đồ án kỹ thuật cơ khí Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ

Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ236 Các thông số đầu vào 1. Kiểu động cơ: Động cơ YAMZ236,chữ V , không tăng áp 2. Thứ tự nổ 1-5-3-6-2-4 3. Công suất động cơ N e = 185 mã lực 4. Số vòng quay n = 2310 vòng / phút 5. Suất tiêu thụ nhiên nliệu g e = 190 g/ml.h 6. Số kỳ τ = 4 7. Đường Kính xy lanh D =130 mm 8. Hành trình piston S =140 mm 9. Tỷ số nén ε = 17.2 10. Sè xi lanh i = 6 11. Chiều dài thanh truyền l t = 256 mm 12. Trọng lượng nhóm piston m pt = 3.25 kg 13. Trọng lượng thanh truyền m tt = 4.215 kg 14. Góc mở sớm xupáp nạp 1 α = 20 0 15. Góc đóng muộn xupáp nạp 2 α = 56 0 16. Góc mở sớm xupáp thải β 1 = 56 0 17. Góc đóng muộn xupáp thải β 2 =20 0 18. Góc phun sớm ϕ i = 20 0  Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ236 Chương 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 như sau : Vậy động cơ có tốc độ cao tốc, áp suất và nhiệt độ của môi trường: 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 ÷ 0,9)p k = (0,8÷ 0,9).0,1⇒ chọn p a = 0,087 MPa 1.1.3 Áp suất và nhiệt độ khí sót p r = (1,1 ÷ 1,15).p k = (1,1 ÷ 1,15).0,1⇒ chọn p r = 0,113 MPa T r = (700 ÷ 900) o K ,chọn Tr= 770 o K 1.1.4 Độ tăng nhiệt độ do sấy nóng khí nạp mới ∆T chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành khí hỗn hợp ở bên ngoài hay bên trong xylanh. ∆T = 20 ÷ 40, Vì động cơ Điêsel có tỷ số nén cao nên chọn ∆T =35 o K 1.1.5 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λ t = 1,1 (do α >1,4) 1.1.6 Hệ số quét buồng cháy λ 2 = 1 ; (do không tăng áp) 1.1.7 Hệ số nạp thêm λ 1 = 1,02 ÷ 1,07 ⇒ chọn λ 1 = 1,05 1.1.8 Hệ số lợi dụng nhiệy tại điển z và b ξ z = 0,70 ÷ 0,85 ⇒ chọn ξ z = 0,8 ξ b = 0,80 ÷ 0,90 ⇒ chọn ξ b = 0,85  )/(78,10 30 2310. 3 10.140 30 . sm nS tb v = − == Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ236 1.1.9 Hệ số hiệu đính đồ thị công ϕ d = 0,92 ÷ 0,97 ⇒ chọn ϕ d = 0,945 1.1.10 Tỷ số tăng áp Chỉ có ở động cơ Diêsel, λ = 1,5-2 ,chọn λ = 1,6 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         − ∆+ = λλλε λ γ Chỉ số dãn nở đa biến m = 1,45 ÷ 1,5 , chọn m = 1,47 ( ) 47,1 1 087,0 113,0 .1.05,105,1.2,17 1 . 087,0 113,0 . 800 35297.1       − + = r γ 032,0 = r γ 1.2.2 Nhiệt độ cuối hành trình nạp r m m r a rrt a p p TTT T γ γλ +         +∆+ = − 1 )( 1 0 032,01 113,0 087,0 .800.032,0.1,1)35297( 47,1 147,1 +       ++ = − a T KT o a 347 = 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 λλλε ε η  Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ236                 − +− = 47,1 1 087,0 113,0 .1.1,105,1.2,17. 1,0 087,0 . 35297 297 . 12,17 1 v η 805,0= v η 1.2.4 Lượng khí nạp mới: kee vk Tpg P M 10.432 3 1 η = (*) Ta có nVi N P h e e .30. τ = trong đó V h = S D . 4 2 Π = ( ) 2 2 2 10.140. 4 10.130.142,3 − − =1,859 (dm 3 ) ⇒p e = 2310.859,1.6 4.30.185.736,0 = 0,634 (MPa ) thay vào (*) ta được M 1 = 297.634,0. 736.0 190 805,0.1,0.10.432 3 = 0,715 kmol/kgnl 1.2.5 Lượng 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=0,87; H=0,126; 0= 0,004 M 0 = 0,495 kmol/kgnl 1.2.6 Hệ số dư lượng không khí α : 0 1 M M = α = 495,0 715,0 = 1,444 ( = α 1,4-1,7) 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  Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ236 1.3.