Đồ án động cơ đốt trong

Hình 1-1: Đồ thị công1.2.Động học và động lực học cơ cấu khuỷu trục ,thanh truyền Động cơ đốt trong kiểu piston thường có vận tốc lớn,nên việc nghiên cứu tính toán động học và động lực h

I XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC

ĐỘNG CƠ X5V6-0516 Error: Reference source not found 1.1 Xây dựng đồ thị công Error: Reference source not found 1.1.1 Các thông số xây dựng đồ thị Error: Reference source not found 1.1.1.1 Các thông số cho trước Error: Reference source not found 1.1.2 Xây dựng đường nén Error: Reference source not found 1.1.3 Xây dựng đường giãn nở Error: Reference source not found 1.1.4 Biểu diễn các thông số Error: Reference source not found 1.1.5 Xác định các điểm đặc biệt Error: Reference source not found 1.1.6 Vẽ và hiệu chỉnh đồ thị công Error: Reference source not found 1.2 Động học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền động cơ Error: Reference source not found

1.2.1 Xây dựng đồ thị chuyển vị piston bằng phương pháp đồ thị Brick

Error: Reference source not found 1.2.2 Xây dựng đồ thị vận tốc Error: Reference source not found 1.2.3 Xây dựng đồ thị gia tốc bằng phương pháp đồ thị Tôlê

Reference source not found

1.3 Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền động cơ

Reference source not found

1.3.1 Xác định khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến

Reference source not found

1.3.2 Xây dựng đồ thị lực quán tính –P J – V Error: Reference source not found

1.3.3 Vẽ đồ thị khai triển P kt - α Error: Reference source not found 1.3.4 Vẽ đồ thị khai triển P J - α Error: Reference source not found 1.3.5 Vẽ đồ thị P 1 - α Error: Reference source not found 1.3.6 Xây dựng đồ thị lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z, lực ngang N theo

α

Error: Reference source not found 1.3.7 Xây dựng đồ thị Σ T - α Error: Reference source not found 1.3.8 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Error: Reference source not found

1.3.9 Khai triển đồ thị Q - α Error: Reference source not found 1.3.10 Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền Error: Reference source not found

1.3.11 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu Error: Reference source not found

II PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ CHỌN THAM

KHẢO – MITSUBISHI 4G93LẮP TRÊN XE Pajero Error: Reference source not found

2.1 Thông số kỹ thuật động cơ chọn tham khảo 4G93 Error: Reference source not found

Reference source not found

3.1 Mục đích và yêu cầu của hệ thống làm mát Error: Reference source not found

3.1.1 Mục đích của hệ thống làm mát Error: Reference source not found 3.1.2 Yêu cầu của hệ thống làm mát Error: Reference source not found 3.2 Nhiệm vụ của hệ thống làm mát Error: Reference source not found 3.2.1 Làm mát động cơ và máy nén Error: Reference source not found 3.2.2 Làm mát dầu bôi trơn Error: Reference source not found

SVTH: Vương Ngọc Sang Trang: 2

3.3 Nguyên lý làm biệc cảu hệ thống làm mát dộng cơ Error: Reference source not found

IV Tính toán hệ thống làm mát động cơ XDV4-0516 Error: Reference source not found

4.1 Tổng quan về truyền nhiệt qua vách có cánh Error: Reference source not found

4.2 Các thông số của két nước, bơm nước và quạt gió Error: Reference source not found

4.3 Xác định lượng nhiệt của động cơ truyền cho nước làm mát .

Reference source not found

4.4 Tính kiểm nghiệm bơm nước Error: Reference source not found 4.5 Tính kiểm nghiệm quạt gió Error: Reference source not found 4.6 Tính két giải nhiệt làm mát động cơ Error: Reference source not found 4.6.1 Tính các thông số của két nước Error: Reference source not found 4.6.2 Xác định lượng nhiệt của két làm mát truyền ra môi trường bên

ngoài Error: Reference source not found KẾT LUẬN Error: Reference source not found TÀI LIỆU THAM KHẢO Error: Reference source not found

