Đồ án kết cấu tính toán động cơ đốt trong AMZ 236

Trục ngang lấy bằng giá trị P0, trên trục Oα tachia thành 100 một với tỷ lệ xích α=2 độ/mm Trên đồ thị Brick ta dóng các đoạn thẳng song song với trục p của đồ thị công sẽ cắt đường b

LỜI NÓI ĐẦU

Động cơ đốt trong ngăy nay đang phât triển mạnh cả về số lượng vă chấtlượng, nó đóng góp một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực kinh tế, xê hội,khoa học công nghệ Mặc dù hiện nay khoa học công nghệ đê đạt được nhữngthănh tựu đâng kể về động cơ đốt trong nhưng tất cả đều dựa trín nguyín lý cơ bảncủa động cơ cổ điển, nó lă nền tảng cơ sở để chúng ta tiếp tục nghiín cứu, sâng tạo,phât triển hoăn thiện hơn nữa động cơ đốt trong

Môn học Kết cầu vă tính toân động cơ đốt trong lă môn học chuyín ngănhđộng cơ đốt trong với những nền tảng cở về kết cấu vă tính toân động cơ đốt trong

mă những sinh viín ngănh động cơ đốt trong cần nắm vững

Đồ ân môn học “Kết cấu vă tính toân động cơ đốt trong” lă một đồ ân quantrọng giúp cho sinh viín hiểu sđu hơn những kiến thức đê được học, nắm vững kiếnthức một câch chủ động, lý giải được câc nguyín lý vă câc hiện tượng có liín quan

Em xin chđn thănh cảm ơn thầy Dương Việt Dũng đê hướng dẫn tận tình để

em có thể hoăn thănh nhiệm vụ được giao

Dù đê rất cố gắng nhưng không thể trânh khỏi sai sót, em rất mong được sựchỉ bảo thím của thầy vă những ý kiến đóng góp của câc bạn

Đă Nẵng, ngăy….thâng….năm 2006

Sinh viín

Ngô Xuân Cường

MỤC LỤC

Trang

ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ AMZ-236 2

I/XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG VÀ ĐỘNG LỰC HỌC 3

1.2.2.3.Cộng đồ thị Pkt- và đồ thị Pj- thành đồ thị P1-

16

1.2.2.6.Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 23

1.2.2.8.Xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

25

II/PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ TÌNH TOÁN HỆ THÔÏNG

2.2.4.Kiểm nghiệmnhiệt độ dầu trong ổ trượt

432.2.5.Lưu lượng dầu bôi trơn và lưu lượng bơm dầu

442.2.6.Tình toán két làm mát

46

Tài liệu tham khảo

I XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN.

c h c

V V

V V

V V V

857 , 1

1  





h V

98 [ lít ]Vậy Va= 0,1198+1,857= 1,9768[ lít ]

Phương trình đường nén đa biến : p.V n1 = const, do đó nếu gọi x là điểm bất

kì trên đường nén thì : . 1 . n1

nx nx

n c

V P

p

p  ; (MN/m2)

1 1

a c n

c

a a c n c c n a

V

V p p V p V

+ pa : áp suất đầu quá trình nén

+ Động cơ không tăng áp : p a = 0  , 8 0 , 9P k

+ Chọn : p a  0 , 9p k

+ Chọn: p k p o  0 , 1 (MN/m2)

+ Vậy : p 0 = 0,9 0,1 = 0,09 (MN/m2)

+  : tỉ số nén ,  = 16.5

+ n1 : chỉ số nén đa biến trung bình

+ Động cơ Diesel buồng cháy thống nhất: n1 = (1,34 1,42)

1.1.2 Xây dựng đường cong áp suất trên đường giãn nở:

Phương trình của đường giãn nở đa biến là: p.V n2 = const Do đó nếu gọi x là

điểm bất kì trên đường giãn nở thì :

2 2

. z n gnx gnx n

V V p p

n z gnx

V V P

+ Đối với động cơ Điezel : n2 = (1,151,28) Chọn n2 = 1,20

( n2 chỉ số giản nở đa biến )

Ta đặt : i

V

V c

i p p

n



1.1.3 Bảng xác định các điểm trên đường nén và giãn nở :

Cho i tăng từ 1 đến  ta lập bảng xác định toạ độ các điểm trung gian trên

c h c

V

V V

V V V

V

Trong đó : Vh : thể tích công tác :

4

13 , 0 14 , 3 4

857 , 1

1  





h V

[ lít ]

Pr : áp suất khí sót, phụ thuộc vào loại động cơ

Động cơ thấp tốc : Pr = ( 1,03 ÷ 1,06 )

