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 (743.5 KB, 53 trang )
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NHẬN XÉT , ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Kết quả đánh giá :
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
GIÁO VIÊN BẢO VỆ :
Kết quả đánh giá :
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
...........................................................................................
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 1 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
LỜI NÓI ĐẦU
Ôtô ngày càng được sử dụng rộng rãi ở nước ta như một phương tiện đi lại cá
nhân cũng như vận chuyển hành khách , hàng hoá rất phổ biến . Sự gia tăng nhanh
chóng số lượng ôtô trong xã hội , đặc biệt là các loại ôtô đời mới đang kéo theo
nhu cầu đào tạo rất lớn về nguồn nhân lực phục vụ trong ngành công nghiệp ôtô
nhất là trong linh vực thiết kế .
Sau khi học xong giáo trình ‘ động cơ đốt trong ’ chúng em được tổ bộ môn giao
nhiệm vụ làm đồ án môn học . Vì bước đầu làm quen với công việc tính toán , thiết
kế ôtô nên không tránh khỏi những bỡ ngỡ và vướng mắc.Nhưng với sự quan tâm ,
động viên , giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn , cùng giáo viên
giảng dạy và các thầy giáo trong khoa nên chúng em đã cố gắng hết sức để hoàn
thành đồ án trong thời gian được giao. Qua đồ án này giúp sinh viên chúng em nắm
được các lực tác dụng , công suất của động cơ ... và điều kiện đảm bảo bền của một
số nhóm chi tiết ... ôtô , máy kéo . Vì thế nó rất thiết thực với sinh viên nghành
công nghệ kỹ thuật ôtô .
Tuy nhiên trong quá trình thực hiện dù đã cố gắng rất nhiều không tránh khỏi
những thiếu sót . Vì vậy chúng em rất mong nhận được sự quan tâm đóng góp ý
kiến của các thầy , các bạn để em có thể hoàn thiện đồ án của mình tốt hơn và cũng
qua đó rút ra được những kinh nghiệm quý giá cho bản thân nhằm phục vụ tốt cho
quá trình học tập và công tác sau này .
Em xin chân thành cảm ơn !
Vinh ,tháng 6 năm 2010 .
Sinh viên thực hiện :
TRƯƠNG XUÂN HẢI
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 2 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1.1 Trình tự tính toán :
1.1.1 Số liệu ban đầu:
1- Kiểu động cơ: 3D6. Động cơ Diesel 1 hàng, không tăng áp, buồng
cháy thống nhất.
2- Số kỳ: τ = 4 (kỳ)
3- Số xilanh i = 6
4- Thứ tự làm việc cuả xilanh 1- 5 -3-6-2-4
5- Hành trình piston: S = 180 (mm)
6- Đường kính xilanh: D = 150 (mm)
7- Góc mở sớm xupáp nạp:
α
1
= 20
0
8- Góc đóng muộn của xupáp nạp:
α
2
= 48
0
9- Góc mở sớm xupáp xả:
β
1
= 48
0
10- Góc đóng muộn xupáp xả:
β
2
= 20
0
11- Góc phun sớm: φ
i
= 30º
12- Chiều dài thanh truyền: l
tt
= 320 (mm)
13- Công suất định mức: N
e
= 150 (mã lực)
14- Số vòng quay định mức: n = 1500 (vòng/phút)
15- Suất tiêu hao nhiên liệu: g
e
=190 (g/ml.h)
16- Tỷ số nén:
ε
= 14,5
17- Khối lượng thanh truyền: m
tt
= 5,62 (kg)
18- Khối lượng nhóm piston: m
pt
= 2,37 (kg)
1.1.2. Các thông số cần chọn:
1. Áp suất môi trường: p
k
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 3 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Áp suất môi trường p
k
là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ
.Với động cơ không tăng áp thì áp suất khí quyển bằng áp suất trước xupáp nạp
nên ta chọn p
k
= p
0
. Ở nước ta có thể chọn p
k
= p
0
= 0,1 (MPa)
2. Nhiệt độ môi trường: T
k
Nhiệt độ môi trường được lựa chọn theo nhiệt độ bình quân của cả năm.
Với động cơ không tăng áp ta có nhiệt độ môi trưòng bằng nhiệt độ trước xupáp
nạp nên:
T
k
= T
0
= 24
0
C = (297
0
K)
3. Áp suất cuối quá trình nạp: p
a
Áp suất p
a
phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại động cơ, tính
năng tốc đôn n, hệ số cản trên đường nạp, tiết diện lưu thông…Vì vậy cần
xem xét động cơ đang tính thuộc nhóm nào để lựa chon p
a.
