THUYẾT MINH ĐỘNG CƠ D243

2 1.8.2.2 lần lượt hiệu chỉnh các điểm trên đồ thị công : - Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp: điểm a Từ O’ trên đường tròn Brick ta xác định góc đóng muộn của xupap thải β2 = 100, bá

Giới thiệu về động cơ D243

Động cơ dieze D243 là động cơ 4 thì 4 xylanh 1 hàng thứ tự nổ 1-3-4-2 Được sử dụng trên các loại máy kéo có công suất 80 mã lực…

Chương I : Tính toán nhiệt động động cơ 1.1 các thông số cho :

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

1.2.6 Hệ số quét buồng cháy

2 = 1 (do không tăng áp)

21

,

0

kmol/kgnl (1.8)Đối với nhiên liệu diezel

C=0,87, H=0,126, 0= 0,004

36 , 187 86 , 427 2

1 49 , 1

634 , 1 876

mc mc

mc

γ

γ +

00276802 ,

0 972 , 20 033 , 0 00209 , 0 806

,

19

+

+ +

+

Τ +

= +

=

2

00211 , 0 843

,

19

, ,

v v

b a T mc

1.4.4 Chỉ số nén đa biến n 1 :

( 1)

2

314 , 8 1

1

' '

1

1 + +

=

−

−

n a

(16 1)

68 , 342 00211 , 0 843

,

19

314 , 8 1

37

,

+ +

004 , 0 4

r

γ

γβ

033 , 0 043 ,

1

= +

+

− +

=

(1.18)

xz =

9 , 0

8 , 0

1 043 , 1 1 +

− +

.314,81

1

βλ

γ

+(1.19)

trong đó QH là nhiệt trị thấp QH = 42,5.103 kj/kgmol

Tc Tc

bv av

mc vc 19,843 0,00211

2

''

(1.20)

859949 ,

21 9 , 955 00211 , 0 843 , 19

vc

mc

kj/kmol.độ

v z

r z v vz

x x

mc x x

mc mc

−+







+

−+







+

=

1

.1

0 0

0

'' 0 ''

β

γ β

β

γ β

(1.22)

) 9 , 0

8 , 0 1 ( ) 043 , 1

033 , 0 9 , 0

8 , 0 (

043 , 1

) 00211 , 0 843 , 19 ).(

9 , 0

8 , 0 1 ( ) 043 , 1

033 , 0 9 , 0

8 , 0 ).(

00276802 ,

0 972 , 20 (

043

,

1

− + +

+

− + +

+

=

T T

=20,85 +0,00269T

= +

1.5.6 Áp suất tại điểm z:

H z

T T M

Q

n

++

+

−+

−

=

−

2

.1

314,8

'' 1

2

βγ

ξξ

(1.26)Trong đó :

Tb =

1

2− =10,533z n −n

T

δ

(1.27)Chọn thử n2 = 1,23 thay tất cả vào(1.26) ta được PTCB sau:

vz vz b z r

H z

T T M

Q

+ +

+

− +

−

=

−

2

1

.

314 , 8 1

23 , 1

3

533 , 10

1 1

2143 00269 , 0 85 , 20 533

, 10

1 1

2143 041 , 1 033 , 0 1 737 , 0

10 5 , 42 8 , 0 9 , 0

314 , 8 1

23

,

1

23 , 1

1 10,533

2143

2− =

n z

112,0533

,10

2143 1 , 5

1 5 , 1 1

23 , 1

r

r r

T

chon T

T −

% =

100 8 , 862

800 8 ,

% = 7,2%< 15% Vậy Tr chọn như trên là đúng

1.7Tính toán các thông số của chu trình công tác :

1.7.1 Áp suất trung bình chỉ thị lý thuyết :

'

1 2

1.1

11

11

.1

.1

n n

n

a

i

n n

p

p

εδ

ρλρ

λε

1 533

, 10

1 1

1 23 , 1

519 , 1 53 , 1 1 519 , 1 53 , 1

10.432

T p M

p g

i

v o i

η

=

(1.33)

kwh g

297 8323 , 0 737 , 0

837 , 0 1 , 0 10

10.6,3

10.6,

Q g

η

(1.34)

1.7.5 Áp suất tổn thất cơ khí :

pm = A + B.Cm (1.35) = 0,015 + 0,0156 9,16 = 0,157 (MPa)

1.7.9 Hiệu suất có ích :

ηe = ηi ηm = 0,426 0,811 = 0,345 (1.39)

