Đồ án môn học động cơ đốt trong

Chính vì vậyviệc tính toán và thiết kế đồ án môn học động cơ đốt trong đóng vai trò hếtsức quan trọng đối với các sinh viên chuyên ngành động cơ đốt trong.. Đồ án tính toán thiết kế đồ á

Trang 1

Lời nói đầu

Động cơ đốt trong đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế, là nguồn độnglực cho các phương tiện vận tải như ô tô, máy kéo, xe máy, tàu thuỷ, máy bay

và các máy công tác như máy phát điện, bơm nước… Động cơ đốt

trong là nguồn cung cấp 80% năng lượng hiện tại của thế giới Chính vì vậyviệc tính toán và thiết kế đồ án môn học động cơ đốt trong đóng vai trò hếtsức quan trọng đối với các sinh viên chuyên ngành động cơ đốt trong

Đồ án tính toán thiết kế đồ án môn học động cơ đốt trong là đồ án đòi hỏingười thực hiện phải sử dụng tổng hợp rất nhiều kiến thức chuyên ngànhcũng như kiến thức của các môn học cơ sở Trong quá trình hoàn thành đồ ánkhông những đã giúp cho em củng cố được rất nhiều các kiến thức đã học vàcòn giúp em mở rộng và hiểu sâu hơn về các kiến thức chuyên ngành củamình cũng như các kiến thức tổng hợp khác Đồ án này cũng là một bước tậpdượt rất quan trọng cho em trước khi tiến hành làm đồ án tốt nghiệp sau này.Mặc dù đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất,song do những hạn chế về kiến thức cũng như những kinh nghiệm thực tếnên trong quá trình làm không tránh được sai sót chính vì vậy em rất mongđược sự đóng góp của các thầy cô cũng như toàn thể các bạn để đồ án của emđược hoàn chỉnh hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Hoàng Đình Long cũngnhư toàn thể các thầy cô giáo trong Bộ môn Động Cơ Đốt Trong đã tạo mọiđiều kiện giúp em hoàn thành đồ án tốt đẹp

Sinh viênNông Minh Toàn

1

Trang 2

Phần 1: Tính Nhiệt.

Số liệu ban đầu của đồ án môn học ĐCĐT ( Số

Họ và tên sinh viên:

Các số liệu của phần tính toán nhiệt

Trang 3

ta có áp suất khí quyển bằng áp suất trước xupap nạp nên ta chọn:

2) Nhiệt độ môi trường T 0

Với động cơ không tăng áp ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ trướcxupap nạp nên:

3) Áp suất cuối quá trình nạp p a

Diesel Với động cơ Xăng ta chọn:

Trang 4

8) Hệ số quét buồng cháy 2 :

10) Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z z :

động cơ Với các loại động cơ Xăng ta thường chọn:

z 0,85 0, 92

11) Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b b :

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b b tuỳ thuộc vào loại động cơ Xăng hayDiesel Với các loại động cơ Xăng ta chọn:

b 0,85 0, 95

12) Hệ số hiệu đính đồ thị công d :

Với các động cơ Xăng ta

Trang 5

được tính theo công thức:

5

Trang 6

2) Nhiệt độ cuối quá trình nạp

Trang 7

T k

1

Nông Minh

Trang 8

� Đồ án môn học động cơ đốt trong

v

mới

7

Trang 9

Nông Minh Động

Trang 10

0 được tính

M

0

Đối với nhiên liệu của động cơ Xăng ta có:

8

Nông Minh

Trang 11

C 0,855; H 0,145; O

0

6) Hệ số dư lượngĐộng

Trang 12

Trang 13

1

M1

nl

M0 nl

2) Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy:

đẳng tích trung bình của không khí được xác định theo công thức:

3) Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp:

Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình

Trang 14

1 0, 07507Nông Minh

Trang 15

Do ta có:

1

Trang 16

mc' a' b v' T

v v 2

b' 0, 004314

4) Chỉ số nén đa biến trung bình

n1 :được xác định bằng cách giải phương trình:

Vậy ta có nghiệm của phương trình là:

5) áp suất cuối quá trình nén

n1 1,375

p c :

p c p a 1

Trang 17

1

Trang 18

được xác định theo công thức:

p c 0, 09.6, 5 1,18(MPa)

TT n1 1

1

Trang 19

Thay số ta được:

T369, 762.6,51,375 1 746, 04(K )

Lượng môi chất công tác của quá trình nén M

c được xác định theo công thức:

M c M1 M r M1 1 r

M c 0, 5152 1 0, 07507 0, 5539(kmol / kg.nl)

1.2.3 Tính toán quá trình cháy:

2) Hệ số thay đổi phân tử thực tế :

0

r

1

r

Trang 20

1

Trang 21

Thay số ta xác được:

1

Trang 22

Đối với động cơ Xăng, nhiệt độ tại điểm z T z

1

Trang 23

liệu.trong điều kiện α<1 xác định như sau:

KJ

1

Trang 24

Ta có áp suất tại điểm z

p z p c

Trong đó λ là hệ số tăng áp :

Trang 26

p z 3,8386.1,18 4, 531(MPa)

1

Trang 27

2.1.1 Tính toán quá trình giãn nở:

Trang 28

Với động cơ xăng :

6,5

Với động cơ xăng :

Q*

Q

H

Nông Minh

Trang 29

Trang 30

�0,

Trang 31

Nông Minh

Trang 33

T rt

Vậy giá trị nhiệt độ khí thải chọn và tính toán thoả mãn yêu

2.1.2 Tính toán các thông số chu trình công tác.

Trang 34

Nông Minh Động

Trang 35

g i

1

Trang 36

Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị:

áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và được biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ

Ta có tốc độ trung bình của động cơ là:

Trang 37

Nông Minh Động

Trang 38

Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới:

2

Trang 39

Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là:

10) Kiểm nghiệm đường kính xy lanh D theo công thức:

Ta có thể tích công tác tính toán được xác định theo công thức:

Ta có công thức kiểm nghiệm đường kính xy

D kn :

Động

Trang 40

Thay số vào ta được:

2

Trang 42

Đồ án môn học động cơ đốt

biểu diễn

Giá trị biểu diễn px=pz/(i^n2)

Giá trị biểu diễn

2

Trang 43

1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 6,50

i.Vc Giá trị biểu diễn(mm)

Trang 44

Nông Minh

Trang 45

12,84(mm)

2

Trang 46

Từ các giá trị biểu diễn trên ta vẽ được đồ thị Brick đặt phía trên đồ thị công.

Sau đó tiến hành lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị

1.3.1 Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp: (điểm

Từ điểm

thải

bán kính này cắt vòng tròn Brick tại điểm

với trục tung cắt đường

sang quá trình nạp

áp suất cuối quá trình nén do có hiện tượng phun sớm nên thường lớn hơn

Trang 48

Áp suất pz max thực tế trong quá trình cháy giãn nở không đạt số lý trị

thuyết do đó ta có cách hiệu đính điểm z của động cơ xăng như sau :

Giá trị biểu

diễn:

để xác định điểm z

4) Hiệu đính điểm bắt đầu thải thực tế :

Brick tại một điểm, từ điểm đó gióng đường song song với trục tung cắt

quá trình giãn nở lý thuyết do xupáp xả mở sớm

Trang 51

p

c''a

a

v=f(a)

Nông Minh

Trang 52

Phần 2: Tính toán động học, động lực học.

2.1 Vẽ các đường biểu diễn các quy luật động học:

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn hành trình của piston theo trình tựsau:

20 0 180 0

tương ứng trên trục tung của

đồ

5) Nối các điểm xác định chuyển vị

Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn tâm

Nông Minh

Trang 53

song với tung độ, các đường này sẽ cắt các đường song song với hoành độ

Trang 54

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston theo phương pháp

Tôlê Ta vẽ theo các bước sau:

Trang 56

Nông Minh Động

Trang 57

cong biểu diễn quan hệ

2.2 Tính toán động lực học:

2.2.1 Các khối lượng chuyển động tịnh tiến:

Khối lượ

m pt 1,187(kg )

Khối lượng của thanh truyền phân bố

công thức kinh nghiệm với thanh truyền của động cơ ô tô:

Trang 58

Động

Trang 59

0010

20030

40050

60070

80090

Trang 60

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn lực quán tính theo phương pháp Tôlê đượctiến hành theo các bước sau:

Trang 61

x s 0, 487

Trang 63

2

Trang 65

2.2.4 Đường biểu diễn

đồ thị

x f và đồ thị v f Ta tiến hành theo trình tự sau:

2) Ta lấy giá trị của vận tốc

v từ đồ thị v f tương ứng với các điểm

trên vòng tròn bán kính R và đặt lên trên các đường song song trục tung tương ứng ta sẽ được các điểm nằm trên đồ thị.