Động cơ cao tốc : Pr = ( 1,05 ÷ 1,1 )

Tốc độ trung bình của piston:

C M S n 9 , 8m/s

30

2100 14 , 0 30

- Mở sớm (b'), đóng muộn (r'') xupáp thải

- Mở sớm (r'), đóng muộn (a'') xupáp nạp

Hiệu chỉnh đồ thị công:

- Động cơ Diesel lấy áp suất cực đại bằng pz

Xác định các điểm trung gian:

- Trên đoạn cy lấy điểm c'' với c''c = 1/3cy

- Trên đoạn yz lấy điểm z'' với yz'' = 1/2yz

- Trên đoạn ba lấy điểm b'' với bb'' = 1/2 ba

Nối các điểm c'c''z'' và đường giãn nở thành đường cong liên tục tại ĐCT và tại

mm m MN

v

p

011 , 0

0348 ,

1.2 ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN

1.2.1 ĐỘNG HỌC.

1.2.1.1 Xây dựng đồ thị chuyển vị pittông bằng phương pháp đồ thị Brick

Tìm chuyển vị của pittông bằng đồ thị có thể dùng nhiều phương pháp khácnhau, tuy nhiên, phương pháp đồ thị của giáo sư Brick là tốt nhất Nó xác lập đượcquan hệ thuận nghịch giữa chuyển vị của pittông với góc quay của trục khuỷu mộtcách rất thuận lợi, nhanh chống và khá chính xác

Các bước tiến hành như sau:

- Vẽ vòng tròn tâm O bán kính R = S/2 = 70 (mm) (R-bán kính quay trụckhuỷu), đường kính AB (A tại ĐCT, B tại ĐCD)

Chọn tỷ lệ xích R sao cho giá trị biểu diễn AB bằng giá trị biểu diễn của S: suy ragiá trị biểu diễn: AB=S=169mm => R = 140/169=0,824 (mm/mm)

Giá trị biểu diễn của R là:

Hình 1.2 Xây dựng đồ thị Brick

- Do đồ thị Brick có tính đối xứng nên khi vẽ lên bản vẽ để xác định góc mởsớm đóng muộn của các xupáp và góc phun dầu sớm thì ta chỉ cần vẽ một nửa dướicủa đồ thị (hình 1.2)

x

OO’

=

2

25 , 0 8 , 219 70

= 1925,25 [mm]

Giá trị biểu diễn của R2 bằng :

08 , 182

25 , 1923

ta chia vòng tròn nhỏ n = 18, nửa vòng tròn lớn n = 18 và chia theo chiều ngượcnhau

- Từ các điểm chia 0, 1, 2, , 18 trên nửa vòng tròn ta kẽ các đường thẳngvuông góc với AB và từ các điểm chia 0', 1', 2', , 18' trên vòng tròn nhỏ ta kẽ cácđường thẳng song song với AB Các đường thẳng này cắt nhau tại các điểm 0'', 1'',2'',

- Nối các điểm này lại ta có đường cong, phần giới hạn của đường cong này và1/2 vòng tròn lớn là giới hạn vận tốc của pitông

- Vẽ hệ trục toạ độ v – s trùng với hệ trục toạ độ α – s Trục ov trùng với trục

oα, trục ngang biểu diễn giá trị s Từ các điểm chia trên đồ thị Brick ta kẽ các đườngsong song với trục ov và cắt trục os tại các điểm 0, 1, 2,

- Từ các điểm này ta đặt các đoạn thẳng trên đồ thị vận tốc pittông như 11'',22'', Nối các điểm mút của các đoạn thẳng đó lại ta có đường cong biễu diễn vậntốc pit tông v = f(α)

1.2.1.3 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ GIA TỐC THEO PHƯƠNG PHÁP TÔLÊ Các bước thực hiện:

Mà m' = mnp + m1

Trong đó :

mnp : khối lượng nhóm piston, mnp = 2,9(kg)

m1 : khối lượng thanh truyền quy về đầu nhỏ thanh truyền

m1 có thể xác định sơ bộ theo công thức kinh nghiệm sau đây

) 13 , 0 (

14 , 3

164 , 4

m

kg F

m d

-Tính các lực Pjmax và Pjmin

+ Pjmax = -m.jmax = -313,87.4227304.10-6= 1,3268  m2 

MN

* Giá trị biểu diễn của Pjmax là :

0348 , 0

3268 , 1 max







j j P

7961 , 0 min





j j P

p

0348 , 0

7961 0 )



1.2.2.2 Khai triển đồ thị p-V thành p-α

Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công như ta đã vẽ ở trên ta có cách vẽ như sau:

- Vẽ hệ trục vuông góc P- α Trục ngang lấy bằng giá trị P0, trên trục Oα tachia thành 100 một với tỷ lệ xích α=2 ( độ/mm )

Trên đồ thị Brick ta dóng các đoạn thẳng song song với trục p của đồ thị công

sẽ cắt đường biểu diễn của đồ thị công tương ứng các kì nạp , nén, cháy - giãn nở,thải của động cơ Từ các dao điểm này ta dóng các đường song song với trục OVsang hệ trục toạ độ p-α Từ các điểm chia trên trục oα ta kẽ các đường song songvới op Những đường này sẽ cắt các đường nằm ngang tại các điểm ứng với các gócchia của đồ thị Brick với các quá trình làm việc của động cơ

Nối các giao điểm này lại ta sẽ có đường cong khai triển đồ thị p-V

1.2.2.5 Xây dựng đồ thị lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z, lực ngang N tác dụng lên chốt khuỷu

Các công thức để tính toán T, Z, N được chứng minh như sau :

Hình 1.7 Hệ lực tác dụng trên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền giao tâm.

Trong đó : ptt-lực tác dụng lên đường tâm thanh truyền

N-lực ngang tác dụng trên phương thẳng góc với đường tâm xy lanh

Lập bảng tính T, N, Z tương ứng với các góc quay trục khuỷu   0 0 , 10 0,

200, , 7200 và ta có sinβR sinαl =>   arcsin sin 

pkt

ptt

p1N

pk

T Z

Ptt

Ptt

Ptt

p1N

αβ

N=f(α)(mm)

Trên hệ tọa độ T  ,Z  ,N  , ta xác định các trị sốT, Z, N ở các góc độ 

= 00,  = 10,  = 200  = 7200 Trị số của T, Z, N như đã lập Bảng 1.2 được tínhtheo công thức đã chứng minh ở trên, ta sẽ được các điểm 0, 1, 2, 3, ,72 Dùngđường cong nối các điểm ấy lại, ta có đồ thị lực T, Z, N cần xây dựng

MN T

s

0348 ,





- Trên hệ tọa độ tương ứng với mỗi góc α ta vẽ được các điểm (∑Ti-αi)

- Nối các giá trị ở các điểm đó băng fđường cong ta được đồ thị ∑T-α

- Tính giá trị trung bình Ttb:

- Ta có : ∑T=352 mm

- Ttb= 27mm

Hình 1.9 Đồ thị ∑T

1.2.2.6 Vẽ đồ thị véttơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

Đồ thị vectơ phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụngtrên chốt khuỷu ở mỗi vị trí của trục khuỷu Sau khi có đồ thị này ta có thể tìm trị sốtrung bình của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, cũng như có thể tìm được lực lớnnhất và lực nhỏ nhất Dùng đồ thị phụ tải này ta có thể xác định khu vực chịu lực ítnhất để xác định vị trí khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn và xác định phụ tải khi tính sức bềntrục

Cách xây dựng được tiến hành như sau:

- Vẽ tọa độ T-Z gốc tọa độ O1 chiều dương hướng xuống dưới, có gốc là O1.chọn tỷ lệ xích μ μ 0,0348MN/m2.mm

Z

Đặt các giá trị T, Z từ bảng 2.1 lên hệ trục toạ độ T-Z ứng với mỗi cặp giá trị

ta có 1 điểm và ghi 0, 1, 2, , 72 Nối các điểm này lại ta có đồ thị của vec tơ phụ tảitác dụng lên chốt khuỷu

Dịch gốc toạ độ Tính giá trị lực quán tính li tâm PRo = -m2.R.ω2

Trong đó m2 là khối lượng tập trung tại đầu to thanh truyền

4

) 130 , 0 (

14 , 3

10 628 , 9083

6847 0

Xác định giá trị, phương và điểm đặc lực Giá trị của lực là véc tơ tính từ gốc

O đến một vị trí bất kỳ mà ta cần Chiều của lực từ tâm ra ngoài Điểm đặt lực nằm

Hình 1.10 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

1.2.2.7 Khai triển đồ thị véc tơ phụ tải Z – T thành Q – α

Vẽ hệ trục toạ độ Q – α

0,0348

Chọn tỷ lệ xích   

mm m

MN Q

0348 ,

Trên các điểm chia của trục oα ta lần lượt đặt các véc tơ phụ tải đo từ gốc O

đến đường cong của đồ thị phụ tải tương ứng với các góc 00, 100, 200, , 7200 Nối

các đầu mút của véc tơ lại ta có đồ thị Q = f(α)

Xác định trị số trung bình của phụ tải tác dung trên chốt khủyu Qtb bằng cách

đếm diện tích bao bởi đồ thị triển khai Q-, trục hoành và trục tung

1.2.2.8 Xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền

Các bước vẽ như sau:

- Trên tờ giấy bóng vẽ dạng đầu to thanh truyền Chiều dương hướng xuốngdưới

- Vẽ hệ trục tọa độ T – Z vuông góc Gốc O trùng với đầu to thanh truyền,chiều dương của trục hướng xuống dưới

- Vẽ vòng tròn bất kỳ trùng tâm O Giao điểm của vòng tròn và trục Z ( chiềudương ) ta ghi 00

- Trên vòng tròn này ta chia thành các góc có giá trị :(    ) 10 0, (    ) 20 0, ,

0

720

)

(    Bắt đầu từ điểm 00 theo chiều kim đồng hồ

- Sau đó đem tờ giấy bóng đặt lên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu saocho tâm O của đầu to thanh truyền trùng với tâm O chốt khuỷu và trục OZ trùng vớiđường tâm thanh truyền hướng xuống dưới Trên tờ giấy giấy bóng hiện lên cácđiểm ghi của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Chẳng hạng điểm đầu tiên làdiểm 0 Sau đó xoay tờ giấy bóng theo chiều ngược kim đồng hồ sao cho các tia củacác góc  10 0, (    ) 20 0, ,(    ) 720 0 lần lượt trùng với trục OZ và mỗi lần tađánh dấu các điểm hiện lên tờ giấy bóng : 1, 2, , 72 Nối các điểm này lại ta có đồthị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền

- Xác định giá trị, phương chiều và điểm đặt lực

+ Giá trị là độ dài của véc tơ kể từ tâm O đến bất kỳ một vị trí nào mà ta cầntrên đồ thị

+ Chiều của lực đi từ tâm O đi ra

+ Điểm đặt lực là giao điểm của véc tơ phụ tải và vòng tròn tượng trưng chođầu to thanh truyền

Bảng 1.3 Giá trị các góc α, β, α+β

Đồ thị mài mòn của chốt khuỷu (hoặc cổ trục khuỷu ) thể hiện trạng thái chịutải của các điểm trên bề mặt trục Đồ thị này cũng thể hiện trạng thái hao mòn lýthuyết của trục, đồng thời chỉ rõ khu vực chịu tải ít để khoan lỗ dầu theo đúng

MN z

T

0348 ,





- Trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta vẽ vòng tròn bất kỳ rồi chiavòng tròn thành 24 phần bằng nhau và ghi số 0 tại giao điểm của vòng tròn và trục

OZ (chiều dương), tiếp theo 1,2, , ,23 theo ngược chiều kim đồng hồ

- Từ các điểm chia này ta kẽ các đường qua tâm O và kéo dài Các tia này cắtđường cong của đồ thị phụ tải tại nhiều điểm Trên mỗi tia từ tâm O kéo dài ra đồthị có bao nhiêu điểm cắt đồ thị sẽ có bấy nhiêu lực cùng tác dụng tại một điểm.Nên ta tính được hợp lực tại một điểm là ∑Q' Tính hợp lực tại các điểm 0, 1,2, ,23 là ∑Q'0, ∑Q'1, ∑Q'2, , ∑Q'23 rồi ghi trị số của các lực ấy trong phạm vi tácdụng ( góc tác dụng 1200) như bảng

- Cộng các trị số của ∑Q Chọn tỷ lệ xích Q=1 (MN/m2.mm), dùng tỷ lệ xíchvừa chọn đặt các đoạn thẳng đại biểu cho ∑Q ở các điểm 0,1,2…,23 lên vòng tròn

đã vẽ, dùng đường cong nối các đầu mút của các điểm ấy lại ta được đồ thị mài mònchốt khuỷu

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

12 13

14 15

16 17

18

19

20 21 22

23

Hình 1.12 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu

II/ PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ AMZ-236:

2.1 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG BÔI TRƠN [7]

Trên động cơ đặc hai bơm dầu loại bánh răng an khớp ngoài làm việc song song, bơm chính hút dầu từ cạc te cung cấp dầu đi qua hai bầu lọc ly tâm làm việc song song phần dầu sạch được dùng để làm quay các rôto, rồi xả vào khoang thân bầu lọc rồi chảy về cacte Lượng dầu sạch còn lại từ hai roto được đẩy vào rãnh mạch chính đibôi trơn động cơ

Từ mạch dầu này theo rãnh trong khối xylanh đi vào bôi trơn cho các gối đỡ chình trục khuỷu và các cổ tựa của trục cam Theo các rãnh khoan của trục khuỷu, đầu được đẩy vào các hốc cổ biên, sau khi được lọc li tâm, dầu lại

