Đồ án : Tính toán động cơ đốt trong
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (527.3 KB, 52 trang )
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Nhóm đề I
Nội dung bao gồm các phần :
Phần I : Tính toán nhiệt các quá trình =>Tìm ra D,S
Phần II : Tính toán động lực học và động học cơ cấu Biên Tay Quay
Phần III : Tính toán động lực học và động học cơ cấu phân phối khí
Phần IV : Tính toán các hệ thống phụ như bôi trơn, làm mát.
Yêu cầu thiết kế:
- Công suất động cơ N
e
= 60(ml)
- Số vòng quay n = 1500(v/p)
- Số xi lanh i = 4
- Hệ số thời kì τ = 2
- Dạng buồng đốt : Buồng xoáy
1
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
Phần I
TÍNH TOÁN NHIỆT CHO ĐỘNG CƠ DIESEL
I_Quá trình nạp:
1. Tính áp suất tuyệt đối cuối thời kỳ nạp (P
a
)
- Tính theo công thức:
( )
( )
( )
1
2
cmkG
o
ε.T
1ε.
o
.p
'
o
.T
h
η
o
.T
r
p
a
p
−+
=
Trong đó:
+P
r
: Áp suất cuối thời kỷ xả được tính theo công thức thức nghiệm Pê-trôp
P
r
= 1.033(1+0,55.10
-4
.n) = 1.033(1+0,55.10
-4
.1500) = 1.12 (kG/cm
2
)
+T
o
: Nhiệt độ khí quyển, lấy T
o
= 273 + 15 = 288
0
K
+∆T: Độ đốt nóng thêm, lấy ∆T = 12
0
+
'
0
T
: Nhiệt độ khối khí quyển đã bị đốt nóng bởi chu trình trước:
'
0
T
= T
o
+∆T=300
0
K
+
h
η
: Hệ số nạp đầy, lấy
h
η
=0.79.
+ε: Tỷ số nén, chọn ε = 16
+p
0
: Áp suất khí quyển, P
0
= 1 (kG/cm
2
)
- Thay các giá trị trên vào công thức (1) ta được:
( )
( )
2
cmkG0,84
16.288
116.0,79.300.11,12.288
a
p =
−+
=
2. Thể tích cuối thời kỳ nạp V
a
:
- Theo công thức:
2
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
V
a
= ε.V
c
(2)
Ta có thể sơ bộ lấy V
c
= 1 đơn vị thể tích, thay vào (2) ta được
Va= ε.Vc = 16.1= 16 (đơn vị thể tích)
- Thể tích công tác:
V
h
= Va – Vc = 15 (đơn vị thể tích)
3. Nhiệt độ cuối quá trình nạp T
a
:
- Nó được xác định dựa trên cơ sở cân bằng nhiệt lượng của khí mới nạp và phần
khí còn lại.
- Theo công thức:
( )
( )
K316,5
.1,12
850
288
11160,79
816.0,84.28
.p
T
T
p1εη
.Tε.p
T
0
r
r
0
0h
0a
a
=
+−
=
+−
=
(3)
+ T
r
: Nhiệt độ khí còn lại trong xy lanh, T
r
= 850
0
K
II_Quá trình nén:
1. Tính chỉ số đa biến n
1
theo công thức Pe_trôp
1.34
1500
100
1.41
n
100
1.41n
1
=−=−=
2. Tính áp suất cuối thời kỳ nén p
c
:
)(kG/cm34,50,84.16.εpp
21.34
n
ac
1
===
3. Tính thể tích cuối thời kỳ nén V
c
:
Lấy V
c
= 1 (đvtt)
4. Nhiệt độ cuối thời kỳ nén T
c
:
K812,4316,5.16.εTT
011.34
1n
ac
1
===
−
−
III_Tính toán quá trình cháy:
1. Số lượng thành phần khí trước khi cháy:
- Theo công thức: M
c
= M
r
+ L (4)
Trong đó:
3
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
M
c
: Lượng hỗn hợp trước khi cháy (kmol)
M
r
: Số mol khí còn lại sau khi xả (kmol)
L: Lượng khí mới nạp(kmol)
- Lượng khí cấn thiết để đốt cháy hết 1kg nhên liệu tính theo thể tích là:
( )
5
32
O
4
H
12
C
0,21
1
L
22
0
−+=
+Trong đó thành phần các nguyên tố la: H
2
= 13,3 %;O
2
= 1,0 %;C= 85,7 %
Thay vào ta tính được: L
0
= 0,5 (kmol/kg)
- Trong thực tế lượng không khí cần thiết để đốt cháy hết nhiên liệu lơn hơn
L
0t
=α.L
0
= 1,35.0,5= 0,675 (kmol/kg)
+L
0t
: Lượng không khí cần thiết thực tế.
