Động cơ đốt trong đóng vai trò quan trọng nền kinh tế, là nguồn động lực cho các phương tiện vận tải như ô tô, xe máy, xe kéo, tàu thủy, máy bay và các máy công tác như máy phát điện, bơm nước…. Động cơ đốt trong là nguồn cung cấp 80% năng lượng hiện tại của thế giới. Chính vì vậy việc tính toán thiết kế bài tập lớn môn kết cấu động cơ đốt trong đóng vai trò hết sức quan trọng đối với sinh viên chuyên ngành công nghệ ô tô. Bài tập lớn môn kết cấu động cơ đốt trong đòi hỏi người thực hiện phải sử dụng tổng hợp rất nhiều kiến thức chuyên ngành cũng như kiến thức của các môn học cơ sở. Trong quá trình hoàn thành bài tập lớn không những đã giúp cho em củng cos được rất nhiều các kiến thức đã học và còn giúp em mở rộng và hiểu sâu hơn về các kiến thức chuyên ngành của mình cũng như các kiến thức tổng hợp khác. Bài tập lớn này cũng là một bước quan trọng cho em trước khi tiến hành làm đồ án tốt nghiệp sau này. Mặc dù đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành bài tập lớn này một cách tốt nhất, song do những hạn chế về kiến thức cũng như những kinh nghiệm thức tế nên trong quá trình làm không tránh được những sai sót chính vì vậy em rất mong được sự đóng góp của các thầy cô để bài tập lớn của nhóm em được hoàn chỉnh hơn.
BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập -Tự – Hạnh phúc BÀI TẬP LỚN: KẾT CẤU ĐỘNG CƠ NHÓM TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU KẾT CẤU THÂN MÁY NGÀNH:CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT Ô TÔ MÃ LỚP HỌC PHẦN: AT6013.3 THÀNH VIÊN NHĨM: Hồng Văn Đạt 2019606675 Lê Tuấn Đạt 2019602854 Nguyễn Quang Đạt 2019601785 Vũ Văn Cường 2019602171 • Nguyễn Văn Công 2019601905 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: NGUYỄN HUY CHIẾN • • • • HÀ NỘI LỜI NĨI ĐẦU Động đốt đóng vai trị quan trọng kinh tế, nguồn động lực cho phương tiện vận tải ô tô, xe máy, xe kéo, tàu thủy, máy bay máy công tác máy phát điện, bơm nước… Động đốt nguồn cung cấp 80% lượng giới Chính việc tính tốn thiết kế tập lớn môn kết cấu động đốt đóng vai trị quan trọng sinh viên chuyên ngành công nghệ ô tô Bài tập lớn mơn kết cấu động đốt địi hỏi người thực phải sử dụng tổng hợp nhiều kiến thức chuyên ngành kiến thức mơn học sở Trong q trình hồn thành tập lớn giúp cho em củng cos nhiều kiến thức học giúp em mở rộng hiểu sâu kiến thức chuyên ngành kiến thức tổng hợp khác Bài tập lớn bước quan trọng cho em trước tiến hành làm đồ án tốt nghiệp sau Mặc dù cố gắng nhiều để hoàn thành tập lớn cách tốt nhất, song hạn chế kiến thức kinh nghiệm thức tế nên q trình làm khơng tránh sai sót em mong đóng góp thầy để tập lớn nhóm em hồn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn NGUYỄN HUY CHIẾN tồn thể thầy Bộ mơn Kết Cấu Động Cơ tạp điều kiện giúp nhóm chúng em hoàn thành tập lớn tốt đẹp Chương 1: Tổng quan thân máy I.Công dụng , điều kiện làm việc, vật liệu chế tạo thân máy Công dụng Thân máy (tiếng Anh: engine block), hay gọi thân động cơ, khối động phận dung để lắp đặt bốt trí hầu hết cụm chi tiết động xi lanh, nhóm trục khuỷu, nhóm pit tơng truyền, trục cam, bơm nhiên liệu, bơm dầu, bơm nước,… Hình 1.1 cấu tạo thân máy Điều kiện làm việc - Có đủ độ cứng vững, chịu tải trọng lớn biến dạng làm ảnh hưởng đến chi tiết khác nắp than máy - Có kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp điều chỉnh điều chỉnh chi tiết máy cấu - Đảm bảo yêu cầu kỹ thuật riêng hệ thống bôi trơn hệ thống làm mát - Có khối lượng nhỏ gọn Vật liệu chế tạo thân máy Thân máy thường đúc gang xám GX15-32 đến GX24-44 Riêng loại than máy động có cơng suất lớn ( thường 10000 mã lực ) phải làm theo phương pháp hàn II.Kết cấu, phân loại, hình dạng kích thước thân máy Phân loại Căn vào cách bố trí xylanh, thân máy có hai loại chính: - - Thân máy liên hộp trục khuỷu ( thân xilanh chịu lực, gugiong chịu lực) hợp chung cho xi lanh, dung cho động cỡ nhỏ trung bình Thân máy rời hộp khuỷu ( than xi lanh chịu lực, vỏ than chịu lực, gugiong chịu lực) xi lanh đúc riêng khối ghép lại với nhau, dung cho động cỡ lớn Kết cấu 2.1 Các kiểu thân máy theo xi lanh - Thân máy có xilanh đúc liền với thân gọi than máy kiểu xi lanh Hình 2.1.1 thân máy kiểu xi lanh - Khi xilanh làm riêng ống lót lắp vào than ta có thân máy kiểu vỏ thân Hình 2.1.2 thân máy kiểu vỏ - Khi than xilanh đúc liền hộp trục khuỷu ta có than máy loại than xilanh- hộp trục khuỷu Hình 2.1.3 thân máy xi lanh hộp trục khuỷu - Hộp trục khủyu chia thành hai nửa (khi trục khuỷu ổ trượt) Hình 2.1.4 thân máy có hộp trục khuỷu chia thành nửa Hoặc làm liền ( ổ trục khuỷu ổ bi) Hình 2.1.5 thân máy có hộp trục khuỷu liền Khi than xi lanh làm rời với hộp trục khuỷu lắp với buloong gurong than máy than máy rời Thân máy động làm lát gió thường thân máy rời 2.2 Tùy theo phương pháp lắp đặt trục khuỷu hộp trục khuỷu mà than máy có kết cấu khác : - Trục khuỷu treo : hộp trục khuỷu chia thành nửa, nửa te dầu Thân máy hay toàn động lắp đặt gối đỡ.Đây kiểu phổ biến cho động oto,máy kéo Hình 2.2.1 thân máy có trục khuỷu treo - Trục khuỷu đặt : hộp trục khuỷu chia thành nửa, nửa đồng thời hệ máy.Trục khuỷu toàn thân máy chi tiết lắp ráp hệ máy tính Hình 2.2.2 thân máy có trục khuỷu dặt - Trục khuỷu luồn: hộp trục khuỷu nguyen khối,do lắp ráp trục khuỷu vào động phải luồn Hình 2.2.3 thân máy có trục khuỷu luồng 2.3 Tùy theo tình trạng chịu lực khí thể, ta có dạng kết cấu than máy sau: - - Thân xilanh (hay xilanh chịu lực) – xi lanh liền với than máy Lực khí thể tác dụng lên nắp máy, qua gurong nắp máy truyền xuống thân xilanh Vỏ thân chịu lực Lực khí thể truyền qua gurong xuống vỏ thân, xilanh hồn tịan khơng chịu lực khí thể Gurong chịu lực ( thân xilanh hộp trục khuỷu rời) Lực khí thể hồn tồn gurong chịu Hình dạng kích thước thân máy Hình dạng kích thước thân máy phụ thuộc vào loại động cơ, số xilanh, phương án bố trí cấu phân phối khí, phương pháp làm mát… Có hai hình dạng 10 Engine type Max speed Mean piston speed (rpm) (m/s) Racing engine ( formula 1) 18000 25 Small engines (two-stroke) 20000 19 Motorcycle engines 13500 19 Car SI engines 7500 20 Car diesel engines 5000 15 Struck diesel engines 4200 14 Larger high-speed diesel engines 2200 13 Medium high-speed diesel engines 1200 10 Crosshead engines (two-stroke diesel) 200 Pig.3-5 Maximum rotational speed and mean piston speed at rated revs of modern engines Mean Piston Speed Cm = S n ( 3.26) The mean piston speed is a measure for comparing the drives of various engines It provides information on the load on the sliding partners and indications of the power density of the engine Figure 3-5 lists rotational speeds and piston speeds of modern engines for orientation Kiểu động Động thể thao xe CT1 Động nhỏ (2 thì) Động xe máy Động xe SI Động diesel Động xe tải Tốc độ tối đa (rpm) 18000 20000 13500 7500 5000 4200 63 Tốc độ trung bình (m/s) 25 19 19 20 15 14 Động diesel tốc độ cao Động diesel tốc độ trung bình Động chéo (diesel thì) 2200 1200 200 13 10 Bảng 3.5: Tốc độ quay tối đa tốc độ pít tơng trung bình số vòng quay định mức động đại Tốc độ pít tơng trung bình Cm = S n ( 3.26) - - Tốc độ pít tơng trung bình thước đo để so sánh ổ đĩa động khác Nó cung cấp thơng tin tải đối tác trượt dấu hiệu mật độ lượng động Hình 3-5 liệt kê tốc độ quay tốc độ pít tông động định hướng 64 - 3.4 Torque and Power The power at any working point of the engine