Đồ án môn học tính toán kết cấu động cơ đốt trong hệ Đại học. Có thể sử dụng để tham khảo trong các bài tập lớn. Đồ án liên quan tới tính toán các chi tiết có trong động cơ như pistong, trục khuỷu thanh truyền,...
Trang 1Vũ Xuân Thường 14128781
TP.HCM, Ngày 28 tháng 03 năm 2018
Trang 2Bảng phân công công việc.
Bảng phân công công việc
1
Tính toán cácthông số đặctrưng
Vẽ đồ thị T, N,
Z bằng excel
Tính toán, vẽ đồ thịlực Pkt, Gõ word các chương
trước
Vẽ đồ thị lực Pkt,
Vẽ đồ thị T, N, Zbằng excel
Trang 3MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 4
CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 5
I Số liệu ban đầu của đồ án môn học ĐCĐT 5
II Tính toán các quá trình công tác 7
1 Tính toán quá trình nạp 7
2 Tính toán quá trình nén 9
3 Tính toán quá trình cháy 10
4 Tính toán quá trình giãn nở 12
5) Tính nhiệt độ khí thải T 13 r III Tính toán các thông số chu trình công tác 13
1) Áp suất chỉ thị trung bình p i' 13
2) Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p 13 i 3) Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g 14 i 4) Hiệu suất chỉ thị i 14
5) Áp suất tổn thất cơ giới p 14 m 6) Áp suất có ích trung bình p 14 e 9) Hiệu suất có ích e 14
8) Suất tiêu hao nhiên liệu g 15 e 10) Kiểm nghiệm đường kính xy lanh D theo công thức 15
IV Vẽ và hiệu đính đồ thị công 16
CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC-CƠ CẤU TRỤC 20
KHUỶU THANH TRUYỀN 20
I Phân tích động học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền 20
1 Động học của piston 20
Trang 4CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC-CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH
TRUYỀN 24
1 Tính toán động lực học 25
2 Lực quán tính và đồ thị lực P j f 25
3 Lực khí thểPkt =f (α) 25
5 Đồ thị lực tiếp tuyến T =f (α), đồ thị lực pháp tuyến Z=f (α)và đồ thị lực ngang N=f (α) 25
5.2 Các đồ thị lực T, Z, N 28
Trang 5LỜI NÓI ĐẦU
Ô tô ngày càng được sử dụng rộng rãi ở nước ta như một phương tiện đi lại cá nhâncũng như vận chuyển hành khách, hàng hoá rất phổ biến Sự gia tăng nhanh chóng sốlượng ôtô trong xã hội, đặc biệt là các loại ôtô đời mới đang kéo theo nhu cầu đào tạo rấtlớn về nguồn nhân lực phục vụ trong ngành công nghiệp ôtô nhất là trong linh vực thiết
kế
Sau khi học xong giáo trình ‘động cơ đốt trong’ chúng em được tổ bộ môn giaonhiệm vụ làm đồ án môn học Vì bước đầu làm quen với công việc tính toán, thiết kế ôtônên không tránh khỏi những bỡ ngỡ và vướng mắc Nhưng với sự quan tâm, động viên,giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn, cùng giáo viên giảng dạy và cácthầy giáo trong khoa nên chúng em đã cố gắng hết sức để hoàn thành đồ án trong thờigian được giao Qua đồ án này giúp sinh viên chúng em nắm được các lực tác dụng, côngsuất của động cơ và điều kiện đảm bảo bền của một số nhóm chi tiết ôtô, máy kéo Vìthế nó rất thiết thực với sinh viên nghành công nghệ kỹ thuật ôtô
Tuy nhiên trong quá trình thực hiện dù đã cố gắng rất nhiều không tránh khỏinhững thiếu sót Vì vậy chúng em rất mong nhận được sự quan tâm đóng góp ý kiến củacác thầy và các bạn để em có thể hoàn thiện đồ án của mình tốt hơn và cũng qua đó rút rađược những kinh nghiệm quý giá cho bản thân nhằm phục vụ tốt cho quá trình học tập vàcông tác sau này
Em xin chân thành cảm ơn!
TP.HCM, Ngày 28 tháng 03 năm 2018
Nhóm 06
Trang 6CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
I Số liệu ban đầu của đồ án môn học ĐCĐT
Các số liệu của phần tính toán nhiệt
Trang 71) Áp suất môi trường p 0.
- Áp suất môi trường p0 là áp suất khí quyển Với động cơ không tăng áp ta có áp suấtkhí quyển bằng áp suất trước xupap nạp nên ta chọn:
P0 = 0,1013(Mpa)
2) Nhiệt độ môi trường T 0.
- Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm Với động
cơ không tăng áp ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ trước xupap nạp nên:
T0 = 320C = 3050K
3) Áp suất cuối quá trình nạp p a.
- Áp suất cuối quá trình nạp pa với động cơ không tăng áp ta có thể chọn trong phạmvi:
Trang 88) Hệ số quét buồng cháy λ2
- Với các động cơ không tăng áp ta thường chọn hệ số quét buồng cháy λ2 là:
10) Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z z.
-Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z z phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ.Với các loại động cơ Xăng ta thường chọn:
ξ z=0,85 ÷ 0,92=0,88
11) Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b b.
- Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b b tuỳ thuộc vào loại động cơ Xăng hay Diesel Vớicác loại động cơ Xăng ta chọn:
- Đối với động cơ xăng λp =3
II Tính toán các quá trình công tác.
Trang 99,4.1,02−1,15 ( 0,11
0,08104)
( 1 1,5)
=0,059
1.2) Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a
- Nhiệt độ cuối quá trình nạp T được tính theo công thức: a
0,081040,1013 .[9,4.1,02−1,15.1 (0,081040,11 ) (1,51) ]=0,74
μ n 1Trọng lượng phân tử của xăng: 110 kg/kmol
1.5) Lượng không khí lí thuyết cần để đốt cháy 1 kg nhiên liệu M 0
Trang 10- Lượng không khí lí thuyết cần để đốt cháy 1 kg nhiên liệu M được tính theo công0
Đối với nhiên liệu của động cơ Xăng ta có: C=0,855; H=0,145; O=0 nên thay vào
công thức tính M0 ta được: M0=0,512(kmol
kg nl)
1.6) Hệ số dư lượng không khí .
- Đối với động cơ Xăng hệ số dư lượng không khí α=0,85
2.2) Chỉ số nén đa biến trung bình n 1
- Chỉ số nén đa biến trung bình n1 được xác định bằng cách giải phương trình:
2.3) Áp suất cuối quá trình nén p c
- Áp suất cuối quá trình nén pc được xác định theo công thức:
p c=p a ε n1
- Thay số ta xác định được:
p c=0,08104 9,41,37=1,75(MPa)
2.4) Nhiệt độ cuối quá trình nén T c
- Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc được xác định theo công thức:
T c=T a ε n1−1
Trang 11- Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β0:
+Ta có hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β0 được xác định theo công thức:
- Hệ số thay đổi phân tử thực tế β:
+ Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế được xác định theo công thức:
- Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z z:
+ Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z z được xác định theo công thức:
Trang 12+ Thay số ta được:
β z=1+1,09−1
1+0,11.0,89=1,072
3.2 Nhiệt độ tại điểm z T : z
- Đối với động cơ Xăng, nhiệt độ tại điểm z T được xác định bằng cách giải phương z
ΔQ là nhiệt lượng tổn thất do nhiên liệu cháy không hết khi đốt 1kg nhiên
liệu.trong điều kiện α<1 xác định như sau:
3.3 Áp suất tại điểm z p : z
- Ta có áp suất tại điểm z p được xác định theo công thức: z
- Thay số ta được: p z=3,811 1,75=6,72(MPa)
4 Tính toán quá trình giãn nở.
- Hệ số giãn nở sớm :
Trang 13+ Hệ số giãn nở sớm được xác định theo công thức sau:
- Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n 2
+ Ta có chỉ số giãn nở đa biến trung bình n được xác định từ phương trình cân bằng2
sau:
8,314(ξ b−ξ z) Q H
- Áp suất cuối quá trình giãn nở p : b
+ Áp suất cuối quá trình giãn nở p được xác định trong công thức: b
Trang 14Vậy giá trị nhiệt độ khí thải chọn và tính toán thoả mãn yêu cầu.
III Tính toán các thông số chu trình công tác.
Trang 153) Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g i
- Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g : i
5) Áp suất tổn thất cơ giới p m
- Ngày nay, ở các động cơ xăng cao tốc hiện đại, bằng các biện pháp thiết kế tối ưu
và các giải pháp công nghệ chế tạo hiện đại, đã giảm đáng kể p và tăng m p irõ rệt, kết
quả hiệu suất cơ giới η m có thể tăng lên tới 0,9 hoặc lớn hơn Vì vậy trong tính
toán kiểm nghiệm các ộng cơ ta chọn động cơ ta chọn η m trước rồi xác ịnh:động cơ ta chọn
Trang 16-Ta có công thức xác định hiệu suất có ích e được xác định theo công thức:
8) Suất tiêu hao nhiên liệu g e
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là:
10) Kiểm nghiệm đường kính xy lanh D theo công thức.
- Ta có thể tích công tác tính toán được xác định theo công thức:
Trang 17Δ D=|D−D kn|=|78−78,4|=0,4 c m
Vậy đường kính xy lanh giữa tính toán và thực tế thoả mãn yêu cầu
IV Vẽ và hiệu đính đồ thị công.
- Đồ thị công là đồ thị biểu diễn quan hệ hàm số giữa áp suất của MCCT trong xy vớithể tích của nó khi tiến hành các quá trình: nạp, nén, cháy- giản nở và thải trong một chutrình công tác của động cơ
- Để tiến hành xây dựng đồ thị công chỉ thị của đọng cơ tính toán t tiến hành cácbước sau đây:
- Chọn toạn độ vuông góc: biểu diễn áp suất khí thể trên trục tung và thể tích khí trêntrục hoành
- Xác định các điểm đặc biệt của đồ thị công
Điểm a: điểm cuối hành trình nạp có áp suất pa và thể tích Va:
Trang 18Trong quá trình dãn nở khí cháy được dãn nở theo chỉ số dãn nở đa biến n2.
Tương tự như trên ta có:
V (cm3) Đường nén pn ( MN/m2)
Đường dãn nở pdn(MN/m2)
Trang 19+ Để xây dựng đồ thị công chỉ thị ta thực hiện các bước hiệu chỉnh dưới đây.
+ Dùng đồ thị Brích xác định điểm đánh lửa sớm hoặc phun nhiên liệu sớm (c’) vàcác điểm phối khí ( mở sớm và đóng muộn các xupap nạp, thải: r’, a’, b’, r’’) trên đồ thịcông bằng cách:
Trang 20- Dựng phía dưới đồ thị công nửa vòng tròn có bán kính R, tâm O là trung điểm củađoạn Vh.
Lấy từ tâm O một khoảng OO’ vẽ phía phải, với :
Trong đó λ là thông số kết cấu ta chọn λ=2,5
Từ tâm O ta vẽ các tia hợp với đường kính nửa vòng tròn tâm O đã vẽ trên những gócnói trên Các góc này có thể chọn theo động cơ tham khảo theo bảng 1.28 (Hướng dẫn đồ
án môn học động cơ đốt trong/52)
- Hiệu đính phần đường cong của quá trình nén và cháy trên đồ thị công:
+ Ở động cơ xăng áp suất cực đại ( điểm z’) có tung độ pz’ = 0,85pz
+ Điểm z’’là trung điểm đoạn thẳng qua điểm z’ song song với trục hoành và cắtđường cong dãn nở
+ Điểm c’’ lấy trên đoạn cz’ với cc’’ = cz’/3
+ Điểm b’’ là trung điểm của đoạn ab
Kết quả tính toán nhiệt động cơ
Trang 22Đồ án động cơ đốt trong GVHD: Lê Minh Đảo
CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC-CƠ CẤU TRỤC
KHUỶU THANH TRUYỀN.
I Phân tích động học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền.
1 Động học của piston.
- Chuyển vị của piston.
+ Khi trục khuỷu quay một góc thì piston dịch chuyển một khoảng Sp so với vị tríđiểm chết trên Chuyển vị pistontrong xy lanh được tính bằng công thức:
+ Thay lần lược các giá trị α=0,30,60,90 , … , 3600
+ Ta tính được các giá trị của Sp và vẽ được đồ thị chuyển vị của piston
Trang 23Đồ án động cơ đốt trong GVHD: Lê Minh Đảo
Trang 24Đồ án động cơ đốt trong GVHD: Lê Minh Đảo
Trang 25Đồ án động cơ đốt trong GVHD: Lê Minh Đảo
Radians Giá tri
Trang 26Đồ án động cơ đốt trong GVHD: Lê Minh Đảo
Trang 27Đồ án động cơ đốt trong GVHD: Lê Minh Đảo
CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC-CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH
Trang 28Đồ án động cơ đốt trong GVHD: Lê Minh Đảo
Trang 29Đồ án động cơ đốt trong GVHD: Lê Minh Đảo
Trang 30Đồ án động cơ đốt trong GVHD: Lê Minh Đảo
Trang 31Đồ án động cơ đốt trong GVHD: Lê Minh Đảo