đi bôi trơn cho các gối đỡ biên và theo thanh truyền bôi trơn chốt piston

Từ các rãnh ngang dầu chảy về ổ tựa trục cam một phần dầu phân nhánh qua các rãnh qua các bu lông rỗng vàrãnh khoan trong các giá đỡ chảy vào các khoang bên trong của trục con đội Theo các rãnh khoan hướng kính của

trục, dầu tới bôi trơn bạc con đội Thời điểm khi con đội ở

vị trí dưới, rãnh khoan của con đội trùng với rãnh khoan trong trục, dầu được đẩy vào cần đẩy rỗng lòng qua rãnh khoan trong vít điều chỉnh và đòn gánh đến bạc đòn gánh Dầu chảy ra ttừ các khe hở theo các rãnh khoan trong nắp và khối xilanh rơi xuống cac te

Bơm còn lại bơm dầu đến két làm mát ở đây dầu được làm mát và trở về cacte Vào mùa đông, khóa chuyển

mạch không cho dầu qua két làm mát, nhệt độ dầu được kiểm tra bằng đồng hồ gắn vào thân bầu lọc dầu

Hình.2.1 Sơ đồ hệ thống bôi trơn.

2.1.1 Bơm dầu nhờn.

Trong hệ thống bôi trơn, bơm dầu nhờn là một bộ

phận rất quan trọng Như ta đã biết, các động cơ hầu hết đều dùng phương pháp bôi trơn cưỡng bức, áp suất dầu được tạo ra nhờ bơm dầu

Bơm dầu có tác dụng cung cấp dầu cho các thiết bị nằm sau nó trên hệ thống một cách liên tục, đảm bảo áp suất, lưu lượng dầu cần cho hệ thống bôi trơn Bơm dầu sử dụng trong động cơ AMZ-236 là hai bơm bánh răng một cấp làm việc song song vì có kết cấu nhỏ gọn, dễ bố trí, áp suất đảm bảo cung cấp dầu liên tục Đặc biệt là độ tin cậy cao, tuổi thọ lâu dài

Bơm bánh răng một cấp gồm hai bánh răng ăn khớp ngoài với nhau tạo thành hai ngăn riêng biệt Ngăn hút và ngăn đẩy Trong bơm áp suất dầu được duy trì ổn định nhờ van một chiều, đảm bảo an toàn cho bơm

Hình 3.2.Bơm dầu nhờn

2.1.2 Bầu lọc li tâm.

Để đảm bảo cho các bề mặt ma sát ít bị mài mòn, dầu bôi trơn phải sạch Nhưng trong quá trình làm việc, dầu bị ô nhiễm bởi nhiều tạp chất cơ học, hoá học như mạt kim loại do ma sát tạo ra, bụi bẩn của khí nạp, muộithan, các thành phần của khí cháy lọt xuống cacte làm phân huỷ và biến chất dầu nhờn

Do yêu cầu thực tế sử dụng, các bầu lọc thấm không đảm bảo yêu cầu lọc sạch các tạp chất trong dầu nhờn Trong khi đó bầu lọc ly tâm lại có được những ưu điểm đáp ứng được những yêu cầu sử dụng, cho nên trên động

cơ AMZ-236 dùng hai bầu lọc li tâm hoàn toàn làm việc song song

Do không sử dụng lõi lọc nên trong quá trình sử dụng, bảo dưỡng định kỳ không cần thay thế lõi lọc

Có khả năng lọc tốt hơn nhiều so với loại lọc thấm dùnglõi lọc

Hiệu quả lọc, tính năng sử dụng ít phụ thuộc vào mức độ cặn bẩn lắng đọng trong bầu lọc cũng như khả năng thông qua của dầu nhờn không phụ thuộc vào số lượng tạp chất Đây là ưu điểm mà bầu lọc thấm không có được

Nguyên lý làm việc:

Dầu nhờn từ bơm dầu với áp suất cao đi vào thân bầu lọc theo đường dầu vào trục rôto rồi theo hai lỗ phun qua vòi phun Dưới tác dụng của phản lực khi có tia phun, rôto quay với tốc độ rất cao, thường đạt đến 4500 đến 8000 vòng/phút làm cho khối dầu bên trong rôto quay theo Dưới tác dụng của lực ly tâm, các hạt cặn bẩn bị văng ra phía vỏ rôto Do đó khối dầu trong trục rôto được lọc sạch Dầu sạch theo lõ dầu chảy qua ống đến đường dầu

chính để đi bôi trơn