đồ án động cơ đốt trong về động cơ diesel về hệ thống nhiên liệu (có kèm bản excel thuyết minh và cad)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.77 MB, 56 trang )
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu
1
Phần 1 Phương pháp, tính toán xây dựng đồ thị công, động học và động lực học 2
1.1 Tính toán xây dựng dồ thị công
5
1.2 Đồ thị Brick.
10
1.3 Xây dựng đồ thị vận tốc V = f()
11
1.4 Xây dựng đồ thị gia tốc j = f(x)
12
1.5 Xây dựng đồ thị lực quán tính Pj
13
1.6 Xây dựng đồ thị khai triển ,, theo
15
1.7 Xây dựng đồ thị T , Z , N theo
16
1.8 Xây dựng đồ thị T –
20
1.9 Xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu
1.10 Khai triển đồ thị phụ tải trong hệ tạo độ cực O thành đồ thị Q –
21
23
1.11 Xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền
24
1.12 Xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu
25
Phần 2 Phân tích đặc điểm chung của động cơ chọn tham khảo
35
Phần 3 Phân tích đặc điểm kết cấu và nguyên lý làm việc của nhóm trục khuỷu-bạc
lót-bánh đà
3.1 Trục khuỷu
49
3.2 Bạc lót
52
3.3 Bánh đà
55
LỜI NÓI ĐẦU
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 1
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
Những năm gần đầy, nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh. Bên cạnh đó kỹ
thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ. Trong đó phải nói đến ngành động lực và
sản xuất ôtô, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ôtô nổi tiếng trên thế giới
cùng sản xuất và lắp ráp ôtô. Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ
sư của ta phải tự nghiên cứu và chế tạo, đó là yêu cầu cấp thiết. Có như vậy ngành
ôtô của ta mới đuổi kịp với đà phát triển của các quốc gia trong khu vực và trên thế
giới.
Sau khi được học hai học phần của ngành động lực là nguyên lý động cơ đốt trong
, kết cấu và tính toán động cơ đốt trong cùng một số môn cơ sở nghành khác (sức bền
vật liệu, cơ lý thuyết, vật liệu học,... ), sinh viên được giao nhiệm vụ làm đồ án môn
học tính toán động cơ đốt trong. Đây là một học phần quan trọng trong chương trình
đào tạo của nghành động lực, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng
các kiến thức đã học vào quá trình tính toán thiết kế động cơ đốt trong.
Trong đồ án này, em được giao nhiệm vụ tính toán và thiết kế động cơ D4V40217 với các thông số kĩ thuật đã cho. Trong suốt quá trình thực hiện đồ án, em đã cố
gắng tìm hiểu, nghiên cứu các tài liệu bên ngoài cùng với vận dụng những kiến thức
đã học tại lớp, làm việc một cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án một
cách tốt nhất. Tuy nhiên, quá trình thực hiện không tránh khỏi những thiếu sót
Đà Nẵng, ngày 11 tháng 01 năm 2012
Sinh viên
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 2
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
Phần 1 Phương pháp, tính toán xây dựng đồ thị công, động học và động lực học
- Các thông số tính:
+ Tốc độ trung bình của động cơ: Cm= = = 11.9 (m/s).
Trong đó: S là hành trình dịch chuyển của piston trong xilanh (m).
n là tốc độ quay của động cơ (vòng/phút).
Ta thấy rằng Cm = 11.9 (m/s) > 9 (m/s).
Suy ra động cơ trên là động cơ cao tốc.
+ Áp suất cuối kỳ nạp:
Đối với động cơ cao tốc: pa = (0.9-0.96).pk. Chọn pa = 0,9pk
Trong đó: pk là áp suất môi chất mới ở trước xupáp nạp.
Đối với động cơ tang áp pk > pth > p0,
pk = (0,14 0,4) (MN/m2).Ta lấy pk = 0.2(MN/m2).
Suy ra: pa = 0,9pk = 0,9.0.2 = 0.18 (MN/m2).
+ Áp suất cuối kỳ nén:
Từ phương trình của quá trình nén đa biến:
pa.Van1 = pc.Vcn1
Suy ra: pc = pa ()n1 = pa.n1
Trong đó: Va là thể tích toàn phần.
Vc là thể tích buồng cháy.
= là tỷ số nén.
n1 = 1,32 1,39 là tỷ số nén đa biến trung bình.
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 3
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
Chọn n1 = 1,35
Nên pc = pa.n1 = 0,18.171,35 = 8,91 (MN/m2).
+ Áp suất cuối quá trình giãn nở:
Từ phương trình của quá trình giãn nở đa biến:
pz.Vzn2 = pb.Vbn2
Suy ra pb = pz ()n2 =
Trong đó: pz là áp suất cực đại.