2.2.5 Khai triển đồ thị

công

thuận tiện cho việc tính toán sau này Ta tiến hành khai triển đồ thị công theotrình tự sau:

2

1, 2, 3 18

Trang 66

Nông Minh Động

Trang 67

4) Nối các điểm xác định được theo một đường cong trơn ta thu được đồ thịbiểu diễn quan

hệ

3

tương ứng với

Trang 69

Trong đó góc lắc của thanh truyền

theo biểu thức sau:

Trang 70

Dựa vào các công thức trên và dựa vào đồ thị

α (độ)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280

Nông Minh

Trang 71

3

Trang 72

300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710

Nông Minh

Trang 73

Ta có chu kỳ của momen tổng phụ thuộc vào số xylanh và số kỳ, chu kỳ nàybằng đúng góc công tác của các khuỷu:

180

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn

Trang 74

Nông Minh Động

Trang 77

34

Trang 78

13.70

24.21

31.21

Trang 79

36

Trang 80

2.2.10 Đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu:

từ gốc toạ độ tại bất kỳ điểm nào ta đều có:

Nông Minh

Trang 81

2) Tìm gốc toạ độ của phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu bằng cách đặt vecto

Trang 82

Q p k p tt

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn

theo góc quay của trục khuỷu như sau:

Trang 83

60 0

70 0

Nông Minh

Trang 86

tb 2, 25

2.2.13 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu

Đồ thị mài mòn chốt khuỷu biểu diễn trạng thái mài mòn lý thuyết của chốtkhuỷu từ đó có thể xác định miền phụ tải bé nhất để khoan lỗ dầu bôi trơnchốt khuỷu

Sở dĩ ta gọi là đồ thị mài mòn lý thuyết vì khi vẽ ta đã dùng các giả thiết sau:

- Phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu là phụ tải ổn định ứng với công

xét đến vật liệu, độ cứng bề mặt, độ bóng, độ chặt lỏng, dầu mỡ bôi trơn….Trên cơ sở đó ta tiến hành vẽ đồ thị mài mòn lý thuyết theo các bước sau:

1) Chia vòng tròn tượng trưng mặt chốt khuỷu thành 24 phần, đánh số thứtự

từ 0,1, 2, , 23

2) Từ các điểm chia 0,1, 2, , 23 trên vòng tròn tâm O , gạch các cát tuyến

cắt đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu ở các điểm

Trang 87

4

Trang 89

Q7 Q8 Q9

Q10 Q11 Q12

Q13 Q14 Q15

Q16

Q17 Q18ng

Trang 90

Phần 3: Tính nghiệm bền các chi tiết chính

3.1 Kiểm nghiệm bền trục khuỷu

Tính sức bền trục khuỷu bao gồm tính sức bền tĩnh và tính sức bềnđộng

Do trục khuỷu là dầm siêu tĩnh nên khi tính toán gần đúng, người ta phân trục khuỷu ra làm nhiều đoạn, mỗi đoạn là một dầm tĩnh định nằm giữa hai gối tựa là hai ổ trục Thông thường, mỗi đoạn đó là một khuỷu Khi tính toán

ta sẽ phải xét khuỷu nào chịu lực lớn nhất để tính cho khuỷu đó

T'

p r1

T

Z

T' Z'

p r2

p r1

b

T''Z''

A

p r2

p r1

T'' Z''

p r2

A A

A

Trang 91

Nông Minh Động

Trang 92

h

Ký hiệu các lực trên sơ đồ như sau :

T, Z: Lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến tác dụng trên chốt khuỷu (MN)

43

Trang 93

quy dẫn về đầu to (MN)

hiểm có thể xảy ra trong các trường hợp sau:

Trong thực tế vận hành của động cơ lực tác dụng trong trường hợp 1 baogiờ cũng lớn hơn trường hợp 2 và lực tác dụng lên trục khuỷu trong trườnghợp 3 bao giờ cũng lớn hơn trường hợp 4 Vì vậy ta chỉ tính nghiệm bền ởhai trường hợp 1 và 3

Đây là trường hợp khởi động Do tốc độ của động cơ còn nhỏ nên ta cóthể bỏ qa ảnh hưởng của lực quán tính khi đó lực tác dụng chỉ còn lại lực do

4

Trang 94

M u

Trang 95

Nông Minh

Trang 97

Lực pháp tuyến Z gây uốn và nén tại A-A

Ứng suất uốn má khủyu:

Trang 98

Nông Minh Động

Trang 100

Vị trí tính toán của khuỷu trục nguy hiểm lệch so với vị trí ĐCT một góc =

III

1

I

IV b

T = f( ) ta xác định trị số lực tiếp tuyến và các góc tương ứng

0

α

T

Trang 101

4

Trang 102

Bảng 3.1 : Bảng tìm khuỷu nguy hiểm

α khuỷu

1

2

3

4

tính toán cho khuỷu này

Trang 103

Z’=Z”=

Trang 104

3.1.2.1 Tính nghiệm bền chốt khuỷu

5

Trang 105

Ta tính cổ bên phải vì cổ này chịu lực lớn hơn cổ bên trái

Trang 106

x= M x

Nông Minh

Trang 107

10 3 27, 46 25.

10 6

5

Trang 108

Ta tính nghiệm bền má khuỷu bên phải và má này

thường chịu lực lớn hơn má bên trái

Trang 109

Với r : là khoảng cách từ tâm cổ trục khuỷu đến tiết diện nguy hiểm nhất

5

Trang 111

5

Trang 112

Do tiết diện chịu xoắn của má là tiết diện hình chữ nhật nên

max= T'' b''

g b.h

min = g2 max

hình (VIII-17a) [Sách kết cấu và tính toán động cơ đốt trong] ta xác định được

Trang 113

5

Trang 115

min = g2 max= 0,805.11,1086 = 8,9424 MN/m2

Để tìm ứng suất tổng của má ta phải lập bảng xét dấu với quy ước ứng

suất gây nén tại tiết diện là dương còn ứng suất kéo là âm

Trang 116

Căn cứ vào bảng tính ứng suất ta thấy i tại các điểm 1,2,3,4 ,I,II,III,IV bằng cách cộng theo cột dọc (theo dấu) như sau :

i = nzuziuriuTiuMi

5

Nông Minh

Trang 118

MỤC LỤC

1.1 Các thông số chọ n. 2

1.2 Tính toán các quá trình công tác: 4

1.2.1. Tính toán quá trình nạ p: 4

1.2.2. Tính toán quá trình nén: 7

1.2.3. Tính toán quá trình cháy 9

1.2.4. Tính toán quá trình giãn nở 12

1.2.5. Tính toán các thông số chu trình công tác. 14

1.3 Vẽ và hiệu đính đồ th ị công. 17

1.3.1. Hiệ u đính điể m bắ t đầ u quá trình n ạ p: (điể m ) 19

1.3.2. Hiệ u đính áp suấ t cuố i quá trình nén: (điể m ) 19

Phầ n 2: Tính toán độ ng họ c, động l ực họ c. 23

2.1 Vẽ các đườ ng biểu diễn các quy luậ t động học: 23

2.1.1 Đườ ng biể u diễ n hành trình của piston 23

2.1.2. Đườ ng biể u diễ n tố c độ của piston 23

2.1.3. Đườ ng biể u diễ n gia tốc của piston 24

2.2 Tính toán độ ng l ực họ c: 25

2.2.1. Các khố i l ượ ng chuyể n độ ng tịnh tiế n: 25

2.2.2. Lực quán tính 25

2.2.3. Vẽ đườ ng biể u diễ n l ực quán tính 26

2.2.4. Đườ ng biểu diễn 28

2.2.5. Khai tri ể n đồ thị công thành 28

2.2.6. Khai triể n đồ thị thành 29

2.2.7. Vễ đồ thị 29

2.2.8. Vẽ đồ thị l ự c tiế p tuyế n và đồ thị l ực pháp tuyến 29

2.2.9. Vẽ đườ ng biểu diễn củ a độ ng cơ nhiều xy lanh. 32

2.2.10. Đồ th ị phụ tả i tác dụ ng trên chố t khuỷu: 37

2.2.11. Vẽ đườ ng biểu diễn 38

2.2.13 Đồ thị mài mòn chố t khuỷu. 40

Phần 3: Tính nghiệ m bền các chi tiế t chính 43

M ỤC L ỤC 54

6

Trang 119

6

Tiêu đề	Đồ án môn học động cơ đốt trong
Tác giả	Nông Minh Toàn
Người hướng dẫn	Hoàng Đình Long
Trường học	Trường Đại học Công Nghệ Thông Tin - Đại học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Động cơ đốt trong
Thể loại	Đồ án môn học
Năm xuất bản	Năm học 2023-2024
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	119
Dung lượng	881,54 KB