Tính Toán thiết kế động cơ đốt trong 2arfe

Thiết kế động cơ dốt trong

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

Giáo viên hướng dẫn : ThS.Dương Đình Nghĩa

Đà Nẵng 2022

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 5

Phần 1.Xây dựng đồ thị công, động học và động lực học động cơ 7

I.Các thông số cho trước và các thông số cần tính 7

1,Các thông số cho trước 7

2,Các thông số cần tính 8

II Xây dựng đồ thị công 9

1.Các thông số cho trước: 9

2.Xây dựng đường nén: 9

3 Xây dựng đường giãn nỡ: 9

4.Bảng giá trị và đồ thị: 9

III.Xây dựng đồ thị chuyển vị 12

1 Phương pháp : 12

2.Bảng giá trị và đồ thị 12

IV Xây dựng đồ thị vận tốc V(α) 14

1.Phương pháp xây dựng đồ thị 14

2 Bảng gia trị và đồ thị vận tốc: 14

V Đồ thị gia tốc 16

1 Phương pháp và các thông số 16

2.Bảng gia trị và đồ thị gia tốc 16

VI Đồ thị khai triển: P KT , P J , P 1 – α 17

1 Phương pháp và tính toán cơ bản 17

2.Bảng giá tri và đồ thị 18

VII Đồ thị T, Z, N – α 21

1.Phương pháp xây dựng đồ thị 21

2.Bảng giá trị và đồ thị 21

VIII.Đồ thị ∑T – α 24

1 Thông số và phương pháp 24

2 Bảng giá trị và đồ thị 25

IX.Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt trục khuỷu 33

1.Phương pháp xây dựng đồ thị 33

2.Bảng giá trị và đồ thị 33

X Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền. 37

1 Phương pháp xây dựng đồ thị 37

2 Bảng giá trị tính và đồ thị 37

XI Đồ thi khai triển phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Q(α) 40