= = là hệ số giãn nở.
Suy ra: pb =
Với là tỷ số giãn nở sớm. Đối với động cơ diesel = 1,21,5, ta chọn = 1,4
Và n2 là tỷ số giãn nở đa biến trung bình.
Nên pb = = = 0,4539 (MN/m2).
+ Thể tích công tác:
Vh= S.
Trong đó: S là hành trình của piston, S = 107mm = 1,07 dm.
D là đường kính xilanh, D = 91mm = 0,91 dm.
Suy ra: Vh= S. = 1,07. = 0.6959 dm3.
+ Thể tích buồng cháy:
Vc = = = 0,0409 dm3.
+ Vận tốc góc của trục khuỷu:
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 4
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
= = = 349,764 (rad/s).
+ Áp suất khí sót:
Đối với động cơ cao tốc: pr = (1,051,1)pth
Trong đó: pth là áp suất trước tuôcbin.
Với động cơ tăng áp pth = (0,9-1.0) pk
Ta chọn pth = pk
Với p0 là áp suất không khí bên ngoài động cơ, p0 = 1atm = 0,0981(MN/m2).
Suy ra: pth = pk = 0.2 (MN/m2).
1.1 Tính toán xây dựng đồ thị công
1.1.1 Các thông số xây dựng đồ thị
- Các thông số cho trước:
+ Áp suất cực đại: pz = 10,5 (MN/m2).
+ Góc phun sớm: s = 14o
+ Góc phân phối khí:
1
= 24,5o , 2 = 55,5o , 3 = 54o , 4 = 26o
- Các thông số chọn:
+ Áp suất khí nạp pk:
Đối với động cơ tăng áp có thể coi pk = 0,2 (MN/m2).
- Xây dựng đường nén
Gọi pnx và Vnx là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình nén của động cơ.
Vì quá trình nén là quá trình đa biến nên ta có:
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 5
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
pnx.(Vnx)n1 = const
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
(1.1)
Suy ra: pnx.(Vnx)n1 = pc.(Vc)n1 pnx = pc)n1
Đặt i =
, nên pnx =
(1.2)
- Xây dựng đường giãn nở
Gọi pgnx và Vgnx là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình giãn nở của động cơ.
Vì quá trình giãn nở là quá trình đa biến nên ta có:
Pgnx.(Vgnx)n2 = const
(1.3)
Suy ra: pgnx.(Vgnx)n2 = pz.(Vz)n2 pgnx = pz)n2
Ta có: Vz = .Vc = 1,4.0,0409 = 0.0573 (dm3).
Suy ra: pgnx= =
Đặt i =
, nên pgnx =
(1.4)
- Giá trị biểu diễn của các thông số trên đồ thị:
+ Giá trị biểu diễn của thể tích buông cháy Vcbd
Chọn Vcbd = 10 (mm).
Suy ra tỉ lệ xích v = =
= 0,00409 (dm3/mm).
+ Giá trị biểu diễn của thể tích công tác Vhbd
Vhbd = = = 170 (mm).
Để đơn giản cho quá trình tính toán ta chia Vhbd thành = 17 khoảng bằng nhau.
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 6
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
+ Giá trị biểu diễn của áp suất cực đại pzbd
Chọn pzbd = 200 (mm).
Suy ra tỉ lệ xích p= = = 0,0525 (MN/m2.mm).
+ Giá trị biểu diễn của đường kính vòng tròn Brick
AB = Vhbd = 170 (mm).
Suy ra tỉ lệ xích S= = = 0,00063 (m/mm).
+ Giá trị biểu diễn của oo’
oo’bd=
Từ 0 lấy đoạn 00’ về phía ĐCD: oo’ = = = 0,0064 (mm).
Suy ra: oo’bd= = = 10,2 (mm).
- Bảng 1-1: Bảng giá trị đồ thị công động cơ Diesel
Vx
i
0.04 1.00
09
00
1Vc 1.0
ρVc
1.4
2Vc
2.0
3Vc
3.0
V(d
m3)
0.04
1
0.05
7
0.08
2
0.12
3
V(m
m)
10
15
20
30
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Đường nén
in1
1/in1
1.00
00
1.00
0
1.57
5
2.54
9
4.40
7
1.00
00
1.00
0
0.63
5
0.39
2
0.22
7
Đường giãn nở
Pc*1/
in1
8.91
00
8.91
0
5.65
7
3.49
5
2.02
2
Trang 7
Pn(m in2
m)
1.00
00
169.7 1.00
14
0
107.7 1.51
57
3
66.57 2.34
8
6
38.51 3.86
3
2
1/in2
Pz.rn2\
in2
6.700
0
15.88
3
10.50
0
6.771
Pgn(
mm)
1.00
00
1.00
200.0
0
00
0.66
200.0
1
00
0.42
128.9
6
74
0.25 4.112 78.32
9
6
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
4Vc
4.0
5Vc
5.0
6Vc
6.0
7Vc
7.0
8Vc
8.0
9Vc
9.0
10V
c
11V
c
12V
c
13V
c
14V
c
15V
c
16V
c
17V
c
18V
c
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
16.0
17.0
18.0
0.16
4
0.20
5
0.24
6
0.28
7
0.32
7
0.36
8
0.40
9
0.45
0
0.49
1
0.53
2
0.57
3
0.61
4
0.65
5
0.69
6
0.73
7
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
6.49
8
8.78
2
11.2
33
13.8
32
16.5
64
19.4
19
22.3
87
25.4
61
28.6
35
31.9
02
35.2
59
38.7
01
42.2
24
45.8
25
49.5
01
0.15
4
0.11
4
0.08
9
0.07
2
0.06
0
0.05
1
0.04
5
0.03
9
0.03
5
0.03
1
0.02
8
0.02
6
0.02
4
0.02
2
0.02
0
1.37
1
1.01
5
0.79
3
0.64
4
0.53
8
0.45
9
0.39
8
0.35
0
0.31
1
0.27
9
0.25
3
0.23
0
0.21
1
0.19
4
0.18
0
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
26.11
8
19.32
5
15.10
8
12.27
0
10.24
6
8.740
7.581
6.666
5.927
5.320
4.813
4.385
4.019
3.704
3.428
5.50
2
7.24
0
9.06
0
10.9
51
12.9
06
14.9
18
16.9
82
19.0
95
21.2
52
23.4
50
25.6
88
27.9
64
30.2
74
32.6
18
34.9
93
0.18
2
0.13
8
0.11
0
0.09
1
0.07
7
0.06
7
0.05
9
0.05
2
0.04
7
0.04
3
0.03
9
0.03
6
0.03
3
0.03
1
0.02
9
2.887 54.98
4
2.194 41.78
6
1.753 33.39
2
1.450 27.62
5
1.231 23.44
0
1.065 20.27
9
0.935 17.81
4
0.832 15.84
4
0.747 14.23
6
0.677 12.90
1
0.618 11.77
7
0.568 10.81
9
0.525 9.993
0.487 9.275
0.454 8.645
1.1.2 Cách vẽ đồ thị công động cơ Diesel 4 kì tăng áp
+ Vẽ hệ trục tọa độ P-V theo tỉ lệ xích:v = 0,00409 (dm3/mm), p = 0,0525 (MN/m2.mm).
+ Từ bảng giá trị đồ thị công ta vẽ đường nén và đường giãn nở.
+ Vẽ nửa vòng tròn của đồ thị Brick để xác định các điểm đặc biệt:
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 8
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
- Điểm phun sớm c’ : Xác định từ đồ thị Brick ứng với góc phun sớm s= 14o
- Điểm c : (Vc , Pc= 8,91 MN/m2).
- Điểm mở cửa xupap thải b : Xác định từ đồ thị Brick ứng với 3 = 54o
- Điểm mở cửa quét d : Xác định từ đồ thị Brick ứng với 1= 24,5o và pa = 0,18
(MN/m2).
- Điểm bắt đầu nén a : Xác định từ đồ thị Brick ứng với 4= 26o và pa= 0,18
(MN/m2).
- Điểm y : (Vc , py = 10,5 MN/m2).
- Điểm áp suất cực đại lý thuyết z’: ( 1,3 Vc , pz’= 10,5 MN/m2 ).
- Điểm áp suất cực đại thực tế z’’: ( 0,65 Vc , pz’’= 10,5 MN/m2 ).
- Điểm c’’ : ( Vc , pc’’= pc + pcc’’)
Với pcc’’=1/3.pyc = 1/3.(py-pc) = 1/3.(10,5 – 8.91) = 0,53 MN/m2).
Suy ra c’’ : ( Vc , pc’’= 8,91 + 0,53 = 9.44MN/m2).
Sau cùng ta hiệu chỉnh quá trình cháy để có được đồ thị công.
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 9
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Đồ thị công
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 10
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1.2 Đồ thị Brick
ÂCT
0
α
R
O
R.λ/2
α
M
α
S=2R
180
x
x
B
C
90
X=f(α)
α
S=2R
(S=Xmax)
A
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
O'
1.2.1 Xác định độ dịch chuyển x của piston bằng phương pháp đồ thị Brick
D ÂCD
+ Vẽ đường tròn tâm O bán kính R . Do đó AD = 2R. Điểm A ứng với góc quay = 0o
(vị trí điểm chết trên) và điểm D ứng với góc quay = 180o( vị trí điểm chết dưới).
+ Từ o lấy đoạn oo’ dịch về phía ĐCT , với oo’bd = = = 10,19(mm).
+ Từ o’ kẻ đoạn o’M song song với đường tâm má khuỷu oB , hạ MC vuông góc
với AD .Theo Brick thì đoạn AC = R [(1-cos) + (1- cos2 )] = x
1.2.2 Xây dựng đồ thị chuyển vị S = f ()
+ Từ o’ kẻ các tia ứng với các góc từ 0 o, 10o, 20o…180o.Các tia này cắt nửa đường
tròn Brick tương ứng tại các điểm 0, 1, 2,…, 18.
+ Vẽ hệ trục tọa độ vuông góc S- phía dưới nửa vòng tròn Brick.
- Trục thẳng đứng O biểu diễn giá trị từ 0o 180o với tỉ lệ xích = = 2().
- Trục nằm ngang OS Biểu diễn giá trị của S với tỉ lệ xích = (m/mm).
+ Từ các điểm chia 0,1,2…,18 trên nửa vòng tròn Brick ta dóng các đường thẳng
song song với trục O .Và từ các điểm chia trên trục O ứng với các giá trị của từ
0o,10o,20o,…,180o ta kẻ các đường thẳng nằm ngang song song với OS. Những đường
thẳng tương ứng trên 2 trục sẽ giao nhau tại các điểm cắt . Đường cong đi qua các
điểm cắt này sẽ biểu diễn độ dịch chuyển của piston theo : S = f(.
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 11
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
1.3 Xây dựng đồ thị vận tốc V = f()
+ Theo phương pháp giải tích vận tốc của piston được xác định theo công thức:
v = R (.Sin2 + Sin )
(m/s)
+ Chọn tỉ lệ xích = . = 0,00063.349,7 = 0,2202 ( ).
+ Vẽ đường tròn tâm o bán kính R1 = = 85 (mm).
+ Vẽ đường tròn bán kính R 2 = = = 10,2 (mm) đồng tâm với đường tròn bán kính
R1.
+ Chia đều nửa vòng tròn bán kính R 1 và vòng tròn bán kính R2 ra thành 18 phần
bằng nhau. Như vậy ứng với góc ở nửa vòng tròn bán kính R 1 thì ở vòng tròn bán
kính R2 sẽ là góc 2.
+ Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn bán kính R 1 ta đánh số thứ tự từ 0,1,2 …,18
ngược chiều kim đồng hồ và trên vòng tròn bán kính R 2 ta đánh số thứ tự từ
0’,1’,2’,..., 18’(điểm 0’18’) thuận chiều kim đồng hồ.
+ Từ các điểm chia 0,1,2,…,18 trên nửa vòng tròn bán kính R 1 ta kẻ các đường
thẳng vuông góc với AB cắt các đường thẳng song song với AB kẻ từ các điểm
0’,1’,2’,…18’ trên đường tròn bán kính R2 tại các điểm A, a, b, c,…, q, B. Đường
cong đi qua các điểm A, a, b, c,…, q, B cùng với nửa vòng tròn bán kính R 1 biểu
diễn trị số vận tốc v bằng các đoạn thẳng a1,b2..,q17 ở các góc tương ứng.
Thật vậy, chẳng hạn tại điểm 1 trên đồ thị ta có:
va = a1 = aa’+ a’1= R2 .sin + R1.Sin = . RSin2 + RSin
va = a1= R (.Sin2 + Sin ).
1.4 Xây dựng đồ thị gia tốc j = f(x)
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 12
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
Theo phương pháp giải tích lấy đạo hàm vận tốc theo thời gian ta có công thức để
tính gia tốc của piston như sau:
j = R2(Cos + Cos2)
(m/s2)
Giải gia tốc piston bằng phương pháp đồ thị thường dùng phương pháp Tole. Cách
tiến hành cụ thể như sau:
- Ta có: jmax = R2(1+) = ( )2.(1+0,24) = 8115 (m/s2).
jmin = -R2(1-) =- ( )2.(1-0,24) = -4972 (m/s2).
Chọn jmaxbd = 60 (mm). Suy ra j = = = 135,26 ( ).
Và jminbd = = = - 36,78 (mm).
- Vẽ hệ trục tọa độ J-S
- Lấy đoạn thẳng AB trên trục OS, sao cho AB = = = 170 (mm).
- Từ A dựng đoạn thẳng AC vuông góc với AB, với AC = jmaxbd = 60 (mm).
- Từ B dựng đoạn thẳng BD vuông góc với AB, với BD = jminbd = - 36,78 (mm).
- Nối C với D cắt AB tại E . Dựng đoạn EF vuông góc với AB.
Với EF = = = - 34,84 (mm).
- Nối đoạn CF và DF . Phân chia các đoạn CF và DF thành những đoạn nhỏ bằng
nhau ghi các số 1, 2, 3, 4,…và 1’, 2’, 3’, 4’,…như trên hình.
- Nối các điểm chia 11’, 22’, 33’, 44’,…Đường bao của các đoạn thẳng này biểu
diễn đồ thị quan hệ của hàm số j = f(x).
1.5 Xây dựng đồ thị lực quán tính Pj
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 13
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
- Ta có lực quán tính Pj = - mj. Suy ra –Pj = mj. Do đó thay vì vẽ Pj ta vẽ -Pj lấy
trục hoành đi qua p0 của đồ thị công vì đồ thị -Pj thực chất là đồ thị j=f(x) có tỷ lệ
xích khác. Vì vậy ta có thể áp dụng phương pháp Tole để vẽ đồ thị -Pj = f(x).
- Chọn tỷ lệ xích pj = p= 0,0525 ( ).
- Khối lượng chuyển động tịnh tiến m’ = mpt + m1
Trong đó mpt= 0,9 kg là khối lượng nhóm piston.
m1 là khối thanh truyền tham gia chuyển động tịnh tiến quy về đầu nhỏ
thanh truyền.
Đối với động cơ ô tô, máy kéo ta lấy m1 = (0,275 0,35) mtt , chọn m1 = 0,3 mtt
Đã cho mtt = 1,2 kg là khối lượng nhóm thanh truyền.
Suy ra m1 = 0,3.1,2 = 0,36 kg
Suy ra m’ = mpt + m1 = 0,9 +0,36 = 1,26 kg
Để có thể dùng phương pháp cộng đồ thị -Pj với đồ thị công thì phải lấy trục P 0 trên
đồ thị công làm trục hoành cho đồ thị -Pj đồng thời đồ thị -Pj phải có cùng thứ
nguyên và cùng tỷ lệ xích với đồ thị công, thay vì vẽ giá trị thực của nó ta vẽ -P j =
f(x) ứng với một đơn vị diện tích đỉnh piston. Tức là thay:
m = = = 193,7 (kg/m2).
Do đó: - = m.= 193,7 . 0,008116 = 1,57 (MN/m2).
- = m. = 193,7.(-0.004974) = -0,96 (MN/m2).
Cách vẽ đồ thị -Pj = f(x) tương tự đồ thị j = f(x).
Với các giá trị biểu diễn trên đồ thị:
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 14
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
AC = - = = = 31,85 (mm).
BD = - = = = -16,45 (mm).
EF = = = -15,48 (mm).
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 15
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
1.6 Xây dựng đồ thị khai triển ,, theo
a. Vẽ - Đồ thị - được vẽ bằng cách khai triển P theo từ đồ thị công trong một chu trình
của động cơ ( động cơ 2 kỳ = 0,5,10,15,…,360 0).Để được đồ thị - ta đặt trục hoành
của đồ thị mới ngang với trục chứa giá trị P0 của đồ thị công.Vì áp suất khí thể Pkt = P
– P0
- Cách khai triển là dựa vào đồ thị Brick và đồ thị công để xác định điểm có áp
suất theo giá trị cho trước.
- Tỷ lệ xích: = 1(0/ mm)
Pkt
= 0,0525 ( )
- Các bước tiến hành vẽ như sau:
+ Vẽ hệ tọa độ vuông góc P –
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 16
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
+ Từ các điểm chia trên đồ thị Brick dóng các đường thẳng vuông góc với trục
hoành và cắt đồ thị công tại các điểm trên đường biểu diễn cá qua trình nạp, nén,
cháy-giãn nở, thải. Qua các điểm này ta kẻ các đường thẳng song song với trục
hoành sang hệ trục tọa độ P –
+ Từ các điểm chia trên trục 0 kẻ các đường thẳng song song với 0 cắt những
điểm dóng ngang tại những điểm ứng với điểm chia trên đồ thị Brick và phù hợp
với quá trình làm việc của động cơ.Nối các giao điểm nạy lại ta được đồ thị b. Vẽ - Cách vẽ giống với cách khai triển đồ thị công nhưng giá trị của điểm tìm được
ứng với chọn trước sẽ được lấy đối xứng qua trục 0 với vì đồ thị trên cùng trục tọa
độ với đồ thị công là đồ thị c. Vẽ - Đồ thị - được vẽ bằng phương pháp cộng đồ thị vì =
- Để có thể tiến hành cộng đồ thị thì , phải cùng thứ nguyên và cùng tỉ lệ xích.
Đồ thị khai triển
1.7 Xây dựng đồ thị T , Z , N theo
a. Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 17
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
Pkt
N
ß
P1
Ptt
A
a +ß
a
Z
R
Ptt
PR0
T
- Lực tác dụng lên chốt piston là hợp lực của lực quán tính và lực khí thể.
= +
(1.5)
- Trong quá trình tính toán động lực học các lực này được tính trên đơn vị diện tích
đỉnh piston nên: = +
Với: = và =
- Phân tích ra làm 2 thành phần lực :
= +
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
(1.6)
Trang 18
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
Trong đó: là thành phần lực tác dụng lên đường tâm thanh truyền.
N là thành phần lực tác dụng lên phương thẳng góc với đường tâm xilanh.
- Từ quan hệ lượng giác ta có thể xác định được trị số của và N:
(1.7)
- Ta lại phân tích ra làm 2 thành phần lực: lực tiếp tuyến T và lực pháp tuyến Z.
(1.8)
b. Xây dựng đồ thị T, Z , N theo
- Từ đồ thị - tiến hành đo giá trị biểu diễn của p1 theo = 00, 50, 100, …, 3600. Sau
đó xác định theo quan hệ: Sin = .Sin = arcsin(.Sin ).
- Do đó, với mỗi giá trị của ta có một giá trị của tương ứng. Từ quan hệ ở các
công thức (1.7) và (1.8) , ta lập được bảng giá trị của đồ thị T, N, Z –
- Bảng 1-2: Bảng giá trị T, N, Z -
(T = N = Z = p = 0,0525 (MN/m2.mm).
a(độ)
p1 tính
sin(a+b)/cosb
cos(a+b)/cosb
tgb
T
Z
N
0
-27.816
0.0000
1.0000
0.0000
0.0000
-27.8163
0.000
10
-27.400
0.2147
0.9776
0.0417
-5.8835
-26.7851
-8.571
20
-25.504
0.4194
0.9115
0.0824
-10.6967
-23.2472
-15.75
30
-22.254
0.6047
0.8056
0.1209
-13.4565
-17.9275
-20.17
40
-17.948
0.7624
0.6657
0.1561
-13.6832
-11.9474
-21.01
50
-12.958
0.8863
0.4995
0.1870
-11.4840
-6.4725
-18.17
60
-7.618
0.9723
0.3160
0.2125
-7.4063
-2.4070
-12.13
70
-2.260
1.0189
0.1245
0.2315
-2.3027
-0.2814
80
2.813
1.0270
-0.0659
0.2432
2.8890
-0.1854
90
7.356
1.0000
-0.2472
0.2472
7.3563
-1.8187
100
11.201
0.9426
-0.4132
0.2432
10.5574
-4.6281
110
14.261
0.8605
-0.5595
0.2315
12.2714
-7.9795
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 19
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
120
16.534
0.7598
-0.6840
0.2125
12.5621
-11.3095
130
18.091
0.6458
-0.7861
0.1870
11.6833
-14.2206
140
19.055
0.5232
-0.8664
0.1561
9.9689
-16.5090
150
19.578
0.3953
-0.9265
0.1209
7.7394
-18.1379
160
19.815
0.2646
-0.9679
0.0824
5.2434
-19.1779
170
19.898
0.1326
-0.9921
0.0417
2.6378
-19.7396
180
19.915
0.0000
-1.0000
0.0000
0.0000
-19.9151
190
19.898
-0.1326
-0.9921
-0.0417
-2.6378
-19.7396
200
19.886
-0.2646
-0.9679
-0.0824
-5.2623
-19.2470
-
210
19.649
-0.3953
-0.9265
-0.1209
-7.7677
-18.2041
-
220
19.326
-0.5232
-0.8664
-0.1561
-10.1109
-16.7442
-
230
18.662
-0.6458
-0.7861
-0.1870
-12.0524
-14.6697
-
240
17.605
-0.7598
-0.6840
-0.2125
-13.3762
-12.0424
-
250
15.832
-0.8605
-0.5595
-0.2315
-13.6237
-8.8588
-
260
13.772
-0.9426
-0.4132
-0.2432
-12.9811
-5.6906
-
270
10.928
-1.0000
-0.2472
-0.2472
-10.9278
-2.7016
-
280
8.384
-1.0270
-0.0659
-0.2432
-8.6111
-0.5525
-
290
5.311
-1.0189
0.1245
-0.2315
-5.4116
0.6612
300
6.954
-0.9723
0.3160
-0.2125
-6.7611
2.1973
310
5.614
-0.8863
0.4995
-0.1870
-4.9753
2.8041
