Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Tính toán và thiết kế nhóm Piston thanh truyền của động cơ IFE giới thiệu đến các bạn những nội dung về phương pháp xây dựng các đồ thị trong bản vẽ đồ thị động học và động lực học, phân tích kết cấu đặc điểm chung của động cơ chọn tham khảo. Với các bạn đang học chuyên ngành Cơ khí - Chế tạp máy thì đây là tài liệu tham khảo hữu ích.
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong LỜI NĨI ĐẦU Sau khi được học 2 mơn chính của ngành động cơ đốt trong (Ngun lý động cơ đốt trong, Kết cấu và tính tốn động cơ đốt trong ) cùng một số mơn cơ sơ khác (sức bền vật liệu, cơ lý thuyết, vật liệu học, ), sinh viên được giao làm đồ án mơn học kết cấu và tính tốn 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, vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết một vấn đề cụ thể của ngành Trong đồ án này, em được giao nhiệm vụ tính tốn và thiết kế nhóm piston thanh truyền của động cơ IFE . Đây là một nhóm chi tiết chính, khơng thể thiếu trong động cơ đốt trong. Nó dùng để tiếp nhận lực khí thể do khí cháy sinh ra, biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu Trong q trình thực hiện đồ án, em đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu các tài liệu, làm việc một cách nghiêm túc với mong muốn hồn thành đồ án tốt nhất. Tuy nhiên, vì bản thân còn ít kinh nghiệm cho nên việc hồn thành đồ án lần này khơng thể khơng có thiếu sót. Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cơ đã tận tình truyền đạt lại những kiến thức q báu cho em. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Dương Việt Dũng đã quan tâm cung cấp các tài liệu, nhiệt tình hướng dẫn trong q trình làm đồ án. Em vơ cùng mong muốn nhận được sự xem xét và chỉ dẫn của thầy Sinh viên Nguyễn Tuấn Anh SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:1 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong I). PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÁC ĐỒ THỊ TRONG BẢN VẼ ĐỒ THỊ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC 1. VẼ ĐỒ THỊ CƠNG: 1.1. Các thơng số cho trước: + Cơng suất động cơ : Ne= 85 (kW) + Số vòng quay: n= 5490 (vòng/ph) + Tỷ số nén: 9.4 + Đường kính xilanh: D= 90(mm) + Hành trình piston: S= 84 (mm) + Tham số kết cấu: 0.26 + Áp suất cực đại: Pz= 5.8 (MN/m2) + Khối lượng nhóm piston: mnp= 0.8 (Kg) + Khối lượng nhóm thanh truyền: mtt = 1(kg ) + Góc phun sớm: φs = 13o + Góc phân phối khí: α1 = 6o ; α = 46o ;α = 42o ;α = 4o + Thứ tự làm việc của động cơ: 1 3 42 1.2. Các thông số chọn: + Áp suất môi trường: P0 0,098(MN / m ) + Chỉ số nén đa biến trung bình : n 1,35 + Chỉ số giãn nở đa biến trung bình : n2 = 1, 25 + Áp suất cuối q trình nạp : Động cơ khơng tăng áp: pa = (0,8; 0,9)pk ( MN / m ) Chọn: pa = 0,806pk . ( MN / m ) Trong đó: pk áp suất trước xupáp nạp Chọn pk = p0 = 0,098[MN/m2] Vậy: pa = 0,806*0, 098 = 0, 079 . [MN/m2] + Đối với động cơ Xăng tỷ số giãn nở sớm bằng: + Aïp suất cuối quá trình giãn nở : Pb = Pz ρ n2 5,8.11,25 = = 0,3524( MN / m ) n2 1,25 ε 9, + Chọn áp suất khí sót : phụ thuộc vào loại động cơ SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:2 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Như vậy động cơ đang khảo sát là động cơ tốc độ cao, do đó áp suất khí sót pr được xác định [1]: . Vì động cơ khơng tăng áp Vậy chọn: Pr = 0,105(MN/m2) + Thể tích cơng tác : π D 3,14.902 S = *84 = 534384.9104mm3 = 0,5344(l ) 4 V 0,5344 Vc = ε −h = 9.4 − = 0, 0636(l ) Va = Vh + Vc = 0,5344 + 0, 0636 = 0,598(l ) Vz = Vc = 0, 0636(l ) Vh = 1.3. Vẽ đồ thị cơng: Để vẽ đồ thị cơng ta cần xác định các điểm trên đường nén và đường giãn nở 1.3.1. Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén: Ta xác định các điểm trên đường nén với chỉ số nén đa biến n1 Ta có phương trình đường cong nén đa biến : PV n1 = Const Nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường nén thì: Pc Vcn Suy ra : Pnx Pc n1 V nx Vc ; Đặt : Vnx Vc n p nx Vnx i Pc i n1 Pnx 1.3.2. Xây dựng đường cong áp suất trên giãn nở: Ta có phương trình của đường cong giãn nở đa biến : PV n Const Gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì: Pz V zn2 Suy ra : Pgnx Pz n Pgnx V gnx V gnx n2 ; Với V z Vz Thì ta có: Pgnx V c ; Đặt : V gnx Vc i Pz n i n2 1.3.3. Lập bảng xác định các điểm trên đường nén và đường giãn nở: Cho i tăng từ 1 ε = 9.4 từ đó ta lập bảng xác định các điểm trên đường nén và đường giãn nỡ SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:3 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong 1.3.4.Xác định các điểm đặc biệt: Lập bảng: i 1.4 1.8 2.2 2.6 3.4 3.8 4.2 4.6 5.4 5.8 6.2 6.6 7.4 7.8 8.2 8.6 9.4 Vx = Vc * i 0.0636 0.0891 0.1145 0.1400 0.1654 0.1909 0.2163 0.2417 0.2672 0.2926 0.3181 0.3435 0.3690 0.3944 0.4199 0.4453 0.4708 0.4962 0.5217 0.5471 0.5726 0.5980 Pnx = Pc i n1 Pgnx = 1.6468 1.0456 0.7448 0.5680 0.4533 0.3737 0.3156 0.2716 0.2373 0.2099 0.1875 0.1690 0.1535 0.1403 0.1289 0.1191 0.1105 0.1029 0.0962 0.0902 0.0848 0.0800 Pz i n2 5.8000 3.8086 2.7819 2.1647 1.7568 1.4690 1.2563 1.0932 0.9646 0.8610 0.7757 0.7046 0.6444 0.5928 0.5483 0.5094 0.4752 0.4449 0.4180 0.3938 0.3721 0.3524 Sau khi xác định được các điểm đặc biệt và các điểm trung gian ta tiến hành vẽ đồ thị cơng theo trình tự sau : Vẽ hệ trục toạ độ P V theo tỷ lệ xích : V = 0.00299 (l/mm) P = 0,029 (MN/m /mm) Theo cách chọn tỷ lệ xích như trên toạ độ của các điểm đặc biệt và trung gian là : +Điểm đặt biệt là: r(21,3;3,6207) b(200; 5,800) a(200; 2.75) c(21,3; 56,7859) z(21,3; 200) SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:4 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Nối tất cả các điểm trung gian của đường nén và đường giãn nở với các điểm đặc biệt ta được đồ thị cơng lý thuyết 2.TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN: Động cơ đốt trong kiểu piston thường có tốc độ lớn nên việc nghiên cứu tính tốn động học và động lực học của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền là cần thiết, mục đích là để tìm quy luật vận động của chúng và để xác định lực qn tính tác dụng lên các chi tiết tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền dùng để tính tốn cân bằng các chi tiết và tính tốn mòn động cơ 2.1.Động học của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền: Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền thuộc loại giao tâm, là cơ cấu mà đường tâm xylanh trực giao với đường tâm khuỷu trục tại 1 điểm. (hình vẽ) Với : R : bán kính quay của trục khuỷu l : chiều dài thanh truyền S : hành trình piston R / l : tham số kết cấu : vận tốc góc của trục khuỷu (rad/s) O’ x : độ dịch chuyển của piston tính từ ĐCT ứng với góc quay của khuỷu trục : góc lắc của thanh truyền ứng với góc O : giao điểm của đường tâm xylanh và đường tâm khuỷu trục B : giao điểm của đường tâm thanh truyền và đường tâm chốt khuỷu A : giao điểm của đường tâm thanh truyền và đường tâm chốt piston 2.1.1.Xác định độ dịch chuyển (x) của piston bằng phương pháp đồ thị Brích: Chuyển vị x của piston tuỳ thuộc vào vị trí của khuỷu trục, x thay đổi theo góc quay của khuỷu trục. Theo phương pháp giải tích chuyển dịch x của piston được tính theo cơng thức: x R cos cos Giải x bằng phương pháp đồ thị Brích cho phép ta xác lập được mối quan hệ thuận nghịch giữa chuyển vị x của piston với góc quay của trục khuỷu một cách thuận lợi và khá chính xác + Các bước tiến hành vẽ đồ thị như sau: SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:5 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Vẽ nữa vòng tròn tâm 0 bán kính R/ S đường kính AB S , 2.R S S Chọn tỉ lệ xích S sao cho S Vh S v S *µ v µ R = µ S = Vh = 82*0.00299 = 0, 47 [mm/mm] 0,5344 82 AB = 0, 47 = 178.7234 (mm) Lấy về phía bên phải tâm 0 (phía ĐCD) trên AB một đoạn 00’ sao cho: R.