1. Trang chủ
  2. » Giáo án - Bài giảng

Bài tập lớn nguyên lý động cơ đốt trong

44 1,9K 25

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 44
Dung lượng 400,19 KB

Nội dung

bài tập lớn nguyên lý động cơ đốt trong, nguyên lý động cơ đốt trong, Nguyên lý động cơ đốt trong, bài giảng môn học nguyên lý động cơ đốt trong chương 3, bài tập lớn nguyên lý máy có lời giải, ôn tập nguyên lý động cơ đốt trong, bài tập lớn nguyên lý động cơ đốt trong, nguyên lý động cơ đốt trong, Nguyên lý động cơ đốt trong, bài giảng môn học nguyên lý động cơ đốt trong chương 3, bài tập lớn nguyên lý máy có lời giải, ôn tập nguyên lý động cơ đốt trong

Trang 1

Các thông số đầu vào

1 Kiểu động cơ: Động cơ Mekong Star , một hàng xy lanh, không tăng áp

Trang 2

2 áp suất cuối quá trình nạp (động cơ không tăng áp)

6 Hệ số quét buồng cháy

2 = 1 (do không tăng áp)

r t

a

r r

k r

p p p

p T

T T

1

2 1

2

.

1

Trang 3

Số mũ đa biến m = 1,45  1,5 , chọn m = 1,5

5 , 1 1

0865,0

114,0.1.13,102,1.21

1

0865,0

114,0.706

21297.1

a r r t a

p

p T T

1

0

0297 , 0 1

114 , 0

0865 , 0 706 0297 , 0 13 , 1 ) 21 297

1 5 , 1

r t

k

a k

k v

P

p p

p T T T

1

2

1

114 , 0 1 13 , 1 02 , 1 21 1 , 0

0865 , 0 21 297

297 1 21

v k T p g

P M

10

432 3 1

h

e e

.30 

Trong đó Vh = S

D

4

10.92.4

10.88.142,

=0,5593 (dm3)

 pe = 4.200.1820

4.30.79.7355,0

= 0,6493 (MPa ) thay vào (*) ta được

Trang 4

M1 =

0.6676 297

0.6493

7355 0 200

0.8104

1 , 0 10

= 1.3497 10.1.2Quá trình nén

1.2.2.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới:

36,18738

,4272

11.3497

634,1867,

mc mc

) 00283 0 07763 21 (

0297 , 0 ) 00209 0 806 , 19

Trang 5

b a T

v v

2

''

00211,

0843,19

314 , 8 1

1

' '

v

v b T a

< 0,2%

32

0 4 1

32

004 , 0 4

126 , 0

0

.0460,10297

,01

0297,00474,1

Trang 6

Với  z =

878,082,0

72,0

.314,81

2

''

314,8

v z

r z v vz

mc mc

' 1

.

0 0

0

'' 0 ''

) 878 , 0 1 ( ) 0474 , 1

0297 , 0 878 , 0 (

0474 , 1

) 00211 , 0 843 , 19 ).(

878 , 0 1 ( ) 0474 , 1

0297 , 0 878 , 0 ).(

00283 , 0 077 , 21 (

0 843 , 19 0297

, 0

Trang 7

T T M

* 2

1

314,81

1 2312 1 1

72,082,0

314,8

Trang 8

1.2.4.2 áp suất cuối quá trình giãn nở :

pb =

0,31815311

,15

314,9

2312 , 1

n z p

Tr(tính) = Tb

m m

b

r

p p

0,3181

114 ,

) (

r

r r

T

chon T

T 

% = 827,93 .100

706 93 ,

828 

% = 14,73 % < 15% Vậy Tr chọn như ở trên là đúng

10.1.5 Tính toán các thông số của chu trình công tác

10.1.5.1 áp suất trung bình chỉ thị lý thuyết :

'