1.Phương phương xây dựng 40

2 Đồ thị : 41

XII Đồ thị mài mòn chốt khuỷu 41

1,Xây dựng đồ thị : 41

2.Bảng giá trị tính và đồ thị 42

Phần 2: Phân tích đặc điểm kỹ thuật, các cơ cấu và hệ thống động cơ tham khảo 45

Phần 3: Thiết kế cơ cấu piston - thanh truyền - trục khuỷu 68

I, Piston, xéc măng , chốt piston 68

1.Piston 68

2.Xéc măng 70

3.Chốt piston 71

II Thanh Truyền 72

1.Điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo: 72

2.Kết cấu và thông số của thanh truyền : 73

III Trục khuỷu 75

1.Điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo: 75

2.Kết cấu của trục khuỷu: 75

3.Thông số cơ bản của trục khuỷu 77

IV Bánh đà 77

1 Điều kiện làm việc vật liệu chế tạo : 77

2 Các thông số kết cấu : 77

Phần 4 Thiết kế thân máy-nắp máy và cơ cấu phân phối khí 77

I.Thiết kế thân máy, nắp máy của động cơ DR4-021 77

1.Thiết kế thân máy động cơ DR4-021: 77

2 Thiết kế nắp máy động cơ DR4-021: 82

II.Thiết kế cơ cấu phân phối khí động cơ 84

1 Các chi tiết của hệ thống cơ cấu phân phối khí động cơ DR4-021 84

2 Tính toán các thông số cơ bản của cơ cấu phân phối khí 94

Phần 5 Thiết kế hệ thống nhiên liệu 104

I Thiết kế hệ thống nhiên liệu 104

1.Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống nhiên liệu 104

2.Các kết cấu trong hệ thống 107

II.Tính toán và thiết kế vòi phun 111

1 Tính các thông số chỉ thị: 111

2 Tính toán vòi phun: 114

Phần 6 Thiết kế hệ thống làm mát 117

I.Mục đích và ý nghĩa của hệ thống làm mát 117

II.Phân tích đặc điểm kết cấu: 118

III.Tính toán hệ thống làm mát 122

3.1.Xác định lương nhiệt độ cơ truyền cho nước làm mát: 122

3.2.Tình két nước: 123

3.3.Tính bơm nước: 125

3.4.Tính quạt gió: 128

2.Yêu cầu: 129

II.Kết cấu các bộ phận trong hệ thống bôi trơn: 131

1.Kết cấu bơm dầu: 131

2.Lọc dầu : 132

III Tính toán hệ thống bôi trơn: 134

1 Tính toán lưu lượng bơm dầu bôi trơn: 134

2 Tính toàn bầu lọc: 136

3.Lượng dầu chứa trong cacte: 137

Phần 8 Thiết kế hệ thống nạp thải 137

I.Tổng quan về hệ thống nạp thải 137

1.Hệ thống nạp thải động cơ diezen 137

2 Các hệ thống phụ trợ cho quá trình nạp thải của động cơ đốt trong 140

3.Đặc điểm quá trình nạp-thải trong động cơ đốt trong 141

II.Khảo sát hệ thống nạp thải động cơ DR4-021 147

1 Sơ đồ hệ thống nạp-thải động cơ DV1-021 147

2 Đường ống nạp 147

3.Đường ống thải 149

4.Các hệ thống phụ trợ cho quá trình nạp thải động cơ DR4-021 152

III.Các Thông số tính toán thiết kế: 153

Phần 9 Thiết kế hệ thống điện và hệ thống điều khiển động cơ 155

TÀI LIỆU THAM KHẢO 156

LỜI NÓI ĐẦU

Những năm gần đây, 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 độnglực và sản xuất ô tô, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ô tô nổi tiếng trênthế giới như Nissan, Honda, Toyota, cùng sản xuất và lắp ráp ô tô Để góp phầnnâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu và chếtạo đó là một yêu cầu cấp thiết Có như vậy ngành sản xuất ô tô của ta mới có thểphát triển được

Đây là lần đầu tiên chúng em vận dụng lý thuyết đã học, tính toán thiết kế hệđộng cơ theo số liệu kỹ thuật Trong quá trình tính toán mặc dù chúng em đã được

sự giúp đỡ và hướng dẫn rất tận tình của thầy ThS.Dương Đình Nghĩa cùng cácthầy trong bộ môn động lực, nhưng vì mới lần đầu làm đồ án về môn học này nêngặp rất nhiều khó khăn và không tránh khỏi sự sai sót, vì vậy chúng em rất mongđược sự xem xét và giúp đỡ chỉ bảo của các thầy để bản thân ngày càng được hoànthiện hơn về kiến thức kỹ thuật

Qua lần này chung em đã tự xây dựng cho mình phương pháp nghiên cứu,hoạt Rất mong được sự giúp đỡ hơn nữa của các thầy Em xin chân thành cảm ơn

Đà Nẵng năm 2022

Phần 1.Xây dựng đồ thị công, động học và động lực học động cơ

I.Các thông số cho trước và các thông số cần tính

1,Các thông số cho trước

Bảng 1-1: Bảng giá trị các thông số động cơ diesel DR4-021

Khối lượng nhóm thanh

+ Áp suất cuối quá trình nạp : pa= pk.0,9= 0,1.0,9 = 0,09 Mpa

+ Chọn giá trị biểu diễn pz : pzbd = 200 mm

II Xây dựng đồ thị công

1.Các thông số cho trước:

Áp suất cực đại Pz = 9.3 [MN/]

Góc phun sớm: s = 15o

Góc phân phối khí: 1 = 10o , 2 = 28o , 3 = 53o , 4 = 10 o

2.Xây dựng đường nén:

Gọi và 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: = const

.= (1.10)

=

3 Xây dựng đường giãn nỡ:

Gọi và 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: = const

Ta có công thức chuyển vị: (1-2)

2.Bảng giá trị và đồ thị

a) Bảng giá trị

Bảng các giá trị đồ thị chuyển vị x = f(α)

trục 0v và cắt trục 0s tại các điểm 0,1,2,3, ,18, từ các điểm này ta đặt các đoạn

thẳng 00’’, 11’’, 22’’, 33’’, ,1818’’ song song với trục 0v có khoảng cách bằng

khoảng cách các đoạn tương ứng nằm giữa đường cong với nữa đường tròn bánkính r1 mà nó biểu diển tốc độ ở các góc  tương ứng Nối các điểm0’’,1’’,2’’, ,18’’ lại với nhau ta có đường cong biểu diễn vận tốc piston v=f(s)

- Công thức tính gia tốc: j R 2(cos  cos 2 )

- - Với R là bán kính quay của trục khuỷu

2.Bảng gia trị và đồ thị gia tốc

Bảng giá trị gia tốc

1 Phương pháp và tính toán cơ bản

a)Vẽ PKT – α

- Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc OP, trục hoành O nằm ngang với trục Po

- Trên trục O ta chia 10o một, ứng với tỷ lệ xích  = 2 [o/mm]

-Lực khí thể Pkt: Pkt=0,9 x Pk= 0,9.0,1=0,09 (MN/m2)

b)Vẽ Pj – α

-Cách vẽ đồ thị khai triển này giống như cách vẽ đồ thị khai triển Pkt – α Tuy nhiên, trên đồ thị p – V thì giá trị của lực quán tính là – PJ nên khi chuyển sang đồ thị P-α ta phải đổi dấu

0 30 60 90 120150 180 210240270300330360390420450 480 510540570 600 630 660 690 720 -50

1.Phương pháp xây dựng đồ thị

-Từ đồ thị P1- α tiến hành đo các giá trị P1 theo α = 0°,10°,20°,30°…720°.Sau đó xác định β theo quan hệ : sinβ = .sinα  = arcsin(sin)

- Ta lập bảng xác định các giá trị N, T, Z Sau đó, ta tiến hành vẽ đồ thị N, T, Z theo  trên hệ trục toạ độ vuông góc chung (N, T, Z - )

1 Thông số và phương pháp

-Thứ tự làm việc của động cơ : 1-3-4-2

Góc lệch công tác:

[1]

-Ta tính T trong 1 chu k ỳ góc công tác

Khi trục khuỷu của xylanh thứ 1 nằm ở vị trí thì:

Khuỷu trục của xylanh thứ 2 nằm ở vị trí

Khuỷu trục của xylanh thứ 3 nằm ở vị trí

Khuỷu trục của xylanh thứ 4 nằm ở vị trí

-Tính mômen tổng T = T1 + T2 + T3 + T4

-Dựa vào bảng tính T ở trên, tra các giá trị tương ứng mà Ti đã tịnh tiến theo

-Sau đó, cộng tất cả các giá trị Ti lại ta có các giá trị của T

345 -3,71252 525 #N/A 165 #N/A 705 #N/A

b) Đồ thị ∑ T(α)

IX.Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt trục khuỷu

1.Phương pháp xây dựng đồ thị

- Vẽ hệ toạ độ T - Z gốc toạ độ O’ trục O’Z có chiều dương hướng xuống dưới

- Chọn tỉ lệ xích :T = Z = p = 0,048125 [MN/(m2.mm)]

- Đặt giá trị của các cặp (T,Z) theo các góc  tương ứng lên hệ trục toạ độ T - Z.Ứng với mỗi cặp giá trị (T,Z) ta có một điểm, đánh dấu các điểm từ 0  72 ứng vớicác góc  từ 00 7200 Nối các điểm lại ta có đường cong biểu diễn véctơ phụ tảitác dụng lên chốt khuỷu

- Dịch chuyển gốc toạ độ Trên trục 0’Z (theo chiều dương) ta lấy điểm 0 với00’=Pro

[MN/m2]

2.Bảng giá trị và đồ thị

a) Bảng giá trị :

B ảng giá trị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

X Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền.

1 Phương pháp xây dựng đồ thị

-Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền được xây dựng bằng cách :

+Đem tờ giấy bóng đặt chồng lên đồ thị phụ tải của chốt khuỷu sao cho tâm Otrùng với tâm O của đồ thị phụ tải chốt khuỷu Lần lượt xoay tờ giấy bóng cho cácđiểm 00 , 100 , 200 , 300,  trùng với trục +Z của đồ thị phụ tải chốt khuỷu +Đồngthời đánh dấu các điểm đầu mút của các véc tơ , ,,, của đồ thị phụ tải tác dụngtrên chốt khuỷu trên tờ giấy bóng bằng các điểm 0 , 10 , 20 , 30,  Nối các điểm 0, 10 , 20 ,  bằng một đường cong , ta có đồ thị phụ tải tác dụng trên đầu to thanhtruyền

Hình 5.1 Đồ thị phụ tải tác dung lên đầu to thanh truyền

XI Đồ thi khai triển phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Q(α)

1.Phương phương xây dựng

- Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lênchốt khuỷu ở mỗi vị trí của trục khuỷu Từ đồ thị này ta có thể tìm trị số trung bìnhcủa phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu cũng như có thể dễ dàng tìm được lực lớn nhất

và lực bé nhất Dùng đồ thị phụ tải ta có thể xác định khu vực chịu lực ít nhất đểxác định vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn và để xác định phụ tải khi tính sức bền ở trục

- Vẽ hệ toạ độ T - Z gốc toạ độ O’ trục O’Z có chiều dương hướng xuống dưới

- Chọn tỉ lệ xích :T = Z = p = 0,0465 [MN/(m2.mm)]

- Đặt giá trị của các cặp (T,Z) theo các góc  tương ứng lên hệ trục toạ độ T - Z.Ứng với mỗi cặp giá trị (T,Z) ta có một điểm, đánh dấu các điểm từ 0  72 ứng vớicác góc  từ 00 7200 Nối các điểm lại ta có đường cong biểu diễn véctơ phụ tảitác dụng lên chốt khuỷu

- Dịch chuyển gốc toạ độ Trên trục 0’Z (theo chiều dương) ta lấy điểm 0 với (lựcquán tính ly tâm)

Hình.6.3 Đồ thị khai triển phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Q(α)

XII Đồ thị mài mòn chốt khuỷu

1,Xây dựng đồ thị :

- Trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta vẽ vòng tâm O, bán kính bất kì.Chia vòng tròn này thành 24 phần bằng nhau, tức là chia theo 15o theo chiều ngượcchiều kim đồng hồ, bắt đầu tại điểm 0 là giao điểm của vòng tròn O với trục OZ(theo chiều dương), tiếp tục đánh số thứ tự 1, 2, , 23 lên vòng tròn

- Từ các điểm chia 0, 1, 2, , 23 của vòng tròn O, ta kẻ các tia qua tâm O và kéodài, các tia này sẽ cắt đồ thị phụ tải tại nhiều điểm, có bao nhiêu điểm cắt đồ thị thì

sẽ có bấy nhiêu lực tác dụng tại điểm chia đó Do đó ta có :

Trong đó:

+) i : Tại mọi điểm chia bất kì thứ i

+)0, 1, , n: Số điểm giao nhau của tia chia với đồ thị phụ tải tại 1 điểm chia

- Vẽ các tia ứng với số lần chia.

- Lần lượt đặt các giá trị Q0, Q1, Q2, …, Q23 lên các tia tương ứng theochiều từ ngoài vào tâm vòng tròn Nối các đầu mút lại ta có dạng đồ thị mài mònchốt khuỷu

- Các hợp lực Q0, Q1, Q2, …, Q23 được tính theo bảng sau :

2.Bảng giá trị tính và đồ thị

a) bảng giá trị

100, 39

100, 39

100 ,39

100, 39

100, 39

100, 39

158, 96

158, 96

158, 96

158, 96

158, 96

158, 96

131, 31

131, 31

131, 31

131 ,31

131, 31

131, 31

41,5 1

41,5 1

41,5 1

41, 51

41,5 1

41,5 1

20,6 8

20,6 8

20,6 8

20, 68

20,6 8

20,6 8

20,6 8

20, 68

Q

6

16,3 9

16,3 9

16,3 9

16,3 9

16, 39

16,3 9

16,3 9

16,3 9

16, 39

16,3 9

Q

7

11,9 1

11,9 1

11,9 1

11, 91

11,9 1

11,9 1

11,9 1

11, 91

11,9 1

11,9 1

Q

8

11,7 3

11,7 3

11, 73

11,7 3

11,7 3

11,7 3

11, 73

11,7 3

11,7 3

11, 73

Q

9

28,0 9

28, 09

28,0 9

28,0 9

28,0 9

28, 09

28,0 9

28,0 9

28, 09

28,0 9

Q

10

88, 83

88,8 3

88,8 3

88,8 3

88, 83

88,8 3

88,8 3

88, 83

88,8 3

88,8 3

Q

11

154, 02

154, 02

154, 02

154 ,02

154, 02

154, 02

154 ,02

154, 02

154, 02

154, 02

12 92 92 ,92 92 92 ,92 92 92 92 ,92

Q

13

159, 32

159 ,32

159, 32

159, 32

159 ,32

159, 32

159, 32

159, 32

159 ,32

159, 32

Q

14

107 ,21

107, 21

107, 21

107 ,21

107, 21

107, 21

107, 21

107 ,21

107, 21

107 ,21

9,5 6

Q

16

10,4 7

10, 47

10,4 7

10,4 7

10,4 7

10, 47

10,4 7

10, 47

10, 47

10,4 7

Q

17

10, 45

10,4 5

10,4 5

10,4 5

10, 45

10,4 5

10, 45

10, 45

10,4 5

10,4 5

19,5 5

19, 55

19, 55

19,5 5

19,5 5

19,5 5

52,8 9

52, 89

52, 89

52,8 9

52,8 9

52,8 9

613, 04

572, 88

501, 58

432 ,45

456, 16

551, 08

669, 89

778 ,1

767, 98

763, 06

762 ,6

761, 39

741, 72

657, 32

507 ,95

358, 58

253 ,15

247 ,33

397, 73

519, 57

586, 12

24,5 216

22,9 152

20,0 632

17, 298

18,2 464

22,0 432

26,7 956

31, 124

30,7 192

30,5 224

30, 504

30,4 556

29,6 688

26,2 928

20, 318

14,3 432

10, 126

9,8 932

15,9 092

20,7 828

23,4 448 36

vẽ