Ngày nay, một trong những phương tiện đi lại được sử dụng ngày càng rộng rãi và được nhiều người ưu tiên chọn là ô tô, vì vậy việc thiết kế một chiếc xe ô tô phù hợp với nhu cầu sử dụng của người dùng là rất cần thiết đối với nhà sản xuất. Đối với sinh viên học chuyên nghành Cơ Khí Động Lực thì đồ án môn học Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong là một trong những môn học quan trọng nhất. Vì nó giúp sinh viên hiểu rõ và sâu hơn những kiến thức đã học để có thể vận dụng vào công việc thực tiễn sau này trong quá trình làm việc. Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy PGS. TS Trần Thanh Hải Tùng cùng với sự cố gắng tìm hiểu và thực hiện đồ án trong thời gian qua, đến nay em đã hoàn thành đồ án quan trọng này. Đồ án của em gồm có 3 phần như sau: Phần 1: Tính toán, xây dựng bản vẽ đồ thị Phần 2: Phân tích đặc điểm kết cấu chung của động cơ tham khảo. Phần 3: Thiết kế hệ thống làm mát cho động cơ DS6-0518. Trong quá trình làm, mặc dầu đã cố gắng tìm hiểu sách để làm nhưng không tránh khỏi những sai sót, kính mong quý Thầy và các bạn góp ý để đồ án của em được tốt hơn. Cuối cùng em xin cảm ơn PGS. TS Trần Thanh Hải Tùng đã hướng dẫn tận tình để em có thể làm tốt đồ án môn học này. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện NGUYỄN HOÀNG Tính toán thiết kế động cơ DS6-0518 SVTH: Nguyễn Hoàng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: 2 PHẦN 1: TÍNH TOÁN XÂY DỰNG BẢN VẼ ĐỒ THỊ 1.1. CÁC THÔNG SỐ TÍNH. 1.1.1. Các thông số cho trước. SỐ LIỆU BAN ĐẦU THÔNG SỐ KỸ THUẬT KÝ HIỆU GIÁ TRỊ Nhiên liệu Diesel Số xilanh / Số kỳ / Cách bố trí i / τ 6 / 4 In-line Thứ tự làm việc 1-5-3-6-2-4 Tỷ số nén ε 16,1 Đường kính piston (mm ) D 142 Hành trình piston (mm ) S 161 Công suất cực đại (kW/) Ne 295 Số vòng quay vg/ph n 1929 Tham số kết cấu λ 0,26 Áp suất cực đại (MN/m2 )
Tính tốn thiết kế động DS6-0518 LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, phương tiện lại sử dụng ngày rộng rãi nhiều người ưu tiên chọn tơ, việc thiết kế xe ô tô phù hợp với nhu cầu sử dụng người dùng cần thiết nhà sản xuất Đối với sinh viên học chun nghành Cơ Khí Động Lực đồ án mơn học Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong mơn học quan trọng Vì giúp sinh viên hiểu rõ sâu kiến thức học để vận dụng vào cơng việc thực tiễn sau trình làm việc Dưới hướng dẫn tận tình thầy PGS TS Trần Thanh Hải Tùng với cố gắng tìm hiểu thực đồ án thời gian qua, đến em hoàn thành đồ án quan trọng Đồ án em gồm có phần sau: Phần 1: Tính tốn, xây dựng vẽ đồ thị Phần 2: Phân tích đặc điểm kết cấu chung động tham khảo Phần 3: Thiết kế hệ thống làm mát cho động DS6-0518 Trong trình làm, cố gắng tìm hiểu sách để làm khơng tránh khỏi sai sót, kính mong q Thầy bạn góp ý để đồ án em tốt Cuối em xin cảm ơn PGS TS Trần Thanh Hải Tùng hướng dẫn tận tình để em làm tốt đồ án mơn học Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực NGUYỄN