Đồ án thiết kế động cơ đốt trong tính toán và thiết kế nhóm piston thanh truyền của động cơ IFE

Đồ án thiết kế động đốt LỜI NÓI ĐẦU Sau học môn ngành động đốt (Nguyên lý động đốt trong, Kết cấu tính toán động đốt ) số môn sơ khác (sức bền vật liệu, lý thuyết, vật liệu học, ), sinh viên giao làm đồ án môn học kết cấu tính toán động đốt Đây phần quan trọng nội dung học tập sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng kiến thức học để giải vấn đề cụ thể ngành Trong đồ án này, em giao nhiệm vụ tính toán thiết kế nhóm piston truyền động IFE Đây nhóm chi tiết chính, thiếu động đốt Nó dùng để tiếp nhận lực khí thể khí cháy sinh ra, biến chuyển động tịnh tiến piston thành chuyển động quay trục khuỷu Trong trình thực đồ án, em cố gắng tìm tòi, nghiên cứu tài liệu, làm việc cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt Tuy nhiên, thân kinh nghiệm việc hoàn thành đồ án lần thiếu sót Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy, cô tận tình truyền đạt lại kiến thức quý báu cho em Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Dương Việt Dũng quan tâm cung cấp tài liệu, nhiệt tình hướng dẫn trình làm đồ án Em vô mong muốn nhận xem xét dẫn thầy Sinh viên Nguyễn Tuấn Anh SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:1 Đồ án thiết kế động đốt I) PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÁC ĐỒ THỊ TRONG BẢN VẼ ĐỒ THỊ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC VẼ ĐỒ THỊ CÔNG: 1.1 Các thông số cho trước: + Công suất động : Ne= 85 (kW) + Số vòng quay: n= 5490 (vòng/ph) + Tỷ số nén: ε= 9.4 + Đường kính xilanh: D= 90(mm) + Hành trình piston: S= 84 (mm) + Tham số kết cấu: λ=0.26 + Áp suất cực đại: Pz= 5.8 (MN/m2) + Khối lượng nhóm piston: mnp= 0.8 (Kg) + Khối lượng nhóm truyền: mtt = 1(kg ) + Góc phun sớm: φs = 13o + Góc phân phối khí: α1 = 6o ; α = 46o ;α = 42o ;α = 4o + Thứ tự làm việc động cơ: 1- 3- 4-2 1.2 Các thông số chọn: + Áp suất môi trường: P0 = 0,098(MN / m ) + Chỉ số nén đa biến trung bình : n = 1,35 + Chỉ số giãn nở đa biến trung bình : n2 = 1, 25 + Áp suất cuối trình nạp : - Động không tăng áp: pa = (0,8; 0,9)pk ( MN / m ) Chọn: pa = 0,806pk ( MN / m ) Trong đó: pk- áp suất trước xupáp nạp Chọn pk = p0 = 0,098[MN/m2] Vậy: pa = 0,806*0, 098 = 0, 079 [MN/m2] + Đối với động Xăng tỷ số giãn nở sớm bằng: ρ = + Aïp suất cuối trình giãn nở : Pb = Pz ρ n2 5,8.11,25 = = 0,3524( MN / m ) ε n2 9, 41,25 + Chọn áp suất khí sót : phụ thuộc vào loại động Như động khảo sát động tốc độ cao, áp suất khí sót pr xác định [1]: Vì động không tăng áp Vậy chọn: Pr = 0,105(MN/m2) + Thể tích công tác : SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:2 Đồ án thiết kế động đốt π D 3,14.902 Vh = S = *84 = 534384.9104mm3 = 0,5344(l ) 4 V 0,5344 → Vc = h = = 0, 0636(l ) ε − 9.4 − → Va = Vh + Vc = 0,5344 + 0, 0636 = 0,598(l ) Vz = Vc = 0, 0636(l ) 1.3 Vẽ đồ thị công: Để vẽ đồ thị công ta cần xác định điểm đường nén đường giãn nở 1.3.1 Xây dựng đường cong áp suất đường nén: Ta xác định điểm đường nén với số nén đa biến n1 Ta có phương trình đường cong nén đa biến : PV n1 = Const n Nếu gọi x điểm đường nén thì: Pc Vcn = p nx Vnx Suy : Pnx = Pc V nx    V c  ⇒ n1 ; Pnx = V nx Đặt : V = i c Pc i n1 1.3.2 Xây dựng đường cong áp suất giãn nở: - Ta có phương trình đường cong giãn nở đa biến : PV n2 = Const Gọi x điểm đường giãn nở thì: n Pz V zn2 = Pgnx V gnx - Suy : Pgnx = Pz Thì ta có: Pgnx ; V gnx n2 = i V gnx  Với V z = ρ V c ; Đặt : Vc   Vz  Pz ρ n = i n2 1.3.3 Lập bảng xác định điểm đường nén đường giãn nở: Cho i tăng từ → ε = 9.4 từ ta lập bảng xác định điểm đường nén đường giãn nỡ 1.3.4.Xác định điểm đặc biệt: Lập bảng: SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:3 Đồ án thiết kế động đốt i 1.4 1.8 2.2 2.6 3.4 3.8 4.2 4.6 5.4 5.8 6.2 6.6 7.4 7.8 8.2 8.6 9.4 Vx = Vc * i 0.0636 0.0891 0.1145 0.1400 0.1654 0.1909 0.2163 0.2417 0.2672 0.2926 0.3181 0.3435 