Áp suất cuối quá trình nạp p
a
có thể chọn trong phạm vi:
P
a
= (0,8 ÷ 0,9).p
k
, chọn p
a
= 0,09 (Mpa)
4. Áp suất khí thải: p
r
Áp suất khí thải cũng phụ thuộc vào các thông số như p
a
. Áp suất khí thải
có thể chon trong phạm vi:
P
r
=(1,05 ÷ 1,15).p
k
, chọn p
r
= 0,107 ( Mpa)
5. Mức độ sấy nóng môi chất
T
∆
:
Mức độ sấy nóng môi chất
T
∆
chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình
thành khí hỗn hợp ở bên ngoài hay bên trong xilanh:
Động cơ Điezen:
T
∆
= 20
0
÷40
0
C, chọn
T
∆
=38
0
C
6. Nhiệt độ khí sót (khí thải): T
r
Nhiệt độ khí sót T
r
phụ thuộc vào chủng loại động cơ. Nếu quá trình giản
nở càng triệt để thì nhiệt độ T
r
càng thấp. Thông thường ta có thể chon:
T
r
=700 ÷ 1000
0
K, chọn T
r
= 850
0
K
7. Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt:
t
λ
Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt được chọn theo hệ số dư lượng không khí
α
để
hiệu đính. Thông thường có thể chọn
α
theo bảng sau:
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 4 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
α
0,8 1,0 1,2 1,4
t
λ
1,13 1,17 1,14 1,11
Động cơ Điêzen có
α
>1 nên chọn
1
=
t
λ
,10
8. Hệ số quét buồng cháy λ
2
:
Động cơ không tăng áp chọn λ
2
=1
9. Hệ số nạp thêm λ
1
:
Hệ số nạp thêm λ
1
phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí. Thông
thường có thể chon: λ
1
=1,02 ÷ 1,07, chọn λ
1
=1,02
10. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z (
ξ
z
):
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z (
ξ
z
) phụ thuộc vào chu trình công tác
của động cơ, thể hiện lượng nhiệt phát ra đã cháy ở điểm z so với lượng nhiệt
phát ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu.
Với động Điêzen ta thường chọn
ξ
z
=0,70÷0,85, chọn
ξ
z
=0,728
11. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (
ξ
b
):
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b
ξ
b
tuỳ thuộc vào loại động cơ Xăng hay
động cơ Điêzen. Với động cơ Điêzen ta thường chọn
ξ
b
= 0,80÷0,90, chọn
ξ
b
=0,864
12. Hệ số hiệu đính đồ thị công
ϕ
d
:
Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ so
với chu trình công tác thực tế , có thể chọn trong phạm vi:
ϕ
d
=0,92÷0,97, chọn
ϕ
d
=0,97
1.2. Tính toán các quá trình công tác :
1.2.1. Tính toán quá trình nạp :
1. Hệ số khí sót γ
r
:
Hệ số khí sót γ
r
được tính theo công thức:
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 5 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
γ
r
=
T
TT
r
k
)(
2
∆
+
λ
.
P
P
a
r
.
.
...
1
2.1
1
−
a
r
P
P
m
t
λλλε
( )
0346,0
09,0
107,0
.1.1,102,1.5,14
1
.
09,0
107,0
.
850
38297.1
5,1
1
=
−
+
=
r
γ
Trong đó m là chỉ số giản nở đa biến trung bình của khí sót có thể chon:
m =1,45÷1,5, chọn m =1,5
2. Nhiệt độ cuối quá trình nạp T
a
:
Nhiêt độ cuối quá trình nạp T
a
được tính theo công thức:
T
a
=
( )
r
m
m
r
a
r
rt
k
p
p
TTT
γ
γλ
+
++
−
∆
1
...
1
T
a
=
( )
3,353
0346,01
107,0
09,0
.850.0346,0.1,138297
5,1
15,1
=
+
++
−
(
0
K)
3. Hệ số nạp
v
η
:
Hệ số nạp
v
η
được xác định theo công thức:
( )
+−
=
−
∆
m
a
r
t
p
p
p
p
TT
T
k
a
k
k
v
1
21
...
1
1
...
λλλε
ε
η
8012,0
09,0
107,0
.1.1,102,1.5,14.
1,0
09,0
.
38297
297
.
15,14
1
5,1
1
=
−
+−
=
v
η
4. Lượng khí nạp mới M
1
:
Lượng khí nạp mới M
1
được xác định theo công thức :
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 6 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
M
1
=
T
k
ee
vk
pg
p
..
..10.432
3
η
(kmol/kg nhiên liệu)
Trong đó:
e
p
là áp suất có ích trung bình được xác định theo công thức :
in
p
V
N
h
e
e
..
..30
τ
=
(lít)
V
h
là thể tích công tác của động cơ được xác định theo công thức:
4
.
2
S
D
V
h
π
=
(MPa)
17959,3
4
180.)150.(14,3
2
==
h
V
(MPa)
Nên:
4625,0
6.1500.17959,3
4.150.30
==
e
p
(lít)
V ậy M
1
=
9755,0
297.4625,0.190
8012,0.1,0.10.432
3
=
(kmol/kg nhiên liệu)
5. Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M
0
:
Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M
0
được
tính theo công thức:
M
0
=
−+
32
0
41221,0
1 HC
(kmol/kg nhiên liệu)
Đối với nhiên liệu của động cơ Điêzen ta có:
C=0.87; H=0,126 ;O=0,004
Thay các giá trị vào ta có:
M
o
=
−+
32
004,0
4
126,0
12
87,0
.
21,0
1
=0,4946 (kmol/kg nhiên liệu)
6. Hệ số dư lượng không khí
α
:
Đối với động cơ Điêzen cần phải xét đến hơi nhiên liệu ,vì vậy:
M
M
0
1
=
α
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 7 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Thay các giá trị vào ta có:
9723,1
4946,0
9755,0
==
α
1.2.2. Tính toán quá trình nén:
1. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí:
v
mc
=19,806+0,00209.T (kJ/kmol.độ)
Ta có: av = 19.806; bv/2 = 0.00209
2. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình cuả sản phẩm cháy:
Khi hệ số dư lượng không khí
α
>1 ,tính theo công thức sau:
″
v
mc
=(19,876+
T
5
10)
36,187
86,427(
2
1
)
634,1
−
++
αα
(kJ/kmol. độ)
Thay số vào công thức trên ta có:
″
v
mc
=(19,876+
T
5
10)
9723,1
36,187
86,427(
2
1
)
9723,1
634,1
−
++
(kJ/kmol. độ)
Ta có: av"=20.69548; bv"/2=0.00261
3. Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp:
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén tính
theo công thức sau:
′
v
mc
=
T
v
v
r
vrv
b
a
mcmc
.
21
.
′
+
′
=
+
″
+
γ
γ
(kJ/kmol. độ)
Thay các giá trị vào ta có:
Tmc
v
.
2
00211,0
836,19
+=
′
(kJ/kmol. độ)
av'=19.836; bv'/2=0.00211
4. Chỉ số nén đa biến trung bình n
1
:
Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào rất nhiều thông số kết cấu và thông
số vận hành như kích thước xilanh, loại buồng cháy, số vòng quay, phụ tải trạng
thái nhiệt độ của động cơ …Tuy nhiên n
1
tăng giảm theo quy luật sau:
Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ làm cho n
1
tăng.
Chỉ số nén đa biến trung bình n
1
được xác định bằng cách giải phương trình:
( )
1..
2
314.8
1
1
1
1
+
′
+
′
=−
−
n
a
v
v
T
b
a
n
ε
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 8 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Chú ý: thông thường để xác định n
1
ta phải chọn n
1
trong khoảng 1,340 ÷
1,390 .Chọn n
1
=1,3678. Ta có:
vế trái =0,3683 sai số =0,0005 <0,2%
vế phải =0,3678 thoả mãn điều kiện
5. Áp suất cuối quá trình nén p
c
:
Áp suất cuối quá trình nén p
c
được xác định theo công thức sau:
ε
n
pp
ac
1
.
=
4859,35,14.09,0
3678,1
==
c
p
(MPa)
6. Nhiệt độ cuối quá trình nén T
c
:
Được xác định theo công thức:
ε
1
1
.
−
=
n
TT
ac
7,9445,14.3,353
13678,1
==
−
c
T
(
0
K)
7. Lượng môi chất công tác của quá trình nén M
c
:
Lượng môi chất công tác của quá trìng nén M
c
được xác định theo
công thức: M
c
=M
1
+M
r
=M
1
.(1+
r
γ
)
Thay các giá trị vào ta có: M
c
=
009,1)0346,01(9755,0
=+
(kmol/kgn.l)
1.2.3. Tính toán quá trình cháy:
1. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết
0
β
:
Ta có hệ số thay đổi phân tử lý thuyết
0
β
được xác định theo công thức:
0
β
=
1
2
M
M
=
11
1
1
M
M
M
MM
∆
+=
∆+
Trong đó độ tăng mol
M
∆
của các loại động cơ được xác định theo công
thức:
=∆
M
0.21(1-
α
)M
0
+ (
4
H
+
nl
µ
1
32
−
Ο
)
Đối với động cơ Điêzen
32
0
4
+=∆
H
M
Thay số vào ta có:
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 9 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
⇒
+
+=
0
0
.
)
324
(
1
M
OH
α
β
0324,1
4946,0.9723,1
32
004,0
4
126,0
1
0
=
+
+=
β
2. Hệ số thay đổi phân tử thực tế β: (Do khí sót)
Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác định theo công thức:
r
r
γ
γβ
β
+
+
=
1
0
Thay số vào ta có:
0313,1
0346,01
0346,00324,1
=
+
+
=
β
3. Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z (
z
β
): (Do cháy chưa hết)
Ta có hệ số thay đổi phân tử thưc tế tại điêm z (
z
β
) được xác định theo
công thức:
.
1
1
1
0
r
z
γ
β
β
+
−
+=
χ
z
Thay số vào ta có:
0264,18426,0.
0346,01
10324,1
1
=
+
−
+=
z
β
Trong đó: χ
z
=
b
z
ξ
ξ
=
8426,0
864,0
728,0
=
4. Lượng sản vật cháy M
2
:
Ta có lượng sản vật cháy M
2
được xác định theo công thức:
1012
.
Μ=∆Μ+Μ=Μ
β
(kmol/kg.nl)
M
2
=1,0324.0,9755 = 1,0071 (kmol/kg.nl)
5. Nhiệt độ tại điểm z (T
z
):
Đối với động Điêzen, nhiệt độ tại điểm z (T
z
) bằng cách giải phương
trình cháy sau:
( )
zvzcv
r
Hz
TmcTmc
M
Q
..314,8
)1(
.
,,,
1
βλ
γ
ξ
=++
+
Trong đó :
H
Q
: Nhiệt trị của nhiên liệu Điêzen, thông thường có thể chọn
H
Q
=42,5.10
3
(kJ/kg n.l)
−
,,
pz
mc
Tỉ nhiệt mol đăng tích trung binh của sản vật cháy tại z:
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 10 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
,,,,
314,8
vzpz
mcmc
+=
″
vz
mc
: Là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy tại z
được xác định theo công thức:
( )
( )
zvv
z
r
z
vzv
r
z
vz
Tba
mcmc
mc .
1.
.1..
0
0
0
0
′′
+
′′
=
−+
+
++
″
+
=
″
χ
β
γ
χβ
χ
β
γ
χβ
vv
vv
cz
mcmc
cmcm
m 00261,0''69548,20
)8426,01()
0324,1
346,0
8426,0(0324,1
).8426,01('').
0324,1
0346,0
8426,0(0324,1
''
+=
−++
+++
=
6. Áp suất tại điểm Z( p
z
):
Ta có áp suất tại điểm Z( p
z
) được xác định theo công thức:
cz
pp .
λ
=
Pz = λ.Pc = 1,97.3,4895 = 6,874 (MPa)
Với λ là hệ số tăng áp: λ=
c
z
z
T
T
.
β
=
0,2
7,944
9,1925
0264,1
=
Chú ý: Hệ số tăng áp λ được chọn sơ bộ ở phần thông số chọn ,sau khi tính toán
hệ số giản nở
ρ
(ở quá trình giản nở) phải bảo đảm
λρ
<
, λ được chọn sơ bộ
trong khoảng 1,5÷2
1.2.4. Tính toán quá trình giản nở:
1. Hệ số giản nở sớm
ρ
:
05,1
7,944.0,2
9,1925.0264,1
.
.
===
c
zz
T
T
λ
β
ρ
Như vậy với động cơ Điêzen đã đảm bảo điệu kiện
λρ
<
2. Hệ số giản nở sau
δ
:
Ta có hệ số giản nở sau được xác định theo công thức :
ρ
ε
δ
=
Thay số vào ta có:
81,13
05,1
5,14
==
δ
3. Chỉ số giản nở đa biến trung bình n
2
:
Ta có chỉ số giản nở đa biến trung bình n
2
được xác định từ phương trình
cân bằng sau :
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 11 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
( )
( ) ( )
( )
)10(
.
2..1.
.
314,8
1
1
*
2
bz
vz
vz
bzr
H
zb
TT
b
a
TTM
Q
n
+
′′
+
′′
+
−+
−
=−
βγ
ξξ
Trong đó:
T
b
: Là nhiệt trị tại điểm bvà xác định theo công thức:
3,1018
81,13
9,1925
12438,1
1
2
===
−
−
n
z
b
T
T
δ
(
0
K)
*
H
Q
: Nhiệt trị tính toán ở đây ta xét với động cơ Điêzen nên:
HH
=
*
= 42500 (kJ/kgnl)
Thay vào công thức (10) các giá tri tương ứng ta có:
( )
( ) ( )
( )
3,10189,1925.
2
00254,0
56803,20
3,10189,1925.0313,1.0346,01.9755,0
42500.728,0864,0
314,8
1
2
+++
−+
−
=−
n
Chú ý: Thông thường để xác định n
2
ta chọn n
2
trong khoảng
(1,150÷1,250), (sách nguyên lý ĐCĐT – Nguyễn Tất Tiến, trang 184) vì
vậy chọn n
2
= 1,2438. Kiểm tra n
2
bằng cách thay giá trị n
2
vừa mới chon
vào 2 vế của phương trình trên ta có:
vế trái = 0,2438 sai số =0,0004<0,2%
vế phải = 0,2434 thỏa mãn điều kiện
4. Nhiệt độ cuối quá trình giản nở T
b
:
Ta có công thức xác định nhiệt độ cuối quá trình giản nở T
b
:
T
b
=
1
2
−
n
z
T
δ
(
0
K)
Thay số vào ta có:
3,1018
6516,13
9,1925
12438,1
==
−
b
T
(
0
K)
5. Áp suất cuối quá trình giản nở p
b
:
Áp suất cuối quá trình giản nở p
b
được xác định theo công thức:
2
n
z
b
p
p
δ
=
2662,0
5616,13
874,6
2438,1
==
(MPa)
6. Tính nhiệt độ khí thải T
rt
:
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 12 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Nhiệt độ khí thải được xác định theo công thức:
m
m
b
r
brt
p
p
TT
1
.
