nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn, kiểm nghiệm các chi tiết của hệ thống

Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
30
Lời nói đầu
Ngy nay ngnh động cơ đốt trong vẫn chiếm một vị trí vô cùng quan
trọng v khẳng định đợc u thế của mình. Đó l thiết bị động lực chủ yếu
đợc sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực nh giao thông vận tải, nông nghiệp,
công nghiệp
Động cơ đốt trong sử dụng đợc những điều kiện khí hậu khác nhau,
nh vùng nhiệt đới nóng ẩm, vùng Cực Bắc. Tổng công suất của các động cơ
đốt trong chiếm khoảng 95% công suất các thiết bị. Kỹ thuật sử dụng v thiết
kế, chế tạo động cơ đốt trong đang trên đ phát triển.
ở nớc ta trớc Cách mạng Tháng Tám cơ sở vật chất của các ngnh
chế tạo cơ khí hầu nh không có gì, ngnh động cơ đốt trong hầu nh chỉ bó
hẹp trong phạm vi sửa chữa, thay thế v sử dụng bảo dỡng, trên khắp nớc ta
không có một Nh máy no có khả năng sản xuất phụ tùng chính của động cơ.
Nhng chỉ sau 20 năm từ ngy Cách mạng Tháng Tám thnh công đến nay
ngnh động cơ đốt trong ở nớc ta đã phát triển, các Nh máy sửa chữa ô tô,
máy kéo của nớc ta đã chế tạo đợc các phụ tùng thay thế nh Nh máy cơ
khí Trần Hng Đạo đã sản xuất hng loạt các động cơ Diezel 2-20; 4-40 v
đặc biệt l năm 1962 kết hợp với Trờng Đại Học Bách Khoa H Nội cùng với
các Xí nghiệp khác Nh
máy Cơ khí Trần Hug Đạo đã chế tạo thnh công
chiếc máy kéo Tháng Tám.
Hiện nay có rất nhiều Nh máy cơ khí chế tạo phụ tùng động cơ đốt
trong, phụ tùng ôtô máy kéo nh Nh máy Chế tạo phụ tùng ôtô số 1, Nh
máy chế tạo động cơ Diezel Sông Công - Thái Nguyên.
Mặt khác nớc ta vẫn nhập v sử dụng nhiều động cơ đốt trong, ôtô,
máy kéo của nớc ngoi. Điều đó đòi hỏi ngời cán bộ kỹ thuật phải biết
những kết hợp khoa học tiên tiến để giải quyết những vấn đề xảy ra trong thực
tế sản xuất.

Động cơ M3 - 240 đợc chế tạo tại Liên Xô v đợc lắp trên xe
Benlaz nhập vo nớc ta từ lâu. Động cơ có 12 xilanh dùng nhiên liệu l
Diezel với công suất l 360 mã lực, có hệ thống lm mát bằng nớc cỡng bức
một vòng tuần hon kín.
Để đáp ứng đợc yêu cầu m động cơ M3-240 đợc thiết kế lắp trên
xe ôtô vận tải cỡ lớn phục vụ trên mỏ với hệ thống lm mát bằng nớc cỡng
bức một vòng tuần hon kín l thích ứng v hợp lý cho động cơ. Trong khi đó
để tìm hiểu hệ thống lm mát v tính toán xem các chi tiết trong hệ thống lm
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
31
mát khi lm việc có khả năng ổn định, tuổi thọ các chi tiết trong động cơ có
cao không. Xuất phát từ thực tế đó em đợc giao đề ti Tìm hiểu nguyên lý
lm việc của hệ thống bôi trơn, cân bằng nhiệt, tính toán kiểm nghiệm các chi
tiết trong hệ thống bôi trơn của động cơ M3-240.
Đề ti bao gồm các nội dung chính sau:
Phần I: Giới thiệu chung về đặc tính kỹ thuật xe Benlaz 540 v động cơ
M3-240.
Phần II: Tính toán chu trình công tác của động cơ M3-240.
Phần III: Cấu tạo v nguyên lý lm việc của hệ thống v của từng bộ
phận của bôi trơn động cơ.
Phần IV: Tính toán kiểm nghiệm hệ thống bôi trơn ổ trục bơm dầu, lọc
dầu thấm, lọc ly tâm, két mát dầu.
Phần V: Quy trình v các thông số kỹ thuật sửa chữa hệ thống bôi trơn
khi đại tu ô tô.
Phần VI: Thiết kế thiết bị kiểm tra bầu lọc dầu sau sửa chữa.
Với sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của PGS.TS Phạm Minh Tuấn đã dẫn
dắt em từng bớc trong quá trình tính toán v sự giúp đỡ nhiệt tình của các
Thầy, Cô trong Bộ môn Động cơ đốt trong cùng các bạn đồng nghiệp để em
hon thnh tốt nhiệm vụ đợc giao.

