tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ phận tích hợp máy khởi động và máy phát cho động cơ 100cc

Đề tài nghiên cứu này sẽ làm gọn nhẹ hơn, năng động hơn cho các dòng sản phẩm sau này, nó có thể phát triển hơn nữa để nâng cao tính năng hoạt động của máy, góp phần bảo vệ môi trường..

BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NIÊN KHÓA: 2008 – 2012

Đề tài:

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THỬ

BỘ PHẬN TÍCH HỢP MÁY KHỞI ĐỘNG VÀ MÁY PHÁT

CHO ĐỘNG CƠ 100cc

Cần Thơ, 5/2012

BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NIÊN KHÓA: 2008 – 2012

Đề tài:

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THỬ

BỘ PHẬN TÍCH HỢP MÁY KHỞI ĐỘNG VÀ MÁY PHÁT

CHO ĐỘNG CƠ 100cc



Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2012

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2012

LỜI NÓI ĐẦU

PHẦN 1: GIỚI THIỆU 1

CHƯƠNG 1: LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI, MỤC TIÊU VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Ý nghĩa của đề tài 2

1.3 Mục tiêu của đề tài 3

1.4 Đối tượng và giới hạn nghiên cứu 3

1.5 Phương pháp nghiên cứu và thực hiện đề tài 3

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG VÀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 4

2.1 Hệ thống khởi động 4

2.1.1 Nhiệm vụ của hệ thống khởi động 4

2.1.2 Phân loại hệ thống khởi động 4

2.1.3 Cấu tạo các chi tiết trong hệ thống khởi động 5

2.1.3.1 Bình accu 5

2.1.3.2 Rơ le khởi động 7

2.1.3.3 Máy khởi động 7

2.2 Hệ thống cung cấp điện 10

2.2.1 Nhiệm vụ của hệ thống cung cấp điện 10

2.2.2 Cấu tạo hệ thống cung cấp điện 11

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TÍCH HỢP 12

CHƯƠNG I: SƠ ĐỒ, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 12

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT VÀ MÔ MENT CẢN LỚN NHẤT CỦA ĐỘNG CƠ 100C 14

2.3 Tính toán nhiệt 16

2.3.1 Tính toán quá trình nạp 16

2.3.2 Tính toán quá trình nén 17

2.3.3 Vẽ đồ thị công 18

2.4 Tính toán động lực học 20

2.4.1 Vẽ đường biểu diễn hành trình pit-tông x=f(α) 20

2.4.2 Vẽ đường biểu diễn tốc độ của pit-tông v=f(α) 21

2.4.3 Vẽ đường biểu diễn gia tốc của pit-tông 22

2.4.4 Các khối lượng chuyển động tịnh tiến 23

2.4.5 Vẽ đường biểu diễn lực quán tính –pj = f(x) 25

2.4.6 Đường biểu diễn v = f(x) 26

2.4.7 Khai triển đồ thị công trên tọa độ p – V thành p = f(α) 26

2.4.8 Hệ lực tác dụng trên cơ cấu trúc trục khuỷu – thanh truyền 27

2.4.9 Mô ment quay trục khuỷu 29

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KÊ MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 30

3.1 Thông số tính toán động cơ điện một chiều 30

3.2 Tính toán thiết kế động cơ điện một chiều 30

3.2.1 Chọn kích thước chủ yếu 30

3.2.2 Dây quấn và kích thướt rãnh phần ứng 31

3.2.3 Khe hở không khí, cực từ và gông từ 36

3.2.4 Tính toán mạch từ 38

3.2.5 Tính toán dây quấn kích thích song song 40

3.2.6 Cổ góp chổi than và tham số đổi chiều 40

3.2.7 Tổn hao và hiệu suất 42

4.1 Khái niệm chung về rơle 45

4.2 Rơle trung gian 47

4.3 Rơle ngăn dòng ngược 47

4.4 Rơle điều chỉnh điện áp 48

4.5 Rơle hạn chế cường độ dòng điện 49

CHƯƠNG V: KẾT QUẢ CHẾ TẠO THỬ VÀ THẢO LUẬN ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 50

