Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Giáo dục - Đào tạo Cao đẳng - Đại học đồ án động cơ đốt trong ( tính toán động cơ diezen)...

Tài liệu đồ án động cơ đốt trong ( tính toán động cơ diezen)

.PDF
36
180
51

Mô tả:

ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG PHẦN I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG I ) Trình tự tính toán : 1.1 )Số liệu ban đầu : 1- Công suất của động cơ Ne Ne =12 (mã lực) =8,83(Kw) 2- Số vòng quay của trục khuỷu n n =2200 (vg/ph) 3- Đường kính xi lanh D D =95 (mm) 4- Hành trình piton S S =115 (mm) 5- Dung tích công tác Vh π.D2.S Vh = = 0,81515 (dm3) 4 6- Số xi lanh i i=1 7- Tỷ số nén ε ε =16 8- Thứ tự làm việc của xi lanh (1-2-4-3) g e =180 (g/ml.h) 9- Suất tiêu hao nhiên liệu ge 10- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp α1 ; α2 α1 =10 (độ) α2 =29 (độ) 11- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp thải 1 ,  2 1 =32 (độ)  2 =7 (độ) 12- Chiều dài thanh truyền ltt ltt =205 (mm) 13- Khối lượng nhóm pitton mpt mpt =1,15 (kg) 14- Khối lượng nhóm thanh truyền mtt mtt =2,262 (kg) 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 Áp suất cuối quá trình nạp pa có thể chọn trong phạm vi: pa =(0,8-0,9).pk =0,9.0,1 = 0,08-0,09 (MPa) Căn cứ vào động cơ D12_3 dang tính ta chọn: pa =0,088 (Mpa) 4 )Áp suất khí thải Pr : Áp suất khí thải cũng phụ thuộc giống như pa Áp suất khí thải có thể chọn trong phạm vi : pr= (1,05-1,05).0,1 =0,105-0,105 (MPa) ĐÔNG CƠ DIEZEN 1 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG chọn Pr =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 hh khí ở bên ngoài hay bên trong xy lanh Với động cơ ddieeezeel : ∆T=20 ºC -40ºC Vì đây là đ/c D12-3 nên chọn ∆T=29,5ºC 6 )Nhiệt độ khí sót (khí thải) Tr Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại đông cơ.Nếu quá trình giản nở càng triệt để ,Nhiệt độ Tr càng thấp Thông thường ta có thể chọn : Tr=700 ºK -1000 ºK Thông thường ta có thể chọn : Tr =700 ºK 7 )Hệ số hiệu định tỉ nhiêt λt : Hệ số hiệu định tỷ nhiệt λt được chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiệu định .Thông thường có thể chọn λt theo bảng sau : α λt 0,8 1,13 1,0 1,17 1,2 1,14 1,4 1,11 Đối với động cơ đang tính là động cơ diesel có α > 1,4 có thể chọn λt=1,10 8 )Hệ số quét buồng cháy λ2 : Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta chọn λ2 =1 9 )Hệ số nạp thêm λ1 Hệ số nạp thêm λ1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí .Thông thường ta có thể chọn λ1 =1,02÷1,07 ; ta chọn λ1 =1,0316 10 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξz : Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξz phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ Với các loại đ/c điezen ta thường chọn : ξz=0,70-0,85 Chọn : ξz=0,75 11 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξb : Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξb tùy thuộc vào loại động cơ xăng hay là động cơ điezel .