Đồ án môn học động cơ đốt trong

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

Trang 1

Lời nói đầu

Động cơ đốt trong đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế, là nguồn động lực 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 vậy việc tính toán và thiết kế đồ án môn học động cơ đốt trong đóng vai trò hết sức 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 hỏi người thực hiện phải sử dụng tổng hợp rất nhiều kiến thức chuyên ngành cũng như kiến thức của các môn học cơ sở Trong quá trình hoàn thành đồ án không những đã giúp cho em củng cố được rất nhiều các kiến thức đã học và còn giúp em mở rộng và hiểu sâu hơn về các kiến thức chuyên ngành của mình cũng như các kiến thức tổng hợp khác Đồ án này cũng là một bước tập dượt 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 tế nên trong quá trình làm không tránh được sai sót chính vì vậy em rất mong được sự đóng góp của các thầy cô cũng như toàn thể các bạn để đồ án của

em được hoàn chỉnh hơn.

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

Sinh viên Nông Minh Toàn

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Trang 2

Họ và tên sinh viên: Nông Minh Toàn Khóa: 51

Các số liệu của phần tính toán nhiệt

Trang 3

- Áp suất môi trường p 0 là áp suất khí quyển Với động cơ không tăng áp ta

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

P 0 = 0,1(Mpa)

2) Nhiệt độ môi trường T 0

- Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm.

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

T 0 = 24 0 C = 297 0 K.

3) Áp suất cuối quá trình nạp p a

- Áp suất cuối quá trình nạp p a với động cơ

t = 1.16

 để

Trang 4

Với các động cơ không tăng áp ta thường chọn hệ số quét buồng cháy

2 = 1

2 là:

9) Hệ số nạp thêm 1 :

Hệ số nạp thêm thể chọn: 1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí Thông thường ta có

1 = (1,02 – 1,07) = 1.03

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

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z  z phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ Với các loại động cơ Xăng ta thường chọn:

 z  0,85 0, 92 0,88

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 hay Diesel Với các loại động cơ Xăng ta chọn:

 b  0,85 0, 95

0, 9

12) Hệ số hiệu đính đồ thị công  d :

Hệ số hiệu đính đồ thị công  d phụ thuộc vào loại động cơ Xăng hay Diesel.

Với các động cơ Xăng ta chọn:

 d  0, 92 0, 97

Trang 5

Trang 8

V h   1 2 0,9

5 4

 0, 74575(dm 3 )  0, 74575(l)

p e  30.111, 796.4

0, 74575.3250.8

 0, 6919(MPa)

432.10 3 0,1.0,8163

333,107.0, 6919.297 0, 5152(kmol / kg.nl) 5) Lượng không khí lí thuyết cần để đốt cháy 1 kg nhiên liệu M 0 : Lượng không khí lí thuyết cần để đốt cháy 1 kg nhiên liệu M 0

M 0 

1 .� C  H  O �

Đối với nhiên liệu của động cơ Xăng ta có: C  0,855; H  0,145; O 

vào công thức tính M 0 ta được:



Trang 9

được xác định theo công

Trang 10

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

Với các động cơ Xăng có hệ số dư lượng không khí  

1 do đó tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí được xác định theo công thức:

mc ''   17,977  3,504.   1  360,34  252, 4.  10 5 .T v

2 Thay số ta được:

mc ''   17, 997  3, 504.0, 9891   1  360, 34  252, 4.0, 9891  10 5 .T  21, 4627  0, 0061 .T v

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

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

19,806  0, 00209.T  0, 07507.�21, 4627  0, 0061 .T �

Trang 14

M c  M 1  M r  M 1  1  r 

Thay số ta được:

được xác định theo công thức:

M c  0, 5152  1 0, 07507   0, 5539(kmol / kg.nl)

1.2.3 Tính toán quá trình cháy:

1) Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết 

Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế  được xác định theo công thức:

   0   r

1  r

Trang 16

z

3) Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z

 z :

Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z  z

  1 z 1, 05562 1 0, 97778  1, 05058

1 0, 07507 4) Lượng sản vật cháy M

H  44000(kJ / kg.nl)

Q là nhiệt lượng tổn thất do nhiên liệu cháy không hết khi đốt 1kg nhiên

z

Trang 17

Đồ án môn học động cơ đốt trong

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

Q =120.10 3 (1-  )M 0 =669,696 (

Trang 18

�

a b

v v

T z =2725,85 (K) 6) Áp suất tại điểm z p

Trang 20

2.1.1 Tính toán quá trình giãn nở:

    6,5 3) Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n

Q H * : là nhiệt trị thấp của nhiên liệu

Với động cơ xăng :

Q *  Q 

Q  44000  3339,9  40660,1(kJ / kg.nl)

Trang 22

�0,

n 2  1  0, 225

p b  4, 531

Trang 24

p i

T rt

15%

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

2.1.2 Tính toán các thông số chu trình công tác.

1) áp suất chỉ thị trung bình

p '

: Với động cơ Xăng áp suất chỉ thị trung bình '

p ' 

P c



  (1



1 )



1 (1



1 ) 

i

 1 n 2 1  n 2 1 n 1 1  n 1 1 Thay số vào công thức trên ta được:

p '  1,180

 3,8386 (1 1  ) 1 (1 1 )   0,8817

i

6, 5 1 1, 225 1 6, 5 1,225 1 1, 375 1 6, 5 1,375 1 2) áp suất chỉ thị trung bình thực tế p i :

Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đó ta có áp suất chỉ thị trung bình trong thực tế được xác định theo công thức:

p  p ' 

i i d

Với φ d = 0,97 Thay số vào công thức trên ta được:

Trang 27

2

Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới:

Trang 28

Ta có công thức xác định hiệu suất có ích  e

 e   m  i

Thay số vào công thức trên ta được:

 e  0,809.0, 30361  0, 2456

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:

Trang 29

2

Thay số vào ta được:

Trang 30

4.0, 74589 3,14.0,95

200 200

   .V c  V c

 6, 5.0,1356  0.1356  0, 003729(l / mm) v

Trang 31

Đồ án môn học động cơ đốt

2

i i.Vc biểu diễn px=pc/(i^n1) Giá trị biểu diễn px=pz/(i^n2) Giá trị Giá trị biểu diễn

Trang 32

 2.185 95  0, 2568 Vậy ta được khoảng cách OO ' là:

0, 475

Trang 34

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 a )

1.3.2 Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén: (điểm c ' )

áp suất cuối quá trình nén do có hiện tượng phun sớm nên thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết p c đã tính Theo kinh nghiệm, áp suất cuối quá trình nén thực tế '

được xác định theo công thức sau:

được biểu diễn trên đồ thị công sẽ có tung độ là:

p ' 2, 07045

Trang 36

Điểm c ’’ - điểm đường nén thực tế tách khỏi đường nén lý thuyết, xác định theo góc đánh lửa sớm φ i = 15° đặt trên đồ thị Brick rồi gióng xuống đường nén để xác định điểm c ’’ Dùng cung thích hợp nối c ’’ với c ’

1.3.3 Hiệu đính điểm đạt điểm p z max thực tế :

Áp suất p z max thực tế trong quá trình cháy giãn nở không đạt

c) Dùng cung thích hợp nối c ’ với z và lượn sát với đường giãn nở.

4) Hiệu đính điểm bắt đầu thải thực tế : Hiệu đính điểm b’ căn cứ vào góc mở sớm β 1 của xupáp thải.

-Từ đồ thị Brick xác định góc mở sớm xupáp thải β 1 = 67 o cắt vòng tròn Brick tại một điểm, từ điểm đó gióng đường song song với trục tung cắt đường giãn nở lý thuyết tại b ’

Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế p b’’ thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở lý thuyết do xupáp xả mở sớm

Xác định điểm b ’’ : Theo công thức thực nghiệm:

Trang 38

Giá trị biểu diển điểm b’’:

p b ''

 p  0, 286225 0.022655  12, 63(mm) Sau khi xác định được điểm b’ và b’’ dùng cung thích hợp nối với đường thải

ta được đồ thị công thực tế.

Trang 40

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

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

2.1.1 Đường biểu diễn hành trình của piston x  f   

sau:

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn hành trình của piston theo trình tự

1) Chọn tỉ lệ xích 0,7 (mm/độ) 2) Chọn hệ trục toạ độ như trong hình vẽ.

3) Từ tâm O ' của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 10 0 , 20 0 180 0 4) Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm 10 0 , 20 0 180 0

tương ứng trên trục tung của

x  f  

 ta được các điểm xác định

chuyển vị x tương ứng với các góc 10 0 , 20 0 180 0

5) Nối các điểm xác định chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ

x  f    2.1.2 Đường biểu diễn tốc độ của piston v  f   

2 3) Chia nửa vòng tròn tâm

O bán kính R và vòng tròn tâm O bán kính là

 .R

2 thành 18 phần theo chiều ngược nhau.

Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn tâm O bán kính R kẻ các đường song

Trang 41

 .R

2 tại các điểm a,b, c,

4) Nối các điểm a, b,

c, tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ piston thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ các điểm cắt vòng tròn bán kính R tạo với trục hoành góc  đến đường cong a, b, c,

Trang 42

2

2.1.3 Đường biểu diễn gia tốc của piston: j  f  x 

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston theo phương pháp Tôlê Ta vẽ theo các bước sau:

1) Chọn tỉ lệ xích  j  46, 05(m / s / mm) 2) Ta tính được các giá

j min  R.  1  

Trang 44

2.2 Tính toán động lực học:

2.2.1 Các khối lượng chuyển động tịnh tiến:

Khối lượng nhóm piston

m pt  1,187(kg )

m pt được cho trong số liệu ban đầu của đề bài là:

Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt piston có thể tính theo công thức kinh nghiệm với thanh truyền của động cơ ô tô:

Trang 46

2.2.3 Vẽ đường biểu diễn lực quán tính  p j  f  x 

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

1) Chọn tỉ lệ xích để vẽ đường

2) Ta tính được các giá trị: Diện tích đỉnh piston:

p j là  p  0, 021175Mpa /

Trang 49

Trang 50

f    Ta tiến hành theo trình tự sau:

1) Từ tâm các điểm đã chia độ trên cung của đồ thị Brick ta gióng các đường song song với trục tung tương ứng với các góc quay   10 0 , 20 0 , 30 0 180 0 2) Ta lấy giá trị của vận tốc v từ đồ thị v  f  

 tương ứng với các điểm

1, 2, 3 18 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.

