Đồ án động cơ đốt trong

Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) 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 thông số Error: Reference source not found 1.1.5 Xác định điểm đặc biệt Error: Reference source not found 1.1.6 Vẽ hiệu chỉnh đồ thị công Error: Reference source not found 1.2 Động học cấu khuỷu trục truyền động .Error: Reference source not found 1.2.1 Xây dựng đồ thị chuyển vị piston 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 phương pháp đồ thị Tôlê Reference source not found 1.3 Động lực học cấu trục khuỷu truyền động 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 –PJ – V Error: Reference source not found 1.3.3 Vẽ đồ thị khai triển Pkt - α Error: Reference source not found 1.3.4 Vẽ đồ thị khai triển PJ - α Error: Reference source not found 1.3.5 Vẽ đồ thị P1 - 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 SVTH: Vương Ngọc Sang Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) 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 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 chọn tham khảo 4G93 Error: Reference source not found 2.2 Phân tích số đặc điểm kết cấu của động 4G93 Error: Reference source not found 2.2.1 Nhóm piston, truyền, trục khuỷu Error: Reference source not found 2.2.1.1 Thân máy: Error: Reference source not found 2.2.1.2 Nắp máy Error: Reference source not found 2.2.1.3 Nhóm piston - truyền Error: Reference source not found 2.2.2 Cơ cấu phân phối khí Error: Reference source not found 2.2.3 Hệ thống bôi trơn, làm mát .Error: Reference source not found 2.2.3.1 Hệ thống bôi trơn Error: Reference source not found 2.2.3.2 Hệ thống làm mát Error: Reference source not found 2.2.4 Hệ thống nhiên liệu Error: Reference source not found III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ XDV4-0516 Reference source not found 3.1 Mục đích 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 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: Đồ án tính toán thiết kế động cơ(X5V6-0516) 3.3 Nguyên lý làm biệc cảu hệ thống làm mát dộng Error: Reference source not found IV Tính tốn hệ thống làm mát động XDV4-0516 Error: Reference source not found 4.1 Tổng quan truyền nhiệt qua vách có cánh .Error: Reference source not found 4.2 Các thông số của két nước, bơm nước quạt gió Error: Reference source not found 4.3 Xác định lượng nhiệt của động 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 Error: Reference source not found 4.6.1 Tính thơng số của két nước .Error: Reference source not found 4.6.2 Xác định lượng nhiệt của két làm mát truyền mơi trường bên ngồi 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, kinh tế Việt Nam phát triển mạnh Bên cạnh kỹ thuật nước ta bước tiến bộ,trong có ngành khí động lực nói chung Để góp phần nâng cao trình độ kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật ta phải tự nghiên cứu chế tạo, yêu cầu cấp thiết Có ngành khí động lực ta phát triển Sau học hai mơn ngành động đốt (Nguyên lý động đốt Kết cấu động đốt trong) số môn sở khác (sức bền vật liệu, lý thuyết, ), sinh viên giao nhiệm vụ làm đồ án môn học “Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong” Đây phần quan trọng SVTH: Vương Ngọc Sang Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) nội dung học tập sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng kiến thức học để giải vấn đề cụ thể ngành Trong trình thực đồ án, em cố gắng tìm tòi, nghiên cứu tài liệu, làm việc cách nghiêm túc với mong muốn hồn thành đồ án tốt Tuy nhiên, thân kinh nghiệm việc hồn thành đồ án lần khơng thể khơng có thiếu sót, mong q thầy góp ý giúp đỡ thêm để em hoàn thành tốt nhiệm vụ Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy, tận tình truyền đạt lại kiến thức quý báu cho em Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Dương Việt Dũng quan tâm, nhiệt tình hướng dẫn trình làm đồ án Em mong muốn nhận xem xét dẫn thầy để em ngày hồn thiện kiến thức Sinh Viên Thực Hiện Vương Ngọc Sang PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG,ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC: 1.1 Vẽ đồ thị cơng: 1.1.1 Các thơng số tính: S n 83.10−3.4860 C = = = 13.4460(m / s ) -Tốc độ trung bình động cơ: m 30 30 SVTH: Vương Ngọc Sang Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) Cm>9 m/s :đây loại động tốc độ cao hay gọi động cao tốc -Áp suất khí cuối kì nạp pa : Vì động kì khơng tăng áp nên pa = (0,8 − 0,9) pk ,có thể lấy gần pk ≈ p0 = 0.1 ( MN / m ) Chọn pa = 0,9 pk = 0,9.0,1 = 0, 090( MN / m ) -Áp suất khí sót pr : Đây động cao tốc nên Pr=(1,05-1,1)Pth Pth=(1,02-1,04)Po Chọn: pth = 1, 02 p0 = 1, 02.0,1 = 0,102( MN / m ) pr = 1, 05 pth = 1, 05.0,102 = 0,1071( MN / m ) - Chỉ số nén đa biến trung bình n1=(1,32÷1,39).Chọn: n1=1,35 - Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2=(1,25÷1.29).Chọn: n2=1,27 - Tỉ số giản nở sớm ρ Động xăng nên chọn: ρ=1 π D π (94.5.10−2 ) = (83.10−2 ) = 0,5821(dm3 ) 4 - Thể tích cơng tác : Vh = S -Thể tích buồng cháy: Vc = -Thể tích tồn bộ: Vh 0,5821 = = 0, 0693(dm3 ) ε − 9.4 − Va = Vh + Vc = 0,5821 + 0, 0693 = 0, 6514(dm3 ) pc = pa ε n1 = 0, 09.9, 41.35 = 1.853( MN / m ) -Áp suất cuối kì nén: -Áp suất cuối trình giãn nở: pb = pz ρ n 4, 4.11,27 = = 0, 2556( MN / m ) n2 1,27 ε 9, 1.1.2.Xây dựng đường cong nén: Gọi pnx ,Vnx áp suất thể tích biến thiên theo q trình nén động cơ.Quá trình nén trình đa biến nên: ⇒ pnx Vnxn1 = pc Vcn1 n1 V  ⇒ pnx = pc  c ÷  Vnx  Đặt : i = Vnx Ta có: p nx = p c n1 Vc i Trang: SVTH: Vương Ngọc Sang pnx Vnxn1 = const Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) 1.1.3 Xây dựng đường cong giãn nở: Gọi pgnx ,Vgnx áp suất thể tích biến thiên theo q trình giãn nở động cơ.Quá trình giãn nở trình đa biến nên: n2 pgnx Vgnx = const n2 ⇒ pgnx Vgnx = p z Vzn ⇒ pgnx  V = pz  z  Vgnx  n2  ÷ ÷  Với : Vz = ρ VC ,vì động xăng nên ρ=1 hay Vz = VC Đặt : i = Ta có: pgnx = V gnx Vc pz i n2 1.1.4 Biểu diễn thơng số: Biểu diễn thể tích buồng cháy ta chọn Vcbd=15 mm ,vậy: µv = Vc 0, 0693 = = 0, 00462(dm3 / mm) Vabd 15 Biểu diễn áp suất cực đại lí thuyết ta chọn pzbd=160 mm,vậy: µp = PZ 4, = = 0, 0275(( MN / m2 ) / mm) PZbd 160 Cho i tăng từ đến ε ta lập bảng sau: Bảng 1-1: Bảng xác định tọa độ điểm đường nén đường giãn nở ( µv = 0, 00462(dm / mm) ; µ p = 0, 02278( V i Đường nén V(dm^3) Vbd(mm) i^n1 SVTH: Vương Ngọc Sang MN / m )) mm Pnx Pnxbd Đường giãn nở in2 Pgnx Trang: Pgnbd Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) 1Vc 1.0 0.05 15.0 1.00 1.65 72.47 1.00 4.10 180.00 1.5Vc 1.5 0.08 22.5 1.73 0.95 41.92 1.66 2.47 108.43 2Vc 2.5Vc 2.0 2.5 0.10 0.13 30.0 37.5 2.55 3.45 0.65 0.48 28.43 21.03 2.38 3.14 1.72 1.30 75.68 57.26 3Vc 3.0 0.16 45.0 4.41 0.37 16.44 3.95 1.04 45.59 3.5Vc 3.5 0.18 52.5 5.43 0.30 13.35 4.79 0.86 37.60 4Vc 4.0 0.21 60.0 