tính toán kiểm nghiệm động cơ zil-130

Hiện nay trình độ kỹ thuật và côngnghệ ngày một phát triển với tốc độ rất cao lại càng đòi hỏi trách nhiệm của ng- ời kỹ s phải luôn nắm bắt, tiếp cận từ lý thuyết đến thực tế nhằm tính

LỜI NểI ĐẦU

rong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc thì cơ khí là mộtngành quan trọng hàng đầu, trong đó chuyên ngành động cơ đốt trong làmột trong những ngành quan trọng thúc đẩy nền kinh tế phát triển

T

Với vai trò là nguồn động lực chính trong lĩnh vực giao thông cho các

ph-ơng tiện vận tải nh ôtô, máy kéo, tàu thuỷ, máy bay, xe gắn máy và trong lĩnhvực sản xuất khác nên cũng có thể nói nó là nguồn động lực phát triển nền kinh

tế của mỗi quốc gia Chính vì vậy ngời đợc đào tạo trong lĩnh vực này đòi hỏiphải nắm đợc tầm quan trọng của mình, đồng thời phải có ý thức học tậpnghiêm túc, phải trang bị cho mình nững kiến thức cơ bản của chuyên ngành đểsẵn sàng hoàn thành nhiệm vụ đợc giao Hiện nay trình độ kỹ thuật và côngnghệ ngày một phát triển với tốc độ rất cao lại càng đòi hỏi trách nhiệm của ng-

ời kỹ s phải luôn nắm bắt, tiếp cận từ lý thuyết đến thực tế nhằm tính toán, kiểmnghiệm đợc các cơ cấu hệ thống của các loại động cơ, từ đó đánh giá chính xácchỉ tiêu kỹ thuật, kinh tế và hiệu quả sử dụng của mỗi loại, tìm ra đợc những ukhuyết điểm và có thể tìm ra những biện pháp xử lý hoặc cải tiến cho hoàn thiệnhơn

Với đề tài: "Tính toán kiểm nghiệm động cơ Zil-130" Sau 1 thời gian

nỗ lực làm việc, nghiên cứu nghiêm túc, cùng với sự hớng dẫn tận tình của thầygiáo Nguyễn Tuấn Nghĩa và các thầy cô trong bộ môn,chỳng em đã hoàn thành

đề tài của mình

Mặc dù vậy, song do thời gian và trình độ có hạn nên trong quá trình hoànthành đồ án chắc chắn chỳng em không thể tránh khỏi những thiếu sót Vì vậychỳng em rất mong có đợc những ý kiến đóng góp bổ sung của các thầy côtrong bộ môn

Chỳng em xin chân thành cảm ơn !

Giới thiệu về động cơ ziL-130.

KHOA CN ễ Tễ

đích để vận chuyển hàng hoá do liên xô cũ sản xuất.là động cơ chạy bằng xăng cho lên bây giờ nó không còn đợc dùng phổ biến rộng rãi nh động cơ

DIÊZEN vì vấn đề năng xuất vận chuyển và vấn đề kinh tế

Động cơ ZIN-130 có các Hệ thống sau:

+, Hệ thống bôi trơn:

Hệ thống bôi trơn của động cơ đốt trong có nhiệm vụ cung cấp dầu nhờn

đến các mặt để để làm giảm ma sát đồng thời làm mát và tẩy rửa bề mặt ổ trục Vì vậy chủng loại và tính năng vật lý của dầu bôi trơn, lu lợng và áp xuất của rầu bôi trơn, lu lợng và áp xuất của dầu bôi trơn trong hệ thống bôi trơn là những vấn đề rất quan trọngảnh hởng rất lớn đến nhiệm vụ của hệ thống bôi trơn

1- Bôi trơn mặt ma sát, làm giảm công ma sát : khi bôi trơn bề

mặt ma sát dầu nhờn giữ vai trò nh một chất đệm ngăn cách hai mặt ma sát không trc tiếp tiếp tiếp xúc với nhau Phân loại ma sát trợt của ổ trục :

* Ma sát khô ( khi bề mặt ma sát không có dầu)

* Ma sát ớt ( khi bề mặt ma sát có đủ dầu)

*.Ma sát nửa khô( khi bề mặt ma sát thiếu dầu)

