thuyết minh về Động cơ dieze D243

Giới thiệu động D243 Động dieze D243 động xylanh hàng thứ tự nổ 1-3-4-2 Được sử dụng loại máy kéo có công suất 80 mã lực… Chương I : Tính toán nhiệt động động 1.1 thông số cho : Công suất Số vòng quay Số kỳ Suất tiêu hao nhiên liệu Đường kính xilanh Hành trình piston Tỷ số nén Số xilanh Chiều dài truyền Góc đánh lửa sớm Góc phun sớm Góc mở sớm Góc đóng muộn xupap nạp Góc đóng muộn xupap thải Khối lượng nhóm pittông Khối lượng truyền Ne =80 mã lực =58,88 kW n =2200 v/p =4 ge =180g/ml.h = 244.9897g/kW.h D =110mm S 125mm 16 i =14 Ltt =230mm = = = =100 mpt =2,2kg mtt =3,9kg 1.2 Các thông số chọn : 1.2.1 Tính tốc độ trung bình động vtb = = = 9,16m/s > 6m/s (1.1) => động cao tốc P0 = 0.1 Mpa T0 = 24 + 273 = 297k 1.2.2 Áp suất cuối trình nạp (động không tăng áp) Pa = (0,8 0,9)p0 = (0,8 + 0,9)0,1=> chọn pa = 0,09 MPa 1.2.3 Áp suất nhiệt độ khí sót Pr = (1,10 1,15)P0 = (1,10 + 1,15)0,1=> chọn pr = 0,112 MPa Tr = () k => chọn Tr = 800k 1.2.4 Độ tăng nhiệt độ sấy nóng khí nạp 20 40=>chọn = 30 1.2.5 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt 1,1 1.2.6 Hệ số quét buồng cháy = (do không tăng áp) 1.2.7 Hệ số nạp thêm = 1,02 1,07 => chọn = 1,04 1.2.8 Hệ số lợi dụng nhiệt z b z = 0,7 0,85 => chọn z = 0,8 b = 0,8 0,90 => chọn b = 0,9 1.2.9 Hệ số hiệu đính đồ thị công d = 0,92 0,97 => chọn d= 0,948 1.2.10 Hệ số tăng áp = 1,53 1.3 Quá trình nạp 1.3.1 Hệ số khí sót r = (1.2) m=1.5: số dãn nở đa biến r = = 0,033 1.3.2 Nhiệt độ cuối trình nạp Ta = (1.3) = =K 1.3.3 Hệ số nạp = () = () (1.4) = 0,837 1.3.4 Lượng khí nạp M1 M1= (kmol/kg.nhiên liêu) (1.5) Trong đó:= (1.6) (1.7) ==1,1873125() => => M1 = 1.3.5 Lượng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy kg nhiên liệu : M0 = C H O  + −  0,21  12 32  kmol/kgnl (1.8) Đối với nhiên liệu diezel C=0,87, H=0,126, 0= 0,004 M0 = 0,494 kmol/kgn1 1.3.6 Hệ số dư lượng không khíα: α= M1 M0 0,737 0,494 = = 1,49 1.4 Quá trình nén : 1.4.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí nạp : mcv = 19,806 + 0,00209T kj/kmol.độ (1.9) 1.4.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí sót : '' mcv = 19,876 + = 19,876 + 1,634  187 ,36  −5 +  427,86 + .10 T α 2 α  (1.10) 1,634  187 ,36  −5 +  427,86 + .10 T 1,49  1,49  '' mcv = 20,972 + 276,802 10 −5 T 1.4.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí hỗn hợp công tác : mcv + γ r mcv mcv = 1+ γ r '' ' = (1.11) (19,806 + 0,00209.T ) + 0,033.( 20,972 + 0,00276802 ).T + 0,033 , b mcv = 19,843 + 0,00211.T = a v + v Τ ' , 1.4.4 Chỉ số nén đa biến n1: 8,314 n1 − = a 'v + ' ( ) bv Ta ε n1 −1 + (1.12) thay giá trị biết thử chọn với n1 = 1,367 ta : 1,37 − = 8,314 19,843 + 0,00211.342,68.