5.1 Kết quả chế tạo thử bộ phận tích hợp máy khởi động và máy phát cho động cơ 100cc 50

5.2 Thảo luận, đánh giá kết quả 53



Theo xu hướng phát triển toàn cầu hóa, nền kinh tế Việt nam dần bước sang một thời

kỳ mới thời kỳ Công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước gắn liền với việc mở rộng quan hệ hợp tác kinh tế với các nước trong khu vực và trên toàn thế giới Sự chuyển đổi này đã ảnh hưởng rõ rệt đến hoạt động kinh tế cũng như các hoạt động xã hội khác Trong nhiều năm gần đây cùng với sự phát triển kinh tế thì sự phát triển về khoa học kỹ thuật nói chung và giao thông vận tải nói riêng cũng phát triển khá nhanh nhầm đáp ứng nhu cầu di chuyển và thị hiếu của con người Nhiều hệ thống thiết bị cũ trên các phương tiện đã dần được thay thế bởi các hệ thống, thiết bị mới hơn Để đáp ứng nhiều hơn nhu cầu của con người và xã hội Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, trong đó có sự phát triển đáng kể của giao thông vận tải, sự phát triển này làm cho các phương tiện ngày càng an toàn hơn, nâng cao tuổi thọ của các sản phẩm, làm chúng trở nên gọn nhẹ hơn góp phần tiết kiệm tài nguyên cho thế giới

Việt nam là một trong những nước có khoa học kỹ thuật phát triển, góp phần đẩy mạnh

sự phát triển của đất nước bản thân mỗi chúng ta phải có những ý tưởng mới, sáng tạo mới

để góp phần đưa đất nước phát triển hơn

Đề tài nghiên cứu này sẽ làm gọn nhẹ hơn, năng động hơn cho các dòng sản phẩm sau này, nó có thể phát triển hơn nữa để nâng cao tính năng hoạt động của máy, góp phần bảo vệ môi trường

Đề tài “Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ phận tích hợp máy khởi động và máy phát cho động cơ 100cc” được trình bày gồm 3 phần:

Phần một: Giới thiệu về đề tài

Phần hai: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ phận tích hợp máy khởi động và máy phát

cho động cơ 100cc

Để hoàn thành đề tài này ngoài sự cố gắn của bản thân, em đã nhận được nhiều sự giúp

đỡ của các quý thầy trong suốt thời gian thực hiện đề tài Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến ban giám hiệu nhà trường đã tạo điều kiện cho em có cơ hội tiếp cận và thực hiện đề tài

Em xin chân thành cảm ơn các thầy trong khoa Công nghệ đã cung cấp, trang bị cho em một nên tảng kiến thức vững chắc về các lĩnh vực cơ khí, trang bị điện để em thúc hiện tốt đề tài hôm nay Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Thanh Tâm đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2012

Hoàng Huy Hổ

ta có thể giao lưu, học hỏi kinh nghiệm, tiếp thu và ứng dụng các thành tựu khoa học tiên tiến để nền kinh tế phát triển hơn nữa, bước những bước đi vũng chắc trên con đường quá độ đi lên CNXH

Trong các ngành công nghiệp mới đang được Đảng và nhà nước chú trọng đầu tư phát triển, thì lĩnh vực về phương tiện giao thông vận tải là một lĩnh vực tiềm năng Tuy nhiên để đầu tư cho ngành công nghiệp ô tô thì đòi hỏi nước ta phải có một nền kinh tế lớn mạnh trong khi đó nền kinh tế của nước ta lại đang nằm trong giai đoạn chuyển mình nên khó có thể phát triển một ngành công nghiệp ô tô hoàn hảo Các chủng loại ô tô ở nươc ta hiện nay đa sô được nhập từ nước ngoài về nên có giá thành khá cao so với mức thu nhập của người dân bản địa chúng ta, nên ô tô chưa thể trở thành phương tiện đi lại phổ biến của người dân, nên phương tiện giao thông chủ yếu của chúng ta hiện nay là xe gắn máy Ra đời từ năm 1870, từ một chiếc xe đạp có gắn động cơ hơi nước và nồi supde dược đốt bằng rượu cồn do kỹ sư người Pháp Perrot sáng chế Đến nay xe gắn máy đã trở thành phương tiện giao thông chính của nhiều nước đang phát triển như chúng ta hiện nay Hằng loạt hãng sản xuất xe máy ra đời như: Honda, Yamaha, Suzuki…… với nhiều kiểu dáng khác nhau và họ đang dần cải thiện cho sản phẩm của mình hiện đại hơn, thông dụng hơn, đảm bảo được tính năng

cơ động của xe gắn máy Sự tiến bộ về khoa học kỹ thuật ngày càng nhanh, quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa diễn ra với mức chóng mặt làm cho nguồn tài nguyên

triển ngày càng ít Các nhà khoa học ngày càng nghiên cứu, phát triển những sản phẩm chất lượng tốt nhưng ít tốn nguyên liệu Hàng loạt các sản phẩm nhỏ gọn với tính các tính năng tiện dụng ra đời, nó tích hợp nhiều tính năng riêng biệt lại cho một bộ phận làm nhiệm vụ chung Giúp cho các sản phẩm sau đỡ trở nên cầu kỳ, làm cho nó nhỏ gọn hơn so với các dòng sản phẩm ban đầu Với các ứng dụng hiện đại như vậy đòi hỏi người kỹ sư phái có trình độ hiểu biết, học hỏi và sáng tạo, để bắt kịp với khoa học tiên tiến hiện đại

