tính toán thiết kế động cơ đốt trong

Lời nói đầu Đồ án tính toán thiết kế động cơ đốt trong là đồ án chuyên nghành,trong quá trình làm sử dụng các kiến thức tổng hợp của rất nhiều môn học trớc đó.Và nó tổng hợp các kiến thức của các môn đồ án đã làm ,nhất là đồ án công nghệ chế tạo máy .Đây không phải là đồ án đầu tiên em làm nhng nó là đồ án chuyên nghành nên cần có lợng kiến thức rất lớn về động cơ đốt trong cũng nh các kiến thức khác nữa.Trong quá trình làm đồ án chúng em không những củng cố lại những kiến thức đã học,mà còn mở rộng và chuyên sâu về nghành của mình.Đây là đồ án sẽ phục vụ cho đồ án tốt nghiệp,do vậy làm đồ án sẽ có thêm đợc rất nhiều kiến thức mới về động cơ đốt trong,nó sẽ phục vụ tốt cho công việc sau này.Trong quá trình làm đồ án em đã tham khảo nhiều sách không chỉ về động cơ đốt trong mà còn cả các sách công nghệ các thông số đầu vào 1. Kiểu động cơ: Động cơ xăng AUDI 2.0 2. Thứ tự nổ 1-3-4-2 3. Công suất động cơ N e = 128 mã lực 4. Số vòng quay n = 5500 vòng / phút 5. Suất tiêu thụ nhiên nliệu g e = 178 g/ml.h 6. Số kỳ = 4 7. Đờng Kính xy lanh D =82.5 mm 8. Hành trình piston S =92.8mm 9. Tỷ số nén =10.7 10. Số xi lanh i = 4 11. Chiều dài thanh truyền l t = 144 mm 12. Trọng lợng nhóm piston m pt = 0.36 kg 13. Trọng lợng thanh truyền m tt = 0,64 kg 14. Góc mở sớm xupáp nạp 1 = 26 0 1 15. Gãc ®ãng muén xup¸p n¹p 2 α = 48 0 16. Gãc më sím xup¸p th¶i β 1 = 32 0 17. Gãc ®ãng muén xup¸p th¶i β 2 =8 0 18. Gãc ®¸nh löa sím ϕ i = 15 0 2 Chơng I: Tính Toán Nhiệt 1.1 Các thông số chọn: 1.1.1 Tính tốc độ trung bình của piston : Ta có công thức tính tốc độ trung bình của piston nh sau : Vậy động cơ có tốc độ cao tốc, áp suất và nhiệt độ của môi trờng: p k = 0,1 MPa T k = 24 + 273 = 297 o K 1.1.2 áp suất cuối quá trình nạp (động cơ không tăng áp) p a = (0,8 ữ 0,9)p k = (0,8ữ 0,9).0,1 chọn p a = 0,09 MPa 1.1.3 áp suất và nhiệt độ khí sót p r = (1,1 ữ 1,15).p k = (1,1 ữ 1,15).0,1 chọn p r = 0,11 MPa T r = (700 ữ 1000) o K ,chọn Tr= 930 o K 1.1.4 Độ tăng nhiệt độ do sấy nóng khí nạp mới T = 0 ữ 20, chọn T = 10 o K 1.1.5 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt t = 1,17 1.1.6 Hệ số quét buồng cháy 2 = 1 ; (do không tăng áp) 1.1.7 Hệ số nạp thêm 1 = 1,02 ữ 1,vc chọn 1 = 1,04 1.1.8 Hệ số lợi dụng nhiệt tại z và b z = 0,70 ữ 0,85 chọn z = 0,8759 b = 0,80 ữ 0,90 chọn b = 0,886 3 )/(013,17 30 5500. 