Vì thời gian có hạn, trình độ còn hạn chế v lần đầu tiên em đợc giao
nhiệm vụ lớn ny cho nên không tránh khỏi những thiếu sót, em mong các
Thầy, Cô cùng ton thể các bạn đồng nghiệp chỉ bảo v đóng góp chân thnh
để em có kiến thức vững phục vụ trong công tác sau ny.
Một lần nữa em xin chân thnh cảm ơn PGS.TS Phạm Minh Tuấn
cùng các Thầy, Cô giáo bộ môn đã tận tình chỉ bảo để em hon thnh tốt đồ
án của mình.
Cẩm Phả, ngy tháng 06 năm
2009

Sinh viên thực hiện

Hoàng Tiến Hiệp
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
32
Phần 2

tính toán nhiệt động học v động lực học động cơ

A. Các thông số kỹ thuật động cơ 3 240:
1. Động cơ
3 240 l động cơ Diezel 4 kỳ không tăng áp.
2. Công suất động cơ: N
e
= 360 mã lực = 264,78 (kW)
3. Số vòng quay trục khuỷu: n = 2100 (vòng/ph)
4. Đờng kính xilanh: D = 130 (mm)
5. Hnh trình piston: S = 140 (mm)
6. Số lợng xilanh: i = 12

7. Tỷ số nén: = 16,5
8. Thứ tự lm việc các xilanh: 1-12-5-8-3-10-6-7-2-11-4-9
9. Suất tiêu hao nhiên liệu: g
e
= 175 (g/ml.h)
10. Góc phun sớm: = 22
0

11. Góc mở sớm xu páp nạp:
1
= 20
0

12. Góc đóng muộn xu páp nạp:
2
= 56
0

13. Góc mở sớm xu páp thải:
3
= 56
0

14. Góc đóng muộn xu páp thải:
4
= 20
0

15. Chiều di thanh truyền: l = 280 (mm)
16. Khối lợng nhóm piston: m

pt
= 2,780 (kg)
17. Khối lợng nhóm thanh truyền: M
tt
= 4,520 (kg)
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
33
B. Tính toán nhiệt động học v động lực học
Chơng I: Tính toán nhiệt
I. Các thông số cần chọn:
Xác định vận tốc trợt piston:
30
.nS
C
m
=

Trong đó:
S: hnh trình piston; S = 140 mm = 0,14 m
n: số vòng quay trục khuỷu; n = 2100 vòng/ph
Vậy
)/(8,9
30
2100.14,0
30
.
sm
nS
C

m
===
Với C
m
= 9,8 m/s 6,5 m/s
Động cơ
3 240 l động cơ cao tốc.
1. áp suất môi trờng p
0
:
L áp suất khí quyển trớc khi nạp vo động cơ, p
0
thay đổi theo độ
cao, ở nớc ta có thể chọn:
p
0
= 0,1 (MPa)
2. Nhiệt độ môi trờng: T
0

Lựa chọn nhiệt độ theo nhiệt độ trung bình cả năm.
Nớc ta có thể chọn: T
0
= 24
0
C = 297
0
K
3. áp suất cuối quá trình nạp: P
a

áp suất P
a
phụ thuộc vo rất nhiều yếu tố: thông số chủng loại động cơ,
tính năng tốc độ, đờng nạp, tiêt diện lu thông,
Đối với động cơ không tăng áp: P
a
= (0,8 ữ 0,9)P
0

Chọn P
a
= 0,88 P
0
= 0,088 (MPa)
4. áp suất khí thải: P
r

Đối với động cơ có tốc độ thấp có thể chọn P
r
trong phạm vi:
P
r
= (1,03 ữ 1,06)P
0

Ta chọn: P
r
= 1,10 P
0
= 1,10 . 0,1 = 0,110 (MPa)

5. Nhiệt độ khí thải: T
r

Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
34
Đối với động cơ Diezel: T
r
= (700 ữ 900)K
Chọn T
r
= 800K
Chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót m = 1,5
6. Hệ số nạp thêm:

1

Phụ thuộc chủ yếu vo pha phối khí, thờng chọn trong khoảng:

1
= 1,02 ữ 1,07
Ta chọn:
1
= 1,02
7. Hệ số hiệu đính đồ thị công:

t

Tỷ nhiệt của môi chất công tác thay đổi rất phức tạp nên ta thờng phải
căn cứ vo hệ số d lợng không khí để hiệu đính với động cơ Diezel có

1

= 1,2 ữ 1,8
Vậy chọn:
t
= 1,1
8. Hệ số quyết buồng cháy:

2

Với động cơ không tăng áp:
t
= 1
9. Mức độ sấy nóng môi chất:

T
Chủ yếu phụ thuộc vo quá trình hình thnh khí hỗn hợp bên ngoi hay
bên trong xilanh:
Với động cơ Diezel: T = 20K ữ 40K
Với động cơ
3 240 chọn: T = 30K
10. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z:

Z
Thể hiện lợng nhiệt phát ra của nhiên liệu dùng để sinh công v tăng
nội năng ở điểm Z, với lợng nhiệt phát ra khi đốt cháy hon ton 1kg nhiên
liệu.
Do đó
Z
phụ thuộc vo chu trình công tác của động cơ.