HỒNG SVTH: Nguyễn Hồng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: Tính tốn thiết kế động DS6-0518 PHẦN 1: TÍNH TỐN XÂY DỰNG BẢN VẼ ĐỒ THỊ 1.1 CÁC THƠNG SỐ TÍNH 1.1.1 Các thơng số cho trước SỐ LIỆU BAN ĐẦU THÔNG SỐ KỸ KÝ HIỆU THUẬT GIÁ TRỊ Nhiên liệu Diesel Số xilanh / Số kỳ / Cách i/τ / In-line bố trí Thứ tự làm việc 1-5-3-6-2-4 Tỷ số nén ε 16,1 Đường kính piston (mm ) D 142 Hành trình piston (mm ) S 161 Công suất cực đại (kW/) Ne 295 Số vòng quay vg/ph n 1929 λ 0,26 𝑷𝒛 Tham số kết cấu Áp suất cực đại (MN/m2) Khối lượng nhóm piston (kg) Khối lượng nhóm (kg) 𝒎𝒑𝒕 2,2 2,9 𝒎𝒕𝒕 truyền Góc phun sớm (độ) 𝝋𝒔 17 Góc phân phối khí (độ) 𝜶𝟏 16 𝜶𝟐 57 𝜶𝟑 48 𝜶𝟒 Hệ thống làm mát SVTH: Nguyễn Hoàng 21 Cưỡng bức, cát te ướt GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: Tính tốn thiết kế động DS6-0518 1.1.2 Các thơng số cần tính tốn Xác định tốc độ trung bình động cơ: 𝐶𝑚 = 𝑆 𝑛 161 10−3 1929 = = 10,35(𝑚/𝑠) 30 30 Trong đó: S (m) : Hành trình dịch chuyển piston xilanh N (vòng/phút) : Tốc độ quay động Do Cm ==> Là động tốc độ cao hay gọi động cao tốc Chọn trước: n1 = 1,360 (chỉ số nén đa biến trung bình) n2 = 1,270 (chỉ số giãn nở đa biến trung bình) Chọn áp suất đường nạp, động tăng áp chọn: pk = 0,2 [MN/m2] Đối với động bốn kỳ tăng áp ta chọn: pa = (0,9 - 0,96)pk Vậy chọn: Áp suất khí cuối kỳ nạp: pa = 0,9.pk = 0,9.0,2 = 0,18 [MN/m2] Áp suất cuối kì nén: Pc = pa.εn1 = 0,18.16,11,36 = 7,88 [MN/m2] Chọn tỷ số giãn nở sớm (động diesel) : ρ = 1,35 Áp suất cuối trình giãn nở sớm: 𝑝𝑏 = 𝑝𝑧 𝑝𝑧 𝑀𝑁 𝑛2 = 𝜀 𝑛2 = 1,27 = 0,386[ ] 𝑚 𝛿1 16,1 ( ) ( ) 𝜌 1,35 Thể tích cơng tác: π.D 2 Vh S [dm ] = 1,61 3,14.1,42 = 4 2,55(𝑑𝑚3 ) Thể tích buồng cháy: Vc Vh [dm ] = ε 1 2,55 16,1−1 = 0,169(𝑑𝑚3 ) Vận tốc góc trục khuỷu: SVTH: Nguyễn Hoàng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: Tính tốn thiết kế động DS6-0518 n 30 = 3,14.1929 30 = 201,9 [rad/s] Áp suất khí sót chọn: Áp suất khơng tăng áp tuabin: 𝑃𝑡ℎ = 1pk = 1.0,2 = 0,2 [MN/m2] Áp suất khí sót (chọn): 𝑃𝑟 = 1,1pth = 1,1.0,2= 0,22 [MN/m2] 1.2 ĐỒ THỊ CƠNG 1.2.1 Các thơng số xây dựng đồ thị a Các thông số cho trước: Áp suất cực đại: Pz = [MN/m2] Góc đánh lửa sớm: s = 17o Góc phân phối khí: α1 = 16o α2 = 57o α3 = 48o α4 = 21o b Xây dựng đường nén Gọi Pnx , Vnx áp suất thể tích biến thiên theo q trình nén động cơ.Vì trình nén trình đa biến nên: Pnx Vnxn1 const (1.1) Pnx Vnxn PC VCn 1 V Pnx= PC C V nx Đặt i Vnx P , ta có : Pnx nC1 VC i n1 (1.2) Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành khoảng , i = 1, , 3, SVTH: Nguyễn Hoàng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: Tính tốn thiết kế động DS6-0518 c Xây dựng đường giãn nở Gọi Pgnx , Vgnx áp suất thể tích biến thiên theo trình giãn nở động cơ.Vì trình giãn nở trình đa biến nên ta có: Pnx V nxn const (1.3) n Pgnx Vgnx PZ VZn 2 V Pgnx= PZ Z V gnx Ta có : VZ = .VC Đặt i Vgnx VC Pgnx = PZ V gnx VZ Pgnx , ta có : n2 n2 PZ n2 i