Đây là đồ án thiết kế động cơ đốt trong trong tài liệu bao gồm có cách tính toán và xây dựng các bản vẽ đồ thị như đồ thị công, đồ thị Brick, đồ thị vận tốc, .... nhằm tính toán để chọn một động cơ phù hợp so với số liệu đã tính ban đầu.
Tính tốn thiết kế động đốt DMV6-0618 LỜI NÓI ĐẦU Những năm gần đầy, kinh tế Việt Nam phát tri ển m ạnh Trong phải nói đến ngành động lực sản xuất ơtơ, liên doanh v ới nhiều hãng ôtô tiến giới sản xuất l ắp ráp ơtơ Đ ể góp ph ần nâng cao trình độ kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật ta phải tự nghiên c ứu ch ế tạo, yêu cầu cấp thiết Có ngành ôtô ta phát tri ển Sau học hai mơn ngành đ ộng c đốt (Nguyên lý động đốt trong, Kết cấu tính tốn động đốt trong) m ột s ố môn c sở khác (sức bền vật liệu, lý thuyết, vật liệu học, ), sinh viên đ ược giao nhiệm vụ làm đồ án mơn học kết cấu tính tốn động đốt Đây m ột phần quan trọng nội dung học tập sinh viên, nh ằm t ạo ều ki ện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng kiến thức học đ ể giải quy ết m ột v ấn đ ề c ụ thể ngành Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng bi ết ơn sâu s ắc đến th ầy cô khoa tận tình truyền đạt lại kiến thức quý báu cho em Đặc bi ệt, em xin gởi l ời cảm ơn đến thầy Nguyễn Quang Trung nhiệt tình hướng dẫn em trình làm đồ án Em mong muốn nhận xem xét ch ỉ dẫn thầy để em ngày hồn thiện kiến thức Đà nẵng, ngày tháng năm 2018 Sinh viên Phan Văn H SVTH: Phan Văn H GVHD: TS Nguyễn Quang Trung Tính toán thiết kế động đốt DMV6-0618 MỤC LỤC SVTH: Phan Văn H GVHD: TS Nguyễn Quang Trung Tính tốn thiết kế động đốt DMV6-0618 DANH SÁCH CÁC BẢNG,HÌNH VẼ Bảng 1.1 Các thơng số cho trước8 Bảng 1.2: Bảng giá trị Đồ thị công động diesel Hình1.1: Đồ thị cơng động diesel Bảng 1.3: Các điểm đặc biệt Bảng 1.4: Các giá trị biểu diễn đường nén đường giãn nở Hình 1.2: Phương pháp vẽ đồ thị Brich Bảng 1.5: Bảng giá trị đồ thị chuyển vị Hình 1.3: Đồ thị chuyển vị S=f(α)20 Hình 1.4: Đồ thị vận tốc V = f(α)22 Hình 1.5: Đồ thị gia tốc J = f(x)24 Bảng 1.6: Giá trị đồ thị khai triển Pkt, Pj, P1-α Hình 1.6: Sơ đồ lực tác dụng lên cấu khuỷu trục truyển Bảng 1.7: Số liệu đồ thị T, N, Z-α:32 Bảng 1.8: Bảng giá trị ∑T-α: Hình 1.7: Đồ thị ∑T-α Bảng 1.9: Giá trị đồ thị khai triển phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu SVTH: Phan Văn H GVHD: TS Nguyễn Quang Trung Tính tốn thiết kế động đốt DMV6-0618 Hình 1.8: Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu43 Bảng 1.10: Giá trị β theo α:47 Hình 1.9 : Đồ thị khai triển Q-α:47 Bảng 1.11: Bảng giá trị đồ thị mài mịn chốt khuỷu:52 Hình 1.10: Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to