3 10.8,92 30 . sm nS tb v = == 1.1.9 Hệ số hiệu đính đồ thị công d = 0,92 ữ 0,97 chọn d = 0,97 1.2 Các thông số tính toán : 1.2.1 Hệ số khí sót ( ) m a r t a r r k r p p p p T TT 1 21 2 1 + = Chỉ số dãn nở đa biến m = 1,45 ữ 1,5 , chọn m = 1,45 ( ) 45,1 1 09,0 11,0 .1.17,104,1.7,10 1 . 09,0 11,0 . 930 10297.1 + = r 041,0 = r 1.2.2 Nhiệt độ cuối hành trình nạp r m 1m r a rrt0 a 1 p p .T )TT( T + ++ = 041,01 11,0 09,0 930.041,0.17,1)10297( 45,1 145,1 + ++ = a T =333K 1.2.3 Hệ số nạp + = m a r t k a k k v P p p p TT T 1 21 1 1 + = 45,1 1 09,0 11,0 .1.17,104,1.7,10. 1,0 09,0 . 10297 297 . 17,10 1 v v =0,882 1.2.4 Lợng khí nạp mới: 4 kee vk Tpg P M 10.432 3 1 = (*) Ta có n.V.i .30.N P h e e = trong đó V h = S D . 4 2 (dm 3 ) p e = 5500 0928,0.)0825,0.(4 4.4.30.5,130.7355,0 2 = 1,0352 (MPa ) thay vào (*) ta đợc M 1 = 297.0352,1. 7355.0 178 882.0.1,0.10.432 3 = 0,5121 kmol/kgnl 1.2.5 Lợng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu : M 0 = + 32412 . 21,0 1 OHC kmol/kgnl Đối với nhiên liệu điêzen C=0,855; H=0,145; O= 0 M 0 = 0,512 kmol/kgnl 1.2.6 Hệ số d lợng không khí : 0 NL 1 M 1 M à = = 512,0 114 1 5121,0 = 0,9842 ; NL à =114 1.3 Quá trình nén 1.3.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới: Tmc v 00209,0806,19 += kj/kmolđộ 1.3.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí sót : ( ) T10.4,25234,360 2 1 504,3997,17mc 5 '' v +++= ( ) T 5 10.9842,0.4,25234,360 2 1 9842,0.504,3997,17 +++= 1.3.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí hỗn hợp công tác: 5 T mcmc mc r vrv v 2 00608,0 446,21 1 . '' ' += + + = = T 2 'b 'a v v + 1.3.4 Chỉ số nén đa biến n 1 : ( ) 1 2 314,8 1 1 ' ' 1 1 ++ = n a v v T b a n Giải phơng trình : n 1 = 1,372 1.3.5 áp suất cuối quá trình nén: p c = p a . n1 = 0,09.10,7 1,372 =2,33 MPa 1.3.6 Nhiệt độ cuối quá trình nén: T c = T a . n1 - 1 = 333.10,7 1,372 - 1 = 804.2 K 1.3.7 Lợng môi chất công tác của quá trình nén: M c =M 1 + M r = M 1 (1+ r ) = 0,512(1+0,041) = 0,533 kmol/kgnl 1.4 Quá trình cháy 1.4.1 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết: NL 0 0 NL 0 1 M. M)1(21,0 1 32 0 4 H 1 à + + à + += 114 1 512,0.9842,0 512,0).9842,01.(21,0 114 1 32 145,0 4 855,0 1 + + + += 42,1 0 = 1.4.2 Hệ số thay đổi phân tử thực tế : r r + + = 1 0 041,01 041,042,1 + + = 6 4,1 = 1.4.3 Hệ số thay đổi phân tử tại z : z r z x. 1 1 1 0 + += x z = 886,0 8759,0 = b z 886,0 8759,0 . 041,01 142,1 1 + += z z = 1,39 1.4.4 Nhiệt độ tại z: ( ) ( ) z '' vzzc ' v r1 Hz T.mc.T.mc 1.M )QQ.( =+ + (**) trong đó Q H là nhiệt trị thấp Q H = 44 .10 3 kJ/kgmol Tc 2 0042574,0 86944,19Tc. 2 'bv 'av'mc vc +=+= ( ) ( ) z r z vz r zv vz xx mcxxmc mc + + + + = 1. '.1 0 0 0 '' 0 '' =21,22938 + 2 0059176,0 .T z = '' v a + 2 b '' v .T z Thay tất cả vào (**) ta đợc phơng trình cháy: 0,003158T z 2 +22,659914T z 88455,128106=0 Giải phơng trình trên ta đợc: T z = 2793K 1.4.5 Tỷ số tăng áp suất : = z . == 2.804 2793 .39,1 c z T T 3,64 1.4.6 áp suất tại điểm z: 7 p z = p c = 3,64.2,33 = 8.49MPa 1.4.7 Tỷ số giãn nở sớm : = 1 1.4.8 Tỷ số giãn nở sau : = =10,7 1.5 Quá trính giãn nở 1.5.1 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình: ( ) ( ) ( ) ( ) bzvzvz bzr H zb TTba TTM Q n +++ + = '''' 1 * 2 1. . 314,8 1 (***) trong đó : T b = 11 22 7,10 = n z n z TT . Giải phơng trình ta đợc : n 2 =1,234 1.5.2 áp suất cuối quá trình giãn nở : p b = 455,0 7,10 49.8 234,1 2 == n z p MPa 1.5.3 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở: T b = 1372,11 7,10 2793 2 = n z T =1156,49 K 1.5.4 Kiểm tra nhiệt độ khí sót: T r (tính) = T b . m m b r p p 1 = 1156,49. 45,1 145,1 455,0 11,0 = 996,78K Kiểm tra : T r = 100. )( r rr T chonTT % = 100. 78,996 93078,996 % = 6,7% < 15% Vậy T r chọn nh ở trên là đúng. 1.6 Tính toán các thông số của chu trình công tác 1.6.1 áp suất trung bình chỉ thị lý thuyết : 8 = 1372,11234,1 ' 7,10 1 1. 1372,1 1 7,10 1 1 1234,1 64,3 . 17,10 33,2 i p p i = 1,21 MPa 1.6.2 áp suất trung bình chỉ thị thực tế: p i = p i . d p i = 1,21 . 0,97 = 1,1737 MPa 1.6.3 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị: )/(44,213 297.1737,1.5121,0 882,0.1,0.10.432 10.432 3 01 3 kwhg TpM p g i vo i === 1.6.4 Hiệu suất chỉ thị: 3833,0 44.44,213 10.6,3 . 10.6,3 33 === Hi i Qg 1.6.5 áp suất tổn thất cơ khí: p m = 0,145 Mpa 1.6.6 áp suất có ích trung bình: p e = p i - p m = 1,1737 - 0,145 = 1,0287 (MPa) 1.6.7 Hiệu suất cơ giới: m = p e /p i = 1,0287 / 1,1737= 0,8765 1.6.8 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích: ge = gi/ m = 213,44/ 0,8765 = 243,514 (g/kw.h) 1.6.9 Hiệu suất có ích : e = i . m = 0,3833 . 0,8765 = 0,3359 1.6.10 Kiểm nghiệm đờng kính xylanh: 496,0 5500.4.0352,1 7355,0.5,130.4.30 .30 === niP N V e e h dm 3 D tính toán = mm5017,82 10.8,92.142,3 496,0.4 S. V.4 2 h == D < 0,1mm ( thoả mãn ) 1.7 Vẽ và hiệu đính đồ thị công 9 1.7.1 Xác định dung tích buồng cháy: Vc = 053343,0 17,10 496,0 1 = = h V (dm 3 ) * Giả thiết quá trình nạp áp suất bằng hằng số và bằng p a =0,09 Mpa * Giả thiết quá trình thải áp suất bằng hằng số và bằng p r =0,11 Mpa 1.7.2 Xác định quá trình nén ac, quá trình giãn nở zb: Để xác định ta phải lập bảng : * Quá trình nén: Ta có pv n1 = const p x v x n1 = p c v c n1 đặt v x = iv c , trong đó i = 1ữ p x = p c . 