λ S λ 84*0, 26 = = = 11, 617(mm) 2.µ s 4.µ s 4*0, 47 Từ O ' kẻ các tia từ trái sang phải ứng với các góc từ o ,10 o ,20 o , ,180 o , các tia này cắt nữa vòng tròn Brích tương ứng tại các điểm từ 0,1,2, ,18 ' OO = S phía dưới nữa vòng tròn(O; R/ S ), trục O Vẽ hệ trục toạ độ vng góc thẳng đứng dóng từ A xuống biểu diễn giá trị từ o 180 o với tỉ lệ xích: o / mm , trục OS nằm ngang biểu diễn giá trị S với tỉ lệ xích: µs=0.47mm/mm) Từ các điểm chia 0,1,2, ,18 trên nữa vòng tròn Brích ta dóng các đường thẳng song song với trục O Và từ điểm chia trục O ứng với giá trị o ,10 o ,20 o , ,180 o ta kẻ các đường nằm ngang song song với OS Các đường này tương ứng với các góc cắt nhau tại các điểm 1’,2’,3’, ,18’.Nối các điểm này lại ta đựơc đường cong biểu diễn độ dịch chuyển của piston (x) theo : S f ÂCT 90 C x x B M R S=2R O R 180 X=f( S=2R (S=Xmax) A O' D ÂCD 2.1.2. Giải vận tốc v của piston bằng phương pháp đồ thị: Theo phương pháp giải tích ta tính gần đúng vận tốc của piston là: SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:6 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong v R sin sin + Các bước tiến hành xây dựng đồ thị: R.ω Vẽ nữa vòng tròn tâm O bán kính r1 = µ (mm) và 1đường tròn đồng tâm O có bán ω R.ω.λ kính : r2 = 2µ ( mm ) ω π n 3,1415*5390 = = 574,9114 ( rad / s ) 30 30 S 84 R = = = 42(mm) 2 0,26 Với : ω = - Ta chọn tỷ lệ xích µω sao cho giá trị vẽ bán kính nữa vòng tròn r1 AB S Từ đó suy ra: µω = ω.µS = 574,9114*0, 47 = 270, 2084 (mm/s.mm) R.ω 42*574,9114 bán kính: + r1 = µ = 270, 2084 = 89,3617(mm) ω R.ω.λ 42*574,9114*0, 26 = 11, 6170 ( mm ) + r2 = 2.µ = 2* 270, 2084 ω Chia đều nữa vòng tròn bán kính r1 , và vòng tròn bán kính r2 ra 18 phần bằng nhau. Như vậy ứng với góc ở nữa vòng tròn bán kính r1 thì ở vòng tròn bán kính r2 sẽ là , 18 điểm trên nữa vòng tròn bán kính r 1 mỗi điểm cách nhau 10 o và trên vòng tròn bán kính r2 mỗi điểm cách nhau là 20 o Đánh số thứ tự điểm chia trên nữa vòng tròn r1 ta đánh số từ 0,1,2, ,18 theo chiều ngược kim đồng hồ, còn trên vòng tròn bán kính r2 ta đánh số 0’,1’,2’, 18’ theo chiều kim đồng hồ, cả hai đều xuất phát từ tia OA Từ các điểm chia trên 1/2 vòng tròn bán kính r1 ta dóng các đường thẳng vng góc với đường kính AB, và từ các điểm chia trên vòng tròn bán kính r2 ta kẻ các đường thẳng ngang song song với AB, các đường kẻ này sẽ cắt nhau tương ứng theo từng cặp 00’;11’; ;1818’ tại các điểm lần lượt là 0, a, b, c, Nối các điểm này lại bằng 1 đường cong ta được đường biểu diễn trị số tốc độ, các đoạn thẳng đứng nằm giữa đường cong với nữa đường tròn r1 biểu diễn trị số tốc độ ở các góc tương ứng , phần giới hạn của đường cong này và 1/2 vòng tròn lớn gọi là giới hạn vận tốc của pis ton Vẽ hệ toạ độ vng góc v s trùng với hệ toạ độ, trục thẳng đứng 0v trùng với trục 0 Từ các điểm chia trên đồ thị Brích, ta kẻ các đường thẳng song song với trục 0v và cắt trục 0s tại các điểm 0,1,2,3, ,18, từ các điểm này ta đặt các đoạn thẳng 00’’, 11’’, 22’’, 33’’, ,1818’’ song song với trục 0 v có khoảng cách bằng khoảng cách các đoạn tương ứng nằm giữa đường cong với nữa đường tròn bán SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:7 