Động cơ Diezel có
Z
= 0,65 ữ 0,85
Ta chọn:
Z
= 0,83
11. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b:

b
Môi chất đợc nhân nhiệt lên
b
bao giờ cũng lớn hơn
Z
Thông thờng với động cơ Diezel:
b
= 0,8 ữ 0,9
Chọn
b
= 0,86
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
35
12. Hệ số hiệu đính đồ thị công

d

Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động
cơ với chu trình công tác thực tế do đó không xét đến pha phối khí, tổn thất
lu động của dòng khí, thời gian cháy v độ tăng áp suấtSự sai lệch giữa
chu trình thực tế v chu trình lý thuyết của động cơ Diezel lớn hơn động cơ

xăng vì thế hệ số
d
của động cơ Diezel thờng chọn trị số nhỏ, trong khoảng
ữ 0,97.
Ta chọn:
d
= 0,954
13. Nhiệt trị thấp của nhiên liệu: Q
n

Q
n
= 42.500 (KJ/Kg)
II. Tính toán quá trình công tác của động cơ:
1. Tính toán quá trình nạp:
1.1. Hệ số khí sót:

r

m
a
r
t
a
r
r
r
P
P
P

P
T
TT
1
2.1
02
.
1

)(









+
=




Trong đó m l chỉ số giãn nở đa biến trung bình: m = 1,5
033,0
088,0
11,0
.1.1,102,1.5,16

1
.
088,0
11,0
.
800
)30297(1
5,1
1
=







+
=
r


1.2. Nhiệt độ cuối quá trình nạp: T
a

KT
P
P
TTT
T

a
r
m
m
r
a
rrt
a
342
033,01
11,0
088,0
.800.033,0.1,130297
1

5,1
15,1
1
0
=
+






++
=
+

++
=





Với động cơ không tăng áp T
a
= (310 ữ 350)K. Vậy kết quả trên l phù
hợp.
1.3. Hệ số nạp:

v

Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
36
()( )

+
=
m
a
r
t
a
v
P
P
P
P
TT
T

1
2.1
00
0

1




()( )
802,0
088,0
11,0
.1.1,102,1.5,16
11,0
088,0
.
3029715,16
297
5,1
1
=

+
=
v
v




1.4. Lợng khí nạp mới: M
1
kee
vk
TPg
P
M

10.432
3
1

=
Trong đó:

inV
N
P
h
e
e

30

=


3
22
857,1
4
4,1.3,1.14,3
4

dm
SD
V
h
===


N

e
= 360 mã lực = 265 kW.

)(93,237
7355,0
175
kWg
e
==
Vậy MPamMNP
e
679,0)/(679,0
12.2100.857,1
4.265.30
2
===

723,0
297.679,0.93,237
802,0.1,0.10.432
3
1
==M (Kmol/kg.nl)
1.5. Lợng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu.

+=
32
0
41221,0
1
0
HC
M

Nhiên liệu động cơ Diezel: 1 kg nhiên liệu có:
C = 0,87; H = 0,126; 0 = 0,004
496,0
32
004,0
4
126.0
12
87.0
21,0
1
0
=






+=M (Kmol/kg.nl)
1.6. Hệ số d lợng không khí:

457,1
496,0
723,0
0
1
===
M
M


Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
37
2. Tính toán quá trình.
2.1. Tính tỷ nhiệt:
2.1.1. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí
TmC
v
00209,0806,19 += (kJ/kmol.độ)
2.1.2. Tỷ nhiệt mol trung bình của sản vật cháy:
TmC
T
TmC
v
v
00278,099,20
10.

457,1
36,187
86,427
2
1
457,1
634,1
876,19
10.
36,187
86,427
2
1634,1
876,19
"
5
5"
+=






+++=

+++=




2.1.3. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy:
()()
)./(00211,0844,19
033,01
00278,099,20.033,000209,0806,19
1
.
'
'
'
'
dộkmolkJTmC
TT
mC
mCmC
mC
v
v
r
vrv
v
+=
+
+++

=
+
+
=



2.2. Chỉ số nén đa biến trung bình: n
1

Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc rất nhiều vo thông số kết cấu
v thông số vận hnh nh kích thớc xilanh, loại buồng cháy
Tuy nhiên n
1
lại tăng giảm theo quy luật: tất cả các nhân tố lm cho mỗi
chất mất nhiệt sẽ lm chỉ số n
1
giảm.
Giả thiết quá trình nén l đoản nhiệt, ta có thể xác định n
1
nh sau:
()
1
2
314,8
1
1
'
'
++

=
n
a
v
v
T
b
a
n


Thông thờng: n
1
= 1,36 ữ 1,37
Trong đó:

5,16
3,342
00211,0
2
838,19
'
'
=
=
=
=

KT
b

a
a
v
v

Chọn sơ bộ n
1
= 1,368 thay vo ta có:
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
38

()
VPVT
v
=
=
++
=

368,0368,0
15,16.3,342.00211,0838,19
314,8
1368,1
1368,1'

Vậy chọn n
1
= 1,368 l đợc
2.3. áp suất cuối quá trình nén: p

c

P
c
= P
a
.
n1
= 0,088.16,5
1,368
= 4,074 Mpa
2.4. Nhiệt độ cuối quá trình nén:
T
c
= T
a
.
n1-1
= 342,3. 16,5
1,368-1
= 959 K
2.5. Lợng môi chất cuối quá trình nén: M
c

M
c
= M
1
+ M
r

= M
1
(1 +
r
)
M
c
= 0,723 (1 + 0,033) = 0,767 (kmol/kg.nl)
3. Tính toán quá trình cháy:
3.1. Hệ số thay đổi phần tử lý thuyết:

0


044,1
496,0.457,1
32
004,0
4
126,0
1
.
32
0
4
1
0
0
=
+

+=
+
+=
M
H



3.2. Hệ số thay đổi phần tử thực tế:


042,1
033,01
033,0044,1
1
0
=
+
+
=
+
+
=
r
r

3.3. Hệ số thay đổi phần tử thực tế tại điểm Z
041,196,0.
033,01
1044,1
1
96,0
86,0
83,0
.
1
1
1
0
=
+

+=
===
+

+=
Z
b
Z
Z
Z
r
Z
X
X

3.4. Lợng sản vật cháy:
M
2
= M
1
+ M =
0
.M
1
= 1,004.0,723 = 0,755 (kmol/kg.nl)
3.5. Nhiệt độ tại điểm Z:
Tính T
Z
bằng cách giải phơng trình cháy của động cơ.
Đối với động cơ Diezel ta có:
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
39

()
(*) 314,8
)1(
.

