đồ án tính toán và thiết kế hệ thống nhiên liệu của động cơ theo các thông số kĩ thuật

ị công.Để vẽ đồ thị công ta thực hiện theo các bước như sau: + Vẽ hệ trục tọa độ trong đó: trục hoành biểu diễn thể tích xi lanh, trục tung biểu diễn ápsuất khí thể.. + Vẽ đồ thị tổng T

Đồ án: tính toán và thiết kế hệ thống nhiên liệu của động cơ theo các thông số kĩ thuật

Mục lục

1 VẼ ĐỒ THỊ 5

1.1 VẼ ĐỒ THỊ CÔNG 5

1.1.1 Các số liệu chọn trước trong quá trình tính toán 5

1.1.2 Xây dựng đường cong nén 5

1.1.3 Xây dựng đường cong giãn nở 5

1.1.4 Tính Va, Vh, Vc 6

1.1.6 Vẽ đồ thị công 8

PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ CHON THAM KHẢO 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

L I NÓI Đ U ỜI NÓI ĐẦU ẦU

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 ngành động lực và sản xuất ôtô, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ôtô nổi tiến trên thế giới cùng sản xuất và lắp ráp ôtô Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu và chế tạo, đó là yêu cầu cấp thiết Có như vậy ngành ôtô của ta mới phát triển được

Sau khi được học hai môn chính của ngành động cơ đốt trong (Nguyên lý động cơ đốt trong, Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong) cùng một số môn cơ sở khác (sức bền vật liệu, cơ lý thuyết, vật liệu học, ), sinh viên được giao nhiệm vụ làm đồ án môn học kết cấu và tính toán động cơ đốt trong Đây là một phần quan trọng trong nội dung học tập của sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết một vấn đề cụ thể của ngành

Trong đồ án này, em được giao nhiệm vụ tính toán và thiết kế hệ thống nhiên liệu của động cơ theo các thông số kĩ thuật Đây là một hệ thống không thể thiếu trong động

cơ đốt trong Nó dùng để cung cấp nhiên liệu tạo ra quá trình cháy để sinh công

Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu các tài liệu, làm việc một cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt nhất Tuy nhiên, vì bản thân còn ít kinh nghiệm cho nên việc hoàn thành đồ án lần này không thể không có nhữngthiếu sót

Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tình truyền đạtlại những kiến thức quý báu cho em Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy DƯƠNG VIẾT DŨNG đã quan tâm cung cấp các tài liệu, nhiệt tình hướng dẫn trong quá trình làm

đồ án Em rất mong muốn nhận được sự xem xét và chỉ dẫn của các thầy để em ngày cànghoàn thiện kiến thức của mình

Đà nẵng, ngày 2 tháng 11 năm 2010.

Sinh viên

TRỊNH ĐÌNH TIẾN

THÔNG SỐ KỸ THUẬT KÝ HIỆU GIÁ TRỊ

công suất cực đại/số vòng quay (KW/

Hệ thống làm mát

Cưỡng bức, sử dụng môi chất lỏng

n1=1,34 - Chỉ số nén đa biến trung bình [n1=(1,34÷1,39)].

n2=1,23 - Chỉ số giãn nở đa biến trung bình [n2=(1,23÷1.27)] ρ=1,00 - Tỉ số giản nở sớm

1.1.2 Xây d ng đ ựng đường cong nén ường cong nén ng cong nén.

1.1.3 Xây d ng đ ựng đường cong nén ường cong nén ng cong giãn n ở.

Phương trình đường giãn nở: p.Vn2

= cosnt => pz.Vcn2 = pgnx.Vgnxn2

9.0 0.407 144.0 18.997 0.104 3.5 14.918 0.395 13.4

XÁC ĐỊNH CÁC ĐIỂM ĐẶC BIỆT VÀ HIỆU CHỈNH ĐỒ THỊ CÔNG

1. Điểm r(Vc,Pr) Vc-thể tích buồng cháy Vc=0,045 [l]

Pr-áp suất khí sót, phụ thuộc vào tốc độ động cơ

chọn Pr=0.115 [MN/m2

] vậy : r(0,045 ;0,115)

1 Điểm a(Va ;Pa)

Với Va=ε.Vc=10,2.0,045=0,461 [l]

Pa=0,088[MN/m2

]vậy điểm a(0,461 ;0,088)

1.1.6 Vẽ đ th công ồ thị công ị công.

Để vẽ đồ thị công ta thực hiện theo các bước như sau:

+ Vẽ hệ trục tọa độ trong đó: trục hoành biểu diễn thể tích xi lanh, trục tung biểu diễn ápsuất khí thể

+ Từ các số liệu đã cho ta xác định được các tọa độ điểm trên hệ trục tọa độ Nối các tọa

độ điểm bằng các đường cong thích hợp được đường cong nén và đường cong giãn nở.+ Vẽ đường biểu diễn quá trình nạp và quá trình thải bằng hai đường thẳng song song vớitrục hoành đi qua hai điểm Pa và Pr Ta có được đồ thị công lý thuyết

+ Hiệu chỉnh đồ thị công:

1 Vẽ đồ thị brick phía trên đồ thị công Lấy bán kính cung tròn R bằng ½ khoảng cách từ Va đến Vc (R=S/2)

- Dùng đồ thị Brick để xác định các điểm:

1 Đánh lửa sớm (c’)

2 Mở sớm (b’) đóng muộn (r’’) xupap thải

- Áp suất cực đại của chu trình thực tế thường nhỏ hơn áp suất cực đại trong tínhtoán :

pz’ = 0,85.pz = 0,85.5,9 = 5,015 (MN/m2

)

Vẽ đường đẳng áp pz’ = 5,015 (MN/m2

)

Điểm z’ được xác định bằng trung điểm của đoạn thẳng giới hạn bởi đường đẳng tích

Vc và đường cháy giản nở

5 Áp suất cuối quá trình nén thực tế pc’’

Áp suất cuối quá trình nén thực tế thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết do sự đánh lửa sớm.

pc’’ = pc + ( pz’ -pc )

pc’’ = 1,98 + ( 5,015 - 1,98 ) = 2,99 (MN/m2

) Nối các điểm c’, c’’, z’ lại thành đường cong liên tục và dính vào đường giãn nở

6 Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế pb’’:

Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở

lý thuyết do mở sớm xupap thải

Pb’’ = pr + ( pb - pr )

Pb’’ = 0,115 + ( 0,34 - 0,115 ) = 0,2275(MN/m2

)

Nối các điểm b’, b’’ và tiếp dính với đường thải prx

- Nối điểm r với r’’, r’’ xác định từ đồ thị Brick bằng cách gióng đường song song vớitrục tung ứng với góc 3 độ trên đồ thi Brick cắt đường nạp pax tại r’’

*) Sau khi hiệu chỉnh ta nối các điểm lại thì được đồ thị công thực tế

 R

B

B'S

O - Giao điểm của đường tâm xi lanh và đường tâm trục khuỷu

C - Giao điểm của đường tâm thanh truyền và đường tâm chốt khuỷu

B' - Giao điểm của đường tâm xy lanh và đường tâm chốt piston

A - Vị trí chốt piston khi piston ở ĐCT

B - Vị trí chốt piston khi piston ở ĐCD

R - Bán kính quay của trục khuỷu (m)

l - Chiều dài của thanh truyền (m)

S - Hành trình của piston (m)

x - Độ dịch chuyển của piston tính từ ĐCT ứng với góc quay trục khuỷu (m)

- Góc lắc của thanh truyền ứng với góc (độ)

Hình 1.1- Đồ thị công 1.2.Đ NG HỌC VĂ Đ NG LỰC HỌC CỦA CƠ CĐ́U TRỤC KHUỶU THANH TRUYÍ̀N

Đ ng cơ đốt trong kiểu piston thường có v n tốc lớn ,nín vi c nghiín cứu tính toân đ ng9 đ̣n tốc lớn ,nín viị́c nghiín cứu tính toán động ị́c nghiín cứu tính toán động 9học vă đ ng lực học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền (KTTT)lă cần thiết để tìm quy9

lu t v n đ ng của chúng vă để xâc định lực quân tính tâc dụng lín câc chi tiết trong cơđ̣n tốc lớn ,nín viị́c nghiín cứu tính toán động đ̣n tốc lớn ,nín viị́c nghiín cứu tính toán động 9cấu KTTT nhằm mục đích tính toân cđn bằng ,tính toân bền của câc chi tiết vă tính toânhao mòn đ ng cơ 9

Trong đ ng cơ đốt trong kiểu piston cơ cấu KTTT có 2 loại loại giao tđm vă loại l ch tđm 9 ị́c nghiín cứu tính toán động

Ta xĩt trường hợp cơ cấu KTTT giao tđm

1.2.1 Đ ng học của cơ cđ́u giao tđm ộng học của cơ cđ́u giao tđm :

Cơ cấu KTTT giao tđm lă cơ cấu mă đường tđm xilanh trực giao với đường tđm trụckhuỷu tại 1 điểm (hình vẽ)

HV1.2 Sơ đồ cơ cấu KTTT giao tâm

1.2.1.1 Xác định đ dịch chuyển (x) của piston bằng phương pháp đồ thị Brick ộng học của cơ cấu giao tâm

-Theo phương pháp giải tích chuyển dịch x của piston được tính theo công thức :

-Các bước tiến hành vẽ như sau:

+ chọn tỷ l xíchệc nghiên cứu tính toán động

+ Từ tâm O’ của đồ thị brick kẻ các tia ứng với 100 ; 200…1800 Đồng thời đánh số thứ tự

từ trái qua phải 0;1,2…18

+ Chọn hệ trục tọa độ với trục tung biểu diễn góc quay trục khuỷu, trục hoành biểu diễn khoảng dịch chuyển của piston

+ Gióng các điểm ứng với 100

1.2.1.2 Đồ thị biểu diễn tốc độ của piston v=f(α).).

* Vẽ đường biểu diễn tốc độ theo phương pháp đồ thị vòng của Nguyễn Đức Phú

Giá trị biểu diễn: R1=

+ Vẽ đường tròn tâm O bán kính R2 với:

+ Từ các điểm 0;1;2…kẻ các đường thẳng góc với AB cắt các đường song song với AB kẻ

từ các điểm 0’;1’;2’…tương ứng tạo thành các giao điểm Nối các giao điểm này lại ta cóđường cong giới hạn vận tốc của piston Khoảng cách từ đường cong này đến nửa đườngtròn biểu diễn trị số tốc độ của piston ứng với các góc 

 [độ]

Trên đồ thị chuyển vị x = f(α) lấy trục Ov ở bên phải đồ thị song song với trục Oα, trụcngang biểu diễn hành trình của piston.

Từ các điểm 00

, 100

, 200

, ,1800

trên đồ thị Brick ta gióng xuống các đường cắt đường

Ox tại các diểm 0, 1, 2, ,18 Từ các điểm này ta đặt các đoạn tương ứng từ đồ thị vận tốc,nối các điểm của đầu còn lại của các đoạn ta có đường biểu diễn v = f(x)

1.2.1.3 Đồ thị biểu diễn gia tốc

Để vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston ta sử dụng phương pháp Tole

+ Chọn hệ trục tọa độ với trục Ox là trục hoành, trục tung là trục biểu diễn giá trị gia tốc

+ Trên trục Ox lấy đoạn AB = S=2R=86 mm

Tính:

EF = -3.R.λ.ω2 = -3.0,043.0,27.641,62 = -14337,89(m/s2)

+ Từ điểm A tương ứng với điểm chết trên lấy lên phía trên một đoạn

hoành Ox tại E Từ E lấy xuống dưới một đoạn EF= Nối CF và FD,đẳng phân định hướng CF thành 8 phần bằng nhau và đánh số thứ tự 0;1;2…đẳng phânđịnh FD thành 8 phần bằng nhau và đánh số thứ tự 0’;1’;2’…vẽ các đường bao trong tiếptuyến 11’;22’;33’…Ta có đường cong biểu diễn quan hệ