(161,37−1 + 1) 0,37 = 0,3698 với sai số n1 chấp nhận Vậy n1= 1,37 1.4.5 Áp suất cuối trình nén : pc = pa εn1 = 0,09.161,37 = 4,01 MPa (1.13) 1.4.6 Nhiệt độ cuối trình nén : Tc = Ta.εn1 = 342,68.161,37-1 = 955,9 K (1.14) 1.4.7 Lượng môi chất công tác trình nén : Mc =M1 + Mr = M1(1+γr) (1.15) Mc= 0,737(1+0,033) = 0,761 kmol/kgnl 1.5 Quá trình cháy : 1.5.1 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết : H + 32 β0 = + Μ1 (1.16) 0,126 0,004 + 32 = 1+ 0,737 β = 1,043 1.5.2 Hệ số thay đổi phân tử thực tế : β= β= β0 + γ r 1+ γ r (1.17) 1,043 + 0,033 = 1,041 + 0,033 β = 1,041 1.5.3 Hệ số thay đổi phân tử z : βz = 1+ xz = β0 −1 x z 1+ γ r ξ z 0,8 = ξ b 0,9 βz = 1+ ⇒ (1.18) 1,043 − 0,8 + 0,033 0,9 βz = 1,037 1.5.4 Nhiệt độ z: ( ) ' '' ξ z QH + mcvc + 8,314λ Tc = β z mc pz Tz M (1 + γ r ) (1.19) QH nhiệt trị thấp QH = 42,5.103 kj/kgmol mcvc ' = av'+ bv' Tc = 19,843 + 0,00211.Tc mcvc ' = 19,843 + 0,00211.955,9 = 21,859949 (1.20) kj/kmol.độ mc pz " = mcvz " + 8,314 (1.21) mcvz '' ''  γ  β mcv  x z + r  + (1 − x z ).mcv β0   =  γ  β  x z + r  + (1 − x z ) β0   0,8 0,033 0,8 + ) + (1 − ).(19,843 + 0,00211.T ) 0,9 1,043 0,9 0,8 0,033 0,8 1,043.( + ) + (1 − ) 0,9 1,043 0,9 1,043.( 20,972 + 0,00276802 T ).( = =20,85 +0,00269T => mc pz " = mcvz " + 8,314 = '' ⇒ mc pz = 29,164 + 0,00269.T Thay tất vào[1.19] ta : 0,8.42,5.103 + ( 19,843 + 0,00211.955,9 + 8,314.1,53 ) 955,9 0,737 ( + 0,033 ) = 1, 037 ( 29,164 + 0,00269Tz ) Tz ⇔ 0,002834066.Tz2 +30,363736.Tz =77612,95622 Giải hệ ta được: Tz = 2143 K 1.5.5 Tỷ số tăng áp suất : λ = 1,53 (1.22) 1.5.6 Áp suất điểm z: pz = λpc = 1,53.4,01 = 6,135MPa (1.23) 1.5.7 Tỷ số giãn nở sớm : ρ = βz Tz λ Tc =1,037 2143 1,53.955,9 = 1,5192,5 thỏa mãn điều kiện 3.2 Tính kiểm nghiệm bền thân truyền Tính kiểm nghiệm thân truyền thường vào tính tốc độ động Đối với động tốc độ cao 1.Ứng suất tổng tiết diện trung bình σ∑ (3.20) = = PΣ max Ftb 0, 09508 1,15 = 133,18[ MN / m ] 0, 000821 Trong 54 k P∑max= Pjt + Pz (Mpa) Pjt =( mnp + Pjt =( 2,3+ 2 mtt).R ω (1 + λ ) ( 3,2).0,07 3,14.2020 0,07 ) (1 + ) 30 0,22 Pjt =16086 (N)=0,01609[MN] Pz = pz Fp =5,954 3,14.( 0,13) = 0,07899[MN] P∑max =0,07899+0,01609=0,09508 [MN] Ftb =2.(0,009.0,034)+0,025.0,008=0,000812[m2] 2.Ứng suất kéo tiết diện trung bình Pjt σ∑ = Ftb = 0,01609 0,000812 =19,82 [MN/ m2] (3.21) Trong đó: Ftb – tiết diện trung bình thân với truyền làm thép cacbonσ∑ [σ∑]= 80- 120[ MN/m2] 3.Hệ số an toàn thiết diện trung bình nσ = 2.