is calculated from the torque and engine revs: - - According to this equation, an increase in power can be achieved by increasing the rotational speed or the torque Both are subject to certain limits (see Chapter 3.3) As an example, Fig 3-6 shows motor characteristics of a diesel engine The maximum torque and the maximum power are each plotted against the engine revs The maximum power is not necessarily always achieved at the maximum engine revs Not only the peak values for power and torque but also their curves against the engine revs are critical for the assessment of the interplay between engine and vehicle or engine and machine (see also Chapter 3.6: Gas work and mean pressure) If the effective power Pe is related to the swept volume VH, we speak of the specifíc power output Pl or power output per liter displacement - (3.28) If the engine weight mM is referred to the power, then we obtain the powerto-weight ratio mG: - (3.29) Empirical values for this are shown in Fig 3-7 65 - - - - - 3.4 Mô-men xoắn công suất Công suất điểm làm việc động tính từ mơ-men xoắn vịng tua động cơ: Theo phương trình này, đạt gia tăng công suất cách tăng tốc độ quay mô-men xoắn Cả hai phải tuân theo số giới hạn định (xem Chương 3.3) Ví dụ, Hình 3-6 cho thấy đặc điểm động động diesel Mômen xoắn cực đại công suất tối đa vẽ vòng tua động Công suất tối đa không thiết phải đạt vịng tua động tối đa Khơng giá trị đỉnh cao cho công suất mômen xoắn mà đường cong chúng so với vòng tua máy quan trọng để đánh giá tương tác động xe động máy móc (xem thêm Chương 3.6: Cơng việc khí đốt áp suất trung bình) Nếu cơng suất hiệu Pe có liên quan đến thể tích qt VH, nói đầu cơng suất cụ thể Pl cơng suất đầu lít dịch chuyển - (3.28) - (3.29) Nếu trọng lượng động mM đề cập đến cơng suất, chúng tơi có tỷ lệ cơng suất trọng lượng mG: Các giá trị thực nghiệm cho điều hiển thị Hình 3-7 66 Engine type Racing engine (Formula 1) Specific power Power-to-weight ratio At engine speed [rpm] output [kW/1] up to [kg/kW] up to 200 0.4 (n ~ 18000 rpm) 70 2.0 (n ~ 6500 rpm) 100 3.0 (n ~ 6000 rpm) Car diesel engine (naturally aspirated) 45 5.0 (n ~ 4500 rpm) Turbocharged car diesel engine 64 4.0 (n ~ 4500 rpm) Commercial vehicle diesel engine 30 5.5 (n ~ 3000 rpm) High-speed diesel engine 15.0 11.0 (M ~ 4500 rpm) Medium-speed diesel engine 7.5 19.0 (n ~ 500 rpm) Slow large diesel engine (two-stroke) 3.0 55.0 (n ~ 100 rpm) Car SI engine Turbocharged car SI engine - Fig 3-7 Empirical values for specific power output and power-to-weight ratio 67 Loại động Động đua xe (Công thức 1) Công suất cụ thể [kW/1] lên đến Tỷ lệ công suất trọng Ở tốc độ động [rpm] lượng [kg/kW] lên đến 200 0.4 (n ~ 18000 vòng / phút) 70 2.0 (n ~ 6500 vòng / phút) 100 3.0 (n ~ 6000 vòng / phút) Động diesel xe (hút khí tự nhiên) 45 5.0 (n ~ 4500 vòng / phút) Động diesel xe tăng áp 64 4.0 (n ~ 4500 vòng / phút) Động diesel xe thương mại 30 5.5 (n ~ 3000 vòng / phút) 15.0 11.0 Động diesel tốc độ trung bình 7.5 19.0 (n ~ 500 vịng / phút) Động diesel lớn chậm (hai thì) 3.0 55.0 (n ~ 100 vòng / phút) Động SI xe Động SI xe tăng áp Động diesel tốc độ cao (M ~ 4500 vòng / phút) Hình 3-7 Giá trị thực nghiệm cho đầu công suất cụ thể tỷ lệ công suất trọng lượng 68 3.5 Fuel Consumption The energy admitted with the fuel is calculated as The fuel consumption is measured as a volumetric flow or as a mass flow For better comparability, the fuel consumption can also be referred to the indicated or effective power Indicated specific fuel consumption: Effective specific fuel consumption: The equation 69 3.5 Sự tiêu thụ xăng dầu Năng lượng tiếp nhận với nhiên liệu tính sau: Trong đó: mK: trọng lượng nhiện liệu thực Hu : nhiệt trị ròng nhiên liệu Mức tiêu thụ nhiên liệu đo dạng lưu lượng thể tích lưu lượng khối lượng: : mật độ nhiên liệu K Để so sánh tốt hơn, mức tiêu thụ nhiên liệu gọi cơng suất định hiệu dụng Mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể định : đó: րi mức hiệu thị Mức tiêu thụ nhiên liệu cụ thể : đó: 70 shown graphically in Fig 3-8 illustrates the relationship between effective efficiency and effective specific fuel consumption Fig 3-8 Efficiency of the fuel consumption (HU, Euro-Super = 42.0 MJ/kg; HU, Diesel = 42.8 MJ/kg) Figures 3-9 to 3-11 show examples of power and fuel consumption curves for a car SI engine, a car diesel engine, and a commercial vehicle diesel engine The isolines (bell-shaped curves) indicate working points of equivalent fuel consumption In order to assess the fuel consumption of an engine, the fuel consumption not only at the best point but also at all the working points has to be taken into consideration 71 Phương trình được hiển thị đồ thị Hình 3-8 minh họa mối quan hệ hiệu suất hiệu suất hiệu mức tiêu thụ nhiên liệu hiệu cụ thể Hình 3.8 hiệu tiêu thụ nhiên liệu (HU, Euro-Super = 42.0 MJ/kg; HU, Diesel = 42.8 MJ/kg) Hình 3-9 đến 3-11 trình bày ví dụ đường cong công suất tiêu thụ nhiên liệu động SI ô tô, động diesel ô tô động động diesel cho xe thương mại Các đường đẳng ( đường cong hình chuông) điểm làm việc mức tiêu thụ nhiên liệu tương Để đánh giá mức tiêu hao nhiên liệu động cơ, phải xem xét mức tiêu hao nhiên liệu không điểm tốt mà tất điểm làm việc 72 Figure 3-12 shows empirical values for the specific fuel consumption 73 Hình 3-9: Đường cong cơng suất tiêu thụ tơ SI động Hình 3-10 Đường cong tiêu thụ, động diesel ô tô V8- TDL.8 Hình 3-11 Đường cong cơng suất tiêu thụ cho động xe thương mại với 74 VH = 12 l Figure 3-12 shows empirical values for the specific fuel consumption Fig 3-12 Empirical values for fuel consumption and efficiency at the best point 75 Hình 3-12 cho thấy giá trị thực nghiệm cho tiêu thụ xăng dầu Loại động Mức tiêu thụ nhiên liệu lên đến [g/kWh] 350 270 250 240 Động nhỏ Động xe máy Động SI ô tô Động diesel phun gián tiếp ô tô Động diesel 200 tăng áp DI ô to Động xe tải tăng 190 áp Động chéo 156 Hiệu lên đến [%] 25 32 35 35 42 45 54 Hình 3-12 Các giá trị thực nghiệm cho mức tiêu thụ nhiên liệu hiệu điểm tốt 76 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo NGUYỄN HUY CHIẾN, thầy giáo trực tiếp hướng dẫn tập lớn kết cấu động cho chúng em Khó có từ nói hết vất vả thầy giúp chúng em hồn thành tập lớn Em nói lời cảm ơn lời chúc sức khỏe đến thầy gia đình Em xin gửi lời cảm ơn đến tồn thầy giáo khoa cơng nghệ ô tô trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Trong suốt trình học tập trường chúng em tiếp thu nhiều kiến thức quý báu trình học tập từ tận tâm bảo thầy cô giáo giảng đường Sự dạy dỗ thầy cô bước đệm làm móng cho cơng việc chúng em sau Một lần em xin chân thành cảm ơn tất người! Tài liệu tham khảo GT môn KC động DHCN Tài liệu khí Service Manual Engine Audi 77 ... lanh - Thân máy có xilanh đúc liền với thân gọi than máy kiểu xi lanh Hình 2.1.1 thân máy kiểu xi lanh - Khi xilanh làm riêng ống lót lắp vào than ta có thân máy kiểu vỏ thân Hình 2.1.2 thân máy. .. dạng đặc điểm thân máy động kì - Thân máy động kỳ dung xupap treo có cấu tạo đơn giản so với thân máy động kỳ dung xupap đặt Thân máy động kỳ dùng xupap đặt có cấu tạo phức tạp, thân máy khơng nơi... tra mặt phẳng thân máy Dùng thước thẳng đặt lên mặt phẳng lắp ghép thân máy, sau dùng đo khe hở thân máy thước thẳng, khe hở vị trí khơng đồng chứng tỏ mặt lắp ghép thân máy với nắp máy không phẳng