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong kính r1 mà biểu diển tốc độ góc tương ứng Nối điểm 0’’,1’’,2’’, ,18’’ lại với nhau ta có đường cong biểu diễn vận tốc piston v=f(s) 2.1.3. Giải gia tốc J bằng đồ thị Tơlê: Theo phương pháp giải tích lấy đạo hàm của vận tốc theo thời gian ta có cơng thức để tính gia tốc của piston : cos j R cos + Giải gia tốc của piston bằng phương pháp đồ thị thường dùng phương pháp Tơlê. Các bước tiến hành như sau : Vẽ hệ trục J s. Lấy đoạn thẳng AB trên trục 0s, AB = S/ S = 178,7234 (mm) Tại A dựng đoạn thẳng AC về phía trên AB, với: AC = J max = R * ω * ( + λ ) = 42*574,91142 *(1 + 0, 26) = 17491286,8 ( mm / s ) =17491,2868(m/s2) Từ B dựng đoạn thẳng BD về phía dưới AB, với: BD = J = − R * ω * ( − λ ) = −42*574,91142 *(1 − 0, 26) = −10272660,5 ( mm / s ) =10272,6605(m/s2) Nối CD cắt AB tại E, dựng EF về phía dưới AB một đoạn : EF = −3λ * R * ω = −3*0, 26* 42*574,9114 = −10827939, 44 ( mm / s ) =10827,93944(m/s2) Chọn tỷ lệ xích : µ J = 218641, 0848(mm / s mm) J 17491286,8 J −10272660,5 EF −10827939, 44 max AC = µ = 218641, 0848 = 80(mm) J BD = µmin = 218641, 0848 = −46,9841(mm) J EF = µ = 218641, 0848 = −49,5238(mm) J Nối đoạn CF và DF, ta phân chia các đoạn CF và DF thành 8 đoạn nhỏ bằng nhau và ghi số thứ tự cùng chiều, chẳng hạn như trên đoạn CF: C,1,2,3, ,7,F ; trên đoạn FD: F,1’,2’,3’, ,7’,D’. Nối các điểm chia 11' ,22 ' ,33' , Đường bao của các đoạn này là đường cong biểu diễn gia tốc của piston J f (S ) SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:8 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Hình 1.4. Đồ thị Tơlê 2.2. Động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền: Tính tốn động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền nhằm mục đích xác định các lực do hợp lực của lực qn tính và lực khí thể tác dụng lên các chi tiết trong cơ cấu ở mỗi vị trí của khuỷu trục để phục vụ cho việc tính tốn sức bền, nghiên cứu trạng thái mài mòn của các chi tiết máy và tính tốn cân bằng động cơ Trong q trình làm việc của động cơ, cơ cấu khuỷu trục thanh truyền chịu tác dụng của các lực sau: Lực qn tính do các chi tiết có khối lượng chuyển động ; Lực khí thể ; trọng lực ; Lực ma sát. Trừ trọng lực ra, chiều và trị số của các lực khác đều thay đổi theo vị trí của piston trong các chu kỳ cơng tác của động cơ. Trong các lực nói trên lực qn tính và lực khí thể có trị số lớn hơn cả, nên trong q trình tính tốn ta chỉ xét đến hai loại lực này 2.2.1. Xác định khối lượng: 2.2.1.1. Khối lượng tham gia chuyển động thẳng: Các chi tiết máy trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền tham gia vào chuyển động tịnh tiến bao gồm các chi tiết trong nhóm piston và khối lượng của thanh truyền quy dẩn về đầu nhỏ thanh truyền. Ta có: m ' m np m Trong đó: mnp : khối lượng nhóm piston. m pt = 0,8(kg ) m1 : khối lượng thanh truyền tham gia chuyển động tịnh tiến quy dẫn về đầu nhỏ thanh truyền m1 = (0,275 0,35) mtt Ta chọn : m1 = 0,3* mtt = 0,3*1 = 0,3( kg ) Vậy khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến là : m ' = mnp + m1 = 0,8 + 0,3 = 1,1(kg ) 2.2.1.2. Khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động quay: Khối lượng tham gia chuyển động quay trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền gồm phần khối lượng nhóm thanh truyền quy dẩn về đầu to, khối lượng khuỷu SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:9 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong trục gồm có khối lượng chốt khuỷu và khối lượng má khuỷu quy dẩn về tâm chốtï khuỷu m ' R m m k Trong đó : m : khối lượng chuyển động quay