6.50 0.25 11.15 5.66 0.72 31.82 4.5Vc 4.5 0.23 67.5 7.62 0.22 9.51 6.55 0.63 27.46 5Vc 5.0 0.26 75.0 8.78 0.19 8.25 7.48 0.55 24.07 5.5Vc 5.5 0.29 82.5 9.99 0.17 7.26 8.42 0.49 21.37 6Vc 6.0 0.31 90.0 11.23 0.15 6.45 9.39 0.44 19.17 6.5Vc 6.5 0.34 97.5 12.52 0.13 5.79 10.38 0.40 17.34 7Vc 7.0 0.36 105.0 13.83 0.12 5.24 11.39 0.36 15.81 7.5Vc 7.5 0.39 112.5 15.18 0.11 4.77 12.41 0.33 14.50 8Vc 8.0 0.42 120.0 16.56 0.10 4.37 13.45 0.30 13.38 8.5Vc 8.5 0.44 127.5 17.98 0.09 4.03 14.51 0.28 12.40 9Vc 9.0 0.47 135.0 19.42 0.09 3.73 15.59 0.26 11.55 1.1.5.Xác định điểm đặc biệt: • Điểm r(Vc,Pr) +Thể tích buồng cháy: Vc = 0, 0519(dm3 ) + Áp suất khí sót: pr = 0,113( MN / m ) : r(0,0519;0,113) • Điểm c(Vc ;Pc) Với pc = 1, 6506( MN / m ) Vậy c(0,0519;1,6506) • Điểm a(Va ;Pa) Với : Va = 0, 4669(dm ) pa = 0, 085( MN / m ) điểm a(0,4669 ;0,085) SVTH: Vương Ngọc Sang Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) • Điểm b(Va;Pb) với pb áp suất cuối q trình giãn nở lí thuyết: pb = 0, 2630( MN / m ) điểm b(0,4669;0,2630) • Điểm áp suất cực đại lí thuyết z(Vc;Pz): pz = 4,1( MN / m ) Vc = 0, 0519(dm3 ) Vậy z(0,0519;4,1) • Điểm y(Vc;0,85Pz): 0,85 pz = 0,85.4,1 = 3, 4850( MN / m ) ⇒ y (0, 0519;3, 4850) Bảng 1-2: Các điểm đặc biệt ( µv = 0, 00346(dm / mm) ; µ p = 0, 02278( Điểm r(Vc,Pr) c(Vc ;Pc) a(Va ;Pa) b(Va;Pb) z(Vc;Pz) y(Vc;0,85Pz) Giá trị thực( dm3 ; MN / m ) (0,0519;0,113) (0,0519;1,6506) (0,4669 ;0,085) (0,4669;0,263) (0,0519;4,1) (0, 0519;3, 485) MN / m )) mm Giá trị biểu diễn(mm;mm) (15;4.96) (15;72,96) (135;3.73) (135;11,54) (15;180) (15;153) 1.1.6 Vẽ đồ thị công: Để vẽ đồ thị công ta thực theo bước sau: + Vẽ hệ trục tọa độ đó: trục hồnh biểu diễn thể tích xi lanh,trục tung biểu diễn áp suất khí thể + Từ số liệu tính bảng 1-1 ta xác định tọa độ điểm đường nén đường giãn nở Nối tọa độ điểm đường cong thích hợp đường cong nén đường cong giãn nở + Vẽ đường biểu diễn trình nạp trình thải hai đường thẳng song song với trục hoành qua hai điểm Pa Pr Ta có đồ thị cơng lý thuyết +Xác định điểm đặc biệt bảng 1-2 đồ thị + Hiệu chỉnh đồ thị công: SVTH: Vương Ngọc Sang Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) - Vẽ đồ thị brick phía đồ thị cơng: Vẽ nửa đường tròn tâm O đường kính AD có độ dài Vhbd Điểm A ứng với góc quay α = 00 (vị trí điểm chết trên),điểm D ứng với góc quay α = 1800 (vị trí điểm chết dưới) Tỉ lệ xích: µs = s th 96,5.10−3 = = 0,8.10−3 ( m / mm ) s bd 188 − 15 Trên đoạn OD lấy điểm O’ cho: OO'= Giá trị biểu diễn : OO 'bd = R.λ R.λ 96,5.10−3.0, 27 = = 8.1(mm) 2.µS 2.2.0,8.10−3 Lấy điểm O’ làm gốc,xác định góc: θs = 160 , α1 = 60 , α = 440 , α = 57 , α = 80 θ s , α1 , α xác định cách quay O’A ngược chiều kim đồng hồ α , α xác định cách quay O’D chiều kim đồng hồ - Dùng đồ thị Brick để xác định điểm: • Điểm đánh lửa sớm (c’) xác định từ θ s • Điểm mở sớm xu páp nạp (r’) xác định từ α1 • Điểm đóng muộn xu páp nạp (a’) xác định từ α • Điểm mở sớm xu páp thải (b’) xác định từ α • Điểm đóng muộn xu páp thải (r”) xác định từ α - Áp suất cực đại chu trình thực tế thường nhỏ áp suất cực đại tính tốn : pz” = 0,85.pz = 0,85.4,1 = 3,485 (MN/m2) Vẽ đường đẳng áp pz” = 3,485(MN/m2) Điểm z’ giao điểm đường đẳng áp pz” đường cháy giản nở Điểm áp suất cực đại thực tế z” trung điểm yz’ - Áp suất cuối trình nén thực tế pc’’ Áp suất cuối trình nén thực tế thường lớn áp suất cuối trình nén lý thuyết đánh lửa