0.3690 0.3944 0.4199 0.4453 0.4708 0.4962 0.5217 0.5471 0.5726 0.5980 Pnx = Pc i n1 1.6468 1.0456 0.7448 0.5680 0.4533 0.3737 0.3156 0.2716 0.2373 0.2099 0.1875 0.1690 0.1535 0.1403 0.1289 0.1191 0.1105 0.1029 0.0962 0.0902 0.0848 0.0800 Pgnx = Pz i n2 5.8000 3.8086 2.7819 2.1647 1.7568 1.4690 1.2563 1.0932 0.9646 0.8610 0.7757 0.7046 0.6444 0.5928 0.5483 0.5094 0.4752 0.4449 0.4180 0.3938 0.3721 0.3524 - Sau xác định điểm đặc biệt điểm trung gian ta tiến hành vẽ đồ thị công theo trình tự sau : - Vẽ hệ trục toạ độ P - V theo tỷ lệ xích : µV = 0.00299 (l/mm) µP = 0,029 (MN/m2/mm) - Theo cách chọn tỷ lệ xích toạ độ điểm đặc biệt trung gian : +Điểm đặt biệt là: r(21,3;3,6207) b(200; 5,800) a(200; 2.75) c(21,3; 56,7859) z(21,3; 200) - Nối tất điểm trung gian đường nén đường giãn nở với điểm đặc biệt ta đồ thị công lý thuyết 2.TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN: Động đốt kiểu piston thường có tốc độ lớn nên việc nghiên cứu tính toán động học động lực học cấu khuỷu trục truyền cần thiết, mục đích để tìm quy luật vận động chúng để xác định lực quán tính tác dụng lên SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:4 Đồ án thiết kế động đốt chi tiết tác dụng lên cấu trục khuỷu truyền dùng để tính toán cân chi tiết tính toán mòn động 2.1.Động học cấu khuỷu trục truyền: Cơ cấu khuỷu trục truyền thuộc loại giao tâm, cấu mà đường tâm xylanh trực giao với đường tâm khuỷu trục điểm (hình vẽ) Với : R : bán kính quay trục khuỷu l : chiều dài truyền S : hành trình piston λ = R / l : tham số kết cấu ω : vận tốc góc trục khuỷu (rad/s) O’ x : độ dịch chuyển piston tính từ ĐCT ứng với góc quay α khuỷu trục β : góc lắc truyền ứng với góc α O : giao điểm đường tâm xylanh đường tâm khuỷu trục B : giao điểm đường tâm truyền đường tâm chốt khuỷu A : giao điểm đường tâm truyền đường tâm chốt piston 2.1.1.Xác định độ dịch chuyển (x) piston phương pháp đồ thị Brích: Chuyển vị x piston tuỳ thuộc vào vị trí khuỷu trục, x thay đổi theo góc quay α khuỷu trục - Theo phương pháp giải tích chuyển dịch x piston tính theo công thức: λ   x ≈ R.(1 − cos α ) + (1 − cos 2α )    -Giải x phương pháp đồ thị Brích cho phép ta xác lập mối quan hệ thuận nghịch chuyển vị x piston với góc quay α trục khuỷu cách thuận lợi xác + Các bước tiến hành vẽ đồ thị sau: - Vẽ vòng tròn tâm bán kính R/ µ S , S 2.R đường kính AB = µ = µ S S S Vh - Chọn tỉ lệ xích µS cho µ = µ S v ⇒ ⇒ µ R = µS = AB = S * µv 82*0.00299 = = 0, 47 [mm/mm] Vh 0,5344 82 = 0, 47 178.7234 (mm) - Lấy phía bên phải tâm (phía ĐCD) AB đoạn 00’ cho: OO ' = SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 R.λ S λ 84*0, 26 = = = 11, 617(mm) 2.µ s 4.µ s 4*0, 47 Trang:5 Đồ án thiết kế động đốt - Từ O ' kẻ tia từ trái sang phải ứng với góc từ o ,10 o ,20 o , ,180 o , tia cắt vòng tròn Brích tương ứng điểm từ 0,1,2, ,18 - Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc α − S phía vòng tròn(O; R/ µ S ), trục Oα thẳng đứng dóng từ A xuống biểu diễn giá trị α từ o ÷ 180 o với tỉ lệ xích: µα = o / mm , trục OS nằm ngang biểu diễn giá trị S với tỉ lệ xích: µs=0.47mm/mm) - Từ điểm chia 0,1,2, ,18 vòng tròn Brích ta dóng đường thẳng song song với trục Oα Và từ điểm chia trục Oα ứng với giá trị o ,10 o ,20 o , ,180 o ta kẻ đường nằm ngang song song với OS Các đường tương ứng với góc cắt điểm 1’,2’,3’, ,18’.Nối điểm lại ta đựơc đường cong biểu diễn độ dịch chuyển piston (x) theo α : S = f (α ) B α α M 90 S=2R R R λ/2 O X=f(α) α 180 α S=2R (S=Xmax) C ÂCT x x A O' D ÂCD 2.1.2 Giải vận tốc v piston phương pháp đồ thị: - Theo phương pháp giải tích ta tính gần vận tốc piston là: λ   v = R.ω  sin α + sin 2α    + Các bước tiến hành xây dựng đồ thị: R.ω - Vẽ vòng tròn tâm O bán kính r1 = µ (mm) 1đường tròn đồng tâm O có bán ω R.ω.λ kính : r2 = 2µ ( mm ) ω π n 3,1415*5390 = = 574,9114 ( rad / s ) 30 30 S 84 R= = = 42(mm) 2 λ = 0,26 Với : ω = SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:6 Đồ án thiết kế động đốt AB - Ta chọn tỷ lệ xích µω cho giá trị vẽ bán kính vòng tròn r1 = 2.