320
11.624
-0.7624
0.6657
-0.1561
-8.8620
7.7378
-
330
20.318
-0.6047
0.8056
-0.1209
-12.2856
16.3676
-
340
50.996
-0.4194
0.9115
-0.0824
-21.3886
46.4843
-31.50
350
93.900
-0.2147
0.9776
-0.0417
-20.1628
91.7935
-29.37
360
148.184
0.0000
1.0000
0.0000
0.0000
148.1837
0.000
370
168.900
0.2147
0.9776
0.0417
36.2673
165.1108
52.83
380
125.996
0.4194
0.9115
0.0824
52.8448
114.8485
77.83
390
74.318
0.6047
0.8056
0.1209
44.9383
59.8694
67.37
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 20
-
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
400
44.624
0.7624
0.6657
0.1561
34.0211
29.7052
52.25
410
30.614
0.8863
0.4995
0.1870
27.1320
15.2918
42.94
420
19.954
0.9723
0.3160
0.2125
19.4005
6.3051
31.79
430
18.311
1.0189
0.1245
0.2315
18.6569
2.2796
31.79
440
18.384
1.0270
-0.0659
0.2432
18.8816
-1.2116
33.53
450
19.928
1.0000
-0.2472
0.2472
19.9278
-4.9267
36.94
460
20.772
0.9426
-0.4132
0.2432
19.5791
-8.5830
37.89
470
22.832
0.8605
-0.5595
0.2315
19.6473
-12.7756
39.64
480
24.105
0.7598
-0.6840
0.2125
18.3148
-16.4885
38.41
490
24.662
0.6458
-0.7861
0.1870
15.9273
-19.3861
34.59
500
24.626
0.5232
-0.8664
0.1561
12.8838
-21.3361
28.83
510
24.149
0.3953
-0.9265
0.1209
9.5466
-22.3731
21.89
520
23.886
0.2646
-0.9679
0.0824
6.3208
-23.1184
14.75
530
23.469
0.1326
-0.9921
0.0417
3.1113
-23.2826
7.342
540
22.787
0.0000
-1.0000
0.0000
0.0000
-22.7865
0.000
550
22.269
-0.1326
-0.9921
-0.0417
-2.9522
-22.0921
-6.966
560
21.686
-0.2646
-0.9679
-0.0824
-5.7387
-20.9891
-13.39
570
20.949
-0.3953
-0.9265
-0.1209
-8.2816
-19.4085
-18.99
580
19.926
-0.5232
-0.8664
-0.1561
-10.4248
-17.2640
-23.33
590
18.762
-0.6458
-0.7861
-0.1870
-12.1170
-14.7483
-26.31
600
17.105
-0.7598
-0.6840
-0.2125
-12.9963
-11.7003
-27.25
610
14.832
-0.8605
-0.5595
-0.2315
-12.7632
-8.2992
-25.75
620
11.772
-0.9426
-0.4132
-0.2432
-11.0960
-4.8642
-21.47
630
7.928
-1.0000
-0.2472
-0.2472
-7.9278
-1.9599
-14.69
640
3.384
-1.0270
-0.0659
-0.2432
-3.4759
-0.2230
-6.174
650
-1.689
-1.0189
0.1245
-0.2315
1.7204
-0.2102
2.931
660
-7.046
-0.9723
0.3160
-0.2125
6.8507
-2.2264
11.22
670
-12.386
-0.8863
0.4995
-0.1870
10.9776
-6.1870
17.37
680
-17.376
-0.7624
0.6657
-0.1561
13.2475
-11.5670
20.34
690
-21.682
-0.6047
0.8056
-0.1209
13.1109
-17.4672
19.65
700
-27.525
-0.4194
0.9115
-0.0824
11.5445
-25.0898
17.00
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 21
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
710
-27.100
-0.2147
0.9776
-0.0417
5.8190
-26.4918
8.477
720
-27.816
0.0000
1.0000
0.0000
0.0000
-27.8163
0.000
Đồ thị T,Z,N-α
1.8 Xây dựng đồ thị T - Góc lệch công tác
ct =
= = 1800
- Bảng thứ tự làm việc của động cơ 4 kỳ, 4 xilanh : 1-3-4-2
Xy lanh
1
2
3
4
0-180
Nạp
Nén
Thải
Cháy-giãn nở
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
180-360
Nén
Cháy-giãn nở
Nạp
Thải
Trang 22
360-540
Cháy-giãn nở
Xã
Nén
Nạp
540-720
Xã
Nạp
Cháy-giãn nở
Nén
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
- Ta có quan hệ 2 ,
3,4,
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
theo 1 khi 1 lần lượt nhận các giá trị từ 00 đến 3600 được cho
trong bảng.