1 2

11.1

11

11

.1

c i

n n

p p

.13665,1

15311

,15

11

12312,1

68,1.352,11352,1.68,1.121

.89429,

0.6676,0

0.8104

1,0.10.432

10

0 1

3

h Kw g T

p M

p g

i

v o

10.1.5.4 Hiệu suất chỉ thị:

0,4290242500

.441,197

10.6,3

10.6,

Trang 9

pm = 0,015+0,0156.Vtb=0,015+0,0156.14,72=0,2446 (MPa)

Với Vtb= 30 14,72

4800 10 92 30

0

4.7355,0.79.30

.30

n i P

N V

et

e Tinh

V h

87978 , 0 10 92 142 , 3

59899 , 0 4

4

Trang 10

i Pc

i P

Trang 11

Dựa vào bảng đã lập ta vẽ đường nén và đường giãn nở, vẽ tiếp đường biểudiễn quá trình nạp và quá trình thải lý thuyết bằng hai đường song song với trụchoành, đi qua hai điểm pa và pr Sau khi vẽ xong ta phải hiệu đính để có đồ thịcông chỉ thị , các bước hiệu đính như sau :

- Chọn p = 0,038016 (MPa/mm)

- Chọn v = 0,00261(dm3/mm)

- Chọn s = 0,4293 (mm/mm)

- Vẽ đồ thị Brick đặt phía trên đồ thị công

- Lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị

b Hiệu đính các điểm trên đồ thị:

1 Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp :

Từ tâm 0’ của đồ thị Brick xác định góc đóng muộn 2 = 45 0 của xupáp thải,bán kính này cắt Brick ở a’, từ a’ gióng đường song song với tung độ cắt đường

pa ở d nối điểm r trên đường thải Ta có đường chuyển tiếp từ quá trình thảisang quá trình thải

2 Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén (điểm c):

Cũng từ 0’ của đồ thị Brick xác định góc phun sớm p =15 0 bán kính này cắt

đồ thị Brick tại c’’’, từ c’’’gióng đường song song với tung độ cắt đường nén tại

điểm c’’ Trên đoạn cz lấy c’ sao cho cc’ = 3cz

1

.Dùng một cung cong thích hợp,nối 2 điểm c’’ và c’

3 Hiệu đính điểm đạt điểm pmax thực tế :

Trên đoạn zz’ lấy điểm z’’ sao cho z z z z

' '' '

3

2

Dùng thước cong nối z’’ và c’’

và ttiếp tuyến với đường zb ta có đường chuyển tiếp từ quá trình nén sang quá

trình giãn nở

Trang 12

4 Hiệu đính điểm bắt đầu thải thực tế :

Hiệu đính điểm b căn cứ vào góc mở sớm xupáp thải áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế b’ thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở lý thuyết do

Trang 13

Chương II Tính toán động học và động lực học 2.1 Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học

Các đường biểu diễn này đều vẽ trên một hoành độ thống nhất ứng với hànhtrình của piston S = 2R Vì vậy đồ thị đều lấy hoành độ tương ứng với Vh của

đồ thị công (từ điểm 1Vc đến Vc)

3 Đường biểu diễn hành trình của pitong x= f()

Dùng phương pháp Brick để vẽ, trình tự vẽ như sau :

- Chọn gốc toạ độ cách gốc đồ thị công một khoảng bằnggiá trị biểu diễn của dung tích VC

46

Lấy 0’ làm tâm chia độ và đánh dấu trên đường tròn ấy các điểm chia độ

Gióng các điểm chia độ trên đường tròn đó xuống đồ thị x=f() và trên trục

 gióng các tia nằm ngang tương ứng, nối các điểm đó lại ta được x = f()

4 Đường biểu diễn tốc độ của piston v= f()

Đường biểu diễn tốc độ của pittong được vẽ trên cùng hệ toạ độ của x và  Trình tự vẽ đường v=f(x) như sau :

Vẽ ở phía dưới đồ thị v=f(x) nửa vòng tròn tâm là 0, bán kính của nó bằng S/2x v = S/ 2x Lấy 0 làm tâm vẽ vòng tròn bán kính bằng R/2v Chiavòng tròn nhỏ và nửa vòng tròn lớn (bán kính R) ra n phần bằng nhau (18phần), đánh số các điểm chia từ 118 Từ các điểm chia trên vòng tròn lớn ta

Trang 14

kẻ các tia thẳng đứng, từ các điểm chia trên vòng tròn nhỏ ta kẻ các tia nằmngang giao điểm của các tia tương ứng được đánh số I, II … Nối các điểm đólại ta được đường cong biểu thị v=f()

6 Vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston j = f(x):

Đồ thị này được vẽ cùng hoành độ với trục x = f()

Để vẽ đồ thị này ta sử dụng phương pháp Tôlê :

Chọn tỷ lệ xích j = 100 (m/s2.mm)

Tính jmax= Rw2(1+) = 2

10

4800

= 15171,3 m/s2 đoạnbiểu diễn AC = jmax/j = 151,7 mm

Do =46/150=0,3067 >1/4 nên đồ thị j có 2 cực tiểu j =46/150=0,3067 >1/4 nên đồ thị j có 2 cực tiểu j 1min= Rw2(1-) =

46 (

10 46 30

4800 ) 8

1 (

2 2

đoạn biểu diễn BD = j2min/j = 82,9 mm

Nối C với D cắt trục hoành tại E lấy

Trang 15

10

Đoạn biểu diễn EF = 106,8 mm

Từ điển A tương ứng với ĐCT lấy AC = jmax, từ điểm B tương ứng với ĐCDlấy

BD = jmin, nối CD cắt trục hoành ở E, lấy EF = -3 R2 về phía BD Nối CF và

FD đẳng phân CF và FD thành 22 phần bằng nhau, kí hiệu tương ứng 1,2…22

1’,2’…22’ Nối 11’,22’… Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11’,22’…

Ta được đường cong biểu diễn quan hệ j = f(x)

6.1 Tính toán động lực học

7 Các khối lượng chuyển động tịnh tiến

m=mnp+mtt

Khối lượng nhóm pitông: mnp = 1,078 kg

Khối lượng nhóm thanh truyền: mtt = 0,862 kg

Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt pittông tính theo côngthức kinh nghiệm sau :

088,0.14,3

2431,0078,1

(kg/m2)

8 Các khối lượng chuyển động quay

Trang 16

Khối lượng thanh truyền quy dẫn về tâm chốt, tính trên 1 đơn vị đỉnh Pittông

Khối lượng của chốt khuỷu, tính trên 1 đơn vị đỉnh Pittông mch

áp dụng phương pháp Tôlê để vẽ nhưng hoành độ đặt trùng với đường pk ở

đồ thị công và vẽ đường - pj = f(x) (tức cùng chiều với j = f(x)), tiến hành nhưsau:

Chọn tỷ lệ : p = kt = 0,038016 MPa/mm

x = j = 0,00261 MPa/mm

Tính :

pjmax = mjmax = 217,32.15171,3.10-6 = 3,297 MPa

pj1min = mjmin = 217,32.8050,06.10-6 = 1,749 MPa

pj2min = mjmin = 217,32.8050,06.10-6 = 1,749 MPa

Trang 17

Đồ thị pj = f() biểu diễn trên đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng tốc

độ của động cơ Triển khai pj = f(x) thành pj = f() cũng thông qua Brick đểchuyển toạ độ, nhưng trên toạ độ p- phải đặt đúng giá trị âm dương của pj

Ta đã biết p = pkt + pj Vì vậy việc xây dựng p = f() chỉ là việc cộng toạ

độ các trị số tương ứng của pj và pkt Kết quả như hình vẽ

13 Vẽ đường biểu diễn lực tiếp tuyến T = f() và lực pháp tuyến Z = f()

Theo kết quả tính toán động lực học, ta có :

Biểu diễn Z = f() và T = f() trên cùng một hệ trục toạ độ

Các số liệu để vẽ các đồ thị biểu diễn trên bảng 2.1

) sin( 

 cos ) cos( 

Trang 18

) sin( 

 cos ) cos( 

Trang 19

) sin( 

 cos ) cos( 

Trang 20

14 Vẽ đường 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 :

0 0

4

4.180i

Trang 21

Vẽ đường Ti = f() ở góc trên của đồ thị T và Z Chỉ vẽ trong một chu kỳ.

Diện tích bao bởi đường T với trục hoành là : F(T) = 5635 mm2

T tb = 90 15,533

1398 90

) (

30

4800 142 , 3

, 81

79 9 , 81

15 Đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu

Vẽ theo các bước sau :

Trang 22

Lập bảng xác định toạ tương ứng i trên toạ độ T - Z (Bảng 2.3)

Vẽ hệ trục toạ độ TOZ , rồi xác định các toạ độ i (Ti,Zi), đây chính là đồ thị ptt

biểu diễn trên toạ độ T-Z

30

4800 142 , 3 10 46 4

088 , 0 142 , 3

6189 ,

Nối O’ với bất kỳ điểm nào ta đều có : Q = pk0 + ptt

Bảng 2.3 : Số liệu tính toán vẽ đường biểu diễn Q = f()

Trang 23

Sau khi vẽ xong đồ thị Q = f(), ta xác định Qtb bằng cách tính diện tích bao bởi Q = f() và trục hoành, rồi chia cho chiều dài trục hoành.

16 Vẽ đồ thị lực tác dụng lên bạc lót đầu to thanh truyền:

Cách vẽ: Lợi dụng đồ thị véctơ lực tác dụng trên chốt khuỷu để vẽ đồ thị véc tơlực tác dụng nên bạc nốt đầu to thanh truyền dựa vào hai nguyên tắc

 Nguyên tắc1: (Xác định giá trị của lực )

Lực tác dụng nên bạc lót đầu to thanh truyền tại mọi thời điểm bằng lực tácdụng nên chốt khuỷu nhưng chiều thì ngược lại

 Nguyên tắc 2: Xác định điểm đặt lực ( điểm tác dụng của lực )

Khi chốt khuỷu quay một góc  thì cũng tương đương với đầu to thanhtruyền quay ngược lại một góc +

Dựa vào hai nguyên tắc đó rút ra cách vẽ như sau:

Lấy một tờ giấy bóng (giấy can) mà trên tờ giấy bóng đó kẻ hệ toạ độ OT’Z’

và lấy O làm tâm vẽ một vòng tròn bất kỳ cắt trục dương Z’ tại 0, sau đó chấmnên vòng tròn đó các điểm 1,2,3 vv ứng với góc i +i

Điểm 0: 0+0 = 0, điểm 1: 1+1

Giá trị của i +i được ghi trong bảng dưới đây (Bảng 2 4 )

Trang 24

Can lại đồ thị nên trên tờ giấy kẻ ly

Vẽ lại vòng tròn chia độ và đánh dấu lại các điểm chia

17 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu

Dựa vào 3 giả thiết:

Trang 25

 Lượng mòn tỷ lệ thuận với lực tác dụng

 Lực gây mòn không phải tại một điểm mà lân cận điểm đó trong phạm vi

đoạn đó ta được dạng bề mặt của chốt sau khi đã mòn (Hình)

Vị trí ít mòn nhất chính là vị trí khoan lỗ khoan dầu (Bảng 2.5)

Trang 26

Chương III Tính nghiệm bền các chi tiết chính

5 Khối lượng riêng VL làm trục khuỷu  7800 Kg/m3

Khối lượng ly tâm của má khuỷu mmk 1,02 KgK/c từ trọng tâm khối lượng phần ly rmk 42,6 mm

Trang 27

Khảng cách a a 23,6 mm10

K/c từ trọng tâm đối trọng đến tâm

Trang 28

Pr Pr

Z"

T''

Pr Pr

1 2

2 2

b

h AA

d ck

Ký hiệu các lực trên sơ đồ như sau :

T, Z: Lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến tác dụng trên chốt khuỷu (MN)

Pr1, Pr2: Lực quán tính ly tâm của má khuỷu và của đối trọng (MN)

C1, C2: Lực quán tính ly tâm của chốt khuỷu và của khối lượng thanh truyềnquy dẫn về đầu to (MN)