của thanh truyền quy dẫn về đầu to thanh truyền. m2 = 0, * mtt = 0, *1 = 0, 7(kg ) m k :khối lượng của khuỷu trục Khuỷu trục có kết cấu 2 má khuỷu như nhau m k m ck 2m mr Trong q trình tính tốn, thiết kế và để xây dựng các đồ thị được tiên lợi thì người ta thường tính tốn khối lượng chuyển động tịnh tiến và khối lượng chuyển động quay của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền thường tính trên đơn vị diện tích đỉnh piston Diện tích đỉnh piston : π D 3,14*902 S pt = = = 6361, 7251(mm ) = 0.006361751( m 2` ) 4 Khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến tính trên đơn vị diện tích đỉnh piston là: m= m' 1,1 = = 172,9091( kg / m ) S P 0.006361751 2.2.2.Xác định lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến: Lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến: m J m R (cos cos ) PJ Suy ra PJ max = m * R * ω * ( + λ ) = m * J max = 172,9091*17491, 2868 = 3, 0244 ( MN / m ) PJ = −m * R * ω * ( − λ ) = −m * J = −172,9091*10272, 6605 = −1, 7762 ( MN / m ) Đoạn E’F’ E ' F ' = m * EF = −172,9091*10827,93944 = −1.8722 ( MN / m ) Ta vẽ đồ thị Pj theo phương pháp đồ thị Tơlê nhưng với tỷ lệ xích: µ Pj = µ P = 0, 029( MN / m mm) Đồ thị Pj này vẽ chung với đồ thị công pv nhưng trục ngang lấy bằng po P 3, 0244 P −1, 7762 J max AC = µ = 0, 029 = 104, 2897(mm) Pj J BD = µ = 0, 029 = −61, 2495(mm) Pj SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Trang:10 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Đóng Trị số octan của nhiên liệu 20 40 90 hay hơn Mặt cắt ngang của động cơ 1ZZFE SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:29 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Mặt cắt dọc của động cơ 1ZZFE 2)Các kết cấu sơ bộ của động cơ 2.1)Nắp của nắp máy Nắp của nắp máy được đúc bằng nhơm có độ cứng cao và nhẹ gioăng làm kín và vòng đệm bugi được làm liền với nhau để giảm số chi tiết SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:30 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong gioăng làm kín được làm bằng cao su Acrylic có các tính chất nhanh khơ, chịu thời tiết và tia tử ngoại tốt, độ bám dính cao nhưng khả năng chịu hóa chất, dung mơi và chống ăn mòn kim loại khơng tốt 2.2)N ắp máy Cửa thải được làm đứng để tăng hiệu suất thải Các vòi phun được được đặt trong nắp xilanh để ngăn chặn nhiên liệu bám dính ở cửa nạp nên giảm lượng khí thải Đường đi trong áo làm mát đã được tối ưu hóa để làm mát cao hơn Việc sử dụng buồng cháy dạng cơn giúp giảm hiện tượng kích nổ và hiệu suất được cải thiện 2.3) Thân máy , Nắp máy được chế tạo bằng hợp kim nhơm Ống lót xilanh làm bằng gang đúc mỏng, độ chính xác gia cơng cao Nắp bạc lót được chế tạo liều bằng nhơm hợp kim để tăng độ cứng vững Lổ thơng khí được tạo ra tại bạc của trục khuỷu trong than máy giúp khí dưới cilanh chảy êm nên áp suất của bơm giảm cùng với cơng suất đầu ra 2.4) Nhóm Piston và thanh truyền SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:31 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Piston được chế tạo bằng hợp kim nhơm, phần đáy gọn nhẹ, đỉnh piston có vát hình cơn, chốt pistin lắp lỏng hồn tồn. Độ chính xác gia cơng cao hơn Thanh truyền được chế tạo bắng thép cường độ cao và gọn nhẹ, chiều rộng thanh truyền giảm để giảm ma sát, bỏ đai ốc dung bulơng siết chặt 2.5)Nhóm trục khuỷu Trục khuỷu năm cổ trục và tám khối lượng cân bằng.Chiều rộng bạc nhỏ, tăng độ chính xác và độ nhẵn bề mặt để giảm ma sát Trên trục khuỷu có khoan các lổ dầu để bơi trơn đến các cổ biên SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:32 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Chốt và ngõng