- Cứ mỗi giá trị 1 , 2 , 3 , 4 , ta có giá trị T1 , T2 , T3 , T4 , tương ứng được xác định theo
giá trị T- Ta có T = T1 + T2 + T3 + T4
- Bảng giá trị T -
== 0,0175 (MN/m2.mm).
α1
T1
α2
T2
α
0
0.000
180
0.000
5
10
-0.309
190
-0.138
5
20
-0.562
200
-0.276
5
30
-0.706
210
-0.408
5
40
-0.718
220
-0.531
5
50
-0.603
230
-0.633
5
60
-0.389
240
-0.702
6
70
-0.121
250
-0.715
6
80
0.152
260
-0.682
6
90
0.386
270
-0.574
6
100
0.554
280
-0.452
6
110
0.644
290
-0.284
6
120
0.660
300
-0.355
6
130
0.613
310
-0.261
6
140
0.523
320
-0.465
6
150
0.406
330
-0.645
6
160
0.275
340
-1.123
7
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 23
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
170
0.138
350
-1.059
7
180
0.000
360
0.000
7
- Ta có Ttb từ đồ thị: Ttb = ((Ti))/4 = 0,7865 MN/m2
1.9
Xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu
a. Mục đích của việc xây dựng đồ thị phụ tải:
- Xác định lực tác dụng trên chốt ở mỗi vị trí của trục khuỷu.
- Khai triển đồ thị phụ tải theo quan hệ Q - ta có thể xác định được phụ tải lớn
nhất, bé nhất trên chốt khuỷu.
- Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta có thể xây dựng được đồ thị phụ tải
tác dụng lên đầu to thanh truyền và đồ thị mài mòn chốt khuỷu , từ đó có thể xác định
được vị trí chịu phụ tải bé nhất trên chốt khuỷu để khoan lỗ dầu bôi trơn.
b. Phương pháp vẽ
- Vẽ hệ tọa độ T-Z, gốc tọa độ O’, trục O’Z có chiều dương hướng xuống dưới.
- Đặt giá trị của các cặp (T, Z) theo các góc tương ứng lên hệ trục tọa độ T-Z. Ứng
với mỗi cặp giá trị (T, Z) ta có một điểm. Đánh dấu các điểm từ 0, 5, 10,…, 360, ứng
với các góc từ 00, 50, 100,…, 3600.
- Nối các điểm này lại ta được đường cong biểu diễn phụ tải tác dụng lên chốt
khuỷu.
- Dời gốc tọa độ O’ theo phương trục Z một đoạn O’O bằng giá trị biểu diễn của
lực quán tính li tâm PRo
- Tính lực quán tính li tâm PRo:
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 24
ĐỒ ÁN: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: TRẦN VĂN LUẬN
Ta có: PRo = m2.R.
Trong đó: m2 là khối lượng nhóm thanh truyền quy về đầu to thanh truyền, tính trên
một đơn vị diện tích đỉnh piston.
Suy ra: PRo = -0,84.0,535.349,72 =- 5497,7 (N/).
Giá trị biểu diễn = PRobd = = = 16 mm.
- Điểm O xác định chính là tâm chốt khuỷu. Từ tâm O vẽ vòng tròn tượng trưng chốt
khuỷu.
- Xác định giá trị, chiều và điểm đặt của vectơ phụ tải tại một điểm A bất kỳ trên đồ
thị phụ tải.
+ Giá trị của vectơ phụ tải là khoảng cách từ tâm O đến điểm A.
+ Chiều của vectơ phụ tải theo chiều từ tâm O ra điểm A cần xác định.
+ Điểm đặt của vectơ phụ tải là điểm giao nhau của vectơ OA và kéo dài về phía
gốc cho đến khi cắt vòng tròn tượng trưng chốt khuỷu.
1.10 Khai triển đồ thị phụ tải trong hệ tạo độ cực O thành đồ thị Q –
- Chọn tỉ lệ xích Q = p = 0,0525 (MN/m2.mm).
= 1 (0/ mm).
- Tiến hành đo các khoảng cách từ tâm O đến các điểm A i(Ti, Zi) ứng với các góc
i
trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Ta nhận được các giá trị của Q i tương
ứng.
- Lập bảng tính xây dựng đồ thị Q Q [mm]
α2
Q [mm]
α3
Q [mm]
α4
43.9173
180
36.0160
360
132.0827
540
SVTH : LÊ THANH TOẢN
LỚP : 13C4B
Trang 25