Hình 1.5 - Đồ thị gia tốc

1.2.2 Tính toán động lực học.

1.2.2.1 Đường biểu diễn lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến

Trong đó: m’ - Khối lượng chuyển động tịnh tiến (kg)

mpt = 0,6 (kg) - Khối lượng nhóm piston

m1-Khối lượng thanh truyền qui về tâm chốt piston (kg)

Theo công thức kinh nghiệm:

Đoạn: EF = - m.jEF = 170,34.14337,89 = 2442,3.103

(N/m2

) = 2,4423 (MN/m2

)Giá trị biểu diễn:

a) Khai triển đồ thị công trên tọa độ p-V thành p=f(α).α).).

Để biểu diễn áp suất khí thể pkt theo góc quay của trục khuỷu ta tiến hành như sau: .+ Vẽ hệ trục tọa độ p - Trục hoành đặt ngang với đường biểu diễn trên đồ thị công.+ Chọn tỉ lệ xích: (độ/mm)

+ Dùng đồ thị Brick để khai triển đồ thị p-v thành p-α

+ Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, dựng các đường song song với trục Op cắt đồ thịcông tại các điểm trên các đường biểu diễn quá trình: nạp, nén, cháy - giãn nở, xả

+ Qua các giao điểm này ta kẻ các đường song song với trục hoành gióng sang hệ toạ độp-α Từ các điểm chia tương ứng 00

Đồ thị biểu diễn đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ củađộng cơ

Khai triển đường thành cũng thông qua đồ thị brick để chuyểntọa độ Việc khai triển đồ thị tương tự khai triển P-V thành P=f(α) Nhưng lưu ý ở tọa độp-α phải đặt đúng trị số dương của pj.

Theo công thức Ta đã có p kt =f (α).α).) và Vì vậy việc xây

dựng đồ thị p 1 = f(α) ) ) được tiến hành bằng cách cộng đại số các toạ độ điểm của 2 đồ thị

p kt =f(α) ) ) và p j =f(α) ) ) lại với nhau ta được tọa độ điểm của đồ thị p 1 =f(α) ) ) Dùng một đường

cong thích hợp nối các toạ độ điểm lại với nhau ta được đồ thị p 1 =f(α) ) ) Từ đó ta lập được

.

Quá trình vẽ các đường này được thực hiên theo các bước sau:

+ Chọn tỉ lệ xích: (độ/mm)

+ Căn cứ vào trị số Tra các bảng phụ lục 2p, 7p, 11p trong sách Kết Cấu

Và Tính Toán Động Cơ đốt Trong - Tập 1 ta có các giá trị của: ;

và Dựa vào đồ thị khai triển p= f(α).α).) ta có các giá trị của p 1 Từ đó ta lập được

ngang cho ta mối quan hệ giữa chúng cũng như tạo tiền đề cho việc tính toán

và thiết kế về sau nhằm bảo đảm độ ổn định ngang, độ ổn định dọc của động cơ, phụ tảitác dụng lên chốt khuỷu, đầu to thanh truyền …đồng thời là cơ sở thiết kế các hệ thốngkhác như hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn…

Hình 1.7 ĐỒ THỊ N-T-Z =f(α).

1.2.2.4 Vẽ đồ thị ΣT = f().T = f(α) ) )

Để vẽ đồ thị tổng T ta thực hiện theo những bước sau:

+ Lập bảng xác định góc ứng với góc lệch các khuỷu theo thứ tự làm việc

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

Ta có bảng xác định góc lệch công tác và thứ tự làm việc của các khuỷu trục

Bảng 3

+ Vẽ đồ thị tổng T bằng cách nối các tọa độ điểm bằng một đường congthích hợp cho ta đường cong biểu diễn đồ thị tổng T.

71 , 73

1.2.2.5 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.

Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên chốt khuỷu ởmỗi vị trí của chốt khuỷu Sau khi có đồ thị này ta tìm được trị số trung bình của phụ tảitác dụng lên chốt khuỷu, cũng có thể dễ dàng tìm được lực lớn nhất và bé nhất, dùng đồthị phụ tải có thể xác định được khu vực chịu tải ít nhất để xác định vị trí lỗ khoan dẫn dầubôi trơn và để xác định phụ tải khi tính sức bền ổ trục

Các bước tiến hành vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu được tiến hành như sau:+ Vẽ hệ trục toạ độ TO’Z trong đó trục hoành O’T có chiều dương từ tâm O’ về phía phảicòn trục tung O’Z có chiều dương hướng xuống dưới

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

Để vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền ta thực hiện theo các bước như sau:+ Vẽ dạng đầu to thanh truyền lên tờ giấy bóng, tâm của đầu to là O

+ Vẽ một vòng tròn bất kì tâm O Giao điểm của đường tâm phần thân thanh truyền vớivòng tròn tâm O tại 0o

.+ Từ điểm 0o

, ghi trên vòng tròn các điểm 0;1;2…36 theo chiều quay trục khuỷu (chiều

+ Căn cứ vào  0,27 dựa vào bảng phụ lục 9p sách Kết Cấu và Tính Toán Động Cơ ĐốtTrong - tập 1 có bảng xác định các góc như sau:

đánh dấu các điểm mút của véc tơ ; ; …của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốtkhuỷu trên tờ giấy bóng bằng các điểm 0;1;2…72.

+ Nối các điểm lại bằng một đường cong thích hợp cho ta đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu

to thanh truyền

Cách xác định lực trên đồ thị phụ tải như sau:

+ Giá trị của lực tác dụng lên đầu to là dộ dài đoạn thẳng nối từ tâm O đến điểm trênđường vừa vẽ xong nhân với tỷ lệ xích

+ Chiều của lực hướng từ tâm O ra ngoài

+ Điểm đặt lực là giao điểm của đường nối từ tâm O đến điểm tính với vòng tròn tượngtrưng cho đầu to thanh truyền

1.2.2.7 Đồ thị khai triển véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

Các bước vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền thực hiện theo các bước như sau:

+ Chọn tỉ lệ xích: (độ/mm)

+ Lập bảng: Quá trình lập bảng theo các bước như sau:

- Xác định bằng cách đo khoảng cách từ tâm O của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt

7 Vì ở đây giá trị của Q có đơn vị là (mm) Do vậy để nhận được giá trị thật của Q ta

Qtb = = 124.6 (mm)

1.2.2.8 Vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu.

Đồ thị mài mòn của chốt khuỷu (hoặc cổ trục khuỷu ) thể hiện trạng thái chịu tảicủa các điểm trên bề mặt trục Đồ thị này cũng thể hiện trạng thái hao mòn lý thuyết củatrục, đồng thời chỉ rõ khu vực chịu tải ít để khoan lỗ dầu theo đúng nguyên tắc đảm bảođưa dầu nhờn vào ổ trượt ở vị trí có khe hở giữa trục và bạc lót của ổ lớn nhất Áp suất bélàm cho dầu nhờn lưu động dễ dàng

Sở dĩ gọi là mài mòn lý thuyết vì khi vẽ ta dùng các giả thuyết sau đây :

- Phụ tải tác dụng lên chốt là phụ tải ổn định ứng với công suất Ne và tốc độ n địnhmức

- Lực tác dụng có ảnh hưởng đều trong miền 1200

- Độ mòn tỷ lệ thuận với phụ tải

- Không xét đến các điều kiện về công nghệ, sử dụng và lắp ghép

Để vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu ta thực hiện theo các bước như sau:

+ Từ tâm O của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta vẽ đường tròn (O,R) với bán kính tùy ý (vòng tròn đặc trưng mặt chốt khuỷu)

+ Chia đường tròn thành 24 phần bằng nhau, đánh số thứ tự theo chiều quy ước ngượcchiều kim đồng hồ

+ Từ các điểm 0,1,2…23 trên vòng tròn gạch cát tuyến O0; O1;O2,…,O23 cắt đồ thị phụ tảitác dụng lên chốt khuỷu ở các điểm a;b;c…

Ta lập được bảng phụ tải tác dụng lên điểm thứ i trong một chu trình làm việc của động

cơ như sau (tính bằng mm):