µ S -Từ suy ra: µω = ω.µS = 574,9114*0, 47 = 270, 2084 (mm/s.mm) R.ω 42*574,9114 ⇒ bán kính: + r1 = µ = 270, 2084 = 89,3617(mm) ω R.ω.λ 42*574,9114*0, 26 = 11, 6170 ( mm ) + r2 = 2.µ = 2* 270, 2084 ω - Chia vòng tròn bán kính r1 , vòng tròn bán kính r2 18 phần Như ứng với góc α vòng tròn bán kính r1 vòng tròn bán kính r2 2α , 18 điểm vòng tròn bán kính r điểm cách 10 o vòng tròn bán kính r2 điểm cách 20 o Đánh số thứ tự điểm chia vòng tròn r1 ta đánh số từ 0,1,2, ,18 theo chiều ngược kim đồng hồ, vòng tròn bán kính r2 ta đánh số 0’,1’,2’, 18’ theo chiều kim đồng hồ, hai xuất phát từ tia OA - Từ điểm chia 1/2 vòng tròn bán kính r1 ta dóng đường thẳng vuông góc với đường kính AB, từ điểm chia vòng tròn bán kính r ta kẻ đường thẳng ngang song song với AB, đường kẻ cắt tương ứng theo cặp 0-0’;1-1’; ;18-18’ điểm 0, a, b, c, Nối điểm lại đường cong ta đường biểu diễn trị số tốc độ, đoạn thẳng đứng nằm đường cong với đường tròn r biểu diễn trị số tốc độ góc α tương ứng , phần giới hạn đường cong 1/2 vòng tròn lớn gọi giới hạn vận tốc pis ton - Vẽ hệ toạ độ vuông góc v - s trùng với hệ toạ độ trục thẳng đứng 0v trùng với trục 0αTừ điểm chia đồ thị Brích, ta kẻ đường thẳng song song với trục 0v cắt trục 0s điểm 0,1,2,3, ,18, từ điểm ta đặt đoạn thẳng 00’’, 11’’, 22’’, 33’’, ,1818’’ song song với trục 0v có khoảng cách khoảng cách đoạn tương ứng nằm đường cong với đường tròn bán kính r mà biểu diển tốc độ góc α tương ứng Nối điểm 0’’,1’’,2’’, ,18’’ lại với ta có đường cong biểu diễn vận tốc piston v=f(s) 2.1.3 Giải gia tốc J đồ thị Tôlê: - Theo phương pháp giải tích lấy đạo hàm vận tốc theo thời gian ta có công thức để tính gia tốc piston : j = R.ω ( cos α + λ cos 2α ) + Giải gia tốc piston phương pháp đồ thị thường dùng phương pháp Tôlê Các bước tiến hành sau : - Vẽ hệ trục J - s Lấy đoạn thẳng AB trục 0s, AB = S/ µ S = 178,7234 (mm) - Tại A dựng đoạn thẳng AC phía AB, với: AC = J max = R * ω * ( + λ ) = 42*574,91142 *(1 + 0, 26) = 17491286,8 ( mm / s ) =17491,2868(m/s2) - Từ B dựng đoạn thẳng BD phía AB, với: BD = J = − R * ω * ( − λ ) = −42*574,91142 *(1 − 0, 26) = −10272660,5 ( mm / s ) SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:7 Đồ án thiết kế động đốt =-10272,6605(m/s2) - Nối CD cắt AB E, dựng EF phía AB đoạn : EF = −3λ * R * ω = −3*0, 26* 42*574,9114 = −10827939, 44 ( mm / s ) =-10827,93944(m/s2) -Chọn tỷ lệ xích : µ J = 218641, 0848(mm / s mm) ⇒ J max 17491286,8 = = 80(mm) µJ 218641, 0848 J −10272660,5 BD = = = −46,9841( mm) µJ 218641, 0848 EF −10827939, 44 EF = = = −49,5238(mm) µJ 218641, 0848 AC = - Nối đoạn CF DF, ta phân chia đoạn CF DF thành đoạn nhỏ ghi số thứ tự chiều, chẳng hạn đoạn CF: C,1,2,3, ,7,F ; đoạn FD: F,1’,2’,3’, ,7’,D’ Nối điểm chia 11' ,22 ' ,33' , Đường bao đoạn đường cong biểu diễn gia tốc piston J = f (S ) Hình 1.4 Đồ thị Tôlê 2.2 Động lực học cấu khuỷu trục truyền: Tính toán động lực học cấu khuỷu trục truyền nhằm mục đích xác định lực hợp lực lực quán tính lực khí thể tác dụng lên chi tiết cấu vị trí khuỷu trục để phục vụ cho việc tính toán sức bền, nghiên cứu trạng thái mài mòn chi tiết máy tính toán cân động Trong trình làm việc động cơ, cấu khuỷu trục truyền chịu tác dụng lực sau: Lực quán tính chi tiết có khối lượng chuyển động ; Lực khí thể ; trọng lực ; Lực ma sát Trừ trọng lực ra, chiều trị số lực khác thay đổi theo vị trí piston chu kỳ công tác động Trong lực nói lực quán tính lực khí thể có trị số lớn cả, nên trình tính toán ta xét đến hai loại lực 2.2.1 Xác định khối lượng: SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:8 Đồ án thiết kế động đốt 2.2.1.1 Khối lượng tham gia chuyển động thẳng: Các chi tiết máy cấu khuỷu trục truyền tham gia vào chuyển động tịnh tiến bao gồm chi tiết nhóm piston khối lượng truyền quy dẩn đầu