Trên thực tế, trang thiết bị trong các trường kỹ thuật của nước ta hiện nay đặc biệt

là các trang thiết bị mô hình hện đại rất thiếu thốn, các trang thiết bị cũ thì không đáp ứng đầy đủ nhu cầu cho học sinh, sinh viên Các kiến thức mới về khoa học kỹ thuật cao còn chưa được khai thác và đưa vào giảng dạy thực tế Tài liệu về khoa học kỹ thuật còn thiếu thốn, chưa cập nhật đầy đủ Các bài tập, thực hành chưa sát thực với thực tế hoặc nếu có thì cũng rất ít Vì vậy người cán bộ kỹ thuật khi ra trường sẽ gặp rất nhiều khó khăn, khó tiếp xúc với những kiến thức, thiết bị tiên tiến hiện đại trong thức tế

Cùng với xu hướng phát triển chung của ngành công nghiệp, đề tài “Tính toán,

thiết kế, chế tạo thử bộ phận tích hợp máy khởi động và máy phát cho động cơ 100cc” góp phần làm cho các dòng sản phẩm trở nên gọn nhẹ, năng động hơn Sự tích

hợp giữa hai hệ thống làm một, thực hiên một lúc hai chức năng sẽ giúp cho sản phẩm tiện lợi hơn, gọn nhẹ hơn trong tương lai Đề tài cũng là một trong những sản phẩm mới mẽ, tạo điều kiện tham khảo, học hỏi, tiếp cận cái mới cho các sinh viên sau này

1.2 Ý nghĩa của đề tài

Đề tài “Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ phận tích hợp máy khởi động và

máy phát cho động cơ 100cc” giúp cho sinh viên năm cuối như em có thể củng cố, tổng hợp, nâng cao kiến thức chuyên ngành về hệ thống khởi động và hệ thống cung cấp điện năng trên xe Trong quá trình thực hiện đề tài em có thể tiếp cận thưc tế hơn

về hệ thống khởi động và cung cấp điên trên các dòng xe Các kết quả thu thập sau khi hoàn thành đề tài giúp em hiểu sâu, rõ hơn về hai hệ thống Biết được kết cấu, điều kiện làm việc và một số những hư hỏng và các phương pháp chuẩn đoán, kiểm tra các

hư hỏng cảu hệ thống này trên các loại xe

Đề tài thành công và phát triển sẽ giúp cho các loại xe ở Việt Nam linh hoạt hơn

và còn có thể giải quyêt được vấn đề ô nhiễm trầm trọng hiện nay

Đề tài còn tạo điều kiện cho các sinh viên khóa sau tiếp cận rõ hơn về hệ thống khởi động, là tài liệu tham khảo cho các sinh viên khóa sau

1.3 Mục tiêu của đề tài

Làm gọn bộ phận khởi động và máy phát điện một chiều trên xe gắn máy động cơ 100cc

Giúp cho việc khởi động được dễ dàng và nhanh chóng hơn, mang lại cảm giác tiện dụng, dễ vận hành cho người sử dụng

Phát triển sử dụng liên hợp giữa động cơ nhiệt với máy điện một chiều

1.4 Đối tượng và giới hạn nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu chỉ áp dụng cho động cơ xăng 4 thì 100cc Nghiên cứu tính toán động cơ đề và lấy điện ra sau khi động cơ khởi động, không yêu cầu công suất, điện áp lấy ra của máy phát

Chỉ nghiên cứu chế tạo thử trên động cơ xăng 4 thì 100cc, áp dụng cho xe Dream Trung Quốc

1.5 Phương pháp nghiên cứu và thực hiện đề tài

Đưa ra sơ đồ, nguyên lý hoạt động của hệ thống bộ phận tích hợp máy khởi động

và máy phát cho động cơ 100cc

Tính toán nhiệt động lực học động cơ 100cc lấy môment cản lớn nhất ở quá trình khởi động

Tính toán,thiết kế máy điện một chiều kéo động cơ khởi động thắng môment cản lớn nhất của động cơ 100cc trong quá trình khởi động

Lựa chọn rơle thiết kế mạch cho hệ thống

Chế tạo thử bộ phận tích hợp máy khởi động và máy phát cho động cơ 100cc, đưa

ra kết quả đánh giá

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG

VÀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.1 Hệ thống khởi động

2.1.1 Nhiệm vụ của hệ thống khởi động

Sự khởi động của mô tô xe máy là nhờ ngoại lực, thông qua cơ cấu khởi động và

hệ thống truyền động, kéo trục khuỷu quay làm cho máy nổ, khởi động động cơ Để khởi động động cơ, cần phải truyền cho trục khuỷu động cơ một số vòng quay nhất định đủ để tạo ra mômnent lớn thắng được lực cản khí thể bên trong xilanh động cơ Các loại xe khác nhau thì cơ cấu khởi động khác nhau