+ α: Hệ số nạp thừa không khí,lấy α=1,35
+ Nếu trong thành phần hỗn hợp có 1kg nhiên liệu lỏng thí số mol mồi mới nạp sẽ
là: L= α.L
0
+1 ∕m
t
, nhưng do tỉ số 1 ∕m
t
thường rất nhỏ có thể bỏ qua để tính toán.
- Hệ số khí còn lại γ được xác định từ phương trình đặc tính:
( )
0,032
1).0,79850.1.(16
1,12.288
η1ε.pT
.Tp
γ
h0r
0r
=
−
=
−
=
Suy ra số mol khí còn lại trong xy lanh là:
M
r
= γ.α.L
0
= 0,022 (kmol/kg)
Vậy số mol mồi mới nạp :M
c
=M
r
+L=0,022+0,675=0,697 (Kmol)
2. Số lượng thành phần khí sau khi cháy:
- Với động cơ điesel α >1, thì nhiên liệu được cháy hoàn toàn.
- Lượng khí sau khi cháy là:
M
Z
= M + M
r
(6)
+ Số mol sản phẩm cháy M
(kmol/kg)0,71
32
0,01
4
0,133
1,35.0,5
32
O
4
H
α.LM
22
0
=++=++=
4
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
⇒
M
z
= M + M
r
= 0,71 +0,022 = 0,73 (kmol/kg)
3. Phương trình cháy của động cơ điesel:
Phương trình cân bằng nhiệt lượng của khí trước và sau khi cháy
( )
( )
( )
7.Tμ.C
α1.α.L
ξ.Q
1,985.λCT
Z
'
P
0
H
V1C
=
+
++
Trong đó:
+ C
v1
: Nhiệt dung phân tử trung bình đẳng tích của môi mới nạp.
C
V1
= A
1
+ B
1
.T
C
= 4,815 + 0,4151.10
-3
.812,4 = 5,152 (kcal/kmol. độ)
+ C
P
’
: Nhiệt dung phân tử tb đẳng áp của sản phẩm cháy
C
P
’
= 1,985 + C
V
’
- C
v
’
là nhiệt dung phân tử tb đẳng tích của sản phẩm cháy
Với α >1 ta có:
C
V
’
= (4,8 + 0,22/α) + (3,7 +3,3/α).10
-4
.T
Z
Thay số vào ta tính được: C
V
’
= 4,963 + 6,144.10
-4
.T
Z
(8)
Suy ra: C
P
’
= 1,985 +4,963 + 6,144.10
-4
.T
Z
= 6,948 + 6,144.10
-4
.T
Z
(9)
+ μ: Hệ số biến thiên phần tử tính toán, thể hiện sự thay đổi số mol
các khí trước khi cháy so với sau khi cháy.
