do an diesel 2 8L160PN

Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ ĐỀ BÀI : THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ DIESEL Mác động Nước sản xuất Công suất Ne (kW) 8L160PN Tiệp 176 Đường Vòng quay kính n xylanh (vòng/phút) D (mm) 750 160 Hành trình piston S (mm) 225 Với mác động mẫu trên: tra bảng chọn động hãng động diezen có: + số xi lanh + số kỳ động + động diezen (D), tăng áp tua bin khí xả Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ PHẦN I : TÍNH THÔNG SỐ BAN ĐẦU ĐỘNG CƠ ĐIEZEN Chương trình tự động tính toán thiết kế động diesel đề tài tốt nghệp sinh viên : Đỗ Hùng Cường thiết kế với hướng dẫn Th.S Đặng Khánh Ngọc Thiết kế đánh giá cao không khả nắm vững lý thuyết thiết kế, tính xác chương trình mà sản phẩm có tính ứng dụng cao thực tiễn giảng dạy trường độc giả Trên sở nắm vững lý thuyết thiết kế động diezen đồng thời làm đơn giản hóa việc tính toán thiết kế , em ứng dụng vào chương trình vào việc thực đề tài , kết việc tính toán chương trình 1.1 Thông số ban dầu Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ Sau thay đổi To = 305k ta kết sau : Vậy sau thay đổi T0 ta thấy thay đổi công suất Ne tăng lên T Zmax giảm - Công suất tính : Ne = 176.02 KW - Sai số công suất : ∆Ne = Nem – Ne = 176.02 – 176= 0,02 KW ⇒ % ∆Ne = 100 % (Nem - Ne )/Nem = 100% 0.02/176.02 %∆Ne = 0, 011 (%) < (%) ⇒ Sai số công suất động nằm khoảng cho phép Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ PHẦN II: ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC A CÁC THÔNG SỐ CẦN CHO TÍNH TOÁN 1.Khối lượng chi tiết chuyển động thẳng Gt = Gp + a.Gb Gp = k1 D3 : khối lượng piston Với piston nhôm k1 =1,7 (KG/dm3) ⇒ GP= 1,7.1,63 = 6.96(KG) Gb = k2.D3 : khối lượng biên Với biên làm thép dập k2 =3 (KG/dm3) ⇒ Gb =3.1,63 = 12,288 (KG) a hệ số ( a = 0,2 ÷ 0,35 ) Chọn a = 0,3 ⇒ Gt = 6,96 + 0,3.12,288 = 10,65 (KG) Diện tích đỉnh piston: Fp Fp = πD 3,14.16 = = 200,96 ( cm2 ) 4 3.Khối lượng chi tiết tham chuyển động thẳng xilanh ứng với đơn vị đỉnh piston Gt 10,65 mt = g F = 9,8.200,96 = 5,4.10-3 (KG.s2/m.cm2) p Tốc độ góc trung bình trục khuỷu ω= π n 3,14.750 = = 78,5 (rad/s) 30 30 Thông số kết cấu λ = 1 R = ( 3,5 ÷ 4,5 ) L với động ta chọn λ = ⇒ R = L S = ⇒ L = 2.S = 2.225 = 450 (mm) 2L Khối lượng biên Gb mb = g = 12,288 = 1,25 (KG.S2/m) 9,8 - khối lượng đầu nhỏ biên: m1 = (0,35 ÷ 0,4)mb chọn m1 = 0,4.1,25 = 0,5(KGm/s2) Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ - khối lượng đầu to biên: m2 = (0,65 ÷ 0,6 )mb chọn m2 = 0,6.mb = 0,6 1,25 = 0,75 (KG.S2/m) Khối lượng thành phần chuyển động quay: mq m q , = mcb + 2mmk + m2 Trong : mcb : khối lượng cổ biên mcb = γ ( Dcb − d ) l cb π 4g γ : trọng lượng riêng vật liệu, với thép rèn lấy γ = 7,848 (KG/dm3) Dcb đường kính cổ biên , Dcb =(0,6 ÷ 0,75)D lấy Dcb = 0,7.D =0,7.1,6= 1,12 (dm) d0 đường kính cổ biên,d0=(0,5÷0,8)Dcb lấy d0 =0,8Dcb= 0,8.1,12 = 0,896 (dm) lcb chiều dài cổ biên, lcb =(0,7÷0,8)Dcb lấy lcb = 0, 8Dcb =0,8.1,12 =0,896 (dm) 7,848.(1,12 − 0,896) 0,896.3,14 mcb = = 0,346 (KG.s2/m) 4.9,8 + mmk :khối lượng má khuỷu quay với bán kính R ρ γ S δ ρ mmk = m mρ R = g R 1,181 7,848.3,52016.1,685 = 4,75 9,8 = 1,125 (KG.s2/m) với m mρ : khối lượng má khuỷu quay với bán kính ρ ρ= Dcb 1,12 +R= + 1,125 = 1,685(dm) 2 S : diện tích má khuỷu, S = b.h + b = (1,3 ÷1,5)Dcb ,lấy b = 1,4Dcb = 1,4.1,12 = 1,568 (dm) +h= Dcb + d ct +R Với d ct = (0.55 ÷ 0.85) D ⇒ d ct = 0.7 D = 0,7.1,6 = 1,12 (dm) Lct = (0,6 : ) dct= 0,8.1,12=0,896(dm) Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ Vậy h = 1,12 + 1,12 + 1,125 = 2,245 (dm) S = b.h =1,568 2,245= 3,52016 (dm2) δ : chiều dày má khuỷu δ = (0,34 ÷ 0,4)Dcb lấy δ = 0,34Dcb =0,34.1,12 = 0,38 (dm) Vậy m q , = 0,346+ 2.4,75+0,75 = 10,596 (KG.s2/m) Khối lượng thành phần chuyển động quay ứng với đơn vị diện tích đỉnh piston mq = mq , 10,596 = 200,96 = 0,054 (kG.S2/m.cm2) Fp B CÁC ĐỒ THỊ I Đồ thị chuyển vị vận tốc gia tốc: - Ta có công thức xác định chuyển vị , vận tốc ,gia tốc góc quay trục khuỷu sau: λ X = R[(1-cosα) + (1-cos2α) ] , đặt A = (1-cosα) + λ λ (1-cos2α) ⇒ X = RA V λ = Rω[sinα + sin2α] , đặt B =[sinα + sin2α] ⇒ V= RωB J = Rω2 [cosα + λcos2α], đặt C=[cosα + λcos2α] ⇒ J = Rω2C Bảng xác định giá trị X,V,J góc quay α khác α 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 Bảng1: A 0.042 0.165 0.355 0.594 0.858 1.125 1.375 1.594 1.77 1.897 B 0.321 0.608 0.832 0.974 1.028 0.903 0.758 0.582 0.392 với ω =78,5 C 1.25 1.182 0.991 0.707 0.375 0.042 -0.25 -0.475 -0.625 -0.707 -0.741 Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 (rad/s) R=0,1125 m X V 0 0.0048 2.8376 0.0186 5.3716 0.0400 7.3485 0.0668 8.6041 0.0965 9.0823 0.1266 8.8313 0.1547 7.9784 0.1793 6.6921 0.1991 5.1407 0.2134 3.4596 J 866.57 819.72 687.03 490.2 259.97 29.333 -173.3 -329.5 -433.3 -490.2 -513.7 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 1.974 1.974 1.897 1.77 1.594 1.375 1.125 0.858 0.594 0.355 0.195 0.042 0.196 -0.196 -0.392 -0.582 -0.758 -0.903 -1 -1.028 -0.974 -0.832 -0.608 -0.321 -0.749 -0.75 -0.749 -0.741 -0.707 -0.625 -0.475 -0.25 0.042 0.375 0.707 0.991 1.182 1.25 0.2221 0.2250 0.2221 0.2134 0.1991 0.1793 0.1547 0.1266 0.0965 0.0668 0.0400 0.0186 0.0048 1.7337 -1.734 -3.46 -5.141 -6.692 -7.978 -8.831 -9.082 -8.604 -7.349 -5.372 -2.838 -519.5 -519.9 -519.5 -513.7 -490.2 -433.3 -329.5 -173.3 29.333 259.97 490.2 687.03 819.72 866.57 II Đồ thị tổng hợp lực * Cách khai triển đồ thị công : Tổng hợp lực : P1 = Pkt + Pj + Pkt – Lực khí thể, suy từ đồ thị công cách đo đồ công, lấy giá trị đo nhân với tỉ lệ xích đồ thị + Pj = -mt.J – Lực quán tính + mt = 0,0054 – Khối lượng chi tiết tham gia chuyển động thẳng xilanh với đơn vị diện tích đỉnh piston + J = R ω2.C Với C = cosα + λ.cos(2.α) + Trong : - Để thuận tiện cho việc tính toán lập bảng, với động kỳ α = 0o ÷ 720o D= - λ=0,25 ; R=0,1125(m) ; ω= 78,5(s-1) Sin(α + β ) Cosβ E= Cos (α + β ) Cos ( β ) Lực tiếp tuyến T = P1*D lực hướng tâm Z = P1*E Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 10 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ lấy dcb = (0,6÷0,8)D lấydcb=0,7.160 =112 (mm) 4) Đờngkính cổ biên d0 =0,65dcb= 0,65.112 = 72,8 (mm) 5)Chiều dày má khuỷu δ = (0,34 ÷ 0,4)dcb lấy δ = 0,35dcb =0,35.112= 39,2(mm) 6) Chiều dài cổ biên , cổ trục + lcb =(0,7÷0,8)dcb lấy lcb =lct = 0,75dcb =0,75.112 = 84 (mm) - Khoảng cách từ tâm cổ biên đến tâm cổ trục Chọn R = 0,63Dct =0,63.112=70,56 (mm) 7)Chiều rộng má khuỷu + b = (1,3 ÷1,5)dcb lấy b = 1,4dcb = 1,4.112 = 156,8(mm) 7)Chiều cao má khuỷu +h= d cb + d ct +R Vậy h = 112 + 112 +112,5 = 224,5 (mm) 8) Khoảng cách cổ trục l = lct +lcb + 2δ = 2.84 + 2.39,2 =246,4 (mm) 9) Khoảng cách trung bình tâm má khuỷu ổ đỡ a = 0,5(lcb + δ) = 0,5 (84 + 39,2) = 61,6(mm) 10)bán kính góc lợn cổ biên với má khuỷu ρ m−cb =(0,1÷0,2).dct=0,2 112=22,4(mm) 11)bán kính góc lợn cổ trục với má khuỷu ρ m−cb =(0, 07÷0,05).dct=0,05.112 =5,6 (mm) 2.Nghiệm bền cho trục khuỷu -chỉ nghiệm bền cho trục khuỷu vị trí nguy hiểm: Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 26 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ 2.1 Vị trí ĐCT: chịu lực Pz lớn PJ = Ta có Pz'= Pz.Fp =[kG] = 91,878 200,96 =19669,56 [ KG} Trong Pz áp lực khí cháy tác dụng lên piston Fp diện tích đỉnh piston [cm2] Với động kỳ xi lanh, thứ tự nổ 1_3_5_7_8_6_4_2 có góc công tác δ k =900 Căn vào bảng phần tính toán động lực học lực tiếp tuyến( lực đơn vị khuỷu trục) đợc biểu thị bảng sau: Bảng 1: α [độ] T[kG/cm2] 0 90 180 270 360 450 3.21 -5.77 22.66 540 630 -3.66 Để tính toán ta lập bảng sau (Pz lấy phần tính nhiệt- phần 1): Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 27 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ Ta lập bảng STT Tờn lực xilanh [kG/cm2] Pz T ST Pz T ST Pz T ST Pz T ST Pz T ST Pz T ST Pz T ST Pz T ST 91.87 0 3.21 -3.66 0 -5.66 9.24 90 3.21 91.87 3.21 -5.77 -3.66 0 9.24 Gúc quay trục khuỷu 180 270 360 450 -5.77 540 630 -3.66 9.24 -5.77 9.24 -3.66 91.878 -3.66 3.21 -5.77 9.24 0 91.87 -2.56 9.24 -3.66 9.24 -3.66 3.21 -5.77 91.87 6.68 -3.66 -3.66 3.21 91.87 3.02 91.87 5.58 3.21 9.24 3.21 0 -5.66 3.21 -5.66 91.87 -0.19 Căn vào bảng thỡ ta thấy khuỷu trục xi lanh thứ chịu lực Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 28 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ ∑T =6.68 [kG/cm2] lớn so với xi lanh khỏc 2.1.1 Kiểm tra bền cổ biờn - Áp suất cuối quỏ trỡnh chỏy: Pz'=Pz.Fp =19669,56 [KG] - Dưới tác dụng lực Pz' sinh mụ men uốn Mu *Ứng suất uốn : -Mụmen uốn: Mu P ' z , lb = zb -Hệ số chống uốn : Wub= = 19669,56.8,4 = 123918,2 (kG.cm) Π Db = 0,1 Db =0,1.11,23 = 140,5 (cm3) 32 M uzb 123918,2 -Ứng suất uốn` : σu zb = W = 140,5 = 882,03(kG/cm2) ub *Ứng suất xoắn: 3,14.11,2 πD -Mụmen xoắn: Mx = P.R = ∑T '.R = 6,68 11,25 =7400,05 (kG.cm) 4 -Hệ số chống xoắn : Wxb = 2.Wub = 140,5 = 281 (cm3) Mx Ứng suất xoắn τxb = W = xb 7400,05 = 26,3 (kG/cm2) 281 + 4τ xb2 = *Ứng suất tổng : σ∑ = σ uzb 882,03 + 4.26,3 σ∑ = 883,6(kG/cm2) Với thộp hợp kim ta cú [σ ] = 800 ÷ 1500 (KG/cm2 ) >σ∑ => thoả điều kiện bền 2.1.2 Kiểm tra cổ trục: *Phản lực Pz'/2 tạo nờn ứng suất uốn Muz cổ trục : - Mụmen uốn : Muzc = Pz '.lc 19669,56.8,4 = = 41306,08 (kG.cm) 4 - Hệ số chống uốn cổ trục Wuc : + Với trục đặc : Wuc = 0,1.Dc3 = 0,1.11,2 = 140,5 (cm3) Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 29 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ M uzc -Ứng suất uốn : σuzc = W = uc 41306,08 = 294 (kG/cm2) 140,5 -Hệ số chống xoắn cổ trục : Wxc Wxc = 2.Wuc = 140,5 =281 (cm3) Mx - Ứng suất xoắn : τxc = W = xc 7400,05 = 26,3 (kG/cm2) 281 *Ứng suất xoắn: vỡ cổ trụ lấy giống cổ biờn nờn ứng suất xoắn cổ trục cổ biên -Ứng suất tổng : σ∑ = σ u2 + 4τ xc2 = 294 + 4.26,3 σ∑ = 399(kG/cm2) < [σ∑] = 600÷1200 (Thộp HK) Thoả 2.1.3 Kiểm tra mỏ khuỷu: *)Ứng suất uốn: - Mụmen uốn : Muz = Pz a = 91,878.6,16 =282,98 (kG.cm) - Hệ số chống uốn theo chiều rộng mỏ : W um = h 2b = 22,45 2.15,68 =1317,13[ cm3] M uz - Ứng suất uốn theo chiều rộng mỏ: σuzm = W = um 282,98 =0,215 [kG/cm2] 1317,13 - Hệ số chống uốn theo chiều dày mỏ khuỷu: W yz= b h 15,68 2.22,45 = 6 =919,94 [cm3] - Ứng suất uốn theo chiều dày mỏ khuỷu σ uzym = ∑T tạo nờn: Mx 7400,05 = =8,04[KG/cm2] 919,94 W yz - Ứng suất nộn lực P' z tạo nờn : Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 30 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ σn = - 19669,56 P' z = 2.15,68.22,45 =27,94[KG/cm2] 2.b.h Mỏ khuỷu chịu tổng ứng suất : σ ∑ = σ uzm + σ uzym + σ n ≤ [σ m ] σ∑ = 0,215+8,04+27,94=36,13 [KG/cm2] Với thộp hợp kim [σ m ] = 1000 ÷ 2000 [KG/cm2] ⇒σ∑ < [ σn ] Vậy má khuỷu đủ bền 2.2 Khi trục khuỷu chịu lực tiếp tuyến lớn nhất: - Giá trị góc vị trí nguy hiểm cách ĐCT góc từ 10 ÷ 30 độ góc quay trục khuỷu (khoảng cách tuỳ thuộc vào khoảng cách điểm chia đồ thị công) Giả sử khoảng cách 15 độ thỡ cỏch gúc = gúc δ k thỡ ta tỡm trị số lực cắt cách lập bảng ( Với δ k = 90o) Bảng 3: α 30 120 210 300 390 480 570 660 T -0.78 [KG/cm2] 3.41 -1.96 -8.98 28.25 5.37 -2.24 -1.19 Z -1.03 [KG/cm2] -3.12 -4.65 2.84 37.27 -4.91 -5.53 0.38 Để tiện cho tính toán ta lập bảng sau: Bảng 4: Tờn lực Gúc quay trục khuỷu STT Xi lanh [KG/cm2] 30 -0.78 T -1.03 Z -0.78 ∑T 3.41 T -3.12 Z 120 3.41 -3.12 3.41 -1.96 -4.65 2.63 1.45 ∑T Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 210 -1.96 -4.65 -1.96 -8.98 2.84 10.94 300 -8.98 2.84 -8.98 28.25 37.27 390 28.25 37.27 28.25 5.37 -4.91 480 5.37 -4.91 5.37 -2.24 -5.33 570 -2.24 -5.33 -2.24 -1.19 0.38 660 -1.19 0.38 -1.19 -0.78 -1.03 19.27 33.62 3.13 -3.43 -1.97 31 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ T Z ∑T T Z ∑T T Z ∑T T Z ∑T T Z ∑T T Z ∑T -1.19 0.38 0.66 -1.96 -4.65 -0.78 -1.03 4.08 -8.98 2.84 3.41 -1.96 -3.12 -4.65 -9.49 8.33 28.25 5.37 37.27 -4.91 -6.47 37.19 16.38 17.02 -2.24 -1.19 -0.78 3.41 -5.33 0.38 -1.03 -3.12 -6.2 44.94 38.41 40.19 -8.98 28.25 5.37 -2.24 2.84 37.27 -4.91 -5.33 119.32 71.17 19.14 74.23 5.37 -2.24 -1.19 -0.78 -4.91 -5.33 0.38 -1.03 -4.79 88.83 72.63 80.79 28.25 5.37 -2.24 -1.19 37.27 -4.91 -5.33 0.38 299.22 217.21 34.09 234.6 -8.98 2.84 52.89 -2.24 -5.33 28.25 37.27 36.75 -1.19 0.38 5.37 -4.91 -0.3 -0.78 -1.03 -2.24 -5.33 -5.4 3.41 -3.12 113.57 44.47 -2.56 -8.56 -1.96 -4.65 -8.98 2.84 28.25 5.37 37.27 -4.91 226.37 80.74 19.72 11.75 -1.19 -0.78 3.41 -1.96 0.38 -1.03 -3.12 -4.65 453.51 169.68 14.6 30.83 3.41 -1.96 -8.98 28.25 -3.12 -4.65 2.84 37.27 458.1 168.5 2.21 -0.62 -0.78 3.41 -1.96 -8.98 -1.03 -3.12 -4.65 2.84 508.6 1366.3 28 60.32 *)Cổ biờn : Lực tiếp tuyến lớn xi lanh , biểu diễn theo đơn vị diện tích piston T = 28.25 [KG/cm2] Lực tiếp tuyến lớn xi lanh : T’ = T.Fp = 28,25.200,96=5074.24[KG] Lực hướng tâm lớn xi lanh biểu diễn theo đơn vị diện tích đỉnh piston : Z = 37.27[KG/cm2] - Lực hướng tâm lớn xi lanh : Z’ = Z.Fp = 37,27.200,96=7489,78 [KG] Mụ men uốn lực tiếp tuyến lớn : Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 32 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ l MuzT= T’ = 5074,24 8,4 = 10655,9[KG.cm] Mụ men uốn lực phỏp tuyến lớn : l Muzz= Z’ = 7489,78 8,4 = 15728,5 [KG.cm] - Ứng suất uốn tỏc dụng mụmen MuzT: M uzT 10655,9 = = 0,68 [KG/cm2] Wub 15728,5 σ uzT = Wub hệ số chống uốn cổ biờn Wub = 140,5 [cm3] - Ứng suất uốn tỏc dụng momen Muzz: σ uzz = - M uzz 15728,5 = = 111,9 [KG/cm2] Wub 140,5 Ứng suất uốn tổng: σ uzb = σ uzT + σ uzz = 0,68 + 111,9 = 111,9 [KG/cm2] - Lực tiếp tuyến tổng cộng cỏc xi lanh phân bố trước truyền tới; ∑ T ' ' = ∑ T '.Fp = 28,25.200,96=5677,12 [KG] Với ∑ T ' tổng lực tiếp tuyến xi lanh trước nó, ta lấy giá trị ∑ T ' lớn bảng 4: Mụ men xoắn lực tiếp tuyến tổng : ∑T ' ' : M''xb= ∑T ' ' R= 5677,1,2 11,25 =63867.6 [KGcm2] - Mô men xoắn lực tiếp tuyến xi lanh xét sinh : Mxb’=T’.R/2= 5677,12.11,25/2=31933,8 [KGcm] Ứng suất xoắn mụmen Mxb’’ sinh : τ ' ' xb = M ' ' xb 63867,6 = = 227,29 [KG/cm2] W xb 281 Ứng suất xoắn mụ men Mxb’ gõy ra: τ ' xb = M ' xb 31933,9 = =113,64 [KG/cm2] W xb 281 Tổng ứng suất xoắn : τ xb = τ ' xb +τ ' ' xb = 227,29+113,64=340,9 [KG/cm2] Ứng suất tổng cổ biờn: Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 33 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ σ = σ uzb + 4.τ xb = 111,9 + 4.340,9 = 690,9 ( kG/cm2) < [σb] *)Cổ trục : Mụmen uốn lực T’ sinh : l Muz’=T’ c = T '.l c 5074,24.8,4 = = 10655,9 [KG.cm] 4 Mụmen uốn lực Z’ sinh : Muz’’=Z’ Z '.l c 7489,78.8,4 lc = = 15728,5 [KG.cm] = 4 Tổng mụmen uốn : 2 M uz = M 'uz + M ' 'uz = 10655,9 + 15728,5 =18998,3[KGcm] -Ứng suất uốn: σ uzc = M uz 18998,3 = = 135,2 [KG/cm2] Wuc 140,5 Mụmen xoắn cổ trục : Mxc=T’.R=5074,24 11,25 = 57066,1 [KG.cm] Ứng suất xoắn : τ xc = M xc = W xc 57066,1 =203,08 [KG/cm2] 281 Ứng suất tổng cổ trục: 2 σ = σ uzc + 4.τ xc = 135,2 + 4.203,08 = 428,07 [KG/cm2]< [σc] => cổ trục đảm bảo bền *) Mỏ khuỷu : - Mô men uốn chiều rộng má khuỷu lực hướng tâm gây : Muz’=Z’.a/2= 7489,78 6,16/2 = 23068,86 [KG.cm] - Ứng suất uốn theo chiều rộng mỏ khuỷu : σ uzm = M uz ' 23068,86 = = 17,5 [KG/cm2] Wum 1317,13 Ứng suất uốn theo chiều dày mỏ khuỷu mụmen xoắn (M’xb+Mxb’’) sinh ra: σ uzym = M ' xb + M ' ' xb 31933,8 + 63867,6 = = 104,14 [KG/cm2] W yz 919,94 Với Wum Wyz tớnh phần mỏ khuỷu trường hợp Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 34 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ Ứng suất kộo lực Z’/2 sinh ra: σk = Z' 7489,78 = =10,64 2.b.h 2.15,68.22,45 [KG/cm2] Tổng ứng suất : σ m = σ uzm + σ uzym + σ k = 17,5 + 104,14 + 10,64 = 132,28 < [σm] Vậy má khuỷu đủ bền III,Thiết kế hệ thống nhiên liệu 4.1 Công dụng yêu cầu hệ thống nhiên liệu Hệ thống nhiên liệu có tác dụng cung cấp nhiên liệu cho động hoạt động Hệ thống cấp nhiên liệu dùng để định lượng phần nhiên liệu cho chu trình, phun kịp thời lượng nhiên liệu vào buồng cháy phun thành hạt nhỏ phân bố nhiên liệu thể tích buồng cháy Hệ thống cấp dẫn nhiên liệu cần phải bảo đảm đợc yêu cầu sau : - Định lượng nhiên liệu phù hợp với chế độ tải chế độ tốc độ - Chất lượng phun tốt phân bố nhiên liệu cần thiết khắp buồng cháy - Nhận đặc tính pha nạp tối ưu chế độ tải chế độ tốc độ - Cung cấp hoàn hảo đặn nhiên liệu chu trình xilanh động -Chựm nhiên liệu phải phõn tỏn thành hạt nhỏ,đồng dứt khoát,nhiên liệu phải trộn khụng khớ - Làm việc lâu dài không bị biến đổi so với điều chỉnh ban đầu, không xuất hỏng mòn rõ rệt - Phù hợp với kết cấu chung yêu cầu khai thác đa cụm chi tiết cấu động -Phải làm việc ổn định chế độ vũng quay nhỏ -Phải làm việc tin cậy chế độ 4.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống nhiên liệu - Các loại hệ thống nhiên liệu : + Hệ thống nhiên liệu dùng không khí cao áp đa nhiên liệu vào xi lanh Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 35 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ + Hệ thống cấp nhiên liệu gián tiếp + Hệ thống cấp nhiên liệu khí động + Hệ thống cấp nhiên liệu trực tiếp - Đối với động điezen tàu thuỷ sử dụng rộng rãi hệ thống cấp nhiên liệu tác động trực tiếp Với u điểm : Kết cấu gọn nhẹ độ tin cậy cao, việc bảo quản chăm sóc vận hành dễ dàng độ tin cậy cao 4.2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ cung cấp nhiên liệu 4.2.2 Nguyên lý hoạt động 4.3 Tính chọn thiết bị hệ thống nhiên liệu 4.3.1 Tính toán bơm cao áp Nhiệm vụ bơm cao áp Bơm cao áp có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu cho xi lanh động đảm bảo: - Nhiên liệu có áp suất cao, tạo chênh áp lớn trớc sau lỗ phun - Cung cấp nhiên liệu thời điểm theo quy luật mong muốn - Cung cấp nhiên liệu đồng vào xi lanh động - Dễ dàng nhanh chóng thay đổi lợng nhiên liệu cấp cho chu trình phù hợp với chế độ làm việc động Chọn loại bơm cao áp : Theo động mẫu, ta chọn bơm Bô sơ Xác định số thông số bơm cao áp Các thông số bơm cao áp xác định theo lượng nhiên liệu cấp cho chu trình động chạy chế độ thiết kế a Thể tích nhiên liệu cấp cho chu trình chế độ thiết kế Vct = g e Ne.τ (lít) 120.n.i.ρ nl (2-1) Trong ge - Suất tiêu hao nhiên liệu có ích động ; ge = 160 (g/cv.h) Ne - Công suất thiết kế động ; Ne = 176,02kw=239,16 cv i - Số xi lanh động ;i=8 Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 36 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ τ - Số kì động ;τ=4 n - Vòng quay động ; n = 750 (v/p) ρnl - Khối lợng riêng nhiên liệu ; ρnl = 850 (g/dm3) Thay giá trị vào công thức đợc kết : Vct = 2,5.10-4 (lít) b Khoảng thời gian phun nhiên liệu (tính từ lúc bắt đầu đến lúc kết thúc cấp) = ϕp (2-2) 6.n Trong đó: - Khoảng thời gian phun nhiên liệu ϕp- Góc quay trục khuỷu từ lúc bắt đầu đến lúc kết thúc cấp; chọn ϕp = 200 n - Vòng quay thiết kế động cơ; n = 750 (v/p) Thay giá trị vào công thức (2-2) kết quả: = 0,027 (s) c Lưu lượng trung bình tổ bơm Qtb = Vct (2-3) Trong đó: Qtb - Lưu lượng trung bình tổ bơm Vct -Thể tích nhiên liệu cấp cho chu trình chế độ thiết kế; Vct = 2,5.10-4 (lít) - Khoảng thời gian phun nhiên liệu; = 0,027 (s) Thay giá trị vào công thức (2-3) kết quả: Qtb = 9,375.10-3 (lít/s) 4.3.2 Tính chọn bơm thấp áp Nhiệm vụ Bơm chuyển nhiên liệu đặt két trực nhật bơm cao áp Nhiệm vụ bơm chuyển nhiên liệu cung cấp nhiên liệu với áp suất d để khắc phục sức cản bầu lọc để tạo điều kiện nạp nh cho tổ bơm Cấu tạo - Hệ thống sử dụng bơm piston để vận chuyển nhiên liệu Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 37 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ 1- Con đội, 2- piston, 3- Van hút, 4- Lò xo, 5- Van đẩy 1.1 Hình 4.1- Sơ đồ nguyên lý bơm piston nguyên lý hoạt động - Piston đợc dẫn động trục cam bơm cao áp thông qua đội 1, vận động ngợc lại piston lò xo điều khiển Khi piston chuyển dịch theo lực tác dụng lò xo, nhiên liệu qua van hút vào không gian chứa lò xo bơm, lúc không gian phía đội nhiên liệu đợc bơm vào đờng ống dẫn tới bầu lọc piston dịch chuyển theo lực đẩy đội nhiên liệu từ không gian chứa lò xo có phần vào không gian phía đội không gian có đội nên chứa hết số nhiên liệu từ không gian chứa lò xo đẩy ra, số nhiên liệu dôi tới bình lọc - Trong trờng hợp nhiên liệu tuần hoàn hệ thống áp suất thấp lượng nhiên liệu bơm chuyển nhiên liệu cấp phải lợng nhiên liệu phun vào động Lúc vận động piston lực lò xo tạo ngừng lại áp suất nhiên liệu đờng dẫn tới bầu lọc tới không gian phía đội tạo lực đẩy piston cân với lực đẩy lò xo.Nh lợng nhiên liệu cung cấp cho động đợc điều chỉnh tự động qua thay đổi hành trình có ích piston Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 38 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ -Thông thờng bơm chuyển nhiên liệu tạo áp suất từ 0,15 ÷ 0,2 MN/m2 Tính toán bơm chuyển nhiên liệu Việc tính toán bơm chuyển nhiên liệu cần xác định đợc lu lợng cột áp bơm Qua lựa chọn bơm có lu lợng cột áp tơng đơng với giá trị lu lợng cột áp tính đợc a Lưu lượng bơm Để đảm bảo nhiên liệu đợc cấp liên tục cho bơm cao áp làm việc bầu lọc bị cáu bẩn gây sức cản lớn giới hạn cho phép lưu lượng bơm chuyển nhiên liệu phải lớn 2- 3.5 lần lợng nhiên liệu cực đại cấp cho động Chọn : Q = 3,5.G’ (3-1) Trong : G’- Lợng nhiên liệu cực đại cấp cho động 1h (Động tải 10%) G’ = 1,1.G (3-2) G - Lợng nhiên liệu cấp cho động chạy chế độ định mức 1h G = ge Ne /1000 (3-3) Trong : ge - Suất tiêu hao nhiên liệu có ích động cơ; ge = 160 (g/cv.h) Ne - Công suất thiết kế động cơ; Ne = 239,16 (cv) Thay giá trị vào công thức (3-1), (3-2), (3-3) kết quả: Q = 42,092 (kg/h) b Cột áp bơm - Các bơm nhiên liệu thờng tạo áp suất đẩy từ 0,15 – 0,2 MN/m chọn bơm có áp suất đẩy P = 0,2 (MN/m2) Cột áp bơm đợc tính theo công thức sau: H=P/γ (3- 4) Trong đó: H - Cột áp bơm P - áp suất đẩy bơm γ - Trọng lượng riêng nhiên liệu; γ = 8,5.103 (N/m3) Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 39 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ Thay giá trị vào công thức (3- 4) ta đợc: Vậy cần chọn bơm chuyển nhiên liệu có: Cột áp: H = 24 mH2O Lưu lượng: Q = 2164(kg/h) 4.4.4 Tính toán két trực nhật a Nhiệm vụ két trực nhật Trực tiếp cung cấp nhiên liệu cho động dùng hàng ngày Thể tích két phải đảm bảo cho động làm việc chế độ thiết kế khoảng 24 ÷ 48 b Tính thể tích két Thể tích két trực nhật tính theo công thức sau: V = k G T γ (4-1) Trong đó: V- Thể tích két trực nhật k - Hệ số dự trữ két; chọn k = 1,1 G -Lượng nhiên liệu động tiêu thụ 1h; G = 38,266 (kg/h) γ - Trọng lượng riêng nhiên liệu; γ = 0,85.103 (kg/m3 ) T - Thời gian đảm bảo cho động làm việc; chọn T = 48h Thay giá trị vào công thức (4-1) ta đợc kết quả: V = 2,377 (m3) Chọn V = (m3) Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 40 [...]... học: DIESEL TÀU THUỶ Bảng 2 : α 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 21 0 22 5 24 0 25 5 27 0 28 5 300 315 330 345 360 375 390 405 420 435 450 465 Pk 2. 5 2. 467 2. 43 2. 39 2. 35 2. 31 2. 27 2. 22 2.17 2. 12 2.07 2. 02 1.96 1.97 2. 23 2. 52 2.84 3.56 4.83 6.89 10.6 18.35 34.55 60.53 89 .2 91.87 8 50.11 29 .83 18 16.7 8.35 5.965 ω =78,5 (rad/s) ; R= 0,1 125 (m) Pj -4.68 -4.43 -3.71 -2. 65 -1.40 -0.16 0.94 1.78 2. 34... 0 0. 02 -0.41 -1 -1.56 -1.99 -2. 25 -2. 37 -2. 39 Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 435 450 465 480 495 510 525 540 17.04 9 .29 6.99 5.37 4.07 2. 74 1 .24 0 0.34 -2. 38 -3.85 -4.91 -5.85 -6. 52 -6 .22 -5.83 8.67 5. 82 4 .23 3. 02 2.04 1.37 0. 62 0 0.17 -1.49 -2. 33 -2. 76 -2. 93 -3 .26 -3.11 -2. 92 8.67 5. 82 4 .23 3. 02 2.04 1.37 0. 62 0 0 0 0 0 0 0 0 0 22 0 0 0 0 0 0 0 0 0.17 -1.49 -2. 33 -2. 76 -2. 93 -3 .26 -3.11 -2. 92 9.78... 2. 84 3.41 -1.96 -3. 12 -4.65 -9.49 8.33 28 .25 5.37 37 .27 -4.91 -6.47 37.19 16.38 17. 02 -2. 24 -1.19 -0.78 3.41 -5.33 0.38 -1.03 -3. 12 -6 .2 44.94 38.41 40.19 -8.98 28 .25 5.37 -2. 24 2. 84 37 .27 -4.91 -5.33 119. 32 71.17 19.14 74 .23 5.37 -2. 24 -1.19 -0.78 -4.91 -5.33 0.38 -1.03 -4.79 88.83 72. 63 80.79 28 .25 5.37 -2. 24 -1.19 37 .27 -4.91 -5.33 0.38 29 9 .22 21 7 .21 34.09 23 4.6 -8.98 2. 84 52. 89 -2. 24 -5.33 28 .25 ... -5.95 -6.93 -9. 42 -15.95 -31.08 -56 .22 85.49 87.63 46.77 27 .61 16.89 17.04 9.59 7.98 11 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ 480 495 510 525 540 555 570 585 600 615 630 645 660 675 690 705 720 4.77 4.37 4 .21 3.6 3.579 3.01 2. 96 2. 9 2. 84 2. 76 2. 72 2.67 2. 62 5.58 2. 55 2. 52 2.45 2. 34 2. 65 2. 81 2. 81 2. 81 2. 81 2. 77 2. 65 2. 34 1.78 0.94 -0.13 -1.40 -2. 65 -3.71 -4.43 -4.68 7.11 7. 02 7. 02 6.41 6.39 5. 82 5.73 5.55... 5.37 4.07 2. 74 1 .26 0.00 -1.14 -2. 24 -3 .22 -3. 92 -4.09 -3.66 -2. 62 -1.19 -2. 44 0.71 0.61 0 -4.91 -5.85 -6. 52 -6 .29 -6.39 -5.71 -5.33 -4. 62 -3.58 -2. 26 -0.94 0.05 0.38 1.70 -0.93 -1.81 -2. 23 1.57 1 .26 0.88 0.41 0.00 -0.38 -0. 72 -0.99 -1.14 -1. 12 -0.94 -0.63 -0 .27 -0. 52 0.15 0. 12 0 7 .28 7.13 7.07 6. 42 -6.39 -5.83 -5.78 -5.64 -5.30 -4.68 -3.77 -2. 62 -1 .25 -2. 98 1.17 1.91 -2. 23 12 Thiết kế môn học: DIESEL. .. -1.96 -2. 41 -2. 89 -3.47 -4.49 Z”4 -2. 39 -2. 35 -2. 33 -2. 16 -1.79 -1.33 -0.74 0.07 1. 42 α5 540 555 570 585 600 615 630 645 660 0 -1.14 -2. 24 -3 .22 -3. 92 -4.09 -3.66 -2. 62 -1.19 9. 12 -6.55 4.56 675 -2. 44 Z’5 -2. 92 -2. 86 -2. 67 -2. 31 -1.79 -1.13 -0.47 0.03 0.19 T’5cosγ 0 -0.57 -1. 12 -1.61 -1.96 -2. 05 -1.83 -1.31 -0.6 1.7 -1 .22 0.85 -1 .22 0 0 24 .77 -9.39 12. 39 690 0.71 -0.93 0.36 -0.47 0.36 0 53 .25 -9. 02 26.63... -8.71 25 . 72 0 0 0 42. 75 0 41.66 13.75 0 0 40.61 13.44 39.68 22 .43 0 0 29 .59 22 .04 29 .08 19.15 0 0 13.34 19.04 13 .26 12. 5 0 0 3.96 12. 96 4.11 24 .7 7 53 .2 5 85.4 9 83.0 1 37 .2 7 15.7 8 5.1 0 42. 75 13.7 40.61 5 22 .4 29 .59 3 19.1 13.34 5 12. 5 3.96 21 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ 615 630 645 660 675 690 705 720 75 90 105 120 135 150 165 180 2. 22 3 .21 3.61 3.41 2. 77 1.89 0.95 0 0.04 -0. 82 -1.99 -3. 12 -3.97... MTT53 - ĐH2 15 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ 8 α1 T1 (độ ) KG cm 2 0 15 30 45 60 75 90 0 -0.63 -0.78 -0 .21 0. 92 2 .22 3 .21 2 T2 α3 T3 (độ) KG cm 2 (độ ) KG cm 2 90 105 120 135 150 165 180 3 .21 3.61 3.41 2. 77 1.89 0.95 0 630 645 660 675 690 705 720 Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 -3.66 -2. 62 -1.19 -2. 44 0.71 0.61 0 α4 T4 (độ) KG cm 2 180 195 21 0 22 5 24 0 25 5 27 0 0 -0.94 -1.96 -3.00 -3. 92 -4. 82 -5.77... MTT53 - ĐH2 19 Thiết kế môn học: DIESEL TÀU THUỶ α 0 15 30 45 60 75 90 105 120 α4 180 195 21 0 22 5 24 0 25 5 27 0 28 5 300 135 315 150 330 165 345 180 195 21 0 22 5 24 0 25 5 27 0 28 5 300 315 360 375 390 405 420 435 450 465 480 495 T4 0 -0.94 -1.96 -3 -3. 92 -4. 82 -5.77 -6.93 -8.98 13.09 18.78 18.03 0 28 .11 28 .25 22 .66 16.1 17.04 9 .29 6.99 5.37 4.07 Z4 -4.77 -4.69 -4.65 -4.31 -3.58 -2. 66 -1.48 0.14 2. 84 T”4 0... -0.50 -0 .26 0. 02 0.31 0.58 0.80 0.95 1.00 C 0 0.06 0.13 0.18 0 .22 0 .25 0 .26 0 .25 0 .22 0.18 0.13 0.06 0.00 -0.06 -0.13 -0.18 -0 .22 -0 .25 -0 .26 -0 .25 -0 .22 -0.18 -0.13 -0.06 0.00 -4.43 -3.71 -2. 65 -1.40 -0.16 0.94 1.78 87.45 46.40 27 .18 16.49 16.54 9 .29 7.74 0.95 0.80 0.58 0.31 0. 02 -0 .26 -0.50 0.06 0.13 0.18 0 .22 0 .25 0 .26 0 .25 0. 32 0.61 0.83 0.98 1.03 1.00 0.90 B Đinh Duy Khoa - Lớp MTT53 - ĐH2 ; mt