sớm SVTH: Vương Ngọc Sang Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) pc’’ = pc + ( pz’ -pc ) pc’’ = 1,65 + ( 3,485 – 1,65) = 2,2621(MN/m2) Nối điểm c’,c’’,z” lại thành đường cong liên tục dính vào đường giãn nở - Áp suất cuối trình giãn nở thực tế pb’’: Áp suất cuối trình giãn nở thực tế thường thấp áp suất cuối trình giãn nở lý thuyết pb mở sớm xupap thải: pb" = pa + ( pb − pa ) / pb" = 0, 085 + (0, 263 − 0, 085) / = 0,188( MN / m ) Nối điểm b’, b’’ tiếp dính với đường thải prx Nối điểm r với r’’(r’’xác định từ đồ thị Brick cách gióng đường song song với trục tung ứng với góc α = đồ thi Brick cắt đường nạp r’’) *) Sau hiệu chỉnh ta nối điểm lại đồ thị cơng thực tế SVTH: Vương Ngọc Sang 10 Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) Σ'Q13 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Σ'Q14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Σ'Q15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Σ'Q16 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Σ'Q17 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Σ'Q18 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Σ'Q19 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Σ'Q20 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Σ'Q21 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Σ'Q22 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1093.51093.51093.51093.51093.5 ΣQ(mm)3151.93151.93151.93151.92058.4834.5 0 0 0 0 0 0 1093.52317.43151.93151.93151.9 Σ Q.µ T / µ m 15.8 15.8 15.8 15.8 10.3 0 0 0 0 0 0 ΣQ0 ΣQ1 ΣQ2 ΣQ3 ΣQ4 ΣQ5 ΣQ6ΣQ7ΣQ8ΣQ9ΣQ10ΣQ11 ΣQ12 ΣQ13 ΣQ14ΣQ15ΣQ16ΣQ17ΣQ18 ΣQ19 ΣQ20 ΣQ21 ΣQ22 ΣQ23 Σ'Q23 1093.51093.51093.5 4.2 Chọn tỉ lệ xích: µ m = 4[MN / m / mm] SVTH: Vương Ngọc Sang Trang: 35 5.5 11.6 15.8 15.8 15.8 Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) + Có ∑ Q ta tiến hành thực bước vẽ đồ thị sau: - Vẽ đường tròn bán kính R = 60 (mm) tượng trưng cho chốt khuỷu - Chia đường tròn thành 24 phần đồng thời đánh số thứ tự 0,1,2…23 theo chiều ngược chiều kim đồng hồ - Đặt giá trị - ∑ Q từ đường tròn hướng tâm theo thứ tự điểm Nối điểm lại với đường cong thích hợp ta đường cong thể đồ thị mài mòn chốt khuỷu 13 12 11 10 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 SVTH: Vương Ngọc Sang 36 Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) Hình1-12: Đồ thị mài mòn chốt khuỷu 2.PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ CHỌN THAM KHẢO 2.1 Thông cố động chọn tương đương THƠNG SỐ KỸ THUẬT Số xilanh/cách bố trí Thứ tự làm việc Loại nhiên liệu Cơng suất cực đại/số vòng quay (KW/vg/ph) Tỷ số nén Số kỳ Đường kính /hành trình piston(mm) Tham số kết cấu Áp suất cực đại (MN/m^2) Khối lượng nhóm piston(kg) Khối lượng nhóm truyền (kg) Góc đánh lửa sớm (độ) Góc phối khí (độ) Hệ thống nhiên liệu Hệ thống bôi trơn Hệ thống làm mát SVTH: Vương Ngọc Sang 37 KÝ ĐỘNG CƠ THAM HIỆU GIÁ TRỊ i 4/In-line 1-3-4-2 xăng KHẢO 4G94 4/In-line 1-3-4-2 xăng Ne/n 86 / 5250 79.0 / 6000 ε τ 9.5 D/S 74 /96.5 81,5 / 95.8 λ Pz mpt 0,27 4.1 0.6 mtt 0.8 φs 16o α1 6o α2 44o α3 57o α4 8o EFI Cưỡng cácte ướt Cưỡng bức, sử dụng -7o-33o 10o 58o 58o 2o ÈI Cưỡng cácte ướt Cưỡng bức, sử dụng môi chất lỏng môi chất lỏng Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) Hệ thống nạp Hệ thống phối khí Khơng tăng áp 16-valve SOHC Không tăng áp 16-valve SOHC 2.2 Các đặc điểm của động 4G94 THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÔI TRƠN CHO ĐỘNG CƠ 4G94 2.2.1 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN SƠ ĐỒ HỆ THỐNG BÔI TRƠN CHO ĐỘNG CƠ 4G94 Do phương pháp dẫn dầu tới gối đỡ không chắn nên có nhiều khả xuất ma sát nửa ướt Mặc khác, mức chi phí dầu dùng phương pháp bôi trơn cách vung té cao dùng loại hệ thống bôi trơn khác Những nhược điểm hệ thống bơi trơn cách vung té bù lại ưu điểm kết cấu đơn giản Từ ta thấy hệ thống bôi trơn cách vung té tuý loại hệ thống bôi trơn cũ, đáp ứng yêu cầu hệ thống bôi trơn loại động đại Hệ thống bôi trơn cưỡng loại đại làm việc chắn phức tạp Nguyên nhân việc dẫn dầu cưỡng ln đảm bảo có lớp dầu cần thiết đảm bảo việc dẫn nhiệt từ bề mặt làm việc tốt Vì loại hệ thống thường ứng dụng động diesel động có chế hồ khí có số vòng quay cao, lực qn tính phận chuyển động qua lại lực qn tính ly tâm có trị số cao Khi bôi trơn cưỡng bức, dầu dẫn đến gối đỡ với số lượng dư rửa cặn bẩn mạt kim loại, tạo điều kiện thuận lợi cho làm việc gối đỡ Do bơi trơn cưỡng bức, dầu tiếp xúc với chi tiết máy khơng khí nên dầu bị ơxy hố chậm hơn, mức tiêu thụ dầu nhờn thấp Khi bôi trơn cưỡng (đặc biệt dùng hệ thống bôi trơn cưỡng cácte khơ hệ thống có tản nhiệt) dầu luôn lọc làm nguội thời gian sử dụng dài Sau phân tích ưu nhược điểm hệ thống bôi trơn, với việc tham khảo số động tương tự thực tế em lựa chọn phương án thiết kế hệ thống bôi trơn cho động 4G94 hệ thống bôi trơn cưỡng cácte ướt SVTH: Vương Ngọc Sang 38 Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) Sơ đồ bố trí hình 4.1 Hình 4.1: Hệ thống bơi trơn động 4G94 1- Van an toàn bơm dầu; 2- Bơm dầu; 3- Lọc dầu; 4- Trục cam;5- Trục khuỷu; 6-Cảm biến áp suất nhớt; 7- Đường dầu chính; 8- Trục dàn cò mổ; 9-các-te; Nguyên lý làm việc: Dầu các-te (9) bơm dầu (2), hút qua lọc dầu (3) dầu lọc tạp chất tách nước, đến đường dầu (7) thân động Từ dầu vào đường dầu thân máy nắp xy lanh bôi trơn ổ đỡ trục khuỷu, trục cam, bạc trục cò mổ, bạc đầu nhỏ truyền sau sau tự rơi lại các-te Van an tồn bơm dầu (1), có nhiệm vụ giữ cho áp suất dầu bôi trơn bơm dầu bôi trơn cung cấp cho hệ thống không đổi Khi hệ thống bơi trơn có phận bị tắc, van tự động mở cho dầu bôi trơn trở các-te đảm bảo cho áp suất dầu bơi trơn hệ thống ln có giá trị cần thiết SVTH: Vương Ngọc Sang 39 Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) Còn cảm biến áp suất dầu bơi trơn (6), có nhiệm vụ đo áp suất dầu bôi trơn để báo cho lái xe biết có hỏng hóc, có cố hệ thống bôi trơn thiếu dầu bôi trơn 2.2.2 TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THƠNG BÔI TRƠN ưu, nhược điểm phạm vi sử dụng của bơm bánh Bơm bánh có loại bơm bánh ăn khớp bơm bánh ăn khớp ngồi Kết cấu hình bên dưới: Hình 4.4: Kết cấu bơm bánh ăn khớp 1- Bánh chủ động; 2- Bánh bị động; 3- Đường dầu vào 4- Van an toàn; 5- Đường dầu Bơm bánh loại bơm sử dụng rộng rãi có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, bơm bánh gồm có: loại bánh ăn khớp ngồi ăn khớp trong, thẳng, nghiêng chữ v, loại bơm bánh ăn khớp dùng rộng rãi dễ chế tạo hơn, bánh ăn khớp có kích thước gọn nhẹ Tuy bơm bánh có nhược điểm là: không thực điều chỉnh lưu lượng áp suất bơm làm việc với số vòng quay khơng đổi, mặt bơm piston chiếm ưu SVTH: Vương Ngọc Sang 40 Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) Phạm vi sử dụng: bơm bánh chủ yếu sử dụng hệ thống có áp suất trung bình dùng máy khoan, máy