−
=
45,751
2662,0
107,0
.3,1018
5.1
15,1
=
=
−
rt
T
(
0
K)
Sai số của nhiệt độ khí thải tính toán T
rt
và nhiệt độ khí thải đã chọn ban
đầu không được vượt quá 15%, nghĩa là:
%15%100.
<
−
=∆
rt
rrt
rt
T
TT
T
[ ]
%15%12,13%100.
45,751
85045,751
<=
−
=∆
tr
T
(thoả mãn điều kiện)
1.2.5. Tính toán các thông số chu kỳ công tác:
1. Áp suất chỉ thị trung bình
′
i
p
được xác định theo công thức:
Với động cơ Điêzen áp suất chỉ thi trung binh
′
i
p
được xác định theo công thức:
( )
−
−
−
−
−
+−
−
=
−− 1
1
1
2
,
12
1
1
1
11
1.
1
.
1
1
nn
c
i
nn
p
p
ερ
ρλ
ρλ
ε
(MP
a
)
Thay số vào ta có:
( )
6372,0
5,14
1
1
13678,1
1
0621,1
1
1.
12438,1
0621,1.0,2
10621,1.0,2
15,14
4895,3
13678,112438,1
,
1
=
−
−
−
−
−
+−
−
=
−−
i
p
2. Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p
i
:
Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đo ta có áp suất chỉ thị trung bình
thực tế được xác định theo công thức:
dii
pp
ϕ
.
′
=
1680,097,0.6372,0
==
(MPa)
Trong đó
d
ϕ
là số hiệu đính đồ thị công. Chọn theo tính năng và chủng loại
động cơ.
3. Suất tiêu hao nhiên liệu g
i
:
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g
i
:
ki
kv
i
TpM
p
g
..
..10.432
1
3
η
=
(g/kW.h)
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 13 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
30,193
297.1680,0.9755,0
1,0.8012,0.10.432
3
==
i
g
(g/kW.h)
4. Hiệu suất chỉ thị
i
η
:
Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị :
Hi
i
Qg .
10.6,3
3
=
η
(%)4382,01000.
42500.30,193
10.6,3
3
==
5. Áp suất tổn thất cơ giới p
m
:
Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và được
biểu diễn bằng nhiều quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ . Ta
có tốc độ trung bình của động cơ là :
30
.nS
v
tb
=
9
30
1500.180
==
(m/s)
Theo số thực nghiệm có thể tính p
m
theo công thức sau :
Đối với động Điênzen cao tốc(v
tb
> 7 nên :
tbm
vp .0156,0015,0
+=
1554,09.0156,0015,0
=+=
(Mpa)
6. Áp suất có ích trung bình p
e
:
Ta có công thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế được xác định theo
công thức:
mie
ppp
−=
46264,01554,06180,0
=−=
(MPa)
Sau khi tính được p
e
phải so sánh với trị số p
e
đã tính ở phần tính toán quá trình
nạp đã thỏa mản.
7. Hiệu suất cơ giới
m
η
:
Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới :
)(7468,0
6180,0
46264,0
0
0
===
i
e
m
p
p
η
8. Suất tiêu hao nhiên liệu g
e
:
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là :
22,258
7468,0
30,193
===
m
i
e
g
g
η
(gkW.h)
9. Hiệu suất có ích
e
η
:
Công suất có ích được xác định theo công thức sau:
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 14 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
3280,04382,0.7468,0.
===
ime
ηηη
10. Kiểm nghiệm đường kính xilanh theo công thức:
S
V
D
h
kn
.
.4
π
=
(mm)
Ta có thể tích công tác tính toán được xác định theo công thức :
3,4
1500.6.46264,0
.4.30.150
..
.30.
===
nip
N
V
e
e
h
τ
( lit )
Ta có :
5000394,1100.
180.14,3
3,4.4
==
kn
D
(dm)
Sai số đường kính là: ∆D=
)(00394,015000394,150100. mmDD
chotruockn
=−=−
Sai số đường kính không đươc vượt quá 0,1 mm nên thoả mãn điều kiện.
1.3. Vẽ và hiệu đính đồ thị công:
Căn cứ vào các số liệu đã tính p
a
, p
c
, p
z
, p
b
, n
1
, n
2
, ε ta lập bảng tính đường
nén và đường giản nở theo biến thiên của dung tích công tác V
x
=i.V
c
(V
c
: dung
tích buồng cháy).
với V
c
=
)(23562,0
15,14
18068,3
1
3
dm
V
h
=
−
=
−
ε
Ta có bảng tính các giá trị của quá trình nén và quá trình giản nở như sau:
(Xuất phát từ
n
Vp.
=const
11
..
n
cc
n
xx
VpVp
=⇒
với V
x
=i.V
c
thay vào rút ra)
Sau khi ta chọn tỷ lệ xích
V
µ
và
P
µ
hợp lý để vẽ đồ thị công. Để trình bày đẹp
thường chọn chiều dài hoành độ tương ứng từ εV
c
= 230mm trên giấy kẻ ly.
Ta có :
0145,0
220
23562.023562,0.5,14
220
=
−
=
−
=
VcVc
V
ε
µ
Tung độ thường chọn tương ứng với p
z
khoảng 250 mm trên giây kẻ ly.
