THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Nhiệm vụ THUYẾT MINH ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ

Tùy theo các góc α ta vẽ được tương ứng khoảngdịch chuyển của piston.. Từ các điểm trên vòng chia Brick ta kẻ các đường thẳngsong song với trục Oα.. Và từ các điểm chia có góc tương ứng

THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Nhiệm vụ THUYẾT MINH ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ

ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Quang Trung Sinh viên thực hiện : Nguyễn Châu Đông

Mục lục

LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN XÂY DỰNG BẢN VẼ ĐỒ THỊ

1.10 Đồ thị phụ tải tác dụng lên khuỷu… 31

1.12 Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền… 36

KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI MỞ ĐẦU

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 ngànhđộng lực và sản xuất ôtô, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ôtô nổitiếng 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 cầucấp thiết Có như vậy ngành ôtô của ta mới đuổi kịp với đà phát triển của cácquốc gia trong khu vực và trên thế giới

Sau khi được học hai học phần của ngành động lực là nguyên lý động cơ đốttrong , kết cấu và tính toán động cơ đốt trong cùng một số môn cơ sở nghànhkhác (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 quantrọng trong chương trình đào tạo của nghành động lực, nhằm tạo điều kiện chosinh viên tổng hợp, vận dụng các kiến thức đã học vào quá trình tính toán thiết

Cuối cùng, em xin bày tỏ sự cảm ơn đến các thầy trong khoa cùng các anhchị khóa trên đã tận tình chỉ dẫn Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầyNguyễn Châu Đông đã quan tâm, cung cấp các tài liệu, nhiệt tình hướng dẫntrong quá trình làm đồ án

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 12 năm 2021

Sinh viênĐôngNguyễn Châu Đông

Khối lượng nhóm thanh

+ S (m): Hành trình dịch chuyển của piston trong xilanh

+ n (vòng/phút) : Tốc độ quay của động cơ

Do Cm> 9 m/s nên động cơ là động cơ tốc độ cao hay động cơ cao tốc [1]

+ Chọn trước: n1= 1,36 ( chỉ số nén đa biến trung bình)

n2= 1,28 ( chỉ số giãn nở đa biến)

+ Chọn áp suất đường nạp (tăng áp tuabin khí): pk= 0,1 [MN/m2] ( pk= 0,14-0,4)Đối với động cơ bốn kỳ tăng áp ta chọn: pa = (0,9 - 0,96).pk( áp suất khí cuối kìnạp)

Vậy chọn: pa= 0,9.pk= 0,09 [MN/m2]+ Áp suất cuối kì nén:

Áp suất khí sót (động cơ cao tốc) chọn:

[MN/m2]Động cơ tăng áp: áp suất đường nạp lớn hơn áp suất đường thải pk> pth> p0Chọn áp suất khí trời p0= 0,1 [MN/m2]

Tỷ số giãn nở sớm: ρ = 1

1.2 ĐỒ THỊ CÔNG:

1.2.1 Các thông số xây dựng đồ thị: a Các thông số cho trước:

b Biểu diễn các thông số:

- Biểu diễn thể tích buồng cháy: Chọn Vcbd= 15 [mm]

,

α là góc của góc quay của trục khuỷu tương ứng với x tính từ điểmgốc trên (ĐCT)

+ Vận tốc của pistông tương ứng với quay trục khuỷu là α =10o, 20o, 30o, ,720

9 18,6706767132785,32,2296308867571

● Điểm phun sớm : c’ xác định từ Brick ứng với ϕs= 120

● Điểm c(Vc;Pc) = c(15;43,52)

● Điểm bắt đầu quá trình nạp : r(Vc;Pr) => r(15; 4,421)

● Điểm mở sớm của xu páp nạp : r’ xác định từ Brick ứng với α1=310

● Điểm đóng muộn của xupáp nạp : a’ xác định từ Brick ứng với α2=190

● Điểm mở sớm của xupáp thải : b’ xác định từ Brick ứng với α3=400

● Điểm đóng muộn của xupáp thải : r’’ xác định từ Brick ứng với α4=

● Điểm áp suất cực đại lý thuyết: z (ρVc,Pz) => z(15; 160)