*.Ma sát tới hạn ( khi bề mặt ma sát tồn tại một màng dầu cực mỏng )

2- Làm mát ổ trục : Trong quá trình làm việc công ma sát chuyển

hành nhiệt làm nóng làm giảm độ nhớt của dầu nhờn và gây bó, cháy ,cháy ổ trục vì vậy lu lợng dầu đi qua ổ trục sẽ làm nhiệt

của ổ trục đi làm mát ổ trục và đảm bảo nhiệt độ làm của ổ trục 3- Tẩy rửa mặt ma sát : Trong quá trình làm việc các ma sát cọ xát

với nhau mạt rơi ra đợc dàu nhờn đa ra khỏi mặt ma sát khiến mặt

ruổi thọ các chi tiết Nừu qua nguội thì tổn thất nhiệt, nhiệt sinh công ít hiệu suất cảu động cơ thấp, thành phần lu huỳnh trong nhiên liệu tạo axit ăn mòn nhanh kim loại Ngày nay ngời ta thờng dùng hệ thống làm mát bằng nớc và hệ thống làm mát bằng không khí.

+, Cơ cấu phân phối khí:

Cơ cấu phân phối khí thực hiện quá trình trao đổi khí trong động cơ, thải sạch khí thải Và nạp đầy khí hỗn hợp hoặc không khí sạch vào xilanh để động cơ làm việc ổn định là liên tục Cơ cấu phân phối khí phải đảm bảo các yêu cầu là:

1- Đóng mở xuppap đúng thời gian quy định

2- Độ mở lớn để dòng khí dễ lu thông

3- Đóng mở xuppap phải kín

4- ít va đập tránh mòn

5- Dễ dàng trong hiệu chỉnh và sửa chữa

6- Đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ

Ngày nay ngời ta thờng dùng chủ yếu làm hai loại cơ cấu phân phối khí.1- Cơ cấu phân phối khí dùng pítong làm ván trợt để đóng mở cửa quét, cửa thải

2- Cơ cấu phân phối khí hỗn hợp, dùng cửa quét và xuppap thải trên

I Các thông số cần chọn:

Các thông số cần chọn theo tiêu chuẩn, điều kiện môi trờng đặc điểm kếtcấu động cơ…bao gồm:

1 áp suất môi trờng P 0 :

Là áp suất khí quyển Pk trớc khi nạp vào động cơ P0 thay đổi theo chế độcao, ở nớc ta có thể chọn P0 = 0,1 (MPa)

2 Nhiệt độ môi trờng T 0 :

Lựa chọn T0 theo nhiệt độ bình quân cả năm ở nớc ta t0 = 240C, T0 =

2970K

3 áp suất cuối quá trình nạp P a:

Động cơ Zil-130 thuộc loại động cơ không tăng áp, nói chung Pa biến thiêntrong phạm vi (0,8 0,9) P0

Chọn Pa = 0,854 P0 = 0,854 0,1 = 0,0854 (MPa)

4 Áp suất khí thải P r : Cũng phụ thuộc vào các thông số nh Pa

Chọn Pr = 0,105 (MPa)

5 Mức độ sấy nóng môi chất T: Chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình

thành khí hỗn hợp ở bên ngoài hay bên trong xi lanh

11.Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b:

Động cơ xăng  b 0.85 0.95  ,ta chọn  b 0.85

12 Hệ số hiệu đính đồ thi công  đ :

N P

'

2

n v

P P

r a

r

P

P T

0

C H C M

Víi C = 0,855; H = 0,145; O = 0

) / (

512 , 0 4

145 , 0 12

855 , 0 21 , 0

nl:Trọng lượng phân tử của xăng:  nl 110 120 

Đối với các loại xăng thường dung có thể chọn:  nl 114.Do vậy

1 0,54

114 1,04 0,512

m C

v r

v r v

2

' ' 1

''

4 ChØ sè nÐn ®a biÕn trung b×nh n 1 :

Gi¶ thiÕt qu¸ tr×nh nÐn lµ qu¸ tr×nh ®o¹n nhiÖt:

 1 

1

1

8,314 1

'

2

n v

nl

nl

M M

z z b

5 Nhiệt độ tại điểm z (T z ):

Giải phơng trình cháy đối với động cơ xăng:

z vz z

c v r

H

M

Q Q

''

' )

1 (

) (

5 , 6

8,314 1

2

3

1 1

8,314 1

o z

o r

VËy: 1019 920

0,097 9,7%

1019

rt r r

rt

T T

i k

P g

e m i

P P

c h c

V V

V V

V V V V

0 , 1356 ( )

1 5 , 6

746 ,

c) Bảng kết quả tính toán quá trình nén và giãn nở:

0,05 130

Vẽ đờng nén, đờng giãn nở sau đó vẽ 2 đờng biểu diễn quá trình nạp, thải

lý thuyết song song với trục hoành đi qua 2 điểm Pa và Pr

* Hiệu đính đồ thị công:

Vẽ vòng tròn Brích có: D = S = 95mm; Tâm O

Tỷ lệ xích của vòng trong Brích là: 95.6,5.

0,8636 130.5,5

c D

c

V V

Lấy về phía OO' một đoạn là:

) ( 1 , 6 2 185

5 , 47 2

2

'

2

mm

R l

R R OO

Lần lượt hiệu đớnh cỏc điểm trờn đồ thị:

1-Hiệu đớnh điểm bắt đầu quỏ trỡnh nạp: (điểm a)

KHOA CN Ô TÔ

Từ O' của đồ thị Brich,xác định góc đóng muộn  2của xupap thải ( 2=

21o),bán kính này cắt vòng tròn Brich tại a’,từ a’ kẻ đường song song với tung

độ cắt đường P a ở a.Nối điểm r trên đường thải với a.Ta có đường chuyển tiếp

từ quá trình thải sang quá trình nạp

2-Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén (điểm c)

Áp suất cuối quá trình nén thực tế do sự đánh lửa sớm,với góc đánh lửasớm: 13o

  nên thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết P c đã tính:

Áp suất cuối quá trình nén thực tế '

Từ vòng tròn Brich với góc đánh lửa sớm 13o

  dóng xuống song songvới trục tung cắt đường ac tại c”

Dùng cung thích hợp nối c”c’

3-Hiệu đính điểm đạt P maxthực tế:

Áp suất cao nhất P max=0,85P z=0,85.4,07=3,4595(MPa)

Từ đồ thị Brich xác định góc 12odóng xuống cắt đường 0,85P z tại điểmz

Dùng cung thích hợp nối c”c’z

4-Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình thải thực tế (điểm b)

Quá trình giãn nở trên đồ thị Brich với góc mở sớm của xupap thải

1 57o

  ,dóng xuống song song với trục tung cắt đường b ztại điểm b’

Điểm b” kết thúc quá trình giãn nở:

- Các đờng biểu diễn này đều vẽ thêm một hoành độ thống nhất ứng vớihành trình của piston S = 2R Vì vậy đồ thị đều lấy hoành độ tơng ứng với Vh

d) Dóng các điểm đã chia trên cung Brích xuống các điểm 100, 200, 300

1800 tơng ứng trên trục tung của đồ thị: x = f() để xác định chuyển vị

t-ơng ứng

e) Nối các giao điểm, đờng đồ thị x = f ( ).

2 Đờng biểu diễn vận tốc của piston v= f():

Vẽ đờng biểu diễn tốc độ theo phơng pháp vòng (đồ thị vòng)

a)Vẽ nửa vòng tròn tâm O, bán kính R (phía dới đồ thị x = f())

b) Vẽ vòng tròn bán kính R /2 tâm O

c)Chia nửa vòng tròn R và vòng tròn R/2 thành 18 phần theo chiều ngợcnhau

d)Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn R kẻ các đờng song song với tung

độ, các đờng này sẽ cắt các đờng // với hoành độ xuất phát từ các điểm chia

t-ơng ứng trên vòng tròn R/2 tại các điểm a, b, c .e)Nối các điểm a,b,c tạo thành đờng cong giới hạn trị số của vận tốc thể hiệnbằng các đoạn thẳng // với các trục tung, tính từ điểm cắt vòng tròn R của bánkính tạo với trục hoành một góc  đến đờng cong a,b,c Đồ thị này biểu diễnquan hệ v = f()/toạ độ cực

3 Đờng biểu diễn v = f(x):

Dùng phơng pháp đồ thị vòng ta xác định đợc các đồ thị : v = f(x)

Muốn chuyển đổi đồ thị trên toạ độ cực này thành đồ thị v = f(x) biểu diễntrờn cựng đồ thị với j=f(x) ta phải chuyển toạ độ qua đồ thị Brích

- Xác định trị số của v ứng với các góc 100, 200, 300 1800.Với v được

xỏc định theo cụng thức sau: .(sin sin 2 )

2

V R    Trong đú:

KHOA CN ễ Tễ

) / ( 93 , 334 30

3200 14 , 3 30

.

s rad

- Nối các điểm mút ta có đờng v = f(x)

* Chú ý: Điểm có vmax sẽ ứng với điểm có j = 0.

4 Đờng biểu diễn gia tốc của piston: j = f(x)

Vẽ theo phơng pháp Tô lê chọn cùng hoành độ với: x = f()

điểm từ C đến F, từ F đến D theo thứ tự 1,2,3 Nối các điểm 1 -1 , 2 -2, 3-3

vẽ đờng bao trong tiếp tuyến với 1 -1, 2- 2, 3 - 3, ta đợc đờng cong biểu diến j

2 Vẽ đờng biểu diễn lực quán tính - p j = f ( x)

Vẽ theo đờng pháp TÔLÊ, nhng hoành độ đặt trùng với đờng P0 ở đồ thịcộng và vẽ đờng - pj = f (x) tức cùng chiều với j = f (x), bởi vì -pj = - mj hay

* Khai triển đồ thị công trên toạ độ P - V thành P = f ( )

Nhằm mục đích thuận tiện cho việc tính toán sau này ta phải khai triển đồthị cụng trờn trục tọa độ P-

Chọn tỷ lệ xích  = 2 0/mm Nh vậy toàn bộ chu trỡnh 7200 sẽ ứng với

360 mm Đặt hoành độ  này cùng trên đờng đạm biểu diễn P0 và các điểmchết dới của đồ thị công khoảng 4-5cm

- Tỷ lệ xích P= 0,02035(mpa/mm) cùng với P ở đồ thị công xác định trị

số P kt ứng với các góc  từ đồ thi Brích, rồi đặt các giá trị này trên toạn độ P

-.

* Với chú ý

+ Pmax tơng ứng với điểm có  = 372 0  3750

+ Đoạn có tốc độ tăng trởng và đột biến lớn của P từ 3300  4000

4 Khai triển đồ thị Pj = f (x) thành Pj = f ()

Đồ thị Pj = f(x) biểu diễn trên đồ thị công có ý nhĩa kiểm tra tính năng tốc

độ của động cơ

6 Vẽ lực tiếp tuuyến T = (f) và lực pháp tuyến Z = f():

Theo kết quả tính toán ở phần động lực học, ta có:

.

; cos

) sin(

; cos

) sin(  cos( )

Bố trí hoành độ  phía dới đờng Pkt.

- Tỷ lệ xích: P = 0,02035 (MPa/mm);  = 20/mm

- Biểu diễn đờng T = f () và Z = f() trên toạ độ đã chọn Các mối tơngquan ở các điểm  = 00, 1800, 3600; 5400; 7200 đều có T = 0, nên đờng T= f()cắt trục hoành tại đó Các điểm P = 0 thì T và Z đều bằng không và giao nhautrên trục hoành

7 Vẽ đờng T = f() của động cơ 8 xy lanh hình chữ V:

Động cơ nhiều xi lanh có mô men tích luỹ vì vậy phải xác định mô men này Chu

kỳ mô men tổng phụ thuộc vào số xi lanh và số kỳ bằng đúng góc lệch công tác

T ck

T tb

Nh vậy thoả mãn Ttb phù hợp với công suất của động cơ.

8 Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu:

- Vẽ hệ trục toạ độ O'TZ (chiều dơng T thuận chiều quay, chiều dơng Z ớng vào tâm trục khuỷu)

h Chấm các điểm có toạ độ (Ti, Zi) lên hệ trục toạ độ trên, ta có các điểm0,1,2 nối các điểm đó ta đợc đờng cong đồ thị phụ tải tác dụng lên chố khuỷu

Z

T

P  

- Tìm gốc toạ độ của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu bằng cách đặc véc tơ

Pk0 (đại diện cho lực li tâm tác dụng lên chốt khuỷu) Pk0 = m2.R.2

m2: Là khối lợng thanh truyền quy dẫn về tâm chốt khuỷu tính trên đơn vịdiện tích đỉnh piston

