tính toán kiểm nghiệm động cơ zil-130

TRNG HCN H NI N NG C T TRONG KHOA CN ễ Tễ LI NểI U rong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc thì cơ khí là một ngành quan trọng hàng đầu, trong đó chuyên ngành động cơ đốt trong là một trong những ngành quan trọng thúc đẩy nền kinh tế phát triển. T Với vai trò là nguồn động lực chính trong lĩnh vực giao thông cho các ph- ơng tiện vận tải nh ôtô, máy kéo, tàu thuỷ, máy bay, xe gắn máy và trong lĩnh vực sản xuất khác nên cũng có thể nói nó là nguồn động lực phát triển nền kinh tế của mỗi quốc gia. Chính vì vậy ngời đợc đào tạo trong lĩnh vực này đòi hỏi phải nắm đợc tầm quan trọng của mình, đồng thời phải có ý thức học tập nghiêm túc, phải trang bị cho mình nững kiến thức cơ bản của chuyên ngành để sẵn sàng hoàn thành nhiệm vụ đợc giao. Hiện nay trình độ kỹ thuật và công nghệ ngày một phát triển với tốc độ rất cao lại càng đòi hỏi trách nhiệm của ng- ời kỹ s phải luôn nắm bắt, tiếp cận từ lý thuyết đến thực tế nhằm tính toán, kiểm nghiệm đợc các cơ cấu hệ thống của các loại động cơ, từ đó đánh giá chính xác chỉ tiêu kỹ thuật, kinh tế và hiệu quả sử dụng của mỗi loại, tìm ra đợc những u khuyết điểm và có thể tìm ra những biện pháp xử lý hoặc cải tiến cho hoàn thiện hơn. Với đề tài: "Tính toán kiểm nghiệm động cơ Zil-130". Sau 1 thi gian nỗ lực làm việc, nghiên cứu nghiêm túc, cùng với sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyn Tun Ngha và các thầy cô trong bộ môn,chỳng em đã hoàn thành đề tài của mình. Mặc dù vậy, song do thời gian và trình độ có hạn nên trong quá trình hoàn thành đồ án chắc chắn chỳng em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy chỳng em rất mong có đợc những ý kiến đóng góp bổ sung của các thầy cô trong bộ môn. Chỳng em xin chân thành cảm ơn ! Phần I Đề tài: "Tính toán kiểm nghiệm động cơ Zil-130" 1 TRNG HCN H NI N NG C T TRONG KHOA CN ễ Tễ Giới thiệu về động cơ ziL-130. Động cơ ZIN-130, đợc sản xuất từ những năm của thế kỷ 20. với mục đích để vận chuyển hàng hoá do liên xô cũ sản xuất.là động cơ chạy bằng xăng cho lên bây giờ nó không còn đợc dùng phổ biến rộng rãi nh động cơ DIÊZEN vì vấn đề năng xuất vận chuyển và vấn đề kinh tế. Động cơ ZIN-130 có các Hệ thống sau: +, Hệ thống bôi trơn: Hệ thống bôi trơn của động cơ đốt trong có nhiệm vụ cung cấp dầu nhờn đến các mặt để để làm giảm ma sát đồng thời làm mát và tẩy rửa bề mặt ổ trục. Vì vậy chủng loại và tính năng vật lý của dầu bôi trơn, lu lợng và áp xuất của rầu bôi trơn, lu lợng và áp xuất của dầu bôi trơn trong hệ thống bôi trơn là những vấn đề rất quan trọngảnh hởng rất lớn đến nhiệm vụ của hệ thống bôi trơn . 1- Bôi trơn mặt ma sát, làm giảm công ma sát : khi bôi trơn bề mặt ma sát dầu nhờn giữ vai trò nh một chất đệm ngăn cách hai mặt ma sát không trc tiếp tiếp tiếp xúc với nhau. Phân loại ma sát trợt của ổ trục : *. Ma sát khô ( khi bề mặt ma sát không có dầu). *. Ma sát ớt ( khi bề mặt ma sát có đủ dầu). *.Ma sát nửa khô( khi bề mặt ma sát thiếu dầu). *.Ma sát tới hạn ( khi bề mặt ma sát tồn tại một màng dầu cực mỏng ). 