Slide tính toán hệ thống tăng áp động cơ 4JA1 TC

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TĂNG ÁP
TRÊN ĐỘNG CƠ 4JA1-TC
Đề tài:
SVTH : Võ Hoàng Anh
Lớp : 04C4B
GVHD : TS. Dương Việt Dũng
GVD : KS. Nguyễn Quang Trung
Đà nẵng, 6 - 2009
1. Mục đích – ý nghĩa đề tài
2. Giới thiệu chung về động cơ 4JA1-TC
- Các thông số cơ bản của động cơ
- Các cơ cấu và hệ thống chính của động cơ

3. Khảo sát hệ thống tăng áp trên động cơ 4JA1-TC
- Các thông số cơ bản của cụm Turbo tăng áp RHF4
- Kết cấu của cụm Turbo tăng áp RHF4
* Kết cấu cụm Turbo
* Kết cấu bầu áp suất
4. Tính toán kiểm nghiệm bộ Turbo RHF4
5. Những hư hỏng và biện pháp khắc phục
6. Kết luận
NỘI DUNG THUYẾT MINH
1. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA ĐỀ TÀI
* Mục đích kinh tế.
- Giảm thể tích tổng thể của động cơ trên 1 đơn vị công suất.
- Giảm trọng lượng riêng của toàn bộ động cơ ứng với 1 đơn vị công
suất.

- Giảm giá thành sản xuất với một đơn vị công suất.
* Ý nghĩa về mặc kỹ thuật.
- Tăng công suất cho động cơ.
- Tăng hiệu suất có ích của động cơ do đó giảm suất tiêu hao nhiên liệu.
- Giảm mức độ gây ồn của động cơ.
* Ý nghĩa về mặc xã hội.
- Giảm lượng khí thải độc hại hạn chế mức độ gây ô nhiễm môi trường
MẶT CẮT DỌC ĐỘNG CƠ 4JA1-TC
2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ 4JA1-TC
Công suất cực đại/Số vòng quay 74/3800 [kW]/[v/p]
Tỷ số nén 18,5
Số xilanh 4
Thứ tự làm việc 1-3-4-2
Đường kính xilanh 93 [mm]
Hành trình piston 92 [mm]
Mômen cực đại/Số vòng quay 226/2000 [N.m]/[v/p]
Suất tiêu hao nhiên liệu 215 [g/kW.h]
Dung tích xylanh 2,499 [cm
3
]
Tiêu chuẩn khí xả EURO II
CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ 4JA1-TC
3. KHẢO SÁT HỆ THỐNG TĂNG ÁP
TRÊN ĐỘNG CƠ 4JA1-TC
THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CỤM TURBO TĂNG ÁP RHF4
Số hiệu Turbo RHF4
Đường kính ngoài bánh công tác 60,4 [mm]
Lưu lượng khối lượng của máy nén 0,01-0,18 [Kg/s]
Áp suất không khí sau máy nén 0,17 [MN/m
2

]
Nhiệt độ khí xả vào tuabin 1344,5 [
0
K]
Áp suất dầu bôi trơn ổ trược trục tuabin-
máy nén
196-392 [kPa]
Nhiệt độ dầu bôi trơn 50-80 [
0
C]
Tốc độ quay cực đại trục Tuabin-máy nén 50000 [Vòng/phút]
3.1. SƠ ĐỒ BỐ TRÍ HỆ THỐNG TĂNG ÁP
TRÊN ĐỘNG CƠ 4JA1-TC
3.2. KẾT CẤU TỔNG THỂ CỤM TUABIN – MÁY NÉN RHF4
CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT CỦA TUABIN
Một Tuabin hướng kính bao gồm: Vỏ tuabin, vành miệng phun, bánh công
tác, trục quay.
CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT CỦA VỎ GIỮA
CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT CỦA VỎ GIỮA
CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT CỦA MÁY NÉN
Một máy nén ly tâm bao gồm: Vỏ máy nén, vỏ xoắn ốc, ống tăng áp, bánh
công tác.
Từ thực nghiệm, để xây dựng đặc tính của cụm TB-MN cần xem xét sự
liên hệ giữa các thông số dòng chảy với nhau và chú trọng nhất là các thông số
sau:
+ Lưu lượng khối lượng của khí nạp, m
k
;

+ Tỷ số tăng áp của máy nén, π
k
;
+ Nhiệt độ khí xả đi qua TB, Tg

;
+ Tỷ số giãn nở của TB, б
T
;
+ Số vòng quay của TB và MN, n
T
.
Trong đó đại lượng quan trọng nhất là lưu lượng khối lượng khí tăng áp
m
k
, đây là đại lượng phản ánh đầy đủ mục đích của việc tăng áp cho ĐCĐT.

ĐẶC TÍNH CỦA TUABIN VÀ MÁY NÉN
2
P
0
P
1
m
k
10
P
0
Τ
0

-3
1,5
1,0
1,0
δ
T=1,2
δ
T=1,3
δ
T=1,4
δ
T=1,5
δ
T=1,6
n
t
=9000 vg/ph
12000
15000
17500
19000
δ
T
=
1
,
4
T
g
=

5
5
0

C
5
0
0

C
4
5
0

C
4
0
0

C
A
4
A
3
A
2
A
1
Đặc tính biểu diễn mối quan hệ giữa lưu lượng khối lượng máy nén với
tỷ số tăng áp tại các tốc độ quay khác nhau khi nhiệt độ khí xả và tỷ số giãn nở

không đổi.
KẾT CẤU BỘ ĐIỀU CHỈNH ÁP SUẤT QUA TUABIN
Cộng dụng :
Việc xả bớt khí được điều chỉnh
bởi áp suất khí nạp, nhằm cải thiện tính
năng gia tốc và đặc tính momen của
động cơ. Tuy nó làm giảm hiệu suất
tổng thể của bộ TB – MN nhưng việc
thực hiện này sẽ tránh được hiện tượng
quá tải của động cơ.
N
n
M
n
N
e
e
M
e
g
e
M
e
N
c
b
a
M
n n
n

n
ck
n
e
g
e
N
n
N
max
M
max
Đường đặc tính tốc độ ngoài của
động cơ diêzel
Từ đường đặc tính tốc độ ngoài của
động việc xả bớt khí thải nhằm đưu
động cơ hoạt động theo hệ số thích ứng
của động cơ theo momen xoắn k.
Với :
Với động cơ diêzel không có phun
đậm đặc :
k = 1,1 ÷ 1,15
k =
M
max
M
n
4. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM BỘ TURBO RHF4
TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC TRONG TUABIN VÀ MÁY NÉN
Ở một chế độ làm việc ổn định, khi tính toán các thông số làm việc của TB-

MN phải thỏa mãn các điều kiện sau :
+ Cân bằng công suất: N
K
=N
T
;
+ Cân bằng số vòng quay: n
k
=n
T
;
+ Cân bằng lưu lượng khí qua tuabin và máy nén:
G
T
= G
K
+G
nl
-G
hh
.
Vì vậy các thông số cần được tính toán :
+ Lưu lượng không khí vào máy nén G
k
;
+ Lưu lượng khí qua tuabin G
T
;
+ Nhiệt độ khí thải ra khỏi động cơ khi chưa tính đến sự hoà lẫn của khí
quét T

P’
;
+ Nhiệt độ khí thải ra khỏi động cơ khi tính đến thành phần khí quét hoà
lẫn trong khí xả T
p
;
+ Tỉ số tăng áp ;
+ Tỉ số giản nỡ của tuabin ;
+ Số vòng quay của tuabin và máy nén.
Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Công suất có ích định mức Ne [kW] 74
Tỉ số nén
ε
18,5
Số vòng quay định mức n [vòng/phút] 3800
Đường kính xi lanh D [mm] 93
Hành trình pistông S [mm] 92
Số xi lanh i 4
Số kỳ
τ
4
Suất tiêu hao nhiên liệu
g
e
[g/(kW.h)] 215
BẢNG CÁC THÔNG SỐ CHO TRƯỚC CỦA ĐỘNG CƠ
Thông số
Ký
hiệu
Đơn vị

Khoảng
thường gặp
Giá trị
chọn
TLT
K
Nhiệt độ khí tăng áp
T
K
0
K 298
Áp suất tăng áp
P
K
MN/m
2
0,17
Áp suất trên đường thải
P
th
MN/m
2
(1,02÷1,04)P
0
1,04.P
0
[2]
Áp suất môi trường ngoài
P
0

MN/m
2
0,1 [2]
Nhiệt độ môi trường
T
0
0
K 298 [2]
Hệ số dư lượng không khí
α
1,5÷1,8 1,7 [2]
Áp suất khí sót
P
r
MN/m
2
>P
th
0,14 [2]
Nhiệt độ khí sót
T
r
0
K (700÷900)
0
K 800 [2]
Áp suất cuối qúa trình nạp
Pa
MN/m
2

(0,9÷0,96)P
k
0,95.P
k
[2]
Hệ số quét khí
φ
k

≥1 1,05 [2]
BẢNG CÁC THÔNG SỐ CHỌN
TNH TON CC THễNG S CA MY NẫN
3
b
2
b
1
b
2
2
2
1
a
D
1
D
1m
D
0
B

a
1
D
3
D
4
D
2
5(c)
4
3
5(c)
3
4
3
4
C
4
=C
K
P
4
=P
K
T
4
=T
K
K
maùy neùn

Ra khoới
3
xoừn ọỳc
Vaỡo voớ
Vaỡo ọỳng
giaớm tọỳc
21
Vaỡo
baùnh caùnh
0
maùy neùn
Vaỡo
T
P
C
T
P
C
C
C
P
P
T
T
0
0
0
1
1
1

2
2
2
3
3
3
S TNH TON MY NẫN TNG P
BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN MÁY NÉN
Đường kính trong của miệng vào bánh công tác: D
0
11[mm]
Đường kính ngoài của miệng vào bánh công tác: D
1
38,4 [mm]
Đường kính trung bình của miệng vào bánh công tác: D
1m
28 [mm]
Đường kính ngoài của miệng ra bánh công tác: D
2
60,4 [mm]
Đường kính trong vành tăng áp: D
3
86,4 [mm]
Chiều rộng miệng ra của bánh công tác: b
2
3,6 [mm]
Chiều rộng miệng vào của vành tăng áp: b
3
7,5 [mm]
Mức độ tăng áp suất trong máy nén : π

k
1,76
Hiệu suất của máy nén: η
k
0,86
Công suất dẫn động máy nén: N
K
0,057 [KW]
BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN TUABIN
n
b
1
b
β
1
u
1
C
1
α
1
ω
β
2
u
2
C
2
α
2

W
2
W
1
0
I
0
II
n
1
n
1
2
III
∆r
D
02
D
01
D
1
D
2m
2
D
0
IV
D
2m
SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN TUABIN TĂNG ÁP

BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN TUABIN
Lưu lượng khí qua tuabin: G
T
0,118 [Kg/s]
Vận tốc khí ở lối ra của ống nối: C
1
202,18 [m/s]
Nhiệt độ ở lối ra của ống nối:T
1
1326 [
o
K]
Áp suất ở lối ra từ ống nối: P
1
0,132 [MN/m
2
]
Vận tốc tuyệt đối của khí ở lối ra của bánh công tác: C
2
131,83 [m/s]
Nhiệt độ của khí ở lối ra của bánh công tác: T
2
1325,4 [
o
K]
Áp suất ở lối ra của bánh công tác: P
2
0,102 [MN/m
2
]

Hiệu suất đoạn nhiệt của tuabin: η
T
0,753
Công suất có ích của tuabin: N
T
0,0495 [KW]
∆N 13%