Muốn trục khuỷu quay, máy khởi động phải thắng được lực ma sát của các chi tiét chuyển động trong động cơ, lực cản cuối kì nén Do đó mô tơ đề phải có công suất và cường độ làm việc đủ lớn để thắng được các lực trên Vì vậy sợi dây dẫn điện

từ acccu đến máy khởi động phải lớn, mo tơ đề phải tạo ra ngẫu lực mạnh để khởi động động cơ

2.1.2 Phân loại hệ thống khởi động

Cơ cấu khởi động dược chia ra làm ba loại: đạp guồng, đạp nhấn và bằng điện Khởi động kiểu đạp guồng thích họp cho các xe máy loại nhẹ Đặc điểm cảu nó là hoạt động đáng tin cậy, kết cấu đơn giản và thao tác thuận tiện, nhưng lực khởi động hơi lớn không thích họp cho những người có sức khỏe yếu Sau khi xe gặp hư hỏng thì việc khởi động sẽ trở nên khó khăn hơn Do kiểu khởi động này có nhiều nhược điểm nên ngày càng ít được sử dụng

Khởi động kiểu đạp nhấn

Khởi động điện thích hợp cho các loại xe phân khối lớn, cho người sử dụng xe có sức khỏe yếu và phụ nữ Điều khiển thuận tiện nhẹ nhàng nhưng cơ cấu phức tạp hơn, cần phải thêm nhiều chi tiết, bảo dưỡng sửa chữa phức tạp hơn Nhưng cùng với sự tiến bộ của khoa họ kỹ thuật hiện đại thì những vần đề còn tồn tại đã được giải quyết

và phương thức khởi động này ngày càng được sử dụng rộng rãi và được ưa chuộng nhiều

2.1.3 Cấu tạo các chi tiết trong hệ thống khởi động

2.1.3.1 Bình accu

Accu khởi động dùng trong hệ thống điện thực hiện chức năng của một thiết bị chuyển đổi hóa năng thành điện năng và ngược lại Đa số accu trên xe máy là accu chì – axit, nó có thể tạo ra dòng điện có cường độ lớn trong một khoảng thời gian ngắn (5s-10s), có khả năng cung cấp nguồn điện lớn mà độ sụt thế bên trong nhỏ

Accu ngoài việc cung cấp điện cho hệ thống khởi động còn cung cấp điện cho các hệt hống khác Accu cung cấp toàn phần hoặc toàn bộ trong trường hợp động cơ chưa làm việc hoặc đã làm việc nhưng máy phát điện chưa đủ công suất (khi máy phát làm việc với số vòng quay thấp)

Ngoài ra accu còn đóng vai trò bộ lọc và ổn định điện thế khi điện áp máy phát dao động

Cấu tạo accu:

+ Accu axit bao gồm vỏ bình, có các ngăn rêng, các ngăn này nhiều hay ít tùy thuộc vào lại bình 6V, 12V hay 24V …

+ Trong mỗi ngăn đặt bản cực, có hai bản cực, bản cực dương và bản cực âm

Mỗi ngăn như vậy được coi là accu đơn Các accu đơn được nối với nhau bằng các cầu nối và tạo thành bình accu Ngăn đầu và ngăn cuối có hai đầu tự do gọi là các đầu cực của accu Dung dich điện phân trong accu là aixt sunfurit, được chứa trong từng ngăn theo quy định và thường không ngập quá bản cự 10 ÷ 15 mm

+ Vỏ accu được chế tạo bằng nhựa êbônit, hoặc cao su cứng có độ bền và chịu axit cao, bên trong có các khoang ngăn riêng biệt, ở đáy có sống đỡ khối bản cực

Cấu tạo khối bản cực

Bản cực âm – 2.Cọc bình – 3.Bản cực dương – 4.Tấm ngăn

+ Khung của các tấm bản cực được chế tạo từ hợp kim chì – stibi Các lưới của bản cực dương được chế tạo từ hợp kim chì – stibi và được phủ 1 lớp bột dioxit chì ở dạng xốp tạo thành bản cực dương Các lưới của bản cực âm có pha Ca + Cu và được phủ bởi bột chì Tấm ngăn giữa hai bản cực làm bằng nhựa PVC và sợi thủy tinh có tác dụng chống chập mạch giữa các cực dương và âm nhưng cho axit đi qua được + Dung dịch điện phân là dung dịch axit sunfurit có nồng độ 1,22 ÷ 1,27 g/cm3hoặc 1,29 ÷ 1,31 g/cm3 nếu ở vùng khí hậu lạnh Nồng độ dung dịch quá cao sẽ làm hỏng các tấm ngăn nhanh, rụng bản cực, các bản cực dễ bị sunfat hóa, tuổi thọ accu giảm Nồng độ quá thấp làm điện thế accu giảm

2.1.3.2 Rơ le khởi động

Còn gọi là cóc đề, có nhiệm vụ nối dòng điện từ cực dương accu đến máy khởi động khi ta ấn nút đề vì dòng điện vào lúc máy khởi động làm việc với cường độ lớn, nếu dùng công tắc bình thường sẽ bị cháy, do đó phải dùng rơ-le đề

Rơ-le đề có cấu tạo như hình vẽ, gồm một lõi thép hình trụ trên đó có quấn một cuộn dây đồng, một đầu dây nhận điện dương từ accu sau khi qua công tắc máy, đầu còn lại dẫn đến nút đề Ở giữa lõi thép là một lõi thép di động tự do, mặt trên cảu lõi di động là một miếng đồng, phí trên là hai cực cách điện với mát và rời nhau, phần ló ra

ngoài có tán để mắt dây dẫn điện, một cực nối trưc tiếp với dây dương accu

Vỏ máy khởi động (vỏ đề):

Vỏ máy khởi động: hay còn gọi là phần cảm dùng để tạo ra từ trường quay phần ứng nó gồm nhiều cuộn dây bắt nối tiếp nhau, gắn bên trong vỏ và cách đều nhau trong một vòng tròn mỗi cuộn dây được gắn chung quanh lõi sắt non và cách điện với lõi sắt non Các cuộn dây và lõi sắt non ấy gọi là thân cực từ, vì khi có dòng điện đi qua lõi sắt ấy trở thành nam châm, mỗi cuộn được phân cực khác nhau Các cuôn dây trên là dây kích thích, một đầu dây hàn với cộc ló ra ngoài để nhận điện dương từ accu, đầu còn lại nối với chổi than

Ruột máy khởi động (ruột đề)

Lá thép của ruột đề

- Ruột đề: hay còn gọi là phần ứng, hay rô to, trên đó nhiều cuộn dây đồng quấn sóng đặt xen kẽ với nhau trên một khối sắt do nhiều miếng thép lá ghép lại, các miếng thép này cách điện với nhau các cuộn dây này lọt vào trong rãnh khoét trên khối sắt và cách điện với khối sắt, cứ hai đầu nối của dây điện, một cuộn này một cuộn kia hàn dính vào miếng đồng thau Các miếng đồng này gép lại với nhau thành vòng tròn và được cách điện với nhau bằng những lá mi-ca đặt xen kẽ giữa chúng Như vậy coi như tất cả các cuộn dây được nối tiếp, các miếng thau vừa nói là cổ góp điện

2.2 Hệ thống cung cấp điện

2.2.1 Nhiệm vụ của hệ thống cung cấp điện

Hệ thống cung cấp điện trên xe máy có nhiệm vụ cung cấp nguồn điện mộ chiều

có điện áp 6V hay 12V cho các phụ tải trên xe (nạp accu hay, hệ thống chiếu sáng )

2.2.2 Cấu tạo hệ thống cung cấp điện

Hệ thống cung cấp điện trên xe máy gồm: máy phát điện một chiều, accu, bộ

tiết chế điện, cầu chì

Máy phát điện một chiều (theo thiết kế) cấu tạo giống như máy khởi động, điện

áp phát ra phụ thuộc vào ba yếu tố: tốc độ quay trục phần ứng, cường độ từ trường của các cuộn kích, số vòng dây của cuộn trên phần ứng Khi tốc độ xe tăng hay tốc độ phần ứng của máy phát tăng làm cho điện áp, dòng cảm ứng phát ra tăng lên làm cho cường độ từ trường cuộn kích tăng thêm Kết quả làm cho điện áp và dòng phát ra càng tăng có thể gây hư hỏng máy phát và các phụ tải trên xe Khi tốc độ động cơ giảm hay ngừng chạy, tốc độ phần ứng sẽ giảm điện áp, dòng phát ra yếu thì điện từ ắc quy sẽ phóng ngược trở về máy phát, do dòng điện đi từ nơi điện áp cao đến nơi điện

áp thấp, vì vậy sẽ làm hư máy phát Vì vậy cần bố trí bộ tiết chế để giải quyết vấn đề này