LỜI NÓI ĐẦU

Những năm gần đầy, nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh Bên cạnh

đó kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ,trong đó có ngành cơ khí động

lực nói chung Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của

ta phải tự nghiên cứu và chế tạo, đó là yêu cầu cấp thiết Có như vậy ngành cơ

khí động lực của ta mới phát triển được

Sau khi được học hai môn chính của ngành động cơ đốt trong (Nguyên lý

động cơ đốt trong và Kết cấu động cơ đốt trong) cùng một số môn cơ sở khác

(sức bền vật liệu, cơ lý thuyết, ), sinh viên được giao nhiệm vụ làm đồ án

môn học “Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong” Đây là một phần quan trọng trong

nội dung học tập của sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vậndụng các kiến thức đã học để giải quyết một vấn đề cụ thể của ngành.

Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu các tàiliệu, làm việc một cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt nhất.Tuy nhiên, vì bản thân còn ít kinh nghiệm cho nên việc hoàn thành đồ án lầnnày không thể không có những thiếu sót, mong quý thầy cô góp ý giúp đỡ thêm

để em hoàn thành tốt nhiệm vụ

Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tìnhtruyền đạt lại những kiến thức quý báu cho em Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn

đến thầy Dương Việt Dũng đã quan tâm, nhiệt tình hướng dẫn trong quá trình

làm đồ án Em rất mong muốn nhận được sự xem xét và chỉ dẫn của các thầy

để em ngày càng hoàn thiện kiến thức của mình

Sinh Viên Thực Hiện Vương Ngọc Sang

1 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG,ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC:

1.1 Vẽ đồ thị công:

1.1.1 Các thông số tính:

-Tốc độ trung bình của động cơ:

3 83.10 4860

Cm>9 m/s :đây là loại động cơ tốc độ cao hay còn gọi là động cơ cao tốc

- Tỉ số giản nở sớm ρ Động cơ xăng nên chọn: ρ=1

1.1.2.Xây dựng đường cong nén:

cơ.Quá trình nén là quá trình đa biến nên:

V

1

1 n

c nx

i p

p =

SVTH: Vương Ngọc Sang Trang: 5

1.1.3 Xây dựng đường cong giãn nở:

cơ.Quá trình giãn nở là quá trình đa biến nên:

2 n gnx gnx

p V =const

n n gnx gnx z z

i

1.1.4 Biểu diễn các thông số:

30,0693

0,00462( / )15

v abd

Vc

dm mm V

2

4, 40,0275(( / ) / )160

Z p Zbd

P

MN m mm P

Bảng 1-1: Bảng xác định tọa độ các điểm trên đường nén và đường giãn nở

(µ =v 0,00462(dm mm3/ );

2/

0, 02278( )

p

MN m mm

0, 02278( )

p

MN m mm

Để vẽ đồ thị công ta thực hiện theo các bước như sau:

+ Vẽ hệ trục tọa độ trong đó: trục hoành biểu diễn thể tích xi lanh,trục tung biểu diễn áp suất khí thể

+ Từ các số liệu đã tính được ở bảng 1-1 ta xác định được tọa độ các điểm trênđường nén và đường giãn nở Nối các tọa độ điểm bằng các đường cong thích hợp được đường cong nén và đường cong giãn nở

+ Vẽ đường biểu diễn quá trình nạp và quá trình thải bằng hai đường thẳng

- Vẽ đồ thị brick phía trên đồ thị công:

- Áp suất cực đại của chu trình thực tế thường nhỏ hơn áp suất cực đại trong tính toán :

Điểm áp suất cực đại thực tế z” là trung điểm của yz’

Áp suất cuối quá trình nén thực tế thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết do sự đánh lửa sớm

Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế thường thấp hơn áp suất cuối quá trình

Nối điểm r với r’’(r’’xác định từ đồ thị Brick bằng cách gióng đường song song

4 8

*) Sau khi hiệu chỉnh ta nối các điểm lại thì được đồ thị công thực tế

SVTH: Vương Ngọc Sang Trang:

10

Hình 1-1: Đồ thị công

1.2.Động học và động lực học cơ cấu khuỷu trục ,thanh truyền

Động cơ đốt trong kiểu piston thường có vận tốc lớn,nên việc nghiên cứu tính toán động học và động lực học của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền (KTTT)là cần thiết để tìm quy luật vận động của chúng và để xác định lực quán tính tác dụng lên các chi tiết trong cơ cấu KTTT nhằm mục đích tính toán cân bằng ,tính toán bền của các chi tiết và tính toán hao mòn động cơ

Trong động cơ đốt trong kiểu piston cơ cấu KTTT có 2 loại loại giao tâm và loại lệch tâm

Ta xét trường hợp cơ cấu KTTT giao tâm

1.2.1.Tính toán động học :

Cơ cấu KTTT giao tâm là cơ cấu mà đường tâm xilanh trực giao với đường tâmtrục khuỷu tại 1 điểm (hình vẽ)

Hình 1-2: Sơ đồ cơ cấu KTTT giao tâm

O - Giao điểm của đường tâm xylanh và đường tâm trục khuỷu

C - Giao điểm của đường tâm thanh truyền và đường tâm trục khuỷu

B' - Giao điểm của đường tâm xylanh và đường tâm chốt khuỷu

A - Vị trí của chốt piston khi piston ở ĐCT

B - Vị trí của chốt piston khi piston ở ĐCD

R - Bán kính quay của trục khuỷu (m)

l - Chiều dài của thanh truyền (m)

S -Hành trình của piston (m)

x – Độ dịch chuyển của piston tính từ ĐCT khi góc quay trục khuỷu α (độ)

SVTH: Vương Ngọc Sang Trang:

12

1.2.1.1 Xác định độ dịch chuyển của piston bằng phương pháp đồ thị Brick.

-Theo phương pháp giải tích chuyển dịch x của piston được tính theo công thức :

R

Đồ thị Brick đã được vẽ ở mục 1.1.6

đánh số thứ tự từ trái qua phải 0,1,2, ,18

+ Vẽ hệ trục tọa độ với trục tung biểu diễn góc quay trục khuỷu α,trục này trùng với đường đẳng tích Vc của đồ thị công; trục hoành biểu diễn khoảng dịch chuyển x của piston

thị x=f(α) để xác định chuyển vị tương ứng

+ Nối các giao điểm ta có đồ thị biểu diễn hành trình của piston x = f(α)

Hình1-3: Đồ thị chuyển vị x=f(α )

1.2.1.2 Đồ thị biểu diễn vận tốc của piston v=f(α).

Theo giải tích vận tốc v của piston được xác định theo công thức :

48, 25.10 ( )2

bd s

thứ tự 0,1,2, ,18 bắt đầu từ tia OA theo chiều ngược kim đồng hồ

tự 0’, 1’,2’, ,18’ bắt đầu từ tia OA theo chiều kim đồng hồ

+ Từ các điểm 0;1;2… kẻ các đường thẳng góc với AB cắt các đường song song với AB kẻ từ các điểm 0’, 1’, 2’…tương ứng tạo thành các giao điểm Nốicác giao điểm này lại ta có đường cong giới hạn vận tốc của piston Khoảng cách theo phương vuông góc với AB từ đường cong này đến nửa đường tròn

Trên đồ thị chuyển vị x = f(α) lấy trục Ov ở bên phải đồ thị song song với trục

Oα, trục ngang biểu diễn hành trình của piston

đường Ox tại các diểm 0, 1, 2, ,18 Từ các điểm này ta đặt các đoạn tương ứng

từ đồ thị vận tốc, nối các điểm của đầu còn lại của các đoạn ta có đường biểu diễn v = f(x)

a

µ a =2(d?/mm) 