đào, doa, hệ thống động đốt Kết Luận: nhược điểm phạm vi sử dụng số loại bơm kể trên, em thấy bơm bánh phù hợp với động thiết kế cả, có hai loại bơm: bánh ăn khớp bánh ăn khớp trong, bơm dầu cho hệ thống bơi trơn cần có kích thước nhỏ gọn nên em chọn bơm bánh ăn khớp làm bơm dầu bôi trơn cho động thiết kế 2.2.3 Tính bơm dầu Việc tính tốn bơm dầu nhằm mục đích xác định thơng số bơm: + Lưu lượng bơm dầu Vb + Các thông số bánh chủ động bị động bơm: mođun, số vòng quay,chiều dày bánh răng, đường kính vòng đỉnh, chân + Áp suất đầu vào, đầu bơm: Pv, Pr + Công suất bơm: Nb Để xác định thơng số, kích bơm dầu bơi trơn, ta phải xác định lưu lượng dầu bôi trơn cần thiết để bôi trơn bề mặt ma sát Vd, từ xác định lưu lượng bơm dầu cần cung cấp Vb Từ lưu lượng bơm ta sử dụng cơng thức tính liên quan để xác định kích thước chi tiết bơm SVTH: Vương Ngọc Sang 41 Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) 2.2.4 Lượng nhiệt dầu mang Lưu lượng dầu dùng để bôi trơn bề mặt ma sát xác định phương pháp cân nhiệt động theo tài liệu [2], nhiệt lượng dầu nhờn tải phụ thuộc nhiều vào trạng thái nhiệt ổ trục tổng nhiệt lượng nhiên liệu cháy xilanh sinh Qt Theo số liệu thực nghiệm, loại động đốt ngày nay, nhiệt lượng dầu đem Qd thường chiếm khoảng 1,5÷2% tổng nhiệt lượng nhiên liệu cháy xylanh sinh Qt Vì xác định Qd theo công thức sau: Qd = (0,015÷ 0,02) Qt [kcal/h] Chọn Qd = 0,016Qt Qt : Lượng nhiệt nhiên liệu cháy sinh trình cháy phụ thuộc vào cơng suất động Ne hiệu suất động ηe xác định theo phương trình sau: Qt = 632.N e [kcal/h] ηe Với ηe – Hiệu suất có ích động đốt trong: ηe = (0,25 ÷ 0,35), Chọn ηe = 0,32 Suy ra: Qd = 0, 016.86.632 = 2717,6 [kcal/h] 0,32 2.2.5 Lượng dầu cần thiết để bôi trơn bề mặt ma sát Lưu lượng dầu cần thiết để bôi trơn bề mặt ma sát phụ thuộc vào nhiệt lượng dầu bôi trơn mang Qd, khối lượng riêng dầu bôi trơn ρ, tỷ nhiệt dầu Cd, xác định thông qua công thức sau: Vd = = Với: Qd [l/h] ρ C d ∆t 2717, = 426,29 [l/h] 0,85.0,5.15 ∆t = (10÷ 15) [0C] : Khoảng chênh nhiệt độ Cd = 0,5 [kcal/kg0C] : Tỷ nhiệt dầu ρ ≈ 0,85 [kg/l] : Khối lượng riêng dầu SVTH: Vương Ngọc Sang 42 Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) 2.2.5 Xác định lưu lượng bơm dầu Để đảm bảo cung cấp lượng dầu bôi trơn tới bề mặt ma sát nói bơm dầu cần phải cung cấp lưu lượng V b’ dầu lớn gấp vài lần Do lưu lượng Vb’ [lít/h] bơm dầu xác định theo cơng thức kinh nghiệm: Vb’= (2÷3,5).Vd Đối với động diezel: Vb’=( 20÷40)Ne Đối với động xăng: Vb’ =(14÷20)Ne Vì động thiết kế động xăng, nên ta chọn: Vb’=16.Ne [lít/h] V’b = (14÷20)Ne = 16.86= 1376 [lít/h] Lưu lượng dầu bôi trơn bơm cung cấp V b’ phụ thuộc vào lượng lý thuyết bơm Vb hiệu suất thủy lực bơm theo công thức: V b’= ηQ Vb , Vb xác định : ' Vb = Vb [lít/h] ηQ Vì ta sử dụng bơm bánh nên bơm có hiệu suất thủy lực là: ηQ= 0,7÷0,8 Ta chọn ηQ = 0,7 Vậy lưu lượng lý thuyết bơm là: Vb = Vb ' 1376 = = 1965 [ lít / h ] ηb 0, 2.2.6 Xác định kích thước bơm dầu Gồm thông số: mođun bánh răng: m, số vòng quay bánh chủ động: n, chiều dày bánh răng: b, đường kính vòng tròn lăn: D o, đường kính vòng đỉnh răng: De, chiều cao răng:h, đường kính chân răng: Dc, áp suất đầu bơm: pr, áp suất đầu vào bơm: Pv, công suất bơm: Nb Sau xác định lưu lượng lý thuyết bơm V b thơng số tính tốn ta thiết kế cho kích thước bơm nhỏ mà đảm bảo lưu lượng dầu cần thiết cung cấp cho bề mặt ma sát , V b bơm phụ thuộc vào thông số chi tiết như: mođun, số vòng quay, chiều dày, số bánh chủ động, xác định theo công thức sau: Vb = 2.π m z.b.n.60.10 −6 [l/h] SVTH: Vương Ngọc Sang 43 Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) Trong đó: + m: mođun bánh + n: số vòng quay bánh chủ động, n = 5250 [vg/ph] + b: chiều dày bánh răng: b= m.z, áp suất bơm bánh nghành chế tạo máy, ôtô vào khoảng: P=( 10-30) at, nên theo tài liệu ta chọn: = 0,65 + z: số bánh chủ động z1=(8÷12) Chọn z1 = 10 răng, z2=11 Mặc khác công thứcở viết lại sau: Vb = 2.π m z.b  .m.z.n.60.10 −6 [l/h] Vb= π m3.z2.n .60.10-6 => m = Vb [ mm] 2.π m3 z n.b.60.10−6 ⇒ m= 1965 = 2, 48 [ mm ] 2.π 0, 65.102.5250.60.10−6 Chọn m = [mm] theo tiêu chuẩn Xác định kích thước bánh chủ động Đường kính vòng tròn lăn: Do1 = 3.z = 3.10 = 30 [mm] Đường kính vòng đỉnh răng: De1 = m.(z+2) = 3.(10+2) = 36 [mm] Chiều cao răng: h1 = 2m = 2.3 = [mm] Đường kính chân răng: Dc1 = De1 - 2h1 = 36 – 2.6 = 24 [mm] 3.1 Xác định kích thước bánh bị động SVTH: Vương Ngọc Sang 44 Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) Đường kính vòng tròn lăn: Do2 = 3.z2 = 3.11 = 33 [mm] Đường kính vòng đỉnh răng: De2 = m.(z2+2) = 3.(10+2) = 39 [mm] Đường kính chân răng: Dc1 = Do2 – 2,5.m = 33 – 2,5.3 = 25,5 [mm] 3.2 Xác định công suất dẫn động bơm dầu lưu lượng bơm phụ thuộc nhiều vào công suất bơm, công suất bơm dầu lại thay đổi theo thông số: lưu lượng lý thuyết bơm V b, áp suất đầu bơm: Pra, áp suất đầu vào: Pv, hiệu suất giới: nm công suất dẫn động bơm tính theo cơng thức sau: ( HP) Trong đó: Nb: hiệu suất giới bơm dầu dầu nhờn xét đến tổn thất ma sát thủy động lấy: Nb= 0,85 0,9, chọn: Nb= 0,85 Pr:áp suất đầu ra, chọn pr= kg/cm2 Pv: áp suất đầu vào, chọn pv=1,03 kg/cm2 Vb= 1965 (l/h) Vậy công suất bơm là:Nb= 0,25 (HP) =0,18 (kw) Tính lọc dầu 4.1 Phân tích chọn loại bầu lọc Thiết bị lọc dầu loại động đốt ngày chia làm loại chính: - Bầu lọc khí: dùng phần tử lọc khí, loại dùng - Bầu lọc thấm: bầu lọc thấm dùng rộng rãi, nguyên lý làm việc bầu lọc thấm cụ thể sau: Dầu nhờn có áp suất cao thấm qua khe hở nhỏ( khe hở nhỏ đến 0,1µm) phần tử lọc Do phần tử có đường kính lớn kích thước khe hở bị giữ lại dầu nhờn lọc SVTH: Vương Ngọc Sang 45 Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) Bầu lọc thấm thường dùng loại lõi lọc bằng: kim loại, giấy, len dạ, hàng dệt Ưu điểm bầu lọc thấm khả lọc tốt, lọc Nhưng nhược điểm kết cấu phức tạp thời gian sử dụng ngắn - Bầu lọc ly tâm: năm gần đây, bầu lọc ly tâm dùng rộng rãi chúng có ưu điểm sau: + Do không dùng lõi lọc nên bảo dưỡng không cần thay phần tử lọc + Tính lọc phụ thuộc vào mức độ cặn bẩn lắng đọng bầu lọc + khả lọc tốt nhiều so với loại lọc thấm dùng lõi lọc - Lọc từ tính: lọc từ tính chủ yếu dùng để lọc mạt sắt dầu nhờn, loại lọc thường dùng nam châm lắp nút dầu đáy cacte, hiệu cao nên dùng rộng rãi - Lọc hóa chất: loại chủ yếu dùng hóa chất cácbon hoạt tính, phèn chua để hấp thu tạp chất, không dùng loại Qua tham phân tích ưu nhược điểm loại bầu lọc trên, ta chọn bầu lọc toàn phần loại lọc thấm dùng lõi kim làm nhiệm vụ lọc thô lọc tinh có nhiều ưu điểm sử dụng thời gian sử dụng ngắn, cần phải thay định kỳ với nguyên lý làm việc sau: 12 13 14 11 10 SVTH: Vương Ngọc Sang 46 Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) Hình 4.6 Kết cấu bầu lọc toàn phần 1-Vỏ bầu lọc 2- Phần lọc tinh 3- Thân van ổn áp 4- Tấm đệm có