n21 PZ V gnx VC n2 (1.4) Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành khoảng, i = 1, , 3, d Biểu diễn thông số - Biểu diễn thể tích buồng cháy: Chọn Vcbd = 10 [mm] μV 0,169 Vc [dm3/mm]= = 0,0169 [dm3/mm] 10 Vcbd - Biểu diễn thể tích cơng tác: Vhbd 2,55 Vh [mm] = = 151 [mm] 0,0169 μV - Biểu diễn áp suất cực đại: pzbd = 160 - 220 [mm] Chọn pzbd = 180 [mm] μp pz [MN/(m2.mm) = = 0,05[MN/(m2.mm)] 180 p zbd SVTH: Nguyễn Hoàng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: Tính tốn thiết kế động DS6-0518 Về giá trị biểu diễn ta có đường kính vịng trịn Brick AB giá trị biểu diễn Vh, nghĩa giá trị biểu diễn AB = Vhbd S S mm 161 = = 1,066 [mm/mm] Vhbd mm 151 , + Giá trị biểu diễn oo’: oobd oo , S =11,245[mm] Bảng 1.1 Bảng giá trị Đồ thị công động Diesel V i 1Vc ρVc 2Vc 3Vc 4Vc 5Vc 6Vc 7Vc 8Vc 9Vc 10Vc 11Vc 12Vc 13Vc 14Vc 15Vc V(dm ) Đường nén V (mm) Đường giản nở in1 1/in1 Pc/in1 Pn(mm) in2 1/in2 PZ /in2 Pgn (mm) 0.17 10.00 1.00 1.000 7.881 157.6 1.000 1.000 13.175 263.5 1.35 0.23 13.50 1.50 0.665 5.240 104.8 1.464 0.683 9.000 180.0 0.34 20.00 2.57 0.390 3.070 61.4 2.412 0.415 5.463 109.3 0.51 30.00 4.46 0.224 1.769 35.4 4.036 0.248 3.265 65.3 0.68 40.00 6.59 0.152 1.196 23.9 5.816 0.172 2.265 45.3 0.84 50.00 8.92 0.112 0.883 17.7 7.721 0.130 1.706 34.1 1.01 60.00 11.44 0.087 0.689 13.8 9.733 0.103 1.354 27.1 1.18 70.00 14.10 0.071 0.559 11.2 11.838 0.084 1.113 22.3 1.35 80.00 16.91 0.059 0.466 9.3 14.026 0.071 0.939 18.8 1.52 90.00 19.85 0.050 0.397 7.9 16.289 0.061 0.809 16.2 10 1.69 100.00 22.91 0.044 0.344 6.9 18.621 0.054 0.708 14.2 11 1.86 110.00 26.08 0.038 0.302 6.0 21.017 0.048 0.627 12.5 12 2.03 120.00 29.36 0.034 0.268 5.4 23.473 0.043 0.561 11.2 13 2.19 130.00 32.73 0.031 0.241 4.8 25.984 0.038 0.507 10.1 14 2.36 140.00 36.20 0.028 0.218 4.4 28.548 0.035 0.462 9.2 15 2.53 150.00 39.76 0.025 0.198 4.0 31.163 0.032 0.423 8.5 SVTH: Nguyễn Hoàng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: Tính tốn thiết kế động DS6-0518 16Vc 16,1Vc 16 2.70 160.00 43.41 0.023 0.182 3.6 33.825 0.030 0.390 7.8 16.1 2.72 161.00 43.78 0.023 0.180 3.6 34.093 0.029 0.386 7.7 1.2.2 Cách vẽ đồ thị Xác định điểm đặc biệt: Hình 1.1: Các điểm đặc biệt cần xác định đồ thị công động diesel + Từ bảng giá trị ta tiến hành vẽ đường nén đường giản nở + Vẽ vòng tròn độ thị Brick để xác định điểm đặc biệt: - Điểm a (Va ; pa): Va = Vc+ Vh = 0,0169+ 2,55=1,417[dm3] Vabd = 161 [mm] pa = 0,18 [MN/m2] pabd = 3,6 [mm] abd (161; 3,6) Điểm phun sớm : c’ xác định từ Brick ứng với s; Điểm c(Vc;Pc) = c(10;157,6) Điểm bắt đầu trình nạp : r(Vc;Pr) => r(10; 4.4) Điểm mở sớm xu páp nạp : r’ xác định từ Brick ứng với α1 Điểm đóng muộn xupáp thải : r’’ xác định từ Brick ứng với α4 SVTH: Nguyễn Hoàng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: Tính tốn thiết kế động DS6-0518 Điểm đóng muộn xupáp nạp : a’ xác định từ Brick ứng với α2 Điểm mở sớm xupáp thải : b’ xác định từ Brick ứng với α3 Điểm y (Vc,Pz) => y(10; 180) Điểm c’’ : cc” = 1/3cy Điểm b’’ : bb’’=1/2ba Bảng 1.2 Các giá trị biểu diễn đường nén đường giãn nở GIÁ TRỊ VẼ V V 1Vc 157.6 263.5 13.5 104.8 180.0 20.0 61.4 109.3 30.0 35.4 65.3 40.0 23.9 45.3 50.0 17.7 34.1 60.0 13.8 27.1 70.0 11.2 22.3 80.0 9.3 18.8 90.0 7.9 16.2 100.0 6.9 14.2 110.0 6.0 12.5 120.0 5.4 11.2 130.0 4.8 10.1 140.0 4.4 9.2 150.0 4.0 8.5 160.0 3.6 7.8 161.0 3.6 7.7 2Vc 3Vc 4Vc 5Vc 6Vc 7Vc 8Vc 9Vc 11Vc 12Vc 13Vc 14Vc 15Vc 16Vc 16.1Vc Pgn 10.0 ρVc 10Vc Pn SVTH: Nguyễn Hoàng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: Tính tốn thiết kế động DS6-0518 Ta có đồ thị đường giản nở đường nén: Hình 1.2: đồ thị đường giản nở đường nén + Sau có điểm đặc biệt tiến hành vẽ đường thải đường nạp , tiến hành hiệu chỉnh bo tròn hai điểm z’’ b’’ 1.3 ĐỒ THỊ BRICK 1.3.1 Phương pháp: Hình 1.3 Phương pháp vẽ đồ Brick + Chọn tỷ lệ xích đồ thị Brick: 𝜇𝑠 = SVTH: Nguyễn Hồng 𝑆 𝑉ℎ𝑏𝑑 = 161 151 = 1,066 (mm/mm) GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: Tính tốn thiết kế động DS6-0518 + Vẽ vòng tròn tâm O , bán kính R Do AD = 2R = S =161 [mm] + Giá trị biểu diễn đường tròn tâm O là: ADbd = AD μs = 161 1,066 = 151 [mm] Điểm A ứng với góc quay =00(vị trí điểm chết trên) điểm D ứng với =1800 (vị trí điểm chết dưới) + Từ O lấy đoạn OO’ dịch phía ĐCD Hình 1.2 , với : 𝜆.𝑅 Giá tri biể ̣ u diễn : 𝑂𝑂′ 𝑏𝑑 = 2.𝜇 = 𝑠 0,26.80,5 2.1,066 = 9.8[𝑚𝑚] + Từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má khuỷu OB, hạ M’C thẳng góc với AD Theo Brich đoạn AC = x Điều chứng minh sau: + Ta có : AC=AO - OC= AO - (CO’ - OO’) = R- MO’.cos + + Coi : MO’ R + R R cos AC = R 1 cos 1 cos R 1 cos 1 cos 2 x 1.3.2 Đồ thị chuyển vị: - Muốn xác định chuyển vị piston ứng với góc quay trục khuỷu α =10o, 20o, 30o, ta làm sau: từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má khuỷu OB Hạ MC vuông góc với AD Điểm A ứng với góc quay =00(vị trí điểm chết trên) điểm D ứng với =1800 (vị trí điểm chết dưới).Theo Brick đoạn AC = x - Vẽ hệ trục vng góc OS, trục O biểu diễn giá trị góc cịn trục OS biễu diễn khoảng dịch chuyển Piston Tùy theo góc ta vẽ tương ứng khoảng dịch chuyển piston Từ điểm vòng chia Brich ta kẻ SVTH: Nguyễn Hoàng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: 10 Tính tốn thiết kế động DS6-0518 3.2 Tính kiểm nghiệm hệ thống làm mát 3.2.1 Tính két làm mát nước Các thống số két nước làm mát: - Chiều dài làm việc ống: l= 800 mm - Chiều rộng ngăn két: a= 700 mm - Chiều dày ngăn két: b= 140 mm - Số ống dãy: 68 ống - Số dãy ống: dãy - Tống số ống két: n= 408 ống - Cách xếp ống: so le - Kích thước ngồi ống: 14x1,6 mm - Chiều dày thành ống: 0,2 mm - Số cánh tản nhiệt: k= 260 mm - Chiều dày cánh tản nhiệt: δ= 0,12 mm - Ống dẫn nước két là: loại ống dẹt - Các cánh tản nhiệt: kiểu gấp nếp a Tính nhiệt lượng động truyền cho nước làm mát Theo công thức: Q1 = qlm Ne (3.1) Trong đó: - qlm nhiệt lượng truyền cho nước làm mát ứng với đơn vị công suất đơn vị thời gian qlm= 1108 ÷ 1138 (J/KW.s) Chọn qlm= 1115 (J/KW.s) - Ne= 295 KW công suất định mức động Khi đó: Q1= 1115.295= 328925 J/s Tổng nhiệt lượng truyền cho nước làm mát: QΣ = Qd + Qlmdc SVTH: Nguyễn Hoàng (3.2) GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: 57 Tính tốn thiết kế động DS6-0518 Theo tài liệu kết cấu tính toán động đốt tập 3: Qd = (100 ÷ 110) Ne (J/s) Trong đó: Qd nhiệt lượng dầu nhờn truyền cho nước làm mát Qd = 105.295= 30975 (J/s) Qlmdc nhiệt lượng dộng truyền cho nước làm mát Qlmdc= 328925 J/s Khi đó: QΣ = 30975 + 328925 = 359900 J/s b Tiết diện lưu thơng chất lỏng qua két Hình 3-7: Sơ đồ kết cấu ống nước Ta có: b = 1,6 – 2.0,2 = 1,2 mm a = 14 – 2.0,2 = 13,6 mm c = 14 – 1,6 = 12,4 mm Tiết diện lưu thống chất lỏng qua ống: S0 = 𝜋.𝑏2 + 𝑐 𝑏 = 𝜋.1,22 + 12,4.1,2 = 16,01 mm2 Tiết diện lưu thông chất lỏng két S1 = n.S0 = 68.16,01 = 1088,68mm2 = 0,00108868 m2 SVTH: Nguyễn Hoàng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: 58 Tính tốn thiết kế động DS6-0518 Hình 3-8: Sơ đồ kết cấu két nước Diện tích tiếp xúc chất lỏng F1 : F1 = F0.n Trong đó: F0 = h.p1 diện tích tiếp xúc ống (m2) n số ống trêm ngăn két h chiều cao ống (m) p1 chu vi thành ống theo sơ đồ hình 3-7 Chu vi thành ống: p1 = 2.c + 𝜋 𝑏 = 2.12,4+ 3,14.1,2 = 28,570 mm Diện tích tiếp xúc ống: F0 = 800 28,570 = 22856 (mm2) Diện tích tiếp xúc chất lỏng F1 = 408 22856= 9325248 (mm2) Vậy F1 = 9,325 (m2) Hình 3-9: Sơ đồ tính tốn két nước SVTH: Nguyễn Hồng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: 59 Tính tốn thiết kế động DS6-0518 Tính diện tích tiếp xúc khơng khí F2 F2 = F3 + F4 Trong đó: F3 diện tích ống nước tiếp xúc với khơng khí F4 diện tích cánh tản nhiệt tiếp xúc với khơng khí Diện tích ống nước tiếp xúc với khơng khí F3 = F31 - ∆F Trong đó: F31 diện tích mặt gồi ống nước ∆F diện tích mặt ống tiếp xúc với cánh tản nhiệt Diện tích mặt ngồi ống nước: F31= p2.h.n Với: p2 chu vi tiết diện ống p2 = 2c +𝜋 1,6 = 2.12,4 + 3,14.1,6 = 29,83 mm h = 800mm chiều dài làm việc ống tiếp xúc với khơng khí Khi đó: F31 = 29,83.800.408= 9736512 (mm2) Vậy F31 = 9,736 (m2) Diện tích mặt ống tiếp xúc với cánh tản nhiệt: ∆F = p2.n.δ.k = 29,83.408.0,12.260 = 379724,0 (mm2) = 0,380 (m2) SVTH: Nguyễn Hoàng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: 60 Tính tốn thiết kế động DS6-0518 Với: δ chiều dày cánh tản nhiệt k = 260 số cánh tản nhiệt Khi đó: F3 = 9,325 – 0,380 = 8,945 (m2) Diện tích cánh tản nhiệt tiếp xúc với khơng khí: F4 = F41 – ∆F Trong đó: F41 diện tích tồn cánh tản nhiệt ∆F diện tích lỗ ống nước cánh tản nhiệt Diện tích tồn cánh tản nhiệt: F41 = 69.11,2.140.2.260 = 56259840 (mm2) = 56,260 (m2) Khi đó: F4 = F41- ∆F = 56,260 – 0,380 = 55,880 (m2) Vậy F2 = F3 + F4 = 8,945 + 55,880 = 64,825 (m2) c Kiểm nghiệm khả tản nhiệt két nước thông qua thông số thực tế két nước Xác định kích thức mặt tản nhiệt dựa sở lý thuyết truyền nhiệt Q trình truyền nhiệt bơ tản nhiệt chủ yếu tiếp xúc đối lưu, truyền nhiệt xạ nhỏ bé không đáng kể, két nước mặt tiếp xúc với nước nốn, mặt tiếp xúc với khơng khí Do truyền nhiệt khơng khí truyền nhiệt từ môi chất đến môi chất khác qua thành mỏng Như qua trình truyền nhiệt phân ba giai đoạn ứng với ba phương trình truyền nhiệt sau: Từ nước đến mặt thành ống bên trong: Qlm = 𝛼1 𝐹1 (𝑡𝑛 − 𝑡𝛿2 ) (J/s) (3.3) (J/s) (3.4) Qua ống: Qlm = 𝜆 𝛿 𝐹1 (𝑡𝛿1 − 𝑡𝛿2 ) SVTH: Nguyễn Hoàng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: 61 Tính tốn thiết kế động DS6-0518 Từ mặt ngồi thành ống đến khơng khí: Qlm = 𝛼2 𝐹2 (𝑡𝛿2 − 𝑡𝛿𝑘𝑘 ) (J/s) (3.5) Trong đó: Qlm nhiệt lượng truyền cho nước làm mát nhiệt lượng nước dẫn qua tản nhiệt 𝛼1 hệ số tản nhiệt từ nước làm mát đến thành ống tản nhiệt Ta có 𝛼1 = 2326 ÷ 4070 (w/m2 độ) Chọn 𝛼1 = 2337 (w/m2 độ) 𝜆 hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm ống tản nhiệt (ống tản nhiệt đồng) nằm khoảng 𝜆 = 83,9 ÷ 126 (w/m2 độ) Chọn 𝜆 = 85 (w/m2 độ) 𝛿 chiều dày thành ống Chọn 𝛿 = 0,2 (mm) 𝛼2 hệ số tản nhiệt từ thành ống tản nhiệt vào khơng khí: 𝛼2 = 11,38 𝑤𝑘𝑘 = 11,38 30 = 172,9 (độ) Với wkk = 30 (m/s) Giải phương trình (4.3), (4.4), (4.5) ta được: Qlm = 𝐹 𝛿 𝐹 𝐹2 (𝑡𝑛 − 𝑡𝑘𝑘 ) = 𝑘𝐹2 (𝑡𝑛 − 𝑡𝑘𝑘 ) 2+ 2+ (3.6) 𝛼1 𝐹1 𝜆 𝐹1 𝛼2 Trong đó: k hệ số truyên nhiệt két k= 𝐹 𝛿𝐹 2 + + = 𝛼1 𝐹1 𝜆 𝐹1 𝛼1 = 114,0 64,825 2.10−4 64,825 + + 2337 9,325 85 9,325 172,9 tn nhiệt độ trung bình nước làm mát tản nhiệt 𝑡𝑛 = 𝑡𝑛𝑟 +𝑡𝑛𝑣 SVTH: Nguyễn Hoàng = 70+90 = 800 𝐶 (3.7) GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: 62 Tính tốn thiết kế động DS6-0518 Với: tnr = 700C nhiệt độ nước tnv = 900C nhiệt độ nước vào tkk nhiệt độ trung bình khơng khí qua tản nhiêt 𝑡𝑘𝑘 = Với: 𝑡𝑘𝑘𝑟 +𝑡𝑘𝑘𝑣 = 65+45 = 550 𝐶 tkkv = 650C nhiệt độ khơng khí vào tkkr = 450C nhiệt độ khơng khí Thay giá trị thông số k, tn, tkk, F2 vào (4.6), ta được: Qlm = 114,0.( 80 – 55).64,825.2 = 369502,5 (J/s) Nhận xét: Nhiệt lượng mà động tỏa cho nước làm mát số vòng quay định mức QΣ = 359900 (J/s) Trong khả tản nhiệt hai dãy ngăn két nước mơi trường bên ngồi là: Qlm = 369502,5 (J/s) Vậy két làm mát nước có khả lực để làm mát cho động động hoạt động số vòng định mức Sự thừa lực đảm bảo cho động làm việc bình thường nhiệt độ môi rương làm việc lớn động hoạt động số vòng quay lớn 3.2.2 Tính kiểm nghiệm bơm nước Lưu lượng bơm nước hệ thống phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát mang chênh lệch nhiệt độ nước vào két Để tính tốn kiểm nghiệm bơm nước ta dựa vào thông số kết cấu thực tế bơm nước để tính so sánh giá tri thơng số caltaloge Lưu lượng thực tế bơm nước: SVTH: Nguyễn Hoàng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: 63 Tính tốn thiết kế động DS6-0518 Gb = C1.𝜌𝑛 𝜋 (𝑟1 − 𝑟0 ) (kg/s) (3.8) Trong đó: 𝜌𝑛 = 997 (kg/m3) mật độ nước làm mát r1 bán kính của bánh cơng tác (m) r0 bán kính bánh cơng tác (m) C1 vận tốc tuyết đối nước vào cánh Theo tài liệu sách kết cấu tính tốn động đốt trong, ta có: C1 = ÷ m/s Chọn C1 = 2,5 m/s r1 = 0,052 m r0 = 0,028 m Ta có: Gb = 2,5 997 3,14 ( 0,0522 – 0,0282) = 15,03 (kg/s) Theo đề ta có Gb = 17 kg/s Cột áp bơm: H = 20 mH2O Hình 3-10: Sơ đồ tính kiểm nghiệm bơm nước SVTH: Nguyễn Hoàng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: 64 Tính tốn thiết kế động DS6-0518 Cơng thức tiêu hao bơm nước tính theo cơng thức sau: Nb = Gb H 9,81.10 3 cg ( 3.9 ) Trong đó: η hệ số tổn thất bơm, η = 0,8 ÷ 0,9 Chọn: η = 0,8 ηcg hiệu suất giới bơm: η cg = 0,7 ÷ 0,9 Chọn: η cg = 0,7 Thay số vào công thức ta được: Nb = 15,03.20.9,81.10 3 5,266 (KW) 0,8.0,7 Theo công suất thực tế bơm: Nb = 5,266 (KW) Nhận xét: Lưu lượng tính tốn bơm: Gb = 15,03 (kg/s) Lưu lượng theo thông số bơm: Gb* = 17 (kg/s) So sánh lưu lượng nước tính tốn bơm Gbtt với lượng nước tuần hoàn hệ thống Glm với thông số theo tài liệu Gb* ta nhận thấy lượng nước bơm cung cấp đủ khả làm việc hệ thống làm mát Đồng thời, công suất tiêu hao cho việc dẫn động bơm Nb nhỏ đảm bảo việc cung cấp nước đầy đủ cho hệ thống làm mát, ưu điểm bật bơm 3.2.3 Tính kiểm nghiệm quạt gió Các thơng số kỷ thuật quạt: - Đường kính ngồi: D = 600 mm - Đường kính trong: d = 300 mm - Chiều rộng cánh quạt: b = 100 mm SVTH: Nguyễn Hoàng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: 65 Tính tốn thiết kế động DS6-0518 - Số cánh: Z = cánh - Góc cánh quạt: 𝛼0 = 35 độ - Tốc độ quay: nq = 1400 v/phút - Công suất: Nq = 21 KW Hình 3-11: Sơ đồ tính tốn quạt gió Lượng khơng khí, áp suất động quạt tạo công suất tổn thất cho quạt phụ thuộc vào số vịng quay trục quạt: lượng khống khí tỷ lệ bậc nhất, áp suất tỷ lệ bậc hai công suất tỷ lệ bậc ba với số vòng quay Khi tính tốn quạt gió, cần lưu ý rằng: Đối với loại động náy cần tính đến độ ảnh hưởng tốc độ gió gây tốc độ chuyển động ô tô Do lưu lượng thực tế củ quạt thường lớn lưu lượng tính tốn Gkk Mực độ lớn bé lưu lượng thực tế phụ thuộc vào tốc độ động Khi tốc độ ô tô lớn, lưu lượng gióa thực tế di qua két nước tăng lên nên lưu lượng khơng khí quạy cung cấp giảm xuống rõ rệt Lưu lượng quạt gió Gq phụ thuộc vào kích thước quạt gió, xác nhận lưu lượng quạt gió theo cơng thức sau đây: SVTH: Nguyễn Hồng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: 66 Tính tốn thiết kế động DS6-0518 Sơ đồ tính tốn giới thiệu hình 3-11: 𝐺𝑞 = 𝜌𝑘 𝜋(𝑅2 − 𝑟 )𝑛𝑞 𝑏𝑍 𝜂𝑘 60 √sin 𝛼 cos 𝛼 kg/s (3.9) Trong đó: 𝜌𝑘 = 1,1 (kg/s) khối lượng riêng khơng khí R,r bán kính bán kính quạt B chiều rộng cánh quạt nq = (1 ÷ 2)n số vịng quay quạt n số vòng quay trục khuỷu α góc nghiêng cánh quạt Z số cánh 𝜂𝑘𝑘 hệ số tổn thất tính đến sức cản dong khơng khí cửa nắp đầu xe Hệ số 𝜂𝑘𝑘 phụ thuộc vào tỷ số 𝑓𝑛 𝜋𝑅 ; fn diện tích tiết diện khơng khí nắp đầu xe Quan hệ hệ số 𝜂𝑘𝑘 với tỷ số 𝑓𝑛 𝜋𝑅 hình đây: Hình 3-12: Quan hệ 𝜂𝑘𝑘 = 𝑓( 𝑓𝑛 𝜋𝑅2 ) Chọn 𝜂𝑘𝑘 = 0.4 Số vịng quay quạt: SVTH: Nguyễn Hồng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: 67 Tính tốn thiết kế động DS6-0518 Chọn nq = 1,1n = 1,1 1400 = 1540 vịng/phút Khi đó, lưu lượng quạt giớ Gq là: Gq = 1,1.