truyền Hình 1.11: Đồ thị mài mịn chốt khuỷu4 Hình 2.0 Sơ dồ kết cấu động GL 320 CDI56 Bảng 2.1: Bảng động động tham khảo: Hình 2.1 Nhóm piston57 Hình 2.2 Xéc măng58 Hình 2.3 Chốt piston59 Hình 2.4 Thanh truyền60 Hình 2.5.Trục khuỷu61 Hình 2.6 Bánh đà Hình 2.7 Thân máy62 Hình 2.8 Sơ đồ hệ thống làm mát63 Hình 3.1 Hệ thống bơi trơn Hình 3.2 Dẫn động bơm dầu67 Hình 3.3 Sơ dồ hệ thống bôi trơn68 SVTH: Phan Văn H GVHD: TS Nguyễn Quang Trung Tính tốn thiết kế động đốt DMV6-0618 Hình 3.4 Sơ đồ ăn khớp bánh răng69 Hình 3.5 Bơm dầu bơi trơn70 Hình 3.6 Lọc dầu74 Hình 3.7 Lọc dầu hãng Bosch75 SVTH: Phan Văn H GVHD: TS Nguyễn Quang Trung Tính tốn thiết kế động đốt DMV6-0618 CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN XÂY DỰNG BẢN VẼ ĐỒ THỊ CÁC THÔNG SỐ TÍNH: Bảng 1.1 Các thơng số cho trước THƠNG SỐ KỸ THUẬT KÝ HIỆU Nhiên liệu GIÁ TRỊ Diesel Số xilanh i Số kỳ τ Cách bố trí V-type Thứ tự làm việc 1-5-3-6-2-4 ε 18.2 (mm) D 81.0 Hành trình piston (mm) S 97.0 Cơng suất cực đại (kW) Ne 168 Số vòng quay (v/p) n 3870 Tham số kết cấu λ 0,25 Áp suất cực đại (MN/m2) pz 10.6 Tỷ số nén Đường kính xy lanh SVTH: Phan Văn H GVHD: TS Nguyễn Quang Trung Tính tốn thiết kế động đốt DMV6-0618 Khối lượng nhóm piston (kg) mpt 0.7 (kg) mtt 0.9 Góc phun sớm (độ) φs 17 Góc phân phối khí (độ) α1 16 α2 51 α3 43 α4 16 Khối lượng nhóm truyền Hệ thống nhiên liệu CRDI Hệ thống bôi trơn Cưỡng cácte ướt Hệ thống làm mát Cưỡng bức, sử dụng môi chất lỏng Hệ thống nạp Turbo Charger Intercooler Hệ thống phân phối khí 24 valve, DOHC +Các thơng số cần tính tốn: Xác định tốc độ trung bình động cơ: Trong đó: S(m) : Hành trình dịch chuyển piston xilanh n (vịng/phút) : Tốc độ quay động SVTH: Phan Văn H GVHD: TS Nguyễn Quang Trung Tính tốn thiết kế động đốt DMV6-0618 Do Cm>9 m/s nên động động tốc độ cao hay động cao tốc Chọn trước: n1 = 1,35 n2 = 1,27 + Áp suất khí cuối kỳ nạp: Chọn Pk=0,15[MN/m2] Động tăng áp tuabin khí Đối với động bốn kỳ tăng áp ta chọn: pa = (0,9-0,96)pk Vậy chọn: pa = 0,92pk = 0,138[MN/m2] + Áp suất cuối kì nén: pc = pa.εn1 = 0,138.18,21,35 = 6,934[MN/m2] (trang 128, giáo trình Ngun lí động đốt trong) + Chọn tỷ số giãn nở sớm(động diesel): ρ = 1,35 + Áp suất cuối trình giãn nở sớm: + Thể tích cơng tác: Vh = S π.D π.0,81 [dm ] = 0,097 = 0,4998[dm ] 4 + Thể tích buồng cháy: Vc = 0,4998 Vh = 0,029[dm ] [dm ] = 18,2 − ε −1 + Vận tốc góc trục khuỷu: ω= π.n π ⋅ 3870 = = 405,2655 30 30 [rad/s] + Áp suất khí sót (động cao tốc) chọn: Áp suất khí thải(chọn): Đối với động tăng áp: pth= 0,95.pk = 0,95.0.15 = 0,1425 [MN/m2] Áp suất khí sót (chọn với động cao tốc): pr= 1,08pth = 1,08.0,1425= 0,1539 [MN/m2] SVTH: Phan Văn H GVHD: TS Nguyễn Quang Trung Tính tốn thiết kế động đốt DMV6-0618 1.1 ĐỒ THỊ CÔNG: 1.2.1 Các thông số xây dựng đồ thị: a Các thông số cho trước: Áp suất cực đại: pz = 10,6 [MN/m2] Góc phun sớm: φ s = 17o Góc phân phối khí: α1 = 16o α2 = 51o α3 = 43o α4 = 16o b Xây dựng đường nén: Gọi Pnx , Vnx áp suất thể tích biến thiên theo trình nén c đ ộng Vì trình nén trình đa biến nên: Pnx V nxn1 = const ⇒ Pnx V nxn1 = PC VCn1 ⇒ Pnx= V PC C V nx i= Đặt V nx VC n1 Pnx = , ta có : PC i n1 Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành ε khoảng , i = 1, , 3, …ε SVTH: Phan Văn H GVHD: TS Nguyễn Quang Trung Tính tốn thiết kế động đốt DMV6-0618 c Xây dựng đường giãn nở: Gọi Pgnx , Vgnx áp suất thể tích biến thiên theo q trình giãn n động cơ.Vì trình giãn nở q trình đa biến nên ta có: Pnx V nxn = const ⇒ n2 Pgnx V gnx = PZ VZn2 ⇒ Pgnx= V PZ Z V gnx n2 PZ Ta có : VZ = ρ.VC⇒ Pgnx = i= Đặt Vgnx VC Pgnx = , ta có : V gnx VZ n2 = PZ V gnx ρ VC n2 PZ ρ n2 i n21 Để dể vẽ ta tiến hành chia Vh thành ε khoảng , i = 1, , 3, …ε d Biểu diễn thông số : - Biểu diễn thể tích buồng cháy: Vcbd = 10 [mm] μV = ⇒ Vc Vcbd = [dm3/mm] 0,029 = 0,002906 10 [dm3/mm] - Biểu diễn thể tích cơng tác: SVTH: Phan Văn H GVHD: TS Nguyễn Quang Trung 10 Tính tốn thiết kế động đốt (DMV6-0618) Hình 2.8 Sơ đồ hệ thống làm mát động GL 320 TDI Hệ thống làm mát trì nhiệt độ làm việc tối ưu đ ộng c Kho ảng phần ba lượng nhiệt tạo trình cháy hệ th ống làm mát hấp thụ Các phận hệ thống làm mát Bơm nước Bơm nước tạo áp lực đẩy dung dịch nước làm mát tuần hồn thơng qua hệ thống làm mát Đường nước làm mát đúc lốc máy nắp qui-nát Cácđường nước làm mát cho phép nước làm mát ch ạy xung quanh lốc máy buồng đốt Nước làm mát hấp thụ nhi ệt gi ải nhiệt khỏi phận Van nhiệt Van nhiệt điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát động cách kiểm sốt dịng chảy nước làm mát đ ạt đ ến m ột nhi ệt động định Điều giúp cho động làm nóng nhanh trì nhiệt độ làm việc ổn định Bình nước làm mát Khi nước làm mát nóng nên, nở Hệ thống thu hồi lại lượng nước làm mát dư thừa từ két nước Khi động lạnh, nước làm mát từbình chứa trở lại hệ thống làm mát No giữ cho hệ th ống đầy nước làm mát Tăng hiệu làm việc hệ thống làm mát Quạt làm mát Quạt làm mát hút khơng khí từ bên ngồi qua b ề m ặt t ản nhi ệt làm cho việc tản nhiệt diễn nhanh đặc biệt chạy không tải Sinh viên thực hiện: Phan Văn Huyến Hướng dẫn: TS Nguyễn Quang Trung 79 Tính tốn thiết kế động đốt (DMV6-0618) (đứng im) Một số dòng xe trang bị hệ thống điều hịa thường có thêm quạt phụ để tăng khả giải nhiệt Nắp két nước Nắp két nước trì áp suất hệ thống, nhằm làm tăng ểm sôi nước làm mát, ngăn chặn bay sôi nước Nắp két nước cho phép áp lực mức thoát khỏi hệ thống Két nước làm mát Két nước làm mát trao đổi nhiệt từ nước làm mát với không khí bên ngồi Két nước làm mát gồm có ống dẫn cánh tản nhi ệt N ước làm mát chạy ống này, tản nhi ệt tăng diện tích ti ếp xúc v ới khơng khí Điều cho phép tản nhiệt nhanh chóng, gi ảm nhi ệt đ ộ n ước làm mát Sinh viên thực hiện: Phan Văn Huyến Hướng dẫn: TS Nguyễn Quang Trung 80 Tính tốn thiết kế động đốt (DMV6-0618) CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÔI TRƠN 3.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, sơ đồ nguyên lý 3.1.1 Nhiệm vụ Nhiệm vụ quan trọng hệ thống bôi trơn cung cấp liên t ục dầu nhờn cho bề mặt tiếp xúc chi ti ết có chuy ển đ ộng tương động như: cổ trục, cổ biên, chốt piston, Ngồi cịn tác dụng tẩy rửa bề mặt ma sát, dầu nh ờn bôi tr ơn đưa hạt, phoi kim loại khỏi bề mặt ma sát Làm mát bề mặt ma sát: dầu nhờn mang nhi ệt b ề m ặt ma sát 3.1.2 Yêu cầu Dầu nhờn phải đưa đến tất vị trí cần bơi tr ơn, lưu lượng áp suất dầu bôi trơn phải phù hợp với vị trí bơi trơn Hệ thống bơi trơn phải đơn giản, làm việc tin cậy đảm bảo su ất tiêu hao dầu nhờn nhỏ 3.1.3 Sơ đồ nguyên lý Sinh viên thực hiện: Phan Văn Huyến Hướng dẫn: TS Nguyễn Quang Trung 81 Tính tốn thiết kế động đốt (DMV6-0618) Hình 3.1 Hệ thống bơi trơn động DMV6-0618 Hình 3.2 Dẫn động bơm dầu động DMV6-0618 Sinh viên thực hiện: Phan Văn Huyến Hướng dẫn: TS Nguyễn Quang Trung 82 Tính tốn thiết kế động đốt (DMV6-0618) Hình 3.3 Sơ đồ hệ thống bôi trơn Lưới lọc dầu Cac te Sinh viên thực hiện: Phan Văn Huyến Lọc dầu tinh Lọc dầu thô Hướng dẫn: TS Nguyễn Quang Trung 83 Tính tốn thiết kế động đốt (DMV6-0618) Van an toàn Trục khuỷu Bơm 10 Piston Két làm mát dầu 11 Trục cam Van nhiệt 12 Vấu cam 13 Turbo 14 Bơm nhiên liệu Nguyên lý làm việc: Bơm bánh ăn khớp hút dầu từ cacte qua b ầu l ọc thô, l ọc loại bỏ cặn bẩn, mạt kim loại có kích th ước l ớn , sau vào đường dầu Dịng dầu song song qua bầu lọc li tâm để làm cặn bẩn, mạt kim loại có kích thước nhỏ két làm mát để giảm nhiệt độ trở cacte dầu Từ đường dầu dầu đến đường dầu phụ bôi trơn trục cam, piston, trục khuỷu chi ti ết chuy ển đ ộng khác turbo tăng áp, bơm nhiên liệu diesel Ở chi tiết đặc biệt dầu phun trực tiếp piston, bạc đạn Dầu bôi trơn bề mặt chi ti ết chuyển động liên tục thay dầu nhờ chi ti ết vừa bôi trơn vừa làm mát Dầu sau bôi trơi rơi xuống cácte dầu Riêng turbo có đường dầu hồi riêng Cứ lặp lại chu trình 3.2 Tính tốn thơng số hệ thống 3.2.1 Tính toán lưu lượng bơm dầu Sinh viên thực hiện: Phan Văn Huyến Hướng dẫn: TS Nguyễn Quang Trung 84 Tính tốn thiết kế động đốt (DMV6-0618) Hình 3.4 Sơ đồ ăn khớp hai bánh Hình 3.5 Bơm dầu bôi trơn động DMV6-0618 Đường dầu vào Đường dầu Bánh chủ động Van an toàn Bánh bị động Khi hai bánh chủ động bị động ăn khớp vs theo chiều dẫn động hình, từ phía dầu vào bánh ch ủ đ ộng bánh bị động bánh khỏi Lúc này, thể tích gi ữa bánh lớn dần lên nên áp suất giảm dầu hút Sinh viên thực hiện: Phan Văn Huyến Hướng dẫn: TS Nguyễn Quang Trung 85 Tính tốn thiết kế động đốt (DMV6-0618) vào khe hở bánh xen kẽ vùng gọi khoang hút Ngược lại phía đầu hai bánh vào khớp với nên th ể tích giảm,áp suất tăng tạo lực đẩy ép dầu khỏi bánh răng, vùng gọi khoang đẩy Nhờ nguyên lý mà đương dầu có áp suất lớn đường dầu vào bơm nên dễ dàng phân phối bôi tr ơn động Kết cấu van an tồn gồm lị xo van, van bi, van an toàn tựa vào thân bơm định vị chốt chẻ Khi lượng dầu cung cấp cho hệ thống đủ bơm dầu hoạt động nên áp suất hệ th ống tăng thắng lực lị xo van an tồn, lúc van an toàn đ ược mở dầu phần quay lại cacte, phần tiếp tục bôi trơn Giúp cho hệ thống không bị hư hỏng Nhiệt nhiên liệu cháy sinh xác định theo công thức sau: 632 = Qt Ne (kcal/ h) ηe Trong đó: ne hiệu suất có ích động đốt ne = 0,25-0,35, chọn ne = 0,3 Nhiệt lượng dầu đem chiếm khoảng 2% tổng nhiệt lượng nhiên liệu cháy sinh ra: Qd = 0, 02Qt = 0, 02.632 Ne 168 = 0, 02.632, = 7078, 4( kcal / h) ηe 0,3 Lưu lượng cần thiết dầu cần cung cấp: Sinh viên thực hiện: Phan Văn Huyến Hướng dẫn: TS Nguyễn Quang Trung 86 Tính tốn thiết kế động đốt (DMV6-0618) Vd = Qd 7078, = = 1110(l / h) ρ.Cd ∇ t 0,85.0,5.15 Muốn đủ lưu lượng dầu nói trên, bơm dầu thường phải tăng lưu lượng lớn gấp vài lần Do lưu lượng Vb’ bơm dầu xác định theo: Vb’=3Vd=3330(l/h) Xét đến hiệu suất bơm, lưu lượng lí thuyết bơm dầu xác định theo công thức sau: Vb = V 'b 3330 = = 4165,5(l / h) ηb 0,8 Công suất dẫn động bơm dầu: Nb = 1 103 / 9,81 Vb ∇ p = 4162,5.0,8 = 1, 479(maluc) = 1,103(kW) ηm 27000 0,85 104 27000 Trong đó: ηm ∇p hiệu suất giới bơm dầu nhờn chênh áp đầu vào vào bơm dầu (0,8 MN/m2) (kG/cm2) 3.2.2 Tính tốn kích thước bánh bơm dầu Ước lượng đường kính vịng chia D=30-45 (mm) m= Moddun bánh chủ động p 30 − 45 = = − 7,5 z Chọn m=6 Số bánh chủ đông Z=6 Sinh viên thực hiện: Phan Văn Huyến Hướng dẫn: TS Nguyễn Quang Trung 87 Tính tốn thiết kế động đốt (DMV6-0618) Đường kính vịng chia theo lí thuyết d0=D=m.z=6.6=36 (mm) Đường kính vịng đỉnh theo lí thuyết De=m(z+2)=6.(6+2)=48 (mm) Ước lượng đường kính vịng chân Di=30 (mm) theo hình vẽ thực tế Đường kính trục d=17 (mm) Chiếu cao ăn khớp: h= De − Di 48 − 30 = = 9(mm) 2 Mà Vb = π d h.b.nb 60.106 Nên b= Vb 4162,5 = = 17, 62(mm) π d h.nb 60.10 3,14.36.9.3870.60.106 3.2.3 Lọc dầu Bầu lọc dầu có nhiệm vụ lọc tạp chất c h ọc s ự mài mòn chi tiết động cơ, loại bụi từ không khí lẫn vào s ản v ật cháy có Sinh viên thực hiện: Phan Văn Huyến Hướng dẫn: TS Nguyễn Quang Trung 88 Tính tốn thiết kế động đốt (DMV6-0618) chứa dầu Hệ thống bôi trơn động GL 320 CDI sử dụng bầu lọc loại bầu lọc thấm Lọc dầu gồm có phần tử làm tử giấy chúng có tác d ụng dử l ại hạt nhỏ dầu bơi trơn Dịng dầu từ bơm vào đường 11 dầu chảy xung quanh từ bên phần tử lọc, sau qua phân tử l ọc vào trung tâm lọc dầu Sau dầu chảy vào đường dầu thông qua ống trung tâm lọc dầu đường 12 Lọc dầu lắp đường dầu chính, có gioang làm kín nhắm ngăn ngừa dầu rị rỉ b ề mặt tiếp xúc lọc dầu nắp máy Van 15 có ý nghĩa phần tử lọc dầu bị bám bẩn ến l ọc d ầu b ị tắc động thiếu dầu bôi trơn, chi tiết quan đông c ví d ụ trục khuỷu bị hư hỏng Để ngăn chặn hư hỏng đó, van 15 cảm nhân áp lực dầu tác động lên lọc dầu trường h ợp b ị k ẹt ều cho phép dầu trực tiếp vào đường dầu Sinh viên thực hiện: Phan Văn Huyến Hướng dẫn: TS Nguyễn Quang Trung 89 Tính tốn thiết kế động đốt (DMV6-0618) Hình 3.6 Lọc dầu 11 Đường dầu vào 12 Đường dầu 14 Các lỗ dầu 15 Van an toàn 13 Tấm lọc Sinh viên thực hiện: Phan Văn Huyến Hướng dẫn: TS Nguyễn Quang Trung 90 Chọn lọc dầu hãng Bosch với áp suất mở van an toàn phù hợp 2,5 bar Hình 3.7 Lọc dầu hãng Bosch Tài liệu tham khảo: KẾT CẤU TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG - PGS.TS D ƯƠNG VIỆT DŨNG NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ GS.TS NGUY ỄN T ẤT TI ẾN THỦY KHÍ ỨNG DỤNG TS PH ẠM TH Ị KIM LOAN BÀI GIẢNG MÁY VÀ TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ TS PHAN THÀNH LONG TÍNH TOẤN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG HẢI TÙNG CÁC TRANG WEB NHƯ: AUTO-DATA.NET AUTOMOBILE-CATALOG.COM AUTOHAUSAZ.COM OTO-HUI.COM PGS.TS TRẦN THANH ... Phương pháp: - Các chi tiết máy cấu khuỷu trục truyền tham gia vào chuy ển động tịnh tiến bao gồm chi tiết nhóm piston khối lượng truyền quy dẫn đầu nhỏ truyền m’ = mpt +m1 [kg] +Trong đó: + mpt:... +Trong đó: + mpt: Khối lượng nhóm piston Theo đề ta có mpt = 0,7 [kg] + m1: Khối lượng truyền qui dẫn đầu nhỏ truyền Được chọn tùy theo loại động ôtô máy kéo hay tàu thủy, tĩnh Vì động thiết kế... KÝ HIỆU Nhiên liệu GIÁ TRỊ Diesel Số xilanh i Số kỳ τ Cách bố trí V-type Thứ tự làm việc 1-5-3-6 -2-4 ε 18.2 (mm) D 81.0 Hành trình piston (mm) S 97.0 Cơng suất cực đại (kW) Ne 168 Số vòng quay