"'
1
ZpZZcv
r
HZ
TmCTmC
M
Q



=++
+


86,21959.00211,0838,19
2
'
''
=+=+=
c
v
vv
T
b
amC (kJ/kmol.độ)

314,8
'"
+=

vpz
mCmC (kJ/kmol.độ)

"
pz
mC
l tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy tại Z
Xác định tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình tại điểm Z:

()
()
()
()()( )
()
Zvz
ZZ
vz
Z
r
Z
vZ
r
Zv
vz
TmC
TT
mC
XX
mCXXmC
mC

00276,0956,20
96,01
044,1
033,0
96,0.044,1
00209,0802,1996,01
044,1
033,0
96,000278,099,20.044,1
**
1.
1.
"
"
0
0
'
0
"
0
"
+=
+






+

++






++
=
+








+
+








+
=

Vậy
Zvzpz
TmCmC 00276,027,29314,8
""
+=+=

Chọn hệ số tăng áp suất = 1,5
Thay tất cả vo phơng trình (*) ta đợc:

()
()( )
077,8054946,3000287,0
00276,027,29041,15,1.341,886,21
033,01.723,0
10.5,42.83,0
2
3
=+
+=++
+
ZZ
ZZ
TT

TT

Giải phơng trình đợc: T
Z
= 2192 K
Đối với động cơ Diezel có T
Z
= (1800 ữ 2200)K
Vậy T
Z
= 2192 K l phù hợp.
Với T
Z
= 2192 K -> ta có tỷ số tăng áp suất.
= 1,55
3.6. áp suất tại điểm Z: P
Z
=

.P
c
= 1,55 . 4,074 = 6,314 (MPa)
4. Quá trình giãn nở:
4.1. Tỷ số giãn nở ban đầu:
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
40

535,1
55,1

1
.
959
2192
.041,1
1
===


c
Z
Z
T
T

4.2. Tỷ số giãn nở sau:
479,10
535,1
5,16
===




4.3. Chỉ số giãn nở đa biến trung bình:
()
()
()
***
.

2.).1(
).(
314,8
1
"
"
1
2
bZ
vz
vz
bZr
HbZ
TT
b
a
TTM
Q
n
+++
+

=



Trong đó:

1
2

=
n
Z
b
T
T

: nhiệt độ tại điểm B (K)

00276,0
2
956,20
'"
"
=
=
vz
vz
b
a

Chọn sơ bộ n
2
= 1,26 thay vo (***) ta có:

()
()( )
26,026,0
5,16

1
1.00276,0956,20
11822192042,1.033,01723,0
10.5,42.83,086,0
314,8
126,1
26,0
3
=






+++
+

=

Vậy chọn n
2
= 1,26 l phù hợp.
K
T
T
n
Z
b
1182

5,16
2192
26,01
2
===



4.4. áp suất quá trình giãn nở:
317,0
497,10
314,6
26,1
2
===
n
Z
b
P
P


4.5. Kiểm tra nhiệt độ khí thải:
K
P
P
TT
m
m
b

r
br
trinh
831
317,0
11,0
.1182
5,1
5,0
1
=






=








=


Kiểm tra:

%71,3%100.
831
800831
%100.
)(
=

=

=
r
chonrr
r
T
TT
T

-> T
r
15% thoả mãn
r
T
Vậy chọn
r
T
trên l đúng.
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
41
III. Tính toán các thông số của chu trình công tác:

1. áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết:
'
i
P
)(
1
1
1
11
1
1
.
.
1
.
1
1
1
2
1
'
12
1
MPa
nn
M
P
P
nn
n

a
i























+

=

)(866,0
5,16
1
1
1368,1
1
479,10
1
1
126,1
535,1.55,1
55,1.
15,16
5,16.088,0
'
1368,1126,1
)1535,1(
368,1
'
MPaP
P
i
i
=

+

=



2. áp suất chỉ thị trung bình thực tế :

i
P
Pi =
di
P

.
'

= 0,866 . 0,954 = 0,826 (MPa)
Trong đó:
d
l hệ số hiệu đính đồ thị công đợc chọn theo tính năng v
chủng loại động cơ.
3. Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị: g
i


)./(195
297.826,0.723,0
802,0.1,0.10.432

10.432
3
00
0
3
hkwgg
TPM
p

g
i
i
v
i
==
=


4. Hiệu suất chỉ thị:

i

434,0
5,42.195
10.6,3
.
10.6,3
33
===
Hi
i
Qg


5. áp suất tổn thất cơ giới trung bình: P
m

áp suất ny đợc biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính với tốc độ trung
bình của piston.