) / ( 67 , 116 00785

, 0

) 272 , 1 28 , 0 ( 272 ,

, 334 2

095 , 0 67 ,

Với Mpk0=0,02035MPa/mm thỡ tâm của đồ thị véc tơ (đồ thị độc cực) là

điểm 0 nằm trên trục dơng Z, cách tâm O' của hệ toạ độ O'TZ một đoạn: Ô' =0,622/0,02035 =30,56

Tại mọi thời điểm bất kỳ nào nối với tâm O ta đều có:

tt

P

Q  0 

9.Vẽ đờng biểu diễn Q = f():

Ta chuyển từ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu (đồ thị cực) thành đồthị Q = f() trên trục toạ độ Đề-các

- Chọn hoành độ , đặt cùng  = 20/1mm với đồ thị P = f()

T = f(); Z = f(); P = Q = 0,02035 (MPa/mm)

- Lập bảng giá trị của Q theo  nh sau:

+ Đo khoảng cách từ 0 đến các điểm i trên đồ thị phụ tải tác dụng trênchốt khuỷu:

 = 00 =>Q0 là giá trị của đoạn 0,00

 = 100 =>Q0 là giá trị của đoạn 0,100

+ Vẽ Q = f() trên toạ độ Q -  chú ý Qmin xuất hiện ở vùng giữa  = (3400

Qmax = 92,5 mm; Vậy Y = 92,5/51,736 = 1,79 < 2 => thoả mãn

Bảng giá trị của Q theo 

- Từ các điểm chia 1,2,3, 23, 0 ; Trên vòng tròn O gạch các cát tuyến 00,

10, 20, 23-0 cắt đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ở các điểm A, b, c lập đợc tổng phụ tải tác dụng trên điểm 1 là: Qi = Oa + Ob + Oc + Od

- Gia trị của Qi ghi vào bảng (phạm vi tác dụng của Qi là 1200)

- Cộng các cột dọc trong bảng để xác định Qi

- Chọn tỷ lệ mài mòn phù hợp với độ mòn i

- Chọn a = 1/50; i = a Qi

- Vẽ một vòng tròn tợng trng cho chốt khuỷu, các bán kính đi qua các

điểm 0,1,1, 23 Đặt các đoạn thẳng i tơng ứng trên các bán kính theop chiều từ

KHOA CN ễ Tễ

ngoài vào trong Nối các điểm nút ta có dạng mài mòn lý thuyết của chốtkhuỷu Từ đó xác định vùng mòn ít nhất để khoan lỗ dầu bôi trơn

Bảng Ngang

Đồ thị mài mòn chốt khuỷu

11 Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền:

Vì chốt khuỷu và đầu to thanh truyền là hai chi tiết tiếp xúc với nhautrong quá trình làm việc, vì vậy căn cứ vào đồ thị vét tơ tác dụng lên bạc lót đầu

to thanh truyền dựa trên 2 nguyên tắc

- Tại mọi thời điểm lực tác dụng lên đầu to thanh truyền bằng giá trị lựctác dụng lên chốt khuỷu nhng chiều ngợc lại

- Điểm tác dụng dựa vào quy luật chuyển động tơng đối chốt khuỷu quay

đi một góc  thì tơng đơng với đầu to thanh truyền quay ngợc lại một góc  + 

so với đờng tâm má khuỷu

Theo 2 nguyên tắc trên xây dựn đồ thị véc tơ lực tác dụng lên đầu to thanhtruyền

Lập bảng quan hệ giữa  và  + 

- Vẽ đầu to thanh truyền đã xoay đo một góc 1800 lên tờ giấy bóng mờ vàgắn với một hệ trục toạ độ OT'Z' - Vẽ vòng tròn bất kỳ tâm O cắt đờng tâmthanh truyền ở O' Đặt các điểm 100, 200, 300 theo chiều quay của khuỷu ứngvới (+) đặt lên đồ thị của véc tơ lực tác dụng lên chốt khuỷu, xoay tờ giấycan, đánh dấu lần lợt các điểm 0,1,2, Nối các điểm đợc đồ thị véc tơ lực tácdụng lên đầu to thanh truyền

Bảng quan hệ giữa  và (+) tính theo  = 1/3,9