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí sót : Tmc v 5 '' 10. 36,187 86,427 2 1634,1 876,19 −       +++= αα T 5 10. 444,1 36,187 86,427 2 1 444,1 634,1 876,19 −       +++= Tmc v .002788,000768,21 '' += 1.3.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí hỗn hợp công tác: r vrv v mcmc mc γ γ + + = 1 . '' ' T b aTmc v vv 2 ' '.002112,0843,19 ' +=+= (kJ/kmol.độ) 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 ε Thay các giá trị đã biết và thử chọn với n 1 = 1,367 thay vào hai vế của phương trình ta được : VT = 0,367 VP =0,366 VT-VP =0,001 Vậy n 1 = 1,366 1.3.5 Áp suất cuối quá trình nén: p c = p a . ε n1 = 0,087.17,2 1,367 = 4,251 MPa 1.3.6 Nhiệt độ cuối quá trình nén: T c = T a .ε n1 - 1 = 347.17,2 1,367 - 1 = 986 o K 1.3.7 Lượng môi chất công tác của quá trình nén: M c =M 1 + M r = M 1 (1+γ r ) = 0,715(1+0,032) = 0,738 kmol/kgnl  Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ236 1.4 Quá trình cháy 1.4.1 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết: 0 0 . 32 0 4 1 M H α β + += 495,0.444,1 32 004,0 4 126,0 1 + += 044,1 0 = β 1.4.2 Hệ số thay đổi phân tử thực tế : r r γ γβ β + + = 1 0 032,01 032,0044,1 + + = β 0426,1= β 1.4.3 Hệ số thay đổi phân tử tại z : z r z x. 1 1 1 0 γ β β + − += x z = 941,0 85,0 80,0 == b z ξ ξ ⇒ 941,0. 032,01 1044,1 1 + − += z β β z = 1,040 1.4.4 Nhiệt độ tại z: ( ) ( ) zpzzcvc r Hz TmcTmc M Q 314,8 1. . ''' 1 βλ γ ξ =++ + (**) trong đó Q H là nhiệt trị thấp Q H = 42,5 .10 3 kj/kgmol  Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ236 TcTc bv avmc vc .002112,0843,19. 2 ' '' +=+= 314,8"" += vzpz mcmc ( ) ( ) z r z vz r zv vz xx mcxxmc mc −+         + −+         + = 1. '.1 0 0 0 '' 0 '' β γ β β γ β )941,01() 044,1 032,0 941,0.(044,1 ).002112,0843,19).(941,01() 044,1 032,0 941,0).(.002788,00076,21.(044,1 −++ +−+++ = zz TT =21,943 +0,00275.T z = a vz ’’ + b vz ’’ .T z zvzpz Tmcmc .00275,0257,30314,8"" +=+==> Thay tất cả vào (**) ta được : ( ) ( ) ( ) zzz TTT 00275,0257,30.04,1986.6,1.314,8.002112,0843,19 032,01.715,0 42500.8,0 +=+++ + Giải phương trình trên ta được: T z = 2206,421 o K 1.4.5 Tỷ số tăng áp suất : λ = 1,6 1.4.6 Áp suất tại điểm z: p z = λp c = 1,6.4,251 = 6,8016 MPa 1.4.7 Tỷ số giãn nở sớm : ρ = β z . c z T T . λ =1,04. 986.6,1 421,2206 = 1,4545 < 1,6 = λ , thoả mãn 1.4.8 Tỷ số giãn nở sau : δ = 4545,1 2,17 = ρ ε =11,8254  Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ236 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 βγ ξξ (***) trong đó : T b = 11 22 8254,11 −− = n z n z TT δ . Chọn thử n 2 = 1,2484 và thay vào hai vế : VT = 0,2484 VP = 0,24837 Từ pt trên ta thấy có thể chấp nhận được n 2 = 1,2484 1.5.2 Áp suất cuối quá trình giãn nở : p b = 3114,0 8254,11 8016,6 2484,1 2 == n z p δ MPa 1.5.3 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở: T b = 12484,11 8254,11 421,2206 2 −− = n z T δ =1194,54 o K 1.5.4 Kiểm tra nhiệt độ khí sót: T r (tính) = T b . m m b r p p 1−         = 1194,54. 