1.7.10 Kiểm nghiệm đường kính xylanh :

n i P

N V

e

e h

12200.4.6753,0

7355,0.80.4.30

(1.41)

D tính toán

mm

dm 110,03910039

,110

.125

188158798,

1.14,3

1873125,

* Giả thiết quá trình nạp áp suất bằng hằng số và bằng pa=0,09 Mpa

* Giả thiết quá trình thải áp suất bằng hằng số và bằng pr=0,112 Mpa

1.8.1.2 Xác đính quá trình nén ac, quá trình giãn nở zb:

c x

i p

i p

Dựa vào bảng ta vẽ đồ thị nén và đồ thị giãn nở, vẽ tiếp đường biểu diễn của 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 hiệu đính như sau :

- chọn µp = 0,02454 (Mpa/mm)

- µv = 0,0057527(dm3/mm)

- Vẽ đồ thị Brick đặt phía trên đồ thị công

- Lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị

* Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công:

2

125 27174 , 0 4

2

1.8.2.2 lần lượt hiệu chỉnh các điểm trên đồ thị công :

- Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp: (điểm a)

Từ O’ trên đường tròn Brick ta xác định góc đóng muộn của xupap thải β2 = 100, bán kính này cắt brick ở a’ từ a’ dóng đường song song với tung độ cắt đường pa ởtại r’ Nối điểm r trên đường thải (là giao điểm giữa pr và trục tung) với r’ ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp

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

Áp suất cuối quá trình nén thực tế do hiện tượng phun sớm(động cơ diezel) và đánh lửa sớm (động cơ xăng) nên thường lớn hơn cuối áp suất quá trình nén đã tính Theo kinh nghiệm áp suất cuối quá trình nén thực tế pc’ được tính theo công thức sau:

- Đối với động cơ điezel:

) (

3

1

,

c z c

Mpa p

p p

3

14.01)

(3

-Hiệu chỉnh điểm phun sớm c’’

Do hiện tượng phun sớm nên đường nén trên thực té tách khỏi đường nén lý thuyếttại điểm c’’ Điểm c; được xác định bằng cách: từ điểm O’ trên đường tròn Brick taxác định được góc phun sớm cắt bán kính đường tròn Brick tại 1 điểm Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường nén tại điểm ta được c’’ Dùng cung thích hợp nối điểm c’’ với điểm c’

-Hiệu đính điểm thực tế

Áp suất trong quá trình cháy giãn nở không duy trì hằng số như động cơ Ddiezen nhưng cũng không đạt được trị số lý thuyết động cơ xăng Theo thực nghiệm điểm đạt trị số áp suất cao nhất là điểm thuộc miền (tức là sau điểm chết trên của quá trình cháy và giãn nở )

-Hiệu đính z trên động cơ Điezen

Xác định điểm z từ góc 15o : từ điểm O’ trên đường tròn Brick ta xác định góc quay tương ứng góc quay trục khuỷu, bán kính này cắt vòng tròn tại 1 điểm Điểmnày ta giong đường song song với trục tung cắt đường Pz tại điểm z

Pz =250mm

Dùng thích hợp nối c’ với z và lượn sát đường giãn nở

-Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình thải thực tế : (điểm b’)

Do hiện tượng mở xupap xả nên trong thực tế quá trình thải được thực hiện sớm hơn quá trình thải lý thuyết Ta xác định điểm b’ bằng cách Từ điểm O’ trên đường tròn Brick ta xác định góc mở sớm xupap xả =, bán kính này cách đường tròn Brick 1 điểm.Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường giãn nở b’

- Hiệu đính điểm kết thúc quá trình giãn nở : (điểm b’’)

Áp suất cuối quá trình nở thực tế Pb’’ thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn

nở lý thuyết do xupap mở sớm theo công thức kinh nghiệm ta có thể xác định được:

Mpa p

p p

0,227606

" = =

Sau khi xác định được các điểm b’ và b’’ ta dùng cung thích hợp nối với đường Pr

Chương II : Tính toán động học và đông lực học của cơ cấu trục khuỷu

thanh truyền 2.1 Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học :

α

M 0

vc)

2.1.1 Đường biểu diễn hành trình pittông x = f( )α

:

