Đồ án động cơ đốt trong Động cơ Diezen

ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG PHẦN I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG I ) Trình tự tính toán : 1.1 )Số liệu ban đầu : 1- Công suất động Ne Ne =12 (mã lực) =8,83(Kw) 2- Số vòng quay trục khuỷu n n =2200 (vg/ph) 3- Đường kính xi lanh D D =95 (mm) 4- Hành trình piton S S =115 (mm) 5- Dung tích công tác Vh π.D2.S Vh = = 0,81515 (dm3) 6- Số xi lanh i i=1 7- Tỷ số nén ε ε =16 8- Thứ tự làm việc xi lanh (1-2-4-3) 9- Suất tiêu hao nhiên liệu ge g e =180 (g/ml.h) 10- Góc mở sớm đóng muộn xupáp nạp α1 ; α2 α1 =10 (độ) α2 =29 (độ) 11- Góc mở sớm đóng muộn xupáp thải 1 ,  1 =32 (độ)  =7 (độ) 12- Chiều dài truyền ltt ltt =205 (mm) 13- Khối lượng nhóm pitton mpt mpt =1,15 (kg) 14- Khối lượng nhóm truyền mtt mtt =2,262 (kg) 1.2 )Các thông số cần chọn : )Áp suất môi trường :pk Áp suất môi trường pk áp suất khí trước nạp vào đông (với đông không tăng áp ta có áp suất khí áp suất trước nạp nên ta chọn pk =po Ở nước ta nên chọn pk =po = 0,1 (MPa) )Nhiệt độ môi trường :Tk Nhiệt độ môi trường chọn lựa theo nhiệt độ bình quân năm Vì động không tăng áp nên ta có nhiệt độ môi trường nhiệt độ trước xupáp nạp nên : Tk =T0 =24ºC =297ºK )Áp suất cuối trình nạp :pa Áp suất Pa phụ thuộc vào nhiều thông số chủng loại đông ,tính tốc độ n ,hệ số cản đường nạp ,tiết diện lưu thông… Vì cần xem xét đông tính thuộc nhóm để lựa chọn Pa Áp suất cuối trình nạp pa chọn phạm vi: pa =(0,8-0,9).pk =0,9.0,1 = 0,08-0,09 (MPa) Căn vào động D12_3 dang tính ta chọn: pa =0,088 (Mpa) )Áp suất khí thải Pr : Áp suất khí thải phụ thuộc giống pa Áp suất khí thải chọn phạm vi : pr= (1,05-1,05).0,1 =0,105-0,105 (MPa) ĐÔNG CƠ DIEZEN ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG chọn Pr =0,11 (MPa) )Mức độ sấy nóng môi chất ∆T Mức độ sấy nóng môi chất ∆T chủ yếu phụ thuộc vào trình hình thành hh khí bên hay bên xy lanh Với động ddieeezeel : ∆T=20 ºC -40ºC Vì đ/c D12-3 nên chọn ∆T=29,5ºC )Nhiệt độ khí sót (khí thải) Tr Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại đông cơ.Nếu trình giản nở triệt để ,Nhiệt độ Tr thấp Thông thường ta chọn : Tr=700 ºK -1000 ºK Thông thường ta chọn : Tr =700 ºK )Hệ số hiệu định tỉ nhiêt λt : Hệ số hiệu định tỷ nhiệt λt chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiệu định Thông thường chọn λt theo bảng sau : α λt 0,8 1,13 1,0 1,17 1,2 1,14 1,4 1,11 Đối với động tính động diesel có α > 1,4 chọn λt=1,10 )Hệ số quét buồng cháy λ2 : Vì động không tăng áp nên ta chọn λ2 =1 )Hệ số nạp thêm λ1 Hệ số nạp thêm λ1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí Thông thường ta chọn λ1 =1,02÷1,07 ; ta chọn λ1 =1,0316 10 )Hệ số lợi dụng nhiệt điểm z ξz : Hệ số lợi dụng nhiệt điểm z ξz phụ thuộc vào chu trình công tác động Với loại đ/c điezen ta thường chọn : ξz=0,70-0,85 Chọn : ξz=0,75 11 )Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b ξb : Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b ξb tùy thuộc vào loại động xăng động điezel ξb lớn ξz Với loại đ/c điezen ta thường chọn : ξb =0,80-0,90 ta chọn ξb=0,85 12 )Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công φd : Thể sai lệch tính toán lý thuyết chu trình công tác động với chu trình công tác thực tế Sự sai lệch giửa chu trình thực tế với chu trình tính toán động xăng động điezel hệ số φd đ/c xăng thường chọn hệ số lớn Có thể chọn φd phạm vi: φd =0,92-0,97 ĐÔNG CƠ DIEZEN ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Nhưng đ/c điezel nên ta chọn φd =0,97 II )Tính toán trình công tác : 2.1 Tính toán trình nạp : )Hệ số khí sót γr : Hệ số khí sót γr tính theo công thức : γr= λ2(Tk+∆T) Pr Tr Pa pr (m1 ) ε.λ1-λt.λ2.( ) pa Trong m số giãn nở đa biến trung bình khí sót m =1,45÷1,5 Chọn m =1,5 γr = 1(297  29,5) 0,11 700 0,088  0,11  16.1,0316  1,1.1.   0,088  1, = 0,03823 )Nhiệt độ cuối trình nạp Ta Nhiệt độ cuối trình nạp Ta đươc tính theo công thức: (Tk+∆T)+λt.γr.TrPa( m )  Pr  Ta=     1+γr m-1 Ta= ºK  0,088  (297  29,5)  1,1.0,38.700.   0,11   1, 1   1,    =340,8 (ºK) )Hệ số nạp ηv : ηv =   Pr  Tk Pa  ε.λ1-λt.λ2.P (m)  a ε-1 Tk+∆T Pk     297 0,088   0,11  1,5  ηv= 16.1,0316  1,1. = 0.8139   16 297  29,5 0,088   0,11     )Lượng khí nạp M1 : Lượng khí nạp M1 xác định theo công thức sau : ĐÔNG CƠ DIEZEN ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG M1 = 432.103.Pk.ηv ge.Pe.Tk (kmol/kg) nhiên liệu Trong pe áp suất có ích trung bình xác định thao công thức sau: 30.Ne.τ 30.12.4 pe = = =0,59059 (MPa) Vh.n.i 0,81515.2200.1 Vậy : M1 = 432.103.0,1.0,814 = 0,8191 (kmol/kg nhiên liệu) 180.0,59059.297 )Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M o : Lượng kk lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu Mo tính theo công thức :  C H O M0 = 12+ -32 (kmol/kg) nhiên liệu  0,21  Vì đ/c điezel nên ta chọn C=0,87 ; H=0,126 ;O=0,004 0,87 0,126 0,004 Mo = ( + ) =0,4946 (kmol/kg) nhiên liệu 0,21 12 32 )Hệ số dư lượng không khí α Vì động điezel nên : M1 0,8191 α= = = 1,6560 Mo 0,495 2.2 )Tính toán trình nén : )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình không khí : — mcv = 19,806+0,00209.T =19,806 (kJ/kmol.độ) )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản phạm cháy : Khi hệ số lưu lượng không khí α >1 tính theo công thức sau : — mc''v 1,634  187,36  = 19,876+ α  + 427,86+ α .10-5 T (kJ/kmol.độ)      1,634  187,36   = 19,876   +  427,86   10-5=20,8537 (kJ/kmol.độ) , 656 , 656     )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp : — Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình hh trình nén mc'v tính theo công thức sau : — mc'v = — — mcv+γr.mc''v ĐÔNG CƠ DIEZEN 1+γr = 19,806  0,0382.20,8537  19,845  0,.382 (kJ/kmol.độ) ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ) Chỉ số nén đa biến trung bình n1: Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào thong số kết cấu thong số vận hành kích thước xy lanh ,loại buồng cháy,số vòng quay ,phụ tải,trạng thái nhiệt độ động cơ…Tuy nhiên n1 tăng hay giảm theo quy luật sau : Tất nhân tố làm cho môi chất nhiệt khiến cho n1 tăng.Chỉ số nén đa biến trung bình n1 xác cách giải phương trình sau : 8,314 n1-1 = n1-1 b'v a'v+ Ta ε +1 Chú ý :thông thường để xác định n1 ta chọn n1 khoảng 1,340÷1,390 Rất trường hợp đạt n1 khoảng 1,400 ÷ 1,410 → (theo sách Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong - trang 128 ) ( ) Vì ta chọn n1 theo điều kiện toán nao thõa mãn điều kiện toán :thay n1 vào VT VP phương trình so sánh,nếu sai số vế phương trình thõa mãn 7) : Pm= 0,015+0,0156.Vtb= 0,015+0,0156.8,433 = 0,1466 (MPa) ĐÔNG CƠ DIEZEN ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG )Áp suất có ích trung bình Pe : Ta có công thức xđ áp suất có ích trung bình thực tế xđ theo CT : Pe = Pi – Pm =0,7364 – 0,1466 = 0,5898 (MPa) Ta có trị số Pe tính trình nạp Pe (nạp) =0,6768 va Pe=0,6736 chênh lệch nhiều nên chấp nhận )Hiệu suất giới ηm : Ta có có thức xác định hiệu suất giới: ηm = pe 0,5898 =  0,8010 % pi 0, 7364 )Suất tiêu hao nhiên liệu ge : Ta có có thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là: gi 196, 27 ge= =  245, 03 (g/kW.h) ηm 0,8010 )Hiệu suất có ích ηe : Ta có có thức xác định hiệu suất có ích ηe xác định theo công thức: ηe = ηm ηi = 0,8010.0,4316 =0,3457 10 )Kiểm nghiêm đường kính xy lanh D theo công thức : Dkn = Mặt khác Vh = 4.Vh π.S (mm ) Ne.30.τ 14.30.4.0, 7355 =  0,81515 ( md3 ) Pe.i.n 0,59059 Dkn = 4.0,81515 = 0,9502419(mm) 3,14.115.10 3 Ta có sai số so với đề :0,045 (mm) III ) Vẽ hiệu đính đồ thị công : Căn vào số liệu tính pr , pa , pc , pz , pb ,n1, n2, ε ta lập bảng tính đường nén đường giãn nở theo biến thiên dung tích công tác Vx = i.Vc Vc : Dung tích buồng cháy Vh 0,81515 Vc = = = 0,054343 ( dm3 ) ε–1 16  Các thông số ban đầu: pr = ,11 MPa ; pa = 0,088MPa; pc= 3,9037 MPa pz = 7,027 MPa ; pb = 0,2903 MPa 3.1 ) Xây dựng đường cong áp suất đường nén : - Phương trình đường nén đa biến : n1 P.V = const Khi x điểm đường nén : n1 n1 Pc Vc = Px Vx 1 Pc Px = Pc = Pc n1 = n1 Vxn1 i i    Vc  ĐÔNG CƠ DIEZEN ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG n1 : Chỉ số nén đa biến trung bình n1 = 1,3685 Pc : Áp suất cuối trình nén Pc = 3,9037 ( MPa) 3.2 ) Xây dựng đường cong áp suất trình giãn nở : - Phương trình đường giãn nở đa biến : n2 P.V = const Khi x điểm đường giãn nở : n2 n2 Pz Vz = Px Vx → Px = Pz V  xn2    Vz  Vz Ta có : ρ = : Hệ số giãn nở cháy ρ = (1,2÷1,7) chọn ρ = 1,2344 Vc n2 n2 Pz.ρ Pz.ρ ρn2 Vz = ρ.Vc Vậy Px = Pz = = n2 = P z  i     Vx n2 Vxn2 i     ρ.Vc  Vc  n2 : Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 = 1,2438 Pz : Áp suất điểm z : Pz = 7,027 (MPa) ĐÔNG CƠ DIEZEN 10 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Hình 2.7 : Đồ thị pkt= f( α), pj= f( α), pΣ= f( α) 2.8 ) Vẽ đồ thị PΣ = ƒ(α) Ta tiến hành vẽ đồ thị PΣ = ƒ(α) cách ta cộng đồ thị đồ thị độ thị Pj=ƒ(α) đồ thị P = ƒ(α) 2.9 ) Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến T = ƒ(α) đồ thị lực pháp tuyến Z = ƒ(α) Theo kết tính toán phần động lực học ta có công thức xác định lực tiếp tuyến lực pháp tuyến sau : sin(α+β) ; cosβ T = PΣ Z = PΣ cos(α+β) cosβ Trong góc lắc truyền β xác định theo góc quay α trục theo công thức sau : sin β= λ.sinα Vẽ đường theo trình tự sau: - Bố trí hoành độ α đường Pkt , tỷ lệ xích μα = 2°/ 1mm cho đường biểu diễn nằm khoảng tờ giấy kẻ ly A ( chọn trùng với đường biểu diển hoành độ đồ thị j = ƒ(α) ) - Căn vào thông số kết cấu λ = R/l, dựa vào công thức dựa vào đồ thị PΣ = ƒ(α) ta xác định giá trị cho bảng theo góc quay α trục khuỷu - Biểu diển đường T  f ( ) Z  f ( ) tọa độ chọn Chú ý : Kiểm tra mối tương quan : + ) Ở điểm   0,180,360,540, 720 ta có T = nên đường T cắt trục hoành  + ) Ở điểm p  T = Z = nên đường giao trục hoành ĐÔNG CƠ DIEZEN 23 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG α 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 α(rad) 0.1745 0.3491 0.5236 0.6981 0.8727 1.0472 1.2217 1.3963 1.5708 1.7453 1.9199 2.0944 2.2689 2.4435 2.618 2.7925 2.9671 3.1416 3.3161 3.4907 3.6652 3.8397 4.0143 4.1888 4.3633 4.5379 4.7124 4.8869 5.0615 5.236 5.4105 5.5851 5.7596 β(rad) 0.045 0.0887 0.1298 0.1672 0.1997 0.2261 0.2458 0.2578 0.2619 0.2578 0.2458 0.2261 0.1997 0.1672 0.1298 0.0887 0.045 -0.045 -0.089 -0.13 -0.167 -0.2 -0.226 -0.246 -0.258 -0.262 -0.258 -0.246 -0.226 -0.2 -0.167 -0.13 ĐÔNG CƠ DIEZEN α+β 0.2195 0.4377 0.6534 0.8653 1.0723 1.2733 1.4675 1.6541 1.8327 2.0031 2.1656 2.3205 2.4686 2.6107 2.7478 2.8812 3.012 3.1416 3.2712 3.402 3.5354 3.6725 3.8146 3.9627 4.1176 4.28 4.4505 4.6291 4.8157 5.0099 5.2109 5.4179 5.6298 sin(   ) cos(  ) 0.218 0.4256 0.6131 0.7721 0.8961 0.9811 1.0255 1.0306 0.939 0.8539 0.751 0.636 0.5135 0.3869 0.2585 0.1293 -0.129 -0.258 -0.387 -0.514 -0.636 -0.751 -0.854 -0.939 -1 -1.031 -1.025 -0.981 -0.896 -0.772 -0.613 24 cos(   ) cos  p 0.977 0.9093 ]0.8008 0.6576 0.4878 0.3008 0.1063 -0.086 -0.268 -0.433 -0.578 -0.699 -0.798 -0.875 -0.931 -0.97 -0.993 -1 -0.993 -0.97 -0.931 -0.875 -0.798 -0.699 -0.578 -0.433 -0.268 -0.086 0.1063 0.3008 0.4878 0.6576 0.8008 -63 -63 -57 -50 -41 -33 -23 -10 15 21 27 32 35 39 40 41 41.5 42 42.5 40 38 37 35 31 28 23 16 10 -10 -18 -20 -10 T -13.73 -24.26 -30.65 -31.66 -29.57 -22.56 -10.25 15 19.719 23.055 24.032 22.259 20.027 15.478 10.598 5.3671 -5.496 -10.34 -14.7 -19 -22.26 -23.28 -23.91 -21.6 -16 -10.31 9.8106 16.13 15.441 Z -63 -61.55 -51.83 -40.04 -26.96 -16.1 -6.917 -1.063 -4.021 -9.1 -15.6 -22.38 -27.92 -34.11 -37.25 -39.77 -41.19 -42 -42.19 -38.8 -35.39 -32.36 -27.92 -21.68 -16.18 -9.966 -4.289 -0.86 -3.008 -8.78 -13.15 -3.4 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 5.9341 6.1087 6.2832 6.4577 6.6323 6.8068 6.9813 7.1558 7.3304 7.5049 7.6794 7.854 8.0285 8.203 8.3776 8.5521 8.7266 8.9012 9.0757 9.2502 9.4248 9.5993 9.7738 9.9484 10.123 10.297 10.472 10.647 10.821 10.996 11.17 11.345 11.519 11.694 11.868 12.043 12.217 12.392 12.566 -0.089 -0.045 0.045 0.0887 0.1298 0.1672 0.1997 0.2261 0.2458 0.2578 0.2619 0.2578 0.2458 0.2261 0.1997 0.1672 0.1298 0.0887 0.045 -0.045 -0.089 -0.13 -0.167 -0.2 -0.226 -0.246 -0.258 -0.262 -0.258 -0.246 -0.226 -0.2 -0.167 -0.13 -0.089 -0.045 ĐÔNG CƠ DIEZEN 5.8455 6.0637 6.2832 6.5027 6.7209 6.9366 7.1485 7.3555 7.5565 7.7507 7.9373 8.1159 8.2863 8.4488 8.6037 8.7518 8.8938 9.031 9.1644 9.2952 9.4248 9.5543 9.6852 9.8186 9.9557 10.098 10.246 10.401 10.563 10.734 10.912 11.099 11.293 11.494 11.701 11.913 12.129 12.347 12.566 -0.426 -0.218 0.218 0.4256 0.6131 0.7721 0.8961 0.9811 1.0255 1.0306 0.939 0.8539 0.751 0.636 0.5135 0.3869 0.2585 0.1293 -0.129 -0.258 -0.387 -0.514 -0.636 -0.751 -0.854 -0.939 -1 -1.031 -1.025 -0.981 -0.896 -0.772 -0.613 -0.426 -0.218 25 0.9093 0.977 0.977 0.9093 0.8008 0.6576 0.4878 0.3008 0.1063 -0.086 -0.268 -0.433 -0.578 -0.699 -0.798 -0.875 -0.931 -0.97 -0.993 -1 -0.993 -0.97 -0.931 -0.875 -0.798 -0.699 -0.578 -0.433 -0.268 -0.086 0.1063 0.3008 0.4878 0.6576 0.8008 0.9093 0.977 10 70 150 180 178 75 45 30 20 18 19 23 27 30 34 36 38 40 42 43 43 42 40 38 36 33 30 25 20 15 -7 -20 -31 -41 -50 -55 -60 -63 -4.256 -15.26 39.234 75.749 50.979 34.743 26.883 19.621 18.459 19.581 23 25.354 25.617 25.534 22.895 19.513 15.478 10.856 5.5611 -5.432 -10.34 -14.7 -18.49 -20.99 -21.53 -21.35 -18.78 -15 7.1784 19.621 27.779 31.655 30.653 23.406 13.078 9.0929 68.39 150 175.86 161.85 50.056 29.59 14.633 6.015 1.9138 -6.165 -11.7 -17.33 -23.77 -28.72 -33.23 -37.25 -40.74 -42.68 -43 -41.69 -38.8 -35.39 -31.48 -26.33 -21.98 -14.44 -8.666 -4.021 -0.744 -6.015 -15.12 -26.96 -40.04 -50.01 -58.62 -63 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ΣT= f( α) T= f ( ) 180 360 540 720 Z= f( α ) Hình 2.9 : Đồ thị lực: T= f( α), Z= f( α), ΣT= f( α) ĐÔNG CƠ DIEZEN 26 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2.10 )Vẽ đường biểu diễn ΣT = ƒ(α) động nhiều xy lanh Động nhiều xy lanh có nhiều momen tích lũy phải xác định momen này.Ta xác định chu kỳ momen tổng phụ thuộc vào số xy lanh số kỳ ,chu kỳ góc công tác khuỷu : 180°.τ δct = i Trong : τ :Là số kỳ động : kỳ i : Số xy lanh động : xy lanh Nếu trục khuỷu không phân bố khuỷu theo góc canh tác (điều kiện đồng chu trình ) chu kỳ momen tổng thay đổi Ví dụ : Động điezel 2-20 nhà máy khí TRẦN HƯNG ĐẠO có góc lệch khuỷu công tác xy lanh 180° nên chu kỳ công tác momen tổng 720° Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn ΣT = ƒ(α) đường biểu diễn ΣM =ƒ(α) (do ta biết ΣM = Σ T.R ) Ta vẽ đường biểu diễn sau : ) Lập bảng xác định góc αi ứng với khuỷu theo thứ tự làm việc động cơ.Do động kỳ ,4 xy lanh có thứ tự làm việc 1-3-4-2 : 0° 180° 360° 540° 720° α1 = 0° Nạp Nén Cháy Thải Nén Cháy Thải Nạp Thải Nạp Nén Cháy α3 = 540° Cháy Thải Nạp Nén α4 = 360° α2 = 180° Chú thích :Tại thời điểm xy lanh góc công tác α1 = 0° xy lanh 2, 3, góc công tác tương ứng α2 = 180°, α3 = 540° , α4 = 360° ) Ta có bảng tính ΣT = ƒ(α) : ) Từ bảng số liệu ta vẽ đường đồ thị ΣT=ƒ(α) góc đồ thị T Z ) Vẽ đường ngang xác định ΣTtb (đại diện cho momen cản ) trực tiếp đồ thị cách đếm diện tích bao đường ΣT với trục hoành α (FΣT) chia diện tích cho chiều dài trục hoành Nghĩa : 18 ΣTtb= F(  T ) T 360  ( T ) = i 1 T 360 i = 309, 6658 = 17 ( mm ) 18 Trong T tỷ lệ xích lực tiếp tuyến Tiếp đến ta tính  Ttbt theo công suất động : ĐÔNG CƠ DIEZEN 27 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 30.N e 103  Fpt R.n.m  Ttbt  Trong : Ne : Công suất động Ne = 8,83 ( KW ) Fpt : Diện tích đỉnh piston Fpt = 7,088.10 3 (m ) R : Bán kính quay trục khuỷu R = 57,5 103 ( m ) n: Số vòng quay động n = 2200 ( v/ph )  m = (0, 63  0,93) chọn  m = 0,8012 30.8,83.103  Ttbt   7,088.103.57,5.103.2200.0,8012 = 0,117 Giá trị biểu diễn  Ttbt T T tbt So sánh giá trị a1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 T1 T tb = 0,117 = 4,212 0, 02778 ( mm ) T Ta kiểm nghiệm công thức thực nghiệm sau :  Ttbtbd   Ttb 100% = 16  17 100% = 4,75 % 16  Ttbtbd tbtbd =  MN / m  T tbtbd ta thấy 4,75% < 5% Đạt yêu cầu toán a2 T2 a3 T3 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 -5.496 -10.34 -14.7 -19 -22.26 -23.28 -23.91 -21.6 -16 -10.31 -2.051 9.8106 16.13 15.441 6.1306 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 -5.432 -10.34 -14.7 -18.49 -20.99 -22.53 -21.35 -18.78 -15 -7.214 7.1784 19.621 27.779 31.655 30.653 -13.73 -24.26 -30.65 -31.66 -29.57 -22.56 -10.25 5.153 15 19.719 23.055 24.032 22.259 20.027 15.478 ĐÔNG CƠ DIEZEN 28 a4 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 T4 T 39.234 75.749 45.979 34.743 26.883 19.621 18.459 19.581 23 25.354 25.617 25.534 22.895 19.513 15.478 14.574 30.814 -14.08 -34.4 -45.93 -48.75 -37.05 -15.64 27.553 53.8 78.997 89.064 86.636 67.739 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 160 10.598 340 -4.256 700 23.406 520 10.856 40.604 170 5.3671 350 -15.26 710 13.078 530 5.5611 8.7486 180 360 720 540 0 2.11 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Ta tiến hành vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu theo bước: - Vẽ hệ trục tọa độ 0’TZ dựa vào bảng tính T= f( α) Z= f( α) tính bảng để xác định điểm điểm có tọa độ T0o , Z0o ; điểm điểm T10o , Z10o …điểm 72 điểm có tọa độ T720o , Z720o Thực chất đồ thị ptt biểu diễn đồ thị T- Z ta thấy tính từ gốc tọa độ điểm ta có : ptt  T  Z - Tìm gốc phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu cách đặt vec tơ pko ( đại diện cho lực quán tính ly tâm tác dụng lên chốt khuỷu) lên đồ thị Ta có công thức xác định lực quán tính ly tâm tác dụng lên chốt khuỷu là: pk0  m2 R.  0,007 ( MN) gtbdOO '  pk0  35,86 ( mm) Fp  p Vậy xác định gốc O đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Nối O với điểm đồ thị ta có: Q  pk0  ptt => Trị số Q thể độ dài OA Chiều tác dụng chiều OA Điểm tác dụng a phương kéo dài AO cắt vòng tròn tượng trưng cho mạt chốt khuỷu ĐÔNG CƠ DIEZEN 29 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 10 o 0o 20o O' O Q Hình 2.11 : Đồ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 2.12 Vẽ đường biểu diễn Q= f( α) Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn Q= f( α) theo trình tự sau: - Chọn hoành độ α gần sát mép tờ giấy vẽ đặt μα với đồ thị p= f( α), T= f( α), Z= f( α) - Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta lập bảng giá trị Q theo góc quay α trục khuỷu:  10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Q 98 95 83 70 60 48 38 36 40 42 50 59 61 ĐÔNG CƠ DIEZEN  180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 Q 78 74 70 69 66 63 61 59 50 45 40 36 37 30  360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 Q 114 145 147 50 45 40 42 43 47 52 59 65 71  540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 Q 80 78 76 73 72 57 53 50 45 42 40 45 56 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 130 140 150 160 170 63 65 69 71 73 310 320 330 340 350 42 50 33 30 32 490 500 510 520 530 73 75 78 79 80 670 680 690 700 710 720 60 68 80 90 97 98 - Vẽ Q= f( α) đồ thị Q- α - Xác định Qtb cách đếm diện tích bao Q= f( α) trục hoành chia cho chiều dài trục hoành ta có Qtb: FQ 1137 Qtb   = 81,74 ( MPa) Q 360 0,039.360 Hệ số va đập χ:  Qmax 98   1,19  Qtb 81.74 Chương III :TÍNH NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH I )Tính nghiệm bền trục khuỷu : ĐÔNG CƠ DIEZEN 31 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Ta biết trục khuỷu dầm siêu tĩnh ,chịu lực phức tạp Để đơn giản cho trình xét tính kiểm nghiệm , ta phân thành nhiều đoạn với đoạn dầm trở thành dầm tĩnh định ứng với khuỷusơ đồ tính giới thiệu hình : Ký hiệu sơ đồ sau : T va Z lực tiếp tuyến lực pháp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu Pr1 : Lực quán tính ly tâm má khuỷu C1 : Lực quán tính ly tâm chốt khuỷu C2 : Lực quán tính ly tâm m2 Pr : Lực quán tính ly tâm đối trọng T’, T’’, Z’, Z’’ : phản lực T Z sinh tác dụng lên trục làm việc M 'k , M ''k : Momen xoắn tác dụng lên cổ trục bên trái bên phải Người ta giả thiết ứng suất lớn tác dụng lên khuỷu nguy hiểm xảy trường hợp sau : Trường hợp chịu lực Pz max khởi động Trường hợp chịu lực Z max làm việc Trường hợp chịu lực Tmax làm việc Trường hợp chịu lực Tmax ĐÔNG CƠ DIEZEN 32 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Trong thực tế vận hành động , lực tác dụng trường hợp (1) lớn trường hợp (2).Và lực tác dụng lên cổ khuỷu trường hợp (3) lớn trường hợp (4) Vì ta cần xét hai trường hợp ) Trường hợp chịu lực ( Pz max ) : Đối với động điezel trường hợp khởi động Lúc ta xét vị trí trục khuỷu vị trí điểm chết (ĐCT) nên ta có :   , T = , n = , P1  , Pr  Z = Pz max  pz max Fp = 9,8832.0,011 = 0,108 ( MN ) Lúc : lck l 25 46  b  ch   24   59,5 ( mm ) 2 2 l '' l '' Z ''  Z Z '  Z ; l0 l0 Z 0,108 Z ’= Z’’= = = 0,054 ( MN ) 2 l’= l’’= a )Tính nghiệm bền chốt khuỷu momen uốn chốt khuỷu : M u  Z ' l’ = 0,054.59,5 103 = 3,213 103 ( MN.m )  Ứng suất uốn chốt khuỷu : u  Mu Wu (MN m ) Trong : Wu : mođun chống uốn tiết diện ngang chốt : Đối với chốt đặc: Wu  0,1.dch  0,1.0, 083  5,12.105 ( m3 ) Trong : dch ,  ch : Đường kính chốt khuỷu u  Mu 3,213.10-3 = = 62,7 ( MN ) Wu 5,12.105 b )Tính nghiệm bền má khuỷu : Lực pháp tuyến Z gây uốn nén má khuỷu tiết diện (A-A) * )Ứng suất uốn má khuỷu : b’= 24.103 25.103  = 0,0245 ( mm ) 2 u  M u Z '.b ' 0,054.0,0245    115 ( MN ) Wu hb 1,152.105 * ) Ứng suất nén má khuỷu Z 0,108 n    19 ( MN / m ) 2.b.h 2.0,024.0,120 Tổng ứng suất tác dụng lên má khuỷu :     u   n = 115 +19 = 134 ( MN / m ) ĐÔNG CƠ DIEZEN 33 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG c ) Tính nghiệm bền cổ trục Ứng suất uốn lực Z tạo hai bên cổ trục: Z '.l ' 3, 213.103  uchkh    61 ( MN / m ) 5 Wu 5,12.10 ) Trường hợp chịu lực ( Tmax ) Vị trí tính toán khuỷu trục xét nguy hiểm lệch so với ĐCT góc α= αTmax Lúc n≠ 0; T= Tmax lực quán tính khác tồn Cần vào đồ thị T= f( α) để tính giá trị lực tiếp tuyến góc tương ứng 1) Tính nghiệm bền chốt khuỷu Ứng suất uốn mặt phẳng khuỷu trục: M x Z '.l ' Pr1.a  Pr c  ux  u  Wux Wux Trong : c - khoảng cách từ trọng tâm đối trọng đến đường tâm xy lanh, khuỷu hoàn toàn đối xứng : c = c’ = c’’ = 38 ( mm ) a - Khoảng cách từ tâm phần không má khuỷu đến đường tâm xy lanh Pr1 - Lực quán tính quay má khuỷu Pr -Lực quán tính quay đối trọng Pr1  Pr  V   ( V: thể tích má khuỷu ) V= b.h’= 24.170= 4,08 103 ( m ) Pr1  Pr  4,08 103 7800 261,82 = 0,21 ( MN ) M ux 3, 213.103  2,1.35.103  2,1.0,038 = = 41 ( MN / m2 )   5,12.105 Wux Ứng suất uốn mặt phẳng thẳng góc với mặt phẳng khuỷu trục: M y T '.l ' Tmax l ' 0,0187.0,0595  uy  u     11 ( MN / m2 ) 5 Wuy Wuy 2.Wuy 2.5,12.10 x u Ứng suất tổng cộng tác dụng lên chốt khuỷu : u       x u y u  412  112  42 ( MN / m2 ) Ứng suất xoắn chốt khuỷu: x  M k"  Ti 1  T  Rchkh Tmax Rchkh   Wk Wk 2.Wx 0,0187.39,3.103 = = 2.5,12.105 ( MN / m2 ) Ứng suất tổng cộng chịu xoắn chốt khuỷu: ĐÔNG CƠ DIEZEN 34 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG  u     4. x   422  4.72 =42,5 ( MN / m2 ) Tính nghiệm bền cổ trục Chúng ta cần tính cho cổ trục bên phải cổ thường chịu lực lớn cổ trục bên trái Ứng suất lực pháp tuyến Z” gây ra: M ux Z ".b " x u   Wux Wux   3 5 Wux =Wuy  32 d ck  32 0, 09  7,15.10 ( MN / m ) M ux 0,054.0,0245 = 18,5 ( MN / m2 )    Wux 7,15.105 Ứng suất uốn lực tiếp tuyến T” gây ra: M y T ".b " 0,0187.0,0245  uy  u   = 6,4 ( MN/m2) 5 Wuy Wuy 7,15.10 x u Ứng suất uốn tổng cộng : u        x u y u  18,52  6, 42 = 19,5 ( MN/m2) Ứng suất xoắn chốt khuỷu: M k"  Ti 1  T  Rcokh Tmax Rcokh x    Wk Wk 2.Wx = 0,0187.43.45.103  5,68 2.7,15.105 ( MN/m2) ( MN/m2) Ứng suất xoắn tổng cộng chịu uốn chịu xoắn     u   x   19,52  4.5, 682 = 22,56 ( MN/m2) Tính kiểm nghiệm bền má khuỷu Ta cần tính nghiệm bền má bên phải ma thường chịu lực lớn Ứng suất lực pháp tuyến Z” gây ra: M x Z ".b " 0, 054.0, 0245  115 ( MN/m2)  uZ  u   5 1,152.10 hb Wu Ứng suất uốn lực tiếp tuyến T” gây ra: T ".r 0, 0187.64.103 ( MN/m2)  uT    104 1,152.105 hb Ứng suất uốn momen xoắn Mk” gây ra: ĐÔNG CƠ DIEZEN 35 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG M " Tmax Rch 0,0187.18,6.103 = 30,2 ( MN/m2)   2 5 hb hb 1,152.10 6 Ứng suất xoắn má khuỷu lực tiếp tuyến T” gây ra: M T ".b " x  k   ( MN/m2) Wk Wk Trong Wk momen chống xoắn tiết diện má hình chữ nhật hình  uM  Ở điểm I II ta có :  xmax  T ".b " g1.h.b ( MN/m2) Ở điểm III IV ta có:  x  g2 xmax ( MN/m2) Các hệ số g1 g2 phụ thuộc vào tỉ số h/b hình dưới: ĐÔNG CƠ DIEZEN 36 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Ứng suất nén má khuỷu lực phương pháp tuyến: n  Z " Pr  hb ( MN/m2) Khi lập bảng để tính ứng suất tổng điểm má khuỷu, ta quy ước ứng suất kéo mang dấu “+” , ứng suất nén mang dấu “-“ Căn vào vào bảng tính ứng suất ta thấy ứng suất tổng điểm 1, 2, 3, Σσi cộng theo cột dọc Ứng suất tổng điểm I II bằng:  I ,II     I , II  4 xmax  ( MN/m2) Ứng suất tổng điểm III IV bằng:  II ,IV  ĐÔNG CƠ DIEZEN   II , IV   4 x2min  37 ( MN/m2) [...]... Từ đó xác định tung độ của điểm b’’ là : Pb’’ 0, 2003 yb’’ = = = 7,209 ( mm ) ηp 0, 02778 ĐÔNG CƠ DIEZEN 13 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG O O' z PZ c' c c" b' r 0 b" a ĐÔNG CƠ DIEZEN 14 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Đồ thị công chỉ thị PHẦN II : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC I ) Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học : Các đường biểu diễn này đều vẽ trên 1 hoành độ thống nhất ứng với hành trình piston S... gtbdjmin = ĐÔNG CƠ DIEZEN 16 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Nối CF với BD ,chia các đoạn này làm 8 phần , nối 11, 22, 33 …Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33 …ta được đường cong biểu diễn quan hệ j = ƒ(x) O O' C x= f( α) 0 B E A j= f( x) D 14 13 12 15 11 16 10 9 17 0 8 7 1 2 6 3 4 5 0 1 18 17 F 2 16 3 15 4 ĐÔNG CƠ DIEZEN 14 5 6 13 17 7 8 9 10 11 12 v= f( α ) ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG II )Tính toán động học... cong trơn ta thu được đồ thị biểu diễn quan hệ Pkt = ƒ(α) ĐÔNG CƠ DIEZEN 21 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG pkt p0 00 1800 3600 7200 5400 Hình 2.6 : Dạng đồ thị của pkt =ƒ(α) 2.7 )Khai triển đồ thị Pj = ƒ(x) thành Pj = ƒ(α) Đồ thị Pj = ƒ(x) biểu diễn trên đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ của động cơ. Nếu động cơ ở tốc độ cao đương này thế nào cũng cắt đường nén ac Động cơ tốc độ thấp, đường... -21.98 -14.44 -8.666 -4.021 0 -0.744 -6.015 -15.12 -26.96 -40.04 -50.01 -58.62 -63 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ΣT= f( α) 0 T= f ( ) 0 180 360 540 720 Z= f( α ) Hình 2.9 : Đồ thị các lực: T= f( α), Z= f( α), ΣT= f( α) ĐÔNG CƠ DIEZEN 26 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2.10 )Vẽ đường biểu diễn ΣT = ƒ(α) của động cơ nhiều xy lanh Động cơ nhiều xy lanh có nhiều momen tích lũy vì vậy phải xác định momen này.Ta xác định... của động cơ Khai triển đồ thị Pj = ƒ(x) thành đồ thị Pj = ƒ(α) tương tự như cách ta khai triển đồ thị công ( thông qua vòng tròn Brick ) chỉ có điều cần chú ý là đồ thị trước là ta biểu diễn đồ –Pj = ƒ(x) nên cần lấy lại giá trị Pj cho chính xác pkt= f( α) pΣ= f( α) pj= f( α) 0 180 ĐÔNG CƠ DIEZEN 360 22 540 720 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Hình 2.7 : Đồ thị pkt= f( α), pj= f( α), pΣ= f( α) 2.8 ) Vẽ đồ thị... tỷ lệ xích của lực tiếp tuyến Tiếp đến ta tính  Ttbt theo công suất động cơ : ĐÔNG CƠ DIEZEN 27 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 30.N e 103  Fpt R.n.m  Ttbt  Trong đó : Ne : Công suất động cơ Ne = 8,83 ( KW ) Fpt : Diện tích đỉnh piston Fpt = 7,088.10 3 (m 2 ) R : Bán kính quay trục khuỷu R = 57,5 103 ( m ) n: Số vòng quay của động cơ n = 2200 ( v/ph )  m = (0, 63  0,93) chọn  m = 0,8012 30.8,83.103... c’) Áp suất cuối quá trình nén thực tế do hiện tượng phun sớm (động cơ điezel ) và hiện tượng đánh lửa sớm (động cơ xăng ) nên thường chọn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết Pc đã tính Theo kinh nghiệm , áp suất cuối quá trình nén thực tế P’c được xác định theo công thức sau : ĐÔNG CƠ DIEZEN 12 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Vì đây là động cơ điezel : 1 1 P’c = Pc + ( Pz - Pc ) = 3,9037 + ( 7,027- 3,9037... suất lớn nhất tác dụng lên khuỷu nguy hiểm nhất có thể xảy ra trong các trường hợp sau : 1 Trường hợp chịu lực Pz max khi khởi động 2 Trường hợp chịu lực Z max khi làm việc 3 Trường hợp chịu lực Tmax khi làm việc 4 Trường hợp chịu lực Tmax ĐÔNG CƠ DIEZEN 32 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Trong thực tế khi vận hành động cơ , lực tác dụng trong trường hợp (1) bao giờ cũng lớn hơn trường hợp (2).Và lực... ứng trên bán kính là Rλ/2 tại các điểm a,b,c,… 5 Nối tại các điểm a,b,c,… Tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ piton thể hiện 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 hệ v = f(α) trên tọa độ độc cực : V= f   ĐÔNG CƠ DIEZEN 15 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Hinh 2.1: Dạng đồ thị v =... vòng tròn tượng trưng cho mạt chốt khuỷu ĐÔNG CƠ DIEZEN 29 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 10 o 0o 20o O' O Q Hình 2.11 : Đồ thì phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 2.12 Vẽ đường biểu diễn Q= f( α) Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn Q= f( α) theo trình tự sau: - Chọn hoành độ α gần sát mép dưới của tờ giấy vẽ và đặt cùng μα với các đồ thị p= f( α), T= f( α), Z= f( α) - Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta lập