Bộ tiết chế: là bộ điều chỉnh điện loại tiếp điểm rung, gồm ba rơ le: rơle ngăn dòng điện ngược, rơle điều chỉnh điện áp và rơle hạn chế cường độ Bộ tiết chế dảm nhận nhiệm vụ: ổn định điện áp phát ra của máy phát điện, ngăn dòng điện ngược từ accu sang máy phát, hạn chê dòng điện mà phụ tải tiêu thụ chính là bảo vệ quá tải cho máy phát Cấu tạo nguyên lý hoạt động sẽ được giới thiệu rõ hơn trong phần chọn rơle cho mạch

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TÍCH HỢP BỘ PHẬN TÍCH HỢP MÁY KHỞI ĐỘNG VÀ MÁY PHÁT CHO ĐỘNG CƠ 100CC

CHƯƠNG I

SƠ ĐỒ, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG

Nguyên lý hoạt động của hệ thống:

Khi ta đóng khóa K, tiếp điểm 1 đi ngang qua, lúc này dòng điện từ accu đi qua tiếp điểm 1 đi qua cuộn dây 14 tạo ra từ trường thắng lực lò xo 10 đẩy cần bẩy 15 lên, lúc này trụ côn 13 đi lên đẩy bi 17 vào rãnh bi, lực lò xo tiếp tục đẩy làm bi khóa trụ côn lại đóng tiếp điểm 6, tiếp điểm 6 giữ lại do bị khóa Khóa K tiếp tục đi xuống làm đóng tiêp 2, lúc này tiếp điểm 6 vẫn đóng, dòng điện đi qua cuộn dây 7 và 23, cuộn dây 7 tạo ra từ trường làm hút lõi thép, mở tiếp điểm 3, 4 và đóng tiếp điểm 5 lại, đồng thời cuộn dây 23 tạo ra từ trường làm hút lõi thép đóng tiếp điểm 25, 26 lại Lúc này dòng điện đi qua tiếp điểm 5, vào roto và starto qua tiếp điểm 25, 26 làm cho động cơ quay

Khi động cơ quay, kéo động cơ quay tạo ra dòng điện đi qua cuộn dây 9 tạo ra từ trường đẩy lõi thép đi lên, vấu 16 đẩy cần đầu cần 15 xuống, đây trụ côn và ống 22 xuống làm hở tiếp điểm 6, làm ngắt dòng điện qua cuộn dây 7 và cuộn dây 23, lò xo

11 và 24 đẩy lõi thép đi lên mở tiếp điểm 5và 25, 26 đóng tiếp điểm 3,4 lại dòng điện lấy ra sẽ đi qua tiếp điểm 3,4 đi qua bộ tiết chế đem ra sử dụng

Khi thả khóa K, tiếp điểm 1 đóng tức thời, dòng điện đi qua cuộn dây 14, nhưng lực từ của cuộn dây này nhỏ hơn lực từ của cuộn dây 9 vì thế không làm đóng tiếp điểm 6, dòng điện không đi qua cuộn dây 7và cuộn dây 23, tiếp điểm 5 không đóng vì thế dòng điện không đi vào cổ góp và starto Nếu lực từ ở cuộn dây 9 yếu hơn lực từ cuộn dây 14 thì ống 22 vẫn sẽ được đẩy lên, đóng tiếp điểm 6, nhưng sẽ không có dòng điện đi qua tiếp điểm 6 do tiếp điểm 2 hở Sơ đồ bố trí như vậy sẽ bảo vệ động cơ điện khi khóa K bị kẹt lại do lò xo yếu hay vấn đề yếu tố khác quan nào đó làm khóa K không trở về được

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT VÀ MÔ MENT CẢN

LỚN NHẤT CỦA ĐỘNG CƠ 100C

Tính toán nhiệt động cơ đốt trong (ĐCĐT) chủ yếu xây dựng trên lý thuyết đồ thị công chỉ thị của một động cơ cần được thiết kế thông qua việc tính toán chu trình

nhiệt của động cơ bao gồm các quá trình: Nạp – Nén – Nổ - Xả Do yêu cầu nghiên

cứu của đề tài nên ta chỉ tính toán chu trình nhiệt đến cuối quá trình nén của động cơ

2.1 Các thông số cơ bản của động cơ

 Loại động cơ: động cơ xăng 4 kì làm mát bằng không khí

 Thông số kết cấu: tỷ số SxD = 48,6x50,6

 Tỷ số nén: 9

 Động cơ tham khảo: động cơ 4 thì 100cc Dream Trung Quốc

2.2 Các thông số cần chọn cho quá trình tính toán nhiệt

- Áp suất môi trường: p 0

Là áp suất môi trường là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ

Ở nước ta có thể chọn p0 = 0,1(MPa)

