ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN 32 Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT Nhận xét của giáo viên. ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo 32 Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… LỜI NÓI ĐẦU Động cơ đốt trong là loại máy ra đời từ rất sớm, có thể nói nó đã 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 con người với năng suất làm việc rất cao. Cho đến ngày nay nó vẫn là loại máy tạo nhiều giá trị nhất về mặt kinh tế và trong tương lai nó sẽ tiếp tục được chúng ta cải tạo và phát triển. Là một sinh viên thuộc khoa Công Nghệ ÔTÔ ĐH Công Nghiệp TP.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 quan tâm và giúp đỡ của thầy cô Bộ môn: Động Cơ Đốt Trong để em hoàn thiện 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 thành bài TKMH này. Sinh viên Nguyễn Xuân Hoàng SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo 32 Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN Các thông số cơ bản: Kiểu động cơ M3MA 400 Đường kính xi lanh D (mm) 67.295 Hành trình Piston S (mm) 100 Số xi lanh i 4 Số kỳ τ 4 Tỷ số nén ε 18 Số vòng quay n (vòng/phút) 2800 Công suất N e (kw) 118 Moment động cơ M e (KG.m) 495 Bán kính quay trục khuỷu R (mm) 50 Chiều dài thanh truyển L (mm) 200 Vận tốc góc trục khuỷu ω (rad/s) 293.067 Tham số kết cấu λ 0.25 Khối lượng nhóm piston m np (g) 331,5 Khối lượng nhóm thanh truyền m tt (g) 640 Khối lượng đầu nhỏ thanh truyền m 1 (g) 170 Khối lượng đầu to thanh truyền m 2 (g) 470 Khối lượng nhóm trục khuỷu m k (g) 9722 Suất tiêu hao nhiên liệu ge (g/ml.h) 280 Dung tích công tác V h ( lít ) 0.3555 SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo 32 Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT 1) Các thông số cần chọn : 1.1 /Áp suất môi trường : Áp suất môi trường p k 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 P k =P 0 Ở nước ta nên chọn P k =P 0 = 0,1 (MPa) 1.2 /Nhiệt độ môi trường :T k Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm ở nước ta Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ trước xupáp nạp nên : T k =T 0 =24ºC =297ºK 1.3 /Áp suất cuối quá trình nạp : 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. Thông thường chọn áp suất cuối quá trình nạp trọng phạm vi :P a = (0.8 ÷ 0,9).P k (MPa) Áp suất cuối quá trình nạp ta lấy P a = 0.86.P k = 0.86*0.1 = 0.086 (MPa) 1.4 /Áp suất khí thải P : Áp suất khí thải cũng phụ thuộc vào các thông số như pvà có thể chọn trong phạm vi: Pr =(1.15 ÷ 1.2).P k (MPa) Và ta chọn: P= 1.2*0.1 =0.12 (MPa) 1.5/Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo 32 Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành hổn hợp khí ở bên ngoài hay bên trong xy lanh. Đối với động cơ xăng ta đang xét ∆T trong khoảng ∆T = 0 0 (0 20 )C C÷ Và ta chọn: ∆T = 2 0 C 1.6/Nhiệt độ khí sót (khí thải) T Nhiệt độ khí sót T phụ thuộc vào chủng loại đông cơ.Nếu quá trình giản nở càng triệt để ,Nhiệt độ T càng thấp, thông thường chọn Tr =700 ÷ 1000 0 K . Và ta chọn : T =950 ºK 1.7 /Hệ số hiệu định tỉ nhiêt λ : Hệ số hiệu định tỉ nhiệt λ được chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiệu định .Thông thường có thể chọn λ theo bảng sau : α 0.8 1.0 1.2 1.4 λ 1.13 1.17 1.14 1.11 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 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 . Và ta chọn : λ =1.023 1.10 /Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ : SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo 32 Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT 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 đốt hoàn toàn 1kg nhiên liệu. Đối với động cơ xăng ta đang xét thông thường chọn trong 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 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 vì vậy hệ số φ của động cơ xăng thường chọn hệ số lớn. Nói chung có thể chọn trong phạm vi: φ =0.92 ÷ 0.97 Và ta chọn: φ =0.93 2) Tính toán các quá trình công tác : 2.1 .Tính toán quá trình nạp : 1 /Hệ số khí sót γ : Hệ số khí sót γ được tính theo công thức : γ = . . Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót m =1.45÷1.5 Chọn m =1.45 SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo 32 Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT γ r = = 0.026 2 /Nhiệt độ cuối quá trình nạp T Nhiệt độ cuối quá trình nạp T đươc tính theo công thức: T = ( ºK ) T = = 315.5 ( ºK ) 3/)Hệ số nạp η : η = . . . η = = 0.855 4/)Lượng khí nạp mới M : 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 theo công thức : M = . 12 4 32 C H O   + −  ÷   (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 : SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo 32 Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT α = 1 1 nl o M M µ − Trong đó : nl µ - trọng lượng phân tư của xăng, thông thường nl µ =114 Vậy : α = = 0.227 2.2 )Tính toán quá trình nén : 1 /Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí : = 19.806+0.00209T = 2 v b a T + (kJ/kmol.K) Trong đó: T - Tỷ nhiệt trung bình tuyệt đối T= ( t+273 o )K. Thông thường người ta thường sử dụng giá trị tỷ nhiệt trung bình trong khoảng từ 0 0 đến T 0 K đang khảo sát. 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 + 3.504 α ) + 1 2 (360.34 + 252.4 α ). 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 công thức sau : = = ' ' 2 v v b a T+ = r r + T Trong đó : a' = r r SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo 32 Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT 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 và thông 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 = 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 n-1 = = Sau khi thay các giá trị của n trong khoảng kinh nghiệm đả có vào công thức trên 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. ε n1 = 0,086. 18 1.358 = 4.35 (MPa) 6 /Nhiệt độ cuối quá trình nén T Nhiệt độ cuối quá trình nén T được xác định theo công thức T = T. 1 1n ε − = 315.5 . 18 1.358 -1 = 888 ( ºK ) 7 /Lượng môi chất công tác của quá trình nén M : SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo [...]... Đảo Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT Tỉ lệ xích µp =0,025(MPa/mm) 32 Đồ thị công P-V 4/ Lực quán tính Lực quán tính tịnh tiến được tính theo công thức Pj = -mRω2(cosα + λcos2α) (MN) Với m = (mnp+ m1 ) Diện tích đỉnh pittông: FP = π D 2 4 =(3,14*(0.067295)2) / 4 = 35.54946(cm2) Ta có bảng tính Pj dưới đây: SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT α Pj (MN/m2)... 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 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 : V = = = 9.333 (m/s) Vì đây là đông cơ xăng có τ = 4 ;i =4 ;Vậy buồng cháy thống nhất sẻ được tính theo công thức : P= 0.05 + 0.015.V= 0.05+0.015*9.333... -0.324 -0.808 -1.291 -1.743 -2.134 -2.436 -2.627 -2.692 SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT 32 5/ Tổng hợp lực khí thể và lực quán tính tác dụng lên cơ cấu P1 = pkh+pj Sau khi vẽ đồ thị P-V ta xác định được P kh với Pkh = P-Po Kết hợp với bảng Pj ở trên ta tính được p1 tương ứng với góc α α 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285... môn tính toán kết cấu ĐCĐT Đồ thị mối quan hệ T-Z- N 32 Đồ thị mối quan hệ Ptt – M- MN Hệ toạ độ T-Z gốc tại O1 chiều dương của T hướng sang phải , chiều dương của Z hướng xuống dưới Ta có lực quán tính li tâm của khối lượng chuyển động quay của thanh truyền Pk = -mrRω2 (N) Pk =- (10.192*0.05*(293.067)2 ) = 43.769 (MN) Vậy Pk = - 43.769 (MN) SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo Bài tập lớn môn tính. .. lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT 32 Xác định tâm chốt khuỷu: tâm chốt khuỷu nằm trên trục Z và cách O 1 một đoạn bằng trị số của Pk Trên hệ toạ độ T-Z xác định các trị số của T và Z khác nhau tuỳ vào các giá trị α SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT 32 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... độ khí thải T : Nhiệt độ khí thải được tính toán theo công thức: T = T = 600 ( ºK ) 2.5 )Tính toán các thông số chu trình công tác: 1 /Áp suất chỉ thị trung bình p' : Đây là đông cơ Xăng áp suất chỉ thị trung bình p' được xác định theo công thức: i P' =  λ  1  1  1  1 − n2 −1 ÷− 1 − n1 −1 ÷   n1 − 1  ε   n2 − 1  ε Qua tính toán thực nghiệm ta tính được: (MPa) P' = 0.320 (MPa) 2 /Áp... 0 = ++ = + Trên đồ thị thì lực tổng hợp được xác bằng cách: với góc quay trục khuỷu  ta xác định được điểm Ptt tương ứng trên đồ thị, sau đó nối điểm Ptt với tâm cổ biên giả định D ta xác định được véc tơ DP tt biểu diễn tổng hợp tác dụng lên cổ biên tại thời điểm ứng với góc quay  của trục khuỷu SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT Sau khi xác định được... xđ theo CT : P = P – P = 0.2976 – 0.190 = 0.1076 (MPa) 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= SV: Nguyễn Xuân Hoàng = = 92.46 (g/kW.h) GVHV: Lê Minh Đảo Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT 32 9 /Hiệu suất có ích η : Ta có công thức xác định hiệu suất...Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT 32 Lượng môi chất công tác của quá trình nén M được xác định theo công thức : M = M+ M = M (1 + γ r ) = 0.125(1+0.026) = 0.12825 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 : β = = = 1+ Trong đó độ tăng mol ΔM của các loại động cơ được xác định theo công... được xác định từ phương trình cân bằng sau: n–1= Trong đó : T :là nhiêt trị tại điểm b và được xác định theo công thức : T= ( ºK ) Q :là nhiệt trị tính toán SV: Nguyễn Xuân Hoàng GVHV: Lê Minh Đảo Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT 32 * H Đối với động cơ xăng : Q =Q- QH của xăng = 44000 ∆QH (kJ/kg n.l) kJ.kg n.l Lưu ý: Thông thường để xác định được n 2 ta chọn n2 trong khoảng 1.150 ÷ 1.250 (sách . môn tính toán kết cấu ĐCĐT BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN Các thông số cơ bản: Kiểu động. ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN 32 Bài tập lớn môn tính toán kết cấu ĐCĐT Nhận xét của giáo viên. ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… SV: