Đồ án tính toán thiết kế động cơ đốt trong

Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ Lời nói đầu Động đốt đóng vai trò quan trọng kinh tế, nguồn động lực cho phương tiện vận tải ô tô, máy kéo, xe máy, tàu thuỷ, máy bay máy công tác máy phát điện, bơm nước… Động đốt nguồn cung cấp 80% lượng giới Chính việc tính toán thiết kế đồ án môn học động đốt đóng vai trò quan trọng sinh viên chuyên ngành động đốt Đồ án tính toán thiết kế đồ án môn học động đốt đồ án đòi hỏi người thực phải sử dụng tổng hợp nhiều kiến thức chuyên ngành kiến thức môn học sở Trong trình hoàn thành đồ án giúp cho em củng cố nhiều kiến thức học giúp em mở rộng hiểu sâu kiến thức chuyên ngành kiến thức tổng hợp khác Đồ án bước tập dượt quan trọng cho em trước tiến hành làm đồ án tốt nghiệp sau Mặc dù cố gắng nhiều để hoàn thành đồ án cách tốt nhất, song hạn chế kiến thức kinh nghiệm thực tế nên trình làm không tránh sai sót em mong đóng góp thầy cô toàn thể bạn để đồ án em hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Dương Xuân Mỹ toàn thể thầy cô giáo Bộ môn Động Cơ Đốt Trong tạo điều kiện giúp em hoàn thành đồ án tốt đẹp Sinh viên Trần Văn Lý SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ Phần 1: Tính Nhiệt Số liệu ban đầu đồ án môn học ĐCĐT Họ tên sinh viên: Trần Văn Lý Khóa: Các số liệu phần tính toán nhiệt TT Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Kiểu động AUDI2.0 Số kỳ τ kỳ Số xilanh i - Thứ tự nổ 1-3-4-2 - Hành trình piston S 92,8 mm Đường kính xilanh D 82,5 mm Góc mở sớm xupáp nạp α1 26 độ Góc đóng muộn xupáp nạp α2 48 độ Góc mở sớm xupáp xả β1 32 độ 10 Góc đóng muộn xupáp xả β2 độ 11 Góc phun sớm ϕi 15 độ 12 Chiều dài truyền ltt 144 mm 13 Công suất động Ne 126 ml 14 Số vòng quay động N 5300 v/ph 15 Suất tiêu hao nhiên liệu ge 175 16 Tỷ số nén ε 10,7 17 Trọng lượng truyền mtt 0,64 kg 18 Trọng lượng nhóm piston mpt 0,36 kg Ghi Đ/cơ Xăng, không tăng áp 92,673kWh g/ml.h 237,933g/kWh 1.1 Các thông số chọn 1) áp suất môi trường p0 SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ - Áp suất môi trường p0 áp suất khí Với động không tăng áp ta có áp suất khí áp suất trước xupap nạp nên ta chọn: P0 = 0,1(Mpa) 2) Nhiệt độ môi trường T0 - Nhiệt độ môi trường chọn lựa theo nhiệt độ bình quân năm Với động không tăng áp ta có nhiệt độ môi trường nhiệt độ trước xupap nạp nên: T0 = 240C = 2970K 3) Áp suất cuối trình nạp pa - Áp suất cuối trình nạp p a với động không tăng áp ta chọn phạm vi: Pa = (0,8 – 0,9)p0 = 0.8.p0 = 0,8.0,1 = 0.08 (MPa) 4) Áp suất khí thải pr: - Áp suất khí thải pr chọn phạm vi: pr = (1,10-1,15).pk = 1,15pk = 1,15.0,1 = 0,115 (MPa) 5) Mức độ sấy nóng môi chất Mức độ sấy nóng môi chất Error: Reference source not found chủ yếu phụ thuộc vào loại động Xăng hay Diesel Với động Xăng ta chọn: 6) Nhiệt độ khí sót (khí thải) Tr: Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại động Thông thường ta chọn: Tr = (800 – 1000)Error: Reference source not found = 1000Error: Reference source not found 7) Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt : t Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt Error: Reference source not foundt chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiệu đính: SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ Error: Reference source not foundt 8) Hệ số quét buồng cháy = 1.16 : Với động không tăng áp ta thường chọn hệ số quét buồng cháy Error: Reference source not found2 là: Error: Reference source not found2 9) Hệ số nạp thêm =1 : Hệ số nạp thêm Error: Reference source not found1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí Thông thường ta chọn: Error: Reference source not found1 = (1,02 – 1,07) = 1.03 10) Hệ số lợi dụng nhiệt điểm z ξ z : Hệ số lợi dụng nhiệt điểm z ξ z phụ thuộc vào chu trình công tác động Với loại động Xăng ta thường chọn: ξ z = 0,85 ÷ 0,92 = 0,88 11) Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b ξ b : Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b ξ b tuỳ thuộc vào loại động Xăng hay Diesel Với loại động Xăng ta chọn: ξ b = 0,85 ÷ 0,95 = 0,9 12) Hệ số hiệu đính đồ thị công ϕ d : Hệ số hiệu đính đồ thị công ϕ d phụ thuộc vào loại động Xăng hay Diesel Với động Xăng ta chọn: ϕ d = 0,92 ÷ 0,97 = 0,97 1.2 Tính toán trình công tác: 1.2.1 Tính toán trình nạp: 1) Hệ số khí sót γ r : SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ Hệ số khí sót γ r tính theo công thức: γr = λ2 (Tk + ∆T ) pr Tr pa 1  ÷ m p  ε λ1 − λt λ2  r ÷  pa  Trong m số giãn nở đa biến trung bình khí sót chọn: m = 1, 45 ÷ 1,5 = 1, 47 Thay số vào công thức tính γ r ta được: γr = 1.(297 + 20) 0,115 1000 0, 08    ÷  0,115 1,47  = 0, 04779 10, 7.1, 03 −1,16.1  ÷  0, 08  2) Nhiệt độ cuối trình nạp Ta : Nhiệt độ cuối trình nạp Ta tính theo công thức:  m −1   ÷ m   p  ( Tk + ∆T ) + λt γ r Tr  a ÷  pr  Ta = 1+ γ r Thay số vào công thức tính Ta ta được:  1,47-1   ÷  0,08  1,47  (297 + 20) + 1,16.0,04779.1000  ÷ (K)  0,115  Ta = = 349, 65 + 0,04779 3) Hệ số nạp η v : Hệ số nạp η v xác định theo công thức: 1   ÷  pr  m   Tk pa  ηv = ε λ1 − λt λ2  ÷  ε − (Tk + ∆T ) pk   pa     Thay số vào công thức tính η v ta được: SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ     ÷ 297 0, 08   0,115  1,47   ηv = 10, 7.1, 03 − 1,16.1  = 0, 7369 ÷  10, − (297 + 20) 0,1   0, 08    4) Lượng khí nạp M : Lượng khí nạp M xác định theo công thức: 432.102 pk η v g e pe Tk M1 = Trong đó: pe áp suất có ích trung bình xác định theo công thức: pe = 30.N e τ Vh n.i Vh thể tích công tác động xác định theo công thức: Vh = π D S Thay số vào công thức ta được: Vh = π 0,825.0,928 = 0, 601( dm3 ) = 0, 4961(l ) Pe = 30.92, 673.4 = 1, 0574( MPa ) 0, 4961.5300.4 M1 = 432.103.0,1.0, 7369 = 0,5161(kmol / kg nl ) 1, 0574.237,933.297 5) Lượng không khí lí thuyết cần để đốt cháy kg nhiên liệu M : Lượng không khí lí thuyết cần để đốt cháy kg nhiên liệu M tính theo công thức: M0 = C H O  + − ÷ 0, 21  12 32  Đối với nhiên liệu động Xăng ta có: C = 0,855; H = 0,145; O = nên thay SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ vào công thức tính M ta được: M = 0,512(kmol / kg nl ) 6) Hệ số dư lượng không khí α : Đối với động Xăng hệ số dư lượng không khí α xác định theo công thức: α= M1 − µ nl M0 nl Trong đó: µ = 114 Thay số vào công thức tính hệ số dư lượng không khí α ta được: α= 114 = 0,9909 0,512 0,5161 − 1.2.2 Tính toán trình nén: 1) Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình không khí: mcv = 19,806 + 0,00209.T ( kJ / kmol.do) 2) Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản phẩm cháy: Với động Xăng có hệ số dư lượng không khí α < tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình không khí xác định theo công thức: mcv'' = ( 17,977 + 3,504.α ) + ( 360,34 + 252, 4.α ) 10 −5.T Thay số ta được: 0, 0061 mcv'' = ( 17,997 + 3,504.0,9909 ) + ( 360,34 + 252, 4.0,9909 ) 10 −5.T = 21, 444906 + T 2 3) Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp: Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp trình nén mcv' tính theo công thức: mcv' = mcv + γ r mcv'' b' = av' + v T (kJ / kmol.do) 1+ γ r SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ Thay số ta được: 0, 0061   19,806 + 0, 00209.T + 0,04779  21, 444906 + T ÷   = 19,881 + 0, 004267 T (kJ / kmol.do) ' mcv = + 0, 04779 Do ta có: mcv' = av' + bv' T  a ' = 19,881 → 'v bv = 0, 00426 4) Chỉ số nén đa biến trung bình n1 : Chỉ số nén đa biến trung bình n1 xác định cách giải phương trình: n1 − = 8,314 a + b Ta ε n1 −1 + ' v ' v ( ) Thay n1 = 1, 2436 vào hai vế phương trình ta được: n1 − = 0, 2436 8,314 ' v b a + Ta ( ε n1 −1 + 1) ' v = 8,314 0,00426 19,881 + 349, 65 ( 10, 71,2436 −1 + 1) = 0, 24379 Vậy ta có sai số hai vế phương trình là: ∆n1 = 0, 24379 − 0, 2436 100% = 0, 0799% < 0, 2% 0, 2436 Vậy ta có nghiệm phương trình là: n1 = 1, 2436 5) áp suất cuối trình nén pc : áp suất cuối trình nén pc xác định theo công thức: pc = pa ε n1 Thay số ta xác định được: SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ pc = 0, 08.10, 71,2436 = 1,5249( MPa) 6) Nhiệt độ cuối trình nén Tc : Nhiệt độ cuối trình nén Tc xác định theo công thức: Tc = Ta ε n1 −1 Thay số ta được: Tc = 349, 65.10, 71,2436−1 = 622,9( K ) 7) Lượng môi chất công tác trình nén M c : Lượng môi chất công tác trình nén M c xác định theo công thức: M c = M + M r = M ( + γ r ) Thay số ta được: M c = 0,5161 ( + 0, 04779 ) = 0,541(kmol / kg nl ) 1.2.3 Tính toán trình cháy: 1) Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β : Ta có hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β xác định theo công thức: β0 = M M + ∆M ∆M = = 1+ M1 M1 M1 Với động xăng ta sử dụng công thức : H O + − ) + 0,21(1 − α) M 32 µnl β0 = + αM + ( µnl Thay số ta được: 0,145 + − ) + 0, 21(1 − 0,9909).0, 512 32 114 β0 = + = 1, 0551 0, 9909.0,512 + 114 ( 2) Hệ số thay đổi phân tử thực tế β : Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β xác định theo công thức: SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ β0 + γ r 1+ γ r β= Thay số ta xác được: β= 1, 0551 + 0, 04779 = 1, 0526 + 0, 04779 3) Hệ số thay đổi phân tử thực tế điểm z β z : Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế điểm z β z xác định theo công thức: βz = 1+ β0 − χ z 1+ γ r Trong ta có: χz = ξ z 0,88 = = 0,97778 ξ b 0,9 Thay số ta được: βz = 1+ 1, 0551 − 0,97778 = 1, 0515 + 0, 04779 4) Lượng sản vật cháy M : Ta có lượng sản vật cháy M xác định theo công thức: M = M + ∆ M = β M Thay số ta được: M = 1,0551.0,5161 = 0,5446(kmol / kg.nl ) 5) Nhiệt độ điểm z Tz : Đối với động Xăng, nhiệt độ điểm z Tz xác định cách giải phương trình sau: ( ) , '' ξ z (.QH − ∆Q) + mcv Tc = β z mcvz Tz (**) M 1.(1 + γ r ) Trong đó: QH nhiệt trị thấp nhiên liệu Xăng ta có: QH = 44000(kJ / kg.nl ) ∆Q nhiệt lượng tổn thất nhiên liệu cháy không hết đốt 1kg nhiên 10 SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ 3) Ta xác định tổng phụ tải tác dụng điểm là: ∑Q Gía trị = 0a + 0b + 0c + 0d + 0e ∑ Q giá trị khác ghi bảng sau: 4) Chọn tỉ lệ xích µ m = 1/ 50 từ tính giá trị biểu diễn tổng phụ tải Q∑i thể đồ thị ta đồ thị mài mòn chốt khuỷu 20 g 10 O 0 fe Q0 d bc Pk +T O' a 1413 12 11 10 15 16 17 a Oc 18 19 20 21 22 23 Ptt Q 400 360 +Z 39 SVTH: Trần Văn Lý 317 210 1 ΣQ1 ΣQ2 ΣQ3 ΣQ4 33 382 ΣQ23 ∆i 176 ΣQ22 1656 65 ΣQ21 ΣQ 46 SVTH: Trần Văn Lý ΣQ20 ΣQ19 ΣQ18 ΣQ17 ΣQ16 ΣQ15 ΣQ14 ΣQ13 ΣQ12 ΣQ11 ΣQ10 ΣQ9 ΣQ8 ΣQ7 ΣQ6 ΣQ5 458 ΣQ0 1 1 1 1 1 1 40 32 31 1547 382 382 1611 176 176 65 1 1 1 27,4 1372 382 1 210 19,8 991 1 210 317 10,68 534 1 1 210 4,38 219 1 1 210 210 210 317 317 317 458 317 458 458 458 0,26 13 1 1 1 0,44 1,84 3,26 163 46 38,5 92 46 38,5 39 39 22 38,5 39 45 45 45 4,46 223 5,46 273 6,34 317 7,1 355 7,83 391,5 52 8,67 433,5 45 52 61 9,77 488,5 65 39 45 52 61 72 52 71 52 61 72 71 52 61 72 71 10 61 72 71 10 61 72 71 10 61 71 10 72 10 72 10 17 72 16 71 15 71 14 71 13 10 1 12 10 1 11 10 1 1 10 1 1 1 1 1 11,87 593,5 176 65 46 38,5 39 45 52 61 72 18 18,07 903,5 382 176 65 46 38,5 39 45 52 61 19 26,03 1301,5 382 176 65 46 38,5 39 45 52 458 20 31,3 1566,5 382 176 65 46 38,5 39 45 317 458 21 34,63 1731,5 382 176 65 46 38,5 39 210 317 458 22 33,87 1693,5 382 176 65 46 38,5 210 317 458 23 Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ Phần 3: Tính nghiệm bền chi tiết 3.1 Kiểm nghiệm bền trục khuỷu Tính sức bền trục khuỷu bao gồm tính sức bền tĩnh tính sức bền động Do trục khuỷu dầm siêu tĩnh nên tính toán gần đúng, người ta phân trục khuỷu làm nhiều đoạn, đoạn dầm tĩnh định nằm hai gối tựa hai ổ trục Thông thường, đoạn khuỷu Khi tính toán ta phải xét khuỷu chịu lực lớn để tính cho khuỷu pr1 a pr1 a Z b T' b Z' T'' C2 dck Z'' A C1 A T dch c c pr2 pr2 l'' l' l0 pr1 A A b pr1 T'' Z'' T h Z T' Z' pr2 pr2 Ký hiệu lực sơ đồ sau : T, Z: Lực tiếp tuyến lực pháp tuyến tác dụng chốt khuỷu (MN) Pr1, Pr2: Lực quán tính ly tâm má khuỷu đối trọng (MN) 41 SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ C1, C2: Lực quán tính ly tâm chốt khuỷu khối lượng truyền quy dẫn đầu to (MN) Z’, Z’’: Các phản lực gối tựa nằm mặt phẳng khuỷu (MN) T’, T’’: Các phản lực gối tựa nằm mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng khuỷu (MN) Mk’, Mk’’: mômen xoắn cổ trục bên trái cổ trục bên phải khuỷu trục tính toán (MNm) Do ta có : Mk’ = ΣTi-1.R Mk’’ = Mk’ + T.R = ΣTi.R R: bán kính khuỷu (m) ΣTi-1 : tổng lực tiếp tuyến khuỷu đứng trước khuỷu tính toán Người ta giả thiết ứng suất lớn tác dụng khuỷu nguy hiểm xảy trường hợp sau: + Trường hợp : Chịu lực PZmax khởi động + Trường hợp : Chịu lực Zmax làm việc + Trường hợp : Chịu lực Tmax làm việc + Trường hợp : Chịu lực ΣTmax Trong thực tế vận hành động lực tác dụng trường hợp lớn trường hợp lực tác dụng lên trục khuỷu trường hợp lớn trường hợp Vì ta tính nghiệm bền hai trường hợp 3.1.1 Trường hợp chịu lực PZmax Đây trường hợp khởi động Do tốc độ động nhỏ nên ta bỏ qua ảnh hưởng lực quán tính lực tác dụng lại lực áp suất lớn khí thể xylanh pzmax Giả thiết lúc lực xuất điểm chết ( gần ) nên α = 0; T = 0; PJ = 0, Pr = 42 SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt Z a Z' GV:Dương Xuân Mỹ a b'' b' l' Z'' l'' l0 πD Z = PZmax = p Zmax FP = p Z max Z = 7,125 π (82.10−3 )2 = 0,0376272479 MN Do trục khuỷu hoàn toàn đối xứng nên : Z’ = Z’’ = Z 0, 0376272479 = 0, 01881362396 MN = 2 3.1.1.1 Tính nghiệm bền chốt khuỷu, mô men uốn chốt khuỷu Mu =Z’.l’ = 0, 01881362396 59.10-3 = 1,110003813.10-3 MNm Vơi l’ = a+ Lck b + =34+12,5+12,5=59 (mm) 2 Ứng suất uốn chốt khuỷu là: σu = Mu (MN/m2) Wu 43 SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ Trong : Wu : mô đun chống uốn tiết diện ngang chốt Vì chốt chốt đặc nên : Wu = 0,1d ch3 = 0,1.(48.10-3)3 =11,0592.10-6 m3 Mu 1,110093813.10−3 ⇒ σu = = = 100,3692 MN/m2 11, 0592.10−6 Wu Đối với trục khuỷu động làm thép hợp kim nên ta có [σu] = 120 MN/m2 nên đảm bảo bền 3.1.1.2 Tính nghiệm bền má khuỷu Lực pháp tuyến Z gây uốn nén A-A Ứng suất uốn má khủyu: Z ' b ' Mu σu = = hb (MN/m2) Wu 0, 01881362396.25.10 −3 σu = 122.10−3.(25.10−3 )2 = 37,0104 MN/m2 Ứng suất nén má khuỷu σn = Z 0,0376272479 = =6,168MN/m2 −6 2.25.122.10 2bh Ứng suất tổng σΣ = σu + σn = 37,0104 + 6,168 = 43,1784 MN/m2 < [σu] = 180 MN/m2 Do má khuỷu đủ độ bền 3.1.1.3 Tính nghiệm bền cổ trục Ứng suất uốn cổ trục Mu Z ' b ' σu = = MN/m2 Wu Wu 44 SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ Wu = 0,1d ch3 = 0,1.(48.10-3)3 =11,0592.10-6 m3 Mu Z ' b ' 0, 01881362396.25.10 −3 σu = = = = 42,529 MN/m2 Wu 11, 0592.10−6 Wu ⇒ σu < [σu] = 100 MN/m2 3.1.2 Trường hợp chịu lực Tmax Vị trí tính toán khuỷu trục nguy hiểm lệch so với vị trí ĐCT góc α=αTmax = 3800 Tmax=42,39.0,021175=0,8976 MN m pr1 Z a c1 pr1 a Tmax c2 A Z' T' A A A b' b'' T'' III Z'' M''k II c' l' I c'' pr2 l'' pr2 IV b l0 Lúc n ≠ 0, T = Tmax tồn lực quán tính Căn vào đồ thị T = f(α) ta xác định trị số lực tiếp tuyến góc tương ứng α0 3800 5600 200 2000 T (MN/m2) 0,8976 -0,2215 -0,5858 -0,2065 45 SVTH: Trần Văn Lý h M'k Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ Bảng 3.1 : Bảng tìm khuỷu nguy hiểm A khủy 3800 Tmax=0,8976 5600 -0,2215 200 -0,5858 2000 -0,2065 -0,5858 -0,2065 Tmax=0,8976 ∑Ti-1=0,465 -0,2215 ∑Ti-1=-0,1053 -0,2065 Tmax=0,8976 -0,2215 -0,5858 Tmax=0,8976 -0,2215 ∑Ti-1=-0,1154 -0,5858 -0,2065 ∑Ti-1=0,0334 Từ bảng ta thấy khuỷu thứ có (∑Ti-1)max đồng thời chịu Tmax ta tính toán cho khuỷu Ta có : 0,8976.π (82.10−3 ) Tmax = 0,8976.Fp = =4,740.10-3 MN Tmax 4, 740.10−3 = ⇒ T’ = T” = = 2,37.10-3 MN 2 Z 380 = z.Fp = C1 = mch.R.ω2 = ⇒ C1 = 85, 668.0, 021175.π (82.10 −3 ) = 12,270.10-3 MN π (d ch2 ) Lck ρ R.ω π 482.10−6 25.10−3.7800.46, 4.10 −3.555, 0152 ⇒ C1 = 5043,5 Kgm/s2 =5,0435.10-3 MN C2 = m2.R.ω2 = 0,462.46,4.10-3.555,015 = 66034 N = 6,6034.10-3 MN ⇒Z’=Z”= Z − (C1 + C2 ) 12, 270.10−3 − (5, 0435.10−3 + 6, 6034.10−3 ) = = 3,1155.10-4 MN 2 3.1.2.1 Tính nghiệm bền chốt khuỷu Ứng suất uốn mặt phẳng khuỷu trục M xu Z ' l ' + p r1a − p r c σ = = Wux Wux x u MN/m2 46 SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ Wux = Wuy = 0,1dch3 = 11,0592.10-6 m3 Pr1 = mmk.rmk.ω2 = 0,104.64.10-3.555,0152 = 2,0503.10-3 MN Pr2 = mđt.rđt.ω2 =1,2.45.10-3 555,0152 = 16,634.10-3 MN 3,1155.10 −4 59.10−3 + 2, 0503.10 −3.34.10−3 − 16, 634.10−3.25.10−3 ⇒σ = 11, 0592.10 −6 x u = -37,5942 MN/m2 Ứng suất uốn mặt phẳng thẳng góc với mặt phẳng khuỷu trục M yu T ' l ' 2, 37.10−3.59.10−3 σ = = W = 11, 0592.10−6 =12,6438 MN/m2 Wuy uy y u Ứng suất uốn tổng cộng σu = (σ ) + (σ ) x u y u = (−37,5942) + 12, 6438 =12,6438 MN/m2 Ứng suất xoắn chốt khuỷu −3 M k ( ΣTi −1.Fp + Tmax ) R (0, 465.π (82.10 ) + 4,740.10−3 ).46, 4.10−3 τx= = = 2Wux Wx 2.11, 0592.10−6 '' = 15,09509MN/m2 Ứng suất tổng chịu uốn xoắn σΣ = 2 σ u + 4τ x = 12, 64382 + 4.15, 095092 = 32,731MN/m2 ⇒ σ∑ < [σu] = 120 MN/m2 3.1.2.2 Tính nghiệm bền cổ trục Ta tính cổ bên phải cổ chịu lực lớn cổ bên trái Ứng suất uốn lực pháp tuyến Z’’ gây ra: σxu M xu Z ''b '' 3,1155.10 −4.25.10−3 = = = = 0,7042MN/m2 −6 W 11,0592.10 Wux ux Ứng suất uốn lực T’’ gây mặt phẳng thẳng góc với mặt phẳng khuỷu: 47 SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ M yu T '' b '' 2,37.10−3.25.10−3 σ = = = = 5,3575 MN/m2 −6 11, 0592.10 Wuy Wuy y u Ứng suất xoắn cổ trục −3 M k ( ΣTi −1.Fp + Tmax ) R (0, 465.π (82.10 ) + 4,740.10−3 ).46, 4.10−3 τx= = = 2Wux Wx 2.11,0592.10−6 '' = 15,09509MN/m2 Ứng suất tổng chịu uốn xoắn: (σ ) + (σ ) x u σΣ= y u 2 2 + 4τ x = 0, 7042 + 5, 3575 +4.15, 09509 =30,6699MN/m ⇒ σ∑ < [σu] = 100 MN/m2 3.1.2.3 Tính sức bền má khuỷu Ta tính nghiệm bền má khuỷu bên phải má thường dch chịu lực lớn má bên trái Ứng suất uốn lực pháp tuyến Z’’ gây R I dck 3,1155.10−4 25.10−3 r '' '' Zb M uz σuz= = bh = 25.10−3.1222.10−6 = 0,1255MN/m2 Wu 6 Ứng suất uốn lực T’’ gây ra: σuT = M uT WuT T '' r 2,37.10−3.64.10−3 = bh = 25.10−3.1222.10−6 = 2,4458 MN/m2 6 Với r : khoảng cách từ tâm cổ trục khuỷu đến tiết diện nguy hiểm má Ứng suất uốn lực Mk’’ gây ra: '' σuM= Mk = WuM ( ΣT i −1 Fp + Tmax ) R bh (0, 465.π = (82.10−3 )2 + 4, 740.10−3 ).46, 4.10−3 25.10−3.122 2.10−6 σuM = 5,3837 MN/m2 Ứng suất nén má khuỷu lực phương pháp tuyến Z ,, 48 SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt σn = GV:Dương Xuân Mỹ Z '' − Pr 3,1155.10−4 − 16, 634.10−3 = = -5,3516 MN/m2 25.122.10−6 bh Ứng suất kéo má khuỷu lực P r σ Pr = Pr 16, 634.10−3 = =5,4538 MN m −6 bh 25.122.10 ứng suất kéo má khuỷu lực p r1 σ pr = p r1 2, 0503.10−3 = = 0,6722 ( MN m ) −6 bh 25.122.10 ứng suất xoắn T’’ gây ra: T '' b '' τx = MN/m2 Wx Trong : Wx : mô đun chống xoắn má (m3) Do tiết diện chịu xoắn má tiết diện hình chữ nhật nên + điểm 1, 2, 3, : τx = + điểm I, II : τx = τmax + điểm III, IV : τx = τmin τmax τmin xác định : T '' b '' τmax = MN/m g1 b.h τmin = g2τmax Các hệ số g1 g2 phụ thuộc vào tỷ số h/b, h/b = 2,05 tra đồ thị hình (VIII-17a) [Sách kết cấu tính toán động đốt trong] ta xác định g1 = 0,245; g2 = 0,805 T '' b '' 2,37.10 −3.25.10 −3 ⇒ τmax = = 0, 245.(25.10 −3 ) 122 = 3,1716MN/m g1 b.h ⇒ τmin = g2τmax= 0,805 3,1716= 2,5531MN/m2 49 SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ Để tìm ứng suất tổng má ta phải lập bảng xét dấu với quy ước ứng suất gây nén tiết diện dương ứng suất kéo âm − − (σur + σuz ) σuM + σuM II − IV σur III σn b + I (σur + σuz ) + σur h τmin II III IV I τ max Bảng 3.2 : Bảng xét dấu ứng suất má khuỷu Điểm ứs σ nz =-5,3516 I II III IV + + + + + + + + σuz= 0,1255 σur= σut= 2,4458 σuM=5,3837 Σσ τx σ∑ + + + Σσ1 σ∑1 + + Σσ2 σ∑2 + + + Σσ3 σ∑3 + Σσ4 σ∑4 + + 0 ΣσI τmax σ∑I ,, 0 + ΣσII ΣσIII τmax τmin σ∑II σ∑III 0 + ΣσIV τmin σ∑IV Căn vào bảng tính ứng suất ta thấy Σσi điểm 1,2,3,4 ,I,II,III,IV 50 SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ cách cộng theo cột dọc (theo dấu) sau : Σσi = σnz ± σuzi ± σuri ± σuTi ± σuMi ⇒ Σσ1 = -8,164 MN/m2 ; Σσ2 = 2,3524 MN/m2 ; Σσ3 = -2,2882 MN/m2 ; Σσ4 = 2,5392MN/m2 ; ΣσI = -5,2261 MN/m2 ; ΣσII = 5,4771 MN/m2 ; ΣσIII = -8,2895 MN/m2 ; ΣσIV = -2,4137 MN/m2 ; σ∑ tính theo công thức sau : σ∑i = ∑ σ2i + 4τ2i ⇒ σ∑1 = Σσ1 = 8,164 MN/m2 ; σ∑2 =Σσ2 = 2,3524 MN/m2; σ∑3 = Σσ3 = 2,2882 MN/m2 ; σ∑4 = Σσ4  = 2,5392 MN/m2 ; σ∑I = 8,2187 MN/m2 ; σ∑III = 9,7360 MN/m2 ; σ∑II = 8,3806 MN/m2 ; σ∑IV = 34,6241 MN/m2 ; Các giá trị tổng σΣIi < [σ] = 180 MN/m2 má khuỷu đủ bền ******** 51 SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ MỤC LỤC 1.1 Các thông số chọn 1.2 Tính toán trình công tác: 1.2.1 Tính toán trình nạp: 1.2.2 Tính toán trình nén: 1.2.3 Tính toán trình cháy: 1.2.4 Tính toán trình giãn nở: 12 1.2.5 Tính toán thông số chu trình công tác 14 1.3 Vẽ hiệu đính đồ thị công 17 1.3.1 Hiệu đính điểm bắt đầu trình nạp: (điểm ) .19 1.3.2 Hiệu đính áp suất cuối trình nén: (điểm ) 19 .21 Phần 2: Tính toán động học, động lực học 22 2.1 Vẽ đường biểu diễn quy luật động học: 22 2.1.1 Đường biểu diễn hành trình piston .22 2.1.2 Đường biểu diễn tốc độ piston 22 2.1.3 Đường biểu diễn gia tốc piston: 23 2.2 Tính toán động lực học: .24 2.2.1 Các khối lượng chuyển động tịnh tiến: 24 2.2.2 Lực quán tính: 24 2.2.3 Vẽ đường biểu diễn lực quán tính 25 2.2.4 Đường biểu diễn 27 2.2.5 Khai triển đồ thị công thành 27 2.2.6 Khai triển đồ thị thành 28 2.2.7 Vễ đồ thị 28 2.2.8 Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến đồ thị lực pháp tuyến 28 2.2.9 Vẽ đường biểu diễn động nhiều xy lanh 32 2.2.10 Đồ thị phụ tải tác dụng chốt khuỷu: 35 2.2.11 Vẽ đường biểu diễn 36 2.2.13 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu 38 Phần 3: Tính nghiệm bền chi tiết 41 MỤC LỤC 52 52 SVTH: Trần Văn Lý Đồ án môn học động đốt GV:Dương Xuân Mỹ 53 SVTH: Trần Văn Lý [...]... SVTH: Trõn Vn Ly ỏn mụn hc ng c t trong Dkn = GV:Dng Xuõn My 4.0, 4961 = 0,82523(dm) = 82,523(mm) 3,14.0,928 Vy ta xỏc nh c sai s ng kớnh gia tớnh toỏn v thc t l: D = D Dkn = 82,8 82,523 = 0, 0231(mm) D < 0,1( mm) Vy ng kớnh xy lanh gia tớnh toỏn v thc t tho món yờu cu 1.3 V v hiu ớnh th cụng Ta chn t l xớch biu din ỏp sut trong xylanh v dung tớch cụng tỏc ca xylanh trong quỏ trỡnh nộn v gión n ln... t trong p O 0,85pz GV:Dng Xuõn My O' z c' c c'' b' r a -pj = a b b'' V f(x) v=f(x) f( a x= ) x j=f( x ) v=f(a) 21 SVTH: Trõn Vn Ly ỏn mụn hc ng c t trong GV:Dng Xuõn My Phn 2: Tớnh toỏn ng hc, ng lc hc 2.1 V cỏc ng biu din cỏc quy lut ng hc: 2.1.1 ng biu din hnh trỡnh ca piston x = f ( ) Ta tin hnh v ng biu din hnh trỡnh ca piston theo trỡnh t sau: 1) Chn t l xớch 0,7 (mm/) 2) Chn h trc to nh trong. .. lc phỏp tuyn nh sau: T = p sin ( + ) cos Z = p cos ( + ) cos 28 SVTH: Trõn Vn Ly ỏn mụn hc ng c t trong GV:Dng Xuõn My Trong ú gúc lc ca thanh truyn c xỏc nh theo gúc quay ca trc theo biu thc sau: sin = .sin Da vo cỏc cụng thc trờn v da vo th p = f ( ) ta xỏc nh c cỏc giỏ tr cho trong bng di õy theo gúc quay ca trc khuu: p T Z () (biu din, mm) sin(+)/cos (biu din,mm) cos(+)/cos (biu... trỡnh gión n pb c xỏc nh trong cụng thc: pb = pz n2 Thay s vo ta c: pb = 7,125 = 0,3360( MPa ) 10, 71,2886 5) Tớnh nhit khớ thi Trt Nhit khớ thi c tớnh theo cụng thc: m 1 p m Trt = Tb r ữ pb Thay s vo ta xỏc nh c: 1,2886 1 1,2886 0,115 Trt = 1396,5 ữ 0,3360 = 991, 25( K ) Vy ta cú sai s khi tớnh toỏn v chn nhit khớ thi l: 13 SVTH: Trõn Vn Ly ỏn mụn hc ng c t trong Trt = Trt Tr Trt 100%... th trung bỡnh trong thc t c xỏc nh theo cụng thc: pi = pi' d Vi d = 0,97 Thay s vo cụng thc trờn ta c: pi = 1,8095.0,97 = 1, 7552( MPa) 3) Sut tiờu hao nhiờn liu ch th g i : Ta cú cụng thc xỏc nh sut tiờu hao nhiờn liu ch th gi : gi = 432.103.v pk M 1 pi Tk Vy thay s vo ta xỏc nh c: 432.103.0, 7369.0,1 gi = = 118,32( g / KW h) 0,5161.1, 7552.297 14 SVTH: Trõn Vn Ly ỏn mụn hc ng c t trong GV:Dng Xuõn... ỏn mụn hc ng c t trong GV:Dng Xuõn My liu .trong iu kin