- Nhiệt độ môi trường T0 (nhiệt độ trước xuppap nạp Tk)

Lựa chọn nhiệt độ theo bình quân cả năm

Ở nước ta t0 = 240C (2970K)

- Áp suất cuối quá trình nạp: pa

Động cơ 4 kỳ không tăng áp: pa = 0,8p0 = 0,08 (Mpa)

Việc tính chính xác ∆T gặp nhiều khó khăn do việc tính chọn hệ số truyền nhiệt

và nhiệt độ trung bình của các bề mặt tiếp xúc, hơn nữa việc xác định thành phần nhiên liệu bốc hơi trong quá trình nạp rất phức tạp, nên khi tiến hành tính toán nhiệt của động cơ người ta thường chọn trị số ∆T căn cứ vào số liệu thực nghiệm

Đối với động cơ xăng ∆T = 0 ÷ 200K

Ta chọn ∆T = 100K

- Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt (λ t ) và hệ số dư lượng không khí (α)

Khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu cần Mo (kmol) không khí Tuy nhiên, lượng không khí đi vào xilanh M1 có thể nhỏ hơn hoặc lớn hơn Mo Điều này đánh giá bằng hệ số dư lượng không khí α =

o

M

M1

Trong đó:

M1 – lượng không khí thực tế nạp vào xilanh

Mo – lượng không khí lý thuyết càn thiết đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu

Hệ số này ảnh hưởng rất lớn đến quá trình cháy

Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt  phụ thuộc vào thành của khí hỗn hợp α và nhiệt độ khí t

sót Tr

Theo thực nghiệp ta chọn α = 0,9 và λt = 1,15

- Hệ số quét buồng cháy λ 2

Động cơ không tăng áp do không có quét buồng cháy nên chọn 2  1

- Hệ số nạp thêm λ 1

Hệ số nạp thêm λ1 biểu thị sự tương quan năng lượng tương đối của hỗn hợp khí công tác sau khi nạp thêm so với lượng khí công tác chiếm chỗ thể tích Va

Hệ số nạp thêm nằm trong giới hạn λ1 = 1,02 ÷ 1,07

Do động cơ của ta có tốc độ không cao và không được hiện đại nên trị số λ1 nằm

ở giới hạn nhỏ ta chọn λ1 = 1,05

- Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z: ξ z

Là thông số biểu thị mức độ lợi dụng nhiệt của quá trình cháy, hay tỷ lệ lượng

cơ sở phân tích tổng thể các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình cháy phát nhiệt của động

cơ và dựa theo giới hạn các giá trị thực nghiệm đối với động cơ xăng

Ta chọn ξz = 0,85

- Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b: ξ b

Theo thực nghiệm đối với động cơ xăng ξb = 0,85 ÷ 0,95

ξb bao giờ cũng lớn hơn ξb và động cơ mẫu có tỷ số nén cao nên ta chọn ξb=0,95

2.3 Tính toán nhiệt

Do yêu cầu tính toán thiết kế chỉ cần tính toán mô-ment trục khuỷu cuối quá trình nén nên ta chỉ tính toán nhiệt đến quá trình nén mà không cần tính toán các quá trình làm việc tiếp theo của động cơ

2.3.1 Tính toán quá trình nạp

Hệ số khí sót

066,008

,0

11,0.15,105,1.9

1

08,0

11,0.800

)10297

(

1

.)(

5 , 1 1

1

2 1

a r r

k r

p p p

p T

T T

Trong đó: m – là chỉ số đa biến trung bình của không khí, chọn m= 1,5

Nhiệt độ cuối quá trình nạp

p

p T T

T

T

r

m m

r

a r r k

a

0

5 , 1 1 5 , 1

1 1

335 066

, 0 1

11 , 0

08 , 0 800 066 , 0 05 , 1 10 297

,0

11,0.15,105,1.9.1,0

08,0.10297

297.19

1

p

pλλελp

p.TT

T.1ε

1η

5 , 1 1

m 1

a

r 2 t 1 k a K

k v

.21,0

145,012

855,0.21,0

1

= 0,512 Lượng khí nạp mới

1



 => M1 = αMo +

Đối với loại xăng thường dùng ta chọn μn1 = 114

2.3.2 Tính toán quá trình nén

Tỷ mol nhiệt đẳng tích trung bình của không khí:

T

mc v 19,8060,00209 (KJ/Kmol0K)

Khi   1tính cho động cơ xăng theo công thức sau

)/

(0029375,

01506,21

10.4,25234,3602

1504,3997,17

0

5

"

K Kmol KJ

( 002139 ,

0 887 , 19 066

, 0 1

00228 , 0 2 , 21

066 , 0 1

) 0029375 ,

0 1506 , 21 (

047 , 0 00209 , 0 806 , 19 1

0

"