1 n x c v v = = p c . 1 n c c iv v p x = p c . 1 1 n i * Quá trình giãn nở: pv n2 = const p x v x n2 = p z v z n2 Đối với động cơ xăng : v z = v c ( vì = 1 ) p x = p z . 2 n i 1 Bảng 1.1 : Bảng xác định quá trình nén và quá trình giãn nở i iv c Quá trình nén Quá trình giãn nở i 1 n p x = c n p i . 1 1 i 2 n p x = 2n z i 1 .p 1 1Vc 68.315 250 2 2Vc 26.3928 106.284 3 3Vc 15.1325 64.443 4 4Vc 10.1973 45.186 5 5Vc 10.1973 34.308 10 [...]... Nguyễn Đức Phú) 2).Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong (tác giả: Hồ Tấn Chuẩn Nguyễn Đức Phú Trần Văn Tế Nguyễn Tất Tiến Phạm Văn Thể ) 3).Sổ tay công nghệ chế tạo máy ( tập 1,2,3) (Tác giả : Nguyễn Đắc Lộc Lê Văn Tiến Ninh Đức Tốn Trần Xuân Việt) Mục lục các thông số đầu vào 1 1 Kiểu động cơ: Động cơ xăng AUDI 2.0 1 2 Thứ tự nổ 1-3-4-2 .1 3 Công suất động cơ Ne = 128 mã... ******** Kết luận: Đồ án là môn học rất cần thiết đối với các nghành kỹ thuật,việc làm đồ án mang lại cho lợng kiến thức khá phong phú và tổng hợp.Đặc biệt với đồ án thuộc về chuyên môn thì lại càng cần thiết. Trong quá trình làm đồ án ta đúc rút đợc rất nhiều những kinh nghiệm quí báu phục vụ tốt cho công việc sau này Tài liệu tham khảo 1).Giáo trình hớng dẫn làm đồ án môn học động cơ đốt trong (tác... 3.1.2 Tính nghiệm bền thân thanh truyền Tính nghiệm bền thân thanh truyền động cơ cao tốc phải xét đến lực quá tính và cũng tính theo hệ số an toàn 27 Pz b b b b 3.1.2.1 ứng suất tổng trên tiết diện trung bình = P k Ftb MN/m 2 P = Pz + Pjt = Pz Fp + ( m np + m1 ) R2 ( 1 + ) Trong đó: 2 = 7,923.5,3456.10 3 46,4 5500. + ( 0,36 + 0,1792 ) 46,4.10 1 + 144 30 3 = 11,786.10 3 MN + Để đảm bảo tính. .. 150 2 Chơng I: Tính Toán Nhiệt 3 1.1 Các thông số chọn: 3 1.1.1 Tính tốc độ trung bình của piston : 3 Ta có công thức tính tốc độ trung bình của piston nh sau : 3 Vậy động cơ có tốc độ cao tốc, áp suất và nhiệt độ của môi trờng: 3 pk = 0,1 MPa 3 32 Tk= 24 + 273 = 297 oK .3 1.1.2 áp suất cuối quá trình nạp (động cơ không tăng áp) 3... -57 Bảng 2.1: Số liệu để vẽ các đồ thị pkt, pj, p ,T và Z = f( ) 2.2.8 Vẽ đờng T = f() của động cơ 4 xilanh Động cơ nhiều xilanh có mô men tích luỹ vì vậy phải xác định mô men này Chu kỳ của mô men tổng bằng đúng góc công tác của các khuỷu : 180 0. 180.4 ct = = = 180 0 i 4 i = 7200 - (i-1).ct 17 Đối với động cơ AUDI2.0 - 4 kỳ, 4 xy lanh thứ tự làm việc là 1-3-4-2 ta tiến hành lập bảng xác định góc... đầu nhỏ thanh truyền chịu kéo Kinasotxvili tính với giả thiết sau: + Coi lực quán tính phân bố đều trên đờng bán kính trung bình của đầu nhỏ: 22 Pj q= 2. = Trong đó: Lực quán d 2 + d1 35 + 26 = 15,25mm 4 = 4 tính của nhóm piston: 2 5500 46,4 3 Pj = mnp R (1 + ) = 0,36.46,4.10 1 + = 7,32.10 MN 144 30 2 q= 3 7,32.10 3 = 0,24 2.15,25.10 3 +Góc ngàm tính theo công thức: H 28 + 1 + 15 ... nhau, kí hiệu tơng ứng 1,26 và 1,26 Nối 11,22.66 Vẽ đờng bao trong tiếp tuyến với 11,22.66 ta đợc đờng cong biểu diễn quan hệ j = f(x) 2 2.2 Tính toán động lực học 2.2.1 Các khối lợng chuyển động tịnh tiến - Khối lợng nhóm pittông: mnp = 0,36 kg - Khối lợng nhóm thanh truyền: mtt = 0,64 kg - Khối lợng của thanh truyền phân bố về tâm chốt pittông tính theo công thức kinh nghiệm sau : m1 = (0,275 -:- 0,285)mtt... tra tính năng tốc độ của động cơ Triển khai pj = f(x) thành pj = f() cũng thông qua Brick để chuyển toạ độ, nhng trên toạ độ p- phải đặt đúng giá trị âm dơng của pj 2.2.6 Vẽ đồ thị p = f() Ta đã biết p = pkt + pj Vì vậy việc xây dựng p = f() chỉ là việc cộng toạ độ các trị số tơng ứng của pj và pkt Kết quả nh hình vẽ 2.2.7 Vẽ đờng biểu diễn lực tiếp tuyến T = f() và lực pháp tuyến Z = f() Theo kết... Trên ba lấy 1 ba bb sao cho bb = 2 Dùng thứơc cong nối T1b tiếp tuyến với pr = const ta đợc quá trình chuyển tiếp từ quá trình giãn nở sang quá trình thải Chơng II: Tính toán động học và động lực học 2.1 Vẽ đờng biểu diễn các quy luật động học Các đờng biểu diễn này đều vẽ trên một hoành độ thống nhất ứng với hành trình của piston S = 2R Vì vậy đồ thị đều lấy hoành độ tơng ứng với Vh của đồ thị công... nhiều nên ta có thể giảm kích thớc để giảm khối lợng thanh truyền nhằm giảm lực quán tính, giảm vật liệu 3.1.3 Tính nghiệm bền đầu to thanh truyền Đầu to thanh truyền cũng đợc giả thiết nh một thanh cong bị ngàm ở tiết diện nối tiếp với thân nh hình vẽ: B C B C A MA q A NA Sơ đồ tính nghiệm bền đầu to thanh truyền Lực quán tính tác dụng trên đầu to phân bố theo quy luật cosin, xác định theo công thức sau: . Lời nói đầu Đồ án tính toán thiết kế động cơ đốt trong là đồ án chuyên nghành ,trong quá trình làm sử dụng các kiến thức tổng hợp của rất nhiều môn. rất nhiều kiến thức mới về động cơ đốt trong, nó sẽ phục vụ tốt cho công việc sau này .Trong quá trình làm đồ án em đã tham khảo nhiều sách không chỉ về động cơ đốt trong mà còn cả các sách công. mà còn cả các sách công nghệ các thông số đầu vào 1. Kiểu động cơ: Động cơ xăng AUDI 2.0 2. Thứ tự nổ 1-3-4-2 3. Công suất động cơ N e = 128 mã lực 4. Số vòng quay n = 5500 vòng / phút 5.