Xây dựng mô hình thí nghiệm động cơ sử dụng nhiên liệu từ hạt Jatropha

Năng lượng là một trong những nhu cầu cấp thiết nhất trong đời sống con người hiện nay.

Đồ án tốt nghiệp ĐẶT VẤN ĐỀ Năng lượng nhu cầu cấp thiết đời sống người Năng lượng sử dụng sản xuất mà sử dụng nhiều sống hàng ngày người, gia đình Nhưng khai thác khơng ngừng người nên nguồn nhiên liệu dầu mỏ ngày cạn kiệt, bên cạnh khoa học kỹ thuật khơng ngừng phát triển Các ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thơng vận tải… địi hỏi cần cung cấp nhiều nhiên liệu Hiện chiến lược lượng toàn cầu nhiều nước sử dụng lượng mới, lượng tái sinh, lượng từ gió, từ mặt trời, từ dòng chảy thủy triều … Trong tương lai người ta dự kiến cải tiến cấu lượng – nhiên liệu theo hướng giảm bớt lượng từ dầu mỏ, than đá củ đốt, bù vào tăng tỷ trọng khí đốt nguồn lượng Xa lo đến cạn kiệt nguồn lượng hóa thạch dạng lượng mới, lượng tái sinh nhà khoa học giới quan tâm cách đặc biệt Chính nguồn nhiên liệu từ thiên nhiên cạn kiệt dần thơi thúc nhà khoa học phải nghiên cứu tìm nguồn lượng để thay nguồn nhiện liệu từ thiên nhiên Và qua trình nghiên cứu họ tìm nguồn nhiên liệu nguồn nhiên liệu sinh học Họ tìm loại mà hạt ép lấy dầu pha trộn với dầu diezen lượng định động hoạt động Jatropha Để biết xác lượng pha trộn họ tiến hành khảo nghiệm động diezen sử dụng nhiên liệu Jatropha Khảo nghiệm động phương pháp thực nghiệm hợp lý, phương pháp đơn giản mang lại cho ta kết cao Từ yêu cầu thực tiễn qua tham khảo số phương pháp khảo nghiệm động đốt trong, 1 Đồ án tốt nghiệp tiến hành “ Xây dựng mơ hình thí nghiệm động sử dụng nhiên liệu từ hạt Jatropha ” Nội dung đề tài gồm : CHƯƠNG 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu CHƯƠNG 2: Tính tốn lựa chọn mơ hình khảo nghiệm CHƯƠNG 3: Thiết kế chế tạo bàn khảo nghiệm động công suất nhỏ CHƯƠNG 4: Khảo nghiệm động diesel sử dụng nhiên liệu jatropha CHƯƠNG 5: Kết luận đề nghị Đề tài thực thời gian có hạn, thơng tin tài liệu thiếu đặc biệt lực thân cịn nhiều hạn chế nên khơng thể tránh khỏi sai sót định Tơi mong góp ý quý báu thầy cô bạn bề để đề tài hoàn thiện 2 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Sự phát triển nghành công nghệ ôtô nói chung động nói riêng giới nước ta 1.1.1 Sự phát triển nghành cơng nghệ ơtơ nói giới Ngày với tiến khoa học kỹ thuật, với nhu cầu người vấn đề lại máy móc phục vụ sản xuất ngày cao Ngành cơng nghệ ơtơ nói chung động nói riêng có bước phát triển vượt bậc, hãng xe đời mới, loại động đại không ngừng đời Chiếc xe chạy động đốt trong, hoạt động theo chu trình bốn kì Beau de Rochas xe đạp cổ, kĩ sư Đức Gottlieb Daimler thử lắp động xilanh ông năm 1885 Rồi đến năm 1886, kĩ sư Đức khác Carl Benz chế tạo xe ba bánh, thu thành cơng lớn Chính để khai thác phát minh Daimler mà năm 1886, Pháp thành lập công ty Panhard et Levassor, công ty lớn chuyên sản xuất ô tô Pháp Năm 1894, xe ba người thiết kế có phận chính, bố trí theo vị trí mà sau trở thành kinh điển Nhưng nhiều nhà chế tạo khác vào cuộc, De Dion - Bouton, người nhận phát minh truyền động cho bánh sau, các-đăng năm 1894 ấy; năm sau, ông đưa hệ đánh lửa dùng ắcquy Năm 1895 năm mà ô tô Daimler chế tạo lắp bánh hơi, nhờ Michelin Và Daimler, ghi nhận rằng, năm 1897 ông sáng chế tản nhiệt