'

K Kmol KJ

T T

T T

mc mc

mc

r

v r v v

0

887,192

' '

'

b

a T

b a

v v

Tỷ số nén đa biến trung bình:

) 1 9 ( 335 002139 ,

0 887 , 19

314 , 8 )

1 (

2

314 , 8

1 '

Tc  a n11  335 91,371  7550

2.3.3 Vẽ đồ thị công

Do yêu cầu tính toán thiết kế, ta chỉ tính toán lực tại cuối quá trình nén mà không

có góc đánh lửa sớm nên ta không hiệu chình đồ thị lực Vì thực tế, khi pit-tông lên chưa đến điểm chết trên thì bugi đã bật tai lửa điện để đốt cháy hỗn hợp xăng không khí bên trong xi-lanh Khi pit-tông lên đến điểm chết trên hỗn hợp trong xilanh đã cháy tạo ra một lực khí thể rất lớn trong buồng đốt Còn theo lý thuyết thì khi pit-tông lên đến điểm chết trên thì bugi mới bật tia lửa điện để đốt cháy hỗn hợp xăng – không khí, vì vậy ngay tại điểm chết trên lúc này lực thể khí là không lớn lắm so bơi thực tế

i.Vc in1 11

n

c x

i p

1,62 0,63 0,36 0,24 0,18 0,14 0,11 0,09 0,08 Dựa vào bản trên ta vẽ đồ thị

2.4 Tính toán động lực học

Do yêu cầu bài toán thiết kế nên ta chỉ tính các thông số ảnh hưởng đến mô-ment của trục khuỷu mà không tính đến các ảnh hưởng khác vì vậy ta chỉ tính lực quán tính chuyển động tịnh tiến mà không xét đến lực quán tính chuyển động quay

2.4.1 Vẽ đường biểu diễn hành trình pit-tông x=f(α)

Chọn tỉ lệ xích góc: 0,6mm/độ

Dựng đồ thị brick phía trên đồ thị công:

Ta chọn tỷ lệ xích của hành trình pit-tông S: μv = 0 , 2485

556 , 195

6 , 48

.2

2  

S

(mm)

=> Giá trị biểu diễn: R=97,778 (mm)

Từ tâm O’ từ đồ thị Brick vẽ các bán kính ứng với 100, 200, 300 1800

Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm 100, 200, 300 1800tương ứng trên trục tung của đồ thị x=f(α) để xác định chuyển vị x tương ứng

Nối các giao điểm, ta được đồ thị

Vẽ đường biểu diễn tốc độ theo phương pháp đồ thị vòng

Vẽ nữa đường tròn tâm O bán kính R phia dưới đồ thị x=f(α)

x=f(α)

Nối các điểm cắt này lại với nhau chúng sẽ tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với trục tung tính từ điểm cắt vòng tròn R của bán kính tạo với trục hoành 1 góc đến đường cong

2

1

5 4 3

12 8

6 7

9

13 14 15 16 17

18 0

18 17

11 12 13 14 15 16

10 9 85 3

6

2 1

Đồ thị biểu diễn tốc độ của pit-tông v=f(α) 2.4.3 Vẽ đường biểu diễn gia tốc của pit-tông



)2 = 110 (m/s2)

Từ điểm A tương ứng với ĐCT lấy AC = jmax, từ điểm B tương ứng với ĐCT lấy

BD = jmin, nối CD lại cắt trục hoành tại điểm E; lấy EF về phía BD Nối CF và FD, chia đề đoạn CF và DF thành các phần bằng nhau nối các đoạn này lại, vẽ đường bao trong tiếp tuyến với các đường nối Ta được đường cong biểu diễn quan hệ j = f(x)

v=f(α)

S

B A

3'

Đồ thị biểu diễn gia tốc của pit-tông 2.4.4 Các khối lượng chuyển động tịnh tiến

m = mnp + m1 Trong đó:

mnp – khối lượng nhóm pit-tông tính trên đơn vị diện tích pit-tông : 9g/cm2

m1 – khối lượng thanh truyền phân bố về tâm chốt pit-tông tính trên đơn vị diện tích pit-tông Được tính theo công thức :

m1 = 0,28.mtt = 0,28.14 = 3,92 (g/cm2) Với: mtt – khối lượng thanh truyền tính trên đơn vị diện tích pit-tông Lấy

pj = - mRω2(cosα + λcos2α) = 16870 (cosα + λcos2α) (N/m)

Do thông số kết cấu ban đầu ta chọn λ=0,28 tương ứng vơi λ=1/3,6

Tra bảng 6p (tài liệu 1) ta có được trị số (cosα + λcos2α) tương ứng với các góc