02750,0
250
874,6
250
===
z
P
p
µ
Từ tỷ lệ xích trên ta tính được các giá trị biểu diễn (gtbd) của quá trình nén và
quá trình giản nở sau:
TT I.Vc
Gtbd V
Quá trình nén Quá trình giãn nở
I^n1 Px
Gtb
d I^n2 Px Gtbd
Vc= 0.23562
1 0.23562 16 1.0000 3.4895 127 1.0000 ---
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 15 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
1.062
1
0.2502
6
17 1.0860 3.2133 117 1.0779 6.8743 250
2
0.4712
4
33 2.5808 1.3521 49 2.3682
3.128
8
114
3
0.7068
6
49 4.4937 0.7765 28 3.9214
1.889
5
69
4
0.9424
8
65 6.6604 0.5239 19 5.6084 1.3212 48
5
1.1781
0
81 9.0376 0.3861 14 7.4025
1.001
0
36
6 1.41372 98 11.5973 0.3009 11 9.2868 0.7979 29
7 1.64934 114 14.3194 0.2437 9 11.2495
0.658
7
24
8
1.8849
6
130 17.1888 0.2030 7 13.2820 0.5579 20
9
2.1205
8
147 20.1936 0.1728 6 15.3775
0.481
8
18
10 2.35619 163 23.3238 0.1496 5 17.5307
0.422
7
15
11 2.59181 179 26.5716 0.1313 5 19.7371 0.3754 14
12 2.82743 196 29.9298 0.1166 4 21.9931 0.3369 12
13 3.06305 212 33.3927 0.1045 4 24.2953
0.305
0
11
14 3.29867 228 36.9551 0.0944 3 26.6412
0.278
1
10
14.5 3.41648 236 38.7721 0.0900 3 27.8298
0.266
2
10
Để sau này khai triển đồ thị được dễ dàng, dễ xem, đường biểu diễn áp suất P
k
song song với hoành độ phải chọn đường đậm của giấy kẻ ly. Đường 1V
c
cũng
phải đặt trên đường đậm của tung độ.
Sau khi vẽ đường nén và đường giản nở , vẽ tiếp đường biểu diễn đường nạp và
đường thải lý thuyết bằng hai đường thằng song song với trục hoành đi qua hai
điểm p
a
và p
r
.
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 16 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Sau khi vẽ xong ta phải hiệu đính đồ thị công để có đồ thị công chỉ thị. Các
bước hiệu đính như sau:
* Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công:
Ta chọn tỷ lệ xích của hành trình piston S là:
81843,0
220
180
220
====
S
gtbd
gtt
S
S
S
µ
(mm)
Vì gtbd V
max
– gtbd V
min
= 236-16=220(mm)
Thông số kết cấu của động cơ là:
28125,0
320.2
180
.2
====
tttt
l
S
l
R
λ
(mm)
Khoảng cách OO
’
là:
13
2
90.28125,0
2
OO
,
===
R
λ
(mm)
Giá trị biểu diễn OO
’
trên đồ thị:
'
'
O
O
12,7
17
0,81843
O
O
S
gtt
gtbd
µ
= = =
(mm)
Ta có nửa hành trình của pistông là:
90
2
180
2
===
S
R
(mm)
Giá trị biểu diễn R trên đồ thị:
0,110
81843,0
90
===
S
R
R
gtt
gtbd
µ
(mm).
Từ
'
OO
gtbd
và
R
gtbd
ta có thể vẽ được vòng tròn Brick
* Lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị:
1.3.1. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp: (điểm a)
Từ điểm O
’
trên đường tròn Brick ta xác định góc đóng muộn của xupáp thải
2
β
bán kính này cắt vòng tròn Brick tại điểm a
’
,từ điểm a
’
gióng đường song
song với trục tung cắt đường p
a
tại điểm a . Nối điểm r trên đường thải (là giao
điểm giữa đường p
r
và trục tung) với a ta được đường chuyển tiếp từ quá trình
thải sang quá trình nạp (mm).
1.3.2. Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén: (điểm c):
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 17 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Áp suất cuối quá trình nén thực tế do có hiện tượng phun sớm nên thường lớn
hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết p
c
đã tính. Theo kinh nghiệm áp suất
cuối quá trình nén thực tế
'
c
p
được xác định theo công thức sau:
Đối với động cơ Điezen:
( )
czcc
pppp
−+=
3
1
'
(Mpa)
( )
6177,44895,3874,6
3
1
4895,3
'
=−+=
c
p
(Mpa)
Từ đó ta xác định được tung độ của điểm c
’
trên đồ thị công:
936,167
0275,0
6177,4
'
'
===
p
c
c
p
y
µ
(mm)
1.3.3. Hiệu đính điểm phun sớm: (điểm c
’’
)
Do có hiện tượng phun sớm nên đường nén trong thực tế tách khởi đường nén lý
thuyết tại điểm c
’’
. Điểm c
’’
được xác định bằng cách: Từ điểm O
’
trên đồ thị
Brick ta xác định góc phun sớm
θ
, bán kính này cắt đường tròn Brick tại một
điểm. Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường nén tại điểm c
’’
.
Dùng một cung thích hợp nối điểm c
’’
với điểm c
’
.
1.3.4.Hiệu đính điểm đạt p
zmax
thực tế:
Áp suất p
zmax
thực tế trong quá trình cháy - giản nở điểm đạt trị số áp suất cao nhất
là điểm thuộc miền 372
0
÷ 375
0
(tức là 12
0
÷15
0
sau điểm chết trên của quá trình
cháy và giản nở).
* Hiệu đính điểm z của động cơ Diezel:
- Xác định điểm Z từ góc 15
0
. Từ điểm O
’
trên đồ thị Brick ta xác định góc tương
ứng với 375
0
góc quay trục khuỷu ,bán kính này cắt vòng tròn tại một điểm . Từ
điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường P
z
tại điểm Z
- Dùng cung thích hợp nối c
’
với z và lượn sát với đường giản nở
1.3.5. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình thải thực tế: (điểm b
’
)
Do có hiện tượng mở sớm xupáp thải nên trong thực tế quá trình thải thực sự
diễn ra sớm hơn lý thuyết. Ta xác định biểm b
’
bằng cách: Từ điểm O
’
trên đồ
thị Brick ta xác định góc mở sớm của xupúp thải
1
β
, bán kính này cắt vòng
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 18 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
tròn Brick tại một điểm. Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt
đường giản nở tại điểm b
’
.
1.3.6. Hiệu đính điểm kết thúc quá trình giản nở: (điểm b
’’
)
Áp suất cuối quá trình giản nở thực tế
''
b
p
thường thấp hơn áp suất cuối quá
trình giản nở lý thuyết do xupáp thải mở sớm. Theo công thức kinh nghiệm ta
có thể xác
định được:
pb" 0.18662
yb" 6.78705
ω 157
( )
rbrb
pppp
−+=
2
1
''
=0,107+0,5(0,2662 - 0,107) = 0,18662 (Mpa)
Từ đó ta xác định tung độ của điểm b
’’
là:
78705,6
0275,0
18662,0
''
''
===
p
b
b
p
y
µ
(mm)
Sau khi xác định được các điểm b
’
,b
’’
ta dùng các cung thích hợp nối với đường
thải ra
.
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 19 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
R
λ/2
c
Z
( p-v )
60
120
90
β
1
0
a
B
b
b
b
p
pz
O
O
180
Vc
ε
Vc
V
r
a
c
a
po
,
,
,
,
Hình 1.2: Đồ thi công đã hiệu chỉnh
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 20 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
R.
λ/2
O'
ÂCD
D
x
S=2R
ÂCT
α
O
α
C
A
B
R
180
α
M
0
X=f(
α)
x
S=2R
(S=Xmax)
90
α
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC , ĐỘNG LỰC HỌC
2.1. Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học:
Các đường biểu diễn này đều vẽ trên một đường hoành độ thống nhất ứng
với hành trình của pittông S = 2R. Vì vậy đồ thị đều ứng với hoành độ tương ứng
với v
h
của đồ thị công (từ điểm 1 v
c
đến
ε
v
c
).
2.1.1. Đường biểu diễn hành trình piston x =
( )f
α
:
Ta tiến hành vẽ đường hành trình của piston theo trình tự sau:
1.Chọn tỉ lệ xích góc: Thường dùng tỷ lệ xích (0,6 ÷ 0,7) (mm/độ)
2.Chọn gốc tọa độ cách gốc đồ thị công khoảng 15 ÷ 18 (cm)
3. Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 10
0
, 20
0
,
….180
0
4. Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm 10
0
, 20
0
…
180
0
tương ứng trên trục tung của đồ thị x =
( )f
α
ta được các điểm xác định
chuyển vị x tương ứng với các góc 10
0
, 20
0
….180
0
5. Nối các điểm chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ x =
( )f
α
Đường biểu diễn hành trình của piston X= f(α)
2.1.2. Đường biểu diễn tốc độ của piston v =
( )f
α
:
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 21 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
ĐCT
ĐCD
0
1
R1
2
3
V
α
b'
a
A
α
c
b
6'
4
1'
0'
7'
3'
5'
2'
7
g
5
6
e
4'
R2
V=f(
α)
h
B
8
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn của pittông theo phương pháp đồ thị vòng.
Tiến hành theo các bước cụ thể sau :
1. Vẽ nửa đường tròn tâm O bán kính R, phía dưới đồ thị x =
( )f
α
, sát mép
dưới của bản vẽ.
2. Vẽ đường tròn tâm O bán kính là R
λ
/2
3. Chia nửa vòng tròn tâm O bán kínhR và vòng tròn tâm O bán kính R
λ
/2
thành 18 phần theo chiều ngược nhau.
4. Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn tâm O bán kính R kẻ các đường song
song với tung độ, các đường này sẽ cắt các đường song song với hoành độ xuất
phát từ các điểm chia tương ứng của vòng tròn tâm O bán kính R
λ
/2 tại các
điểm a, b, c,…….