● Điểm áp suất cực đại thực tế: z’’(ρ/2Vc,Pz) => z’’(7,5; 160)

● Điểm c’’ : cc” = 1/3cy

● Điểm b’’ : bb’’=1/2ba

+ Từ O lấy đoạn OO’ dịch về phía ĐCD như Hình 1.2 , với :

R [ ( 1−cos α ) + λ ( 1−cos2 α ) ] =R [ ( 1−cos α ) + λ ( 1−cos 2 α ) ] =x

1.3.2 Đồ thị chuyển vị:

-Muốn xác định chuyển vị của piston ứng với góc quay trục khuỷu là α =10o, 20o,

30o, ta làm như sau: từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má khuỷu OB

Hạ MC vuông góc với AD Điểm A ứng với góc quay α=00(vị trí điểm chết trên) và

điểm D ứng với khi α=1800(vị trí điểm chết dưới).Theo Brick đoạn AC = x

-Vẽ hệ trục vuông góc OSα, trục Oα biểu diễn giá trị góc còn trục OS biễu diễnkhoảng dịch chuyển của Piston Tùy theo các góc α ta vẽ được tương ứng khoảngdịch chuyển của piston Từ các điểm trên vòng chia Brick ta kẻ các đường thẳngsong song với trục Oα Và từ các điểm chia (có góc tương ứng) trên trục Oα ta vẽcác đường song song với OS Các đường này sẽ cắt nhau tại các điểm Nối các điểmnày lại ta được đường cong biểu diễn độ dịch chuyển x của piston theo α.

μ v 0,3644

phần bằng nhau Như vậy, ứng với góc α ở nửa vòng tròn bán kính R1thì ở vòng tròn

bánkính R sẽ là 2α, 18 điểm trên nửa vòng tròn bán kính R mỗi điểm cách nhau10◦và

trên vòng tròn bán kính R2mỗi điểm cáchnhau là

20◦

- Trên nửa vòng tròn R1 ta đánh số thứ tự từ 0, 1, 2, , 18 theo chiềungược kim đồng hồ, còn trên vòng tròn bán kính R2 ta đánh số 0’,1’,2’, , 18’ theochiều kim đồng hồ, cả hai đều xuất phát từ tia OA

- Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn bán kính R1, ta dóng các đườngthẳng vuông góc với đường kính AB, và từ các điểm chia trên vòng tròn bán kính R2

ta kẻ các đường thẳng song song với AB Các đường kẻ này sẽ cắt nhau tương ứngtheo từng cặp 0-0’;1-1’; ;18-18’ tại các điểm lần lượt là 0, a, b, c, , 18 Nối cácđiểm này lại bằng một đường cong và cùng với nửa vòng tròn bán kính R1biểu diễntrị số

vận tốc v bằng các đoạn 0, 1a, 2b, 3c, , 0 ứng với các góc 0, α1,α2, α3 α18 Phần

giới hạn của đường cong này và nửa vòng tròn lớn gọi là giới hạn vận tốc của piston

Hình 1.4: Giải vận tốc bằng đồ thị.

1.4.2 Đồ thị vận tốc V(α):

Hình 1-5: Đồ thị vận tốc V = f(α)

- Vẽ hệ toạ độ vuông góc v - s trùng với hệ toạ độ trục thẳng đứng 0v trùng

với trục 0Từ các điểm chia trên đồ thị Brích, ta kẻ các đường thẳng song song với

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 bán kính r1mà

nó biểu diển tốc độ ở các góc α tương ứng Nối các điểm 0’’,1’’,2’’, ,18’’ lại vớinhau ta có đường cong biểu diễn vận tốc piston v=f(s)

1.5 ĐỒ THỊ GIA TỐC:

1.5.1 Phương pháp:

-Để giải gia tốc j của piston, người ta thường dùng phương pháp đồ thị Tôlê vìphương pháp này đơn giản và có độ chính xác cao.Cách tiến hành cụ thể như sau:-Lấy đoạn thẳng AB = S = 2R Từ A dựng đoạn thẳng AC = Jmax= Rω2(1+λ) Từ B

dựng đoạn thẳng BD = Jmin= -Rω2(1-λ) , nối CD cắt AB tại E

-Lấy EF = -3λRω2 Nối CF và DF Phân đoạn CF và DF thành những đoạn

nhỏ bằng nhau ghi các số 1 , 2 , 3 , 4 , … và 1’ , 2’ , 3’ , 4’ , … (hình 1.6)

nhau và ghi số thứ tự cùng chiều, chẳng hạn như trên đoạn CF: C, 1, 2, 3, 4, F; trênđoạn FD: F, 1’, 2’, 3’,4’,D Nối các điểm chia 11',22',33',