( )
( ) ( )
1,05
γ1αL
32
O
4
H
1
γ1αL
32
O
4
H
γ1α.L
M
M
μ
0
22
0
22
0
C
Z
=
+
+
+=
+
+++
==
* Tính nhiệt độ cuối quá trình cháy T
z
:
Ta có vế trái pt(7) sau khi cháy la:
( )
+
++=
γ
α
1.α.L
ξ.Q
1,985.λCTS
0
H
V1C1
(10)
+ Hệ số sử dụng nhiệt
ξ
= 0,75
+ Năng suất toả nhiệt thấp Q
H
= 9950 (kcal/kg nliệu)
5
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
+ Độ tăng áp λ= P
Z
/P
C
=1,6
Thay vào ta có được:
S
1
=17478,4 kcal
- Thay hết vào pt(7) và giải pt bạc hai ta tìm được T
z
= 2031,2
0
K
* Áp suất cuối quá trình cháy P
Z
= λ.P
C
= 1,6.34,5= 55,2 (kG/cm
2
)
* Thể tích cuối quá trình cháy V
z
:
Từ pt trạng thái tại hai điểm C và Z trên đồ thị trạng thái ta có
V
Z
= ρ.V
C
= (μ/λ.T
Z
/T
C
).V
C
=
64,11.
4,812
2,2031
.
6,1
05,1
=
(đvtt)
IV_ Quá trình giãn sinh công:
- Ta coi chỉ số đa biến n
2
= const, nó được tính theo công thức (CT pêtrôp)
n
2
=1,22 +130/n = 1,3
1. Áp suất cuối thời kỳ giãn:
n2
Zb
δ
1
.pp
=
(12)
- Độ giãn tiếp
76,9
64,1
16
ρ
ε
Z
V
a
V
Z
V
b
V
δ
=====
Thay vào ta được p
b
= 55,2 .
)(kG/cm2,86
9,76
1
2
1,3
=
2. Nhiệt độ cuối thời kỳ giãn:
K1025,5
9,76
1
2031
δ
1
.TT
0
11,3
1n
Zb
2
===
−
−
3. Thể tích cuối thời kỳ giãn:
V
b
= V
a
= ε.V
C
= 16 (đvtt)
4. Quá trình xả :
6
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
V_Tính toán áp suất chỉ thị trung bình:
1. Áp suất chỉ thị trung bình tính toán
( )
( )
−
−
−
−
−
−
−
+−
−
=
−
−
−
−
−
−
−
+−
−
=
11,34
16
1
1
11,34
1
11,3
9,76
1
1
11,3
1,6.1,64
11,641,6
116
34,5
1
1
n
ε
1
1
1
1
n
1
1
2
n
δ
1
1
1
2
n
λρ
1ρλ
1ε
C
p
'
i
p
)
2
(kG/cm8,2=
2. Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p
i
:
- Do có sự lượn tròn đồ thị chỉ thị và do hao tổn công để thực hiện các quá trình
phụ (nạp, xả…) cho nên luôn có p
i
< p
i
’
- Có p
i
= ν. p
i
’
– ∆p
+ ν: Hệ số lượn tròn của đồ thị, lấy ν = 0,92
+ ∆p: Tổn thất của bơm, ∆p = p
r
- p
a
Suy ra p
i
= 0,92.8,2 – (1,12 – 0,84) = 7,264 (kG/cm
2
)
VI_ Tính toán các chỉ tiêu làm việc cơ bạn của động cơ:
1. Hiệu suất chỉ thị η
i
:
Nó đánh gía mức sử dụng nhiệt lượng do đốt cháy nhiên liệu để biến thành
công.