hình tổ ong Năm 1898, nhà chế tạo Louis Renault thành công với xe ơng Đặc biệt, xe trang bị hộp số ba tốc độ, mà nối trực tiếp Cũng xe này, lần xuất máy phát điện chiều Boudeville năm 1900 3 Đồ án tốt nghiệp hồn thành manhêtơ đánh lửa (tới lúc hệ thống thường dùng ống nóng sáng, mà đầu bếp nung cho nóng đỏ, đước ấn sâu vào xilanh) Trong lúc đó, nhà sáng chế kiên trì nghiên cứu hồn chỉnh xe điện Người ta hiểu lòng tin họ vào công thức ấy, nhớ lại năm 1899, số họ Jenatzy đạt kỉ lục tuyệt đối tốc độ lái Jamais Contente (không hài lịng) ơng với tốc độ 105,882 km/h Đầu kỉ 20, ô tô tự giải khỏi hình dáng xe ngựa, diện mạo nó, Mercédes năm 1901 đặc trưng cho thay đổi ấy, mà Renault khởi đầu năm 1898 Thời kì đánh dấu khởi đầu sản xuất ô tô hàng loạt: Ramson E Olds sản xuất 1500 ô tô/năm Tuy nhiên, tiến kĩ thuật phát triển Những năm đầu kỉ 20 chứng kiến việc dùng phanh tang trống khung gầm tôn dập (khung Daimler, Đức, khung Arbel, xưởng rèn Douai, Pháp) Rồi từ 1904, tơ Vauxhall có cần sang số lắp cột tay lái Năm 1905, Pieere Bossu sáng chế khởi động điện (tuy nhiên đến năm 1911 Kettering dùng Cadillac, nên người ta thường gán sáng chế cho Kettering) Cũng năm 1905, người Mĩ Christie sáng chế dẫn động bánh trước Truffault sáng chế giảm xóc dùng ma sát Đó năm xuất kính chắn gió Cuối cùng, năm 1908, André Michelin có ý tưởng dùng bánh xe chập đôi cho xe trọng tải lớn Mười lăm năm trôi qua với nhiều tiến bộ, năm 1913 đánh dấu triển vọng thật công nghiệp ô tô, với việc Henry Ford đưa vào vận hành dây chuyền lắp ráp hàng loạt Đó Ford-T, xe bình dân đầu tiên, bị tước bỏ phụ tùng thừa, sản xuất tới 18 triệu Ngay sau Thế chiến Thứ nhất, Mĩ xuất thùng xe toàn thép (ở Pháp, tới năm 1925 hãng Citroen chấp nhận, với số vốn đầu tư khiến công ty đứng bên bờ vực phá sản) Năm 1922, nhà chế tạo Italia Vincenzo Lancia giới thiệu loại ô tô khác, có hệ thống treo phía trước, 4 Đồ án tốt nghiệp với bánh xe độc lập Nó chủ yếu xe sản suất hàng loạt khơng có khung gầm, tức thùng xe tự mang, nhờ xe có sàn thấp Năm 1926, hai kĩ sư trẻ Jean A Grégoire Pierre Fenaille tung Tracta, xe dẫn động bánh trước, hoạt động mĩ mãn, đặc biệt nhờ nối đồng tốc, hệ thống Thế chiến Thứ hai áp dụng cho xe Jeep ô tô bốn bánh có động lực khác Cũng năm này, hệ thống đánh lửa Delco (Delco, chữ viết tắt Dayton Engineering Laboratorie Co, Ohio) bắt đầu thay hệ đánh lửa dùng manhêtô Năm 1928 chứng kiến đổi mới, hộp số đồng hóa (xe Cadillac) điều kì lạ, xe người Đức Adam Opel đẩy tên lửa Xe Tatra Séc đáng ý nhiều mặt, năm 1931, xe tơ có thùng xe khí động lực sản xuất hàng loạt (các mẫu thử Đức có thùng xe kiểu giọt Rumpler chế tạo năm 1921, Benz năm 1923 không chấp nhận) Năm 1932, Cotal sáng chế hộp số điện từ Rồi năm 1940, Oldsmobile tung ô tô sang số tự động Những tiến quan trọng ghi nhận từ kết thúc Thế chiến Thứ hai: năm 1950, Anh chế tạo xe tơ chạy tuabin khí (Rover); năm 1952, ô tô sản xuất hàng loạt với tay lái có trợ lực Chrysler ; năm 1953, xuất phanh đĩa xe Jaguar Anh,, tham gia "Hai mươi bốn Mans" Năm 1960, tơ NSU Wankel có động dùng piston quay ô tô chạy đệm khơng khí xuất Từ năm 1970 trở đi, hệ tơ có đặc điểm chủ yếu nâng cao công suất, giảm mức tiêu thụ chất đốt, khí gây nhiễm, gia tăng vai trò thiết bị điện tử (năm 1990 hệ thống điện tử lắp đặt cho ô tô chiếm 6% giá tiền xe, số tời năm 2000 tăng gấp ba), nỗ lực tăng tiện nghi , độ an tịan, hồn thiện trang thiết bị: chẳng hạn, đai an toàn (bắt buộc từ 1973 Pháp), hệ thống phanh ABS, đệm an toàn tự thổi phồng, hay 5 Đồ án tốt nghiệp Air Bags (được Mercédes tung thị trường lần vào năm 1981), ống xả xúc tác (do General Motors hồn chỉnh năm 1974), trở thành bắt buộc nhiều nước cơng nghiệp Nói chung, xe loại trung bình có xu hướng bắt kịp mức thiết bị hoàn thiện, trước dành cho ô tô loại sang Thùng xe làm thuôn để giảm tối thiểu sức cản khơng khí sử dụng hợp kim vật liệu composite nhẹ, chịu đựng tốt va chạm lẫn ăn mòn Hiện nay, người ta phát triển hệ thống trợ giúp bên cho người lái, hệ dựa vào thông tin đặt sẵn xe tín hiệu thu từ ngồi (khí tượng, mức độ ùn tắc, ) mà đưa cho người lái xe dẫn lời khuyên để đưa xe theo lộ trình tốt nhất: năm 1995 xe Safrana Carmina, xe tơ châu Âu có trang bị hệ đồ định vị (GPS) dẫn hành trình Các loại xe sử dụng động hybrid, vừa chạy điện vừa chạy xăng Các loại động đại động MultiAir tăng áp đạt đến 25% hiệu kinh tế đối so với động thường điều kiện… 1.1.2 Sự phát triển động đốt giới Ra đời sớm động diesel không phát triển động xăng gây nhiều tiếng ồn, khí thải bẩn Tuy nhiên, với phát triển kỹ thuật công nghệ, vấn đề giải diesel trở nên phổ biến hữu dụng Về nguyên lý học, động diesel hoạt động đơn giản động xăng Cả hai sử dụng xi-lanh, piston, truyền lượng thông qua trục khuỷu chia thành hai loại Động thường sử dụng đa dạng từ xe loại nhỏ, máy xén cỏ đến tàu chở hàng Trong đó, động sử dụng cho xe hạng trung cần hiệu suất nhiên liệu tối đa xe du lịch Sự khác biệt động xăng động diesel chế đánh lửa Trong động xăng cần có thiết bị đánh lửa (bugi) để kích hoạt 6 Đồ án tốt nghiệp trình cháy nổ hỗn hợp khí nén xăng - khơng khí động diesel lại hoạt động theo ngun lý tự nổ Khi hịa khí diesel - khơng khí nén áp suất cao (tỷ số nén lớn), nhiệt sinh kích hoạt trình tự cháy nổ Chính đặc điểm làm động diesel có hiệu suất sử dụng nhiên liệu cao Hình 1.1: Động diesel CRD Jeep Tỷ số nén động diesel ε ≤ 16 , cao nhiều so với động xăng (từ đến 13) Chính vậy, cơng nghệ vật liệu chế tạo động diesel cao để đảm bảo độ bền giảm thiểu độ mài mòn Nhược điểm động diesel nhiên liệu Do nằm phân đoạn nặng xăng nên khả bay diesel kém, khó khởi động Cũng diesel chứa phân tử lớn xăng nên khả đốt cháy hoàn toàn thấp, nên hay sinh bụi than khí độc Chỉ tiêu nhiên liệu diesel khác với xăng Trong xăng sử dụng số chống kích nổ Octan diesel sử dụng số kích nổ Cetan Nghĩa loại diesel dễ kích nổ tốt Tuy nhiên, đặc điểm quan trọng nồng độ lưu huỳnh nhiên liệu diesel Ở Việt Nam, diesel bán có nồng độ lưu huỳnh 5% 7 Đồ án tốt nghiệp Hình 1.2: Động diesel Mercedes SLK 320 Ngành vận tải có lẽ nơi ưu với động diesel từ đời bền từ đến lần so với động xăng sinh nhiều mô-men xoắn Đại lượng mô-men xoắn đồng nghĩa với khả đẩy vật từ vị trí đứng yên sang trạng thái chuyển động Vì vậy, mơ-men xoắn đủ lớn, động dễ dàng giúp xe đạt vận tốc mong muốn từ trạng thái dừng Trong người Mỹ giữ thái độ “ghẻ lạnh” với diesel châu Âu châu Á lại coi nguồn nhiên liệu hiệu Các phát minh cải tiến xuất phát chủ yếu từ hãng xe hai châu lục Cùng với phát triển cơng nghệ, vấn đề khí thải động