Đối với động cơ Diezel:
P
m
= A + B . C
m
= 0,03 + 0,012 . 9,8 = 0,1476 (MPa)
6. áp suất có ích trung bình: P
e

P
e
= P
i
- P
m
= 0,826 - 0,1476 = 0,6784 (MPa)
7. Hiệu suất cơ giới:

m


8205,0
8227,0
6751,0
===
i
e
m
P
P

8. Suất tiêu hao nhiên liệu có ích: g
e

Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
42
)./(238
8205,0
195
hkwg
g
g
m
i
e
===


9. Hiệu suất có ích:

e


3561,08205,0.432,0. ===
mie

10. Kiểm nghiệm đờng kính xilanh: D (mm)

)(858,1
2100.12.6784,0
360.7355,0.4.30

30
.
.4
3
dm
niP
N
V
S
V
D
e
e
h
h
===
=



Diện tích =
)(99,129)(2999,1
40,1.14,3

858,1.4
.
.4
mmdm
S
V
h
===


D = D
t
- D
H
= 130 - 129,99 = 0,010 (mm)
So với đờng kính ban đầu thì sai lệch 0,01 0,1 l đảm bảo.
IV. Vẽ và hiệu đính đồ thị công:
Lập bảng tính toán quá trình nén và quá trình gin nở:
Ta có:
120,01199,0
15,16
858,1
1
==

=

=

h

c
V
V
(dm
3
)
Từ các kết quả tính toán trên ta có:
P
0
= 0,1 (MPa) n
1
= 1,368
P
a
= 0,088 (MPa) n
2
= 1,26
P
b
= 0,317 (MPa)
= 1,535
P
z
= 6,341 (MPa)
= 16,5
P
c
= 4,674 (MPa) V
c
= 0,12 (dm

3
)
* Giả thiết quá trình nạp áp suất bằng hằng số; P
a
= 0,088 (MPa)
* Giả thiết quá trình thải áp suất bằng hằng số: P
r
= 0,11 (MPa)
1. Xác định quá trình nén ac; quá trình gin nở Z
b

* Quá trình nén:
Ta có: P.V
n1
= const
-> P
x
.
11
.
n
cc
n
X
VPV =
Đặt V
x
= i.V
c
. Trong đó: i = 1 ữ

Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
43

1
11
1
.
n
cX
n
c
c
c
n
x
c
cX
i
PP
Vi
V
P
V
V
PP
=>

=








=

* Quá trình giãn nở:
P.V
n2
= const
-> P
x
.
12
.
n
zz
n
X
VPV =

Đối với động cơ Diezel thì
V
z
=V
c
. vì
c
z
V
V
=



2
2
.
n
n
zX
i
PP

=
Bảng xác định quá trình nén và quá trình giãn nở

Quá trình nén Quá trình giãn nở
1
1
n

cX
i
PP
=
2
2
.
n
n
zX
i
PP

=
iV
c
1
n
i

MPa mm
2
n
i

MPa mm
1 V
c
1 4,074 162,96 1,000
V

c
1,789 2,277 91,08 1,709 6,314 250
2 V
c
2,851 1,578 63,12 2,395 4,524 168,408
3 V
c
4,495 0,906 36,24 3,992 2,714 107,4426
4 V
c
6,662 0,612 24,48 5,736 1,889 74,78
5 V
c
9,040 0,451 18,04 7,598 1,426 56,452
6 V
c
11,601 0,351 14,04 9,560 1,133 44,85
7 V
c
14,325 0,284 11,36 11,610 0,933 36,935
8 V
c
17,196 0,237 9,48 13,737 0,789 31,235
9 V
c
20,202 0,202 8,08 15,935 0,680 26,92
10 V
c
23,335 0,175 7,0 18,197 0,595 23,55
11 V

c
26,584 0,153 6,12 20,519 0,528 20,9
12 V
c
29,945 0,136 5,44 22,896 0,473 18,725
13 V
c
33,410 0,122 4,88 25,326 0,428 16,94
14 V
c
36,975 0,110 4,4 27,805 0,390 15,44
15 V
c
40,634 0,100 4,0 30,330 0,357 14,13
16 V
c
44,385 0,092 3,68 32,900 0,329 13,02
16,5 V
c
46,293 0,088 5,32 34,200 0,317 12,54

Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
44
Từ các thông số đợc chon: việc vẽ đồ thị so với lý thuyết phải tơng
đối chính xác nên sau khi vẽ xong ta phải hiệu đính lại số điểm trên đồ thị.
Trục honh V
c
thể hiện = 230 mm ~ 16,5 V
c

->
v
= 0,0086 (dm
3
/mm)
Trục tung biểu diễn P
z
= 250mm ~ 6,314 V
c
->
p
=
mmMPa /025,0
250
314,6
=









==

==
mm
mMN
mm
dm
mm
V
p
c
v
2
3
/
025,0
250
314,6
0086,0
1



Vẽ đồ thị Brick đặt giá trên đồ thị P -V
Ta có: 00
tt
= 75,8
2.280

70
2
.
2
2
===
R
L
RR

(mm)
Bd: S = 140 mm
)(648,0
216
140
mm
mm
S
==


00
bd
= )(5,13
648,0
75,8
mm=
2. Vẽ đờng nén và đờng gin nở:
Vẽ trên giấy ôly.
- Trục tung thể hiện áp suất p (MPa)

- Trục honh thể hiện dung tích công tác: V (dm
2
)
- Chọn tỷ lệ xích hợp lý:






=








=
=
mm
MPa
mm
mMN
mmdm
p
v
025,0
/

025,0
)/(0086,0
2
3



- Đờng P
0
trùng với đờng đậm trên giấy vẽ.
- Vẽ hai đờng nạp v thải bằng 2 đờng song song với trục honh v đi
qua 2 điểm P
a
, P
r.

