Tính toán kiểm nghiệm động cơ D8

Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội 3 Các thông số kỹ thuật động cơ d8 1.1/Các thông số kỹ thuật chủ yếu. Model D8 Kiểu động cơ 1 xi lanh, nằm ngang, 4 kỳ Đ-ờng kính xi lanh (mm) 80 Hành trình piston(mm) 80 Dung tích công tác(lít) 0,402 Công suất định mức N e (12h chạy máy) 7 mã lực/2600vòngphút Công suất lớn nhất N emax 8,4 mã lực/2600vòng/phút Tỷ số nén 201 Suất tiêu hao nhiên liệu g e (g/ml.h) 205 Kiểu làm mát Bốc hơi Dung tích thùng nhiên liệu (lít) 6 Dung tích n-ớc làm mát (lít) 7 Dung tích dầu nhờn (lít) 2,5 Cách khởi động Bằng tay quay áp suất vòi phun (kPa) 14200500 Khe hở supap Supap nạp: 0,150,25mm Supap thải :0,250,35mm Kích th-ớc bao bì (DRC) ,mm 625341460 Suất tiêu hao dầu nhờn (g/ml.h) 3 Khối l-ợng khô (kg) 70 Supap nạp mở sớm 1 14 0 3 0 . Supáp nạp đóng muộn 2 37 0 3 0 . Supap thải mở sớm 3 48 0 3 0 Supap thải đóng muộn 4 15 0 3 0 Góc phun sớm nhiên liệu s 22 0 2 0 . 1.2/Khe hở lắp ghép và giới hạn mòn của chi tiết. Stt Các bộ phận lắp ghép Tính chất lắp ghép Khe hở đúng yêu cầu (mm) Giới hạn mài mòn cho phép (mm) 1 Cổ chốt và bạc đầu to Lỏng 0,0400,102 0,200 2 Chốt piston và bạc đầu nhỏ Lỏng 0,0200,035 0,100 3 Váy piston và xilanh Lỏng 0,1100,165 0,350 4 Khe hở miệng xéc măng thứ nhất lỏng 0,1500,300 0,200 5 Khe hở miệng xéc măng thứ hai, ba lỏng 0,1000,250 0,200 6 Khe hở miệng xéc măng dầu lỏng 0,1000,250 0,200 7 Thân supap và ghit supap lỏng 0,0400,096 0,200 8 Trục cò mổ và bạc cò mổ lỏng 0,0160,061 0,100 9 Trục và bạc trục khởi động lỏng 0,0160,092 0,250 Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội 4 Phần I : tính toán nhiệt 1 chọn các thông số Tính tốc độ trung bình của động cơ s m nS C m 9,6 30 2600.08,0 30 . Với C m = 6,9 m/s >6 m/s Động cơ tốc độ trung bình. 1.1/ áp suất và nhiệt độ của khí trời . áp suất khí trời p o = 0,1 MN/m 2 . Nhiệt độ khí trời T o = 23 + 273 = 297 o K. 1.2/ áp suất cuối hành trình nạp p a . Động diesel không tăng áp p a = (0,80,9)p o . Ta chọn p a = 0,8p 0 = 0,8.0,1 = 0,08 MN/m 2 . 1.3/ áp suất và nhiệt độ khí sót. p r =(1,051,2)p o . Ta chon p r = 1,15p o = 1,15.0,1 = 0,115 MN/m 2 . T r = 700900 K . Ta chọn T r = 800K. 1.4/ Độ tăng nhiệt độ sấy nóng khí nạp mới. T= 20 40 K Ta chọn T = 20 K. 1.5/ Hiệu đính tỷ nhiệt t . t = 1,13 1.6/ Hệ số quét buồng cháy 2 = 1. 1.7/ Hệ số nạp thêm 1 . 1 = 1,021,05. Ta chọn 1 = 1,03. 1.8/ Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z, b z b Động cơ xăng 0,850,92 0,850,95 Động cơ diesel 0,70,85 0,8 0,9 Ta chọn z = 0,7, b = 0,8 1.9/ Hệ số hiệu đính đồ thị công. i = 0,920,97. Ta chọn i =0,97. Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội 5 2 tính toán các quá trình. 2.1/ Quá trình cháy. 2.1.1/Hệ số khí sót r . r. = m a r t a r r o ) p p ( p p T )TT( 1 21 2 1 = 030 080 1150 13103120 1 080 1150 800 18297 51 1 , ) , , .(,,. , ,)( , 2.1.2/Nhiệt độ cuối hành trình nạp T a. T a = r m m r a rrto p p TTT 1 )( 1 = = 0301 1150 080 8000301120297 51 151 , ) , , (.,., , , 326K 2.1.3/ Hệ số nạp v . v = m a r t o a o o ) p p ( p p TT T 1 21 1 1 = = 5,1 1 ) 08,0 115,0 (1.13,103,1.20 1,0 08,0 20297 297 120 1 =0,738. 2.1.4/ L-ợng khí nạp mới. M 1 = ) ( 10.432 3 lnkg kmol Tpg p oee vo p o ,p e tính theo MN/m 2 g e = 205 g/ml.h =205.1,36=278 g/kW.h. Tr-ớc hết ta tính p e . p e = nVi N h e 30 ; N e =7 m.l = 7.0,7355= 5,15kW : số kỳ của động cơ.=4. i: Số xi lanh của động cơ i=1. V h : Thể tích công tác của xi lanh(lit) V h = lS D 402080 4 80143 4 22 .,. ,., . . n:Số vòng quay trong một phút. Thay tất cả vào công thức tính p e ta đ-ợc. Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội 6 p e = 2 /59,0 2600.5,0 4.30.15,5 mMN . Từ đó ta tính đ-ợc M 1 . M 1 = )./(654,0 2600.5,0.278 738.0.1,0.10.432 3 nlkgkmol 2.1.5/ L-ợng khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu. M o = ) OHC ( . 32412210 1 (kmol/kg.nl). Với diesel C=0,87; H=0,126 ; O=0,004; Ta tính đ-ợc M o = 495,0) 32 004,0 4 126,0 12 87,0 ( 21.0 1 (kmol/kg.nl). 2.1.6/ Hệ số d- l-ợng không khí 32,1 495,0 654,0 1 o M M 2.2/ Quá trình nén. 2.2.1/ Tính tỷ nhiệt môi chất. 2.2.1.1/ Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới.(không khí). mc v =19,806+0,00209.T. 2.2.1.2/Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí sót. Do hệ số d- l-ợng không khí của động cơ Diesel lớn hơn 1 nên ta tính theo công thức. Tmc v .10). 36,187 86,427( 2 1 ) 634,1 867,19('' 5 =21,11388 + 0,00285.T. 2.2.1.3/ Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí hỗn hợp. 0301 002850113882103000209080619 1 . ).,.(.,, ''. ' TT mcmc mc r v r v v =19,84409 +0,00211T. a v =19,84409; b v /2=0,00211 2.2.2/ Chỉ số nén đa biến trung bình n 1 . n 1 -1 = )1( 2 ' ' 14,8 1 1 n a v v T b a = )120(326.00211,084409,19 314,8 1 1 n Chọn n 1 =1,367. Ta có VT = 0,367 ; VP =0,367. Vậy ta chọn chỉ số nén đa biến trung bình n 1 =1,367. 2.2.3/ áp suất cuối quá trình nén. p c =p a . n1 =0.08.20 1,367 =4,8(MN/m 2 ). 2.2.4/ Nhiệt độ cuối quá trình nén T c . T c =T a . n1-1 =326.20 1,367-1 =979K. 2.2.5/ L-ợng môi chất cuối quá trình nén. M c = M 1 +M r =M 1 (1+ r )=0,654 (1+0,03)=0,674 (kmol/kg.nl). Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội 7 2.3/ Quá trình cháy. 2.3.1/Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết. 0 = 048,1 495,0.32,1 32 004,0 4 126,0 1 324 1 o M OH 2.3.2/Hệ số thay đổi phân tử thực tế = 047,1 03,01 03,0048,1 1 0 r r 2.3.3/Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z z =1+ 041,1875,0. 03,01 1048,1 1 1 1 z r o x Với x z = z / b =0,87/0,88=0,989. 2.3.4/ Nhiệt độ tại z T z . z pz zcvc r Hz TmcTmc M Q ,, ' 1 ).314,8( )1( . . (*) Trong đó Q H =42,5MJ/kg.nl =42500KJ/kg.nl. : Tỷ số tăng áp suất, c z p p chọn =1,51 23347297951131489790021108440919 3148 2 3148 ,).,.,.,,( ).,.() ,( , , ' cc v vc vc TT b aTmv Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình tại điểm z )x()x( mc)x()x(mc mc z o r zo , v z o r z ,, v o ,, vz 1 1 = ),() , , .(, ),,)(,() , , )(,,(, 87501 0481 030 87500481 002110844091987501 0481 030 100285011388210481 z T z T =20,966 + 0,0028T z . zzvzpz TTmcmc 0028,028,29314,80028,0966,20314,8 "" Thay các giá trị vừa tính đ-ợc vào ph-ơng trình (*) ta rút ra ph-ơng trình. 0.00291T z 2 + 30,48T z 77906,5 = 0. Giải ra ta lấy nghiệm có nghĩa T z = 2186K. 2.3.5/ Tỷ số tăng áp suất =1,51 ( ta chọn ở trên). 2.3.6/ áp suất tại điểm z. Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội 8 p z =p c =1,51.4,8=7,34MN/m 2 . 2.3.7/ Tỷ số dãn bở ban đầu 52,1 979.51,1 2186 .34,7 c z z T T p 2.3.8/ Tỷ số dãn nở sau. 2,13 52,1 20 2.4/ Quá trình dãn nở. 2.4.1/ Chỉ số dãn nở đa biến trung bình n 2 . n 2 -1= ) b T z T( ,, vz b ,, vz a ) b T z T() r (M H Q) zb ( , 21 1 3148 với T b = T z / n2-1 . a vz ,, =20,966 ; b vz =0,0028. n 2 -1= ) 12 20 1 1(2186.0028,0966,20 ) 1 2 20 1 1(2186.048,1)03,01(654,00 42500)7.08.0( 314,8 n n Chọn n 2 =1,21. VT =0,21; VP = 0,21. Vậy ta chọn n 2 = 1,21 Sau khi tính ta chọn đ-ợc n 2 =1,21. 2.4.2/áp suất cuối quá trình dãn nở. 32,0 2,13 34,7 121,11 2 n z b p p (MN/m 2 ). 2.4.3/ Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở. T b = K T n z 1272 2,13 2186 21,01 2 2.4.4/ Kiểm tra nhiệt độ khí sót T r(tính) =T b K p p m m b r 905) 32,0 115,0 .(1272)( 333.0 1 T r = %6,11%100 905 905800 %100 )( r t hr r T TT 3 Tính toán các thông số của quá trình công tác 3.1/ áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết. ) 1 1( 1 1 ) 1 1( 1 )1( 1 1 1 1 2 , 12 1 nn n a i nn p p = 914,0) 20 1 1( 376,0 1 ) 2,13 1 1( 21.0 52,1.51,1 )152,1(51,1 19 20.08,0 376,021,0 367,1 3.2/ áp suất chỉ thị trung bình Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội 9 p i = i . p i , =0,97.0,914=0,89MN/m 2 . Trong đó i là hệ số hiệu đính đồ thị công i =0,920,97.Ta chọn I =0,97 3.3/Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị. )./(, .,., ,., hkWg TpM p g oi ov i 42184 2979706540 10738010432 10432 3 1 3 Trong đó p o ,p i tính theo MN/m 2 . 