Đường bao của cácđoạn này là đường cong biểu diễn gia tốc của piston: J = f(x)

0,58074

1 229,2673 0,580740740740741,229,267254828268

0 84,375 0,84,375

1,27989 82,33184 1,27989842773541,82,3318363040863

8 76,35625 5,05774810254299,76,356251880681611,1526

6 66,89421 11,1526602445504,66,894214755449619,2781

7 54,63831 19,2781718399366,54,638312908660529,0631

6 40,45785 29,063164595691,40,45785065571240,0781

3 25,3125 40,078125,25,312551,8641

4 10,15936 51,8641403199255,10,159359696849963,9618

3 -4,13606 63,9618262514228,-4,136060983244475,9375 -16,875 75,9375,-16,875

87,4043

3 -27,5786 87,4043302364583,-27,5785649682898,0368

6 -36,0134 98,0368596688908,-36,0133596521154107,578

1 -42,1875 107,578125,-42,1875115,839

5 -46,3185 115,839491903374,-46,3184766519709122,694

2 -48,7777 122,694171660999,-48,7776869124016128,066

1 -50,0192 128,06608975545,-50,0192147554496131,916

3 -50,5023 131,916251908641,-50,5022519254161134,228

9 -50,6172 134,228945084383,-50,6172103525618

135 -50,625 135,-50,625134,228

9 -50,6172 134,228945084383,-50,6172103525618131,916

3 -50,5023 131,916251908641,-50,5022519254161128,066

1 -50,0192 128,06608975545,-50,0192147554496122,694

2 -48,7777 122,694171660999,-48,7776869124016115,839

5 -46,3185 115,839491903374,-46,3184766519709107,578

1 -42,1875 107,578125,-42,187598,0368

6 -36,0134 98,0368596688909,-36,013359652115487,4043 -27,5786 87,4043302364583,-27,57856496828

375,9375 -16,875 75,9375,-16,87563,9618

3 -4,13606 63,9618262514228,-4,1360609832444451,8641

4 10,15936 51,8641403199255,10,159359696849940,0781

3 25,3125 40,078125,25,312529,0631

6 40,45785 29,063164595691,40,45785065571219,2781

7 54,63831 19,2781718399366,54,638312908660411,1526

6 66,89421 11,1526602445504,66,89421475544965,05774

8 76,35625 5,05774810254302,76,35625188068163,67067

7 78,54058 3,67067671327854,78,54058006437121,54735

8 81,90606 1,54735823082905,81,90606242853190,32095 83,86177 0,320950170786923,83,86177295327380,05139

6 84,29277 0,0513958391774023,84,29277417192350,46196

2 83,63647 0,461961872045802,83,63646869974141,27989

8 82,33184 1,2798984277354,82,33183630408635,05774

8 76,35625 5,057748102543,76,356251880681611,1526

6 66,89421 11,1526602445504,66,894214755449719,2781

7 54,63831 19,2781718399366,54,638312908660529,0631

6 40,45785 29,0631645956909,40,45785065571240,0781

3 25,3125 40,078125,25,312551,8641

4 10,15936 51,8641403199255,10,1593596968563,9618

3 -4,13606 63,9618262514228,-4,136060983244475,9375 -16,875 75,9375,-16,875

87,4043

3 -27,5786 87,4043302364583,-27,5785649682898,0368

6 -36,0134 98,0368596688908,-36,0133596521154107,578

1 -42,1875 107,578125,-42,1875

5 -47,7297 119,448457730092,-47,729707730092125,568

6 -49,5212 125,568615509852,-49,5211730708863131,916

3 -50,5023 131,916251908641,-50,5022519254161134,228

9 -50,6172 134,228945084383,-50,6172103525618134,807

2 -50,6245 134,807234413173,-50,6245112891118134,807

2 -50,6245 134,807234413173,-50,6245112891118134,228

9 -50,6172 134,228945084383,-50,6172103525618131,916

3 -50,5023 131,916251908641,-50,5022519254161128,066

1 -50,0192 128,06608975545,-50,0192147554496122,694

2 -48,7777 122,694171660999,-48,7776869124016115,839

5 -46,3185 115,839491903374,-46,3184766519709107,578

1 -42,1875 107,578125,-42,187598,0368

6 -36,0134 98,0368596688908,-36,013359652115487,4043

3 -27,5786 87,4043302364584,-27,5785649682875,9375 -16,875 75,9375,-16,875

63,9618

3 -4,13606 63,9618262514228,-4,1360609832444651,8641

4 10,15936 51,8641403199256,10,159359696849840,0781

3 25,3125 40,0781250000001,25,312499999999929,0631

6 40,45785 29,0631645956909,40,45785065571219,2781

7 54,63831 19,2781718399367,54,638312908660411,1526

6 66,89421 11,1526602445504,66,89421475544965,05774

8 76,35625 5,057748102543,76,35625188068161,27989

8 82,33184 1,27989842773541,82,3318363040863

0 84,375 0,84,375

Hình 1-6: Đồ thị gia tốc J = f(x)

1.6 VẼ ĐỒ THỊ LỰC QUÁN TÍNH:

1.6.1 Phương pháp:

động tịnh tiến bao gồm các chi tiết trong nhóm piston và khối lượng của thanhtruyền quy dẫn về đầu nhỏ thanh truyền

m’ = mpt+m1[kg] [2]

Trong đó:

+ mpt: Khối lượng nhóm piston Theo đề ta có mpt= 0,7 [kg]

+ m1: Khối lượng thanh truyền quy dẫn về đầu nhỏ thanh truyền

+ m2: Khối lượng thanh truyền quy về đầu to thanh truyền

Được chọn tùy theo loại động cơ ôtô máy kéo hay tàu thủy, tĩnh tại Vì động cơ đangthiết kế có các thông số phù hợp với động cơ ôtô máy kéo nên ta chọn m1 trongkhoảng

Trong đó:

m

1

=(0,2

0,725).m

t t

+ mtt: Khối lượng nhóm thanh truyền Theo đề ta có mtt = 0,8 [kg]

- Ta chọn:

m1= 0,3.0,9= 0,27 [kg]

m2= 0,7.0,9 = 0,63 [kg]

động tịnh tiến là: m’ =mpt+ m1 = 0,7 + 0,3= 0,1[kg] [2]

- Để có thể dùng phương pháp cộng đồ thị -Pj với đồ thị công thì -Pj phải cócùng thứ nguyên và tỷ lệ xích với đồ thị công, thay vì vẽ giá trị thực của nó ta vẽ -

Pj= f(x) ứng với một đơn vị diện tích đỉnh Piston

F

pis

1.6.2 Đồ thị lực quán tính:

Đồ thị PJnày vẽ chung với đồ thị công P-V

Cách vẽ tiến hành tương tự như cách vẽ đồ thị J - S, với:

.0,25 628,32 =-50,87

Hình 1-7: Đồ thị lực quán tính -P j = f(S)

1.7 ĐỒ THỊ KHAI TRIỂN: P KT , P J , P 1 – α:

1.7.1 Vẽ P kt – α:

- Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc OPα, trục hoành Oα nằm ngang với trục po

- Trên trục Oα ta chia 10omột, ứng với tỷ lệ xích μα= 2 [o/mm]

- Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công như ta đã vẽ ở trên, ta tiến hành khaitriển như sau:

+ Từ các điểm chia trên đồ thi Brick, dóng các đường thẳng song songvới OP và cắt đồ thị công tại các điểm trên các đường biểu diễn các quá trình nạp,nén, cháy - giãn nở và thải Qua các giao điểm này ta kẻ các đường ngang song songvới trục hoành sang hệ trục toạ độ OPα

+Từ các điểm chia trên trục Oα, kẻ các đường song song với trục OP,những đường này cắt các đường dóng ngang tại các điểm ứng với các góc chia của

đồ thị Brick và phù hợp với quá trình làm việc của động cơ Nối các giao điểm nàylại ta có đường cong khai triển đồ thị Pkt- α với tỷ lệ xích :

μp= 0,0475 [MN/(m2.mm)]

μα= 2 [0/mm]

1.7.2 Vẽ P j – α:

nhiên, trên đồ thị p - V thì giá trị của lực quán tính là – PJnên khi chuyển sang đồ thịP-α ta phải đổi dấu.

1.7.3 Vẽ p 1 – α:

- Cộng các giá trị pktvới pjở các trị số góc α tương ứng, ta vẽ được đường biểu

diễn hợp lực của lực quán tính và lực khí thể P1:

Hình 1-9: Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền

- Lực tiếp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu:

đường tâm xylanh: N = P1.tgβ [MN/m2] [2]

- P1được xác định trên đồ thị khai triển tương ứng với các giá trị của α

- Ta có giá trị của góc β:

sinβ = λ.sinα⇒β = arcsin(λsinα) [2]

- Ta lập bảng xác định các giá trị N, T, Z Sau đó, ta tiến hành vẽ đồ thị N, T, Z theo

α trên hệ trục toạ độ vuông góc chung (N, T, Z - α)

17,0501 -3,423

76,983520

-4,905067

30,8205

6,25792

66,3818

7,18075

6 -38,769

8,01899 -51,11240

-9,247349

39,6344

8,40771

34,154450

-11,04098

33,6495

7,36514

18,6208

12,50392

22,3777

5,07993

7,0539870

-13,58709

8,23965

1,94787 -0,9261

-80 14,25288 6,119267 1,510735 0,4550590

-14,4775

4,758347

4,75835100

-14,25288

27,20162

7,345385

12,2551110

-13,58709

31,86519

8,986146

21,1608

-120 12,50392 32,6451 9,587048 29,9178130

-11,0409

8 30,2873

9,225005

37,4565140

-9,24734

9 25,7414

8,089766

43,2628

-150 7,180756 19,89791 6,413298 47,2908160

-4,90506

7 13,4288

4,409162

49,7869170

-2,488109

6,737726

2,237391

51,0962180

-15

1,75E-15

6,31E-15

1,58E51,4975

-190 2,48811- 6,73947- 2,23797- 51,1094200

4,90507 -13,443

4,41382

49,8395210

7,18076

19,9471

6,42917

47,4078

-220 9,24735- 25,8626- 8,12785- 43,4665

-230 -11,041 30,5352- 9,30052- 37,7631240

12,5039

33,0972

9,71981

30,3321250

13,5871

32,6272

9,20105

21,6669

-260 14,2529- 28,4146- 7,67294- 12,8016270

14,4775

20,2766

5,23539

5,23539280

14,2529

8,83554

2,18133

0,65704290

13,5871

-4,36412

9 1,03169

0,49051

-300 - 16,9984 3,85878 -5,3583

310 -11,041 1 7 14,6099

320 9,24735- 30,26206 6,419532 26,0779

-330 7,18076- 27,50928 5,690023 36,2674340

4,90507

-19,26406

3,911449

41,4913343

4,19165

-16,21097

3,277854

41,8124

-349 2,73418- 8,643179 1,736599 35,3641355

1,24851

-0,278315

0,055716

2,54189362

-0,499905

2,866567

0,573401

65,65768

366 1,49743

10,18788

2,040369

77,41145370

2,488109

15,9773

7 3,20764

72,14012380

4,905067

20,15219

4,091779

43,40413

390 7,180756

13,20307

2,730925

17,40655

400 9,247349 6,258638 1,327653 5,393292

410 11,04098 4,538421 0,993362 2,511446

420 12,50392 8,613695 1,95538 2,71524430

13,5870

9 16,6389

3,933476

1,870147440

14,25288

25,98302

6,414732

1,93218

-450 14,47751 34,22896 8,837879 8,83788460

-14,25288

39,71729

10,72505

17,8937470

-13,58709

41,72047

11,76538

27,7055480

-12,50392

40,33219

11,84456

36,9627

-490 11,04098 36,18907 11,02259 44,7552495

-10,18207

33,35211

10,32606

47,9554505

-8,244297

26,68112

8,498497

52,9213