η
i
= F
g
/427Q
H
=
( )
0,357
34,5.9950
1).7,264.812,4.(161,98.0,697
.Qp
p1ε.T1,985.M
η
HC
iCC
i
=
−
=
−
=
7
Nhiệt lượng tương đương công sinh ra
Toàn bộ nhiệt lượng đưa vào động cơ
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
Vậy hiệu suất chỉ thị là η
i
= 35,7 %
2. Hiệu suất cơ học:
i
Ti
i
e
i
e
m
p
pp
p
p
N
N
η
−
===
(13)
Với động cơ kết cấu buồng xoáy thì p
T
= 0,922 + 0,00101.n = 2,437 kG/cm
2
Suy ra
0,665
7,264
2,4377,264
i
p
T
p
i
p
m
η =
−
=
−
=
Vậy hsuất cơ học
m
η
= 66,5 %
3. Công suất chỉ thị N
i
:
(ml)90,23
0,665
60
η
N
N
m
e
i
===
4. Hiệu suất hiệu dụng
e
η
%240,2450,357.0,66
m
.η
i
η
e
η ====
5. Tổn thất công suất cơ học N
T:
N
T
= N
i
– N
e
= 90,23 – 60 = 30,23 (ml)
6. Chi phí nhiên liệu riêng:
(g/ml.h)265
0,24.9950
632.10
.Qη
632
g
3
He
e
===
7. Chi phí nhiên liệu giờ:
(kgnl/h)15,9
10
265.60
10
.Ng
G
33
ee
T
==
VII_Tính toán cân bằng nhiệt động cơ:
- Phương trình cân bằng nhiệt động cơ: Nhiệt lượng sinh ra bằng nhiệt lượng cấp
vào .
Q
H
.G
T
= Q
i
+ Q
K
+ Q
H
’
+ Q
B
(14)
1. Nhiệt lượng cấp vào:
8
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
Q
V
= Q
H
.G
T
= 9950.15,9 = 158205 (kcal/h)
2. Nhiệt lượng sinh ra công chỉ thị Q
i
:
Q
i
= Q
V
.η
i
= 158205.0,357 = 56479,2 (kcal/h)
- Nhiệt lượng biến thành công có ích Q
e
:
Q
e
= Q
V
.η
e
= 158205.0,24 = 37969,2 (kcal/h)
Q
T
: Nhiệt lượng mất đi do khắc phục ma sát và truyền động cho hệ thống
phụ.
Q
T
= Q
i
- Q
e
= 18510 (kcal/h)
3. Nhiệt lượng mất đi theo khí xả Q
K
:
Q
K
= C
P
’
.M.G
T
.T
r
’
– C
pi
.α.L
0
.G
T
.T
0
(15)
- Nhiệt độ đầu ống xả T
r
’
= 1023
0
K
- Nhiệt độ khí nạp T
0
= 288
0
K
- Nhiệt dung phân tử trung bình đẳng áp của khí xả:
C
p
’
= C
V
’
+ 1,985 = 1,985 + (4,8 + 0,22/α) + (3,3/α +3,7).10
-4
.T
r
’
C
p
’
= 6,948 + 6,144.10
-4
.1023 = 7,577 (kcal/kmol. độ)
- Nhiệt dung phân tử trung bình đẳng áp của môi mới nạp:
C
P1
= C
V1
+ 1,985 = 6,8 + 0,415.10
-3
.288 = 6,92 (kcal/kmol. độ)
Thay hết vào (15) ta được
Q
K
= 7,577.0,71.15,9.1023 – 6,92.1,35.0,5.15,9.288 = 66115 (kcal/h)
4. Phần nhiệt lượng mất mát do nhiên liệu cháy không hết Q
H
’
:
Vì α >1 nên Q
H
’
= 0
5. Phần nhiệt lượng truyền cho nước làm mát Q
B
:
Từ pt cân bằng nhiệt ta có: Q
H
.G
T
=Q
i
+Q
k
+Q
H
’
+Q
B
Q
B
= Q
H
.G
T
– Q
i
– Q
K
– Q
H
’
= 158205 – 56479,2 – 66115 =
Q
B
=35610,8 (kcal/h)
VIII_ Xác định các kích thước cơ bản của động cơ:
- Đường kính píton D và bước chạy piton S.
9
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
- Ta chọn thiết kế loại động cơ có đặc tính sau:
+Là loại động cơ diesel 4 thì
+Có hệ số thời kỳ τ = 2
+Động cơ có 4 xy lanh
+Buồng đốt là loại buồng xoay.