1 Chọn tỷ lệ xích góc : thường dùng tỷ lệ xích (0,6 0,7) (mm/độ)

2 Chọn gốc tọa đọ cách gốc của đồ thị công khoảng 15 18cm

3 Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 100, 200, 300….1800

4 Gióng các điểm đã chia trên cung brick xuống các điểm 100, 200…1800 tương ứng trên trục tung của đồ thị x = f( )α

ta được các điểm xác định chuyển vị x tươngứng với các góc 100, 200….1800

5 Nối các điểm chuyển vị x ta được đồ thị biể diễn quan hệ x = f( )α

Đường biểu diễn hành trình của pittông X= f(α)

c b

6'

1'

0' 7'

3'

5' 2'

7 g

5

6

e 4'

R2 V=f( α)

h

B8

2.1.2 Đường biểu diễn tốc độ của pittông v = f( )α

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn của pittông theo phương pháp đồ thị vòng Tiếnhành theo các bước cụ thể sau :

1 Vẽ nửa đường tròn tâm O bán kính R, phía dưới đồ thị x = f( )α

, sát mép dướicủa bản vẽ ta có gía trị biểu diễn S chính bằng giá trị biểu diễn độ dài Vh vẽ đườngtròn tâm O bán kính là Rλ

/2

2 Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R và vòng tròn tâm O bán kính Rλ

/2 thành

18 phần theo chiều ngược nhau

3 Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn tâm O bán kính R kẻ các đường song songvới tung độ, các đường này sẽ cắt các đường song song với hoành độ xuất phát từcác điểm chia tương ứng của vòng tròn tâm O bán kính Rλ

/2 tại các điểm a, b, c…

4 Nối các điểm a, b, c tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ pittông thểhiện bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ các điểm cắt vòng tròn bán kính

R tạo với trục hoành góc α

đến đường cong a, b, c… đồ thị này biểu diễn quan hệv= f( )α

trên tọa độ cực

18

Đường biểu diễn vận tốc của pittông V=f(α)

2.1.3 Đường biểu diễn gia tốc pittông j = f x( ):

Ta tiến hành vẽ đường biểu gia tốc của pistong theo phương pháp Tôlê

Ta vẽ theo các bước sau:

125 =

=> jmax = 2

10

125 − 3

(1 0 , 2717)

30

2200 14 ,

max max

j j

j

gtt gtbd

µ

=

(2.2) = 105,35 mm

Tính : jmin = -Rw2(1 - λ) (2.3)

jmin = - 2

10

125 − 3

(1 0 , 2717)

30

2200 14 ,

j j

j

gtt gtbd

µ

=

(2.4) = -60,3382 (mm)

10

-Từ điểm tương ứng điểm chết trên lấy AC = jmin, từ điểm B tương ứng điểm chết

dưới lấy BD = jmin; nối liền CD cắt trục hoành tại E, lấy

- Khối lượng nhóm pittông mpt =2,2 (kg)

- Khối lượng thanh truyền mtt =3,9 (kg) được cho trong số liệu ban đầu của đề bài.Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt pittông tính theo công thức kinh nghiệm sau:

m1 = (0,275- 0,285)mtt, lấy m1 = 0,280mtt = 0,280.3,9 = 1,092 (kg) (2.7)

- Khối lượng chuyển động tịnh tiến trên một đơn vị pittông

m =

58 , 346 4

11 , 0 14 , 3

092 , 1 2 , 2

2.2.2 Tính các khối lượng chuyển động quay.

- Khối lượng của thanh truyền quy về đầu to thanh truyền:

m2 = (mtt – m1) =3,9 - 1,092 =2,808 (kg) (2.8)

2.2.3 Lực quán tính:

Lực quán tính chuyển động tịnh tiến:

)2cos (cos

2.2.4Vẽ đường biểu diễn lực quán tính - p j = f(x)

- Áp dụng phương pháp Tôlê để vẽ những hoành độ đặt trùng với đường pk ở đồ thịcông và vẽ đường - pj = f(x) (tức cùng chiều với j =f(x)), tiến hành như sau:

4

11 , 0 14 , 3

092 , 1 2 , 2

2 1

pjmax = 346,58.4214,435.10-6= 1,460638 (MPa)

A C

1,460638max

p

p p

j j

gtt gtbd

µ

(mm)+Gia tốc cực tiểu : pjmin=-m.R.2.(1-).10-6(Mpa) (2.12)

pjmin = -346,58.2413,5986.10-6= -0,836505 (MPa)

Giá trị biểu diễn pjmin là :

34,0874080,02454

0,836505-

min

p p

gtt gtbd

(mm)+Xác định giá trị E’F’:

0,9362-

gtt

p

' ' F'

25

2.2.5 Đường biểu diễn v=f(x).