5. Nối các điểm a, b, c,….tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ
piston thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ các điểm cắt vòng
tròn bán kính R tạo với trục hoành góc
α
đến đường cong a, b, c….
đồ thị này biểu diễn quan hệ v=
( )f
α
trên tọa độ cực.
Đường biểu diễn vận tốc của piston V=f(α)
2.1.3. Đường biểu diễn gia tốc của piston j =
( )f x
:
Ta tiến hành vẽ đường biểu gia tốc của pistong theo phương pháp Toolê.
Ta vẽ theo các bước sau:
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 22 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
1. Chọn tỉ lệ xích
j
µ
= 47 (m/s
2
.mm)
2. Ta tính được các giá trị:
- Tốc độ góc:
.
30
n
π
ω
=
=
157
30
1500.14,3
=
(rad/s)
- Gia tốc cực đại:
2
ax
. .(1 )
m
j R
ω λ
= +
= 0,09.157
2
.(1+0,28125)=2842.33781(m/s
2
)
Chú thích: λ thông số kết cấu động cơ
Vậy ta được giá trị biểu diễn j
max
là:
max
max
j
j
j
gtt
gtbd
µ
=
=
63
45
33781,2842
=
(mm)
- Gia tốc cực tiểu: P
j
2
min
. .(1 )j R
ω λ
= − −
= - 90.10
-3
.157
2
.(1-0,28125)=-1594,48 (m/s
2
)
Vậy ta được giá trị biểu diễn j
min
là :
min
min
j
j
j
gtt
gtbd
µ
=
= -
35
45
48,1594
=
−
(mm)
- Xác định giá trị EF :
2
3. . .EF R
λ ω
= −
=-3.0,09.0,28125,157
2
=-1871,78344 (m/s
2
)
Vậy ta được giá trị biểu diễn EF là:
EF
EF
j
gtt
gtbd
µ
=
=
42
45
78344,1871
−=−
(mm)
3. Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy AC = j
min
, từ điểm B tương ứng
điểm chết dưới lấy BD = j
min
; Nối liền CD cắt trục hoành tại E, lấy
2
3. . .EF R
λ ω
= −
về phía BD. Nối CF và FD, chia các đoạn ra thành n phần,
nối 11, 22, 33…Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33….Ta được các
đường cong biểu diễn quan hệ j =
( )f x
.
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 23 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
3'
1
Jmax
A
ÂCT
F1
C
2
-3
λ
R
ω2
3
E
4
F
1'
2'
S
ÂCD
B
4'
F2
D
Jmin
J=f(s)
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Đường biểu diễn gia tốc của piston j=f(x)
2.2. Tính toán động lực học :
2.2.1. Các khối lượng chuyển động tịnh tiến:
- Khối lượng nhóm piston m
npt
=2,37 (kg) được cho trong số liệu ban đầu của đề
bài (kg).
- Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m1:
Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m1 có thể tra trong các
sổ tay, có thể cân các chi tiết của nhóm để lấy số liệu hoặc có thể tính gần đúng
theo bản vẽ.
Hoặc có thể tính theo công thức kinh nghiệm sau:
+ Thanh truyền của động cơ ô tô :
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 24 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
ĐCT
ĐCD
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH …
… KHOA: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
m
1
= (0.28 ÷ 0.29)m
tt
=0,29.5,26=1,5254(kg) trong đó mtt = 5,26 (kg) là khối
lượng thanh truyền đề bài đã cho.
Vậy ta xác định được khối lượng tịnh tiến: m
m = m
npt
+ m
1
=2,37+1.5254= 3.8954(kg)
2.2.2. Các khối lượng chuyển động quay:
Khối lượng chuyển động quay của một khuỷu bao gồm:
- Khối lượng của thanh truyền quy dẫn về tâm chốt: m
2
m
2
= (m
tt
– m
1
) = 5,26 – 1,5254= 3,7346 (kg)
- Khối lượng của chốt khuỷu (Cổ biên): m
ch
2 2
.( ).
.
4
ch ch ch
ch
d l
m
π δ
ρ
−
=
Trong đó ta có:
d
ch
: Là đường kính ngoài của chốt khuỷu = 85 (mm)
ch
δ
: Là đường kính trong của chốt khuỷu = 44 (mm)
l
ch
: Là chiều dài của chốt khuỷu = 70 (mm)
ρ
: Là khối lượng của vật liệu làm chốt khuỷu = 7800 (kg/mm
3
)
Thay số vào ta có:
)(72,010.8,7.
4
70).4485(14,3
6
22
kgm
ch
=
−
=
−
- Khối lượng của má khuỷu quy dẫn về tâm chốt: m
0m
Khối lượng này tính gần đúng theo phương trình quy dẫn:
0
.
m mk
m
m r
m
R
=
Trong đó: m
0m
- Khối lượng của má khuỷu
r
mk
- Bán kính trọng tâm má khuỷu
R - Bán kính quay của khuỷu
2.2.3. Lực quán tính:
Lực quán tính chuyển động tịnh tiến
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN 25 SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI
