Đang tải... (xem toàn văn)
Nhiệm vụ chính của pitton là cùng với các chi tiết khác như xy lanh, lắp xy lanh bao kín buồng cháy , không cho khí cháy lọt vào trong buồng đốt xuống đáy cacte và không cho dầu nhờn sục từ cácte lên buồng đốt . Tiếp nhân lực khí thể và truyền lực cho thanh truyền để làm quay trục khuỷu trong quá trình sinh công , nén khí nạp mới trong quá trình nén , đẩy khí thải ra khỏi xylanh trong quá trình thải và hút khí nạp mới vào trong xy lanh trong quá trình nạp . Trong động cơ hai kỳ piston có nhiệm vụ đóng mở các cửa nạp , cửa thải , cửa quét để thay đổi khí .
Thuyết minh đồ án môn học động Trường Đại học Kỹ thuật Cơng nghiệp Thái Ngun Khoa Cơ khí – Bộ mơn Động Lực THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MƠN HỌC ĐỘNG CƠ Họ Tên Sinh viên : Lưu Huy Tuấn Mã số : 11110710597 Lớp : K43E Tên đề tài : Tính tốn nhiệt kiểm nghiệm bền cho piston động HONDA D15B1 Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Minh Châu Thuyết minh đồ án mơn học động Lời nói đầu Đồ án mơn học Động mơn học quan trọng, có tính tổng hợp kiến thức động đốt trong, giúp người thực nghiệm lại lý thuyết hiểu rõ trình diễn động đốt trong, hiểu rõ cách xây dựng đồ thị công, xác định phụ tác dụng lên chốt khuỷu , vẽ đồ thị mài mòn để xác định vị trí khoan lỗ dầu bơi trơn Ngồi đồ án giúp người thực biết cách tính nghiệm cho số chi tiết động piston, truyền, trục khuỷu Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy môn Động lực đặc biệt thầy Nguyễn Minh Châu tạo điều kiện hướng dẫn em hoàn thành đồ án mơn học động Sinh viên thực Lưu Huy Tuấn CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ HONDA D15B1 Kiểu động Loại động Lắp xe Thể tích cơng tác(cm2) HONDA D15B1 Xăng Honda Civic Hatchback 1493 Thuyết minh đồ án môn học động 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Đường kính xilanh D (mm) Hành trình Piston S (mm) Tỷ số nén ε Nemax/nN (Kw(ml)/v/ph) Memax/nM (Nm(KGm)/v/ph) Số kỳ τ Số xilanh k Kiểu làm mát Bố trí trục cam Góc mở sớm xupáp nạp Góc đóng muộn xupáp nạp Góc mở sớm xupáp thải Góc đóng muộn xupáp thải Góc đánh lửa sớm 75 84,5 9,2 52,2(70,9)/ 5500 112(11,4)/ 3000 4 1.09269 Bằng chất lỏng L4OHC 20 o 30 o 50 o 30o 15 o Mục lục Tổng quan piston Trang 1.1 Nhiệm vụ piston 1.2 Điều kiện làm việc piston 1.3.Yêu cầu piston…………………………………………………….6 1.4 Vật liệu chế tạo piston……………………………………………… .6 1.5 Cấu tạo nhóm piston………………………………………………………6 2.Tính tốn nhiệt động ……………………………………………………13 2.1 Các thơng số chọn.……………………………………………………….13 2.2 Tính tốn q trình cơng tác…………………………………………14 2.3 Vẽ hiệu đính đồ thị cơng…………………………………………… 22 Tính tốn động lực học………………………………………………… 27 3.1 Vẽ đường biểu diễn quy luật động học………………………….27 3.2.Tính tốn động lực học………………………………………………… 30 4.Tính nghiệm bền piston ……………………………………………………41 Thuyết minh đồ án mơn học động 4.1 Tính nghiệm bền đỉnh piston…………………………………………….41 Tính nghiệm bền đầu piston…………………………………………… 42 4.3 Tính nghiệm bền thân piston…………………………………………… 43 1.Tổng quan piston 1.1 Nhiệm vụ piston Nhóm piston