Z’, Z’’: Các phản lực gối tựa nằm trong mặt phẳng khuỷu (MN)

T’, T’’: Các phản lực gối tựa nằm trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng

Trang 29

Mk’, Mk’’: mômen xoắn tại cổ trục bên trái và cổ trục bên phải của khuỷu trụctính toán (MNm)

Trường hợp 1 : Chịu lực PZmax khi khởi động

Trường hợp 2 : Chịu lực Zmax khi làm việc

Trường hợp 3 : Chịu lực Tmax khi làm việc

Trường hợp 4 : Chịu lực Tmax

Trong thực tế vận hành của động cơ lực tác dụng trong trường hợp 1 bao giờcũng lớn hơn trường hợp 2 và lực tác dụng lên trục khuỷu trong trường hợp 3bao giờ cũng lớn hơn trường hợp 4 Vì vậy ta chỉ tính nghiệm bền ở hai trườnghợp 1 và 3

Đây là trường hợp khởi động Do tốc độ của động cơ còn nhỏ nên ta có thể bỏ

qa ảnh hưởng của lực quán tính khi đó lực tác dụng chỉ còn lại lực do áp suấtlớn nhất của khí thể trong xylanh pzmax Giả thiết lúc đó lực xuất hiện tại điểmchết trên ( chỉ gần đúng ) nên  = 0; T = 0; PJ = 0, Pr = 0

Z = PZmax = pZmax.FP = . 4

2 max

D

) 10 88 (

a a

l' b'

Trang 30

Do trục khuỷu hoàn toàn đối xứng nên :

Z’ = Z’’ = 2

Z

0566 , 0

Wu : mô đun chống uốn của tiết diện ngang chốt

10 48 , 15

 = 106,98 (MN/m2)Đối với trục khuỷu động cơ diezel MEKONG STAR được làm bằng théphợp kim nên ta có [u] = 120 (MN/m2)

 u < [u] Vậy chốt khuỷu đủ bền khi chịu uốn ở trường hợp Zmax

3.1.1.2 Tính nghiệm bền má khuỷu

Lực pháp tuyến Z gây uốn và nén tại A-A

ứng suất uốn má khuỷu :

b.Z

2

' '

) 10 5 , 17 (

10 99

10 35 , 22 0283 , 0

2 3 3

Trang 31

n = bh2

Z

= 2.17,5.99.10 6

0566 , 0

 = 16,33 MN/m2

l

Z' ' MN/m2

10 7 , 54 0283 , 0

 = 71,67 MN/m2

 u < [u] = 100 MN/m2 Vậy cổ trục đủ bền

Vị trí tính toán của khuỷu trục nguy hiểm lệch so với vị trí ĐCT một góc

=Tmax = 3750 ( Dựa trên đồ thị T= f())

Lúc này n  0, T = Tmax, tồn tại các lực quán tính Căn cứ vào đồ thị T = f()

ta xác định trị số lực tiếp tuyến và các góc tương ứng

T (MN/m2) 2,0340 -0,3612 -1,5590 -0,3611

Trang 32

Pr Pr

Pr Pr

Trang 33

Ta có :

) 10 88 (

0340 , 2 0340

,

2

2 3

231 ,

3

.

2 3

2

ch 2a .R.4

)d

3 6

2

30

4800 14 , 3 10 46 7800 10 6 , 23 2 4

10 ) 0 5 , 52 (

)

2 1

W

M

2 r 1 r ' '

W

cpapl

Pr2 = mđt.rđt.2 =0,84.41.10-3

2

30

4800 14 , 3

Trang 34

8,693.10-3 MN

3 3

3 3

3 3

10 47 , 14

10 6 , 23 10 693 , 8 10 3 , 26 10 843 , 11 10 7 , 54 10 588 , 1

W

M

3 3

' '

10 47 , 14

10 7 , 54 10 2 , 6

 

= 16 .(52,5.10 )

14 , 3

10 46 ).

10 4 , 12 0 (

3

3 3

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:

x

u

x u

W

M

=

3 3

3 3

'' ''

) 10 60 ( 32

10 35 , 22 10 588 , 1

= 1,749 MN/m2

ứng suất uốn do lực T’’ gây ra trong mặt phẳng thẳng góc với mặt phẳng

Trang 35

uy = uy

y u

W

M

= uy

'' ''

W

b.T =

3 3

3 3

) 10 60 ( 32

10 35 , 22 10 2 , 6

W2

R.T

 

=

2 3

3 3

) 10 60 (

16

10 46 ).

10 4 , 12 0 (

2 x

2

'' ''

10 5 , 17 99

3510 , 22 10 588 , 1

9 2

3 3

caP

2 2

r 

= = 0 MN/m2 doa=c= 23,7 mm

ứng suất uốn do lực T’’ gây ra:

d ck TiÕt diÖn nguy hiÓm

Trang 36

2 ''

=

9 2

3 3

10 6

99 5 , 17

10 6 , 25 10 2 , 6

RTT

2 1

i 

 

10 99 5 , 17

10 46 ).

10 404 , 21 0 (

9 2

3 3

10 99 5 , 17

10 693 , 8 10 588 , 1

W

b.T MN/m2

Trong đó : Wx : là mô đun chống xoắn của má (m3)

Do tiết diện chịu xoắn của má là tiết diện hình chữ nhật nên

ở các điểm 1, 2, 3, 4 : x = 0

ở các điểm I, II : x = max

ở các điểm III, IV : x = min

max và min được xác định :

max = 1 2

'' ''

h.b

g

bT

MN/m2

0,22 0,24 0,26 0,28 0,30

0,82

0,70 0,76

0,88 0,94 1,00

g 1

g 2

Trang 37

Các hệ số g1 và g2 phụ thuộc vào tỷ số h/b, do h/b = 99/17,5=5,6 tra trong đồthị hình

[ Tham khảo Sách kết cấu và tính toán

động cơ đốt trong] ta xác định được g1 =

0,217; g2 = 0,985

 max = 1 2

'' ''

h.b.g

bT

3 3

10 69 5 , 17 217 , 0

10 35 , 22 10 2 , 6

= 21,062 MN/m 2

  min = g 2  max = 0,985.21,062 =20,846 MN/

m 2

Để tìm ứng suất tổng của má ta phải

lập bảng xét dấu với quy ước ứng suất

gây nén tại tiết diện là dương còn ứng

suất kéo là âm

Bảng 3.2 : Bảng xét dấu của các ứng suất trên má khuỷu

 1 2 3 4 I II III IV

Căn cứ vào bảng tính ứng suất ta thấy i tại các điểm 1,2,3,4 ,I,II,III,IV

bằng cách cộng theo cột dọc (theo dấu) như sau :

i = ni  uzi  uri  uTi  uMi

h b

I

III II

IV

1 3

I

III II

IV

1 3

Trang 38

 1 = 9,255 MN/m2 ; 2 = - 46,425 MN/m2 ; 3 = 38,045 MN/m2 ; 4 = - 17,455 MN/m2 ; I = 23,650 MN/m2 ; II = - 31,85 MN/m2 ; III = - 9,65 MN/m2 ; IV =15,845 MN/m2 ;

 được tính theo công thức sau :

III = 42,794 MN/m2 ; IV = 44,602 MN/m2 ;Các giá trị tổng Ii < [] = 180 MN/m2 do vậy má khuỷu đủ bền

Ldư = Fdư T  Trong đó :

Fdư : Là diện tích dư lớn nhất của đồ thị T nằm trênđường Ttb

Trang 39

Trong đó :

6 , 143 286 (

4

)

2

2 2

d D

= 214,75 mm

  = bd 2tb 2 2

d

.n.D.m

L.3600

 = 11,42.(286.10 3)2.48002. 2

843 3600

do vậy bánh đà đảm bảo yêu cầu về độ không đồng đều 

Kết cấu được thể hiện như hình vẽ

Ngày đăng: 30/12/2015, 12:21

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

w