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn v=f(x) dựa trên 2 đồ thị là x= f() và v= f() (sử dụng phương pháp đồ thị vòng) ta tiến hành theo trình tự sau:

-Từ tâm các điểm đã chia độ trên cung của đồ thị Brick ta gióng các đường song song với trục tung tương úng với các góc quay

0 0

0

0,20 ,30 , 18010

=

α

-Đặt các giá trị của vận tốc v này (đoạn thẳng biều diễn giá trị của v có một đầu mút thuộc đồ thị v= f(), đầu thuộc nửa vòng tròn tâm O,bán kính R trên đồ thị) trêncác tia song song với trục tung nhưng xuất phát từ các góc tương ứng trên đồ thị Brick gióng xuống hệ trục tọa độ của đồ thị x= f()

-Nối các điểm nằm trên đồ thị ta được đường biểu diễn quan hệ v=f(x)

2.2.6Khai triển đồ thị p-v thành p=f()

- Chọn tỷ lệ xích µα = 20/1mm, như vậy toàn bộ chu trình 7200 sẽ ứng với 360mm Đặt hoành độ này cùng trên đường đậm biểu diễn p0 và cách ĐCT của đồ thị công khoảng 4-5cm

2.2.7 Khai triển đồ thị p j = f(x) thành p j = f():

- Đồ thị pj = f(x) biểu diễn trên đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ củađộng cơ

- Nếu động cơ ở tốc độ cao,đường này cũng cắt đường nén ac, động cơ tốc độ thấp

pj ít khi cắt đường nén.ngoài ra đường pj còn cho ta tìm được giá trị của

- Khai triển đồ thị pj = f(x) thành đồ thị tương tự như cách ta khai triển đồ thị công(thông qua vòng tròn Brick) chỉ có điều cần chú ý là ở đồ thị trước là ta biểu diễn đồ thị -pj = f(x) nên cần phải lấy giá trị pj cho chính xác

2.2.9 Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến T = f() và đồ thị lực pháp tuyến z = f() :

Theo kết quá tính toán phần động lực học ta có công thức xác định lực tiếp tuyến

và lực pháp tuyến như sau :

Vẽ hai đường này theo các bước sau :

-Bố trí hoành độ ở phía dưới đường pkt, tỷ lệ xích =20/1mm sao cho đường biểu diễn nằm ở khoảng giữa tờ giấy kẻ ly A0., cùng tỷ lệ xích đã chọn

- căn cứ vào thông số kết cấu =R/l, góc lắc thanh truyền xác định từ :

Sin = sin => = arc.sin(sin) (2.15) tra các trị số và đã tính sẵn trong phụ lục rồi điền vào bảng sau :

Z(mm)

90 1.571 0.275 1.846 0.999

9-0.282 0.302 12.306 -0.085 -3.464

0

2.094 0.238 2.332 0.745 -0.71 0.537 21.883 -0.511

-20.82313

0

2.618 0.136 2.754 0.381

5-0.934 0.316 12.877 -0.774 -31.54

0

3.142

-0.0001

-0.0004

-0.0002

-0.008 -0.827 -33.7

-0.0002

8.378 0.237 8.615 0.745 -0.709 0.87 35.452 -0.828

-33.74149

5

9.163 0.07 9.233 0.191

1-0.984 0.218 8.883 -1.12 -45.64

54

0

9.425

-0.0001

-0.0002

-0.0001

0.0041

10.47

2

0.238

5

10.73

4

0.266

0

10.99

6

0.275

-10.721

-1.0001

-11.588

-0.845

0.569 0.676 27.547 -0.455

-18.54169

0

12.04

3

0.136

-11.907

-0.618

0.798 0.704 28.688 -0.909

-37.04270

-12.566

-0.0004

+các điểm p∑= 0 thì T và Z đều giao nhau trên trục hoành.

Đồ thị T = f() và Z = f()

2.2.10 Vẽ đường ∑T = f() của động cơ nhiều xy lanh :

- Động cơ nhiều xylanh có mômen tích lũy vì vậy phải xác định mômen này.chu

kỳ của mômen tổng phụ thuộc vào số xy lanh và số kỳ,bằng đúng góc công tác củacác khuỷu:

Trong đó:-số kỳ, i-số xy lanh

- Nếu trục khuỷu không phân bố các khuỷu theo đúng góc công tác (điều kiện đồngđều chu trình) thì chu kỳ của mômen tổng cũng thay đổi