47,1 147,1 3114,0 113,0 −       = 787,093 O K Kiểm tra : ∆T r = 100. )( r rr T chonTT − % = 100. 800 093,787800 − % = 1,64% < 15% =[∆T r ] Vậy T r chọn như 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 :  Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ236 ( )               − − −         − − +− − = −− 1367,112484,1 ' 2,17 1 1. 1367,1 1 2854,11 1 1 12484,1 4545,1.6,1 14545,1.6,1. 12,17 251,4 i p p i ’ = 0,83942 MPa 1.6.2 Áp suất trung bình chỉ thị thực tế: p i = p i ’ .ϕ d ⇒p i = 0,83942 . 0,945 = 0,79325 MPa 1.6.3 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị: kwhg TpM p g i vo i /446,206 297.79325,0.715,0 805,0.1,0.10.432 10.432 3 01 3 === η 1.6.4 Hiệu suất chỉ thị: 4103,0 5,42.446,206 10.6,3 . 10.6,3 33 === Hi i Qg η 1.6.5 Áp suất tổn thất cơ khí: p m = 0,030 + 0,0120.v tb =0,030 +0,012.10,78 = 0,1594(MPa) 1.6.6 Áp suất có Ých trung bình: p e = p i - p m = 0,79325 - 0,1594 = 0,63385 (MPa) 1.6.7 Hiệu suất cơ giới: η m = p e /p i = 0,63385 / 0,79325 = 0,7991 1.6.8 Suất tiêu hao nhiên liệu có Ých: ge = gi/η m = 206,446 / 0,7991 = 258,348 (g/kw.h) 1.6.9 Hiệu suất có Ých : η e = η i . η m .100% = 0,4103.0,991 = 0,32787 1.6.10 Kiểm nghiệm đường kính xylanh: 859,1 2310.6.63385,0 736,0.185.4.30 .30 === niP N V e e h τ dm 3  Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ236 D tính toán = mm S V h 0177,130 .140.142,3 10.859,1.4 . .4 6 == Π ∆D = 130,0177 - 130 = 0,0177 mm < 0,1mm ( thoả mãn ) 1.7 Vẽ và hiệu đính đồ thị công 1.7.1 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 = 1÷ε ⇒ 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 diesel : v z = ρv c ( vì ρ= c z v v ) ⇒ p x = p z . 2 2 n n i ρ  [...]... 119 68  Đồ án môn học Động cơ đốt trong YAMZ2 36 Tính toán kiểm nghiệm động cơ Bảng 2.5 : Bảng xác định vùng ảnh hưởng củ1a Σ Q Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ2 36 Chương III: Tính nghiệm bền các chi tiết chính 3.1 Kiểm nghiệm bền trục khuỷu Tính sức bền trục khuỷu bao gồm tính sức bền tĩnh và tính sức bền động Do trục khuỷu là dầm siêu tĩnh nên khi tính toán gần đúng,... ∑Ti-1= -0,755 Từ bảng ta thấy khuỷu thứ 2 có (∑Ti-1)max đồng thời chịu Tmax cho nên ta tính toán cho khuỷu này Ta có : Tmax = 1,913.F p = ⇒ T’ = T” = 1,913.π (130.10 −3 ) 2 = 25,392.10-3 MN 4 Tmax 25,913.10 −3 = = 12,9565.10-3 MN 2 2 30 Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ2 36 3.1.2.1 Tính nghiệm bền chốt khuỷu Ứng suất uốn trong mặt phẳng khuỷu trục M x Z ' l ' + p r1a − p... quả tính toán động lực học, ta có : sin ( α + β ) cos β cos( α + β ) Z = p∑ cos β Trình tự vẽ như sau: T= p∑ 16 Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ2 36 Chọn µα = 20 /1mm, µp = µT = µZ = 0,0258 MPa/mm Dựa vào λ = R/Ltt ta tính được các trị số sin ( α + β ) cos( α + β ) và cos β cos β Biểu diễn Z = f(α) và T = f(α) trên cùng một hệ trục toạ độ Các số liệu để vẽ các đồ. .. độ bền má khuỷu thoả mãn 3.1.1.3 Tính nghiệm bền cổ trục Ứng suất uốn cổ trục σu = Mu Z ' l ' = W MN/m2 Wu u Wu = 0,1.dck3 = 0,1.(110.10-3)3 = 113,1.10-6 m3 28 Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ2 36 Mu Z ' l ' 0,04514.103,5.10 −3 σu = = W = = 41,3 MN/m2 −6 113,1.10 Wu u ⇒ σu < [σu] = 100 MN/m2 3.1.2 Trường hợp chịu lực Tmax Vị trí tính toán của khuỷu trục nguy hiểm lệch... -0,4456 -0,2807 -0,0983 +0,0953 0,2915 0,4807 0,6527 19 Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ2 36 690 700 710 720 -39,42 -44,1 -49,03 -50,28 -40,42 -45,11 -50,03 -51,28 -0,6181 -0,4293 -0,2199 0 24,37 18,93 10,78 0 0,7978 0,9079 0,9767 1 -31,45 -40,04 -47,89 -50,28 2.2.8 Vẽ đường Σ T = f(α ) của động cơ 6 xilanh,chữ V Động cơ nhiều xilanh có mô men tích luỹ vì vậy phải xác định... 4.14,8 2 = 73,25 MN/m2 ⇒ σ∑ < [σu] = 120 MN/m2 31 Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ2 36 3.1.2.2 Tính nghiệm bền cổ trục Ta tính cổ bên phải vì cổ này chịu lực lớn hơn cổ bên trái Ứng suất uốn do lực pháp tuyến Z’’ gây ra: σx u M x Z '' b '' 0,04514.0,046 u = = = = 27,5 MN/m2 Wux 75,4.10 − 6 Wux Ứng suất uốn do lực T ’’ gây ra trong mặt phẳng thẳng góc với mặt phẳng khuỷu:... toàn đối xứng nên : Z’ = Z’’ = Z 0,09028 = = 0,04514 MN 2 2 3.1.1.1 Tính nghiệm bền chốt khuỷu, mô men uốn chốt khuỷu Mu =Z’.l’ = 0,04514.103,5.10-3 = 4,672.10-3 MNm Ứng suất uốn chốt khuỷu là: σu = Mu (MN/m2) Wu Trong đó : Wu : mô đun chống uốn của tiết diện ngang chốt 27 Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ2 36 Vì chốt là chốt đặc nên : 3 Wu = 0,1d ch = 0,1.(91.10-3)3 =... l' I h M'k c'' p r2 l'' 4 p r2 IV 3 b l0 Lúc này n ≠ 0, T = Tmax, tồn tại các lực quán tính Căn cứ vào đồ thị T= f(α) ta xác định trị số lực tiếp tuyến và các góc tương ứng α0 3800 5000 6200 200 T 1,913 0,622 -0,583 -0,673 1400 0,484 2600 -0,605 (MN/m2) 29 Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ2 36 Bảng 3.1 : Bảng tìm khuỷu nguy hiểm α0 Khuỷu 5000 6200 200 1400 2600 Tmax =1,913... +4.14,8 = 41,2 MN/m ⇒ σ∑ < [σu] = 100 MN/m2 3.1.2.3 Tính sức bền má khuỷu Ta tính nghiệm bền má khuỷu bên phải và má này thường dch chịu lực lớn hơn má bên trái Ứng suất uốn do lực pháp tuyến Z’’ gây ra R M uz Wu I dck r σuz = Z '' b '' 0,04514.0,046 = hb 2 = 0,029.0,12 2 =29,8 MN/m2 6 6 32 Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ2 36 Ứng suất uốn do lực Pr2 gây ra Pr 2 ( a −... εvc = 17,2 vc 0,0870 0,3114 11 Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ2 36 1.7.2 Vẽ và hiệu đính đồ thị công: 1.7.2.1 Vẽ: Dựa vào bảng đã lập ta vẽ đường nén và đường giãn nở, vẽ tiếp đường biểu diễn quá trình nạp và quá trình thải lý thuyết bằng hai đường song song với trục hoành, đi qua hai điểm pa và pr Sau khi vẽ xong ta phải hiệu đính để có đồ thị công chỉ thị , các bước . Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ2 36 Các thông số đầu vào 1. Kiểu động cơ: Động cơ YAMZ2 36,chữ V , không tăng áp 2. Thứ tự nổ 1-5-3-6-2-4 3. Công suất động. 20 0  Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ2 36 Chương 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. 0,32787 1.6.10 Kiểm nghiệm đường kính xylanh: 859,1 2310.6.63385,0 736,0.185.4.30 .30 === niP N V e e h τ dm 3  Đồ án môn học Động cơ đốt trong Tính toán kiểm nghiệm động cơ YAMZ2 36 D tính toán =