𝜋.(0,32 – 0,152).1540.0,1.8.0,4 60 √sin(350 ) cos(350 ) = 1,31 (kg/s) Công suất tiêu thụ quạt gió xác định theo cơng thức sau: 𝑁𝑞 = 𝑏.(𝑅 −𝑟 ).sin2 (𝛼) 𝑍.𝑛𝑞 2840.1000 = 8.15403 0,1.(0,34 −0,154 ).sin2 (350 ) 2840.1000 = 2,57 KW Nhận xét: Ta nhận thấy công suất động tiêu tốn cho việc dẫn động quạt gió tương đối nhỏ so với cơng suất động SVTH: Nguyễn Hoàng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: 68 Tính tốn thiết kế động DS6-0518 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] – Kết cấu tính tốn động đốt tập - Nguyễn Đức Phú [2] – Nguyên lý động đốt - Nguyễn Tất Tiến [3] – Giáo trình kết cấu tính toán động đốt - Trần Thanh Hải Tùng [4] – Dung sai lắp ghép kỹ thuật đo lường - Ninh Đức Tốn [5] – Động cơ khí D6A Ngồi cịn tham khảo số giáo trình giảng viên khoa Cơ khí Giao thơng tài liệu internet khác SVTH: Nguyễn Hoàng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: 69 Tính tốn thiết kế động DS6-0518 MỤC LỤC Phần 1: Tính Tốn xây dựng vẽ đồ thị 1.1: Các thông số tính 1.2: Đồ thị cơng 1.3: Đồ thị Brick 1.4: Đồ thị vận tốc 12 1.5: Đồ thị gia tốc 14 1.6: Đồ thị lực quán tính 15 1.7: Đồ thị khai triển Pkt, Pj, P1 – α 17 1.8: Đồ thị T, N, Z – α 19 1.9: Đồ thị ΣT-α 24 1.10: Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 29 1.11: Đồ thị khai triển Qkt 30 1.12: Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to truyền 31 1.13: Đồ thị mài mịn chốt khuỷu 34 Phần 2: Phân tích đặc điểm kết cấu chung động tham khảo 37 2.1: Chọn động tham khảo 37 2.2: Giới thiệu chung xe HUYNDAI 37 2.3: Cơ cấu piston, trục khuỷu truyền 38 2.4: Cơ cấu phân phối khí 42 2.5: Hệ thống làm mát 43 2.6: Hệ thống bôi trơn 44 2.7: Hệ thống nhiên liệu 46 SVTH: Nguyễn Hoàng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: 70 Tính tốn thiết kế động DS6-0518 Phân 3: Thiết kế hệ thống làm mát cho động DS6-0518 48 3.1: Khảo sát hệ thống làm mát động DS6-0518 48 3.2: Tính kiểm nghiệm hệ thống làm mát 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 SVTH: Nguyễn Hoàng GVHD: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng Trang: 71 ... 41.5 41.5 41.5 41.5 29 29 29 29 29 29 29 29 29 23 .8 23 .8 23 .8 23 .8 23 .8 23 .8 23 .8 23 .8 23 .8 21 21 21 21 21 21 21 21 21 20 .5 20 .5 20 .5 20 .5 20 .5 20 .5 20 .5 20 .5 23 23 23 23 23 23 23 53 53 53 53 53... Σ'Q2 46.6 46.6 46.6 46.6 46.6 46.6 46.6 Σ'Q3 12. 2 12. 2 12. 2 12. 2 12. 2 12. 2 12. 2 12. 2 Σ'Q4 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 10.5 12. 5 12. 5 12. 5 12. 5 12. 5... -11.5 21 8.5 600 -8.6 587.0 24 0 -13.0 22 7.0 610 -9.3 595.9 25 0 -14.1 23 5.9 620 -8.4 605 .2 260 -14.8 24 5 .2 630 -6 .2 614.9 27 0 -15.1 25 4.9 640 -4.1 625 .2 280 -14.8 26 5 .2 650 -0.8 635.9 29 0 -14.1 27 5.9