P
a
= 0,088 (MPa)
P
r
= 0,11 (MPa)
Căn cứ vo các giá trị ở bảng trên ta vẽ đờng nén v đờng giãn nở.
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
45
3. Hiệu đính các điểm trên đồ thị công:
Trớc khi hiệu đính đồ thị công ta phải xây dựng đồ thị Brick đặt phía
trên đồ thị công.
- Xác định tâm của Brick: (0

-
)

)(75,8
2
25,0.70
00
25,0
280.2
140
.2
2
.
00
'
'
mm
L
S
L
R
R
HH
==
====
=



00

bđ
5,13
648,0
75,8
'00
===
s
tinh


3.1. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp: điểm (a)
Từ 0

của đồ thị Brick xác định góc đóng muộn xupap thải.
2
= 20
0
,
bán kính ny cắt vòng Brick ở a

, từ a

dòng xuống đờng song song với trục
tung cắt đờng P
a
ở a.
Nối điểm r trên đờng thải với a, ta có đờng chuyển tiếp từ đờng thải
sang đờng nạp.
3.2. Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén: (C)
áp suất cuối quá trình nén P

c
đợc xác định

()
()
)(82,4074,4314,6
3
1
074,4
3
1
'
MPa
PPPP
czcc
=+=
+=

P
c vẽ
= 8,192
025,0
82,4
=
Vậy có:
)(8,192
025,0
82,4
'

mmOC ==
Điểm C trên đờng nén tách khỏi đờng nén lý thuyết đợc xác định
theo góc phun sớm = 22
0

Từ đồ thị Brick dóng xuống đờng nén ta xác định đợc điểm C, dùng
1 cung thích hợp với C - C
3.3. Hiệu đính điểm đặt P

zmax
thực tế:
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
46
áp suất P
zmax
trong thực tế không duy trì hằng số, đoạn từ 1V
c
đến V
c

nh trên đồ thị công lý thuyết (đoạn ZZ

).
Theo thực nghiệm điểm P
zmax
l tại 372
0
ữ 375
0

tức l 12
0
ữ 15
0
sau
ĐCT của quá trình cháy giãn nở.
Trên đồ thị Brick ta kẻ góc 15
0
rồi dóng xuống đồ thị công cắt tại Z.
Dùng 1 cung thích hợp nối điểm C với điểm Z v đờng cháy giãn nở.
3.4. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình thải thực tế (b):
Căn cứ vo góc mở sớn xupáp thải
1
= 56
0
. Xác định
1
trên Brick
dóng song song trục tung cắt đờng thải ở đâu thì điểm đó l điểm (b

)
Xác định điểm (b

). áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế (Pb

) thờng
thấp hơn áp suất của quá trình giãn nở lý thuyết do xupap thải mở sớm.

() ()
)(2135,011,0317,0

2
1
11,0
2
1
"
MPaPPPP
rbrb
=+=+=


)(12,7
03,0
2135,0
"
mmP
b
==
Sau khi xác định đợc v b

dùng cung thích hợp để nối lại. Nh vậy đã
có đồ thị công chỉ thị dùng cho phần tính toán động lực học.
4. Đồ thị công:

Hình 2.1. Đồ thị công
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
47
Chơng II: Tính toán động học và động lực học
I. Vẽ đờng biểu diễn các quy luật động học:
Các đờng ny đều đợc vẽ trên 1 honh độ thống nhất ứng với hnh
trình piston: S = 2R. Vì vậy đồ thị đều lấy honh độ ứng với V
h
của đồ thị
công (từ điểm 1V
c
ữ V
c
)
1. Đờng biểu diễn hành trình piston:
()

fx =

Vẽ theo phơng pháp đồ thị dùng vòng tròn Brick đã vẽ ở phần hiệu
đính để vẽ.
+ Chọn tỷ lệ xích: 0,6 mm/độ ->
6,0=
x

(mm/độ)
+ Chọn gốc toạ độ cách góc đồ thị công l 180 mm ở phía dới.
+ Từ tâm O

của đồ thị Brick vẽ các bán kính ứng với các góc 10
0
, 20
0
,
30
0
, 180
0
tơng ứng trên trục tung của đồ thị
()

fx = để xác định chuyển vị
x tơng ứng.
Cách vẽ:
+ Từ các góc 10
0
, 20
0
, 30
0
, ,180
0
trên vòng tròn (O

) kéo ra cắt vòng
tròn (O) ở đâu thì dòng song song trục tung xuống phía dới. Từ các góc
tơng ứng trên trục tung dòng song song với trục honh cắt các đờng dóng
trên Brick xuống.
+ Nối các điểm cắt nhau đó ta đợc 1 đờng thể hiện hnh trình piston.
2. Đờng biểu diễn tốc độ piston:
()

fv =
- Vẽ đờng biểu diễn tốc độ piston theo phơng pháp đồ thị vòng.
Ta đã có:







2sin
2
.sin
2sin
2
sin
RR
RV
w
w
+=

+=

- Vẽ nửa vòng tròn tâm O bán kính R, phía dới đồ thị
()

fx = (sát mép
dới của giấy vẽ).
- Vẽ vòng tròn tâm O có bán kính
)(53,14
2
mm
R
=


- Chia nửa vòng tròn (O,R) v vòng tròn (O,R/2) thnh 18 phần theo
chiều ngợc nhau.
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
48
- Từ các điểm chia trên vòng tròn (O,R) kẻ các đờng song song với
trục tung, các đờng ny sẽ cắt các đờng song song với trục honh xuất phát
từ các điểm chia tơng ứng trên vòng tròn (O,R/2) tại các điểm a, b, c,
- Nối các điểm a, b, c, tạo thnh các đờng cong giới hạn trị số của
tốc độ thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với trục tung tính từ điểm cắt

nửa vòng tròn (O,R) của bán kính ny tạo thnh với trục honh các đờng
cong abc.
- Dùng đồ thị
()

fv =
v Brick để vẽ
()

fv =

+ Từ đờng tròn Brick ứng với góc (theo điểm chia) ta xác định đợc
các giá trị X


+ Từ
()

fv = ứng với góc ta xác định đợc các giá trị V



+ Trên toạ độ V-X ta đặt các điểm có toạ độ (V

, X

)
+ Nối các điểm đó ta đợc đồ thị
()

fv =
3. Đờng biểu diễn gia tốc piston:
()

fJ =
- Vẽ đờng ny theo phơng pháp Tôlê.
- Chọn cùng honh độ với trục
()

fx = . Vẽ theo các bớc sau:
+ Chọn tỷ lệ xích:
40=
j

(m/s
2
/mm)
+ Tính:

)/(8,219
30
2100.14,3
30
.
2
srad
n
===

()
()
)/(30,422725,018,219.07,0
)/(1.
22
22
max
sm
smRJ
=+=
+=


()
()
)/(4,253625,0.8,219.07,0.3 3
)/(4,253625,018,219.07,0
)/(1.
222
22
22
max
smREF
sm
smRJ
===
==
=

Trục honh trùng với trục honh của
()

fx = , đặt trục honh l AB =
2R, điểm A
điểm D.
)(4,63
40
4,2536
)(7,105
40
30,4227
min
max
mm
J
BD
mm
J
AC
i
i
=

==
===

Từ điểm A tơng ứng với ĐCT lấy AC = J
max

Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
49
Từ điểm B tơng ứng với ĐCT lấy BD = J
min

Nối C với D cắt trục honh tại E, lấy EF về phía BD. Nối C với F v F
với D; đẳng phân định hớng CF v FD nh hình vẽ, nối các điểm 11, 22,
33, Vẽ đờng bao trong với tiếp tuyến 11, 22, 33, ta có đờng cong biểu
diễn
()
xfJ =

Hình 2.2. Đồ thị động lực
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
50
II. Tính toán động lực học:
1.Các khối lợng chuyển động tịnh tiến:
m = m
np
+ m
1

Trong đó:
m
np
l khối lợng nhóm piston tính trên đơn vị diện tích piston.
Với:
- m
pt

: khối lợng piston
- m
c
: khối lợng chốt
- m
xm
: khối lợng xécmăng
- m
vh
: khối lợng vòng hãm.
55,209
13,0.14,3
4.78,2
4
22
====
D
M
F
M
m
np
d
np
np

(kg/m
2
)
m

1:
khối lợng thanh truyền phân bố về tâm chốt piston tính trên đơn vụ
diện tích piston.
m
1
= (0,28 ữ 0,29).m
tt

= 0,28.4,52 = 1,265
35,95
13,10.14,3
4.265,1
4
22
11
1
====
D
M
F
M
m
d

(kg/m
2
)
Vậy m = m
np
+ m

1
= 209,55 + 95,35 = 304,9 (kg/m
2
)
2. Các khối lợng chuyển động quay:
m
K
= m
2
+ m
ch
+ m
0m
(kg/m
2
)
Trong đó:
m
2
= (m
tt
- m
1
) l khối lợng của thanh truyền quay dẫn về tâm chốt
khuỷu tính trên đơn vị diện tích piston (kg/m
2
)
4,340
13,0.14,3
4.52,4

2
===
d
tt
tt
F
M
m

m
2
= 340,7 - 95,35 = 245,35 (kg/m
2
)
3. Vẽ đờng biểu diễn lực quá trình:
()
xfPj =

Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
51
Sử dụng phơng pháp Tôlê nhng honh độ đặt trùng với đờng P
0
của
đồ thị công v vẽ đờng
()
xfPj =
, tức cùng chiều với
()
xfJ =

.
- Chọn tỷ lệ xích
P
cùng với tỷ lệ xích với đồ thị công:






=
mm
Mpa
P
KT
30
1

- Chọn tỷ lệ xích cùng với tỷ lệ xích honh độ của
()
xfJ =
).1(
2
max

RmPj = (MPa)
8,1288904)25,01(8,219.07,0.9,304
2
min
=+= Pj (Pa)

9,773342)25,01(8,219.07,0.9,304
2
min
== Pj (Pa)
Giá trị: 3.m.R.
2
. = 3.307,9.0,07.219,8
2
.0,25 = 9,73342 (Pa)
Lấy tỷ lệ xích:






=
mm
MPa
P
30
1


Ta có:
55,51
025,0
8,1288904
025,0
max

''
===
J
CA (mm)
9,30
025,0
9,773342
025,0
min
''
===
J
DB (mm)
9,30
025,0
7411096,0
025,0
''
''
===
tinh
FE
FE
(mm)
4. Đờng biểu diễn:
()
xfv =
Dùng phơng pháp đồ thị vòng ta xác định đợc đồ thị
()

fv = . Muốn
chuyển đồ thị trên tạo độ ny thnh đồ thị
()
xfv = biểu diễn trên cùng toạ độ
với
()
xfJ = ta phải chuyển đổi toạ độ qua đồ thị Bride.
- Xác định trị số của (v) ứng với góc = 10
0
; 20
0
; 30
0
;
- Đặt các giá trị của (v) ny trên các tia song song với trục tung nhng
xuất phát từ góc tơng ứng trên Bride (ví dụ 90
0
trên đồ thị
()
xfv = phải đặt
trên tia 0

; 90
0
).
- Nối các điểm mút ta có đờng
()

fv = .
* Chú ý: Vẽ đúng điểm V

max
sẽ ứng với điểm j = 0.
5. Triển khai đồ thị công trên toạ độ P - V thành
()

fP =
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
52
Chọn tỷ lệ xích


= 2
0
/mm. Nh vậy ton bộ chu trình 720
0
sẽ ứng với
360
0
mm. Đặt honh độ ny cùng trên đờng đậm biểu diễn P
0
v cách ĐCD
của đồ thị công khoảng (4 ữ 5) cm.
- Tỷ lệ xích:


= 60
- Xác định trị số của P
kt
ứng với các góc của đồ thị Bride rồi đặt các

giá trị ny trên toạ độ P - .
- Động có Diezel P
max
xuất hiện ở 372
0
ữ 375
0
.
6. Khai triển đồ thị
()
xfPj =
thành
()

fPj =

Khai triển đờng
()
xfPj =
thành
()

fPj =
cũng thông qua Bride để
chuyển toạ độ. Nhng toạ độ P - phải đặt đúng các vị trí số ân, dơng của
Pj.
7. Vẽ đồ thị
()

fP =

P


= P
kt
+ Pj.
Việc xây dựng đờng
()

fP =

chỉ l việc cộng toạ độ các giá trị tơng
ứng của P
kt
v Pj.
8. Vẽ đồ thị tiếp tuyến T= f(

)
Ta có:



cos
)sin(
+
=

PT (MPa)

Giá trị



cos
)sin(
+
đợc tra trong bảng phụ lục của Giáo trình Hớng dẫn
tính toán động cơ đốt trong.
Sau khi đợc các giá trị thì ta lập bảng, từ bảng ta vẽ đợc đồ thị T=
f(

)
Đồ thị T= f(

) đợc vẽ trên cùng hệ toạ độ với đồ thị P

v có cùng tỷ
lệ xích với đồ thị P

.

T
= 0,025 (Mpa/mm
2
)
9. Vẽ đồ thị pháp tuyến Z = f(

).
Ta có:

cos
)sin(
+
=

PZ (MPa)
Giá trị



cos
)sin(
+
đợc tra trong bảng.
Sau khi tra bảng, lập bảng giá trị, ta vẽ đồ thị Z= f(

).
Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
53
Đồ thị Z= f(

) đợc vẽ trên cùng hệ toạ độ với đồ thị P

v có cùng tỷ
lệ xích với đồ thị P

.
Tỷ lệ xích:
Z
= 0,025 (Mpa/mm
2
)
Với

= 2 (độ/mm)
Các giá trị



cos
)sin(
+
v



cos
)cos(
+
đợc tra ở bảng 2P v 7P căn cứ vo
= R/L = 0,25.

Hình 2.3. Đồ thị khai triển P
kt
+ Pj = P

.


Đồ án tốt nghiệp Trờng Đaị học Bách Khoa - Hà Nội
SV: Hoàng Tiến Hiệp
54
Bảng xác định động lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến
(độ) P

(mm)




cos

)sin(
+

T(mm)



cos
)cos(
+

Z(mm)
0 -50,0 0,0 0,00 1,00 -50,50
10 -50 0,2164 -10,8221 0,9773 -48,8631
20 -47 0,4427 -19,8652 0,9103 -42,7860
30 -41 0,6091 -24,9735 0,8030 -32,9243
40 -35,5 0,7675 -25,7116 0,6614 -22,1556
50 -24,5 0,8915 -21,8409 0,4933 -12,0862
60 -15,5 0,9769 -15,1421 0,3079 -4,7731
70 -6,5 1,0224 -6,6453 0,1149 -0,7469
80 1,5 1,0289 1,5434 -0,0765 -0,1148
90 9,5 1,00 9,500 -0,2582 -2,4529
100 16 0,9407 15,0512 -0,4238 -6,7810
110 21,5 0,8570 18,4262 -,05691 -12,2363
120 25,5 0,7551 19,2561 -,06921 -17,6474
130 28 0,6406 17,9374 -0,7923 -22,1833
140 29 0,5181 15,6239 -0,8707 -25,2503
150 30 0,3909 11,7267 -0,9290 -29,8706
160 30,5 0,2614 7,9720 -0,9690 -29,5559
170 30,5 0,1309 3,9911 -,09924 -30,2668

180 30,5 0,00 0,00 -1,00 -30,5
190 30,5 -0,1309 -3,9911 -0,9924 -30,2668
200 30,5 -0,2614 -1,9720 -0,9690 -29,5559
210 30,5 -0,3909 -11,9222 -0,9290 -28,3351
220 30 -0,5181 -15,5420 -0,8707 -26,1210
230 29 -0,6406 -18,5780 -0,7923 -22,9755
240 27 -0,7551 -20,3888 -0,6921 -18,6855