+Số vòng quay của động cơ n = 1500 (v/p)
+Tỉ số S/D = 1,2
1. Xác định đường kính xylanh D và hành trình piston S:
- Từ công thức công suất động cơ
)(dm1,863
5.1500.47,264.0,66
450.2.60
.n.i.ηp
.N450.τ
.n.ip
.N450.
V
450.τ
.n.i.Vp
N
3
mi
e
e
e
h
he
e
==
==⇒=
h
V
τ
- Mặt khác ta có V
h
= SπD
2
/4
- Vì S/D = 1,2 suy ra S= 1,2.D thay vào trên ta được
(dm)1,255
1,2.3,14
4.1,863
1,2π
4V
D
4
D1,2π
V
3
3
h
3
h
===⇒=
- Hàmh trình pítong S = 1,2D = 1,2.1,255 = 1,51 (dm)
2. Tính lại các thể tích:
)
3
(dm0,1242
C
V
r
V
)
3
(dm1,987
a
V
b
V
)
3
(dm1,98716.0,1242
C
ε.V
a
V
)
3
(dm0,1242
15
1,863
1ε
h
V
C
V
==
==
===
==
−
=
Thể tích cuối quá trình cháy đẳng áp
)(2,01242,0.64,1.
3
dmVV
cZ
===
ρ
10
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
3. Công suất riêng của động cơ:
Là công suất danh nghĩa ứng với một đơn vị diện tích đáy của tất cả các pistôn.
( )
2
22
e
r
ml/dm12,1
4
π1,255
4.
60
4
πD
i
N
N ===
4. Công suất thể tích N
l
:
( )
3
r
2
e
h
e
l
dmml8
1,51
12,1
S
N
.
4
πD
i
N
i.V
N
N
=====
S
11
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
Phần II
TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU BIÊN_TAY QUAY.
I_Động học cơ cấu:
H1: Cơ cấu biên tay quay
1. Chọn tỷ số động học λ:
- Chọn λ =1/4, để đảm bảo động học cơ cấu và kích thước của động cơ sao cho gọn
nhất.
- Chuyển vị của piton có pt:
x = f(α) = r(1- cosα +( λ/2)sin
2
α) (16)
với λ = r/l = 1/4 và S = 2r
Suy ra chiều dài của biên là l = r/λ = S/2λ = 1,51/(2.0,25) = 3,02 (dm)
r = S/2 = 1,51/2 = 0,755 (dm)
2. Vẽ đồ thị chuyển vị của piton:
- Thay số vào pt(16) ta có pt chuyển vị:
12
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
x = 0,755(1- cosα +(1/8).sin
2
α) (dm) (17)
- Từ pt(17) ta cho các giá trị của góc quay trục khửu α = 0
0
– 720
0
, ta được tương
ứng các giá trị của chuyển vị x, từ đó xác định được các điểm để vẽ đồ thị.
- Dùng Matlab để vẽ đồ thị ta có đồ thị sau:
H2: Đồ thị chuyển vị của pitston X = f(α).
3. Vẽ đồ thị tốc độ chuuyển động của piton
- Ta có
( )
+===
2αsin
2
λ
sinαω.r
dt
dα
.
dα
dx
dt
dx
v
Với ω = πn/30 = π.1500/30 = 157 (rad/s)
Suy ra:
( ) ( )
dm/s2sin
8
1
sinα118,542sin
2
λ
sinα157.0,755v
+=
+=
αα
(18)
- Từ pt(18) ta cho các giá trị của α = 0
0
- 720
0
ta sẽ được các giá trị của vận tốc
đươc các điểm tương ứng trên đồ thị v = f(α)
13
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
- Với mỗi giá trị của α ta được một giá trị của chuyển vị x, tương ứng có giá trị của
tốc độ chuyển vị v, như vậy ta có thể vẽ đồ thi v = f(x)
- Vị trí của góc α tương ứng với v
max:
2
1
4λ
1
4
λ
cosα
2
Vmax
+
+−=
Với λ =1/4 thì
0
Vmax
77α
=
- Dùng Matlab ta vẽ được đồ thị vận tốc chuyển vị của pitston:
H. Đồ thị chuyển vị theo x
14
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
4. Vẽ đồ thị gia tốc píston :
15
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
H4: Đồ thị gia tốc của chuyển động pitston.
( )
( ) ( )
19)
2
(dm/s2αcos
4
1
cosα18610.j
λcos(2α)cosα.r
2
ω
dt
dv
f(α(j
+=
+===
- Từ pt(19) cho các giá trị của α = 0
0
- 720
0
ta được tương ứng các giá trị của gia tốc
j, từ đó ta vẽ được đồ thị gia tốc của piston j = f(α)’
- Tương tự trên ta có thể vẽ được đồ thị của gia tốc phụ thuộc vào chuyển vị j =
f(x).
II_ Động lực học cơ cấu:
- Lực tác dụng lên piston:
P
1
= P + P
J
(20)
P: Áp lực của khối khí giãn nở.
P
J
: Lực quán tính do pitston chuyển động có gia tốc, ở đây pitston chuyển động
tịnh tiến nên P
J
= m.j
16
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
1. Đồ thị áp lực quán tính:
- Khi pitston chuyển động tịnh tiến có gia tốc nó tạo ra lực quán tính P
J
= m.j
- Các khối lượng chuyển động quay sinh ra lực quán tính ly tâm
P
C
= m
r
.r.ω
2
- Áp lực quán tính:
)(kG/cmcos2α
4
1
cosα.r.ω
π.D
4.m
p
4
π.D
m.j
4
π.D
p
22
2
J
22
J
J
+=⇒==
P
+ m: Khối lượng tịnh tiến của cơ cấu
m = m
P
+ m
1
m
P
: Khối lượng nhóm pitston
m
1
: Khối lượng của biên qui đổi về chốt pitston
- Ta có:
J = 18610(cosα + 1/4.cos2α) (dm/s
2
)
= 1861(cosα + 1/4.cos2α) (m/s
2
)
Suy ra:
p
J
=
( )
)(kG/cm2cos
4
1
cosα.1861.
πD
4m
2
2
+
α
Đặt A =
1P
2
1P
2
AA
4
πD
mm
A
πD
4m
+=
+
=⇒
+ Ta có G
b
/F
P
= 0,035 kG/cm
2
; G
P
/F
P
= 0,025 kG/cm
2
+
P
10.F
P
G
.g
P
F
P
G
P
A ==
+
P
10.F
b
G
.g
p
F
b
G
b
A ==
+
bb
1
b1
0,275A
l
0,725ll
A
l
ll
.AA
=
−
=
−
=
17
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
( )
( )
21)
2
(kG/cmcos2α
4
1
cosα6,44.
cos2α
4
1
cosα5)1861.0,035.0,27(0,025
10
1
cos2α
4
1
cosα.1861.
1
A
P
A
J
p
+=
++=
++=⇒
- Tương tự trên ta có thể vẽ được đồ thi thể hiện quan hệ giữa P
J
= f(α)
- Dùng Matlab ta vẽ được đồ thị áp lực quán tính:
H5: Đồ thị áp lực quán tính
18
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
2. Lực quán tính ly tâm P
C
:
- P
C
= m
r
.r.ω
2
Với ω = 157 rad/s ; r = 0,755 (dm)
- Khối lượng quay m
1
= m
2
+ m
K
(*)
+
(kg)0,025
l
0,725l
0,035.
l
l
mm
1
b2
===
, là phần khối lượng của biên quy
đổi về trục khuỷu.
+ m
K
: Khối lượng trục khuyủ.
* Thiết kế trục khuỷu
- Sơ đồ thiết kế trục khuỷu (H.V)
- Ta chọn các thông số:
d
b
=0,7D = 0,7.1,255 = 0,88 (dm) = 8,8 (cm)
d
C
=0,8D = 0,8.1,255 = 1 (dm) = 10 (cm)
l
b
= 0,5D = 0,5.1,255 = 0,63 (dm) = 6,3 (cm)
b
d
=0,25D = 0,31 (dm) = 3,1 (cm)
h = 1,5.D = 1,5.1,255 = 1,88 dm = 18,8 (cm)
r = 0,755 (dm) =7,55 (cm)
19
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
H. Sơ đồ thiết kế trục khuỷu
- Khối lượng phần I:
(kg)3(g)3006
4
3,14.8,8
6,3.7,85.l
4
πd
γγ.Vm
2
b
2
b
II
≈====
- Khối lượng phần II:
(kg)1,1(g)1090
18,8.3,1
3
1
0,2
2
8,8
2
10
7,557,85.hb
3
1
0,2
2
d
2
d
rγγ.Vm
d
bC
IIII
≈=
++−=
++−==
- Khối lượng phần III:
( )
( )
kg0,778
g7783,1
3
2
2
10
7,57,85.18,8b
3
2
2
d
rhγγ.Vm
d
C
IIIIII
≈
=
−=
−==
- Khối lượng phần IV:
( )
(kg)0,702(g)701,5
18,80,28,8/2.3,1
3
2
.
2
1
7,85 h0,2
2
d
b
3
2
.
2
1
γγ.Vm
b
dVIIV
≈=
+=
+==
- Bán kính quán tính của các phần I,II,III,IV:
cm9,17,550,2
2
8,8
3
1
r0,2
2
d
3
1
ρ
cm6,3
2
10
2
10
7,55
2
1
2
d
2
d
r
2
1
ρ
cm8,6
2
10
0,2
2
8,8
2
10
7,55
2
1
2
d
0,2
2
d
2
d
r
2
1
ρ
cm7,55755,0rρ
b
IV
CC
III
CbC
II
I
=+
+=+
+=
=+
−=+
−=
=
+
++−=+
++−=
===
dm
- Qui đối các khối lượng trên về đặt tại cổ biên:
Ta có:
20
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
( )
( )
( )
mkGs
r
m
m
m
m
IVIV
KrIV
/(85,0
55,7
1,9.702,0
/kGs0,65
7,55
0,778.6,3
r
.ρm
m
/kGs1,24
7,55
1,09.8,6
r
.ρm
m.ρm.rm
kg3mm
2
2
IIIIII
KrIII
2
IIII
KrIIIIIIKrII
IKrI
===
===
===⇒=
==
ρ
- Khối lượng qui đổi tổng cộng của các phần quay về tay biên là:
( ) ( )
( )
m/kGs8,48
0,850,651,2423mmm2mm
2
KrIVKrIIIKrIIKrIK
=
+++=+++=
- Khối lượng quay không cân bằng đặt tại cổ biên:
( )
kg8,510,0258,48mmm
K2r
=+=+=
*Vậy lực quán tính ly tâm:
)(15837157.0755,0.51,8P
2
C
N
==
3. Vẽ đồ thị chỉ thị:
Đồ thị gồm các đường : Đường cong nén ép : từ a-> c có phương trình dặc trưng
pv
n1
= const
21
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
- Quá trình cháy : Đẳng tích cz
’
và đường đẳng áp z
’
z .
Quá trình giản nở zb có phương trình đặc trưng: pv
n2
=const.
- Quá trình thải: b
’
r.
-Quá trình nạp: r a
Cách vẽ ;Vẽ các điểm đặc biệt: điểm a có p
a
=0,84 (kG/cm
2
) và V
a
=16 dvtt; điểm r
có p
r
=1,12 (kG/cm
2
) và V
r
=V
c
=1 (dvtt)
điểm c có ;p
c
=34,5 (kG/cm
2
) và V
c
=1 (dvtt)
điểm z có p
z
=55,2 (kG/cm
2
) và V
z
=1,64 (dvtt).
Vẽ đường cong nén ép ac : Xác định them các điểm x trên đồ thị tương ứng với vị
trí piston đi từ điểm chết dưới đến điểm chết trên ;(α=180
0
÷360
0
).
p
a
.V
a
n1
=p
x
V
x
n1
1,34
x
V
16
0,84.
n1
x
V
a
V
.
a
p
x
p
==⇔
(5)
Với mỗi giá trị góc α
0
ta xác định được tương ứng giá trị dịch chuyển piston x(dm)
( theo pt(1)) => ta sẽ xác định được giá trị V
x
tương ứng theo công thức
(dvtt).x
s
15
1.x
4
2
π.D
c
V
x
V +=+=
Thay vào (5) => xác định được tương ứng các giá trị p
x
=> vẽ được đường cong
nén ép theo phương pháp lập bảng .
Tương tự ta vẽ đường cong gian nở Zb ở đây ta xác định thêm các điểm trung gian
p
y
theo công thức
n2
x
V
z
V
z
p
y
p
=
(6)
n2
y
V
1,62
55,2
y
p
=
Tương ứng với α = 360
0
÷ 540
0
=>
x
s
.1,64.x
s
z
V
x
V
36.1414,36
+=+=
22
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
Từ các công thức (1) (2) (3) (4) (5) (6) ta lập các giá trị tương ứng của x, V, p, p
j
,
N, t theo α khi cho α thay đổi từ 0
0
÷ 720
0
=> vẽ được đồ thị x =f(α) ;
p=f(x) ; p=f(α) ….
*Vẽ đồ thị p
i
= f(x) và p
i
= f(α)
- Đường cong nén ép ac
pi=f(α) =
34.1
)
51.1
15
1
16
(84.0
34.1
16
84.0
x
Vx
+
=
(kG/cm
2
)
( )
34.1
2
sin
8
1
cos175.0
51.1
15
1
16
84.0
+−+
==
αα
α
fpi
(kG/cm
2
)
Với α = 180
o
÷
360
o
và x = 1.51 dm
÷
0
- Đường cong giãn nở Z
b
:
1.,3
x
1,51
14,36
1,64
1,64
55.2
1.3
Vx
1,64
55.2pi
+
==
( )
3.,1
2
sin
8
1
cos175,0
51,1
36,14
64,1
64,1
2.55
+−+
==
αα
α
fpi
(kG/cm
2
)
Với α = 381.4
o
÷
540
o
và x = 0.0644 dm
÷
1.51 dm
-Đường cháy đẳng tích
V=1(đvtt) Với x=0 và α=360
o
pi=34,5
÷
55,2 (kG/cm
2
)
-Đường cháy đẳng áp
pi=55.2 (kG/cm
2
) Với α = 360
o
÷
381.4
o
và x = 0 dm
÷
0.0644 dm
-Đường bb
’
23
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
V=16(đvtt) Với x=1.51dm
÷
0 và α=540
o
- Đường xả br
’
p=1,12; α = 540
o
÷
720
o
Với x=1.51dm
÷
0
- Đường nạp
pi = -0.01866V
x
+ 1.13867
( Đồ thị p-V đi qua hai điểm a cuối kì nạp (16 đvtt ;0,84kG/cm
2
và điểm cuối
kì xả )
pi = -0.01866
+ x
51.1
15
1
+ 1.13867
pi = -0.01866
+−+
αα
2
sin
8
1
cos1755,0
51.1
15
1
+ 1.13867
Với α = 0
÷
180
o
và x = 0
÷
1.51 dm
*Vẽ đồ thị p
1
= pj+pi
- Với áp lực quán tính pj = - 6.44(cosα+(1/4)cos2α) (kG/cm
2
)
Với α = 0
÷
720
o
Cộng 2 đồ thị ứng với từng đoạn đồ thị pi
24
Đồ án động cơ đốt trong Bùi Huy Cường_CKĐL48
================================================
* Vẽ đồ thị
cosβ
p1
t
p =
=>
1/2
α
2
sin.
2
λ1
p1
t
p
−
=
Vẽ đồ thị p
t
theo các đoạn đồ thị p1
25
