Tính toán –kết cấu động cơ đốt trong

MỤC LỤC MỤC LỤC 1 LỜI NÓI ĐẦU 4 PHẦN I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC 5 TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 5 1.1. Trình tự tính toán . 5 1.1.1. Số liệu ban đầu . 5 1.1.2. Các thông số cần chọn . 5 1.2. Tính toán các quá trình công tác . 7 1.2.1. Tính toán quá trình nạp . 7 1.2.1.1. Hệ số khí sót γ r. 7 1.2.1.2. Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a . 7 1.2.1.3. Hệ số nạp η v . 7 1.2.1.4. Lượng khí nạp mới M 1 . 7 1.2.1.5. Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M o . 8 1.2.1.6. Hệ số dư lượng không khí α . 8 1.2.2. Tính toán quá trình nén . 8 1.2.2.1. Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí . 8 1.2.2.2. Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phạm cháy . 8 1.2.2.3. Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp . 8 1.2.2.4. Chỉ số nén đa biến trung bình n 1 . 8 1.2.2.5. Áp suất cuối quá trình nén P c . 9 1.2.2.6. Nhiệt độ cuối quá trình nén T c . 9 1.2.2.7. Lượng môi chất công tác của quá trình nén M c . 9 1.2.3.1. Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β 0 . 9 1.2.3.2. Hệ số thay đổi phân tư thưc tế β: ( Do có khí sót ) . 10 1.2.3.3. Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z β z (Do cháy chưa hết ) 10 1.2.3.4. Lượng sản vật cháy M 2 . 10 1.2.3.5. Nhiệt độ tại điểm z T z . 10 1.2.3.6. Áp suất tại điểm z . 10 1.2.4. Tính toán quá trình giãn nở . 11 1.2.4.1. Hệ số giãn nở sớm ρ . 11 1.2.4.2. Hệ số giãn nở sau δ . 11 1.2.4.3. Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n 2 . 11 1.2.4.4. Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T b . 11 1.2.4.5. Áp suất cuối quá trình giãn nở p b . 11 1.2.4.6. Tính nhiệt độ khí thải T rt . 11 1.2.5. Tính toán các thông số chu trình công tác . 12 1.2.5.1. Áp suất chỉ thị trung bình p i . 12 1.2.5.2. Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p i . 12 1.2.5.3. Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g i . 12 1.2.5.4. Hiệu suất chỉ thi η i . 12 1.2.5.5. Áp suất tổn thất cơ giới P m . 12 1.2.5.6. Áp suất có ích trung bình P e . 12 1.2.5.7. Hiệu suất cơ giới η m . 12 1.2.5.8. Suất tiêu hao nhiên liệu g e . 13 1.2.5.9. Hiệu suất có ích η e . 13 1.2.5.10. Kiểm nghiệm đường kính xy lanh D theo công thức . 13 1.3. Vẽ và hiệu đính đồ thị công . 13 1.3.1. Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén . 13 1.3.2. Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở . 14 1.3.3. Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt . 15 1.3.4. Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công . 15 1.3.5. Lần lượt hiệu định các điểm trên đồ thị . 15 1.3.5.1. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp : (điểm a). 15 1.3.5.2. Hiệu định áp suất cuối quá trình nén : ( điểm c’). 15 1.3.5.3. Hiệu chỉnh điểm phun sớm : ( điểm c’’ ) . 16 1.3.5.4 Hiệu đính điểm đạt P zmax thực tế . 16 1.3.5.5. Hiệu định điểm bắt đầu quá trình thải thực tế : ( điểm b’ ). 16 1.3.5.6. Hiệu định điểm kết thúc quá trình giãn nở : ( điểm b’’ ). 16 PHẦN II : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC 18 2.1. Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học . 18 2.1.1. Đường biểu diễn hành trình của piston x = ƒ(α). 18 2.1.2. Đường biểu diễn tốc độ của piston v = f(α) . 18 2.1.3. Đường biểu diễn gia tốc của piston j = f( x). 18 2.2. Các khối lượng chuyển động tịnh tiến . 20 2.3. Lực quán tính . 21 2.4. Đường biểu diễn v = ƒ(x) . 22 2.5. Khai triển đồ thị công P–V thành p kt =ƒ(α) 22 2.6. Khai triển đồ thị P j = ƒ(x) thành P j = ƒ(α) . 22 2.7. Vẽ đồ thị P Σ = ƒ(α). 23 2.8. Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến T = ƒ(α) và đồ thị lực pháp tuyến Z = ƒ(α) . 23 2.9. Vẽ đường biểu diễn ΣT = ƒ(α) của động cơ nhiều xy lanh. 26 2.10. Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. 29 2.11. Vẽ đường biểu diễn Q= f( α). 32 2.12. Đồ thị mài mòn chốt khuỷu. 33 Chương III :TÍNH NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH 36 3.1. Tính nghiệm bền trục khuỷu. 36 3.1.1. Trường hợp chịu lực ( ) . 37 3.1.2. Trường hợp chịu lực ( ) . 39 3.2. Tính nghiệm bền cổ trục. 40 3.3. Tính kiểm nghiệm bền má khuỷu. 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 Kết Luận 44 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại đất nước đang trên con đường CNH – HĐH, từng bước phát triển đất nước. Trong xu thế của thời đại khoa học kỹ thuật của thế giới ngày một phát triển cao. Để hòa chung với sự phát triển đó đất nước ta đã có chủ trương phát triển một số ngành công nghiệp mũi nhọn, trong đó có ngành Cơ Khí Động Lực. Để thưc hiện được chủ trương đó đòi hỏi đất nước cần phải có một đội ngũ cán bộ, công nhân kỹ thuật có trình độ và tay nghề cao. Hiểu rõ điều đó trường ĐH CNGTVT không ngừng phát triển và nâng cao chất lượng đào tạo đội ngũ cán bộ, công nhân có tay nghề và trình độ cao mà còn đào tạo với số lượng đông đảo đáp ứng nhu cầu nguồn nhân lực cho đất nước. Khi đang còn là một sinh viên trong trường chúng em được phân công thực hiện đồ án “Tính Toán –Kết Cấu Động Cơ Đốt Trong”. Đây là một điều kiện rất tốt cho chúng em có cơ hội xâu chuỗi kiến thức mà chúng em đã được học tại trường ,bước đầu đi sát vào thực tế sản xuất ,làm quen với công việc tính toán thiết kế ô tô. Trong quá trình tính toán chúng em đã được sự quan tâm chỉ dẫn,sự giúp đỡ nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn Trần Trọng Tuấn và các thầy cô giáo trong khoa cơ khí . Tuy vậy nhưng không thể tránh những hạn chế , thiếu sót trong quá trình tính toán. Để hoàn thành tốt, khắc phục được những hạn chế và thiếu sót đó chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến ,sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và các bạn để sau này ra trường bắt tay vào công việc ,trong quá trình công tác chúng em hoàn thành công việc một cách tốt nhất. Hà Nội, ngày 25 tháng 5 năm 2020 Sinh viên thực hiện: PHẦN I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1. Trình tự tính toán . 1.1.1. Số liệu ban đầu . Loại đông cơ: 3D6động cơ Diesel 1 hàng, không tăng áp, buồng cháy thống nhất. 1 Công suất của động cơ : Ne =145 (mã lực) = 108 kW 2 Số vòng quay của trục khuỷu : n =1450(vgph) 3 Đường kính xi lanh : D =150 (mm) 4 Hành trình piton : S =180 (mm) 5 Dung tích công tác : Vh = π.D2 .S4= 3,18 (l) 6 Số xi lanh : i = 6 7 Tỷ số nén : ε = 14.5 8 Thứ tự làm việc của xi lanh : (153624) 9 Suất tiêu hao nhiên liệu : =188 (gml.h) 10 Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp α1;α2: α1=20(độ),α2 =48 (độ) 11 Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp thải : =48(độ), =20 (độ) 12 Chiều dài thanh truyền: ltt = 320 (mm) 13 Số kỳ : 14 Góc phun sớm : 15Khối lượng thanh truyền: mtt = 5,62 (kg) 16 Khối lượng nhóm piston: mpt = 2,37 (kg) 1.1.2. Các thông số cần chọn . 1 )Áp suất môi trường :pk 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 =po Ở nước ta nên chọn pk =po = 0,1 (MPa) 2 )Nhiệt độ môi trường :Tk Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ trước xupáp nạp nên : Tk =T0 =24ºC =297ºK 3 )Áp suất cuối quá trình nạp :pa Áp suất Pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại đông cơ ,tính năng tốc độ n ,hệ số cản trên đường nạp ,tiết diện lưu thông… Vì vậy cần xem xét đông cơ đang tính thuộc nhóm nào để lựa chọn Pa

MỤC LỤ

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 4

PHẦN I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC 5

TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 5

1.1 Trình tự tính toán 5

1.1.1 Số liệu ban đầu 5

1.1.2 Các thông số cần chọn 5

1.2 Tính toán các quá trình công tác 7

1.2.1 Tính toán quá trình nạp 7

1.2.1.1 Hệ số khí sót γ 7

1.2.1.2 Nhiệt độ cuối quá trình nạp T 7

1.2.1.3 Hệ số nạp η 7

1.2.1.4 Lượng khí nạp mới M 7

1.2.1.5 Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M 8

1.2.1.6 Hệ số dư lượng không khí α 8

1.2.2 Tính toán quá trình nén 8

1.2.2.1 Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí 8

1.2.2.2 Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phạm cháy .8

1.2.2.3 Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp 8

1.2.2.4 Chỉ số nén đa biến trung bình n 8

1.2.2.5 Áp suất cuối quá trình nén P .9

1.2.2.6 Nhiệt độ cuối quá trình nén T 9

1.2.2.7 Lượng môi chất công tác của quá trình nén M 9

1.2.3.1 Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β 9

1.2.3.2 Hệ số thay đổi phân tư thưc tế β: ( Do có khí sót ) 10

1.2.3.3 Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z β (Do cháy chưa hết ) 10

1.2.3.4 Lượng sản vật cháy M 10

1.2.3.5 Nhiệt độ tại điểm z T .10

1.2.3.6 Áp suất tại điểm z pz 10

1.2.4 Tính toán quá trình giãn nở 11

1.2.4.1 Hệ số giãn nở sớm ρ 11

1.2.4.2 Hệ số giãn nở sau δ 11

1.2.4.3 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n 11

1.2.4.4 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T 11

1.2.4.5 Áp suất cuối quá trình giãn nở p .11

1.2.4.6 Tính nhiệt độ khí thải T 11

1.2.5 Tính toán các thông số chu trình công tác 12

1.2.5.1 Áp suất chỉ thị trung bình p' 12

1.2.5.2 Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p 12

1.2.5.3 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g 12

1.2.5.4 Hiệu suất chỉ thi η 12

1.2.5.5 Áp suất tổn thất cơ giới P 12

1.2.5.6 Áp suất có ích trung bình P 12

1.2.5.7 Hiệu suất cơ giới η 12

1.2.5.8 Suất tiêu hao nhiên liệu g 13

1.2.5.9 Hiệu suất có ích η 13

1.2.5.10 Kiểm nghiệm đường kính xy lanh D theo công thức 13

1.3 Vẽ và hiệu đính đồ thị công 13

1.3.1 Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén 13

1.3.2 Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở 14

1.3.3 Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt 15

1.3.4 Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công 15

1.3.5 Lần lượt hiệu định các điểm trên đồ thị 15

1.3.5.1 Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp : (điểm a) 15

1.3.5.2 Hiệu định áp suất cuối quá trình nén : ( điểm c’) 15

1.3.5.3 Hiệu chỉnh điểm phun sớm : ( điểm c’’ ) 16

1.3.5.4 Hiệu đính điểm đạt P thực tế 16

1.3.5.5 Hiệu định điểm bắt đầu quá trình thải thực tế : ( điểm b’ ) 16

1.3.5.6 Hiệu định điểm kết thúc quá trình giãn nở : ( điểm b’’ ) 16

PHẦN II : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC 18

2.1 Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học 18

2.1.1 Đường biểu diễn hành trình của piston x = ƒ(α) 18

2.1.2 Đường biểu diễn tốc độ của piston v = f(α) 18

2.1.3 Đường biểu diễn gia tốc của piston j = f( x) 18

2.2 Các khối lượng chuyển động tịnh tiến 20

2.3 Lực quán tính 21

2.4 Đường biểu diễn v = ƒ(x) 22

2.5 Khai triển đồ thị công P–V thành p =ƒ(α) 22

2.6 Khai triển đồ thị P = ƒ(x) thành P = ƒ(α) 22

2.7 Vẽ đồ thị P = ƒ(α) 23

2.9 Vẽ đường biểu diễn ΣT = ƒ(α) của động cơ nhiều xy lanh.T = ƒ(α) của động cơ nhiều xy lanh 26

2.10 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 29

2.11 Vẽ đường biểu diễn Q= f( α) 32

2.12 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu 33

Chương III :TÍNH NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH 36

3.1 Tính nghiệm bền trục khuỷu 36

3.1.1 Trường hợp chịu lực ( P zmax) 37

3.1.2 Trường hợp chịu lực ( T ) 39 max 3.2 Tính nghiệm bền cổ trục 40

3.3 Tính kiểm nghiệm bền má khuỷu 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

Kết Luận 44

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại đất nước đang trên con đường CNH – HĐH, từng bước

phát triển đất nước Trong xu thế của thời đại khoa học kỹ thuật của thế giới

ngày một phát triển cao Để hòa chung với sự phát triển đó đất nước ta đã có

chủ trương phát triển một số ngành công nghiệp mũi nhọn, trong đó có ngành

Cơ Khí Động Lực Để thưc hiện được chủ trương đó đòi hỏi đất nước cần phải

có một đội ngũ cán bộ, công nhân kỹ thuật có trình độ và tay nghề cao

Hiểu rõ điều đó trường ĐH CNGTVT không ngừng phát triển và nâng

cao chất lượng đào tạo đội ngũ cán bộ, công nhân có tay nghề và trình độ cao

mà còn đào tạo với số lượng đông đảo đáp ứng nhu cầu nguồn nhân lực cho đất nước

Khi đang còn là một sinh viên trong trường chúng em được phân công

thực hiện đồ án “Tính Toán –Kết Cấu Động Cơ Đốt Trong” Đây là một điều

kiện rất tốt cho chúng em có cơ hội xâu chuỗi kiến thức mà chúng em đã được học tại trường ,bước đầu đi sát vào thực tế sản xuất ,làm quen với công việc tínhtoán thiết kế ô tô

Trong quá trình tính toán chúng em đã được sự quan tâm chỉ dẫn,sự giúp

đỡ nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn Trần Trọng Tuấn và các thầy cô giáo

trong khoa cơ khí Tuy vậy nhưng không thể tránh những hạn chế , thiếu sót trong quá trình tính toán

Để hoàn thành tốt, khắc phục được những hạn chế và thiếu sót đó chúng

em rất mong được sự đóng góp ý kiến ,sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và các bạn để sau này ra trường bắt tay vào công việc ,trong quá trình công tác chúng

em hoàn thành công việc một cách tốt nhất

Hà Nội, ngày 25 tháng 5 năm 2020

Sinh viên thực hiện:

PHẦN I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC

TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

1.1 Trình tự tính toán

1.1.1 Số liệu ban đầu

Loại đông cơ: 3D6-động cơ Diesel 1 hàng, không tăng áp, buồng cháy

thống nhất

1- Công suất của động cơ : Ne =145 (mã lực) = 108 kW

8- Thứ tự làm việc của xi lanh : (1-5-3-6-2-4)

9- Suất tiêu hao nhiên liệu : g =188 (g/ml.h) e

10- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp α1;α2: α1=20(độ),α2 =48 (độ) 11- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp thải  :1, 2  =48(độ),1  =20 (độ)2 12- Chiều dài thanh truyền: ltt = 320 (mm)

13- Số kỳ :   4

14- Góc phun sớm :  i 30o

15-Khối lượng thanh truyền: mtt = 5,62 (kg)

16- Khối lượng nhóm piston: mpt = 2,37 (kg)

1.1.2 Các thông số cần chọn

1 )Áp suất môi trường :pk

Áp suất môi trường pk là áp suất khí quyển trước khi nạp vào đông cơ (vớiđông cơ không tăng áp ta có áp suất khí quyển bằng áp suất trước khi nạp nên

ta chọn pk =po

Ở nước ta nên chọn pk =po = 0,1 (MPa)

2 )Nhiệt độ môi trường :Tk

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

Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ trước xupáp nạp nên : Tk =T0 =24ºC =297ºK

3 )Áp suất cuối quá trình nạp :pa

Áp suất Pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại đông cơ ,tính năng tốc độ n ,hệ số cản trên đường nạp ,tiết diện lưu thông… Vì vậy cần xem xét đông cơ đang tính thuộc nhóm nào để lựa chọn Pa

Áp suất cuối quá trình nạp ta lấy pa =(0,8-0,9) pk ta chọn pa = 0,085 (MPa)

4 )Áp suất khí thải P

Áp suất khí thải cũng phụ thuộc giống như p

Áp suất khí thải có thể chọn trong phạm vi : p=(1,1-1,15) pk

Ta chọn p= 0,11 (MPa)

5 )Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T

Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành hỗn hợp khí ở bên ngoài hay bên trong xy lanh

Vì đây là đ/c điezel nên chọn ∆T= 38 K

8 )Hệ số quét buồng cháy λ :

Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta chọn λ =1

9 )Hệ số nạp thêm λ

Hệ số nạp thêm λ phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí Thông thường ta có thể chọn λ =1,02÷1,07 ; ta chọn λ =1,02

10 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ :

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ.Với đây là đ/c điezen nên ta chọn ξ=0,7

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

Do đây là đ/c điezel ta chọn ξ=0,9

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 với chu trình công tác thực tế Sự sai lệch giửa chu trình thực tế với chu trình tính toán của động cơ xăng ít hơn của động cơ điezel vì vậy hệ số φ của đ/c xăng thường chọn hệ số lớn.Nhưng đây là đ/c điezel nên ta chọn φ =0,92

1.2 Tính toán các quá trình công tác

1 1,45

1.2.1.2 Nhiệt độ cuối quá trình nạp T

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

T= \f(P,P\f(m-1,m\a\ac\vs2(\f(+λ.γ.T,1+γλ.γ.T,1+λ.γ.T,1+γγ

1,45 1 1,45

.1450.6 4

1.2.1.5 Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M

Lượng kk lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M được tính theo công thức :

M = \f(1, (12 4 32)

 

(kmol/kg) nhiên liệu

Vì đây là đ/c diesel nên ta chọn C=0,87 ; H=0,126; O=0,004

M = \f(1,

0,87 0,126 0, 004

12  4  32  (kmol/kg) nhiên liệu

1.2.1.6 Hệ số dư lượng không khí α

Vì đây là động cơ nên :

1.2.2.2 Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phạm cháy

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

=

5

1,634 1 187,36 (19,876 ) (427,86 ).10

1.2.2.3 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 công thức sau :

= \f(+λ.γ.T,1+γγ.,1+λ.γ.T,1+γγ =

b' a' +λ.γ.T,1+γ 2

v

(kJ/kmol.độ) Thay số vào ta có :

a' = 19,833 ; b' = 0,004

1.2.2.4 Chỉ số nén đa biến trung bình n

Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào thong số kết cấu và thong số vận hành như kích thước xy lanh ,loại buồng cháy,số vòng quay ,phụ tải,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 = \f(b',2\a\ac\vs2(n-1\f(,a'+λ.γ.T,1+γ.T

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 bài toán :thay n vào VT và VP của phương trình trên và so sánh,nếu sai số giữa 2 vế của phương trình thõa mãn <0,2% thì đạt yêu cầu

8,314 19,833 0,002.353.(14,5n  1)

8,314 19,833 0,506.(14,5n  1)