trục được chế tạo chính xác hơn và giảm thiểu tối đa bề mặt gồ gề 2.6)Hệ thống bơi trơn Hệ thống bơi trơn kiểu cưỡng bức dùng để đưa dầu bơi trơn và làm mát các bề mặt ma sát của các chi tiết chuyển động của động cơ Hệ thống bơi trơn gồm có: bơm dầu, bầu lọc dầu, cácte dầu, các đường ống dầu sẽ từ cácte được hút bằng bơm dầu, qua lọc dầu, vào các đường dầu dọc thân máy vào trục khuỷu, lên trục cam, từ trục khuỷu vào các bạc biên, theo các lỗ phun lên thành xylanh, từ trục cam vào các bạc trục cam, rồi theo các đường dẫn dầu tự chảy về cácte 2.7)Cơ cấu phân phối khí SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:33 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Bộ căng xích cam Giảm chấn xích cam Con đội xupáp Lò xo Thanh tỳ xích cam Cần đẩy Vòi phun dầu Lò xo vấu hãm Vấu hãm Cơ cấu phối khí DOHC(Double Overhead camshaft :Hai trục cam trên nắp máy) dẫn động bằng xích có mắt 8mm, khơng có đệm điều chỉnh xupáp bộ căng xích hoạt động bằng lo xo và áp suất dầu bơi trơn 2.8)Hệ thống làm mát Trong q trình làm việc của động cơ, nhiệt truyền cho các chi tiết tiếp xúc với khí cháy như: piston, xecmăng, xupap, nắp xilanh, thành xilanh chiếm khoảng 25 35% nhiệt lượng do nhiên liệu cháy toả ra. Vì vậy các chi tiết đó thường bị đốt nóng mãnh liệtnhiệt độ đỉnh pittơng có thể lên tới 600oC,còn nhiệt độ của nấm xupap có thể lên 900oC. Nhiệt độ của các chi tiết máy cao gây ra những hậu quả xấu như: Phụ tải nhiệt làm giảm sức bền làm giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ của các chi tiết máy Do nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của dầu bơi trơn nên làm tăng tổn thất ma sát. Có thể gây bó kẹt piston trong cylinder do hiện tượng giản nở nhiệt Giảm hệ số nạp Đối với động cơ xăng dễ phát sinh hiện tượng cháy kích nổ SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:34 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Hệ thống làm mát động cơ có nhiệm vụ thực hiện q trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy rồi đến mơi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ của các chi tiết khơng q nóng nhưng cũng khơng q nguội Làm mát dầu bơi trơn vì trong q trình làm việc của động cơ, nhiệt độ của dầu bơi trơn tăng lên Két nước được làm nhơm, đường nước đi tắt trong thân máy và nắp máy, nước làm mát chạy quanh thân máy 2.9)Hệ thống nhiên liệu Hệ thống nhiên liệu động cơ đóng vai trò rất quan trọng, nó khơng đơn thuần là hệ thống phun nhiên liệu, nhưng nó hợp thành một hệ thống đó là hệ thống điều khiển điện tử (ECU), hệ thống đánh lửa điện tử, điều khiển tốc độ động cơ, tạo ra sự tương trợ lẫn nhau, kim phun hoạt động như các kim phun của các xe đời mới. Khả năng điều khiển tốt, cơng suất động cơ tăng, giảm tiêu hao nhiên liệu. Lượng khơng khí nạp được lọc sạch khi đi qua lọc khơng khí và được đo bởi cảm biến lưu lượng khơng khí. Tỷ lệ hồ trộn được ECU tính tốn và hồ trộn theo tỷ lệ phù hợp nhất. Có cảm biến ơxy ở đường ống xả để cảm nhận lượng ơxy dư, điều khiển lượng phun nhiên liệu vào tốt hơn SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:35 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Van cắt nhiên liệu Vòi phun ống phân phối Đến bộ lọc than hoạt tính Đến động cơ Bộ giảm rung động Bộ điều áp nhiên liệu Van cắt nhiên liệu Lọc xăng Lọc xăng Bình xăng Bộ đo mức nhiên liệu Cụm bơm nhiên liệu Bơm xăng Bơm xăng Bộ điều áp nhiên liệu Dùng hệ thống nhiên liệu khơng có đường dầu hồi, bộ điều áp, lọc nhiên liệu và bơm nhiên liệu lắp thành cụm và đặt trong bình xăng 2.10)Hệ thống dẫn động đai Dung đai gân chử V dẩn động tồn bộ hệ thống,cùng với bộ căng đai tự động 2.11)Hệ thống đánh lửa Hệ thống đánh lửa được điều khiển bằng điện tử ECU đánh lửa trực tiếp SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:36 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Mỗi xylanh có một bugi loại đầu dài và một cuộn dây đánh lửa được điều khiển bằng mạch bán dẫn dùng transitor . Hệ thống đánh lửa điện tử ln ln gắn liền với hệ thống phun nhiên liệu, nó điều khiển tia lửa, góc đánh lửa ln phù hợp với góc phun của nhiên liệu nhờ các cảm biến Cuộn đánh lửa và IC Cảm biến vị trí trục cam Cảm biến vị trí trục khuỷu Xylanh số Xylanh số ECU động Xylanh số Cảm biến khác Xylanh số 2.12)Hệ thống điều khiển động cơ Các bộ phận chính Khái quát Cảm biến lưu lượng Cảm biến vị trí trục khuỷu Cảm biến vị trí trục cam Xảm biến vị trí bướm ga Cảm biến kích nổ Vòi phun Van ISC Loại dây sấy Loại cuốn dây phát tín hiệu(362) Loại cuốn dây phát tín hiệu(3) Loại liên tục Loại phần tử áp điện Loại 4 lỗ Loại cuộn dây quay (1 cuộn) SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ô TÔ K7 Số lượng 1 1 Trang:37 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Hệ thống điều khiển động cơ 3)Đặc điểm kết cấu và ngun lý làm việc của cơ cấu phối khí (kiểu DOHC) 3.1)Kết cấu các chi tiết 3.1.1 Xupáp Xupap có nhiệm vụ đóng mở các đường nạp và xả, đầu xupap có dạng đĩa dẹt, đường kính nắp xupap nạp lớn hơn của xupap xả Làm việc trong mơi trường chịu tác dụng của lực khí thể lớn nên xupáp phải độ bền, khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn do các chất sinh ra trong q trình cháy,Xupap nạpn xupap xả làm bằng thép 40X. Mặt làm việc của xupap được chế tạo vát 45° được gia cơng kỹ và mài rà với đế xupap. Thân xupap chuyển động trong ống dẫn hướng, phần đi được gia cơng rãnh lắp các móng hãm để bắt chặt vòng chặn lò xo xupap Số lượng xupáp trong động ứng với mỗi xylanh là bốn (hai xupáp nạp, hai xupáp thải) việc bố trí them xupáp giúp tăng tiết diện lưu thơng cho q nạp và thải giúp nạp đầy và thải hồn tồn SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:38 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong 1x45º R0,5 108 115 15° 3 30 45° 41 1.Nấm xupap 2.Thán xupap 3.Đi xupap 3.1.2 Con đội Con đội:dùng để truyền lực từ cam trục phân phối, được chế tạo thép C35 có dạng hình trụ, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ dễ chế tạo, kích thước vừa bằng đường kính mặt tiếp xúc 18,26 27,59 21,69 32,06 ±0.1 34° 17 42,6 3.1.3 Ống dẫn hướng xupap ±0.05 Con đội SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:39 70 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong 12 Ống dẫn hướng Ống dẫn hướng xupap: dẫn hướng chuyển động cho xupap, tránh hao mòn cho thân tại chỗ lắp xupap Loại ống lót hình trụ được sử dụng rộng rãi vì có tính cơng nghệ đơn giản. Ơng dẫn hướng đuợc đóng ép vào nắm xilanh đến một khoảng cách nhất định. Chiều dài của ống dẫn hướng phụ thuộc vào chiều dày và đường kính của thân xupáp lấy 1.95 lần đường kính của thân xupáp, với bề dày thì 3mm. Khe hở giữa thân xupáp và ống dẫn hướng phụ thuộc vào nhiệt độ và kết cấu của xupáp 46 3.1.4 Lò xo xupap Lò xo xupap đảm bảo trong q trình mở, đóng xupáp khơng có hiện tượng va đập trên mặt cam. Đảm bảo cho xupáp chuyển động theo đúng quy luật cam phân phối Lò xo xupap làm việc trong điều kiện tải trọng động thay đổi rất đột ngột. Vật liệu chế tạo xupap thường dùng dáy thép có đường kính 35 mm loại thép C65 27 Lò xo 3.1.5 Vòng hãm xupáp SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:40 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Vòng hãm: gồm 2 nửa hình cơn có tác dụng liên kết và giữ đĩa chặn và lò xo với đi xupap, dung móng hãm khơng gây nên ứng suất tập trung trên đi xupáp 27° 10 Vòng hãm xupáp 3.1.6 Đế xupáp 45° 35 41 47 Đế xupáp Mục đích để giảm hao mòn cho thân máy khi chịu va đạp và lực của xupáp Kết cấu đế xupáp rất đơn giản thường chỉ có một vòng hình trụ trên có vát mặt cơn tiếp xúc với mặt con của nấm xupáp Mặt ngồi của đế xupáp có thể là mặt trụ trên có tiện rãnh đàn hồi để lắp cho chắc. Mặt ngồi có độ cơn khoảng 120 . Loại đế xupáp hình cơn này thường khơng ép sát đáy mà để khe hở nhỏ hơn 0.04 mm 3.1.7 Trục cam và dẫn động Trục cam và dẫn động: trục cam được chế tạo bằng thép C45, có nhiệm vụ điều khiển việc đống mở xupap đúng thời điểm, được lắp trong thân máy SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:41 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Trên trục cam ngồi các cam còn có các cổ đỡ, 2 đầu trục lắp bánh răng dẫn động .Cam và các cổ trục chế tạo bằng thép được tơi cao tần và được nhiệt luyện Trục cam tiếp nhận chuyển động quay từ trục khuỷu, trong 1 chu trình làm việc của động cơ, trục cam quay 1 vòng để điều khiển xupap nạp , xả của mỗi xilanh chỉ mở 1 lần. Như vậy bánh răng của trục cam có số răng lớn gấp 2 lần số răng của bánh răng đầu trục cơ. Các bánh răng này được lắp ăn khớp với nhau theo những vị trí tương ứng giữa trục khuỷu và trục cam, những vị trí này được xác định rất chặt chẽ và được đánh dấu trên các bánh răng phân phối Trên trục cam có khoan lỗ dầu nhằm bơi trơn, việc khoan lổ dâu và số lượng cần tính tốn vì trục làm việc trong mơi trường tải trọng nên việc khoan lổ dầu làm trục cam yếu đi Cơ câu phơi khí DOHC gồm có hai trục cam (một trục cam thải, một trục cam nạp) 3.2Ngun Lý Hoạt Động Cơ cấu phối khí cam xupáp được sử dụng phổ biến trong các loại động cơ vì có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ điều chỉnh, giá thành khơng cao lắm, đây là xupap kiểu treo Trục khuỷu quay truyền chuyển động đến trục cam , các cam cơng tác này tác tụng lên con đội xuống xupáp nhờ lò xo xupáp đóng mở xupáp nạp, xã.Việc điều khiển nạp, xã là do pha phối khi quy định *Nhận xét về cơ cấu phối khí DOHC Việc tăng thêm số lượng xupáp tạo điều kiện hồn thiện chế độ nạp xả theo ngun tắc: nạp đầy khí nạp và xả hết khí cháy. Như vậy thực chất việc sử dụng DOHC cho phép tăng số lượng xupáp tức là tăng tiết diện thơng qua của dòng khí nạp và thải Động cơ DOHC còn tạo nên sự đóng mở xupáp cùng tên lệch pha, tạo dòng xốy khí nạp, cải thiện chất lượng cháy của động cơ, góp phần hồn thiện cơng suất động cơ Trên các động cơ hiện đại sử dụng có cấu điều khiển góc đóng mở xupáp bằng điện tử do vậy tối ưu cho q trình đóng mở xupáp theo tốc độ vòng quay trục khuỷu Nhờ các ưu việt trên mà cơng suất động cơ có thể tăng thêm, giải quyết tốt hơn q trình cháy, chất lượng khí xả, đảm bảo giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:42 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Lớp : ĐHCN Ơ TƠ K7 Trang:43 .. .Đồ án thiết kế động cơ đốt trong I). PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÁC ĐỒ THỊ TRONG BẢN VẼ ĐỒ THỊ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC 1. VẼ ĐỒ THỊ CƠNG: 1.1. Các thơng số cho trước: + Cơng suất động cơ : Ne= 85 (kW)... Trang:27 67,4 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Đồ thị mài mòn chốt khuỷu II>Phân tích kết cấu đặc điểm chung của động cơ chọn tham khảo 1>Thơng số động cơ chọn tương đương Loại động cơ 1ZZFE Số xilanh... Trang:4 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Nối tất cả các điểm trung gian của đường nén và đường giãn nở với các điểm đặc biệt ta được đồ thị cơng lý thuyết 2.TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