Đồ án động cơ đốt trong (Động cơ ZIL-130); đại học công nghệ GTVT

Đồ án động cơ đốt trong ,Động cơ ZIL-130; đại học công nghệ GTVT

SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân 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 Nguyễn Văn Tuân toàn thể thầy cô giáo Bộ môn Động Cơ Đốt Trong tạo điều kiện giúp em hoàn thành đồ án tốt đẹp Hà Nội, tháng 05 năm 2015 Sinh viên thực Lưu Tiến Thiết ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân Giới thiệu chung: Động ZIL-130 loại động xăng kỳ, tạo hỗn hợp bên thong qua chế hòa khí, đốt cháy hỗn hợp cưỡng tia lửa điện sinh nến điện hệ thống đánh lửa Động ZIL-130 loại động có xi lanh, bố trí thành hàng hình chữ V làm mát không khí nước Bố trí xi lanh hình chữ V có ưu điểm tang số xi lanh công tác lại không làm tang chiều dài động đồng thời hạ thấp trọng tâm động Qua việc hạ thấp chiều cao động cơ, việc bố trí đông khoang động lực thuận lợi, bên cạch tầm nhìn lái xe không bị hạn chế CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ Số liệu ban đầu đồ án môn học ĐCĐT ( Số 4) Họ tên sinh viên: Lưu Tiến Thiết Khóa: 65 Các số liệu phần tính toán nhiệt TT Tên thông số Kiểu động Ký hiệu Giá trị Đơn vị ZIL 130 Chữ V góc V= 900 Số kỳ τ kỳ Số xilanh i - Thứ tự nổ 1-5-4-2-6-3-7-8 - Hành trình piston S 95 mm Đường kính xilanh D 100 mm Góc mở sớm xupáp nạp α1 31 độ Góc đóng muộn xupáp nạp α2 83 độ Góc mở sớm xupáp xả β1 67 độ 10 Góc đóng muộn xupáp xả β2 47 độ ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Ghi Đ/cơ Xăng, không tăng áp SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân 11 Góc phun sớm ϕi 15 độ 12 Chiều dài truyền ltt 185 mm 13 Công suất động Ne 152 ml 14 Số vòng quay động n 3250 v/ph 15 Suất tiêu hao nhiên liệu ge 245 16 Tỷ số nén ε 6.5 17 Trọng lượng truyền mtt 1,272 kg 18 Trọng lượng nhóm piston mpt 1,187 kg 111.796kWh g/ml.h 333.107g/kWh 1.1 Các thông số chọn 1) áp suất môi trường p0 - 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 = 0.85.p0 = 0,09.0,1 = 0.09 (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 α ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân Mức độ sấy nóng môi chất 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) 7) Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt : Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt t = 1000 t chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiệu đính: t 8) Hệ số quét buồng cháy = 1.16 : Với động không tăng áp ta thường chọn hệ số quét buồng cháy 9) Hệ số nạp thêm Hệ số nạp thêm là: =1 : phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí Thông thường ta chọn: = (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: ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân 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 : 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, 09    ÷  1,47  = 0, 07507  0,115  6,5.1, 03 − 1,16.1  ÷  0, 09  2) Nhiệt độ cuối trình nạp Ta : Nhiệt độ cuối trình nạp Ta tính theo công thức: ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân  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   ÷ 1,47   0, 09  ( 297 + 20 ) + 1,16.0, 07507.1000  ÷  0,115  Ta = + 0, 07507 = 369, 762( K ) 3) Hệ số nạp η v : Hệ số nạp η v xác định theo công thức: 1   ÷   Tk pa  pr  m   ηv = ε λ1 − λt λ2  ÷  ε − (Tk + ∆T ) pk   pa     Thay số vào công thức tính η v ta được:     ÷ 297 0, 09   0,115  1,47   ηv = 6,5.1, 03 − 1,16.1  = 0,8163 ÷  6,5 − ( 297 + 20 ) 0,1   0, 09    4) Lượng khí nạp M : Lượng khí nạp M xác định theo công thức: M1 = 432.102 pk η v g e pe Tk 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: ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân Vh = π 12.0,95 = 0,74575(dm3 ) = 0,74575(l ) pe = 30.111, 796.4 = 0, 6919( MPa ) 0, 74575.3250.8 432.103.0,1.0,8163 M1 = = 0,5152(kmol / kg.nl ) 333,107.0, 6919.297 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 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 = 0,9891 0,512 0,5152 − 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) ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân 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 + 3,504.0,9891) + ( 360,34 + 252, 4.0,9891) 10 −5.T = 21, 4627 + 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 Thay số ta được: 0, 0061   19,806 + 0, 00209.T + 0, 07507  21, 4627 + T ÷ '   = 19,9217 + 0, 004314 T (kJ / kmol.do) mcv = + 0,07507 Do ta có: bv' mc = a + T ' v ' v  av' = 19,9217 → ' bv = 0, 004314 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 = 1,375 vào hai vế phương trình ta được: n1 − = 0,375 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân 8,314 av' + ' v b Ta ( ε n1 −1 + 1) = 8,314 = 0,37235 0,004314 1,375 −1 19,9217 + 369, 762 ( 6,5 + 1) Vậy ta có sai số hai vế phương trình là: ∆n1 = 0,37235 − 0,375 100% = 0,193% < 0, 2% 0,375 Vậy ta có nghiệm phương trình là: n1 = 1,375 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: pc = 0,09.6,51,375 = 1,18( 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 = 369, 762.6,51,375−1 = 746, 04( 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, 5152 ( + 0, 07507 ) = 0,5539( kmol / kg.nl ) 1.2.3 Tính toán trình cháy: 1) Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β : ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân 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, 9891).0, 512 32 114 β0 = + =1, 05562 0, 9891.0, 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: β0 + γ r 1+ γ r β= Thay số ta xác được: β= 1, 05562 + 0, 07507 = 1, 05173 + 0, 07507 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, 05562 − 0,97778 = 1, 05058 + 0, 07507 10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân 4) Chọn tỉ lệ xích µ m = 1/ 50 từ tính giá trị biểu diễn tổng phụ tải Q∑i α thể đồ thị ta đồ thị mài mòn chốt khuỷu 41 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 317 210 1 ΣQ1 ΣQ2 ΣQ3 ΣQ4 458 458 46 65 176 382 1656 33 ΣQ21 ΣQ22 ΣQ23 ΣQ ∆i 32 1611 382 176 65 1 210 317 31 1547 382 176 1 1 210 317 42 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ΣQ20 ΣQ19 ΣQ18 ΣQ17 ΣQ16 ΣQ15 ΣQ14 ΣQ13 ΣQ12 ΣQ11 ΣQ10 ΣQ9 ΣQ8 ΣQ7 ΣQ6 ΣQ5 458 ΣQ0 27,4 1372 382 1 1 210 317 458 19,8 991 1 1 1 210 317 458 10,68 534 1 1 1 210 317 4,38 219 1 1 1 210 0,26 13 1 1 1 0,44 22 10 1 1 1 1,84 92 71 10 1 1 3,26 163 72 71 10 1 1 10 4,46 223 61 72 71 10 1 11 5,46 273 52 61 72 71 10 1 12 6,34 317 45 52 61 72 71 10 13 7,1 355 39 45 52 61 72 71 10 14 7,83 391,5 38,5 39 45 52 61 72 71 10 15 8,67 433,5 46 38,5 39 45 52 61 72 71 10 16 9,77 488,5 65 46 38,5 39 45 52 61 72 71 17 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 SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân CHƯƠNG III: TÍNH NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIÊT CỦA ĐỘNG CƠ ZIL 130 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 : 43 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân 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) 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 qa ảnh hưởng lực quán tính lực tác dụng lại lực áp suất 44 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân lớn khí thể xylanh pzmax Giả thiết lúc lực xuất điểm chết ( gần ) nên α = 0; T = 0; PJ = 0, Pr = Z a Z' a b'' b' l' l'' l0 πD Z = PZmax = p Zmax FP = p Z max Z = 3,59975 π (98, 75.10−3 ) = 0,027569978 MN Do trục khuỷu hoàn toàn đối xứng nên : Z’ = Z’’ = Z 0, 027569978 = = 0,013784989 MN 2 3.1.1.1 Tính nghiệm bền chốt khuỷu, mô men uốn chốt khuỷu Mu =Z’.l’ = 0,013784989.50,75.10-3 = 0,69959.10-3 MNm Vơi l’ = a+ Lck b + =28+13+9,75=50,75 (mm) 2 Ứng suất uốn chốt khuỷu là: 45 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Z'' SVTH: Lưu Tiến Thiết σu = GVHD: Nguyễn Văn Tuân Mu (MN/m2) Wu Trong : Wu : mô đun chống uốn tiết diện ngang chốt Vì chốt chốt đặc nên : Wu = 0,1d ch3 = 0,1.(65.10-3)3 =27,4625.10-6 m3 Mu 0, 69959.10−3 ⇒ σu = = = 25,474 MN/m2 27, 4625.10 −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, 013784989.19,5.10 −3 σu = 40.10−3.(19,5.10−3 ) = 106,038 MN/m2 Ứng suất nén má khuỷu σn = 0, 027569978 Z = 2.19,5.40.10 −6 =17,673 MN/m2 2bh Ứng suất tổng σΣ = σu + σn = 106,038 + 17,673 = 123,711 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 46 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân Mu Z ' b ' σu = = MN/m2 W Wu u Wu = 0,1d ch3 = 0,1.(65.10-3)3 =27,4625.10-6 m3 Mu Z ' b ' 0, 013784989.19,5.10−3 σu = = = = 9,788 MN/m2 Wu 27, 4625.10−6 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 = 4600 Tmax=46,0318.0,021175=0,9747 MN m pr1 Z a c1 pr1 a Tmax c2 A T' Z' 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 T (MN/m2) 4600 5500 6400 100 1000 1900 2800 3700 0.9747 -0.1126 -0.1309 0.2903 0.4177 -0.1002 -0.2181 0.4608 47 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG h M'k SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân Bảng 3.1 : Bảng tìm khuỷu nguy hiểm α khuỷu 4600 5500 6400 100 1000 1900 2800 3700 Tmax = 0.9747 ∑Ti-1 =0 -0.1126 -0.1309 Tmax = 0.9747 ∑Ti-1 =0 -0.1126 -0.1309 0.2903 0.4177 -0.2181 0.4608 -0.1126 -0.1309 0.4177 -0.1002 -0.1309 -0.2903 Tmax = 0.9747 ∑Ti-1 = -0.0035 Tmax = 0.9747 ∑Ti-1 = 0.0272 Tmax = 0.9747 ∑Ti-1 = -0.1309 Tmax = 0.9747 ∑Ti-1 = 0.3482 0.4608 -0.1126 -0.1309 -0.2903 0.4177 Tmax = 0.9747 ∑Ti-1 = -0.2435 Tmax = 0.9747 ∑Ti-1 = -0.1309 -0.1126 -0.1126 -0.1309 -0.1002 -0.2181 Từ bảng ta thấy khuỷu thứ có (∑Ti-1)max đồng thời chịu Tmax ta tính toán cho khuỷu Ta có : Tmax = 0,9747.Fp = 0,9747.π (98, 75.10−3 ) = 7,465.10-3 MN Tmax 7, 465.10 −3 = = 3,7325.10-3 MN 2 ⇒ T’ = T” = Z 550 = z.Fp = −40, 69486.0, 021175.π (98, 75.10 −3 ) = -6,5964.10-3 MN π (d ch2 ) Lck ρ R.ω C1 = mch.R.ω = π 652.10−6 48.10−3.7800.47,5.10−3.334,93332 ⇒ C1 = ⇒ C1 = 6616,7 Kgm/s2 =6,6167.10-3 MN C2 = m2.R.ω2 = 0,922.47,5.10-3.334,9333 = 4912,9 N = 4,9129.10-3 MN ⇒Z’=Z”= Z − (C1 + C2 ) −6,5964.10−3 − (6, 6167.10 −3 + 4,9129.10 −3 ) = = -9,063.10-3 MN 2 48 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân 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 Wux = Wuy = 0,1dch3 = 27,4625.10-6 m3 Pr1 = mmk.rmk.ω2 = 0,26.58.10-3.334,93332 = 1,6916.10-3 MN Pr2 = mđt.rđt.ω2 =0,78.52.10-3 334,93332 = 4,55.10-3 MN ⇒ σux = −9, 063.10−3.50, 75.10 −3 + 1, 6916.10 −3.28.10 −3 − 4,55.10 −3.28.10−3 27, 4625.10 −6 = - 19,6625 MN/m2 Ứng suất uốn mặt phẳng thẳng góc với mặt phẳng khuỷu trục M yu T ' l ' 3, 7325.10−3.50, 75.10 −3 σ = = W = =3,89756 MN/m2 −6 27, 4625.10 Wuy uy y u Ứng suất uốn tổng cộng σu = (σ ) + (σ ) x u y u = 19, 66252 + 3,89756 =20,8372 MN/m2 Ứng suất xoắn chốt khuỷu −3 M k ( ΣTi −1.Fp + Tmax ) R (0,3482.π (98, 75.10 ) + 7, 465.10−3 ).47,5.10−3 τx= = = 2Wux Wx 2.27, 4625.10−6 '' = 8,76098 MN/m2 Ứng suất tổng chịu uốn xoắn σΣ = 2 σ u + 4τ x = 20,83722 + 4.8, 760982 = 27,225 MN/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: 49 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân M xu Z ''b '' −9, 063.10−3.22,75.10−3 = = = = - 7,5078 MN/m2 27, 4625.10−6 Wux Wux σxu Ứng suất uốn lực T’’ gây mặt phẳng thẳng góc với mặt phẳng khuỷu: M yu T '' b '' 3, 7325.10 −3.22, 75.10 −3 σ = = = = 3,092 MN/m2 27, 4625.10 −6 Wuy Wuy y u Ứng suất xoắn cổ trục −3 M k ( ΣTi −1.Fp + Tmax ) R (0,3482.π (98, 75.10 ) + 7, 465.10−3 ).47,5.10−3 τx= = = 2Wux Wx 2.27, 4625.10−6 '' = 8,76098 MN/m2 Ứng suất tổng chịu uốn xoắn: σΣ= (σ ) + (σ ) x u y u 2 2 + 4τ x = 7, 5078 + 3, 092 +4.8, 76098 =19,3118 MN/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 σuz= M uz Wu Z ''b '' −9, 063.10−3.22, 75.10 −3 = bh = 19,5.10−3.402.10−6 = -39,65MN/m2 6 Ứng suất uốn lực T’’ gây ra: σuT = M uT WuT T '' r 3, 7325.10 −3.58.10−3 = bh = 19,5.10−3.402.10−6 = 41,6317 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: 50 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG r dck SVTH: Lưu Tiến Thiết '' M σuM= k = WuM ( ΣTi−1.Fp + Tmax ) R bh GVHD: Nguyễn Văn Tuân (98, 75.10−3 ) (0,3482.π + 7, 465.10 −3 ).47,5.10 −3 = 19,5.10−3.402.10−6 σuM = 92,5336 MN/m2 Ứng suất nén má khuỷu lực phương pháp tuyến Z ,, −9, 063.10−3 − 4,55.10−3 Z '' − Pr σn = = = -17,4525 MN/m2 −6 19,5.40.10 bh Ứng suất kéo má khuỷu lực P r σ Pr = 4,55.10−3 Pr 2 = −6 =5,83333 MN m bh 19,5.40.10 ứng suất kéo má khuỷu lực p r1 σ pr = p r1 1, 6916.10−3 = −6 = 2,1687 ( MN m ) 19,5.40.10 bh 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/m2 g1 b.h τmin = g2τmax 51 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân 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 '' 3, 7325.10−3.22, 75.10 −3 ⇒ τmax = = 0, 245.19,5.40 2.10 −9 = 11,1086 MN/m g1 b.h ⇒ τmin = g2τmax= 0,805.11,1086 = 8,9424 MN/m2 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 II σuM − 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 =-17,4525 I II III IV + + + + + + + + σuz= -39,65 σur= σut= 41,6317 σuM=92,5336 + + + - + + + + + + + + 0 0 0 + - 0 + ,, 52 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SVTH: Lưu Tiến Thiết Σσ τx σ∑ Σσ1 σ∑1 GVHD: Nguyễn Văn Tuân Σσ2 σ∑2 Σσ3 σ∑3 Σσ4 σ∑4 ΣσI τmax σ∑I ΣσII ΣσIII τmax τmin σ∑II σ∑III ΣσIV τmin σ∑IV Căn vào bảng tính ứng suất ta thấy Σσi điểm 1,2,3,4 ,I,II,III,IV cách cộng theo cột dọc (theo dấu) sau : Σσi = σnz ± σuzi ± σuri ± σuTi ± σuMi ⇒ Σσ1 = -108,0044 MN/m2 ; Σσ3 = -6,2006 MN/m2 ; Σσ2 = 156,3628 MN/m2 ; Σσ4 = 73,0994 MN/m2 ; ΣσI = -57,1025 MN/m2 ; ΣσII = 22,1975 MN/m2 ; ΣσIII = 68,3544 MN/m2 ; ΣσIV = 33,4494 MN/m2 ; σ∑ tính theo công thức sau : σ∑i = ∑ σ2i + 4τ2i ⇒ σ∑1 = Σσ1 = 108,0044 MN/m2 ; σ∑2 =Σσ2 = 156,3628 MN/m2; σ∑3 = Σσ3 = 6,2006 MN/m2 ; σ∑4 = Σσ4  = 73,0994 MN/m2 ; σ∑I = 58,1729 MN/m2 ; σ∑III = 68,9368 MN/m2 ; σ∑II = 24,8219 MN/m2 ; σ∑IV = 34,6241 MN/m2 ; Các giá trị tổng σΣIi < [σ] = 180 MN/m2 má khuỷu đủ bền ******** 53 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân 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 ) 20 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC 23 2.1 Vẽ đường biểu diễn quy luật động học: 23 2.1.1 Đường biểu diễn hành trình piston .23 2.1.2 Đường biểu diễn tốc độ piston 23 2.1.3 Đường biểu diễn gia tốc piston: 24 2.2 Tính toán động lực học: .25 2.2.1 Các khối lượng chuyển động tịnh tiến: 25 2.2.2 Lực quán tính: 25 2.2.3 Vẽ đường biểu diễn lực quán tính 26 2.2.4 Đường biểu diễn 28 2.2.5 Khai triển đồ thị công thành 28 2.2.6 Khai triển đồ thị thành 29 2.2.7 Vễ đồ thị 29 2.2.8 Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến đồ thị lực pháp tuyến 29 2.2.9 Vẽ đường biểu diễn động nhiều xy lanh 32 2.2.10 Đồ thị phụ tải tác dụng chốt khuỷu: 37 2.2.11 Vẽ đường biểu diễn 38 2.2.13 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu 40 54 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG SVTH: Lưu Tiến Thiết GVHD: Nguyễn Văn Tuân CHƯƠNG III: TÍNH NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIÊT CỦA ĐỘNG CƠ ZIL 130 .43 MỤC LỤC 54 55 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG