Tính toán động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền

giúp con người tiến lên một bậc trong lịch sử phát triển của mình bởitừ khi xuất hiện nó đã từng bước giải phóng lao động chân tay cho conngười với năng suất làm việc rất cao.. Cho đến n

giúp con người tiến lên một bậc trong lịch sử phát triển của mình bởi

từ khi xuất hiện nó đã từng bước giải phóng lao động chân tay cho conngười với năng suất làm việc rất cao Cho đến ngày nay nó vẫn là loạimáy tạo nhiều giá trị nhất về mặt kinh tế và trong tương lai nó sẽ tiếptục được chúng ta cải tạo và phát triển

Là một sinh viên thuộc khoa Công Nghệ ÔTÔ ĐH Công NghiệpTP.HCM em được giao thực hiện bài tập lớn môn Tính Toán Kết Cấu

Động Cơ Đốt Trong Do trình độ có hạn nên trong quá trình thực hiện

không thể chánh khỏi những sai sót bởi vậy em mong được sự quantâm và giúp đỡ của thầy cô Bộ môn: Động Cơ Đốt Trong để em hoànthiện tốt hơn trong những môn học sau Nhân đây em cũng xin chân

thành cảm ơn thầy Lê Minh Đảo cùng Bộ môn đã giúp đỡ để em hoàn

1) Các thông số cần chọn :

1.1 /Áp suất môi trường :

Áp suất môi trường pk là áp suất khí quyển trước khi nạp vào đông cơ (với đông

cơ không tăng áp ta có áp suất khí quyển bằng áp suất trước khi nạp nên ta chọn

Pk =P0

Ở nước ta nên chọn Pk =P0 = 0,1 (MPa)

1.2 /Nhiệt độ môi trường :Tk

Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm ởnước ta

Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độtrước xupáp nạp nên :

Tk =T0 =24ºC =297ºK1.3 /Áp suất cuối quá trình nạp :

Áp suất Pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại đông cơ ,tínhnăng tốc độ n ,hệ số cản trên đường nạp ,tiết diện lưu thông… Vì vậy cần xemxét đông cơ đang tính thuộc nhóm nào để lựa chọn Pa Thông thường chọn áp suấtcuối quá trình nạp trọng phạm vi :Pa = (0.8 ÷0,9).Pk (MPa)

Áp suất cuối quá trình nạp ta lấy Pa = 0.86.Pk = 0.86*0.1 = 0.086 (MPa)

Ở đây ta chọn λ =1.11

1 8 /Hệ số quét buồng cháy λ :

Vì ta đang tính toán với động cơ không tăng áp nên ta chọn λ =1

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ phụ thuộc vào chu trình công tác của động

cơ, thể hiện lượng nhiệt phát ra đả cháy ở điểm z so với lượng nhiệt phát ra khi đốthoàn toàn 1kg nhiên liệu Đối với động cơ xăng ta đang xét thông thường chọntrong khoảng

Kinh nghiệm sau đây : ξ =0.85 ÷ 0.92

Và ta chọn ξ=0.85

1.11/Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ :

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ tùy thuộc vào loại động cơ xăng hay là động

cơ điezel,ξ bao giờ cũng lớn hơn ξ Thông thường chọn trong khoảng : ξ=0,85÷0,95

Do đây là động cơ xăng nên ta chọn :

ξ=0.892

1.12 /Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công φ :

Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ vớichu trình công tác thực tế Sự sai lệch giửa chu trình thực tế với chu trình tínhtoán của động cơ xăng ít hơn của động cơ vì vậy hệ số φ của động cơ xăngthường chọn hệ số lớn Nói chung có thể chọn trong phạm vi: φ =0.92÷0.97

γr = = 0.026

2 /Nhiệt độ cuối quá trình nạp T

Nhiệt độ cuối quá trình nạp T đươc tính theo công thức:

Lượng khí nạp mới M được xác định theo công thức sau :

M = (kmol/kg nhiên liệu) Trong đó :

P – Áp suất có ích trung bình được xách định theo công thức sau:

P = = = 3.556 (MPa)

Vậy : M = = 0.125 (kmol/kg nhiên liệu)

5/Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M :

Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M được tính theocông thức :

(kmol/kg nhiên liệu)

Vì đây là động cơ xăng nên ta chọn C = 0.855 ; H = 0.145 ; O = 0

M = = 0.5120 (kmol/kg nhiên liệu)

6/Hệ số dư lượng không khí α

Vì đây là động cơ xăng nên ta có công thức tính α

:

α

=

1 1

nl o

M M

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

Khi hệ số lưu lượng không khí α <1 tính theo công thức sau :

= (17.997 + 3.504α

) +

1 2(360.34 + 252.4α

)

5

10 T−

(kJ/kmol.K) 3/Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp :

Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hh trong quá trình nén tính theo côngthức sau :

= =

' ' 2

v v

b' = Thay số vào ta có : a' =19.99 ; b' = 0.00446

4/ Chỉ số nén đa biến trung bình n:

Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào vào rầt nhiều thông số kết cấu vàthông số vận hành như kích thước xy lanh ,loại buồng cháy, số vòng quay, phụtải,trạng thái nhiệt độ của động cơ…Tuy nhiên n tăng hay giảm theo quy luật sau :

Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n tăng.

Chỉ số nén đa biến trung bình n được xác bằng cách giải phương trình sau :

n-1 =

Chú ý :thông thường để xác định được n ta chọn n trong khoảng 1.340÷1.390

Rất hiếm trường hợp đạt n trong khoảng 1.400 ÷ 1.410→ (theo sách Nguyên

Lý Động Cơ Đốt Trong - trang 128 )

Vì vậy ta chọn n theo điều kiện bài toán cho đến khi nao thõa mãn điều kiện bàitoán :thay n vào VT và VP của phương trình trên và so sánh,nếu sai số giữa 2 vếcủa phương trình thõa mãn <0,2% thì đạt yêu cầu

n-1 = = Sau khi thay các giá trị của n trong khoảng kinh nghiệm đả có vào công thứctrên ta thấy n =1.358 thõa mãn điều kiện bài toán

5 /Áp suất cuối quá trình nén P :

Áp suất cuối quá trình nén P được xác định theo công thức :

P = P εn1 = 0,086 181.358 = 4.35 (MPa)

6 /Nhiệt độ cuối quá trình nén T

Nhiệt độ cuối quá trình nén T được xác định theo công thức

2.3 )Tính toán quá trình cháy :

1 /Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β :

Ta có hệ số thay đổi phần tử lý thuyết β được xác định theo công thức :

nl

o nl

H O M

M

α

η α

2 /Hệ số thay đổi phân tư thưc tế β: ( Do có khí sót )

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

β = r r = = 1.91

3 /Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z β : (Do cháy chưa hết )

Ta có hệ số thay đổi phân tư thực tế tại điểm z β được xác định theo công thức :

β = 1 + r χ Trong đó:

χ = =

0,85 0,892 = 0,9529

5 /Nhiệt độ tại điểm z T :

* Đối với động cơ xăng, tính nhiệt độ tại điểm z T bằng cách giải pt cháy :

1

' (1 )

z H H

v c r

mc T M

, khiα

<1 thì H

Q

∆ tính băng công thứcsau: H

vz=18.034 và b’’

vz=0,00137

Thay các thong số đả có vào biểu thức trên ta được kết quả của TZ = 1316oK

6 /Áp suất tại điểm z P :

Ta có áp suất tại điểm z p được xác định theo công thức :

P =λ P ( MPa ) Trong đó:

Pc - Áp suất quá trình nén: Pc =1,1458

λ - Hệ số tăng áp, được xác định theo công thưc sau:

λ= β = 1.822* = 1.482

Vậy suy ra: Pz =1.482*4.35 = 6.445 MPa

2.4 )Tính toán quá trình giãn nở :

3 /Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n :

Ta có chỉ số giãn nởi đa biến trung bình n2 được xác định từ phương trình cânbằng sau:

QH của xăng = 44000 kJ.kg n.l

Lưu ý: Thông thường để xác định được n2 ta chọn n2 trong khoảng 1.150÷1.250 (sách Nguyên lý ĐCĐT- Nguyễn Tất Tiến, trang 184) ; Thay n2 vào hai vếcủa phương trình trên và so sánh, nếu sai số giữa 2 vế <0,2% là đạt yêu cầu

Qua kiệm nghiêm tính toán thì ta chọn đươc n =1.250.Thay n vào 2 vế củaphương trình trên ta so sánh ,ta thấy sai số giữa 2 vế <0,2% nên n chọn là đúng

4 /Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T :

Ta có công thức xác định nhiệt độ cuối trình giản nở Tb:

5 /Áp suất cuối quá trình giãn nở p :

Áp suất cuối quá trình giãn nở P được xác định theo công thức :

2 /Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p :

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

Pi = P'i.φ = 0.320*0.93 = 0.2976 (MPa)

3 /Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g :

Ta có công thức suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi :

g= = = 3343 (g/kW.h)

4 /Hiệu suất chỉ thi η:

Ta có công thức xác định như sau:

η = = = 0.0025 %

5 /Áp suất tổn thất cơ giới P :

Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau vàđươc biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ.Ta cótốc độ trung bình của động cơ là :

7 /Hiệu suất cơ giới η :

Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới:

η = = 100% = 36.156 %

8 /Suất tiêu hao nhiên liệu g :

Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là:

g= = = 92.46 (g/kW.h)

Vh= 4

.D2 S

( ) V

P V P

= 53,699

3

cm

Tương tự như đồ thị quá trình nén ta cũng có:

2 2

V ( )

V

n x z

+ Hiệu chỉnh b’’:

pb’’ = pb – 0,5(pb- pr)=0.285- 0.5(0.285- 0.12 )

=0.2 (M Pa)+ Độ dịch chuyển Brich:

OO’= R.2

λ

Từ các số liệu trên ta xây dựng được đồ thị công như hình vẽ :

Tỉ lệ xích µv = 3 (cm3/mm)

Ta có bảng tính Pj dưới đây:

) sin(

) cos(

Sinα)

7/Vẽ đồ thị Q - 

Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên cổ biên ta lập được quan hệ Q

-, trong đó Q là lực tổng hợp tác dụng lên cổ biên

= 0+ + =0 +

Trên đồ thị thì lực tổng hợp được xác bằng cách: với góc quaytrục khuỷu  ta xác định được điểm Ptt tương ứng trên đồ thị, sau đónối điểm Ptt với tâm cổ biên giả định D ta xác định được véc tơ DPtt

biểu diễn tổng hợp tác dụng lên cổ biên tại thời điểm ứng với gócquay  của trục khuỷu

Sau khi xác định được quan hệ Q -  ta tiến hành xây dựng được

đồ thị Q- như trên bản vẽ