lỗ 5- Tấm đệm van ổn áp 6- Lỗ dầu khỏi van 7- Phần lọc thô 8- Ống kim loại có lỗ 9- Van chiều 10- Tấm đệm có lỗ dầu vào 11- Nắp bầu lọc 12- Đệm kín 13- Lỗ dầu vào bầu lọc 14- Lỗ dầu khỏi bầu lọc Dầu bơm dầu hút từ cácte qua lưới lọc đến đường dầu Dầu vào bầu lọc qua lỗ 13 lúc dầu có áp suất cao bơm tạo tác dụng lên van làm cho van mở dầu đưa vào bầu lọc sau dầu qua phần lọc thô phần lọc tinh 2, qua phần lọc thô lọc tinh dầu lọc Dầu lọc theo lỗ 14 khỏi bầu lọc đến đường dầu để bơi trơn bề mặt ma sát Phần kích thước bầu lọc tinh nhỏ phần lọc thô sức cản lớn nên lượng dầu qua lọc tinh chiếm từ 15 ÷ 20% lượng dầu bơm cung cấp dầu qua lọc tinh lọc phần lọc thô, làm việc áp suất cần thiết áp suất dầu khơng thắng lực lò xo van an tồn nên van đóng Nhưng phần lọc thơ tinh bị tắc sức cản lớn làm cho áp suất dầu tăng cao, lúc áp suất dầu thắng lực lò xo van an toàn làm cho van mở cho dầu qua van để đảm bảo lượng dầu bôi trơn bề mặt ma sát dầu khơng qua phần lọc thơ tinh nên bầu lọc khơng tác dụng mà ta cần phải thay bầu lọc 4.2 Tính tốn bầu lọc Tính tốn khả lọc loại bầu lọc dùng lõi kim loại chủ yếu xác định khả thông qua bầu lọc hệ số tiết diện ktp: ktp = 100.δ(1 − δ−s ϕ ) 360 Trong đó: δ - Khe hở lọc, [mm] s - Chiều dày phiến lọc, [mm φ - Góc chiếm chỗ phiến gạt, [độ] Thông thường, hệ số tiết diện thông qua ktp = 0,28 ÷ 0,32 Chọn ktp = 0,3 SVTH: Vương Ngọc Sang 47 Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) Tiết diện lưu thông qua Ftp lõi lọc xác định theo công thức sau: Ftp = Vb 102 [cm2] 6v d Trong đó: Vb - Lưu lượng bơm, [l/ph] Vd - Vận tốc trung bình dầu nhờn qua lọc [cm/s] Với Vd = (6 ÷ 12) Chọn Vd = 10 [cm/s] Vậy, tiết diện lưu thông: Ftp = 43,8 10 = 73 [cm2] 6.10 Diện tích lọc F lọc: F= Ftp k = 73 = 243,33 [cm2] 0,3 Chiều cao lõi lọc: h= F π d Với d - Đường kính trung bình lõi lọc Chọn d = [cm] h= 243,33 = 9,7 [ cm ] 3,14.8 Vậy thơng số bầu lọc tồn phần là: d = 80 [mm] h = 97 [mm] 4.3 Tính lượng dầu chứa các-te Lưu lượng dầu các-te Vct xác định theo cơng thức kinh nghiệm sau: Đối với động xăng : Vct = (0,06÷ 0,12)Ne [l] Chọn Vct = 0,06.Ne = 0,06.86 = 5,16 [l] Vậy lượng dầu chứa các-te 5,16 [l] TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS-TS Nguyễn Tất Tiến Nguyên lý động đốt SVTH: Vương Ngọc Sang 48 Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ(X5V6-0516) NXB giáo dục - 2000 [2] Nguyễn Đức Phú Kết cấu tính tốn động đốt tập I, II, III Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp Hà Nội 1977 [3].Giáo trình kết cấu tính tốn động đốt Khoa khí giao thơng – ĐHBK Đà Nẵng Ngồi có tham khảo số tài liệu: Giáo trình giảng dạy thầy môn động đốt – Khoa khí giao thơng – ĐHBK Đà Nẵng số tài liệu lấy từ mạng internet SVTH: Vương Ngọc Sang 49 Trang: ... hai mơn ngành động đốt (Nguyên lý động đốt Kết cấu động đốt trong) số môn sở khác (sức bền vật liệu, lý thuyết, ), sinh viên giao nhiệm vụ làm đồ án môn học “Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong Đây phần... đồ thị cơng lý thuyết +Xác định điểm đặc biệt bảng 1-2 đồ thị + Hiệu chỉnh đồ thị công: SVTH: Vương Ngọc Sang Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ( X5V6-0516) - Vẽ đồ thị brick phía đồ thị cơng:... trung bình động cơ: m 30 30 SVTH: Vương Ngọc Sang Trang: Đồ án tính tốn thiết kế động cơ( X5V6-0516) Cm>9 m/s :đây loại động tốc độ cao hay gọi động cao tốc -Áp suất khí cuối kì nạp pa : Vì động kì