- Động cơ 4 kỳ,4 xy lanh thứ tự làm việc là 1-3-4-2

+ trục khuỷu của xy lanh thứ nhất nằm vị trí α1=00

+ trục khuỷu của xy lanh thứ hai nằm vị trí α2=1800

+ trục khuỷu của xy lanh thứ ba nằm vị trí α3=5400

+ trục khuỷu của xy lanh thứ tư nằm vị trí α4=3600

∑T = T1 + T2 + T3 +T4 (2.17)

- Ta tính giá trị ∑Ttb bằng công thức:

∑Ttb = (MN/mm2) (2.18)

α3(độ)

T3(mm)

α4(độ)

T4(mm)

180 -0.008 360 -0.041 720 0.041 540 -0.0041 -0.012

Đồ thị ∑T = f()

2.2.11 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu :

- Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lênchốt khuỷu ở mỗi vị trí của trục khuỷu sau khi có đồ thị này ta có thể xác địnhđược trị số trung bình của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu cũng như có thể dễ dàngtìm được lực lớn nhất và bé nhất Dùng đồ thị phụ tải có thể xác định được vùngchịu lực lớn nhất và bé nhất để từ đó xác định vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn

- Ta tiến hành vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu theo các bước :1.Vẽ hệ trục tọa độ 0’TZ và dựa vào bảng tính T= f() và Z = f() đã tính ở bảng trên

ta xác định được các điểm 0 là điểm có tọa độ T00 và Z00 điểm 1 là điểm có tọa độT100, Z100,….điểm 72 là điểm có tọa độ T7200, Z7200

- Thực chất đây chính là đồ thị ptt biểu diễn trên tọa độ T-Z do ta thấy tính từ gốctọa độ tại bất kỳ điểm nào (ví dụ ta nối điểm 380) ta đều có :

= + (2.20)

2.Tìm gốc tọa độ của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu bằng cách đặt véctơ pk0 (đạidiện cho lực quán tính ly tâm tác dụng lên chốt khuỷu) lên đồ thị Ta có công thứcxác định lực quán tính ly tâm tác dụng lên chốt khuỷu :

Pk0 = -m2.R.2 (Mpa) (2.21)Trong đó :

m2 :Khối lượng của thanh truyền quy về đầu to thanh truyền, m2 = 2,808 (kg)

R :bán kính quay của trục khuỷu, R =62,5(mm) =0,0625(m)

=> giá trị biểu diễn pk0 == = -39,921773 (mm)

Vậy ta xác định được góc O của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Nối với bất

cứ điểm nào trên đồ thị ta đều có véctơ biểu diễn phụ tải tác dụng lên chốt khuỷutương ứng với góc quay của trục khuỷu.chiều của véctơ này như hình vẽ

Tìm điểm tác dụng của véctơ chỉ cần kéo dài véctơ về phía gốc cho đến khi gặpvòng tròn tượng trưng cho bề mặt chốt khuỷu tại điểm b rất dễ thấy rằng véctơ Q

là tập hợp lực của tất cả các lực tác dụng lên chốt khuỷu

tt ko

Q (mm) Qtb

(mm)

0 0 -59.046 59.046 98.967 98.967 66.306

15 - -53.301 53.301 93.222 95.017 66.306

-153.005

2.2.13 Vẽ đường biểu diễn Q = f() theo các bước sau :

- Chọn hoành độ α gần sát mép dưới của tờ giấy vẽ và đặt cùng với các đồ thị P= f() , T = f() và Z = f()

- Lập bảng giá trị của Q theo α bằng cách đo các khoảng cách từ tâm 0 đến các điểm α1trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.

- Vẽ Q = f() trên tọa độ Q-α Chú ý điểm Qmin thường xuất hiện ở vùng giữa

α = 3400 ÷ 3500 biểu thị rất rõ trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Lực Q không bao giờ có giá trị âm

- Xác định Qtb bằng cách đếm diện tích bao bởi Q = f() và trục hoành rồi chia cho chiều dài trục hoành có Qtb :

- Xây dựng đồ thị theo trình tự các bước sau đây:

+ Vẽ vòng tròn bất kỳ tượng trưng cho vòng tròn chốt tâm là K, các lực cắt trục dương Z tại O và chia vòng tròn đó ra làm 24 phần bằng nhau, mỗi phần 150và đánh số các điểm chia từ 0 ÷ 23

+ Xác định tổng các lực tác dụng lên trên các điểm 0,1,2,3,…,23 tương ứng ∑Q0,

∑Q1, ∑Q2,…., ∑Q23

a: là tỷ lệ mài mòn, chọn a= 0,02