ĐỒ án ĐCDT hệ thống làm mát

Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt B THỰC HIỆN ĐỒ ÁN ∗ Các thông số tính: Cm = Xác định tốc độ trung bình động : S n 30 S (m)là hành trình dịch chuyển piston xilanh, n (vòng/phút) tốc độ quay động Khi đó: + 3,5 m/s ≤Cm < 6,5 m/s: động tốc độ thấp + 6,5 m/s ≤ Cm < m/s: động tốc độ trung bình + Cm ≥ m/s: động tốc độ cao hay gọi động cao tốc + Chọn trước : n1=1,32 ÷ 1,39; n2 = 1,25 ÷ 1,29 + Áp suất khí cuối kỳ nạp : Đối với động khơng tăng áp, coi gần pk ≈ p0 Tk ≈ T0 Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt Hình 1- Đối với động tăng áp: áp suất đường nạp lớn áp suất đường thải pk > pth > p0: + Đối với động tăng áp tuabin khí: pk= 0.14 - 0.4 + Đối với động tăng áp dẫn động khí: p k khơng q 0.160.17 Hình 1- Đối với động kỳ pk > pth > p0: pk phụ thuộc vào phương án quét thông thường pk=0.11-0.15 Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt Hình 1- + Áp suất cuối kỳ nén : Pc = Pa.εn1 [MN/m2] + Chọn tỷ số giản nở sớm (ρ): Nếu động xắng ρ=1, độngc diesel ρ=1.2-1.5 PZ P 5,8 = Z = n2 1, 225 ε δ1 ( ) n2  16,5  ρ  1,4  2] Pb = [MN/m + Áp suất cuối trình giản nở : S + Thể tích cơng tác: Vh = [ ] [ ] π D dm + Thể tích buồng cháy: Vc = Vh dm ε −1 ω= + Vận tơc góc trục khuỷu : π n 30 [rad/s] + Áp suất khí sót: - Động tốc độ thấp: pr = (1,03 - 1,06)pth - Động cao tốc: pr = (1,05 - 1,10)pth Đối với động khơng có tăng áp tuốc bin, khơng có bình tiêu âm: pth = p0 Tuy nhiên, hầu hết động thực tế thải qua bình tiêu âm, đó: Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt pth = (1,02 - 1,04)p0 Đối với động tăng áp, p th áp suất trước tuốc bin xem giáo trình Tăng áp động cơ, lấy: pth=(0.9 > 1.0)pk Hình 1- 1.1.ĐỒ THỊ CƠNG 1.1.1.Các thơng số xây dựng đồ thị ∗ Các thông số cho trước + Áp suất cực đại PZ [Mn/m2]; + Góc phun sớm ϕs, đánh lửa sớm θS; + Góc phân phối khí : α1, α2, , α3, α4 ∗ Các thơng số chọn: + Áp suất khí nạp: pk = 0,1 [MN/m2] ∗ Xây dựng đường nén: Gọi Pnx , Vnx áp suất thể tích biến thiên theo trình nén động cơ.Vì trình nén trình đa biến nên: Pnx V nxn1 = const ⇒ Pnx V nxn1 = PC VCn1 Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung (1.1) Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt ⇒ Pnx= i= Đặt V nx VC Pnx = , ta có : V PC  C  Vnx    n1 PC i n1 (1.2) Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành ε khoảng , i = 1, , 3, …ε ∗ Xây dựng đường giãn nở: Gọi Pgnx , Vgnx áp suất thể tích biến thiên theo trình giãn nở động cơ.Vì trình giãn nở trình đa biến nên ta có: Pnx Vnxn = const ⇒ (1.3) n2 Pgnx V gnx = PZ VZn2 ⇒ Pgnx= V  PZ  Z  V   gnx  n2 PZ Ta có : VZ = ρ.VC i= Đặt ⇒ Pgnx = V gnx VC  V gnx     VZ  Pgnx , ta có : n2 = PZ ρ n2 = n21 i PZ  V gnx   ρ VC    n2 (1.4) Để dể vẽ ta tiến hành chia Vh thành ε khoảng , i = 1, , 3, …ε ∗ Biểu diễn thơng số: + Biểu diễn thể tích buồng cháy: V cbd = 10, 15, 20 mm Vc Vcbd  dm3   mm    Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung ⇒ µV = Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt ⇒ Giá trị biểu diễn Vhbd = Vh µVc [mm] +Biểu diễn áp suất cực đại: pzbd = 160-220mm ⇒ µp = Pz Pzbd  MN   m mm  + Về giá trị biểu diễn ta có đường kính vòng tròn Brick AB giá trị biểu diễn Vh , nghĩa giá trị biểu diễn AB = Vhbd [mm] µS = ⇒ S  m  Vhbd  mm  oo , oo = µS , bd + Giá trị biểu diễn oo’: Bảng 1- 1: Bảng giá trị đồ thị công động xăng Đường nén V i 1Vc V(dm ) V(mm) i n1 1/i [mm] Đường giản nở n1 Pc/i n1 Pn(mm) in2 1/in2 PZ /in2 Pgn(mm) 1.5Vc 1.5 2Vc 2.5 3Vc 3.5Vc 3.5 4Vc εVc ε Bảng 1- 2: Bảng giá trị Đồ thị công động diesel Đường nén V i (dm3) V V i (mm) n1 /in1 c/in1 Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung Đường giản nở P P (mm) n n2 PZ i 1/in2 ρn2/in2 Pgn (mm) Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt 1Vc ρVc ρ 2Vc 3Vc 4Vc 5Vc 6Vc εVc ε 1.1.2 Cách vẽ đồ thị: a Vẽ đồ thị cơng động diesel: Hình 1- Đồ thị công động diesel kỳ không tăng áp + Từ bảng giá trị ta tiến hành vẽ đường nén đường giản nở + Vẽ vòng tròn độ thị Brick để xác định điểm đặc biệt: • Điểm phun sớm : c’ xác định từ Brick ứng với ϕs; • Điểm c(Vc;Pc) • Điểm bắt đầu q trình nạp : r(Vc;Pr); • Điểm mở sớm xu páp nạp : r’ xác định từ Brick ứng với α1 • Điểm đóng muộn xupáp thải : r’’ xác định từ Brick ứng với α4 Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt • Điểm đóng muộn xupáp nạp : a’ xác định từ Brick ứng với α2 • Điểm mở sớm xupáp thải : b’ xác định từ Brick ứng với α3 • Điểm y (Vc, Pz); • Điểm áp suất cực đại lý thuyết: z (ρVc, Pz); • Điểm áp suất cực đại thực tế: z’’(ρ/2Vc, Pz);; • Điểm c’’ : cc”=1/3cy • Điểm b’’ : bb’’=1/2ba + Sau có điểm đặc biệt tiến hành vẽ đường thải đường nạp , tiến hành hiệu chỉnh bo tròn hai điểm z’’ b’’ Có đồ thị hình 1-8: Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt o' o P [MN/m2 ] α1≡α4 5,8 y 4,35 c'' θs α2≡α3 z''z c 2,9 p =f(V) c' 1,45 b' r P0 r' r'' 1Vc 2Vc b b'' 4Vc 6Vc 8Vc 10Vc 12Vc a' 14Vc a 16Vc Hình 1- 8: Đồ thị công động diesel kỳ không tăng áp Đối với động tăng áp cần lưu ý: đường nạp nằm đường thải áp suất pa lớn pr b Vẽ đồ thị công động xăng kỳ không tăng áp: Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung V[dm3 ] Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt Hình 1- 9: Đồ thị công động xăng kỳ không tăng áp + Từ bảng giá trị ta tiến hành vẽ đường nén đường giản nở + Vẽ vòng tròn độ thị Brick để xác định điểm đặc biệt: • Điểm đánh lửa sớm : c’ xác định từ Brick ứng với θs; • Điểm c(Vc;Pc) • Điểm r(Vc;Pr); • Điểm mở sớm xu páp nạp : r’ xác định từ Brick ứng với α1 • Điểm đóng muộn xupáp thải : r’’ xác định từ Brick ứng với α4 • Điểm đóng muộn xupáp nạp : a’ xác định từ Brick ứng với α2 • Điểm mở sớm xupáp thải : b’ xác định từ Brick ứng với α3 • Điểm y (Vc, 0.85Pz); • Điểm áp suất cực đại lý thuyết: z (Vc, Pz); • Điểm áp suất cực đại thực tế: z’’=1/2yz’ • Điểm c’’ : cc”=1/3cy • Điểm b’’ : bb’’=1/2ba Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung - Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt P1 α o (1) (2) β Sin (α + β ) T(mm) Cosβ Cos(α + β ) Cosβ Z(mm) tg(b) N(mm) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 10 20 30 350 360 365 370 375 (1) (2) 380 390 710 720 + Ta có đồ thị hình 1-23 : Biờn son: ThS Nguyn Quang Trung - Hỗnh 1.12 : ÂäöthëT , Z , N -α T ,N,Z MN m2 Z T N α [âäü ] Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt Hình 1- 23 1.8 ĐỒ THỊ ∑T - α Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung - Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt Góc lệch cơng tác: δct= 180τ i + Giả sử thứ tự làm việc động kỳ : − − − , biểu diễn cụ thể theo bảng sau: Bảng 1- 3: Thứ tự làm việc động kỳ (δct=180o) Xy lanh 00 ÷ 1800 1800 ÷ 3600 Nạp Nén Nén Thải Cháy − giản nở Cháy − giản nở 3600 ÷ 5400 Cháy − giản nở Thải Nạp Nén Thải Nạp 5400 ÷7200 Thải Nạp Cháy − giản nở Nén + Giả sử thứ tự làm việc động kỳ : − − − , biểu diễn cụ thể theo bảng sau: Bảng 1- 4: Thứ tự làm việc động kỳ (δct=90o) Xy lanh 00 ÷ 900 Quét - nén Cháy- GN- thải Quét - nén Cháy- GN Cháy- GN- thải Quét - nén Cháy- GNCháy- GNQuét - nén thải thải Cháy- GN- thải Quét - nén 900 ÷ 1800 1800 ÷ 2700 2700 ÷ 3600 + Từ bảng 1.3 ta có , α1 = xy lanh1 đầu trình nạp thì: - Xy lanh đầu trình nén nên α2 = 1800 (vì nén ứng với α = 1800) - Xy lanh đầu trình thải nên α3 = 5400 (vì thải ứng với α=5400) Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung - Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt - Xy lanh đầu trình cháy - giản nở nên α4 = 3600 (vì cháy - giản nở ứng với α = 1800 ) + Ta có quan hệ α2 , α3 , α4 theo α1 α1 nhận giá trị từ 0 ÷ 7200 cho bảng 1.4 + Cứ giá trị α1 , α2 , α3 , α4 ta có giá trị T1 , T2 , T3 , T4 tương ứng xác định theo giá trị T-α , kết cho bảng 1.4 Bảng 1- 5: Bảng giá trị ∑T-α α1 T1 α2 T2 α3 T3 α4 T4 ΣT (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 10 20 δct + Ta có ∑T - α hình 1.13 : Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung - Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt T MN m2 Độ] Hình 1- 24: Đồ thị ∑T−α + Để kiểm tra trình vẽ hay sai, tiến hành tính giá trị ∑Ttb từ vẽ ∑Ttb từ số liệu đề : • Tính ∑Ttb theo lý thuyết : ∑ Ttb = Ni = 30N i πnRFPϕ (1.11) Ne ηm ηm = 0,63 ÷ 0,93 , chọn ηm = 0,7 FP = πD [m2] ϕ = (khi vẽ hiệu chỉnh đồ thị công) Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung - Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt • Tính ∑Ttb từ đồ thị σ= Vậy sai số phương pháp vẽ : 16 − 12 × 100% = 25% 16 1.9 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TÁC DỤNG TRÊN CHỐT KHUỶU + Từ bảng giá trị T , Z−α , chọn hệ trục toạ độ OTZ có chiều dương trục Z chiều hướng xuống + Trước hết biểu diễn quan hệ T-Z lên hệ trục toạ độ sau dời gốc toạ đô O theo phương chiều trục Z đoạn giá trị biểu diễn PRo + Tính PRo : PRo = m2Rw2 [N] m2 = mtt –m1 [kg] Giá trị khối lượng m2 ứng với đơn vị diện tích đỉnh Piston: m2 = ⇒ m2 πD  kg  m2    PRo = m2 Rω  MN   m2    + Giá trị biểu diễn PRo : PRo = PRo = µP Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung [mm] - Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt PRo T MN m2 o Z MN m2 Hình 1- 25: Đồ thị phụ tải tác dụng chốt khuỷu 1.10 Đồ thi phụ tải tác dụng lên đầu to truyền + Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to truyền xây dựng cách : - Đem tờ giấy bóng đặt chồng lên đồ thị phụ tải chốt khuỷu cho tâm O trùng với tâm O đồ thị phụ tải chốt khuỷu Lần lượt xoay tờ giấy Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung - Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt bóng cho điểm 00 , 100 , 200 , 300, … trùng với trục +Z đồ thị phụ tải chốt khuỷu Đồng thời đánh dấu điểm đầu mút véc tơ Q20 Q30 , Q0 , Q10 , ,… đồ thị phụ tải tác dụng chốt khuỷu tờ giấy bóng điểm , 10 , 20 , 30, … Nối điểm , 15 , 30 , … đường cong , ta có đồ thị phụ tải tác dụng đầu to truyền Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung - Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt Z' T' MN m2 MN m2 Hình 1- 26: Đồ thị phụ tải tác dụng đầu to truyền 1.11 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung - Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt Đồ thị mài mòn chốt khuỷu có hai phương pháp vẽ Do cách thứ phức tạp nên ta chọn cách thứ hai Cách vẽ tiến hành bước sau : + Vẽ vòng tròn tượng trưng cho vòng tròn chốt khuỷu , chai vòng tròn thành 24 phần + Tính hợp lực ∑Q’ lực tác dụng điểm ,1 , , ,…, 23 Rồi ghi trị số lực phạm vi tác dụng lực giả thiết 1200 + Cộng trị số ∑Q Dùng tỷ lệ xích thích đáng (µm) đặt đoạn đại biểu cho ∑Q điểm , , , 3,…, 23 lên vòng tròn dùng đường cong nối điểm lại , ta đường thể mức độ mòn chốt khuỷu Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung - Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt Bảng 1- 6: Bảng giá trị đồ thị mài mòn chốt khuỷu Lực Điểm Σ'Q0 Σ'Q1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 173 173 173 173 173 173 173 173 0 0 0 0 168 168 168 168 168 168 168 168 1 1 1 1 157 157 157 157 157 157 157 157 Σ'Q2 4 4 4 4 Σ'Q3 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 Σ'Q4 6.8 6.8 6.8 6.8 6.8 6.8 6.8 6.8 6.8 6.7 6.7 6.7 6.7 6.7 6.7 6.7 6.7 6.7 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 8.4 8.4 8.4 8.4 8.4 8.4 8.4 8.4 Σ'Q5 Σ'Q6 Σ'Q7 Σ'Q8 Σ'Q9 Σ'Q10 8.4 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 34.4 34.4 34.4 34.4 34.4 34.4 34.4 34.4 34.4 64.6 64.6 64.6 64.6 64.6 64.6 64.6 64.6 64.6 Σ'Q12 86.1 86.1 86.1 86.1 86.1 86.1 86.1 86.1 86.1 Σ'Q13 128 128 128 128 128 128 128 128 128 Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung 173.0 168.1 157.4 5.7 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 Σ'Q11 23 -37- Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt 8 8 8 8 102 102 102 102 102 102 102 102 102 Σ'Q14 Σ'Q15 5 5 5 58.5 58.5 58.5 58.5 58.5 58.5 58.5 58.5 58.5 Σ'Q16 37.7 37.7 37.7 37.7 37.7 37.7 37.7 37.7 37.7 Σ'Q17 28.1 28.1 28.1 28.1 28.1 28.1 28.1 28.1 28.1 Σ'Q18 22.8 22.8 22.8 22.8 22.8 22.8 22.8 22.8 22.8 Σ'Q19 20.2 20.2 20.2 20.2 20.2 20.2 20.2 20.2 20.2 Σ'Q20 21.0 Σ'Q21 30.3 30.3 Σ'Q22 91.3 91.3 91.3 Σ'Q23 21.0 21.0 21.0 21.0 21.0 21.0 21.0 21.0 30.3 30.3 30.3 30.3 30.3 30.3 30.3 91.3 91.3 91.3 91.3 91.3 91.3 146 146 146 146 146 146 146 146 146.1 1 1 1 1 799 785 762 679 544 387 253 161 241 363 459 510 539 557 563 549 505 449 412 456 570 701 830 Σ 3 Σ.µT/µm 26.7 26.2 25.4 22.6 18.1 12.9 8.5 4 9 813.1 5.4 8.0 12.1 15.3 17.0 18.0 18.6 18.8 18.3 16.9 15.0 13.7 15.2 19.0 23.4 27.7 27.1 ΣQ0 ΣQ1 ΣQ2 ΣQ3 ΣQ4 ΣQ5 ΣQ6 ΣQ7 ΣQ8 ΣQ9 ΣQ10 ΣQ11 ΣQ12 ΣQ13 ΣQ14 ΣQ15 ΣQ16 ΣQ17 ΣQ18 ΣQ19 ΣQ20 ΣQ21 ΣQ22 ΣQ23 Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung -38- Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt Hình 1- 27: Đồ thị mài mòn chốt khuỷu 1.12 Đồ thị khai triển Q(α) + Từ đồ thị phụ tải tác dụng đầu nhỏ truyền tiến hành đo giá trị véc tơ lực Q0 Q10 Q20 Q30 , , , ,…, Q7 20 sau khai triển theo hệ trục toạ độ Q- α + Ta có đồ thị hình vẽ 1.18 Qtb = + Xác định Qtb : Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung S 360 [mm] -39- Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt Qtb µ Q = + Giá trị thực Qtb =  MN   m  Q Qmin Qtb 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 Hình 1- 28: Đồ thị khai triển phụ tài chốt khuỷu Phân tích đặc điểm kết cấu chung động tham khảo 2.1 Chọn động tham khảo Tiêu chí: - Cùng số xilanh, Cùng cách bố trí - Cùng tăng áp khơng - Cùng phương án bố trí trục cam, xupap - Cùng đặc điểm hệ thống BT làm mát (chỉ yêu cầu thiết kế hai hệ thống này) - Các sai khác tốc độ, S, D khơng 15% 2.2 Phân tích đặc điểm động 2.2.1 Cơ cấu piston truyền trục khuỷu 2.2.2 Phân phối khí Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung -40- α Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt 2.2.3 Bôi trơn, làm mát 2.2.4 Nhiên liệu (xăng + đánh lửa) Thiết kế hệ thống cấu 3.1 Đối với hệ thống (làm mát, bôi trơn, hệ thống nhiên liệu) a Nhiệm vụ, yêu cầu, sơ đồ ngun lý c Tính tốn thơng số hệ thống d Phân tích đặc điểm kết cấu cụm chi tiết giao 3.2 Đối với cấu (piston truyền, trục khuỷu bạc lót bánh đà, cấu phân phối khí) a Nhiệm vụ, yêu cầu cấu b Phân tích lựa chọn kết cấu c Tính tốn thơng số kích thước Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung -41- ... hoành qua po đồ thị cơng đồ thị -Pj đồ thị j = f(x) có tỷ lệ xích khác mà thơi Vì ta áp dụng phương pháp TơLê để vẽ đồ thị -Pj = f(x) Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung - Hướng dẫn – Đồ án thiết kế... dẫn – Đồ án thiết kế động đốt α=0,5,10,15, , 360o) Nếu trục hoành đồ thị khai triển nằm với trục hồnh đồ thị cơng ta P - α, Để Pkt - α ta đặt trục hoành đồ thị ngang với trục chứa giá trị p0 đồ. .. α [âäü ] Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt Hình 1- 21 1.7 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ T , Z , N - α Biên soạn: ThS Nguyễn Quang Trung - Hướng dẫn – Đồ án thiết kế động đốt 1.7.1 Sơ đồ lực tác dụng lên cấu