nhỏ truyền m ' = m np + m Ta có: mnp : khối lượng nhóm piston m pt = 0,8(kg ) Trong đó: m1 : khối lượng truyền tham gia chuyển động tịnh tiến quy dẫn đầu nhỏ truyền m1 = (0,275 ÷ 0,35) mtt Ta chọn : m1 = 0,3* mtt = 0,3*1 = 0,3( kg ) Vậy khối lượng chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến : m ' = mnp + m1 = 0,8 + 0,3 = 1,1(kg ) 2.2.1.2 Khối lượng chi tiết tham gia chuyển động quay: Khối lượng tham gia chuyển động quay cấu khuỷu trục truyền gồm phần khối lượng nhóm truyền quy dẩn đầu to, khối lượng khuỷu trục gồm có khối lượng chốt khuỷu khối lượng má khuỷu quy dẩn tâm chốtï khuỷu m 'R = m + m k Trong : m : khối lượng chuyển động quay truyền quy dẫn đầu to truyền m2 = 0, * mtt = 0, *1 = 0, 7( kg ) m k :khối lượng khuỷu trục Khuỷu trục có kết cấu má khuỷu m k = m ck + 2m mr Trong trình tính toán, thiết kế để xây dựng đồ thị tiên lợi người ta thường tính toán khối lượng chuyển động tịnh tiến khối lượng chuyển động quay cấu khuỷu trục truyền thường tính đơn vị diện tích đỉnh piston - Diện tích đỉnh piston : S pt = π D 3,14*902 = = 6361, 7251(mm ) = 0.006361751( m 2` ) 4 -Khối lượng chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến tính đơn vị diện tích đỉnh piston là: m= m' 1,1 = = 172,9091( kg / m ) S P 0.006361751 2.2.2.Xác định lực quán tính chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến: - Lực quán tính chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến: PJ = −m J = −m R ω (cos α + λ cos 2α ) Suy PJ max = m * R * ω * ( + λ ) = m * J max = 172,9091*17491, 2868 = 3, 0244 ( MN / m ) SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:9 Đồ án thiết kế động đốt PJ = −m * R * ω * ( − λ ) = −m * J = −172,9091*10272, 6605 = −1, 7762 ( MN / m ) Đoạn E’F’ E ' F ' = m * EF = −172,9091*10827,93944 = −1.8722 ( MN / m ) -Ta vẽ đồ thị - Pj theo phương pháp đồ thị Tôlê với tỷ lệ xích: µ Pj = µ P = 0, 029( MN / m mm) Đồ thị Pj vẽ chung với đồ thị công p-v trục ngang lấy po PJ max 3, 0244 = = 104, 2897(mm) µ Pj 0, 029 P −1, 7762 BD = J = = −61, 2495(mm) µ Pj 0, 029 E ' F ' −1,8722 EF = = = −64,5603(mm) µ Pj 0, 029 AC = - Cách vẽ tiến hành đồ thị (j - s) 2.2.3 Khai triển đồ thị: 2.2.3.1 Khai triển đồ thị p - V thành p - α: - Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc p - α trục hoành α lấy giá trị po , trục α ta chia 10o ứng với tỷ lệ xích: µα = 2( / mm ) Kết hợp đồ thị Brick đồ thị công ta vẽ ta có cách vẽ sau : Từ góc 0, 100, 200, 300, , 1800 tương ứng với kỳ nạp động 1900, 2000, 2100, , 3600 tương ứng với kỳ nén động 3700, 3800, 3900, , 5400 tương ứng với kỳ cháy - giãn nở 5500, 5600, 5700, , 7200 tương ứng với kỳ thải động - Từ điểm chia đồ thi Brick dóng đường thẳng song song với 0p cắt đồ thị công điểm đường biểu diễn trình nạp, nén, cháy-giản nỡ thải Qua giao điểm ta kẻ đường ngang song song với trục hoành sang hệ trục toạ độ p- α - Từ điểm chia trục α kẻ đường song song với trục 0p, đường cắt đường dóng ngang điểm ứng với góc chia đồ thị Brick phù hợp với trình làm việc động Nối giao điểm lại ta có đường cong khai triển đồ thị p - α với tỷ lệ xích : µP =0.029(MN/m2.mm) µα =2(0/mm) 2.2.3.2 Khai triễn đồ thị Pj - V thành Pj - α : Cách khai triễn đồ thị giống cách khai triễn đồ thị p -V thành p - α giá trị Pj đồ thị p - V chuyển sang đồ thị p - α phải đổi dấu 2.2.3.3 Cộng đồ thị p - α Pj - α P1 - α : Cộng giá trị p kt với P j trị số góc α tương ứng ta vẽ đường biểu diễn hợp lực lực quán tính lực khí thể P1 : SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:10 Đồ án thiết kế động đốt Đồ thị mài mòn chốt khuỷu SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:25 Đồ án thiết kế động đốt II>Phân tích kết cấu đặc điểm chung động chọn tham khảo 1>Thông số động chọn tương đương Loại động 1ZZ-FE Số xilanh 4-xilanh (thẳng hang) Đường kính x hành trình Tỷ số nén Cơ cấu phối khí Công suất tối đa Momen xoắn tối đa Thời điểm phối Nạp Mở khí Đóng Xã Mở Đóng Trị số octan nhiên liệu 79 x 91,5 9,5 DOHC 16-xupáp, dẫn động xích 92KW x 6000v/p 162N.m x 4400v/p 60 460 Yêu câu đề 4-xilanh (thẳng hang) 90 x 84 9,4 DOHC 16-xupáp, dẫn động xích 85KW x 54900v/p 60 460 420 420 20 40 90 hay Mặt cắt ngang động 1ZZ-FE SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:26 Đồ án thiết kế động đốt Mặt cắt dọc động 1ZZ-FE 2)Các kết cấu sơ động 2.1)Nắp nắp máy • Nắp nắp máy đúc nhôm có độ cứng cao nhẹ SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:27 Đồ án thiết kế động đốt • gioăng làm kín vòng đệm bugi làm liền với để giảm số chi tiết • gioăng làm kín làm cao su Acrylic có tính chất nhanh khô, chịu thời tiết tia tử ngoại tốt, độ bám dính cao khả chịu hóa chất, dung môi chống ăn mòn kim loại không tốt 2.2)Nắp máy • Cửa thải làm đứng để tăng hiệu suất thải • Các vòi phun được đặt nắp xilanh để ngăn chặn nhiên liệu bám dính cửa nạp nên giảm lượng khí thải • Đường áo làm mát tối ưu hóa để làm mát cao • Việc sử dụng buồng cháy dạng côn giúp giảm tượng kích nổ hiệu suất cải thiện 2.3) Thân máy , • • • • Nắp máy chế tạo hợp kim nhôm Ống lót xilanh làm gang đúc mỏng, độ xác gia công cao Nắp bạc lót chế tạo liều nhôm hợp kim để tăng độ cứng vững Lổ thông khí tạo bạc trục khuỷu than máy giúp khí cilanh chảy êm nên áp suất bơm giảm với công suất đầu 2.4) Nhóm Piston truyền SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:28 Đồ án thiết kế động đốt • Piston chế tạo hợp kim nhôm, phần đáy gọn nhẹ, đỉnh piston có vát hình côn, chốt pistin lắp lỏng hoàn toàn Độ xác gia công cao • Thanh truyền chế tạo bắng thép cường độ cao gọn nhẹ, chiều rộng truyền giảm để giảm ma sát, bỏ đai ốc dung bulông siết chặt 2.5)Nhóm trục khuỷu • Trục khuỷu năm cổ trục tám khối lượng cân bằng.Chiều rộng bạc nhỏ, tăng độ xác độ nhẵn bề mặt để giảm ma sát Trên trục khuỷu có khoan lổ dầu để bôi trơn đến cổ biên • Chốt ngõng trục chế tạo xác giảm thiểu tối đa bề mặt gồ gề SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:29 Đồ án thiết kế động đốt 2.6)Hệ thống bôi trơn • Hệ thống bôi trơn kiểu cưỡng dùng để đưa dầu bôi trơn làm mát bề mặt ma sát chi tiết chuyển động động • Hệ thống bôi trơn gồm có: bơm dầu, bầu lọc dầu, cácte dầu, đường ống dầu từ cácte hút bơm dầu, qua lọc dầu, vào đường dầu dọc thân máy vào trục khuỷu, lên trục cam, từ trục khuỷu vào bạc biên, theo lỗ phun lên thành xylanh, từ trục cam vào bạc trục cam, theo đường dẫn dầu tự chảy cácte 2.7)Cơ cấu phân phối khí SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:30 Đồ án thiết kế động đốt Bộ căng xích cam Giảm chấn xích cam Con đội xupáp Lò xo Thanh tỳ xích cam Cần đẩy Vòi phun dầu Lò xo vấu hãm Vấu hãm • Cơ cấu phối khí DOHC(Double Overhead camshaft :Hai trục cam nắp máy) dẫn động xích có mắt 8mm, đệm điều chỉnh xupáp căng xích hoạt động lo xo áp suất dầu bôi trơn 2.8)Hệ thống làm mát Trong trình làm việc động cơ, nhiệt truyền cho chi tiết tiếp xúc với khí cháy như: piston, xecmăng, xupap, nắp xilanh, thành xilanh chiếm khoảng 25 ÷ 35% nhiệt lượng nhiên liệu cháy toả Vì chi tiết thường bị đốt nóng mãnh liệt-nhiệt độ đỉnh pittông lên tới 600oC,còn nhiệt độ nấm xupap lên 900oC Nhiệt độ chi tiết máy cao gây hậu xấu như: - Phụ tải nhiệt làm giảm sức bền làm giảm sức bền, độ cứng vững tuổi thọ chi tiết máy - Do nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt dầu bôi trơn nên làm tăng tổn thất ma sát - Có thể gây bó kẹt piston cylinder tượng giản nở nhiệt - Giảm hệ số nạp - Đối với động xăng dễ phát sinh tượng cháy kích nổ SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:31 Đồ án thiết kế động đốt • Hệ thống làm mát động có nhiệm vụ thực trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ chi tiết không nóng không nguội • Làm mát dầu bôi trơn trình làm việc động cơ, nhiệt độ dầu bôi trơn tăng lên • Két nước làm nhôm, đường nước tắt thân máy nắp máy, nước làm mát chạy quanh thân máy 2.9)Hệ thống nhiên liệu Hệ thống nhiên liệu động đóng vai trò quan trọng, không đơn hệ thống phun nhiên liệu, hợp thành hệ thống hệ thống điều khiển điện tử (ECU), hệ thống đánh lửa điện tử, điều khiển tốc độ động cơ, tạo tương trợ lẫn nhau, kim phun hoạt động kim phun xe đời • Khả điều khiển tốt, công suất động tăng, giảm tiêu hao nhiên liệu • Lượng không khí nạp lọc qua lọc không khí đo cảm biến lưu lượng không khí • Tỷ lệ hoà trộn ECU tính toán hoà trộn theo tỷ lệ phù hợp Có cảm biến ôxy đường ống xả để cảm nhận lượng ôxy dư, điều khiển lượng phun nhiên liệu vào tốt SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:32 Đồ án thiết kế động đốt Van cắt nhiên liệu Vòi phun ống phân phối Đến lọc than hoạt tính Đến động Bộ giảm rung động Bộ điều áp nhiên liệu Van cắt nhiên liệu Lọc xăng Lọc xăng Bình xăng Bộ đo mức nhiên liệu Cụm bơm nhiên liệu Bơm xăng Bơm xăng Bộ điều áp nhiên liệu • Dùng hệ thống nhiên liệu đường dầu hồi, điều áp, lọc nhiên liệu bơm nhiên liệu lắp thành cụm đặt bình xăng 2.10)Hệ thống dẫn động đai • Dung đai gân chử V dẩn động toàn hệ thống,cùng với căng đai tự động 2.11)Hệ thống đánh lửa • Hệ thống đánh lửa điều khiển điện tử ECU đánh lửa trực tiếp • Mỗi xylanh có bugi loại đầu dài cuộn dây đánh lửa điều khiển mạch bán dẫn dùng transitor SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:33 Đồ án thiết kế động đốt • Hệ thống đánh lửa điện tử luôn gắn liền với hệ thống phun nhiên liệu, điều khiển tia lửa, góc đánh lửa phù hợp với góc phun nhiên liệu nhờ cảm biến Cuộn đánh lửa IC Cảm biến vị trí trục cam Cảm biến vị trí trục khuỷu Xylanh số Xylanh số ECU động Xylanh số Cảm biến khác Xylanh số 2.12)Hệ thống điều khiển động Các phận Cảm biến lưu lượng Cảm biến vị trí trục khuỷu Cảm biến vị trí trục cam Xảm biến vị trí bướm ga Cảm biến kích nổ Vòi phun Van ISC SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Khái quát Loại dây sấy Loại dây phát tín hiệu(36-2) Loại dây phát tín hiệu(3) Loại liên tục Số lượng 1 Loại phần tử áp điện Loại lỗ Loại cuộn dây quay (1 cuộn) 1 Trang:34 Đồ án thiết kế động đốt Hệ thống điều khiển động 3)Đặc điểm kết cấu nguyên lý làm việc cấu phối khí (kiểu DOHC) 3.1)Kết cấu chi tiết 3.1.1 Xupáp • Xupap có nhiệm vụ đóng mở đường nạp xả, đầu xupap có dạng đĩa dẹt, đường kính nắp xupap nạp lớn xupap xả • Làm việc môi trường chịu tác dụng lực khí thể lớn nên xupáp phải độ bền, khả chịu nhiệt chống ăn mòn chất sinh trình cháy,Xupap nạpn xupap xả làm thép 40X • Mặt làm việc xupap chế tạo vát 45° gia công kỹ mài rà với đế xupap Thân xupap chuyển động ống dẫn hướng, phần đuôi gia công rãnh lắp móng hãm để bắt chặt vòng chặn lò xo xupap • Số lượng xupáp động ứng với xylanh bốn (hai xupáp nạp, hai xupáp thải) việc bố trí them xupáp giúp tăng tiết diện lưu thông cho nạp thải giúp nạp đầy thải hoàn toàn SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:35 Đồ án thiết kế động đốt 1x45º R0,5 108 115 15° 3 30 45° 41 1.Nấm xupap 2.Thán xupap 3.Đuôi xupap 3.1.2 Con đội Con đội:dùng để truyền lực từ cam trục phân phối, chế tạo thép C35 có dạng hình trụ, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ dễ chế tạo, kích thước vừa đường kính mặt tiếp xúc 18,26 27,59 21,69 32,06 ±0.1 34° 17 42,6 ±0.05 Con đội 3.1.3 Ống dẫn hướng xupap SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:36 70 Đồ án thiết kế động đốt 12 Ống dẫn hướng • Ống dẫn hướng xupap: dẫn hướng chuyển động cho xupap, tránh hao mòn cho thân chỗ lắp xupap • Loại ống lót hình trụ sử dụng rộng rãi có tính công nghệ đơn giản Ông dẫn hướng đuợc đóng ép vào nắm xilanh đến khoảng cách định Chiều dài ống dẫn hướng phụ thuộc vào chiều dày đường kính thân xupáp lấy 1.95 lần đường kính thân xupáp, với bề dày 3mm Khe hở thân xupáp ống dẫn hướng phụ thuộc vào nhiệt độ kết cấu xupáp 46 3.1.4 Lò xo xupap • Lò xo xupap đảm bảo trình mở, đóng xupáp tượng va đập mặt cam Đảm bảo cho xupáp chuyển động theo quy luật cam phân phối • Lò xo xupap làm việc điều kiện tải trọng động thay đổi đột ngột Vật liệu chế tạo xupap thường dùng dáy thép có đường kính 3-5 mm loại thép C65 27 Lò xo 3.1.5 Vòng hãm xupáp • Vòng hãm: gồm nửa hình côn có tác dụng liên kết giữ đĩa chặn lò xo với đuôi xupap, dung móng hãm không gây nên ứng suất tập trung đuôi xupáp SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:37 Đồ án thiết kế động đốt 27° 10 Vòng hãm xupáp 3.1.6 Đế xupáp 45° 35 41 47 Đế xupáp • Mục đích để giảm hao mòn cho thân máy chịu va đạp lực xupáp • Kết cấu đế xupáp đơn giản thường có vòng hình trụ có vát mặt côn tiếp xúc với mặt nấm xupáp • Mặt đế xupáp mặt trụ có tiện rãnh đàn hồi để lắp cho Mặt có độ côn khoảng 120 Loại đế xupáp hình côn thường không ép sát đáy mà để khe hở nhỏ 0.04 mm 3.1.7 Trục cam dẫn động • Trục cam dẫn động: trục cam chế tạo thép C45, có nhiệm vụ điều khiển việc đống mở xupap thời điểm, lắp thân máy • Trên trục cam cam có cổ đỡ, đầu trục lắp bánh dẫn động Cam cổ trục chế tạo thép cao tần nhiệt luyện • Trục cam tiếp nhận chuyển động quay từ trục khuỷu, chu trình làm việc động cơ, trục cam quay vòng để điều khiển xupap nạp , xả xilanh mở lần Như bánh trục cam có số lớn gấp lần số bánh đầu trục Các bánh SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:38 Đồ án thiết kế động đốt lắp ăn khớp với theo vị trí tương ứng trục khuỷu trục cam, vị trí xác định chặt chẽ đánh dấu bánh phân phối • Trên trục cam có khoan lỗ dầu nhằm bôi trơn, việc khoan lổ dâu số lượng cần tính toán trục làm việc môi trường tải trọng nên việc khoan lổ dầu làm trục cam yếu • Cơ câu phôi khí DOHC gồm có hai trục cam (một trục cam thải, trục cam nạp) 3.2Nguyên Lý Hoạt Động Cơ cấu phối khí cam xupáp sử dụng phổ biến loại động có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ điều chỉnh, giá thành không cao lắm, xupap kiểu treo Trục khuỷu quay truyền chuyển động đến trục cam , cam công tác tác tụng lên đội xuống xupáp nhờ lò xo xupáp đóng mở xupáp nạp, xã.Việc điều khiển nạp, xã pha phối quy định *Nhận xét cấu phối khí DOHC - Việc tăng thêm số lượng xupáp tạo điều kiện hoàn thiện chế độ nạp xả theo nguyên tắc: nạp đầy khí nạp xả hết khí cháy Như thực chất việc sử dụng DOHC cho phép tăng số lượng xupáp tức tăng tiết diện thông qua dòng khí nạp thải - Động DOHC tạo nên đóng mở xupáp tên lệch pha, tạo dòng xoáy khí nạp, cải thiện chất lượng cháy động cơ, góp phần hoàn thiện công suất động - Trên động đại sử dụng có cấu điều khiển góc đóng mở xupáp điện tử tối ưu cho trình đóng mở xupáp theo tốc độ vòng quay trục khuỷu Nhờ ưu việt mà công suất động tăng thêm, giải tốt trình cháy, chất lượng khí xả, đảm bảo giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:39 [...]... 30, 8 54, 1 68, 9 68,2 Trang:24 67,4 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Đồ thị mài mòn chốt khuỷu SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:25 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong II>Phân tích kết cấu đặc điểm chung của động cơ chọn tham khảo 1>Thông số động cơ chọn tương đương Loại động cơ 1ZZ-FE Số xilanh 4-xilanh (thẳng hang) Đường kính x hành trình Tỷ số nén Cơ cấu phối khí Công suất tối đa Momen... octan của nhiên liệu 79 x 91,5 9,5 DOHC 16-xupáp, dẫn động xích 92KW x 6000v/p 162N.m x 4400v/p 60 460 Yêu câu của đề 4-xilanh (thẳng hang) 90 x 84 9,4 DOHC 16-xupáp, dẫn động xích 85KW x 54900v/p 60 460 420 420 20 40 90 hay hơn Mặt cắt ngang của động cơ 1ZZ-FE SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:26 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Mặt cắt dọc của động cơ 1ZZ-FE 2)Các kết cấu sơ bộ của động cơ. .. tự ta được đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền - Xác định giá trị phương chiều và điểm đặt lực : SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:21 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong + Giá trị là độ dài của véctơ tính từ tâm O đến bất kỳ vị trí nào ta cần xác định trên đồ thị + Chiều của lực từ tâm O đi ra + Điểm đặt là giao điểm của véctơ và vòng tròn tượng trưng cho đầu to thanh truyền αđộ... ra tại bạc của trục khuỷu trong than máy giúp khí dưới cilanh chảy êm nên áp suất của bơm giảm cùng với công suất đầu ra 2.4) Nhóm Piston và thanh truyền SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:28 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong • Piston được chế tạo bằng hợp kim nhôm, phần đáy gọn nhẹ, đỉnh piston có vát hình côn, chốt pistin lắp lỏng hoàn toàn Độ chính xác gia công cao hơn • Thanh truyền được... Trang:34 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Hệ thống điều khiển động cơ 3)Đặc điểm kết cấu và nguyên lý làm việc của cơ cấu phối khí (kiểu DOHC) 3.1)Kết cấu các chi tiết 3.1.1 Xupáp • Xupap có nhiệm vụ đóng mở các đường nạp và xả, đầu xupap có dạng đĩa dẹt, đường kính nắp xupap nạp lớn hơn của xupap xả • Làm việc trong môi trường chịu tác dụng của lực khí thể lớn nên xupáp phải độ bền, khả năng chịu nhiệt và. .. Trang:31 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong • Hệ thống làm mát động cơ có nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy rồi đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ của các chi tiết không quá nóng nhưng cũng không quá nguội • Làm mát dầu bôi trơn vì trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt độ của dầu bôi trơn tăng lên • Két nước được làm nhôm, đường nước đi tắt trong. .. Trang:29 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong 2.6)Hệ thống bôi trơn • Hệ thống bôi trơn kiểu cưỡng bức dùng để đưa dầu bôi trơn và làm mát các bề mặt ma sát của các chi tiết chuyển động của động cơ • Hệ thống bôi trơn gồm có: bơm dầu, bầu lọc dầu, cácte dầu, các đường ống dầu sẽ từ cácte được hút bằng bơm dầu, qua lọc dầu, vào các đường dầu dọc thân máy vào trục khuỷu, lên trục cam, từ trục khuỷu vào các... động toàn bộ hệ thống,cùng với bộ căng đai tự động 2.11)Hệ thống đánh lửa • Hệ thống đánh lửa được điều khiển bằng điện tử ECU đánh lửa trực tiếp • Mỗi xylanh có một bugi loại đầu dài và một cuộn dây đánh lửa được điều khiển bằng mạch bán dẫn dùng transitor SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:33 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong • Hệ thống đánh lửa điện tử luôn luôn gắn liền với hệ thống... suất động cơ tăng, giảm tiêu hao nhiên liệu • Lượng không khí nạp được lọc sạch khi đi qua lọc không khí và được đo bởi cảm biến lưu lượng không khí • Tỷ lệ hoà trộn được ECU tính toán và hoà trộn theo tỷ lệ phù hợp nhất Có cảm biến ôxy ở đường ống xả để cảm nhận lượng ôxy dư, điều khiển lượng phun nhiên liệu vào tốt hơn SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:32 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong. .. -1.2594 -1.9014 -2.4767 -2.8751 -3.0174 2.2.5 .Tính mômen tổng ΣT : - Thứ tự làm việc của động cơ 4 xi lanh thẳng hàng là: 1 - 3 - 4 - 2 - Góc công tác δ ct = 180.τ 180.4 = = 180 0 3 - Bảng thứ tự làm việc của động cơ là: i 4 00 Khuỷu trục1 1800 Hút SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 3600 Nén 5400 Cháy nổ 7200 Thải Trang:13 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Khuỷu Nén Cháy nổ Thải Hút trục2 Khuỷu ... đặc biệt ta đồ thị công lý thuyết 2.TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN: Động đốt kiểu piston thường có tốc độ lớn nên việc nghiên cứu tính toán động học động lực học... 68,2 Trang:24 67,4 Đồ án thiết kế động đốt Đồ thị mài mòn chốt khuỷu SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:25 Đồ án thiết kế động đốt II>Phân tích kết cấu đặc điểm chung động chọn tham khảo.. .Đồ án thiết kế động đốt I) PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÁC ĐỒ THỊ TRONG BẢN VẼ ĐỒ THỊ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC VẼ ĐỒ THỊ CÔNG: 1.1 Các thông số cho trước: + Công suất động : Ne= 85 (kW)