2- Làm mát ổ trục : Trong quá trình làm việc công ma sát chuyển hành nhiệt làm nóng làm giảm độ nhớt của dầu nhờn và gây bó, cháy ,cháy ổ trục . vì vậy lu lợng dầu đi qua ổ trục sẽ làm nhiệt của ổ trục đi làm mát ổ trục và đảm bảo nhiệt độ làm của ổ trục. 3- Tẩy rửa mặt ma sát : Trong quá trình làm việc các ma sát cọ xát với nhau mạt rơi ra đợc dàu nhờn đa ra khỏi mặt ma sát khiến mặt ma sát sạch. 4- Bao kín các khe hở giữa pistong với xécmăng, giữa pítông với xilanh làm giảm khả năng lọt khí. +, Hệ thống khởi động: Muốn khởi động đợc động cơ phải dùng năng lợng bên ngoài quay động cơ đạt tới một tốc độ nhất định để nhiên liệu đa vào xilanh có thể bốc cháy đợc căn cứ vào nguồn năng lợng để khởi động ta có phơng pháp khởi động động cơ sau. 1- Khởi động bằng động cơ điện 2- Khởi động bằng động cơ xăng phụ 3- Khởi động bằng động cơ khí nén 4- Khởi động bằng động cơ thuỷ lực 5- Khởi động bằng tay. Các phơng pháp này đợc dùng tuỳ theo phạm vi công suất của động cơ. +, Hệ thống làm mát: Có tác dụng thực hiện việc truyền nhiệt từ khí cháy đến môi trờng làm mát để đảm bảo các chi tiết có chế độ nhiệt tối u khi làm việc, tránh hiện tợng bị kẹt, bị cháy hỏng hoặc giảm tính năng cơ lý. Hệ thống làm mát phải đảm bảo các chi tiết của động cơ không quá nóng hoặc quá nguội. Nếu qua nóng dầu bôi Đề tài: "Tính toán kiểm nghiệm động cơ Zil-130" 2 TRNG HCN H NI N NG C T TRONG KHOA CN ễ Tễ trơn sẽ giảm, ma sát tăng gây ra các phụ tải nhiệt làm giảm độ cứng, độ bền của ruổi thọ các chi tiết. Nừu qua nguội thì tổn thất nhiệt, nhiệt sinh công ít hiệu suất cảu động cơ thấp, thành phần lu huỳnh trong nhiên liệu tạo axit ăn mòn nhanh kim loại. Ngày nay ngời ta thờng dùng hệ thống làm mát bằng nớc và hệ thống làm mát bằng không khí. +, Cơ cấu phân phối khí: Cơ cấu phân phối khí thực hiện quá trình trao đổi khí trong động cơ, thải sạch khí thải. Và nạp đầy khí hỗn hợp hoặc không khí sạch vào xilanh để động cơ làm việc ổn định là liên tục. Cơ cấu phân phối khí phải đảm bảo các yêu cầu là: 1- Đóng mở xuppap đúng thời gian quy định. 2- Độ mở lớn để dòng khí dễ lu thông 3- Đóng mở xuppap phải kín. 4- ít va đập tránh mòn 5- Dễ dàng trong hiệu chỉnh và sửa chữa. 6- Đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ Ngày nay ngời ta thờng dùng chủ yếu làm hai loại cơ cấu phân phối khí. 1- Cơ cấu phân phối khí dùng pítong làm ván trợt để đóng mở cửa quét, cửa thải. 2- Cơ cấu phân phối khí hỗn hợp, dùng cửa quét và xuppap thải trên động cơ hai kì. tính toán chu trình công tác của động cơ zil -130 * Các thông số của động cơ: 1. Hành trình piston: S = 95mm = 0,95 dm. 2. Đờng kính xi lanh: D = 100mm = 1,0dm. 3. Số xy lanh: i = 8 4. Góc mở sớm của su páp nạp: 1 = 21 0 5. Góc đóng muộn của su páp nạp: 2 = 57 0 6. Góc mở sớm của su páp thải: 1 = 57 0 7. Góc đóng muộn của su páp thải: 2 = 21 0 8. Góc đánh lửa sớm: = 13 0 . 