Đồ án trình bày phương pháp tính toán chu trình công tác của động cơ đốt trong; tính toán động học, động lực học; tính nghiệm bền các chi tiết chính. Để nắm chi tiết nội dung mời các bạn cùng tham khảo đồ án.
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc lập –Tự Do –Hạnh Phúc BỘ MƠN CƠNG NGHỆ Ơ TƠ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MƠN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Giáo viên hướng dẫn : NGUYỄN VĂN ĐẠI Họ tên sinh viên : NGUYỄN DANH NHÂN Lớp: ĐH Ơ TƠ K12B Thời gian thực hiện : từ………………….đến……………… Dự kiến bảo vệ : …………………… I. NỘI DUNG ĐỒ ÁN Thực hiện trên Động cơ đốt trong Audi các nội dung sau: A.Phần thuyết minh 1. Tính tốn chu trình cơng tác của động cơ đốt trong 2. Tính tốn động học và động lực học có kèm sơ đồ 3. Tính bền chi tiết : Trục khuỷu B. Phần bản vẽ 1. Bản vẽ động học va động lực học trên giấy kẻ ly A0 2. Bản vẽ chi tiết trên khổ giấy A1, A2 hoặc A3 theo tỷ lệ 1:1 hoặc 1:2 II. QUY ĐỊNH THỰC HIỆN Sinh viên phải tham gia đầy đủ các buổi hướng dẫn hang tuần của Giáo viên hướng dẫn để đảm bảo tiến độ thực hiện như sau : TT Nội dung Thời lượng Tính tốn chu trình cơng tác của Động cơ đốt trong 2 tuần Tính tốn động học và động lực học có kèm sơ đồ 4 tuần Tính bền chi tiết : Trục khuỷu 2 tuần Vẽ bản vẽ chi tiết 1 tuần Hồn thành thuyết minh, bản vẽ và chuẩn bị cho bảo 1 tuần vệ TRƯỞNG BỘ MƠN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Nguyễn Ngọc Tú Nguy ễn Văn Đại SVTH:Nhân 1 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt SVTH:Nhân 2 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt LỜI NĨI ĐẦU Động cơ đốt trong đóng vai trị quan trọng trong nền kinh tế,là nguồn động lực cho các phương tiện vận tải như ơtơ,máy kéo,xe máy,táu thủy,máy bay và các máy cơng tác như máy phát điện,bơm nước … Mặt khác động cơ đốt trong đặc biệt là động cơ ơtơ là một trong những ngun nhân chính gây ơ nhiễm mơi trường,nhất là ở thành phố Sau khi học xong mơn học ‘‘ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG’’, em đã vận dụng những kiến thức đã học để làm đồ án ‘‘TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG’’. Trong q trình tính tốn để hồn thành đồ án mơn học chun nghành này, bước đầu đã gặp khơng ít khó khăn bỡ ngỡ nhưng với sự nỗ lực của chính bản thân cùng với sự hướng dẫn và giúp đỡ hết sức tận tình của thầy giáo Nguyễn Văn Đại, giờ đây sau một thời gian làm việc hết mình, nghiêm túc trong nghiên cứu và tìm hiểu em đã hồn thành xong đồ án mơn học ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG. Tuy nhiên do đây là lần đầu tiên em vận dụng lý thuyết đã học, vào tính tốn một bài tập cụ thể theo thơng số cho trước, nên gặp rất nhiều khó khăn và khơng tránh khỏi những sai sót. Vì vậy em rất mong được sự xem xét, sự giúp đỡ chỉ bảo và đưa ra ý kiến của các thầy để em hồn thành đồ án một cách tốt nhất, đồng thời cũng qua đó rút ra kinh nghiệm, bài học làm giàu kiến thức chun mơn và khả năng tự nghiên cứu của mình Cũng qua đồ án này em xin bày tỏ lịng biết ơn đối với thầy giáo Nguyễn Văn Đại cùng các thầy giáo trong khoa đã giúp đỡ, hướng dẫn tận tình và đóng góp ý kiến q báu giúp em hồn thành đồ án này một cách tốt nhất và đúng tiến độ Rất mong được sự giúp đỡ nhiều hơn nữa của thầy Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: Nguyễn Danh Nhân Vinh,ngày tháng năm 2020 SVTH:Nhân 3 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt NHẬN XÉT,ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN Giáo viên hướng dẫn: Kết quả đánh giá: Giáo viên chấm: SVTH:Nhân 4 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt Chương I TÍNH TỐN CHU TRÌNH CƠNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Trình tự tính tốn : 1.1.1 Số liệu ban đầu: 1 Cơng suất của động cơ Ne = 130 (mã lực) 2 Số vịng quay của trục khuỷu n = 5600 (vịng/phút) 3 Đường kính xilanh D = 82,5 (mm) 4 Hành trình của pittong S = 92,8 (mm) 5 Dung tích cơng tác Vh = 0,496 (dm3) 6 Số xilanh i = 4 7 Tỷ số nén = 10,5 8 Thứ tự làm việc cuả xilanh 1 3 – 4 2 9 Suất tiêu hao nhiên liệu ge =178 (g/ml.h) 10 Góc mở sớm và đống muộn của supap nạp 1 11 Góc mở sớm và đóng muộn của supap thải 1 = 260 ; 2 = 320 ; 2 = 480 = 80 12 Góc đánh lửa sớm φ = 15º 13 Chiều dài thanh truyền ltt = 144 (mm) 14 Khối lượng nhóm pittong mpt = 0,36 (kg) 15 Khối lượng nhóm thanh truyền mtt = 0,64 (kg) 1.1.2. Các thơng số cần chọn: 1. Áp suất mơi trường : pk SVTH:Nhân 5 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt Áp suất mơi trường pk là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ .Với động cơ khơng tăng áp thì áp suất khí quyển bằng áp suất trước supap nạp nên ta chọn pk = p0 Ở nước ta chọn pk = p0 = 0,1 (MPa) 2. Nhiệt độ mơi trường : Tk Nhiệt độ mơi trường được lựa chọn theo nhiệt độ bình qn cả năm. với động cơ khơng tăng áp ta có nhiệt độ mơi trưịng bằng nhiệt độ trước supap nạp nên : Tk = T0 = 240C = 2970K 3. Áp suất cuối q trình nạp : pa Áp suất cuối q trình nạp pa có thể chọn trong phạm vi : Pa = (0,8 ÷ 0,9).pk chọn pa = 0,9.pk = 0,9.0,1 = 0,09 (Mpa) 4. Áp suất khí thải: pr Áp suất khí thải cũng phụ thuộc vào các thơng số như pa Pr =(1,05 ÷ 1,15).pk chọn pr =1,05.pk = 1,05.0,1 = 0,115 ( Mpa) 5. Mức độ sấy nóng mơi chất T : Mức độ sấy nóng mơi chất T chủ yếu phụ thuộc vào q trình hình thành khí hỗn hợp ở bên ngồi hay bên trong xilanh chọn T =25 0C =2980K 6. Nhiệt độ khí sót (khí thải) : Tr Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại động cơ. Nếu q trình giản nở càng triệt để thì nhiệt độ Tr càng thấp Tr =700 ÷ 1000 0K chọn Tr = 8500K 7. Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt: λt SVTH:Nhân 6 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt được chọn theo hệ số dư lượng khơng khí để hiệu đính .Thơng thường có thể chọn theo bảng sau: λt 0,8 1,0 1,2 1,4 1,13 1,17 1,14 1,11 Động cơ xăng chọn t 8. Hệ số quét buồng cháy λ2 : Động cơ không tăng áp chọn λ2 =1 9. Hệ số nạp thêm λ1 : Hệ số nạp thêm λ1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí . thơng thường λ1 =1,02 ÷ 1,07 chọn λ1 =1,03 10. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ( ) : z Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ( z ) phụ thuộc vào chu trình cơng tác của động cơ, thể hiện lượng nhiệt phát ra đã cháy ở điểm z so với lượng nhiệt phát ra khi đốt cháy hồn tồn 1kg nhiên liệu Với động xăng chọn z =0,85÷0,92. Chọn z =0,0.75 11. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ( Với động cơ xăng b ) : b =0,85÷0,95. chọn 12. Hệ số hiệu đính đồ thị cơng =0,82 b : d Thể hiện sự sai lệch khi tính tốn lý thuyết chu trình cơng tác của động cơ so với chu trình cơng tác thực tế =0,92÷0,97. chọn d d =0,95 1.2 Tính tốn các q trình cơng tác : 1.2.1 Tính tốn q trình nạp : Hệ số khí sót γr : SVTH:Nhân Hệ số khí sót γr được tính theo cơng thức : 7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt γ r = (T k T T ) Pr P r a 1 297 25 0,115 850 0,09 r Pr Pa m 10,5.1,03 1.03.1 0,115 0,09 1, 0,0510 Trong đó : m là chỉ số giản nở đa biến trung bình của khí sót m =1,45÷1,5 chọn m =1,5 Nhiệt độ cuối q trình nạp Ta : Nhiêt độ cuối q trình nạp Ta được tính theo cơng thức : Ta = T k T pa t r T r pr m m r 0,09 Ta= 297 25 1.13.0,0510.8500 0,115 1, 1, 0,0510 Hệ số nạp v : Hệ số nạp SVTH:Nhân 349.3 (0K) v được xác định theo công thức : 8 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt v v T T k k T p a pk pr t pa m 297 0,09 0,115 10,5.1,03 1.13.1 10,5 297 25 0,1 0,09 1, 0,8288 Lượng khí nạp mới M1 : Lượng khí nạp mới M1 được xác định theo cơng thức : 432.10 p k M1 = g e pe T k v (kmol/kg nhiên liệu) Trong đó : pe là áp suất có ích trung bình được xác định theo cơng thức : pe 30 N e V h (MPa) n.i V h là thể tích cơng tác của động cơ được xác định theo cơng thức : V D S h Vh (lít) 3,14.(82,5) 92,8 Nên: pe V ậy M1= 0,49607 (lít) 30.130.0,7355.4 0,49607.5600.4 432.103.0,1.0,8288 178.1,0326.297 1,0326 (MPa) 0,4824 (kmol/kg nhiên liệu) SVTH:Nhân 9 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt Lượng khơng khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0: Lượng khơng khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0 được tính theo cơng thức: M0 = C 0,21 12 H 32 (kmol/kg nhiên liệu) Đối với nhiên liệu của động cơ xăng ta có : C=0.855 ;H=0,145 ;O=0 Mo= 0,87 0,21 12 0,126 =0,5120 (kmol/kg nhiên liệu) Hệ số dư lượng khơng khí : Đối với động cơ xăng cần phải xét đến hơi nhiên liệu ,vì vậy: M M 1 nl 114 0,4946 0,4824 Trong đó nl 0.9753 : trọng lượng phân tử của xăng, thường chọn nl =114 1.2.2 Tính tốn q trình nén: Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khơng khí : mcv =19,806+0,00209.T Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình cuả sản phẩm cháy : Khi hệ số dư lượng khơng khí