σ −1 2.600 = = 9,2 (σ k − σ ∑ ) + ψ σ (σ ∑ + σ k ) (133,18 − 19,82 ) + 0,1(133,18 + 19,82 ) nσ = 9,28 Hệ số an toàn thân truyền phải lớn 2,5 3.3.Tính kiểm nghiệm bền đầu to truyền 55 (3.22) Đầu to truyền giả thiết như cong bị ngàm tiết diện nối tiếp với thân sơ đồ sau Lực quán tính tác dụng lên đầu to phân bố theo quy Luật cosin, xác định theo công thức sau: Pđ = Pj + Pkt = [ m.R.ω2(1+λ)+ ( m2 –mn).R ω2] (3.23) Trong : ma – khối lượng nắp đầu to FP – tiết diện đỉnh pittông Pđ = R.ω2.[m(1+λ)+ ( m2 –mn)] ( Pđ = 0,07 3,14.2020 0,07 ) [2,3.(1 + ) + (3,2 − 0,281)] 30 0,22 Pđ = 0,01862[MN] Góc ngàm γ0 thường chọn γ = 400 Ứng suất tổng tác dụng đầu to truyền xác định theo công thức sau σ ∑ = Pđ     0,4   0,023.C + Jp  ( Fb + Fd )  ) Wu (1 +  Jd   (3.24) Trong : Wu – môđun chống uốn chi tiết A – A Jb,Jd – mômen quán tính chi tiết bạc lót nắp đầu to A – A Fb,Fd – tiết diện bạc lót nắp đầu A – A C – khoảng cách tâm bulông truyền 56 Vậy ta có: Fđ = Fb = π d d2 3,14.( 0,0462 ) = 4 π d b2 3,14.( 0,0422 ) = 4 b.h 0,034.0,008 jb = = 12 12 b.h 0,034.0,02 jd = = 12 12 Wu = b.h 0,034.0,025 = 6 =0,00166[m2] =0,001385[m2] = 1,45.10-9[m4] = 22.67.10-9[m4] = 0,354.10-2[m3] C=110(mm) σ∑ =0,01862     0,023.0,11 0,4   + −9 ( , 001385 + , 00166 ) , 45 10   −2  0,354.10 (1 + 22,67.10 −9 )    σ∑ =2,45 [MN/m2] Động ô tô máy kéo [σ∑]=150÷ 200 Độ biến dạng hướng kính đầu to truyền xác định theo công thức sau : d= 0,0024.Pd C Ed ( jd + jb ) (3.25) Trong đó: 57 Ed – môdun đàn hồi vật liệu làm truyền Ed = 1,15.105 [ MN / m ] Từ suy : 0,0024.0,01862 0,113 ∆d = 1,15.10 (1,45.10 −9 + 22,67.10 −9 ) = 0,0016 [mm] Độ biến dạng cho phép Δd=0,06 ÷ 0,1 [mm] 3.4 Tính kiểm nghiệm bền bulông truyền : Lực tác dụng lên bulông truyền lực kéo tác dụng đầu to truyền số bulông z lực tác dụng bulông bằng: Pb = Pd = 0, 00931[ MN ] (3.26) 2.Lực siết ban đầu ps Ps = (2 ÷ 3) Pd = 2.0,00931 = 0,0186 ( M N ) (3.27) 3.Lực tác dụng lên bulông động làm việc Pbl = Ps + χPb = 0,0186 + 0,22.0,00931 = 0,0206( MN ) Trong χ χ = 0,2 − 0,25 - hệ số giảm tải Ứng suất bulôngthanh truyền đường kính chân ren 58 (3.28) π d 3,14.0, 01452 = = 0, 000165[ m ] 4 Fbl = σk = (3.31) Pbl 0,0206 = = 124,8( MN / m ) Fbl 0,000165 Trong : Fbl − tiết diện bulông truyềnở đường kính chân ren Mômen xoắn bulông ma sát siết bulông tính theo công thức sau: M x = µ Ps µ d0 0, 015 = 0,1.0, 0186 = 0, 00001695[ MN / m ] 2 - hệ số ma sát d0 − (3.29) µ = 0,1 đường kính trung bình phần ren d =15 Ứng suất xoắn bulông τx = Mx µ ps 0,1.0,0186 = = = 20, 667[ MN / m ] 2 Wx 0, 4.d 0, 4.0, 015 (3.30) Ứng suất tổng σ ∑ = σ k2 + 4τ x2 = 124,85 + 4.20,667 =131,5[MN/m2] 59 (3.31) Ứng suất cho phép bulông truyền σ ∑ = 120 − 180[ MN / m ] TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Bài giảng động đốt - Trường ĐHKTCN Thái Nguyên Tác giả : Th.S Nguyễn Kim Bình 2.Kết cấu tính toán động đốt tập III nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp Hà Nội – 1997 3.Giáo trình Nhiệt Động Lực Học – Trường ĐHKTCN Thái Nguyên 4.Giáo trình hướng dẫn làm đồ án môn học động đốt Tác giả : PGS Nguyễn Đức Phú 5.Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong – Nhà xuất khoa học kỹ thuật Phạm Minh Tuấn 60 MỤC LỤC Chương I : Tính Toán Nhiệt Động Cơ ………………………………………….1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 Các thông số chọn …………………………………………………………… Tính tốc độ trung bình động ……………………………………………2 Quá trình nạp………………………………………………………………… Quá trình nén ………………………………………………………………… Quá trình cháy …………………………………………………………………5 Quá trình giãn nở ………………………………………………………………8 Tính thông số chu trình công tác ………………………………………… Vẽ hiệu đính đồ thị công………………………………………………… 11 Chương II : Tính toán động học đông lực học cấu trục khuỷu truyền……………………………………………………………………….16 2.1 Vẽ đường biểu diễn quy luật động học………………………… ……….16 2.1.1 đường biểu diễn hành trình pittong x= f(………………………… 17 2.1.2 Đường biểu diễn tốc độ pittong v= f(……………… …………… 17 61 2.1.3 Vẽ đường biểu thị v=f(x)……………………………………………………19 2.1.4 Vẽ đường biểu diễn gia tốc pittong j=f(x)…………………… ………21 2.2 Tính toán động học………………………………………………………… 21 2.2.1 Tính khối lượng chuyển động tịnh tiến…………………………………21 2.2.2 Tính khối lượng chuyển động quay…………………………………… 21 2.2.3 Vẽ đường biểu diễn lực quán tính………………………………………… 22 2.1.4 Khai triển đồ thị …………………………………………………………….24 Chương III: tính nghiệm bền truyền……………………………47 3.1Tính nghiệm bền đầu nhỏ truyền ……………………………………….47 3.2 Tính nghiệm bền thân truyền………………………………………… 54 3.3 Tính nghiệm bền đầu to truyền…………………………………………56 3.4 Tính kiểm nghiệm buông ……………….…………………………………….58 3.5 Kết luận tài liệu tham khảo…………………………………………….59 62 63 64 65 [...]... nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ của động 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 p ∑ = p kt + p j p∑ một cách dễ dàng vì giá trị của đường 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)... đính áp suất cuối quá trình nén: (điểm c) 14 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: 1 pc, = pc + ( p z − pc ) 3 1 1 pc, = pc + ( p z − pc ) = 4.01 + (6.135 − 4.01) = 4.71833... ∑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 của các khuỷu: = = =1800 (2.16) Trong đó:-số kỳ, i-số xy lanh - Nếu trục khuỷu không phân bố các khuỷu theo đúng góc công tác (điều kiện đồng đều chu trình) thì chu kỳ của mômen tổng cũng thay đổi - Động cơ 4 kỳ,4 xy... 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 15 Xác định điểm z từ góc 15o : từ điểm O’ trên đường tròn Brick ta xác định góc quay tương ứng góc quay... đường nén lý thuyết tại điểm c’’ Điểm c; được xác định bằng cách: từ điểm O’ trên đường tròn Brick ta xác 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... 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 pt + m1 Fp m= = 2,2 + 1,092 = 346,58 3,14.0,112 4 (kg/ m2) 2.2.2 Tính các khối lượng chuyển động quay - Khối lượng của thanh truyền quy về đầu to thanh truyền: m2 = (mtt – m1)... 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) 35 Trong đó: +Ni: công suất chỉ thị của động cơ , Ni= (2.19) Với = (0,70,95) chọn = 0.81 => Ni = =72,6 (kw) +n: số vòng quay của động cơ, n=2200 (v/p) +Fp: diện tích đỉnh piston, Fp =0,0094985 (m2) +R: bán kính quay của trục khuỷu, R =0,0625 (m) +: hệ số hiệu đính đồ thị công, =0,948 =>∑Ttb... độ của b’’ yb" = 0,227606 = 6,064788mm 0,037529081 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 : 16 Các đường biểu diễn này đều vẽ trên một đường hoành độ thống nhất ứng với hành trình của pittông S=2R=125mm Vì vậy đồ thị đều ứng với hoành... cắt trục hoành tại E, lấy EF = −3.R.λ.ω 2 về phía BD Nối CF và FD, chia các đoạn ra thành n phần, nối 11, 22, 33…Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33….Ta được các đường cong biểu diễn quan hệ j = f ( x) C Jmax 1 F1 J=f(s) 2 S E B ÂCD F2 4 F 1' 2' f ( x) Đường biểu diễn gia tốc của pittông j = 2.2 Tính toán động lực học : 2.2.1 Tính các khối lượng chuyển động tịnh tiến 21 3' 4' D Jmin 3 -3λRω2... đặt phía trên đồ thị công 13 - Lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị * Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công: Ta chọn tỷ lệ xích của hành trình piston là: µ s = 0,6068 Thông số kết cấu của động cơ là : λ= R S 125 = = = 0,27174 Ltt 2 Ltt 2.230 Khoảng cách OO’ là : OO, = λ.R λ.S 0,27174.125 = = = 8,49188 2 4 4 Giá trị biểu diễn OO’ trên đồ thị : OO' = 13,9945 (mm) Ta có nửa hành trình piston ... không trì số động Ddiezen không đạt trị số lý thuyết động xăng Theo thực nghiệm điểm đạt trị số áp suất cao điểm thuộc miền (tức sau điểm chết trình cháy giãn nở ) -Hiệu đính z động Điezen 15... tượng phun sớm (động diezel) đánh lửa sớm (động xăng) nên thường lớn cuối áp suất trình nén tính Theo kinh nghiệm áp suất cuối trình nén thực tế pc’ tính theo công thức sau: - Đối với động điezel:... Đồ thị pj = f(x) biểu diễn đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính tốc độ động - Nếu động tốc độ cao,đường cắt đường nén ac, động tốc độ thấp pj cắt đường nén.ngoài đường pj cho ta tìm giá trị p