3) Nối các điểm nằm trên đồ thị ta được đường biểu diễn quan hệ v  f  x 

2.2.5 Khai triển đồ thị công P V thành p kt  f   

Ta tiến hành khai triển đồ

thị côn

g P V thành đồ thị

p kt  f    để thuận tiện cho việc tính toán sau này Ta tiến hành khai triển đồ thị công theo trình tự sau:

Trang 51

2) Chọn tỉ lệ xích  p  0, 021175MPa / 1mm

3) Từ các điểm chia trên đồ thị Brick ta xác định trị số của các góc  rồi đặt các giá trị này trên toạ độ p  

Trang 52

0 180 360 540 720

2.2.6 Khai triển đồ thị p j  f 

Trang 53

 được xác định theo góc quay  của trục

Trang 54

Dựa vào các công thức trên và dựa vào đồ thị p

 f  

 ta xác định được các

giá trị cho trong bảng dưới đây theo góc quay  của trục khuỷu:

α (độ)

p ∑

(biểu diễn, mm) sin(α+β)/cos β

T (biểu diễn,mm) cos(α+β)/cos β

Z (biểu diễn,mm )

Trang 57

2.2.9 Vẽ đường biểu diễn �T

 f    của động cơ nhiều xy lanh.

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

  ct 180 

i  180 4 8  90

0

Trong đó ta có:  là số kỳ của động cơ   4

i là số xylanh của động cơ i  8

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn

�T

 f    cũng chính là ta vẽ đường biểu diễn

sau: �M  f    (do ta đã biết �M  �T R ) Ta vẽ đường biểu diễn này như

1) Ta có bảng xác định các góc  i ứng với các khuỷu theo thứ tự làm việc của

Trang 58

động cơ Zil 130 ; động cơ 4 kỳ, 8 xylanh có thứ tự làm việc 1-5-4-2-6-3-7-8 là:

Trang 61

3 Động Nông Minh

10

13.70

10.30

6.181

20

24.21

30

31.21

18.011

60

19.60

24.815

24.785

Trang 62

Động Nông Minh

36

Trang 63

Từ bảng số liệu trên ta vẽ đường đồ thị �T

Thực chất đây chính là đồ thị p t

t biểu diễn trên toạ độ T  Z do ta thấy tính

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

p tt  T  Z

Trang 65

 p  0, 0, 6418 021175

30, 3(mm)

Vậy ta xác định được gốc 0 của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Nối

0 với bất cứ điểm nào trên đồ thị ta đều có:

Q  p k  p tt

2.2.11 Vẽ đường biểu diễn Q

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn Q

1 Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta lập được bảng giá trị của Q

theo góc quay  của trục khuỷu như sau:



Q  f   

(MN)

Q(bd) (mm)

(MN)

Q(bd) (mm)

Trang 66

100 0 0.010542 45.0 470 0 0.014739 62.9

Trang 68

Q tb  F Q

 Q 360  58, 4.0, 0385  2, 25(Mpa) Vậy ta có hệ số va đập :

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 suất tốc độ n định mức.

- Lực tác dụng có ảnh hưởng đều trong miền 120 0

- Độ mòn tỉ lệ thuận với phụ tải.

N e và

- Không xét đến các điều kiện công nghệ và sử dụng, lắp ghép… ví dụ không 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

từ 0,1, 2, , 23

24 phần, đánh số thứ tự

2) Từ các điểm chia 0,1, 2, , 23 trên vòng tròn tâm O , gạch các cát tuyến 0.0,1.0, 2.0, , 23.0 cắt đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu ở các điểm

a, b, c, d như cát tuyến 1.0 trên hình vẽ.

3) Ta xác định được tổng phụ tải tác dụng trên điểm 1 sẽ là:

50 và từ đó tính các giá trị biểu diễn tổng phụ tải

i và thể hiện trên đồ thị ta được đồ thị mài mòn chốt khuỷu.

Q

Trang 71

r2

p

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 bền động

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.

Tiêu đề	Đồ Án Môn Học Động Cơ Đốt Trong
Tác giả	Nông Minh Toàn
Người hướng dẫn	Thầy Giáo Hướng Dẫn Hoàng Đình Long
Trường học	Bộ môn Động Cơ Đốt Trong
Chuyên ngành	Động Cơ Đốt Trong
Thể loại	Đồ Án

Định dạng
Số trang	90
Dung lượng	770,01 KB