Sau khi chọn các giá trị của n ta thấy n = 1,37 thõa mãn điều kiện bài toán

1.2.2.5 Áp suất cuối quá trình nén P

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

P = P ε\a\ac\vs2(n = 0,085.14,5 = 3,315 (MPa)1,37

1.2.2.6 Nhiệt độ cuối quá trình nén T

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

T = T ε\a\ac\vs2(n-1 = 353.14,51,37 1 = 950 ( ºK )

1.2.2.7 Lượng môi chất công tác của quá trình nén M

Lượng môi chất công tác của quá trình nén M được xác định theo công thức :

M = M+λ.γ.T,1+γ M = M (1r) = 1,26.(1+λ.γ.T,1+γ0,04) = 1,31 1.2.3 Tính

toán quá trình cháy

1.2.3.1 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 :

1.2.3.2 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 :

1.2.3.3 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 +λ.γ.T,1+γ r \f(β-1,1+λ.γ.T,1+γγ χ

Trong đó :

0, 7

0, 78 0,9

z z b

O r

1.2.3.5 Nhiệt độ tại điểm z T

Áp suất tại điểm z pz được xác định theo công thức:

không quá 0,2 % ta tìm được :n 2 1,231

1.2.4.4 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T

1.2.4.5 Áp suất cuối quá trình giãn nở p

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

1.2.5.5 Áp suất tổn thất cơ giới P

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

V = \f(S.n,30 =

0,18.1450

8, 7

30  (m/s)

Vì đây là đông cơ diesel nên τ = 4 ;i =6 , D= 150 mm và là buồng cháy thống nhất :

Ta có sai số so với đề bài là :0,568 (mm)

1.3 Vẽ và hiệu đính đồ thị công

Căn cứ vào các số liệu đã tính p , p , p , p , p ,n, n, ε ta lập bảng tính đường r

nén và đường giãn nở theo biến thiên của dung tích công tác V = i.V

V : Dung tích buồng cháy

V = \f(V,ε–1 =

3, 205

0, 237 14,5 1   ( l )

Bảng 1.2: thông số tính toán đường nén và đường giãn nở

V V





 =0,236

1.3.1 Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén

- Phương trình đường nén đa biến

P.V\a\ac\vs2(n = const

Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường nén thì :

P V\a\ac\vs2(n = P V\a\ac\vs2(n

P = P \f(V,V\a\ac\vs2(n\f(1, = P \a\ac\vs2(n\f(1,i = \a\ac\vs2(n\f(P,i

n : Chỉ số nén đa biến trung bình n = 1,37

P : Áp suất cuối quá trình nén P = 3,315 ( MPa)

1.3.2 Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở

- Phương trình của đường giãn nở đa biến :

P.V\a\ac\vs2(n = const

Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì :

P V\a\ac\vs2(n = P V\a\ac\vs2(n → P = P \f(V,V\a\ac\vs2(n\f(1,

Ta có :

1,515

c

T T

n : Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n = 1,268

Gía trị tính toán các quá trình của động cơ được cho ở bảng dưới đây :

Bảng 1.3: bảng tính toán đường nén và đường giãn nở

Quá trình nén Quá trình giãn nởi

97.03629

22.4527

68.09804

16.5387

51.74143

12.8832

7 1.652 115.64 0.23052

10.4305

34.19438

8.68676

29.01127

25.09562

6.39869

22.04299

5.61543

19.60271

4.98440

17.61158

4.46672

15.95902

4.03548

14.56756

3.84606

13.95168

R = \f(S,2 =

180 90

2  ( mm ) Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị :

gtbd = \f(gtt,μ =

90 111,5

1.3.5 Lần lượt hiệu định các điểm trên đồ thị

1.3.5.1 Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp : (điểm a).

Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc đóng muộn xupáp thải β , bánkính này cắt đường tròn tại điểm a’ Từ a’ gióng đường thẳng song song với trục tung cắt đường P tại điểm a Nối điểm r trên đường thải ( là giao điểm giữađường P và trục tung ) với a ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp

1.3.5.2 Hiệu định áp suất cuối quá trình nén : ( điểm c’).

Áp suất cuối quá trình nén thực tế do hiện tượng phun sớm (động cơ điezel )

và hiện tượng đánh lửa sớm (động cơ xăng ) nên thường chọn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết P đã tính Theo kinh nghiệm, áp suất cuối quá trình nén thực

tế P’ được xác định theo công thức sau đối với động cơ điezel :

P’ = P +λ.γ.T,1+γ \f(1,3.( P - P ) = 3,315 +λ.γ.T,1+γ \f(1,3 ( 4,9725- 3,315 ) = 3,8675 ( MPa ) Từ đó xác định được tung độ điểm c’trên đồ thị công :

3,8675

175 0,022

1.3.5.3 Hiệu chỉnh điểm phun sớm : ( điểm c’’ )

Do hiện tương phun sớm nên đường nén trong thực tế tách khỏi đường nén lý thuyết tại điểm c’’ Điểm c’’ được xác định bằng cách Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định được góc phun sớm hoặc góc đánh lửa sớm θ, bán kính này cắt vòng tròn Brick tại 1 điểm

Từ điểm gióng này ta gắn song song với trục tung cắt đường nén tại điểm c’’ Dùng một cung thích hợp nối điểm c’’ với điểm c’

1.3.5.4 Hiệu đính điểm đạt P thực tế

Áp suất p thực tế trong quá trình cháy - giãn nở không duy trì hằng số nhưđộng cơ điezel ( đoạn ứng với ρ.V ) nhưng cũng không đạt được trị số lý thuyết như động cơ xăng Theo thực nghiệm ,điểm đạt trị số áp suất cao nhất là điểm thuộc miền vào khoảng 372° ÷ 375° ( tức là 12° ÷ 15° sau điểm chết trên của quá trình cháy và giãn nở )

Hiệu định điểm z của động cơ diesel :

- Xác định điểm z từ góc 15º Từ điểm O΄trên đồ thị Brick ta xác định góc trên đồ thị Brick ta xác định góc tương ứng với 375º góc quay truc khuỷu ,bán kính này cắt vòng tròn tại 1 điểm

Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường P tại điểm z

- Dùng cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát với đường giãn nở

1.3.5.5 Hiệu định điểm bắt đầu quá trình thải thực tế : ( điểm b’ ).

Do có hiện tượng mở sớm xupáp thải nên trong thực tế quá trình thải thực

sự diễn ra sớm hơn lý thuyết Ta xác định điểm b bằng cách : Từ điểm O’trên

đồ thị Brick ta xác định góc mở sớm xupáp thải β,bán kính này cắt đường tròn Brick tại 1 điểm.Từ điểm này ta gióng đường song song với trục tung cắt đườnggiãn nở tại điểm b’

1.3.5.6 Hiệu định điểm kết thúc quá trình giãn nở : ( điểm b’’ ).

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

trình giãn nở lý thuyết do xupáp thải mở sớm Theo công thức kinh nghiệm ta

Từ đó xác định tung độ của điểm b’’ là 9,46 ( mm )

Đồ thị công chỉ thị (được biểu diễn trên giấy A0)

a Pk

b'

b" b 14,5.Vc

PHẦN II : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC

2.1 Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học

Các đường biểu diễn này đều vẽ trên 1 hoành độ thống nhất ứng với hành trình piston S = 2R Vì vậy độ thị đều lấy hoành độ tương ứng với V của độ thị công ( từ điểm 1.V đến ε.V )

2.1.1 Đường biểu diễn hành trình của piston x = ƒ(α).

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn hành trình của piston theo trình tự sau :

1 Chọn tỉ xích góc : thường dùng tỉ lệ xích ( 0,6 ÷ 0,7 ) ( mm/độ )

2 Chọn gốc tọa độ cách gốc cách độ thị công khoảng 15 ÷ 18 cm

3 Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 10° ,20° ,…….180°

4 Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm

10° ,20°,…….180° tương ứng trên trục tung của đồ thị của x = ƒ(α) ta được

các điểm xác định chuyển vị x tương ứng với các góc 10°,20°,… 180°

5 nối các điểm xác định chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ

x = f(α)

2.1.2 Đường biểu diễn tốc độ của piston v = f(α)

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn tốc độ của píton v = f(α) Theo phương pháp đồ thị vòng Tiến hành theo các bước cụ thể sau:

1.Vẻ nửa vòng tròn tâm O bán kính R ,phía dưới đồ thị x = f(α) Sát mép dưới của bản vẽ

…

5 Nối tại các điểm a,b,c,… Tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc

độ piton thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ các điểm cắt vòng tròn bán kính R tạo với trục hoành góc α đến đường cong a,b,c…

Đồ thị này biểu diễn quan hệ v = f(α) trên tọa độ độc cực

2.1.3 Đường biểu diễn gia tốc của piston j = f( x).

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston theo phương pháp Tôlê ta

vẽ theo các bước sau :

1.Chọn tỉ lệ xích μ phù hợp trong khoảng 30 ÷ 80 (m/s mm )

Ở đây ta chọn μ = 50 (m/ s2.mm )

Vậy ta được giá trị biểu diễn j là :

gtbd\a\ac\vs0( = max \a\ac\vs0( \f(gtt,μ =

Ta vẽ đồ thị chuyển vị, vận tốc và gia tốc vào giấy A0:

8 9

17

16

15 14 13 12 11

10

1 2

4 5

3 6

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Khối lượng nhóm piston tính trên 1 đơn vị diện tích đỉnh piston là:

mpt(F) =

pt

2 pt

134

F  1,767.10  

(kg/m2)Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt piston có thể tính theocông thức kinh nghiệm với động cơ ô tô:

m1 = (0,275÷0,285)

tt

2 pt

Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33…Ta đuợc đường cong biểu diễn

quan hệ –P = ƒ(x)

2.4 Đường biểu diễn v = ƒ(x)

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn quan hệ v = ƒ(x) dựa trên 2 đồ thị là đồ thị đó là x = ƒ(x) và đồ thị v = ƒ(x) (sử dụng theo pp đồ thị vòng ).Ta tiến hành theo đồ thị sau :

1 ) Từ tâm các điểm đã chia độ trên cung của đồ thị Brick ta gióng các đường song song với trục tung tương ứng với các giá trị góc quay α = 10°, 20°, 30°…180°

2 ) Đặt các giá của vận tốc v này (đoạn thăng biểu thị giá trị của v có 1 đầu mút thuộc đồ thị v = ƒ(x) ,1 đầu thuộc nữa vòng tròn tâm O, bán kính R trên

đồ thị ) trên các tia song song với các trục tung nhưng xuất phát tư các góc tương ứng trên đồ thị Brick gióng xuống hệ trục tọa độ của đồ thị v = ƒ(x)

3 ) Nối các điểm trên đồ thị ta được đường biểu diễn quan hệ v = ƒ(x)

Chú ý : nếu vẽ đúng điểm v sẽ ứng với j = 0

2.5 Khai triển đồ thị công P–V thành p =ƒ(α))

Để thuận tiện cho việc tính toán sau này ta tiến hành khai triển đồ thị công P–V thành đồ thị p =ƒ(α).Khai triển đồ thị công theo trình tự sau :

1 ) Chọn tỷ lệ xích μ = 2°/ 1mm Như vậy toàn bộ chu trình 720° sẽ ứng với 360 mm Đặt hoành độ α này cùng trên đường đậm biểu diễn P và cách điểm chết dưới của đồ thị công khoảng 4÷5 cm

+ ) Khi khai triển cần cận thận 1 đoạn có độ dốc tăng trưởng

và đột biến lớn của p từ 330° ÷ 400° ,nên lấy thêm điểm ở đoạn này để vẽ được chính xác

4 ) Nối các điểm xác định theo 1 đường cong trơn ta thu được đồ thị biểu diễn quan hệ P = ƒ(α)

2.6 Khai triển đồ thị P = ƒ(x) thành P = ƒ(α))

Đồ thị P = ƒ(x) biểu diễn trên đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng

tốc độ của động cơ.Nếu động cơ ở tốc độ cao đương này thế nào cũng cắt đường

nén ac Động cơ tốc độ thấp, đường P ít khi cắt đường nén Ngoài ra đường P