thuyết minh về Động cơ dieze D243

* Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công:Giá trị biểu diễn của R là : 102,999 mm 1.8.2.2 lần lượt hiệu chỉnh các điểm trên đồ thị công : - Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp: điể

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

Góc đóng muộn của xupap nạp β1=40 0

Góc đóng muộn của xupap thải β2=100

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

1.2.6 Hệ số quét buồng cháy

λt2 = 1 (do không tăng áp)

γr = 1(297+30)

800 .

0,112 0,09 .

1 16.1,04−1,1 1,04 ¿ ¿= 0,033

1.3.2 Nhiệt độ cuối quá trình nạp

0,7355.0,675.297

=0,737 kmol /kgnl

3

1.3.5 Lượng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu :

H

4 +

0 32

 β z=1+1,043−1

1+0,033.

0,80,9

z = 1,037

1.5.4 Nhiệt độ tại z:

0,80,9).(19,843+0,00211.T )

1,043.(0,8

0,9+

0,033 1,043)+(1−

0,80,9) =20,85 +0,00269T

=>mcpz}} = {overline { ital mc rSub { size 8{ ital vz} } +8,314=

7

Thay tất cả vào[1.19] ta được :

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 :

D tính toán= √ 4

Π.

V h S

1 ,1873125

(1.42)

* 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:

đồ thị công lý thuyết

pnen pgianno

Vx

1.8.2 Vẽ và hiệu đính đồ thị công :

1.8.2.1 vẽ

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 p = 0,02454 (Mpa/mm)

- v = 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:

Giá trị biểu diễn của R là : 102,999 (mm)

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 2 = 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:

15

- Đối với động cơ điezel:

-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 θ=220 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 P Z max thực tế

Áp suất P Z max 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 372 0÷3750 (tức là

120÷150sau 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 375 0 góc quay trục khuỷu, bán kính này cắt vòng tròn tại 1 điểm Điểm này 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 β1=400, 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:

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 :

Các đường biểu diễn này đều vẽ trên một đường hoành độ thống nhất ứng với hànhtrình của pittông S=2R=125mm Vì vậy đồ thị đều ứng với hoành độ tương ứng với vh của đồ thị công ( từ điểm 1 vc đến  vc)

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

17

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( ) 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( )

Đường biểu diễn hành trình của pittông X= f(α)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( ) , 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 R/2

2 Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R và vòng tròn tâm O bán kính R/2 thành

18 phần theo chiều ngược nhau

c b

6'

4

1'

0' 7'

3'

5' 2'

7 g

5

6

e 4'

R2 V=f( 

h

B 8

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 R/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  đến đường cong a, b, c… đồ thị này biểu diễn quan hệv= f( ) trên tọa độ cực

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

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

Ta vẽ theo các bước sau:

1 Chọn tỉ lệ xích j= 40(m/s2.mm)

2 Ta tính được các giá trị:

- Gia tốc cực đại :

19

jmax = Rw2(1+) (2.1)+ Trong đó :

=> jmax =

125.10−3

2 (303,14.2200)2(1+0 ,2717 )

= 4214(m/s2)Vậy ta được giá trị biểu diễn jmax là :

max max

j j

j

gtt gtbd

j j

j

gtt gtbd





(2.4) = −2413,528740 = ¿-60,3382 (mm)

- Xác định giá trị EF :

-Từ điểm tương ứng điểm chết trên lấy AC = jmin, từ điểm B tương ứng điểm chếtdưới lấy BD = jmin; nối liền CD cắt trục hoành tại E, lấy EF 3 .R 2 về phía

BD Nối CF và FD, chia các đoạn ra thành n phần, nối 11, 22, 33…Vẽ đường baotrong tiếp tuyến với 11, 22, 33….Ta được các đường cong biểu diễn quan hệ j =

( )

f x

21

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

2.2 Tính toán động lực học :

2.2.1 Tính các khối lượng chuyển động tịnh tiến.

- 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:

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:

pj=− m j=−m R ω2.(cos α+ λt.cos2α )

(2.9)

Với thông số kết cấu  = R/Ltt = 0.2717,với pj = p = 0,02454 MPa/mm

- 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:

A C

4

2

3

4' 3'

- Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy A’C’=pjmax ,từ điểm B tương ứng điểm chết dưới lấy B’D’=pjmin .nối C’D’ cắt trục hoành ở E’.lấy E’F’ về phía B’D’ nối C’F’ và F’D’ chia các đoạn này ra làm n phần nối 11,22,33, vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11,22,33,…ta được đường cong biểu diễn quan hệ - pj = f(x)

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(α) và v= f(α) (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 α=100,200,300, 1800

-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(α), đầu thuộc nửa vòng tròn tâm O,bán kính R trên đồ thị) trên các 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(α)

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

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

-Chọn tỷ lệ p = 0,02454 MPa/mm

- Từ các điểm chia trên đồ thị Brick ta xác định trị số của pkt tương ứng các góc α

rồi đặt các giá trị lên tọa độ p-α

- 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

p

∑=p kt+p j

một cách dễ dàng vì giá trị của đường p ∑

chính là khoảng cách giữa đường pj và đường biểu diễn pkt của các quá trình nạp ,nén, cháy, giãn nở

và thải của động cơ

- 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

Đồ thị pkt = f(α), pj = f(α), p∑ = f(α).

29

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

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 α ở phía dưới đường pkt, tỷ lệ xích μ α=20/1mm sao cho đường biểudiễn nằm ở khoảng giữa tờ giấy kẻ ly A0.,μ p cùng tỷ lệ xích đã chọn

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

Sinβ = λt.sinα =>β = arc.sin(λtsinα) (2.15) tra các trị số sin ⁡(α+β ) cos β và cos ⁡(α+β ) cos β đã tính sẵn trong phụ lục rồi điền vào bảng sau :α

α+β(rad)

sin(α +β ) cos β

cos(α+β ) cos β

T(MPa)

T(mm)

Z(Mpa)

Z(mm)

2.094 0.238 2.332 0.745 -0.71 0.537 21.883 -0.511

-20.82313

0

3.142

-0.0001

-0.0004

-0.0002

8.378 0.237 8.615 0.745 -0.709 0.87 35.452 -0.828

-33.74149

-0.0002

-0.0001

0.0041

0

10.47

2

0.238

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

Đồ thị T = f(α) và Z = f(α)

- 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:

δ ct= 180i0 τ = 18040 4 =1800 (2.16)

Trong đó:τ-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

35

+ 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

+n: số vòng quay của động cơ, n=2200 (v/p)

α3(độ)

T3(mm)

α4(độ)

T4(mm)

Đồ thị ∑T = f(α)

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(α) và Z = f(α) đã tính ở bảngtrên ta xác định được các điểm 0 là điểm có tọa độ T00 và Z00 điểm 1 là điểm cótọa độ T100, 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 :

⃗p tt = ⃗T + ⃗Z (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.ω2 (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)

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

39

-153.005

-40 -20 0 20 40 60 80

-200 -150 -100 -50 0 50

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

- 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

43

- Vẽ Q = f(α) 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(α) và trục hoành rồi chia cho chiều dài trục hoành có Qtb :

Qtb = F Q

360= 21900360 = 60,83333 (mm) (2.23)Tính hệ số va đập χ:

Đồ thị Q = f(α)

2.2.13 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu :

- 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,

Bảng xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu

Chương III : Tính nghiệm bền thanh truyền

3.1 Tính nghiệm bền đầu nhỏ thanh truyền

Với thanh truyền dài (d2/d1<=1,5)

Giả thiết lấy d1=72(mm), d2=58 (mm)

+ Coi lực quán tính phân bố đều trên đường kính trung bình của đầu nhỏ

1 Ứng suất tổng khi đầu nhỏ thanh truyền chịu kéo

Kinasôtxvili tính với giả thiết

+ Coi lực quán tính phân bố đều trên đường kính trung bình của đầu nhỏ

49

NA =1,963.10-4(MN)

γ góc ngàm theo độ

Mômen và áp lực pháp tuyến trên tiết diện ngàm C-C tính theo công thức

Mj = MA + NA.(1 - cos) – 0,5 Pj( sin - cos)

Mj = 6,9723.10-6 +1,963.10-4.0,0325(1cos139,55) 0,5.0,01312.0,0325(sin139,55 cos139,55)

+ Ed, Fd – Mômen đàn hồi và tiết diện đầu nhỏ

+ Eb, Fb– Mômen đàn hồi và tiết diện bạc lót