ξb bao giờ cũng lớn hơn ξz Với các loại đ/c điezen ta thường chọn : ξb =0,80-0,90 ta chọn ξb=0,85 12 )Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công φd : 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 φd của đ/c xăng thường chọn hệ số lớn. Có thể chọn φd trong phạm vi: φd =0,92-0,97 ĐÔNG CƠ DIEZEN 2 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Nhưng đây là đ/c điezel nên ta chọn φd =0,97 II )Tính toán các quá trình công tác : 2.1 .Tính toán quá trình nạp : 1 )Hệ số khí sót γr : Hệ số khí sót γr được tính theo công thức : γr= λ2(Tk+∆T) Pr . . Tr Pa 1 pr ( 1 ) ε.λ1-λt.λ2.( ) m pa Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót m =1,45÷1,5 Chọn m =1,5 γr = 1(297 + 29,5) 0,11 700 0,088 1  0,11  16.1,0316 − 1,1.1.   0,088  1 1, 5 . = 0,03823 2 )Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta đươc tính theo công thức: (Tk+∆T)+λt.γr.TrPa( m )  Pr  Ta=     1+γr m-1 ºK  1, 5−1    1, 5  Ta=  0,088   (297 + 29,5) + 1,1.0,38.700.   0,11  =340,8 (ºK) 3 )Hệ số nạp ηv : ηv = 1   Pr  1 Tk Pa  . . . ε.λ1-λt.λ2.P (m)  a ε-1 Tk+∆T Pk   1   1 297 0,088   0,11  1,5  ηv= . . . 16.1,0316 − 1,1. = 0.8139  1 − 16 297 + 29,5 0,11  0,088      4 )Lượng khí nạp mới M1 : Lượng khí nạp mới M1 được xác định theo công thức sau : ĐÔNG CƠ DIEZEN 3 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 432.103.Pk.ηv M1 = ge.Pe.Tk (kmol/kg) nhiên liệu Trong đó pe là áp suất có ích trung bình được xác định thao công thức sau: 30.Ne.τ 30.12.4 pe = = =0,59059 (MPa) Vh.n.i 0,81515.2200.1 Vậy : M1 = 432.103.0,1.0,814 = 0,8191 (kmol/kg nhiên liệu) 180.0,59059.297 5 )Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M o : Lượng kk lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu Mo được tính theo công thức :  C H O 1 M0 = . 12+ 4 -32 (kmol/kg) nhiên liệu  0,21  Vì đây là đ/c điezel nên ta chọn C=0,87 ; H=0,126 ;O=0,004 1 0,87 0,126 0,004 Mo = .( + ) =0,4946 (kmol/kg) nhiên liệu 0,21 12 4 32 6 )Hệ số dư lượng không khí α Vì đây là động cơ điezel nên : M1 0,8191 α= = = 1,6560 Mo 0,495 2.2 )Tính toán quá trình nén : 1 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí : — mcv = 19,806+0,00209.T =19,806 (kJ/kmol.độ) 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 : — mc''v 1,634 1  187,36  = 19,876+ α  + . 427,86+ α .10-5 T (kJ/kmol.độ)   2   1  1,634  187,36   = 19,876 +  + .  427,86 +  .10-5=20,8537 (kJ/kmol.độ) 2 1 , 656 1 , 656     3 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp : — Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hh trong quá trình nén mc'v tính theo công thức sau : — mc'v = — — mcv+γr.mc''v ĐÔNG CƠ DIEZEN 1+γr = 19,806 + 0,0382.20,8537 = 19,845 1 + 0,.382 4 (kJ/kmol.độ) ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 4 ) Chỉ số nén đa biến trung bình n1: 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 n1 tăng hay giảm theo quy luật sau : Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n1 tăng.Chỉ số nén đa biến trung bình n1 được xác bằng cách giải phương trình sau : 8,314 n1-1 = n1-1 b'v a'v+ .Ta. ε +1 2 Chú ý :thông thường để xác định được n1 ta chọn n1 trong khoảng 1,340÷1,390 Rất hiếm trường hợp đạt n1 trong khoảng 1,400 ÷ 1,410 → (theo sách Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong - trang 128 ) ( ) Vì vậy ta chọn n1 theo điều kiện bài toán cho đến khi nao thõa mãn điều kiện bài toán :thay n1 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. Sau khi chọn các giá trị của n1 ta thấy n1 =1,3685 thõa mãn điều kiện bài toán 5 )Áp suất cuối quá trình nén Pc : Áp suất cuối quá trình nén Pc được xác định theo công thức : n1 Pc = Pa. ε = 0,088. 