp 𝑇𝑘 313

Hệ số dư lượng không khí 𝛼 1.75 Áp suất cuối kì nạp 𝑃𝑎 0,162 𝑀𝑁/𝑚 2 Áp suất khí sót 𝑃𝑟 0,11 MPa

Nhiệt độ khí sót 𝑇𝑟 750 K Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới ∆𝑇 30 ℃

Hệ số lợi dụng nhiệt tại z 𝜉𝑧 0,75

Hệ số lợi dụng nhiệt tại b 𝜉𝑏 0,9

Tỷ số tăng áp suất 𝜆 1,6

Hệ số quét buồng cháy 𝜆2 0,5

Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt 𝜆𝑡 1,11

Chỉ số nén đa biến m 1,4

Hệ số điền đầy đủ đồ thị công 𝜑𝑑 0,94

TÍNH TOÁN NHIỆT

B=[ ε ⋅ λ 1 − λ t ⋅ λ 2 ⋅ ( P P r a ) m 1 ] = [ 15,7 1,0 4−1,11 0,5 ( 0,162 0,11 ) 1,5 1 ] ,9 η v =A ∗B =0,057*15,9 ≈ 0,89 Trong đó m là chỉ số giản nở đa biến trung bình của khí sót có thể chọn: m =1,45 ÷ 1,5, chọn m =1,5

Hệ số khí sót γr được tính theo công thức: γ r = λ 2 ⋅ ( T k +∆T )

Hệ số khí sót có thể xác định bằng công thức đơn giản hơn: γ r = λ 2

1.3.Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta

Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta được tính theo công thức:

2.1Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới m c v =a v + b v

2.2Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy

Khi hệ số dư lượng không khí α > 1, tính theo công thức sau: m c v ″ = ( 19,867+ 1,634 ❑ ) + 1 2 ( 427,38 + 184 ❑ , 36 ) 10 −5 T ( kJ / kmol ° K )

Thay số vào công thức trên ta có: m c v ″ = (19,867 + 1,634

2.3Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trong quá trình nén m c vc ' = m c v +γ r m c v ″

2.4Tỷ số nén đa biến trung bình n 1

Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào rất nhiều thông số kết cấu và thông số vận hành như kích thước xilanh, loại buồng cháy, số vòng quay, phụ tải trạng thái nhiệt độ của động cơ…Tuy nhiên n1 tăng giảm theo quy luật sau:

Chỉ số nén đa biến trung bình xác định gần đúng theo phương trình cân bằng nhiệt của quá trình nén Với giả thiết quá trình nén là quá trình đoạn nhiệt, ta có vế trái của phương trình bằng 0 Thay thế k1 bằng n1, ta thu được: n1 - 1 = 8,314 a' v + b' v.

2.5 Áp suất quá trình nén

2.6 Nhiệt độ cuối quá trình nén T c

3.1 Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy kg nhiên liệu 𝑀 0

Trong đó : C,H,O- là thành phần của Cacbon, Hydro, Oxy tính theo khối lượng, tham khảo bảng 2.7

Thành phần trong 1kg nhiên liệu [kg] Khối lượng phân tử [kg/kmol]

Bảng 2.7 Đặc tính nhiên liệu lỏng dùng cho động cơ Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg dầu diesel:

Mo = 0,4946 (kmol kk / kg nl )

3.2 Lượng khí nạp mới thực tế nạp vào xylanh 𝑀 1 Đối với động cơ diesel:

Với α =1,75 > 1 : M2 được tính theo công thức sau

3.4 Hệ số biến đổi phân tử khí lí thuyết 𝛽 0

Ta có hệ số thay đổi phân tử lý thuyết β 0 được xác định theo công thức: β 0 = M 2

3.5 Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế 𝛽

Trong thực tế do ảnh hưởng khí sót còn lại trong xilanh từ chu trình trước nên hệ số biến đổi phân tử khí thực tế β được xác định theo công thức sau: β= 1 + β 0 −1

Thay số vào ta có: β=1+ 1 1 ,036−1 + 0,01 ≈ 1,0 356

3.6 Hệ số biến đổi phân tử khí tại điểm 𝛽 z β z =1+ β 0 − 1

3.7 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn Đối với động cơ diesel α > 1 thì Δ Q H =0

3.8 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của môi chất tại điểm Z m c vz

3.9 Nhiệt độ cuối quá trình cháy 𝑇𝑧 Đối với động cơ diesel được tính theo công thức: ξ z ⋅ Q H

- QH = 42530 (kJ/ kgnl): Nhiệt trị thấp của nhiên liệu diesel

3.10 Áp suất cuối quá trình cháy 𝑃𝑧 Đối với động cơ diesel

4.1 Quá trình giãn nở đầu ρ = β z T z λ T c

4.2 Tỷ số giãn nỡ sau

Ta có hệ số giản nở sau δ được xác định theo công thức: δ = ε ρ = 15,7 1,4 = 11,2

4.3 Xác định chỉ số giãn nở đa biến trung bình:

Ta có chỉ số giản nở đa biến trung bình n2 được xác định từ phương trình cân bằng sau : n 2 −1= 8,314

Với : T b = T z δ n 2 −1 là nhiệt độ cuối quá trình giản nở Phương trình (2) tương đương với : n 2 −1= 8,314

4.4 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở Tb

4.5 Áp suất cuối quá trình giãn nở pb

4.6 Kiểm nghiệm lại nhiệt độ khí sót

5 Tính toán các thông số đặc trưng của chu trình

5.1.Áp suất chỉ thị trung bình tính toán ( P i ' ):

5.2.Áp suất chỉ thị trung bình thực tế ( P i ):

5.3.Áp suất tổn thất cơ khí (P m ):

30 [m/s] là vận tốc trung bình của piston và các hằng số a,b trong công thức chọn theo bảng 2.17

Với động cơ Diesel buồng cháy thống nhất =¿ a=0,089 và b=0,01180 ¿>P m =0,089 +0,01180 3700.0,0946

5.4.Áp suất có ích trung bình (p e ):

5.8.Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị (g i ): g i = 3600

5.9.Suất tiêu hao nhiên liệu có ích (g e ): g e = 3600

5.10 Tính thông số kết cấu của động cơ

- Thể tích công tác của 1 xylanh:

Tên thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta 349 K

Tỷ số nén đa biến trung bình 𝑛1 1,37 Áp suất quá trình nén P𝑐 7,05 𝑀𝑁/𝑚 2

Nhiệt độ cuối quá trình nén 𝑇𝑐 967 K

Lượng khí nạp thực tế vào xi lanh 𝑀1 0,866 𝑘𝑚𝑜𝑙 𝑘𝑘

Lượng sản vật cháy M2 0,897 kmol SVC/kg nl

Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết 𝛽0 1,036

Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế 𝛽 1,0356

Hệ số biến đổi phân tử khí tại thời điểm

Tổn thất nhiệt lượng do cháy không hoàn toàn QH 42530 [ kg kj nl]

Nhiệt độ cuối quá trình cháy Tz 2102 K Áp suất cuối quá trình cháy Pz 11,3 M P a

Tỷ số dãn nở đầu 𝜌 1,4

Tỷ số dãn nở sau 𝛿 11,2 chỉ số dãn nở đa biến trung bình n2 1,24

Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở 𝑇𝑏 1177 K

Tỷ số tăng áp λ 1,6 Áp suất cuối quá trình dãn nở Pb 0,56 MN/m 2 nhiệt độ khí sót Tr 684 K Áp suất chỉ thị trung bình tính toán Pi , 1,52 (MN/m 2 ) Áp suất chỉ thị trung bình thực tế P𝑖 1,43 MN/m 2 Áp suất tổn thất cơ khí 𝑃𝑚 0,175 MN/m 2 Áp suất có ích trung bình 𝑃𝑒 1,255 MN/m 2

Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị 𝑔𝑖 179 𝑔/𝐾𝑊 ℎ

Suất tiêu hao nhiên liệu có ích 𝑔𝑒 204 𝑔/𝐾𝑊 ℎ

Thể tích công tác 1 xy lanh 𝑉ℎ 0,76 lít

Thể tích buồng cháy 𝑉𝑐 0,05 Lít

Thể tích toàn phần 𝑉𝑎 0,81 lít Đường kính piston D 0,96 dm

6 Vẽ đồ thị công chỉ thị:

6.1Xác định các điểm đặc biệt của đồ thị công: Điểm a: điểm cuối của hành trình nạp, có áp suất pa và thể tích:

Va=Vc+Vh=0,05+0,76=0,81 (lít) Điểm c (V c , p c ): điểm cuối hành trình nén Điểm z (V z , p z ): điểm cuối hành trình cháy

Trong đó Vz=Vc 𝜌 Điểm b (V b , p b ): điểm cuối hành trình giãn nở với Vb = Va Điểm r (V r , p r ): điểm cuối hành trình thải

Trong hành trình nén, khí trong xilanh bị nén với chỉ số nén đa biến trung bình n1, từ phương trình:

Trong đó: P a , V a là áp suất và thể tích khí tại điểm a

P xn ,V xn là áp suất và thể tích tại một điểm bất kì trên đường cong nén

Bằng cách cho các giá trị V xn đi từ V a đến V c ta lần lượt xác định được giá trị P xn ,kết quả tính toán được ghi trong bảng.

6.3Dựng đường cong giãn nở:

Trong quá trình giãn nở, khí cháy được giãn nở theo chỉ số giãn nở đa biến n2.

P xg ,V xg là áp suất và thể tích tại một điểm bất kì trên đường cong dãn nỡ.

6.4Dựng 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 r’: x r ' =R ( 1 − cos ( β 2 ) + 4 λ ( 1 − cos ( 2 β 2 ) ) )

V c' ) n 1 Điểm z’: chọn   370 Điểm z’ có tọa độ là ( V z , P z ¿ Điểm c’’:

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

Hình 1: Đồ thị công chỉ thị P-V

7 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU PISTON – KHUỶU TRỤC – THANH TRUYỀN

7.1 Động học của piston (theo phương pháp giải tích)

Sơ đồ động học cơ cấu piston – khuỷu trục – thanh truyền thể hiện mối liên hệ giữa góc quay trục khuỷu và vị trí của piston Khi trục khuỷu quay, piston sẽ di chuyển lên xuống bên trong xy lanh Vị trí của piston được xác định bởi chiều dài thanh truyền (L) và góc quay trục khuỷu (θ) Sơ đồ này giúp phân tích chuyển động và lực tác dụng của các chi tiết trong cơ cấu, từ đó tối ưu hóa thiết kế và vận hành của động cơ.

R – bán kính quay của khuỷu trục α – góc quay của khuỷu trục β – góc lệch giữa đường tâm thanh truyền và đường tâm xylanh

Gọi λ = R chính là thông số kết cấu (λ = 0.25 ÷ 0.29). Áp dụng công thức gần đúng đối với cơ cấu giao tâm, ta có:

Khi trục khuỷu quay một góc α thì piston dịch chuyển được một khoảng x so với vị trí ban đầu.Chuyển vị của piston trong xi lanh động cơ tính bằng công thức sau

𝜆: thông số kết cấu của động cơ Chọn λ = 1,6

L: là chiều dài thanh truyền

R: bán kính quay trục khuỷu trục R = S 2

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

Hình 3 Đồ thị chuyển vị của piston

Ta xác định phương trình tốc độ của piston là hàm phụ thuộc vào góc quay trục khuỷu bằng cách vi phân biểu thức trên: dx dt = d d α = { R [ ( 1 −cost α ) + 4 λ ( 1 − cost 2 α ) ] } dα dt

Ta có: dx dt =n=Vp −tốc độ piston dα dt = ω− vận tốc góc của trục khuỷu ω= 2 π n e

Vp= R ω ( sinα + 2 λ sin 2 α ) =0,525.123,3 π ( sinα + 1,6 2 sin 2 α )

Vận tốc trung bình của piston: v tb = S n dt = 2 π (𝑚/𝑠) Vận tốc góc trục khuỷu: ω ¿ 2 πn

60 (𝑟𝑎𝑑/𝑠)Dùng MATLAB ta vẽ được đồ thị vận tốc piston như sau:

Hình 4 Đồ thị vận tốc của piston

Lấy đạo hàm công thức v = R.ω.(sin(α) + sin(2.α)) theo thời gian ta có công thức tính gia tốc của piston. j p = d v p dt = dv d α d α dt = dv d α ω j p = Rω 2 (cos(α) + λ.cos(2.α)) = 0,525.(123,3 π ) 2 [cos(α) + 1,6.cos(2.α)] (m/s 2 )

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

Hình 5 Đồ thị gia tốc của piston

7.2 Động lực học của cơ cấu khuỷu trục – thanh truyền

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 𝛼

Quá trình giản nở: 𝛼 đi từ điểm cuối quá trình cháy trên giản đồ công chỉ thị đến 𝛼 = [360°, 540° − β1 ] = [360°, 494°]

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 𝛼

7.2.2 Lực quán tính của các chi tiết chuyển động

7.2.2.1 Khối lượng cơ cấu khuỷu trục – thanh truyền

Khối lượng của nhóm piston (khối lượng của các chi tiết chuyển động tịnh tiến): Dựa vào bảng 2-1 giáo trình Động cơ đốt trong 2 trang 24 và đường kính xilanh ta chọn được: mnp = 123,9(kg/m2) (piston hợp kim nhôm)

Khối lượng của khuỷu trục (các chi tiết chuyển động quay): Dựa vào bảng 2-1 giáo trình Động cơ đốt trong 2 trang 24 và đường kính xilanh ta chọn được: mk = 165,2(kg/m2) (trục khuỷu gang đúc)

Khối lượng nhóm thanh truyền

Dựa vào bảng 2 – 1 giáo trình Động cơ đốt trong 2 trang 24 và đường kính xilanh ta chọn được: mtt = 165,2 (kg/m 2 ) Để đơn giản cho việc tính toán và sai số của nó cũng không đáng kế nên ta chọn phương pháp dùng khối lượng thay thế Khối lượng thay thế được tính theo công thức:

Do khó khăn trong việc tìm tài liệu về cách bố trí khối lượng thay thế nên ta chọn theo công thức kinh nghiệm:

𝑚B = 2 3 𝑚tt Khối lượng chuyển động tịnh tiến của cơ cấu khuỷu trục – thanh truyền:

𝑚𝑡 = 𝑚𝑛𝑝 + 𝑚𝐴 Khối lượng chuyển động quay của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền:

7.2.2.2 Lực quán tính (văng thẳng) của khối lượng chuyển động tịnh tiến

Pj = - mt.J= - mt.R.ω 2 (cos(α)+λ.cos(2.α)) (MN/m 2 ) với 𝛼 đi theo từng quá trình tương tự như đối với lực khí thể 𝑝𝑘𝑡

7.2.2.3 Lực quán tính (lực ly tâm) của khối lượng chuyển động quay

7.2.2.4 Lực tổng cộng p1: là lực tổng hợp của lực khí thể và lực quán tính được tính theo công thức:

Dùng MATLAB ta vẽ được đồ thị các lực p kt , p j , p 1 như sau:

Hình 6 Đồ thị các lực Pkt, Pj, P1

Bảng 2: Trị số áp suất của MCCT của quá trình nén và giãn nở tính toán

Quá trình nén (𝑉 𝑎 − 𝑉 𝑐 ) Quá trình giãn nở (𝑉 𝑧 − 𝑉 𝑏 )

Bảng 3: Bảng kết quả 琀nh toán động học của piston

Góc quay trục khuỷu (độ)

Bảng 4: Bảng kết quả 琀nh toán động lực học cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền

Góc quay trục khuỷu (độ)

Ngày đăng: 02/08/2024, 16:11

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w