9. Chiều dài thanh truyền: l tt = 185 mm. 10. Khối lợng nhóm piston: m np = 1,18 kg 11. Khối lợng thanh truyền: l tt = 1,272 kg Đề tài: "Tính toán kiểm nghiệm động cơ Zil-130" 3 TRNG HCN H NI N NG C T TRONG KHOA CN ễ Tễ 12. Công suất động cơ: N e = 150ml = 150.0,735 = 110,25 kW 13. Số vòng quay của động cơ: n e = 3200 v/phút. 14. Súât tiêu hao nhiên liệu: g e = 240g/mlh = 326,53 g/kWh. 15. Tỷ số nén: = 6,5. 16. Thứ tự làm việc: 1-5-4-2-6-3-7-8. 17. Th tớch cụng tỏc ca xi lanh: 2 2 4 3 3 3,14.0,1 .0,095 7,46.10 ( ) 0,746( ) 4 4 h D V S m dm = = = = Đề tài: "Tính toán kiểm nghiệm động cơ Zil-130" 4 TRNG HCN H NI N NG C T TRONG KHOA CN ễ Tễ I. Các thông số cần chọn: Các thông số cần chọn theo tiêu chuẩn, điều kiện môi trờng đặc điểm kết cấu động cơbao gm: 1. áp suất môi trờng P 0 : Là áp suất khí quyển P k trớc khi nạp vào động cơ P 0 thay đổi theo chế độ cao, ở nớc ta có thể chọn P 0 = 0,1 (MPa). 2. Nhiệt độ môi trờng T 0 : Lựa chọn T 0 theo nhiệt độ bình quân cả năm ở nớc ta t 0 = 24 0 C, T 0 = 297 0 K. 3. áp suất cuối quá trình nạp P a : Động cơ Zil-130 thuộc loại động cơ không tăng áp, nói chung P a biến thiên trong phạm vi (0,8 ữ0,9). P 0 . Chọn P a = 0,854 P 0 = 0,854 . 0,1 = 0,0854 (MPa). 4. p suất khí thải P r : Cũng phụ thuộc vào các thông số nh P a . Chọn P r = 0,105 (MPa). 5. Mức độ sấy nóng môi chất T: Chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành khí hỗn hợp ở bên ngoài hay bên trong xi lanh. Đối với động cơ xăng: T = ( 0 ữ 20) 0 K; Chọn T = 8 0 K. 6. Nhiệt độ khí sót (khí thải) T r : Phụ thuộc vào chủng loại động cơ, T r = (700 ữ 1000) 0 K ; Với động cơ xăng, chọn T r = 920 0 K. 7. Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt t : Căn cứ vào hệ số d lợng không khí để hiệu đính. Chn t = 1,11. 8. Hệ số quét buồng cháy 2 : Với động cơ không tăng áp thì 2 = 1. 9. Hệ số nạp thêm: 1 1 phụ thuộc vào pha phân phối khí 1 = (1,02 ữ 1,07). Ta chọn 1 = 1,05. 10. Hệ số lợi dụng nhiệt điểm Z: Phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ. Đng cơ xăng z = 0,85ữ0,92, ta chọn z = 0,87. 11.H s li dng nhit ti im b: Đề tài: "Tính toán kiểm nghiệm động cơ Zil-130" 5 TRNG HCN H NI N NG C T TRONG KHOA CN ễ Tễ ng c xng 0.85 0.95 b = ữ ,ta chn 0.85 b = 12. Hệ số hiệu đính đồ thi công đ : Sự sai lệch giữa chu trình công tác thực tế và chu trình công tác lý thuyết. Có thể chọn đ = 0,92 ữ 0,97; Chọn đ = 0,936. II. Tính các thông số của động cơ: 1. Tốc độ trung bình của piston C m : C m = S . n /30 = 0,095 . 3200/30 = 10,133 m/s > 6,5 m/s. Nh vậy động cơ Zil-130 thuộc loại động cơ tốc độ cao. 3. áp suất có ích trung bình (P e ): .30. 110,25.30.4 0,693 . . 0,746.3200.8 e e h N P V n i = = = (MPa) III. Tính toán các quá trình công tác: A. Tính toán quá trình nạp: 1. Hệ số khí sót r : ( ) 1 1 1 8,314 1 ' ' . . 1 2 n v v a n b a T = + + 2 1 1 2 ( ) 1 . . . . . . k r r r a m r t a T T P T P P P + = ữ Với m = (1,45 ữ 1,5) chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót, chọn m = 1,5. Thay các số liệu vào công thức ta có: 1 1,5 1.(297 8).0,105 1 . 0.073 920.0,0854 0,105 6,5.1,05 1,11.1. 0,0854 r + = = ữ 2. Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a : 1 ( ) . . . 1 m m a k t r r r a r P T T T P T + + ữ = + ( ) 1,5 1 1,5 0 0,0854 297 8 1,11.0,073.920. 0,105 349 0,073 1 a T K + + ữ = = + 3. Hệ số nạp v : Đề tài: "Tính toán kiểm nghiệm động cơ Zil-130" 6 TRNG HCN H NI N NG C T TRONG KHOA CN ễ Tễ ( ) 1 1 2 1 . . . . . 1 m k a r v t k k a T P P T T P P = ữ + 3 3 3,6.10 3,6.10 0,291 29,1% . 281.44 i i H g Q = = = = ( ) 1 1,5 1 297 0,0854 0,105 . . . 6,5.1,05 1,11.1. 6,5 1 297 8 0,1 0,0854 v = ữ + 0,84 v = . 4. Lợng khí nạp mới M 1 : 3 3 1 432.10 . . 432.10 .0,1.0,84 0,54( / ) . . 326,53.0,693.297 k v e e k P M kml kgnl g P T = = = 5. Lợng không khí lý thuyết dùng để đốt cháy 1 kg nhiên liệu M 0 : += 3241221,0 1 0 CHC M Với C = 0,855; H = 0,145; O = 0. )/(512,0 4 145,0 12 855,0 21,0 1 0 kgnlKmolM = += 6. Hệ số d lợng không khí : Vi ng c xng ta cú: 1 0 1 nl M M à = Trong ú: nl à :Trng lng phõn t ca xng: 110 120 nl à = ữ i vi cỏc loi xng thng dung cú th chn: 114 nl à = .Do vy 1 0,54 114 1,04 0,512 = = . B. Tính toán quá trình nén: 1. Tỷ nhiệt Mol đẳng tích trình bình của khí nạp mới : v Cm kmolKjTCm v /(00209,0806,19 += .độ) Đề tài: "Tính toán kiểm nghiệm động cơ Zil-130" 7 TRNG HCN H NI N NG C T TRONG KHOA CN ễ Tễ 2. Tỷ nhiệt Mol đẳng tích trình bình của sản phẩm cháy :'' v Cm Do =1,04>1 nên: 5 1,034 1 187,36 '' (19,876 ) (427,86 ).10 2 v mC T = + + + 5 1,034 1 187,36 '' (19,876 ) (427,86 ).10 1,04 2 1,04 v mC T = + + + '' 20,87 0,00304 v mC T= + (KJ/kmol độ) 3. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp công tác v Cm ' : T b a CmCm Cm v v r vrv v . 2 ' ' 1 ''. ' += + + = (kJ/kmol độ) (19,806 0,00209 ) 0,073.(20,87 0,00304 ) ' 21,33 0,00231 1 0,073 v T T mC T + + + = = + + (kJ/kmol độ) 4. Chỉ số nén đa biến trung bình n 1 : Giả thiết quá trình nén là quá trình đoạn nhiệt: ( ) 1 1 1 8,314 1 ' ' . . 1 2 n v v a n b a T = + + 1 1 1 8,314 1 21,33 0,00231.349.(6,5 1) n n = + + Với: n 1 = (1,34 ữ 1,39). Giải phơng trình bằng phơng pháp mò nghiệm; Với n 1 = 1,35 thì: Vế trái Vế phải <=> 0,35 0,3509 Nh vậy n 1 = 1,35 thoả mãn phơng trình. 5. áp suất cuối quá trình nén P c : 1 1,35 . 0,0854.6,5 1,068( ) n c a P P MPa = = = 6. Nhiệt độ cuối quá trình nén T c : 1 1 1,35 1 . 349.6,5 672 n o c a T T K = = = 7. Lợng môi chất công tác của quá trình nén M c : 1 1 1 1 (1 ) (1 ) 0,54.(1 0,073) 0,58( / ) r c r r c M M M M M M M M Kmol kgnl = + = + = + = + = C. Quá trình cháy: 1. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết ( 0 ) Đề tài: "Tính toán kiểm nghiệm động cơ Zil-130" 8 TRNG HCN H NI N NG C T TRONG KHOA CN ễ Tễ - Đối với động cơ xăng. 0 0 0 1 ( ) 0,21.(1 ). 4 32 1 1 . nl nl H O M M à à + + = + + . 0 0,145 1 ( ) 0,21.(1 1,04).0,512 4 114 1 1,043 1 1,04.0,512 114 + = + = + 2. Hệ số thay đổi thực tế : 0 1,043 0,073 1,04 1 1 0,073 r r + + = = = + + . 3. Hệ số thay đổi phần tử thực tế tại điểm z ( z ): 0 1 1 . 1 z z r = + + ; Với 0,87 1,024 0,85 z z b = = = .Do vy: 1,043 1 1 .1,024 1,041 1 0,073 z = + = + 4. Lợng sản vật cháy M 2 : M 2 = = M 1 + M = 0 .M 1 = 1,043 . 0,54 = 0,563 (Kmol/kgnl) 5. Nhiệt độ tại điểm z (T z ): Giải phơng trình cháy đối với động cơ xăng: zvzzcv r Hz TCmTCm M QQ .'' ' )1( )( 1 =+ + (*) Với: Q H = 44000 (KJ/kgnl) ( H Q Nhit tr thp ca nhiờn liu). Do 1,041 1 Q 0 = > = . ' 21,33 0,00231. 21,33 0,00231.672 22,882 vc c mC T= + = + = (KJ/kgnl). '' '' . . " .( ) (1 ) '' . 2 .( ) (1 ) r o v v o v vz v z r o o m C mC b mC a T + + = = + + + 0,073 1,043(20,87 0,00304 ).(1,024 ) (19,806 0,00209 ).(1 1,024) 1,043 '' 0,073 1,043.(1,024 ) (1 1,024) 1,043 z z vz T T mC + + + + = + + Đề tài: "Tính toán kiểm nghiệm động cơ Zil-130" 9 TRNG HCN H NI N NG C T TRONG KHOA CN ễ Tễ 3 '' 23,335 3,42.10 vz z mC T = + Thay vào (*) ta có: 3 0,87.44000 22,882.672 1,041(23,335 3,42.10 ). 0,54.(1 0,073) z z T T + = + + 3 2 3,56.10 24,3 81442,77 0 z z T T + = Giải phơng trình trên ta đợc T z = 2463 0 K, thoả mãn với điều kiện T z = (2200ữ2800) 0 K. 6. áp suất tại điểm Z (P z ): P z = . P c . Trong đó: - là tỷ số tăng áp suất ( = z . (T z /T c )) = 1,041. (2463/672) = 3,81. Vậy: P z = 3,81. 1,068 = 4,07 (MPa) D. Tính toán quá trình giãn nở: 1. Hệ số giãn nở sớm : Đối với động cơ xăng thì = 1 2. Hệ số giãn nở sau : 5,6 1 5,6 === 3. Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n 2 : 2 '' '' 1 8,314 1 ( )( ) ( ) (1 ). ( ) 2 b z H H vz vz z b r z b n Q Q b a T T M T T = + + + + 2 2 2 3 1 1 8,314 1 (0,85 0,87).44000 2463 23,335 3,42.10 .(2463 ) 2463 6,5 0,54.(1 0,073).1,04.(2463 ) 6,5 n n n = + + + + 2 n = (1,23 ữ 1,27); Chọn n 2 = 1,23 . Với phơng pháp mò nghiệm: Ta thấy: 0,23 0,233 Vậy n 2 = 1,23 nh đã chọn là hợp lý. 4. áp suất cuối quá trình giãn nở P b : Đề tài: "Tính toán kiểm nghiệm động cơ Zil-130" 10 [...]... II Tính toán động lực học 1 Tính toán các khối lợng chuyển động tịnh tiến m = mnp + m1 2 2 Diện tích đỉnh Piston: Fp = D = 3,14.0,1 = 0,00785(m 2 ) 4 4 mnP: Khối lợng nhóm Piston tính trên đơn vị diện tích piston Mnp = 1,18 / 0,00785 = 150,31 (kg/m2) Đề tài: "Tính toán kiểm nghiệm động cơ Zil-130" 17 TRNG HCN H NI KHOA CN ễ Tễ N NG C T TRONG m1 : Khối lợng thanh tuyến quy dẫn về tâm chốt Piston tính. .. thỳc quỏ trỡnh gión n: 1 1 Pb " = Pr + ( Pb Pr ) = 0,105 + (0, 407 0,105) = 0, 256 (MPa) 2 2 Dựng cung hp lý ni bb. th cụng c v nh hỡnh 1 Phần II Tính toán động học - động lực học I BIểu diễn các quy luật động học: Đề tài: "Tính toán kiểm nghiệm động cơ Zil-130" 15 TRNG HCN H NI KHOA CN ễ Tễ N NG C T TRONG - Các đờng biểu diễn này đều vẽ thêm một hoành độ thống nhất ứng với hành trình của piston S... thất cơ giới Pm: Đối với động cơ xăng có i = 8; S/D = 95/100 . phơng pháp khởi động động cơ sau. 1- Khởi động bằng động cơ điện 2- Khởi động bằng động cơ xăng phụ 3- Khởi động bằng động cơ khí nén 4- Khởi động bằng động cơ thuỷ lực 5- Khởi động bằng tay. Các. cảm ơn ! Phần I Đề tài: " ;Tính toán kiểm nghiệm động cơ Zil-130& quot; 1 TRNG HCN H NI N NG C T TRONG KHOA CN ễ Tễ Giới thiệu về động cơ ziL-130. Động cơ ZIN-130, đợc sản xuất từ những. lý ni bb. th cụng c v nh hỡnh 1 Phần II Tính toán động học - động lực học I. BIểu diễn các quy luật động học: Đề tài: " ;Tính toán kiểm nghiệm động cơ Zil-130& quot; 15 TRNG HCN H NI N NG C