16 1,3685 = 3,9037 (MPa) 6 )Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc được xác định theo công thức n1-1 Tc = Ta. ε = 340,8. 16 1,3685−1 = 944,9 ( ºK ) 7 )Lượng môi chất công tác của quá trình nén Mc : Lượng môi chất công tác của quá trình nén Mc được xác định theo công thức : Mc = M1+ Mr = M1. (1 +  r ) = 0,8191.(1+0,03823) = 0,85 (kmol/kgn.l) 2.3 )Tính toán quá trình cháy : 1 )Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β0 : Ta có hệ số thay đổi phần tử lý thuyết β0 được xác định theo công thức : M2 M1+ΔM ΔM = = 1+ M1 M1 M1 Trong đó độ tăng mol ΔM của các loại động cơ được xác định theo công thức sau: H O 1 − ΔM = 0,21.(1-α)Mo + ( + ) 4 32 μnl H O Đối với động cơ điezel : ΔM = ( + ) 4 32 Do đó β0 = ĐÔNG CƠ DIEZEN 5 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG H O 0,126 0,004 + + 4 32 4 32 = 1,0386 β0 = 1 + =1+ α.Mo 1,656.0,495 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 : β0+γ r 1, 0386 + 0, 0382 = 1, 0372 β= = 1+γ r 1 + 0, 0382 3 )Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z βz : (Do cháy chưa hết ) Ta có hệ số thay đổi phân tư thực tế tại điểm z β z được xác định theo công thức : β0-1 βz = 1 + . χz 1+γ r Trong đó ξz 0, 75 = 0,8824 χz = = ξb 0,85 Nên: βz =1 + 1, 0386 − 1 0,8824 = 1, 0328 . 1 + 0, 0382 4 )Lượng sản vật cháy M2 : Ta có lượng sản vật cháy M2 đươc xác định theo công thức : M2= M1 +ΔM = β0. M1 = 1,0386.0,8191 =0,8507 (kmol/kgn.l) 5 )Nhiệt độ tại điểm z Tz : * Đối với động cơ điezel,tính nhiệt độ Tz bằng cách giải pt cháy : — —  ξz.QH + mc'v+8,314.λ.Tc = βz. mcpz'' . Tz M1(1+γ r )   Trong đó : QH : là nhiệt trị của dầu điezel ,QH =42,5. 103 ( kJ/kgn.l ) — mcpz'' :là tỉ nhiệt mol đẳng áp trung bình của sản vật cháy tại z là : — — mcpz''=8,314+ mcvz'' — mcvz'' :là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy tại z được tính theo ct : —  γr  — β ο.mc''vχz+ +(1-χz).mcv —  βο mcvz'' = = a''v + b''v . Tz  γr  βο.χz+β +(1-χz)  ο Chỉnh lý lại ta có : — mcpz'' = a''p + b''p .Tz ĐÔNG CƠ DIEZEN 6 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Thay (2) vào (1) ta được: 0, 75.42500 + (19,845 + 8,314).944,9 = 1, 0382. ( a''v + b''v ). Tz 0,8191.(1 + 0, 0382) Giải phương trình trên với a''p =29,05697 ; b''p=0,00264 ta được : Tz =2032,7 ; Tz= -6524,06 (loại) 6 )Áp suất tại điểm z pz : Ta có áp suất tại điểm z pz được xác định theo công thức : pz =λ. Pc ( MPa ) Với λ là hệ số tăng áp Tz λ= βz. Tc CHÚ Ý : -Đối với động cơ điezel hệ số tăng áp λ được chọn sơ bộ ở phần thông số chọn. Sau khi tính toán thì hệ số giãn nở ρ (ở quá trình giãn nở) phải đảm bảo ρ<λ,nếu không thì phải chọn lại λ -λ được chọn sơ bộ trong khoảng 1,5 ÷2 Ở đây ta chọn λ =1,8 Vậy pz =1,8.3,9037=7,0267 2.4 )Tính toán quá trình giãn nở : 1 )Hệ số giãn nở sớm ρ : βz.Tz 1, 0328.2032, 7 = 1, 2344 ρ= = λ.Tc 1,8.944,9 Qua quá trình tính toán ta tính được ρ = 1,2344 thõa mãn điều kiện ρ < λ 2 )Hệ số giãn nở sau δ : Ta có hệ số giãn nở sau δ được xác định theo công thức : ε 16 = 12,9619 δ= = ρ 1, 2344 3 )Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 : n2–1= 8.314 (ξb–ξz).QH* b''vz +a''vz+ .