µ x =0,563(mm/mm) 

x v=f(s)

Hình1-4: Đồ thị vận tốc v=(x)

1.2.1.3 Đồ thị biểu diễn gia tốc j=f(x)

Để vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston ta sử dụng phương pháp Tole

+ Chọn hệ trục tọa độ với trục Ox là trục hoành, trục tung là trục biểu diễn giá trị gia tốc

3 3

bd

J

m s mm J

FD, chia đoạn CF thành 8 phần bằng nhau và đánh số thứ tự 1;2;…;8 theo thứ

tự từ C đến F, chia FD thành 8 phần bằng nhau và đánh số thứ tự 1’;2’;…;8’ theo thứ tự từ F đến D Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với các đoạn thẳng

SVTH: Vương Ngọc Sang Trang:

16

1.2.2.1 Đường biểu diễn lực quán tính chuyển động thẳng :

khác nhau về tỉ lệ xích trục tung

+ Chọn tỉ lệ xích trùng với tỉ lệ xích đồ thị công:

20,02278(( / ) / )

+ Xác định khối lượng chuyển động tịnh tiến:

m’ = mpt + m1

Trong đó: mpt = 0.6 (kg) - Khối lượng nhóm piston.

Theo công thức kinh nghiệm:

a) Khai triển đồ thị công trên tọa độ p-V thành p=f(α).

+ Dùng đồ thị Brick để khai triển đồ thị p-v thành p-α

SVTH: Vương Ngọc Sang Trang:

18

+ Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, dựng các đường song song với trục Op cắt đồ thị công tại các điểm trên các đường biểu diễn quá trình: nạp, nén, cháy

- giãn nở, xả

+ Qua các giao điểm này ta kẻ các đường song song với trục hoành gióng sang

đồ thị p-α ta kẻ các đường thẳng đứng cắt các đường trên tại các điểm ứng với các góc chia trên đồ thị Brick và phù hợp với các quá trình làm việc của động

cơ Nối các điểm lại bằng đường cong thích hợp ta được đồ thị khai triển p-α

b) Khai triển đồ thị p J = f x( ) thành p J = f ( )α .

năng tốc độ của động cơ

brick để chuyển tọa độ Việc khai triển đồ thị tương tự khai triển p-V thành

c) Vẽ đồ thị p 1 = α f( ) .

Theo công thức p1=pj+pkt Ta đã có pkt=f (α) và pJ = αf( ) Vì vậy việc xây

`

+

= P T

( )β

βα

cos

cos

1

+

=P Z

( )β

tg P

+ Từ đồ thị p1=f(α) tiến hành đo các giá trị biểu diễn của p1 theo

2.8695 30 0.1354 0.6180 -77.8545 0.7979 -100.519

17.1643

2.3338 40 0.1744 0.7778 -79.6902 0.6528 -66.881

18.0558

1.7156 50 0.2083 0.9019 -67.9320 0.4808 -36.216

15.9225

α ββ

+

sin( )cos

α ββ+

2.0393 220 -0.1744 -0.5078 -45.4633 -0.8793 -78.727

15.7779

-1.9645 230 -0.2083 -0.6302 -54.3475 -0.8047 -69.404

18.2323

-1.8178 240 -0.2360 -0.7458 -59.5187 -0.7083 -56.526

19.1932

-1.5861 250 -0.2565 -0.8500 -59.1881 -0.5885 -40.980 18.2651

-1.2629 260 -0.2691 -0.9369 -51.9447 -0.4453 -24.688 15.2926

-0.8420 270 -0.2734 -1.0000 -36.9638 -0.2804 -10.365

10.3652

-SVTH: Vương Ngọc Sang Trang:

22

2.0712 560 -0.1744 -0.5078 -46.1742 -0.8793 -79.958

16.0246

-1.9747 570 -0.2083 -0.6302 -54.6311 -0.8047 -69.766 18.3275

-1.8190 580 -0.2360 -0.7458 -59.5560 -0.7083 -56.561 19.2052

-1.5736 590 -0.2565 -0.8500 -58.7206 -0.5885 -40.656

18.1209

-1.2276 600 -0.2691 -0.9369 -50.4925 -0.4453 -23.998

14.8650

đồ thị biểu diễn: T = f( )α Z = f( )α ; N = f( )α

việc tính toán và thiết kế về sau nhằm bảo đảm độ ổn định ngang,độ ổn định dọc của động cơ,phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, đầu to thanh truyền …đồng thời là cơ sở thiết kế các hệ thống khác như hệ thống làm mát,hệ thống bôi

trơn…

Hình1-7: Đồ thị T,N,Z

1.2.2.4 Vẽ đồ thị biểu diễn ΣT = f(α).

Để vẽ đồ thị ΣT ta thực hiện theo những bước sau:

+ Xác định góc lệch công tác của động cơ 4 kì,4 xilanh:

0 ct

+ Thứ tự làm việc của động cơ là: 1-3-4-2

Bảng1-4: Thứ tự làm việc của động cơ 4 xilanh,4 kì

+ Cứ mỗi giá trị α1,α2,α3,α4 ta có giá trị T1,T2,T3,T4 tương ứng xác định theo T-α

T 4 T 4.0, 02278 0.091((MN / m ) / mm)Σ

đường cong thích hợp cho ta đường cong biểu diễn đồ thị tổng T

số liệu của đề

-Phương pháp xác định giá trị biểu diễn của Σ T tb như sau:

1.2.2.5 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.

Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên chốt khuỷu ở mỗi vị trí của chốt khuỷu Sau khi có đồ thị này ta tìm được trị số trung bình của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, cũng có thể dễ dàng tìm được lực lớn nhất và bé nhất, dùng đồ thị phụ tải có thể xác định được khu vực chịu

SVTH: Vương Ngọc Sang Trang:

26

tải ít nhất để xác định vị trí lỗ khoan dẫn dầu bôi trơn và để xác định phụ tải khitính sức bền ổ trục.

Các bước tiến hành vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu được tiến hành như sau:

+ Vẽ hệ trục toạ độ TO’Z trong đó trục hoành O’T có chiều dương từ tâm O’

về phía phải còn trục tung O’Z có chiều dương hướng xuống dưới

định được các điểm từ 0=(T0;Z0) cho đến 72=(T72;Z72)

+ Nối các điểm trên hệ trục toạ độ bằng một đường cong thích hợp, ta có đồ thịbiểu diễn phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

+ Trong quá trình vẽ để dễ dàng xác định các toạ độ điểm ta nên đánh dấu các toạ độ điểm đồng thời ghi các số thứ tự tương ứng kèm theo

+ Tính lực quán tính của khối lượng chuyển động quay của thanh truyền (tính trên đơn vị diện tích của piston)

µ

O là tâm chốt khuỷu, từ tâm chốt khuỷu ta kẻ đường tròn tượng trưng cho chốt khuỷu, giá trị của lực tác dụng lên chốt khuỷu là vectơ có gốc O và ngọn là mộtđiểm bất kỳ nằm trên đường biểu diễn đồ thị phụ tải.

1Hình1-9: Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

1.2.2.6 Đồ thi phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền:

Để vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền ta thực hiện theo các bước như sau:

+ Vẽ dạng đầu to thanh truyền lên tờ giấy bóng, tâm của đầu to là O

+ Vẽ một vòng tròn bất kì tâm O Giao điểm của đường tâm phần thân thanh

chiều quay trục khuỷu (chiều kim đồng hồ) và tương tự ứng với các góc