diesel giải thơng qua trung hịa xúc tác Còn để giảm thiểu tiếng ồn, nhà nghiên cứu tập trung phát triển hệ thống nạp nhiên liệu hoạt động êm Giới thiệu lần năm 1995, hệ thống nạp liệu CRD (common rail direct injection) sử dụng bơm cao áp (lên tới 1.579 atm) cung cấp nhiên liệu sơ cấp tới đầu phun Động ứng dụng cơng nghệ CRD có cơng suất cao, tiết kiệm nhiên liệu giảm thiểu tiếng ồn Những năm sau đó, hệ thống điều khiển điện tử tích hợp CRD khiến cơng nghệ ngày trở nên tối ưu 8 Đồ án tốt nghiệp Hình 1.3: Volkswagen Pheaton V10 CDI chạy diesel Hiện nay, khơng có dịng xe tải, xe van chở hàng mà dòng xe du lịch sử dụng diesel Mercedes, BMW Volkswagen hãng đầu ứng dụng công nghệ diesel sản phẩm hạng sang Mercedes có E320 CDI với mức tiêu hao nhiên liệu lít cho 100 km thành phố lít đường trường Volkswagen có mác xe chạy diesel tiếng Golf, Jetta, New Beetle Cịn sản phẩm chạy diesel BMW có kí hiệu “d” mã tên 318d, 325d, 525d chí dịng xe sang cao cấp serie 730d Hình 1.4: Động Diezen 9 Đồ án tốt nghiệp Khoa học kỹ thuật tiến tiến, bên cạnh tiêu tiết kiệm nhiên liệu, khơng gây ô nhiễm môi trường cách tối thiểu…nhưng đảm bảo tính thẩm mỹ, độ bền tốt, cơng suất cao Đặc biệt trang bị thiết bị tiện nghi, an toàn cho người sử dụng 1.1.3 Sự phát triển nghành cơng nghệ ơtơ nói chung động nói riêng Việt Nam Năm 2010 Việt Nam dự kiến đầu tư 18.000 tỷ đồng (1,16 tỷ USD) để phát triển ngành công nghiệp ô tô nước Làm việc cần thiết kèm theo phát triển ngành cơng nghiệp phụ trợ Tuy nhiên, để có ngành cơng nghiệp tơ thực sự, Việt Nam cịn phải qng đường xa Với kỳ vọng sớm có ngành cơng nghiệp tô thực sự, 10 năm qua, nhà nước có nhiều ưu đãi mang tính “bảo hộ” cho liên doanh sản xuất ô tô, với lời “cam kết” ban đầu nội địa hóa 30% - 40% sau 10 năm đầu tư vào Việt Nam Thế nhưng, thời điểm lời hẹn lời hứa, họa hoằn có vài đơn vị thực lời hứa, “nội địa hóa” với tỷ lệ chưa đến 20% Về dòng xe du lịch, có nhiều liên doanh cho sản xuất loại phụ tùng, linh kiện khó Đồng thời, có quan điểm khơng khuyến khích doanh nghiệp nước sản xuất phụ tùng cho tính độc lập, bí mật cơng nghệ, kinh doanh, lợi nhuận, đánh giá lực Đối với lĩnh vực ô tô thương mại, xe tải, xe khách - thị phần có tham gia nhiều doanh nghiệp lắp ráp xe nước - xem khả quan có doanh nghiệp đạt tỷ lệ nội địa hóa 40% nhìn lại mươi phần trăm nằm gọn chữ: sơn, gò, hàn, lắp ráp có khả sản xuất số phụ tùng xe linh kiện nhỏ ghế, kính việc nhỏ tổng thể ngành công nghiệp ô tô 10 10 Đồ án tốt nghiệp (Trên vẽ chung vẽ chi tiết chế tạo phụ lục) 3.3.5 Tính tốn thiết kế ống lồng then hoa Ống then dùng để nối trục truyền với khớp nối mềm chế tạo địi hỏi phải chịu mơ mem xoắn ứng suất dập Hình 3.8: Ống lồng then hoa 3.3.6 Tính tốn thiết kế khớp nối mềm Ta lựa chọn loại khớp nối trục có đệm vng kiểm nghiệm áp suất Pmax = 8.K M x ≤ [ P] a h Trong đó: Pmax – Áp suất lớn nhất, sinh bề mặt làm việc, N/mm2 Mx – Mô men xoắn truyền qua trục nối, N.mm K – Hệ số tải trọng, ta chọn K = h – Chiều cao làm việc gờ đệm, mm a – Cạnh hình vng đệm gờ, mm [P] – Áp suất cho phép, thép với thép ta chọn [P] = 25 N/mm2 59 59 Đồ án tốt nghiệp Tra bảng 9-8 (thiết kế chi tiết máy) ta có kích thước chủ yếu trục nối: chọn h = 25 mm; a = 65 mm Ta có: Pmax = 8.K M x 8.2.97,63.1000 = = 14,789