(Tz+Tb) 2 M1.(1+γr).β.(Tz–Tb) Trong đó : Tb :là nhiêt trị tại điểm b và được xác định theo công thức : Tz Tb= n2–1 ( ºK ) δ QH* :là nhiệt trị tính toán Đối với động cơ điezel QH*= QH QH = 42.500 (kJ/kg n.l) Qua kiệm nghiêm tính toán thì ta chọn đươc n2 =1,244.Thay n2 vào 2 vế của pt trên ta so sánh ,ta thấy sai số giữa 2 vế <0,2% nên n2 chọn là đúng ĐÔNG CƠ DIEZEN 7 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 4 )Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở Tb : Tz 2032, 7 = 1088, 4 Tb= n2–1 = ( ºK ) 12,96191,244−1 δ 5 )Áp suất cuối quá trình giãn nở pb : Áp suất cuối quá trình giãn nở Pb được xác định theo CT : Pz 7, 027 = 0, 2903 (MPa) p b = n2 = 12,96191244 δ 6 )Tính nhiệt độ khí thải Trt : Pr Trt = Tb. ( Pb m–1 m ) 1,5 −1  0,11  1,5 = 1088, 4.   =787,65 ( ºK )  0, 2903  Ta tính được Trt =787,65 ( ºK ).So sánh với nhiệt độ khí thải đã chon ban đầu thõa mãn điều kiện không vượt quá 15 % 2.5 )Tính toán các thông số chu trình công tác 1 )Áp suất chỉ thị trung bình p'i : Đây là đông cơ điezel áp suất chỉ thị trung bình P'i được xác định theo CT : Pc  λ.ρ 1– n1–1 1 1– n1–1 2 1 –.  p' i = . λ.(ρ–1)+ . . ε–1  n2–1  δ  n1–1  ε  Qua tính toán thực nghiệm ta tính được P'i = 0,75919 (MPa) 2 )Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi : Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đó ta có áp suất chỉ thị trung bình Trong thực tế được xác định theo công thức : pi= p' i .φd = 0,75919.0,97 = 0,7364 (MPa) Trong đó φd _hệ số hiệu đính đồ thị công.chọn theo tính năng và chung loại đông cơ. 3 )Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi : Ta có công thức xác định suất tiêu hoa nhiên liệu chỉ thị gi: 432.103.ηv.Pk 432.103.0,8139.0,1 = 196, 27 (g/kW.h) g i= = M1.Pi.Tk 0,8191.07364.297 4 )Hiệu suất chỉ thi ηi: Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị ηi : 3,6.103 3, 6.103 = 0, 4316 ( %) ηi = = gi.QH 196, 27.42500 5 )Áp suất tổn thất cơ giới Pm : Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và đươc biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ.Ta có tốc độ trung bình của động cơ là : S.n 115.10−3.2200 = 8, 433 Vtb = = (m/s) 30 30 Đối với động cơ diesel cao tốc dung cho ôtô (Vtb >7) : Pm= 0,015+0,0156.Vtb= 0,015+0,0156.8,433 = 0,1466 (MPa) ĐÔNG CƠ DIEZEN 8 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 6 )Áp suất có ích trung bình Pe : Ta có công thức xđ áp suất có ích trung bình thực tế được xđ theo CT : Pe = Pi – Pm =0,7364 – 0,1466 = 0,5898 (MPa) Ta có trị số Pe tính quá trình nạp Pe (nạp) =0,6768 va Pe=0,6736 thì không có sự chênh lệch nhiều nên có thể chấp nhận được 7 )Hiệu suất cơ giới ηm : Ta có có thức xác định hiệu suất cơ giới: ηm = 0,5898 pe = 0,8010 % = 0, 7364 pi 8 )Suất tiêu hao nhiên liệu ge : Ta có có thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là: gi 196, 27 = 245, 03 (g/kW.h) ge= = ηm 0,8010 9 )Hiệu suất có ích ηe : Ta có có thức xác định hiệu suất cơ có ích ηe được xác định theo công thức: ηe = ηm .