DỀ TÀI TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN

từ khi xuất hiện nó đã từng bước giải phóng lao động chân tay cho con người với năng suất làm việc rất cao.. Cho đến ngày nay nó vẫn là loại máy tạo nhiều giá trị nhất về mặt kinh tế và

ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC

CƠ CẤU KHUỶU TRỤC

THANH TRUYỀN

2

Nhận xét của giáo viên

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

từ khi xuất hiện nó đã từng bước giải phóng lao động chân tay cho con người với năng suất làm việc rất cao Cho đến ngày nay nó vẫn là loại máy tạo nhiều giá trị nhất về mặt kinh tế và trong tương lai nó sẽ tiếp tục được chúng ta cải tạo và phát triển

Là một sinh viên thuộc khoa Công Nghệ ÔTÔ ĐH Công Nghiệp TP.HCM em được giao thực hiện bài tập lớn môn Tính Toán Kết Cấu

Động Cơ Đốt Trong Do trình độ có hạn nên trong quá trình thực hiện

không thể chánh khỏi những sai sót bởi vậy em mong được sự quan tâm và giúp đỡ của thầy cô Bộ môn: Động Cơ Đốt Trong để em hoàn thiện tốt hơn trong những môn học sau Nhân đây em cũng xin chân

thành cảm ơn thầy Lê Minh Đảo cùng Bộ môn đã giúp đỡ để em hoàn

5

1) Các thông số cần chọn :

1.1 /Áp suất môi trường :

Áp suất môi trường pk là áp suất khí quyển trước khi nạp vào đông cơ (với đông

cơ không tăng áp ta có áp suất khí quyển bằng áp suất trước khi nạp nên ta chọn

Pk =P0

Ở nước ta nên chọn Pk =P0 = 0,1 (MPa)

1.2 /Nhiệt độ môi trường :Tk Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm ở

nước ta

Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ

trước xupáp nạp nên :

Tk =T0 =24ºC =297ºK 1.3 /Áp suất cuối quá trình nạp :

Áp suất Pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại đông cơ ,tính

năng tốc độ n ,hệ số cản trên đường nạp ,tiết diện lưu thông… Vì vậy cần xem

xét đông cơ đang tính thuộc nhóm nào để lựa chọn Pa Thông thường chọn áp suất

cuối quá trình nạp trọng phạm vi :Pa = (0.8 0,9).Pk (MPa)

Áp suất cuối quá trình nạp ta lấy Pa = 0.86.Pk = 0.86*0.1 = 0.086 (MPa)

1.4 /Áp suất khí thải Pr :

Áp suất khí thải cũng phụ thuộc vào các thông số như pavà có thể chọn

trong phạm vi: Pr =(1.151.2).Pk (MPa)

Và ta chọn:

Pr= 1.2*0.1 =0.12 (MPa) 1.5/Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T

Ở đây ta chọn λt =1.11

1 8 /Hệ số quét buồng cháy λ2 :

Vì ta đang tính toán với động cơ không tăng áp nên ta chọn λ2 =1

1 9 /Hệ số nạp thêm λ1

Hệ số nạp thêm λ1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí Thông thường ta có thể chọn λ1 =1.02÷1.07

Và ta chọn : λ1 =1.023

1.10 /Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξz :

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξz phụ thuộc vào chu trình công tác của động

cơ, thể hiện lượng nhiệt phát ra đả cháy ở điểm z so với lượng nhiệt phát ra khi đốt

1.11/Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξb :

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξb tùy thuộc vào loại động cơ xăng hay là động cơ điezel,ξb bao giờ cũng lớn hơn ξz Thông thường chọn trong khoảng : ξz

8

γr = 1∗(297+2)

950

0.12 0.086

1 18∗1.023−1.11∗1∗(0.12

0.086 )

1 1.45

1+γr

( ºK )

Ta = (297+2)+1.11∗950∗0.026∗(

0.086 0.12 )

0.45 1.45 1+0.026 = 315.5 ( ºK ) 3/)Hệ số nạp ηv :

Lượng khí nạp mới M1 được xác định theo công thức sau :

Vậy : M1 = 432∗10

3 ∗0.1∗0.855 3.556∗297∗280 = 0.125 (kmol/kg nhiên liệu) 5/Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu Mo :

Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu Mo được tính theo công thức :

  (kmol/kg nhiên liệu)

Vì đây là động cơ xăng nên ta chọn C = 0.855 ; H = 0.145 ; O = 0

Mo = 1

0.21 .0.855

12 + 0.145

4 + 0

32 = 0.5120 (kmol/kg nhiên liệu)

6/Hệ số dư lượng không khí α

Vì đây là động cơ xăng nên ta có công thức tính  :

 =

1

1

nl o

2 /Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy :

Khi hệ số lưu lượng không khí α <1 tính theo công thức sau :

—

mc''v = (17.997 + 3.504) +1

2(360.34 + 252.4) 5

10 T (kJ/kmol.K) 3/Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp :

Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hh trong quá trình nén

—mc'v tính theo

công thức sau :

10

—mc'v =

—

mcv+γr —

mc''v1+γr =

' '

2

v v

Thay số vào ta có : a'v =19.99 ; b'v = 0.00446

4/ Chỉ số nén đa biến trung bình n1:

Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào vào rầt nhiều thông số kết cấu và thông số vận hành như kích thước xy lanh ,loại buồng cháy, số vòng quay, phụ tải,trạng thái nhiệt độ của động cơ…Tuy nhiên n1 tăng hay giảm theo quy luật sau :

Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n 1 tăng

Chỉ số nén đa biến trung bình n1 được xác bằng cách giải phương trình sau :

Rất hiếm trường hợp đạt n 1 trong khoảng 1.400 ÷ 1.410→ (theo sách Nguyên

Lý Động Cơ Đốt Trong - trang 128 )

5 /Áp suất cuối quá trình nén Pc :

Áp suất cuối quá trình nén Pc được xác định theo công thức :

Pc = Pa εn1 = 0,086 181.358 = 4.35 (MPa)

6 /Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc

Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc được xác định theo công thức

Tc = Ta n1 1 

= 315.5 181.358 -1 = 888 ( ºK )

7 /Lượng môi chất công tác của quá trình nén Mc :

Lượng môi chất công tác của quá trình nén Mc được xác định theo công thức :

Mc = M1+ Mr = M1.(1  r) = 0.125(1+0.026) = 0.12825 (kmol/kgn.l )

2.3 )Tính toán quá trình cháy :

1 /Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β0 :

Ta có hệ số thay đổi phần tử lý thuyết β0 được xác định theo công thức :

o nl

H O M

114

= 1.885

2 /Hệ số thay đổi phân tư thưc tế β: ( Do có khí sót )

Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác đinh theo công thức :

β = β0+γr

1+γr = 1.885+0.026

1+0.026 = 1.91

3 /Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z βz : (Do cháy chưa hết )

Ta có hệ số thay đổi phân tư thực tế tại điểm z βz được xác định theo công thức :

βz = 1 + β0-1

1+γr χz Trong đó:

χz = ξz

ξb = 0,85

0,892 = 0,9529 Vây : βz =1+1.885−1

1+0.026∗ 0.9529 = 1.822

4 /Lượng sản vật cháy M2 :

Ta có lượng sản vật cháy M2 đươc xác định theo công thức :

M2= M1 +ΔM = β0 M1 = 1.885*0.125 = 0.236 (kmol/kgn.l )

5 /Nhiệt độ tại điểm z Tz :

* Đối với động cơ xăng, tính nhiệt độ tại điểm z Tz bằng cách giải pt cháy :

1

' (1 )

v c r

mc T M

Z : hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z Z=0,85

QH : là nhiệt trị thấp của nhiên liệu, thông thường có thể chọn :

13

QH = 44000 ( kJ/kgn.l )

Q H : là nhiệt tổn thất do nhiên liệu cháy không hếtkhi đốt 1kg nhiên liêu,

thông thường có thể xác định Q H theo, khi<1 thì Q H tính băng công thức

6 /Áp suất tại điểm z Pz :

Ta có áp suất tại điểm z pz được xác định theo công thức :

Pz =λ Pc ( MPa ) Trong đó:

2.4 )Tính toán quá trình giãn nở :

3 /Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 :

Ta có chỉ số giãn nởi đa biến trung bình n2 được xác định từ phương trình cân bằng sau:

QH* :là nhiệt trị tính toán

Đối với động cơ xăng : Q*

H= QH - Q H (kJ/kg n.l)

QH của xăng = 44000 kJ.kg n.l

Lưu ý: Thông thường để xác định được n2 ta chọn n2 trong khoảng 1.150

1.250 (sách Nguyên lý ĐCĐT- Nguyễn Tất Tiến, trang 184) ; Thay n2 vào hai vế của phương trình trên và so sánh, nếu sai số giữa 2 vế <0,2% là đạt yêu cầu

Qua kiệm nghiêm tính toán thì ta chọn đươc n2 =1.250.Thay n2 vào 2 vế của phương trình trên ta so sánh ,ta thấy sai số giữa 2 vế <0,2% nên n2 chọn là đúng

4 /Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở Tb :

Ta có công thức xác định nhiệt độ cuối trình giản nở Tb:

Tb=

2 1

z n

T

18 0.25 = 783 ( ºK )

15

5 /Áp suất cuối quá trình giãn nở pb :

Áp suất cuối quá trình giãn nở Pb được xác định theo công thức :

Pb = Pz

δn2 = 0.285 (MPa)

3 /Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi :

Ta có công thức suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi :

gi= 432.10

3.ηv.Pk

M1.Pi.Tk = 0.1∗0.855∗ 103∗432

0.125∗0.2976∗297 = 3343 (g/kW.h)

4 /Hiệu suất chỉ thi ηi:

Ta có công thức xác định như sau:

5 /Áp suất tổn thất cơ giới Pm :

Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và đươc biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ.Ta có tốc độ trung bình của động cơ là :

7 /Hiệu suất cơ giới ηm :

Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới:

ηm = 𝑃𝑒

𝑃𝑖 = 0.1076

0.2976.100% = 36.156 %

8 /Suất tiêu hao nhiên liệu ge :

Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là:

Vh=

4

.D2 S



= (3.14*(0.067295)2*0.1)/4 =355.496 cm3

Vì tỉ số nén  =18 nên thể tích buồng cháy của xilanh Vc:

Vc= Vhε-1 =

355.496 17 = 20.912 cm3

Dung tích toàn bộ xi lanh:

Va=Vc  =20.912.18= 376.408 cm3 Dựng đường nén đa biến a-c

Pc = Pa.n1 n1 =

lnPPca

ln =1,358

Để vẽ đồ thị đường nén đa biến ta biến đổi như sau:

P P

=

( ) V

Px  ( với i  1 18 )

Ta có bảng như phần dưới Dựng đường giãn nở đa biến z-b

P V

P = 53,699 3

cm

Tương tự như đồ thị quá trình nén ta cũng có:

2 2

P P V

( ) V

n x z

+ Hiệu chỉnh b’’:

pb’’ = pb – 0,5(pb- pr)=0.285- 0.5(0.285- 0.12 )

=0.2 (M Pa) + Độ dịch chuyển Brich:

Diện tích đỉnh pittông:

FP =

4 D2

22

5/ Tổng hợp lực khí thể và lực quán tính tác dụng lên cơ cấu

P1 = pkh+pj Sau khi vẽ đồ thị P-V ta xác định được Pkh với Pkh = P-Po Kết hợp với bảng Pj ở trên ta tính được p1 tương ứng với góc 

24

-10 0 10 20 30 40 50 60 70

P1 Pkh Pj

27

Đồ thị mối quan hệ T-Z- N

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60

t Z N

Trên hệ toạ độ T-Z xác định các trị số của T và Z khác nhau tuỳ vào các giá trị 

30

31

7/Vẽ đồ thị Q - 

Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên cổ biên ta lập được quan hệ Q -

, trong đó Q là lực tổng hợp tác dụng lên cổ biên

Q = Px0 + T + Z = Px0 + Ptt Trên đồ thị thì lực tổng hợp Q được xác bằng cách: với góc quay trục khuỷu  ta xác định được điểm Ptt  tương ứng trên đồ thị, sau đó nối điểm Ptt  với tâm cổ biên giả định D ta xác định được véc

tơ DPtt  biểu diễn tổng hợp tác dụng lên cổ biên tại thời điểm ứng với góc quay  của trục khuỷu

Sau khi xác định được quan hệ Q -  ta tiến hành xây dựng được

đồ thị Q- như trên bản vẽ