3.4/ Hiệu suất chỉ thị i = 460 54242184 10631063 33 , ,., ., . ., Hi Qg Trong đó Q H tính bằng MJ/kg.nl 3.5/áp suất tính đến tổn thất cơ giới. Đối với động cơ D8 ta không tính p m theo các hệ số A,B (kinh nghiệm) mà tính nh- sau. N m =N i -N e Tính N i : kW nVp N hi i 75,7 4.30 2600.402,0.89,0 30 N m = 7,75-5,15 =2,6kW. 2 /3,0 1.402,0.2600 6,2.4.30 30 mMN iVn N p h m m 3.6/ áp suất có ích trung bình. p e =p i -p m =0,89- 0,3=0,59 MN/m 2 . 3.7/Hiệu suất cơ khí 66,0 89,0 59,0 i e m p p 3.8/Suất tiêu hao nhiên liệu có ích hkWg g g m i e ./42,279 66,0 42,184 3.9/Hiệu suất có ích e . e = i . m =0,46.0,66 =0,3. 3.10/ Kiểm nghiệm đ-ờng kính xi lanh. mm S V D h 80 80.14,3 10.402,0.4 * *4 6 Với V h = )(, , , 3 4020 26001590 155430 30 dm nip N e e Sai số đ-ờng kính D = 0 4 vẽ và hiệu đính đồ thị công 4.1/Lập bảng. 4.1.1/ đã có p o , p a , p e ,p c ,p z , p b ,. V c = V h /(-1). Giả thiết quá trình nạp, thải áp suất không thay đổi p a = const ; p r = const. Quá trình nén pV n1 = const. Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội 10 xét p x V n1 =p c V c n1 ; Đặt V x =iV c với i=1 . p x = 1 11 n c n c c c n x c c i p ) iV V (p) V V (p Quá trình dãn nở . pV n2 = const. xét p x V x n2 = p z V z n2 p x = 2 n x z z ) V V (p Đặt V x =iV c với i=1 . Động cơ diesel V z =V c nên p x = 2 2 2 )( n n z n c z z i p iV V p Từ đó ta lập bảng nh- sau. Bảng 1: áp suất trong xi lanh i.V c Quá trình nén Quá trình dãn nở i n1 1 n c x i p p 2 n i 2 2 n n zx i pp 1 1 4.8 V c 1.74 2.76 1.63 7.47 2 2.58 1.86 2.31 5.27 3 4.49 1.07 3.78 3.22 4 6.65 0.72 5.35 2.28 5 9.03 0.53 7.01 1.74 6 11.58 0.41 8.74 1.39 7 14.3 0.34 10.53 1.16 8 17.16 0.28 12.38 0.98 9 20.16 0.24 14.28 0.85 10 23.28 0.21 16.22 0.75 11 26.52 0.18 18.2 0.67 12 29.87 0.16 20.22 0.6 13 33.32 0.14 22.28 0.55 14 36.88 0.13 24.37 0.5 15 40.52 0.12 26.49 0.46 16 44.26 0.11 28.64 0.43 17 48.09 0.1 30.82 0.4 18 51.99 0.09 33.03 0.37 19 55.98 0.086 35.26 0.35 20 60.05 0.08 37.52 0.32 Từ bảng đó ta vẽ đ-ợc đồ thị công P-V ( hình 1). Đây là đ-ờng biểu diễn lý thuyết của áp suất khí thể trong xi lanh theo thể tích. Để đồ thị sát với thực tế hơn ta phải tiến hành hiệu đính. Sự sai lệch giữa tính toán lý thuyết và chu trình thực tế là do diễn biến của quá trình cháy không hoàn toàn phù hợp với giả thiết cấp nhiệt đẳng tích và đẳng áp khi tính toán, cũng nh- do ảnh h-ởmg của góc mở sớm xupap thải, đóng muộn xupap nạp, phun sớm nhiên liệu gây ra. Trình tự hiệu đính đ-ợc trình bày d-ới đây. Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội 11 Hình 1: Đồ thị công p V. 4.2/Hiệu đính đồ thị công. Trên đồ thị công vẽ vòng tròn Brick tâm O bán kính s S .2 = 95 421,0.2 80 . Lấy về phía điểm chết d-ới một đoạn mm R OO s 5,14 421,0.2 40.3,0 2 . ' . 4.2.1/Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp. Từ tâm O của đ-ờng tròn Brick xác định góc đóng muộn xupap thải 4 =15 o và kẻ bán kính t-ơng ứng, bán kính này cắt vòng tròn Brick, từ giao điểm này gióng sông sông với tung độ cắt đ-ờng nạp ở d. Nối rd ta đ-ợc đ-ờng chuyển tiếp từ quá trình nạp sang thải. 4.2.2/Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén (điểm c) Do có sự đánh lửa sớm (động cơ xăng) và góc phun sớm (động cơ Diesel) nên áp suất p c lớn hơn áp suất lý thuyết, ta xác định điểm c: ))( 2 1 3 1 ( ' czcc pppp Điểm c (điểm đ-ờng nén thực tế tách khỏi đ-ờng nén lý thuyết) xác định theo góc đánh lửa sớm.Trên đ-ờng tròn Brick xác định góc đánh sớm . Từ O kẻ góc =22 o cắt đ-ờng tròn Brick, từ giao điểm đó kéo xuống cắt đồ thị công trên đ-ờng nén tại điểm c .Dùng một cung thích hợp nối c c . 4.2.3/Hiệu đính điểm đạt p zmax thực tế. O O' 15 22 48 Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội 12 áp suất thực tế trong quá trình cháy dãn nở không duy trì là hằng số ( ứng với đoạn V c ). Theo thực nghiệm, điểm đạt trị số áp suất cao nhất là điểm 372 o 375 o ( tức là 12 o 15 o ) sau điểm chết trên của quá trình dãn nở. Trên đoạn z z lấy z z =2/3zz. Dùng một cung thích hợp nối ccz và tiếp xúc với đ-ờng cháy dãn nở. 4.2.4/Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình thải thực tế (điểm b). áp suất cuối quá trình dãn nở thực tế p b th-ờng thấp hơn áp suất cuối quá trình dãn nở lý thuyết do xupap thải mở sớm. Xác định p b theo công thức kinh nghiệm sau: p b = p r +0.5(p b p r ). Trên đ-ờng tròn Brick xác định góc mở sớm xupap thải 3 =35 o .Từ O kẻ bán kính ứng với góc 3 tính từ điểm chết d-ới cắt đ-ờng tròn Brick, từ giao điểm này kẻ song song với trục tung p cắt đ-ờng dãn nở lý thuyết tại điểm b. Dùng cung thích hợp nối b b và tiếp tuyến với đ-ờng thải p r . Phần 2: Tính toán động học và động lực học. A Tính và vẽ đồ thị động học. 1.1/Vẽ đồ thị biểu diễn quy luật động học của Piston. 1.1.1/ Vẽ đ-ờng biểu diễn đồ thị x=f(). Chọn tỷ lệ xích = 2 O /mm. Chọn gốc tọa độ cách gốc đồ thị công một khoảng bằng giá trị biểu diễn của dung tích công tác V c .Tỷ lệ xích x lấy t-ơng ứng với biểu thị V h . Ta chọn x = s =0,421 mm/mm. Tiến hành vẽ theo ph-ơng pháp Brick. Trên đồ thị công đã có đ-ờng tròn Brick, lấy O làm tâm chia độ và đánh dấu trên đ-ờng tròn ấy các điểm chia. Dóng các điểm chia độ trên đ-ờng tròn xuống đồ thị x=f(). Trên trục dóng các tia nằm ngang t-ơng ứng. Nối các điểm lại ta có đồ thị x= f() (hình 2) 2.1.2/ Đ-ờng biểu diễn vận tốc v= f(x). [...]... 546 8.8 7.1 5.7 4.4 4.4 7.2 10.7 13.3 14.7 15.5 15.9 16 15.6 14.3 11.9 9.5 8.7 9.1 10.3 11.4 10.9 Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội 27 Phần III : tí bền cơ cấu trục khuỷu thanh truyền nh Chuơng 1 :tí bền trục khuỷu nh A Tí bền tĩ nh nh Độ c D8 làmộ đ ng cơchỉ mộ xi lanh, khuỷ củ nóchỉ mộ cổ ng t ộ có t u a có t trụ Sơđ tí bề khuỷ đ ợ cho nh-sau: c ồ nh n u -c Hì 9 : Sơđ tí bề trụ khuỷ nh ồ nh n c u Kýhiệ... số1 , 2 , Nố 1-1 , 2ng n m n ng á i 2 Kẻđ ờ cong tiế xú vớ cá đ ờ nố trê xuấ phá từ A vàkế thú - ng p c i c - ng i n t t t c tạ C ta sẽđ ợ đ thị = f(x) i -c ồ j B: Tí và vẽ các đồ thịlực tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh nh truyền 2.2.1 Vẽđ thị c khí ồ lự thể Triể khai đ thịcô (p,V) ra đ thịlự khíthểpkt=f() Lấ trụ po là n ồ ng ồ c y c m trụ hoà lự khí đ từ trụ po đ n đ thị ng rồ ghi và bả (bả 2)... 3 Tr- ng hợ chị lự Tmax khi là ờ p u c m việ c 4 Tr- ng hợ chị lự Tmax ờ p u c Hì 10: Sơđ lự khi khở đ ng nh ồ c i ộ 1.1/ Tr- ng hợ chị lự Pzmax ờ p u c Đâ làtr- ng hợ ứ vớ sốvò quay khở đ ng củ đ ng cơnê ta cóthể y ờ p ng i ng i ộ a ộ n bỏqua ả h- ng củ lự quá tí Do vậ lú nà lự tá dụ chỉ n lạ lự nh ở a c n nh y, c y c c ng cò i c do á suấ lớ nhấ củ khí trong xi lanh Pzmax p t n t a thể Giảthiế rằ... / m 2 Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội 36 ứ suấ cho phé củ mákhuỷ [ơ =120180MN/m2 Nh-vậ ứ suấ tạ cá ng t p a u ] y ng t i c đ m tí 1,2,3,4,I,II,III,IV đ u nhỏhơ ứ suấ cho phé iể nh ề n ng t p B Tí bền động nh Trụ khuỷ th- ng bịhỏ do vậ liệ bịmỏ d- i tá dụ củ tả trọ c u ờ ng t u i ớ c ng a i ng đ ng ( thay đ i theo giátrị ph- ng chiề vàcóchu kỳ), vì y cầ thiế phả tí ộ ổ , ơ u vậ n t i nh sứ bề đ ng nhằ . V h /(-1). Giả thiết quá trình nạp, thải áp suất không thay đổi p a = const ; p r = const. Quá trình nén pV n1 = const. Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội 10 xét p x V n1 =p c V c n1 ;. 2) Tr-êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi 16 B¶ng 2  (®é) p kt p j P    cos )sin(  T   cos )cos(  Z MN/m 2 Mm MN/m 2 mm MN/m 2 mm MN/m 2 mm MN/m 2 mm 0 0.01. -0.9765 -0.62 -18.6 Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội 17 (độ) p kt p j P cos )sin( T cos )cos( Z MN/m 2 Mm MN/m 2 mm MN/m 2 mm MN/m 2 mm MN/m 2 mm 530 0.18