có piston , chốt piston , séc măng ( khí dầu ) chi tiết hãm chốt piston Nhiêm vụ nhóm piston -Nhiệm vụ pitton với chi tiết khác xy lanh, lắp xy lanh bao kín buồng cháy , khơng cho khí cháy lọt vào buồng đốt xuống đáy cacte không cho dầu nhờn sục từ cácte lên buồng đốt -Tiếp nhân lực khí thể truyền lực cho truyền để làm quay trục khuỷu trình sinh cơng , nén khí nạp q trình nén , đẩy khí thải khỏi xylanh q trình thải hút khí nạp vào xy lanh trình nạp -Trong động hai kỳ piston có nhiệm vụ đóng mở cửa nạp , cửa thải , cửa quét để thay đổi khí 1.2 Điều kiện làm việc piston Trong trình làm việc piston chịu điều khiện làm việc khắc nghiệt -Tải trọng học lớn có chu kỳ: + + Lực khí thể Lực qn tính nhóm piston, đặc biệt động cao tốc Các lực gây cho piston va đập ứng suất lớn Thuyết minh đồ án môn học động -Nhiệt độ cao tiếp xúc trực tiếp với sản vật cháy Nhiệt độ cao gây nên tác hại +Ứng suất nhiệt lớn cho thể gây rạn nứt , pisston +Gây biến dạng làm bó kẹt piston xy lanh +Giảm sức bền piston +Giảm hệ số nạp động +Làm phân huỷ dầu nhờn +Có thể gây kích nổ động xăng +Chịu ma sát lớn thiếu dầu nhờn bôi trơn, lực ngang ép piston vào xy lanh làm cho piston bị mịn +Pison ln tiếp xúc với sản vật cháy nên bị ăn mịn 1.3.u cầu piston -Dạng piston phải có hình dạng cho tạo cho khí nạp có độ xốy lốc hợp lý nhất, đảm bảo trình cháy tốt nhất, hình thành buồng cháy tốt Tản nhiệt tốt để giảm ứng suất tránh kích nổ -Khối lượng nhỏ để giảm quán tính -Đủ bền cứng vững để tránh biến dạng trình làm việc -Đảm bảo bao kín buồng cháy, khơng bị cháy tiêu hao dầu nhờn -Kết cấu đơn giả , dễ chế tạo 1.4 Vật liệu chế tạo Vật liệu chế tạo piston phải đảm bảo yêu cầu sau : -Có độ bền lớn nhiệt độ cao tải trọng thay đổi -Trọng lượng riêng nhỏ -Hệ số giãn nở nhiệt nhỏ, hệ số dẫn nhiệt lớn -Chịu mài mòn tốt điều kiện bơi trơn -Chịu ăn mịn hoá học sản vật cháy Các loại vật liệu thường dùng -Gang xám hợp kim GX15-32, GX24-44 -Hợp kim nhơm 1.5 Cấu tạo nhóm piston 1.5.1 Cấu tạo piston Ta chia piston làm phần chính: Thuyết minh đồ án mơn học động d Cấu tạo piston a cấu tạo phần piston: 1- piston; 2- đầu piston; 3- thân piston; 4- rãnh lắp séc măng khí; 5- rãnh lắp séc măng dầu; 6- bệ chốt piston; 7- chân pi ston; 8- vùng đai séc măng b,c,d- số dạng thân piston -Đầu piston Là phần piston, với xy lanh nắp xylanh tạo thành buồng cháy -Đỉnh piston có nhiều dạng : +Loại đỉnh loại phổ biến nhất, có diện tích chịu nhiệt nhỏ nhất, kết cấu đơn giản nhất, dễ chế tạo Loại sử dụng nhiều cho động xăng động điezel có nhiều buồng cháy phân cách +Loại đỉnh lồi có độ cứng vững cao, muội than có diện tích chịu nhiệt lớn nên ảnh hưởng xấu tới nhiệt độ piston Loại thường dùng cho động xăng có buồng cháy chỏm cầu , xupap treo động xăng hai kỳ +Loại đỉnh lõm có diện tích chịu nhiệt lớn toạ xốy lốc cho khí nạp q trình nén Loại dùng cho động có điêzel có buồng cháy thống nhất, đầu piston nặng khó giải vấn đề nhiệt độ piston , tạo tiêu kinh tế nên thường sử dụng nhiều Trên phần đầu piston có rãnh séc để lắpkhí séc măng bao kín buồng 3-4măng séc măng cháy Số lượng séc măng phụ thuộc vào1-3 tốcséc độ piston măng dầu loại độn cơ: Động xăng: 3-6 séc măng khí Động diezel cao tốc 1-3 séc măng dầu 5-7 séc măng khí 1-4 séc măng dầu Thuyết minh đồ án môn học động Động diezel tốc độ thấp Rãnh séc măng dầu có khoan lỗ để dầu nhờn hồi đáy cácte Rãnh xécmăng sâu chiều dày séc măng 0.05 ÷ 0.015mm để lắp séc măng dễ tránh bó kẹt secmăng rãnh Để đảm bảo độ bền tản nhiệt tốt , phía piston có gân chịu lực Có nhiều kiểu gân, gân ngang , gân song song, thêm gân dọc theo bệ chốt piston Ở số động cơ, đầu piston có rãnh chắn nhiệt tránh cho secmăng không bị nhiệt Ở số loại động người ta lắp vòng tránh nhiệt thép, hay vành đai lắp xecmăng thép chịu nhiệt sau đúc vào đầu piston Để tránh piston bị bó kẹt xylanh động làm việc, phần đầu piston thường làm dạng côn -Thân piston Là phần từ rãnh séc măng nằm phía chốt piston Thân piston làm nhiệm vụ dẫn hướng cho piston xylanh chịu lực ngang Để dẫn hướng cho tốt, va đập, khe hở thân piston xylanh phải nhỏ Vì tiệt diện thân piston thường khơng phải hình trịn hình van, độ van cần thiết thường 0,12 ÷ 0,15 mm, Trục lớn phía chịu lực ngang vát hai phía chốt piston để làm việc piston khơng bị bó kẹt xy lanh Chiều dài thân piston phụ thuộc vào loại động cơ: Động diezel có lực ngang lớn nên thân thường dài piston động xăng Nếu thân piston dài dẫn hướng tốt piston nặng tổn thất lớn mat sát Nếu thân piston ngắn tác dụng dẫn hướng Đối với động hai kỳ, thân piston phải đủ dài để piston lên đến điểm chết đóng kín thải qt lại mở nạp để nạp khí nạp vào cácte Thân piston có bệ chốt để lắp chốt piston Trong q trình làm việc piston chịu lực ngang lực ma sát có xu hướng quay chốt Nếu lỗ chốt đặt Thuyết minh đồ án môn học động chiều dài thân piston áp suất piston nén xylanh khơng Do bệ chốt thường làm cao trọng tâm phần thân piston Vị trí phần bệ chốt piston tính từ lên là( 0.6 ÷ 0,74)*H ( H chiều cao piston) Một số piston rẽ rãnh phòng nở dạng chữ T chữ Π , lắp pison vào xylanh, rãnh phịng nở phía lực ngang nhỏ Để thân piston bị mịn, người ta phải phủ lớp thiếc mỏng 0,004 ÷ 0,036mm Để tránh giãn nở hai phía chốt piston số động người ta đúc thép hợp kim invar hai đầu bệ chốt Phương pháp sử dụng rộng rãi nhược điểm hợp kim invar đắt -Chân piston Thường có vành đai để tăng độ cứng cho piston Là nơi để điều chỉnh trọng lượng piston Đối với số động diezel phần cịn có rãnh lắp xéc măng dầu 1.5.2 chốt piston - Nhiệm vụ Chốt piston chi tiết nối piston với truyền, truyền lực tác dụng khí thể lên piston cho truyền để làm quay trục khuỷu -Điều kiện làm việc Chốt piston chịu lực khí thể lực quán tính lớn, thay đổi theo chu kỳ sinh va đập Nhiệt độ chốt piston cao (>373oK), khó xoay bệ chốt lên bơi trơn , dễ bị mài mòn -Yêu cầu chốt piston Do chốt piston làm việc điều kiện nên yêu cầu phải có độ bền độ cứng vững cao, bề mặt phải đảm bảo cứng bóng để chống mài mòn, ruột phải đủ dẻo để tránh gẫy chống mỏi Chốt phải có khối lượng nhỏ để giảm lực quán tính -Vật liêu chế tạo chốt piston Thường dùng thép hợp kim có hàm lượng bon thấp 20, 20X, 15XA,vv -Kết cầu lắp ghép chốt piston Chốt piston có kết cầu đơn giản ống thép ,mặt ngồi hình trụ trơn , tơi cứng mài bóng Mặt trục thẳng , trục bậc Có phương pháp lắp ghép chốt piston: Thuyết minh đồ án môn học động + cố định chốt piston bệ chốt +cố định chốt piston đầu nhỏ truyền + lắp tự 1.5.3 Séc măng +Nhiệm vụ Để piston dịch chuyển dễ dàng xylanh piston xylanh phải có khe hở Do để bao kín vùng buồng cháy phải dùng secmăng khí có nhiệm vụ bao kín buồng cháy , khơng cho khí cháy lọt xuống cacte Sécmăng dầu khơng cho dầu sục lên buồng cháy +điều kiện làm việc: Chịu nhiệt độ cao tiếp xúc với khí cháy , piston truyền nhiệt cho xylanh qua secmăng ma sát sécmăng với thành xylanh Nhiệt độ sécmăng khí thứ : 623-673K0, sécmăng khác 473-523K0 Chịu lực va đập lớn , lực khí thể lực qn tính nhóm piston lớn , ln ln thay đổi chiều trị số , tác dụng lên séc măng Ngay động không làm việc sécmăng dầu chịu ứng suất uốn , chịu mài mòn , ma sát thành xilanh lớn , việc bơi trơn , chịu ăn mịn hố học tiếp xúc với khí cháy +Vật liệu chế tạo secmăng u cầu -Có khả chịu mịn tốt ma sát tới hạn -Có hệ số ma sát nhỏ với thành xilanh -Có sức bền đàn hồi cao , ổn định nhiệt độ cao -Có khả rà khít với mặt xilanh nhanh chóng Vật liệu thường dùng gang xám hợp kim , Gang có tổ chức ferit nhỏ mịn , ferit có phân bố hạt graphit Trong gang pha thêm só nguyên tố hợp kim niken, crom , vv để cải thiện lý tính gang +Kết cấu secmăng a) b) b) Miệng sécmăng a, b, c, d- miệng sécmăng động bốn kỳ e- miệng sécmăng động hai kỳ: 1- piston; 2- chốt định vị; 3sécmăng Thuyết minh đồ án mơn học động Sécmăng đơn giản vịng kim loại hở miệng , kết cầu secmăng khác kích thước tiết diện ngang Kích thước D=60-120mm; có D/t=20-25 Miệng secmăng có nhiều dạng : -Miệng cắt thẳng : thông dụng đơn giản , song lọt khí nhiều -Miệng cắt chéo :ít lọt khí thường dùng cho động tốc độ thấp -Miệng cắt bậc : bao kín tốt , khó cắt dùng cho động tốc độ thấp Secmăng chia làm hai loại theo phân bố áp suất secmang đẳng áp sécmăng không đẳng áp sécmăng g dầu , khơng có sécmăng dầu sécmăng khí tác dụng áp suất giống bơm dầu bơi trơn lên buồng đốt Sécmăng dầu gồm có hai loại : Sécmăng đơn secmăng chi tiết ,dùng cho đa số loại động Các loại sécmăng có tiết diện khác song đạt mục đích tăng áp suất nên xilanh Sécmăng tổ hợp gồm số vòng thép ghép lại với thành sécmăng Loại dùng cho loại động xăng GAZ, ZIL 10 ... học động 4.1 Tính nghiệm bền đỉnh piston? ??………………………………………….41 Tính nghiệm bền đầu piston? ??………………………………………… 42 4.3 Tính nghiệm bền thân piston? ??………………………………………… 43 1.Tổng quan piston 1.1 Nhiệm vụ piston. .. hồn thành đồ án mơn học động Sinh viên thực Lưu Huy Tuấn CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ HONDA D15B1 Kiểu động Loại động Lắp xe Thể tích cơng tác(cm2) HONDA D15B1 Xăng Honda Civic Hatchback 1493... không bị nhiệt Ở số loại động người ta lắp vòng tránh nhiệt thép, hay vành đai lắp xecmăng thép chịu nhiệt sau đúc vào đầu piston Để tránh piston bị bó kẹt xylanh động làm việc, phần đầu piston