ηi = 0,8010.0,4316 =0,3457 10 )Kiểm nghiêm đường kính xy lanh D theo công thức : Dkn = Mặt khác Vh = 4.Vh π.S (mm ) Ne.30.τ 14.30.4.0, 7355 = 0,81515 ( md3 ) = Pe.i.n 0,59059 Dkn = 4.0,81515 = 0,9502419(mm) 3,14.115.10−3 Ta có sai số so với đề bài là :0,045 (mm) III ) Vẽ và hiệu đính đồ thị công : Căn cứ vào các số liệu đã tính pr , pa , pc , pz , pb ,n1, n2, ε ta lập bảng tính đường nén và đường giãn nở theo biến thiên của dung tích công tác Vx = i.Vc Vc : Dung tích buồng cháy Vh 0,81515 Vc = = = 0,054343 ( dm3 ) ε–1 16 − 1 Các thông số ban đầu: pr = 0 ,11 MPa ; pa = 0,088MPa; pc= 3,9037 MPa pz = 7,027 MPa ; pb = 0,2903 MPa 3.1 ) Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén : - Phương trình đường nén đa biến : n1 P.V = const Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường nén thì : n1 n1 Pc. Vc = Px .Vx 1 1 Pc Px = Pc. = Pc. n1 = n1 Vxn1 i i    Vc  ĐÔNG CƠ DIEZEN 9 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG n1 : Chỉ số nén đa biến trung bình n1 = 1,3685 Pc : Áp suất cuối quá trình nén Pc = 3,9037 ( MPa) 3.2 ) Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở : - Phương trình của đường giãn nở đa biến : n2 P.V = const Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì : n2 n2 1 Pz. Vz = Px. Vx → Px = Pz. Vxn2    Vz  Vz Ta có : ρ = : Hệ số giãn nở khi cháy ρ = (1,2÷1,7) chọn ρ = 1,2344 Vc n2 n2 Pz.ρ Pz.ρ ρn2 1 Vz = ρ.Vc Vậy Px = Pz. = = n2 = P z  i     Vx n2 Vxn2 i     ρ.Vc  Vc  n2 : Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 = 1,2438 Pz : Áp suất tại điểm z : Pz = 7,027 (MPa) ĐÔNG CƠ DIEZEN 10 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Quá trình nén i.Vc i 1  =1,1654 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 0,09209 0,10733 0,18418 0,27627 0,36836 0,46045 0,55254 0,64463 0,73672 0,82881 0,92090 1,01299 1,10508 1,19718 1,28927 1,38136 1,47345 1,56554 1,65763 ĐÔNG CƠ DIEZEN Px = Pc n1 i 4,9416 4,0080 1,9148 1,0997 0,7419 0,5468 0,4261 0,3451 0,2875 0,2447 0,2119 0,1860 0,1651 0,1480 0,1337 0,1217 0,1114 0,1025 0,0948 11 Quá trình giãn nở Giá trị biểu diễn ρn2 Px = Pz. i  Giá trị biểu diễn : (12,3; 115,1) (14,2; 102,8) (24,5; 49) (36,7; 28) (49; 19,02) (61,1; 14) (73,3; 10,9) (85,6; 8,84) (97,8; 7,37) (110; 6,27) (122,3; 5,43) (134,5; 4,76) (146,8; 4,23) ( 159; 3,79) (171,2; 3,42) (183,4; 3,12) (195,6; 2,86) (207,9; 2,62) (220; 2,43) 9,8832 5,0487 3,0490 2,1318 1,6152 1,2875 1,0628 0,9002 0,7775 0,6820 0,6058 0,5436 0,4921 0,4488 0,4119 0,3801 0,3525 0,3288 (14,2; 250) (24,5; 129,4) (36,7; 78) (49; 54,6) (61,1; 41,1) (73,3; 33) ( 85,6; 27,3) (97,8; 23) (110; 20) (122,3; 17,4) (134,5; 15,5) (146,8; 14) (159;12,6) (171,2; 11,5) (183,4; 10,6) (195,6; 9,74) (207,9; 9,03) (220; 8,43)   ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3.3 ) Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt : gttt 1 = gtbd 265 gttt 1 = ηp = gtbd 36 - Vẽ đồ thị P-V theo tỷ lệ xích : ηv = [dm3/mm] [MPa/mm] - Ta có Va = Vc + Vh = 0,054334 + 0,81515 = 0,8695 ( dm3) - Mặt khác ta có : Vz = ρ. Vc = 1,2344 .0,054334 = 0,6707 ( l ) 3.4 ) Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công : Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piton S là : gtts S 115 μs = = = = 0,546 gtbds gtbds 225 − 15 Thông số kết cấu động cơ là : R S 115 λ= = = = 0,28 Ltt 2.Ltt 2.205 Khoảng cách OO’ là : λ.R 0, 28.57,5 OO’= = = 8,05 ( mm ) 2 2 Giá trị biểu diễn của OO’ trên đồ thị : gttoo’ 8, 05 gtbdoo’ = = = 14,91( mm ) μs 0,546 Ta có nửa hành trình của piton là : S 115 R= = =57,5 ( mm ) 2 2 Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị : gttR 57,5 gtbdR = = = 105,31 ( mm ) μs 0,546 3.5 ) Lần lượt hiệu định các điểm trên đồ thị : 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 β2 , bán kính này cắt đường tròn tại điểm a’ . Từ a’ gióng đường thẳng song song với trục tung cắt đường Pa tại điểm a . Nối điểm r trên đường thải ( là giao điểm giữa đường P r và trục tung ) với a ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp. 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 Pc đã tính . Theo kinh nghiệm , áp suất cuối quá trình nén thực tế P’c được xác định theo công thức sau : ĐÔNG CƠ DIEZEN 12 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Vì đây là động cơ điezel : 1 1 P’c = Pc + .( Pz - Pc ) = 3,9037 + .( 7,027- 3,9037 ) = 4,9448 ( MPa ) 3 3 Từ đó xác định được tung độ điểm c’trên đồ thị công : P’c 4,9448 yc’ = = = 178,0128 (mm ) ηp 0, 2778 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’ 4 )Hiệu đính điểm đạt Pzmax thực tế Áp suất pzmax thực tế trong quá trình cháy - giãn nở không duy trì hằng số như động cơ điezel ( đoạn ứng với ρ.Vc ) 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 điezel : - Xác định điểm z từ góc 15º .Từ điểm O΄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 Pz tại điểm z . - Dùng cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát với đường giãn nở . 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 β1,bán kính này cắt đường tron Brick tại 1 điểm.Từ điểm này ta gióng đường song song với trục tung cắt đường giãn nở tại điểm b’. 6 ) Hiệu định điểm kết thúc quá trình giãn nở : ( điểm b’’ ) Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế Pb’’ thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở lý thuyết do xupáp thải mở sớm . Theo công thức kinh nghiệm ta có thể xác định được : 1 1 Pb’’= Pr + .( Pb - Pr ) = 0,11 + .( 0,2903- 0,11 ) = 0,2003 (MPa) 2 2 Từ đó xác định tung độ của điểm b’’ là : Pb’’ 0, 2003 yb’’ = = = 7,209 ( mm ) ηp 0, 02778 ĐÔNG CƠ DIEZEN 13 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG O O' z PZ c' c c" b' r 0 b" a ĐÔNG CƠ DIEZEN 14 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Đồ thị công chỉ thị PHẦN II : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC I ) 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 Vh của độ thị công ( từ điểm 1.Vc đến ε.Vc ) 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). 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 2. Vẽ vòng tròn tâm O bán kính là Rλ/2 3. Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R và vòng tròn tâm O bán kính là Rλ/2 thành 18 phần theo chiều ngược nhau . 4. Từ các điểm chia trên nửa vòng tâm tròn bán kính là R kẻ các đường song song với tung độ , các đường này sẽ cắt các đường song song với hoành độ xuất phát từ các điểm chia tương ứng trên bán kính là Rλ/2 tại các điểm a,b,c,…. 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 : V= f ( ) ĐÔNG CƠ DIEZEN 15 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Hinh 2.1: Dạng đồ thị v = f(α) 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 μj phù hợp trong khoảng 30 ÷ 80 (m/s2 .mm ) Ở đây ta chọn μj = 50 (m/s2 .mm ) 2.Ta tính được các giá trị : - Ta có góc : π.n 2200.3,14 ω= = = 230,3835 (rad /s ) 30 30 - Gia tốc cực đại : j max = R.ω2 .( 1 + λ ) =57,5 10-3.230,38352.( 1 + 0,28 ) = 3,906.103( m/ s2) Vậy ta được giá trị biểu diễn jmax là : gtbd jmax = gttj max μj = 3,906.103 = 78,129 ( mm ) 50 -Gia tốc cực tiểu : jmin = –R.ω2.( 1– λ ) = –57,5.10-3.230,38352.( 1–0,28 ) = –2,197.103( m/ s2) Vậy ta được giá trị biểu diễn của jmin là : gttjmin 2,197.103 =− = –43,497 ( mm ) μj 50 -Xác định vị trí của EF : EF = –3.R.λ.ω2 = –3.57,5.10-3.0,28.230,38352 = –2,563.103 ( m/s2 ) Vậy giá trị biểu diễn EF là : gttEF 2,563.103 gtbdEF = =− = - 51,29 ( mm ) μj 50 3. Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy AC = jmax , từ điểm B tương ứng điểm chết dưới lấy BD = jmin , nối CD cắt trục hoành ở E ; lấy EF = –3.R.λ.ω2 về phía BD gtbdjmin = ĐÔNG CƠ DIEZEN 16 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Nối CF với BD ,chia các đoạn này làm 8 phần , nối 11, 22, 33 …Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33 …ta được đường cong biểu diễn quan hệ j = ƒ(x) O O' C x= f( α) 0 B E A j= f( x) D 14 13 12 15 11 16 10 9 17 0 8 7 1 2 6 3 4 5 0 1 18 17 F 2 16 3 15 4 ĐÔNG CƠ DIEZEN 14 5 6 7 8 13 17 9 10 11 12 v= f( α ) ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG II )Tính toán động học : 2.1 )Các khối lượng chuyển động tịnh tiến : - Khối lượng nhóm piton mpt = 3,5 Kg - Khối lượng thanh truyền phân bố về tâm chốt piston + ) Khối lương thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m1 có thể tra trong các các sổ tay ,có thể cân các chi tiết của nhóm để lấy số liệu hoặc có thể tính gần đúng theo bản vẽ . + ) Hoặc có thể tính theo công thức kinh nghiêm sau : Đối với động cơ điezel ta có : m1 = (0, 28  0, 29) mtt Trong đó mtt là khối lượng thanh truyền mà đề bài đã cho. Ta chọn m1 = 0,28 . mtt = 0,28. 2,262= 0,63336 (Kg) Vậy ta xác định đươc khối lượng tịnh tiến mà đề bài cho là : m = mpt + m1 = 1,15 + 0,63336 = 1,78336 (Kg) 2.2 ) Các khối lượng chuyển động quay : Hình 2.2 : Xác định khối lượng khuỷu trục Khối lượng chuyển động quay của một trục khuỷu bao gồm : - Khối lượng của thanh truyền quy dẫn về tâm chốt : (Kg) m2 = (mtt–m 1 ) = 2,262– 0,63336=1,6286 - Khối lượng của chốt trucj khuỷu : mch (dch2–δch2).lch mch = π. .ρ 4 Trong đó ta có : dch : Là đường kính ngoài của chốt khuỷu : 65 (mm) δch : Là đường kính trong của chốt khuỷu : 26 (mm) lch : Là chiều của chốt khuỷu : 47 (mm) ĐÔNG CƠ DIEZEN 18 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ρ : Là khối lượng riêng của vật liệu làm chốt khuỷu ρ : 7800 Kg/ m3 = 7,8.10-6 Kg/ mm3 ( 65 2 mch = π. ) − 262 .47.7,8.10−6 4 = 1,176 (Kg) Khối lượng của má khuỷu quy dẫn về tâm chốt : mom . Khối lượng này tính gần đúng theo phương trình quy dẫn : mm.rmk mom = R Trong đó : mom khối lượng của má khuỷu rmk bán kính trọng tâm má khuỷu : R :bán kính quay của khuỷu : R = S /2= 115/2 =57,5 (mm) 2.3 ) Lực quán tính : Lực quán tính chuyển động tịnh tiến : Pj = - m.j = -m.R.ω2.( cos α + λ.cos 2α ) = - 22,9.103 ( cos α + λ.cos 2α ) Với thông số kết cấu λ ta co bảng tính Pj : - α 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 radians 0 0.174533 0.349066 0.523599 0.698132 0.872665 1.047198 1.22173 1.396263 1.570796 1.745329 1.919862 2.094395 2.268928 2.443461 2.617994 2.792527 2.96706 3.141593 ĐÔNG CƠ DIEZEN A =cos α + λ.cos 2α =cos α +0,2589.cos 2α 1.2589 1.228094173 1.138021527 0.995475404 0.81101956 0.597830096 0.37055 0.143691237 -0.069638242 -0.2589 -0.416934597 -0.54034905 -0.62945 -0.687745123 -0.72108693 -0.736575404 -0.741363714 -0.741521333 -0.7411 19 Pj = - 22,9. 103 .( cos α + λ.cos 2α ) = - 22,9. 103 . A -28828.81 -28123.35655 -26060.69297 -22796.38675 -18571.9448 -13690.30921 -8485.595 -3290.529327 1594.715738 5928.81 9547.802276 12373.99324 14414.405 15749.36331 16512.8907 16867.57675 16977.22906 16980.83854 16971.19 ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2.4)Vẽ đường biểu diễn lực quán tính : Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn lực quán tính theo pp Tolê nhưng hoành độ đặt trùng với đường po ở đồ thị công và vẽ đường - Pj =ƒ(x) (tức cùng chiều với j = ƒ(x)) Ta tiến hành theo bước sau : 1 ) Chọn tỷ lệ xích để của Pj là μp (cùng tỉ lệ xích với áp suất pkt ) (MPa/mm), tỉ lệ xích μx cùng tỉ lệ xích với hoành độ của j = ƒ(x) Chú ý : Ở đây lực quán tính pj sở dĩ có đơn vị là MPa (tính theo đơn vị áp suất ) bởi vì được tính theo thành phần lực đơn vị (trên 1 đơn vị diện tích đỉnh piston )để tạo điều kiện cho công việc công tác dụng lực sau này của lực khí thể và lực quán tính. 2 ) Ta tính được các giá trị : - Diện tích đỉnh piston : π.D2  .0,95 = 7, 088.10 −3 ( m2 ) Fpt = = 4 4 - Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực đại : m.R.ω2(1+λ) 1, 784.57,5.10−3.230,38352.(1 + 0, 28) Pjmax = = = 0,983.106 N/m2 −3 Fpt 7, 088.10 Pjmax = 0,983 ( Mpa) Vậy ta được giá trị biểu diễn là : gtbdPjmax = gtt Pjmax = 0,983 = 38,38 ( mm ) 0, 02778 p -Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực tiểu : m.R.ω2(1–λ) 1, 784.57,5.10−3.230,38352.(1 − 0, 28) Pjmin = = = 0,553.106 N/m2 Fpt 7, 088 Pj min = 0,553 Mpa Vậy ta được giá trị biểu diễn Pj min là : gttPjmin 0,553 = = 19,9 ( mm ) μp 0, 2778 -Ta xác định giá trị E’F’ là : gtbdPjmin = ĐÔNG CƠ DIEZEN 20
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan