Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án động cơ đốt trong khoa cơ khí động lực Đại học nông nghiệp hà nội. Nội dung tính toán thiết kế bao gồm 4 phần: Phần 1 : Tính toán nhiệt các quá trình => Tìm ra D,S. Phần 2 : Tính toán động lực học và động học cơ cấu biên tay quay. Phần 3 : Tính toán động lực học và động học cơ cấu phân phối khí. Phần 4 : Tính toán các hệ thống phụ như bôi trơn, làm mát…
Lời nói đầu Động đốt đóng vai trò quan trọng kinh tế, nguồn động lực cho phương tiện vận tải như: ô tô, máy kéo…… Đồ án môn học : ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG nằm chương trình đào tạo thức ngành Cơ khí động lực – Khoa Cơ Điện – Học viện Nông nghiệp Việt Nam có vai tò quan trọng nhằm tạo cho sinh viên có hội tổng hợp khắc sâu tất kiến thức học động đốt trong, đồng thời cách quy trình thiết kế động thực tế Dưới phần làm hoàn thành hướng dẫn thầy giáo Nguyễn Trọng Minh hoàn thành không tránh sai sót Em mong giúp đỡ góp ý thầy môn bạn lớp để đồ án thành công tốt đẹp Mặc dù vậy, thiết kế đạt yêu cầu tập Qua thiết kế gặp lại số phương pháp tính toán thiết kế mà làm quen chương trình môn học, khắc sâu thêm phương pháp tính lựa chọn biết bước cần thiết để hoàn thành thiết kế Em xin trân thành cảm ơn tận tình hướng dẫn giúp đỡ thầy môn Động Lực mà đặc biệt thầy Nguyễn Trọng Minh bạn lớp để em hoàn thành thiết kế Sinh viên thực MỤC LỤC NHIỆM VỤ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (NHÓM ĐỀ:02) 1.Yêu cầu thiết kế: - Công suất động Ne= 140(ml) - Số vòng quay n = 3500(v/p) - Số xi lanh i = - Hệ số thời kì τ= - Dạng buồng đốt : Buồng xoáy Nội dung tính toán thiết kế động Nội dung tính toán thiết kế bao gồm phần: Phần : Tính toán nhiệt trình => Tìm D,S Phần : Tính toán động lực học động học cấu biên tay quay Phần : Tính toán động lực học động học cấu phân phối khí Phần : Tính toán hệ thống phụ bôi trơn, làm mát… PHẦN I TÍNH TOÁN NHIỆT CHO ĐỘNG CƠ DIESEL 1.1 Quá trình nạp: 1.1.1 Tính áp suất tuyệt đối cuối thời kỳ nạp (Pa) - Tính theo công thức: ' p r To + ηh To p o ( ε − 1) pa = ε.To (kG cm2 ) ( 1) Trong đó: +Pr: Áp suất cuối thời kỷ xả tính theo công thức thức nghiệm Pê-trôp Pr = 1.033(1+0,55.10-4.n) = 1.033(1+0,55.10-4.3500) = 1,23 (kG/cm2) +To: Nhiệt độ khí quyển, lấy To = 273 + 25 = 2980K +∆T: Độ đốt nóng thêm, lấy ∆T = 120 ' T0 + : Nhiệt độ khối khí bị đốt nóng chu trình trước: ' T0 = To +∆T=3100K η η + h : Hệ số nạp đầy, lấy h =0,79 +ε: Tỷ số nén động Khi chọn tỷ số nén động diesel cần tính đến kích thước xi lanh, vật liệu làm piston xi lanh, chế độ tốc độ tải động cơ…tỷ số nén động phụ thuộc vào phương pháp hình thành hòa khí động nhằm đảm bảo cho động khởi động dễ dàng máy lạnh,đối với dạng buồng xoáy (ε= 12÷24),chọn ε = 17 +p0: Áp suất khí quyển, P0= (kG/cm2) - Thay giá trị vào công thức (1) ta được: pa = ( ) 1,23.298 + 0,79.310.1 17 − 17.298 ( = 0,85 kG cm ) 1.1.2 Thể tích cuối thời kỳ nạp Va: - Theo công thức: Va= ε.Vc(2) Trong : + Va:Thể tích toàn xilanh + Vc:Thể tích buồng đốt + Vh:Thể tích làm việc Ta sơ lấy Vc= đơn vị thể tích, thay vào (2) ta được: Va= ε.Vc = 17.1= 17 (đơn vị thể tích) - Thể tích công tác: Vh= Va – Vc = 17 (đơn vị thể tích) 1.1.3 Nhiệt độ cuối trình nạp Ta: - Để xác định nhiệt độ cuối trình nạp ta thiết lập phương trình cân nhiệt khí sót khí nạp mới,tức lượng nhiệt khí sót nhả Q r, khí nạp hoàn toàn nhận Qkr hay Qr = Qkr - Theo công thức: ε.p a T0 17.0,85.298 Ta = = = 330,80 K T 298 1,23 ηh ( ε − 1) p0 + p r 0,79 ( 17 − 1) + 973 Tr (3) + Tr: Nhiệt độ khí lại xy lanh( Tr= 700 ÷1200).chọn Tr = 973 K 1.2 Tính toán trình nén 1.21 Tính số đa biến n1 Theo lý thuyết trình nén đoạn nhiệt coi trình trao đổi nhiệt Nhưng thực tế trình trao đổi nhiệt luôn xảy động làm việc Do thực tế trình nén trình đa biến,trong thông số thay đổi lien tục theo biểu thức : p.vn1= const 100 Trong : n1=1,41 - n = 100 1,41- 3500 = 1.38 với n số vòng quay động => n1= 1,35÷1,38 => chọn : n1=1,37 1.2.2 Tính áp suất cuối thời kỳ nén pc: p c = pa ε n1 = 0,85.17 1.37 = 41, (kG/cm ) 1.2.3 Tính thể tích cuối thời kỳ nén Vc: Ta lấy Vc= (đvtt) 1.2.4 Nhiệt độ cuối thời kỳ nén Tc: Theo công thức : Tc.Vcn1- = Ta.Van1- T = T ε n1 −1 = 330,8.17 1.37 −1 = 943, K a Suy : c 1.3 Tính toán trình cháy: Quá trình cháy trình hóa – lý phức tạp.Sự phát sinh,tiến triển cháy hoàn toàn,được xác định đặc điểm tốc độ phản ứng hóa học,điều kiện trao đổi nhiệt biến đổi lượng chất phạm vi lửa,cũng truyền nhiệt thành xilanh.Tốc độ trình ôxy hóa cháy đánh giá tốc đọ tiêu tán chất ban đầu nhiên liệu ôxy, theo tốc độ tăng nhiệt độ hay áp suất Trong trình cháy xupap nạp thải đề đóng.Do nhiên liệu phun vào xilanh cuối hành trình nén chuẩn bị tự bốc cháy, nên piston đến điểm chết nhiên liệu cháy nhanh, làm áp suất khí cháy xilanh tăng lên, hòa khí nhanh, làm cho áp suất xilanh tăng lên lớn đẩy piston từ điểm chết xuống điểm chết Thời điểm kết thúc trình cháy cách xa điểm chết 1.3.1Số lượng, thành phần khí trước cháy: Trong trình nạp, môi chất đưa vào xilanh M 1, chu trước để lại buồng cháy lượng khí sót M r, lượng môi chất có xilanh thời điểm cuối trình nạp đầu trình nén M c xác định theo công thức: Mc= Mr + Ml (4) Trong đó: Mc: Lượng hỗn hợp trước cháy (kmol) Mr: Lượng môi chất nạp (kmol) Ml: Lượng không khí lại (kmol) a, Lượng khí thành phần hỗn hợp đưa vào xi lanh Gọi kmol hỗn hợp đưa vào xi lanh động M 1, động diesel nhiên liệu đưa trực tiếp vào xi lanh cuối kỳ nén lên hỗn hợp đưa vào xi lanh lúc không khí Ta có số kmol không khí tham gia đốt cháy 1kg nhiên liệu là: Ml = L = α.L0+ 1/MT Trong : + α : hệ số dư không khí động diesel ,việc phun nhiên liệu bắt đầu gần cuối trình nén α >1,3 chọn α thấp cháy không hết , có phần khí CO khí thải xả khói đen , ta chọn α = 1,35 + MT khối lượng phân tử nhiên liệu + L0 lượng không khí cần thiết để đốt cháy nhiên liệu ,theo phản ứng cháy nhiên liệu C + O2 = CO2 H2 + O2 = 2H2O - Lượng khí cấn thiết để đốt cháy hết 1kg nhên liệu tính theo thể tích là: C H O2 ( + − ) 0, 21 12 32 L0 = +Trong thành phần nguyên tố la: H2= 13,3 %;O2= 1,0 %;C= 85,7 % Thay vào ta tính được: 0,857 0,133 0,01 ( + − ) = 0,5 ( kmol ) 0, 21 12 32 - Trong thực tế lượng không khí cần thiết để đốt cháy hết nhiên liệu lơn Ml=α.L0= 1,35.0,5= 0,675 (kmol) b, xác định lượng khí sót lại xi lanh chu trình trước Mr M γ= r αL Từ công thức : nên ta có Mr= γ.α.L L0 = - Hệ số khí lại γ xác định từ phương trình đặc tính p r T0 1,23.298 M γ= = = 0,03 γ= r Tr pε0 ( 1− η) h 973.1.(17 1).0,79 − αL => Suy số mol khí lại xy lanh là: Mr= γ.α.L0= 0,0294.1,35.0,5=0,02 (kmol) Vậy số mol mồi nạp : Mc=Mr+L=0,02+1,35.0,5=0,695 (Kmol) 1.3.2 Số lượng thành phần khí sau cháy: - Thành phần sản phẩm cháy tính theo kmol, gọ số kmol sẩn phẩm cháy M Đối với động diesel hoạt động với hệ số thừa không khíα> nên xảy đốt cháy hoàn toàn Khi cacbon cháy thành cacbonic (CO2) hidro cháy thành nước Ngoài sản phẩm cháy chứa nitơ khí ôxy thừa, nên ta có: M = MCO2 + MH2O + MO2 + MN2 kmol/kg nl - Theo công thức: 0,133 0, 01 H O M = α L0 + + nl ÷ = 1,35.0,5 + + = 0, 708 ( kmol / kg nl ) 32 32 kmol/kg nl- Sau cháy hỗn hợp gồm sản phẩm cháy M không khí thừa chu trình trước Mr, gọi số mol sau cháy Mz ta có: Mz = M + M r (5) Trong đó: Mr = 0,02(kmol) Mz = 0,018 + 0,708 = 0,726( kmol) 1.3.3 Phương trình cháy động điesel: - Đối với động diesel, lượng không khí thực tế đưa vào xilanh nhiều lượng không khí cần theo lý thuyết, lượng ôxy tham gia phản ứng.Như phương trình cháy trình sau: 11 (gCkgC + gHkgH2 + gOnlkgO2 ) + α( gC + 8gH – gOnl)kgO2 = gCkgCO2 + 9gHkgH2O + (α-1)( gC + 8gH – gOnl)kgO2 - Nhiệt độ khí thể cuối trình cháy nhiên liệu động diesel làm việc theo chu trình cấp nhiệt hỗn hợp nên phương trình cháy xác định theo nguyên thứ động học điểm Z Ta có phương trình cân nhiệt lượng khí trước sau cháy: ξ.Q H TC ( C V1 + 1,985.λ ) + = μ.C 'P TZ ( 6) α.L (1 + γ ) Trong đó: + TC : Nhiệt độ cuối trình nén,ta có: TC = 943,7○K + Cv1: Nhiệt dung phân tử trung bình đẳng tích môi nạp gọi tỷ nhiệt hỗn hợp nạp Đối với động diesel nhiệt dung riêng hỗn hợp nạp nhiệt dung riêng không khí Theo công thức : CV1= A1 + B1.TC= 4,815 + 0,4151.10-3.943,7 = 5,2 (kcal/kmol.độ) + CP’: Nhiệt dung phân tử tb đẳng áp sản phẩm cháy CP’= 1,985 + CV’ (7) + Cv’ nhiệt dung phân tử tb đẳng tích sản phẩm cháy Với α>1 ta có: CV’ = (4,8 + 0,22/α) + (3,7 +3,3/α).10-4.TZ Thay số vào ta tính được: CV’= 4,963 + 6,144.10-4.TZkcal/mol.độ (8) Suy ra: CP’= 1,985 +4,963 + 6,144.10-4.TZ= 6,948 + 6,144.10-4.TZkcal/mol.độ (9) + μ: Hệ số biến thiên phần tử tính toán, thể thay đổi số mol khí trước cháy so với sau cháy μ= M Z 0, 726 = = 1, 05 M C 0, 695 + λ: mức tăng áp suất λ= Pz Pc động diesel có buồng đốt phân chia λ=1,2÷1,8 Ở ta chọn λ= 1,6 + ξ: hệ số sử dụng nhiệt có kể đến tổn thất cháy nhiên liệu cháy rớt ,nhả nhiệt bên qua buồng cháy Với động diesel có buồng đốt phân chia ξ=0,7÷0,9 Ở ta chọn ξ= 0,75 + QH: nhiệt trị thấp nhiên liệu,đối với nhiên liệu diesel QH=7500÷10500 kcal/kg nl Ở ta chọn QH= 10100kcal/kg nl * Tính nhiệt độ cuối trình cháy Tz: Thay giá trị vào phương trình (6) ta phương trình bậc hai : 6,45.10-4Tz2 +7,2954Tz- 18800 = Giải phương trình bậc hai ta Tz= 21630K Tz =-13473(loại) * Áp suất cuối trình cháyPz PZ= λ.PC= 1,6.41,2= 65,92 (kG/cm2) * Thể tích cuối trình cháy Vz: Từ pt trạng thái hai điểm C Z đồ thị trạng thái ta có 1,05 2163 = 1,5 VZ= ρ.VC= (μ/λ.TZ/TC).VC= 1,6 943, (đvtt) 1.4 Quá trình giãn nở sinh công: - Quá trình giãn nở từ điểm Z đến điểm b’ Khi giản nở xảy biến đổi nhiệt lượng sinh trình cháy thành công học.Thực đầu trình giản nỡ có trình cấp nhiệt cháy dớt.Mặt khác có tượng trao đổi nhiệt môi chất với thành vách chi tiết.Vì trình giản nở trình nhiệt động phức tạp.Tương tự trình nén, người ta coi gần trình đa biến với số giản nở đa biến n2 1.4.1 Xác định số đa biến trung bình trình giãn nở n2 Đối với động diesel n2= 1,18÷1,28,nên ta chọn n2= 1,18 1.4.2 Tính áp suất cuối trình giãn nở pb Theo lý thuyết trình đoạn nhiệt Nhưng thực tế trình giẫn nở thực điều kiện có nhiều tượng phát sinh : + Cháy nốt đường giãn nở + Sự phân giải sản phẩm cháy hoàn nguyên + Sự truyền nhiệt sang nước làm nguội + Sự lọt khí qua khe hở Do thực tế đường cong trình giãn nở sinh công trình đa biến : Pz.Vzn2 = pb.Vbn2 = const p b = p Z n2 δ Trong δ độ giãn liên tiếp chu trình δ= V b = Va = ε = 17 = 11,33 V Vρ 1,5 Z Z Thay vào ta : 65,92 = 3,76 (kG/cm ) 11,331,18 pb= 1.4.3 Tính nhiệt độ cuối trình giãn nở T 1 Tb = TZ n −1 = 2163 = 1397,30 K 1,18−1 δ 11,33 1.4.4.Thể tích cuối thời kỳ giãn: Vb= Va= ε.VC= 17 (đvtt) 1.5 Tính toán áp suất thị trung bình: 1.5.1 Áp suất thị trung bình tính toán ' pi - Gọi ( kG/cm2) áp thị trung bình theo lý thuyết động diesel theo công thức p ' pλi =ρ C ε −1 = ( − ) 1+ 1− − − n −1 ÷ n1−1 ÷ ÷ n −1 ÷ n2 −1 δ ε λρ 41, 1,6.1,5 1 1,6 1,5 − + − − − ( ) ÷ ÷ 17 − 1,18 − 11, 331,18−1 1,37 − 171,37 −1 = 9,7 (kG/cm2) 1.5.2 Áp suất thị trung bình thực tế pi: - Sau hiệu định đồ thị công động để đồ thị sát với chu trình thực tế hơn, nên công thị thực tế Li nhỏ công thị lý thuyết Li’ , ta có : pi < pi’.Do chu trình thực tế động việc bốc cháy trước điểm chết trên, cháy với tốc độ hữu hạn Xupap xả mở trước điểm chết dưới, 10 +δ: Chiều dày cánh bơm, δ = 0,003 m C1 C1.r2 1.0,0458 = = = 0,157 ⇒ β1 =90 +Xác định góc β1 :tg β1 = U1 U r1 11, 74.0, 0249 +Z số cánh bơm ta có Z =6 ; b1 = ⇒ 4297, 04 6.0, 003 3600.957,5 2.π 0, 0258 − ÷.1 sin 90 = 0, 0265m = 26,5mm - Bề rộng cánh bơm gần thoát xác định theo công thức : G Bt Z δ .v r 3600.γ tb 2.π r2 − sin β b2 = Trong : vr : Tốc độ ly tâm cửa H g tgα U η β b vr=C2.sin = 4,5.10 tg10 = 1,12 ⇒ vr = 11, 74.0, m/s b2 = ⇒ 4297, 04 6.0, 003 3600.957,5 2.π 0, 0458 − ÷.1,12 sin120 = 0, 0055m = 5, 5mm * Tính công suất chi phí cho bơm nước - Sơ tính theo công thức: Nb = GB H 3867,34.4,5 = = 0,107 ( ml ) 75.3600.ηb 75.3600.0, * Xây dựng đường cong cánh bơm - Số cánh bơm Z = 4÷8 Chọn Z = - Để đẩy nước liên tục mà không bị va đập dạng cánh bơm tốt cung tròn • Dạng đường cong cánh bơm xây dựng theo trình tự sau: 63 Vẽ hai cung tròn đồng tâm O bán kính r1 r2 Từ điểm B vòng tròn r2 dựng góc OBE = β2 Từ O kẻ BOK = β1 + β2, cắt vòng tròn r1 K Nối BK kéo dài cắt vòng tròn r1 điểm thứ 2: A Nối AB dựng trung trực AB, cắt BE E Lấy E làm tâm quay cung tròn bán kính EB = EA qua A B Cung AB dạng đường cong cánh bơm OE bán kính mayơ r0 1.4 Tính toán quạt gió Việc tính quạt cần đảm bảo cho lưu lượng không khí cần thiết L đủ làm nguội động Năng suất quạt gió động máy kéo thường lớn suất quạt động ôtô có Ne * Tính suất thực tế quạt Lt=60γ ( ) π R − r nq b.z.η b sin θ cos θ Trong đó: + γ trọng lượng riêng trung bình không khí , γ = 1,2 kG/m3 + nq số vồng quay quạt nq =3500v/ph + ηb hiệu suất tính đến lực cản không khí cửa ηb =0,6 + Z số cánh quạt + R =300 (mm) Bán kính từ mép cánh quạt tới trục quay + r = 80 (mm) Bán kính từ mép cánh quạt tới trục quay + b = 160 (mm) Bề rộng cánh quạt + θ = 450 Góc nghiêng cánh quạt so với luồng gió Thay số vào ta có : ( ) Lt = 60.1, 2.π 0, 32 − 0, 082 3500.0,16.6.0, sin 45.cos 45 = 26956, 54m3 / h 64 Yêu cầu đặt Lt L Trong L = 25200 m3/h lượng không khí cần thiết tính => Ta thấy yêu cầu thỏa mãn thông số quạt : θ = 450 , b = 160 mm , R =300 mm, r = 80 mm * Tính công suất chi phí cho quạt Nq = Z nq ( R − r ) b.sin θ 2090000 = 6.35003 ( 0,34 − 0, 084 ) 0,16 ( sin 45 ) 2090000 = 79,36ml Hệ thống bôi trơn 2.1 Nhiệm vụ hệ thống bôi trơn - Đưa dầu đủ áp suất số lượng đến bề mặt làm việc Giúp tạo màng dầu bôi trơn để giảm ma sát hao mòn - Lọc tạp chất làm nguồi dầu để đảm bảo tính lý hóa dầu - Rửa muội than, mạt kim loại bảo vệ bề mặt khỏi rỉ sét - Ngoài có nhiệm vụ lọc tạp chất làm mát dầu đảm bảo dầu bôi trơn làm việc bình thường 2.2 Các phương pháp bôi trơn - Vung té : Dùng kết cấu trục khuỷu có lắp cấu đặc biệt để vung dầu, để bôi trơn cho bề mặt - Loại cưỡng : Dùng bơm đẩy dầu với áp suất đén bề mặt làm việc có khe hở nhỏ 2.3 Xác định lưu lượng dầu hệ thống Theo lý thuyết bôi trơn ma sát ướt : Khi động làm việc, bề mặt ma sát ngăn cách với lớp dầu Do lưu lượng dầu hệ thống phụ thuộc vào số lượng trị số diện tích bề mặt ma sát Bôi trơn chủ yếu cho ổ trượt nên lượng dầu cần tính toán thông qua trạng thái nhiệt ổ trượt Mặt khác, dầu bôi trơn dẫn nhiệt nên tính toán theo lượng nhiệt cần thiết dẫn Ngoài phải tính đến lượng dầu bị cháy phải có lượng dầu dự trữ cần thiết ( khoảng 50÷60 %) * Theo thực nghiệm dầu bôi trơn chứa cácte Vd=(0,2÷0,45)Ne=0,25.140=35 lít * Lưu lượng dầu lưu thông hệ thống Qd=(20÷45)Ne=30.140=4200 l/h 2.4 Tính toán bơm dầu - Việc tính toán bơm dầu dựa sở tính suất bơm để đảm bảo lưu lượng dầu cần thiết - Bề rộng bánh phải thỏa mãn Vr > Qd 65 D.m.b.nbd 2660.Qd η = Qd ⇒ b = D.m.nbd η Vr= 2660 Trong + D đường kính quay vòng ban đầu banh chủ động D=40 mm + m môđun ăn khớp m =4 + b chiều dài + nbd số vòng quay bơm dầu nbd=ibd.n=1.3500=3500 v/ph + η hiệu suất phụ thuộc chất lượng chế tạo,độ nhớt ,độ mòn bơm độ quay không bơm η =0,7 2660.4200 = 28,5 mm ⇒ b= 40.4.3500.0, 3.Hệ thống khởi động 3.1 Mục đích làm việc hệ thống khởi động động Ban đầu động chưa làm việc, để khởi động động ta cần dùng nguồn nhiên liệu bên để quay trục khuỷu tới tốc độ khởi động n kđ = 250 vg/ph Để đảm bảo nhiên liệu bốc cháy,thường sử dụng động điện Động diesel có nkđ cao điều kiện tạo hỗn hợp đốt khó khăn nhiều, nhiên liệu phải tự bốc cháy áp suất nhiệt độ cao Do khởi động tốc độ thấp phát sinh lọt khí, tăng tổn thất nén khí Nên yêu cầu nkđ phải cao kết hợp giảm áp khởi động Vấn đề khởi động quan trọng đánh giá mặt : mức độ dễ sử dụng, tính tiết kiệm động cơ, suất thời gian sử dụng 3.2 Cân lượng cho trình khởi động Phương trình cân khởi động động : Lkd=LT+Lj+Lk Phương trình cân mô men khởi động động : Mkd=MT+Mj+Mk Trong : Lkđ, Mkđ :Công mô men khởi động cần truyền cho trục khuỷu LT, MT : Công mô men khắc phục ma sát Lk , Mk : Công mô men khắc phục trình nán giãn nở khí ban đầu, Lk=40,3.Vh Lj , Mj : Công mô men khắc phục trạng thái tĩnh tới trạng thái động * Công công ma sát Áp suất trung bình hệ thống 1/ n 0,2 + 1,31 kd η 1/ 100 PT = 66 - Ở nhiệt độ môi trường,với động buồng xoáy ta chọn nkđ =200 v/p η= 21(poazo) Độ nhớt tuyệt đối dầu nhờn nhiệt độ cho 1/4 250 1/3 PT = 0, + 1,31 ÷ 21 = 4,5kG / cm 100 Mô men lực ma sát MT = 716, 2.PT Vh i 900 Trong đó: - VhThể tích công tác xylanh ta có Vh=2,985 dm3=2985 m3 - i = : Số xilanh động chế tạo MT = 716, 2.4, 5.2985.6 = 64135, 71(kG.cm) = 641,36 ( kG.m ) 900 => - Chọn thời gian từ lúc trục có n = tới nkđ là: t = (s) ωkd = π nkd π 200 = = 20,94rad / s 30 30 - Vận tốc góc khởi động là: - Coi trục khuỷu động quay nhanh dần với gia tốc góc không ε= ωkd − ω 20,94 − = = 4,18rad / s ∆t đổi trị số gia tốc góc : - Góc quay ứng với gia tốc góc : ε t 4,18.52 α kd = kd = = 52, 25rad 2 Công ma sát : LT = M T α kd = 641,36.52, 25 = 33511,06 ( J ) * Công momen khắc phục từ trạng thái tĩnh tới trạng thái nkđ Mô men quán tính phần chuyển động quy đổi tới trục : IM = (1,1÷1,32) Ibđ = 1,3.3,375 = 4,39 (KG.m.s2) Công hao phí khắc phục từ trang thái tĩnh tới trạng thái nkđ : Lj = I M ωkđ 4,39.20,94 = = 962, 47 ( J ) 2 Mô men lực quán tính : Mj = I M ωkđ 4, 39.20,94 = = 18,38 ( KG.m ) 5 * Công mô men nén giãn nở khí ban đầu Công nén giãn nở khí ban đầu 67 Lk = 40,3.Vh =40,3.2,985 =120,3(J) Mô men cản lớn chống lại quay trục khuỷu là: π D S t K max k= M TKmax =20,15 (KG/cm2 ) :là lực tiếp tuyến lớn xác định đồ thị lúc tiếp tuyến ⇒ Mk= 20,15 π 1, 4692 1,762 = 30,08 N dm = 3,008 N m * Phương trình cân lượng động khởi động : Phương trình cân công động khởi động : Lkd=LT+Lj+Lk =33511,06 +962,47+120,3=34593,83 (J) Phương trình cân mô men động khởi động: Mkd=MT+Mj+Mk=641,36+18,38+3,008=662,75 (N.m) * Công suất cần thiết thiết bị khởi động Nkđ= ( Mkđ.ωkđ)/ ηm = (662,75.18,38)/0,96 = 12688,90104(W) ηm = 0,96 : Hiệu suất loại động khởi động 68 BẢNG THÔNG KẾ CÁC THÔNG SỐ CỦA DỐNG CƠ DIESEL D140 Tên động Công suất Số vòng quay Số xi lanh : dạng buồng đốt là: Hệ số thời kì : Thể tích làm việc động : Đường kính xilanh Hành trình piston : Lượng chi phí nhiên liệu cho động : Lượng chi phí nhiên liệu Hệ thống làm mát : Diện tích bề mặt tỏa nhiệt két nước : Công suất chi phí cho quạt gió Công suất chi phí cho bơm Hệ thống bôi trơn : Lượng dầu chứa te : Lưu lượng dầu bôi trơn hệ thống -Kích thước đòn gánh -Hệ số nạp thừa không khí -Góc mở sớm D 140 :Ne :140ml ; :3500 v/ph ; i =6 dang I ; buồng xoáy Vh =2,985dm3 ; D =146,9 mm S =176,2mm ge =312,8 g/l.h GT =43,79 kgnl/h ; Nước F =27,71 m2 ; Nq =79,36 ml Nb =0,107 ml -Góc đóng muộn λ= 380 – xupap nạp τ= 500- xupap xả -Hệ số truyền nhiệt Radiator K = 64 Kcal/m2.10.h - 69 Vd =35 l Qd=4200 l/h a= 55, b= 35 α= 1,35 ζ= 100 – xupap nạp φ= 120- xupap xả PHỤC LỤC NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH MATLAB VẼ ĐỒ THỊ %XAY DUNG CAC DUONG DAC TINH CUA DONG CO %Ten SV: NGUYỄN BÁ HUY % Lop: CKDL-58 % Nhom de:02 %=================================================== % XAY DUNG DO THI CHUYEN VI CAU PÍSTON x=F(phy), dm clc clear on phy=[0:0.1:4*pi]; %rad:so goc quay x= 0.881*[1-cos(phy)+(1-cos(2*phy))/16];%dm figure(1),hold on, grid on plot(phy,x),xlabel('phy[rad]'), ylabel('x[dm]'), title('DO THI HANH TRINH CUA PISTON') % XAY DUNG DO THI TOC DO CUA PISTON v= f(phy), dm/s clc clear on phy= [0:0.01:4*pi]; v=323.3*[sin(phy)+(sin(2*phy))/8]; % (dm/s)-van toc piston figure(1),hold on, grid on plot(phy,v), xlabel('phy [rad]'),ylabel('v[dm/s]'), title('DO THI TOC DO CUA PISTON'), %DO THI v=f(x) clc clear on phy=[0:0.01:4*pi]; x=0.881*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; v=323.3*[sin(phy)+(sin(2*phy))/8] figure(1),hold on,grid on plot(x,v),xlabel('x[dm]'),ylabel('v[dm/s]'), title('DO THI TOC DO CUA PISTON v=f(x)') %XAY DUNG DO THI GIA TOC CUA PISTON j=f(phy),dm/s^2 clc clear on phy=[0:0.01:4*pi]; j=367^2*pi*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; 70 figure(1),hold on,grid on plot(phy,j),xlabel('phy[rad]'),ylabel('j[dm/s^2]'), title('DO THI TOC DO GIA TOC CUA PISTON j=f(phy)') %XAY DUNG DO THI GIA TOC CUA PISTON j=f(x),dm/s^2 clc clear on phy=[0:0.01:4*pi]; x=0.881*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; j=367^2*pi*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; figure(1),hold on,grid on plot(x,j),xlabel('x[dm]'),ylabel('j[dm/s^2]'), title('DO THI TOC DO GIA TOC CUA PISTON j=f(x)') %XAY DUNG DO THI AP LUC QUAN TINH Pj=f(phy),kG/cm^2 clc clear on phy=[0:0.01:4*pi]; Pj=-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; figure(1),hold on,grid on plot(phy,Pj),xlabel('phy[rad]'),ylabel('Pj[kG/cm^2]'), title('DO THI AP LUC QUAN TINH pj=f(phy)') %XAY DUNG DO THI AP LUC QUAN TINH Pj=f(x),kG/cm^2 clc clear on phy=[0:0.01:4*pi]; x=0.881*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; pj=-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; figure(1),hold on,grid on plot(x,Pj),xlabel('x[dm]'),ylabel('Pj[kG/cm^2]'), title('DO THI AP LUC QUAN TINH pj=f(x)') %XAY DUNG DO THI CHI THI p-V clc clear on figure(1), hold on,grid on plot([186 3162],[1.23 0.85]) Vac=[3162:-0.01:186];%the tich qua trinh nen pac=0.85*(3162./Vac).^1.37;%ap suat qua trinh nen plot(Vac,pac) plot([186 3162],[1.23 3.76]) plot([186 186],[41.2 65.92]) Vzb=[279:0.01:3162]; %the tich qua trinh gian no pzb=65.92*(279./Vzb).^1.18; % ap suat qua trinh gian no plot(Vzb,pzb) plot([186 279],[65.92 65.92]) plot([0 2500],[1 1]) 71 xlabel('V[cm^3]'),ylabel('p[kG/cm^2]'), title('DO THI CHI THI p-V CUA DONG CO DIEZEL KY') gtext('r'),gtext('a'),gtext('c'),gtext('z1'),gtext('z'),gtext('b') gtext('ÐCT'),gtext('ÐCD'),gtext('p_0') axis([0 3500 70]) %XAY DUNG DO THI p-phy clc clear on figure(1),hold on,grid on xlabel('phy[rad]'),ylabel('pj[kG/cm^2]'), plot([0 pi],[1.23 0.85]); phy=[pi:0.01:2*pi]; x=8.811*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; Vac=186+(3162*x)/17.62;%the tich qua trinh nen pac=0.85*(3162./Vac).^1.37;%ap suat qua trinh nen plot(phy,pac) plot([2*pi 2*pi],[41.2 65.92]) plot([2*pi 381.4*pi/180],[65.92 65.92]); phy=[381.4*pi/180:0.01:3*pi]; x=8.81*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; Vzb=297+3162*x/17.62; %the tich qua trinh gian no pzb=65.92*(297./Vzb).^1.18; % ap suat qua trinh gian no plot(phy,pzb); plot([3*pi 4*pi],[3.76 1.23]) xlabel('phy[rad]'),ylabel('p[kG/cm^2]'), title('DO THI CHI THI p-phy CUA DONG CO DIEZEL KY') gtext('r'),gtext('a'),gtext('c'),gtext('z1'),gtext('z'),gtext('b') gtext('r'),gtext('DCT'), gtext('DCD') axis([-2 14 70]) %XAY DUNG DO THI pi&pj clc clear on phy=[0:0.01:4*pi]; pj=-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; figure(1),hold on,grid on plot(phy,pj),xlabel('phy[rad]'),ylabel('pj[kG/cm^2]'), plot([0 pi],[1.23 0.85]); phy=[pi:0.01:2*pi]; x=8.81*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; Vac=186+(3162*x)/17.62;%the tich qua trinh nen pac=0.85*(3162./Vac).^1.37;%ap suat qua trinh nen plot(phy,pac) plot([2*pi 2*pi],[41.2 65.92]) 72 plot([2*pi 381.4*pi/180],[65.92 65.92]) plot([381.4*pi/180 381.4*pi/180],[41.2 65.92]) phy=[381.4*pi/180:0.01:3*pi]; x=8.81*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; Vzb=279+3162*x/17.62; %the tich qua trinh gian no pzb=65.92*(279./Vzb).^1.18; % ap suat qua trinh gian no plot(phy,pzb); plot([3*pi 4*pi],[3.76 1.23]) xlabel('phy[rad]'),ylabel('p[kG/cm^2]'), title('DO THI CHI THI pi&pj CUA DONG CO DIEZEL KY') gtext('pj'),gtext('pi'), axis([-2 14 -50 70]) %XAY DUNG DO THI AP LUC DOC TRUC pi+pj=f(phy) clc clear on phy=[0:0.001:pi]; x=8.81*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; Vra=186+3162*x/17.62; pra=-6.68*10^(-5)*Vra+1.115; pj=-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; p=pra+pj;%kG/cm^2 figure(1),hold on,grid on plot(phy,p); xlabel('phy[rad]'),ylabel('p[kG/cm^2]'), phy=[pi:0.001:2*pi]; x=8.81*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; Vac=186+(3162*x)/17.62;%the tich qua trinh nen pac=0.85*(3162./Vac).^1.37;%ap suat qua trinh nen pj=-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; plot(phy,pac+pj) plot([2*pi 2*pi],[41.2-42.9625 65.92-42.9625]) phy=[2*pi:0.001:381.4*pi/180]; p=65.92-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; plot(phy,p); plot([381.4*pi/180 381.4*pi/180],[27.6 3]); phy=[381.4*pi/180:0.001:3*pi]; x=8.81*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; Vzb=279+3162*x/17.62; %the tich qua trinh gian no pzb=65.92*(279./Vzb).^1.18; % ap suat qua trinh gian no pj=-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; plot(phy,pzb+pj); phy=[3*pi:0.001:4*pi]; x=8.81*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; Vbr=186+(3162*x)/17.62; pbr=6.16*10^(-4)*Vbr+0.975; 73 pj=-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; p=pbr+pj; plot(phy,p); xlabel('phy[rad]'),ylabel('p[kG/cm^2]'), title('DO THI AP LUC DOC TRUC p=pi+pj=f(phy) CUA DONG CO DIEZEL KY') gtext('p=pi+pj'), axis([-2 14 -50 40]) %DO THI LUC DOC BIEN s=f(phy) clc clear on phy=[0:0.001:pi]; x=8.81*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; Vra=186+3162*x/17.62; pra=-6.68*10^(-5)*Vra+1.115; pj=-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; p=pra+pj;%kG/cm^2 s=p./sqrt(1-(0.25*sin(phy)).^2); figure(1),hold on,grid on plot(phy,s); xlabel('phy[rad]'),ylabel('s[kG/cm^2]'), phy=[pi:0.001:2*pi]; x=8.81*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; Vac=186+(3162*x)/17.62;%the tich qua trinh nen pac=0.85*(3162./Vac).^1.37;%ap suat qua trinh nen pj=-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; s=pac+pj; plot(phy,s); plot([2*pi 2*pi],[41.2-42.9625 65.92-42.9625]) phy=[2*pi:0.001:381.4*pi/180]; p=65.92-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; s=p./sqrt(1-(0.25*sin(phy)).^2); plot(phy,s); phy=[381.4*pi/180:0.001:3*pi]; x=8.81*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; Vzb=279+3162*x/17.62; %the tich qua trinh gian no pzb=65.92*(279./Vzb).^1.18; % ap suat qua trinh gian no pj=-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; p=pzb+pj; s=p./sqrt(1-(0.25*sin(phy)).^2); plot(phy,s); phy=[3*pi:0.001:4*pi]; x=8.81*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; Vbr=186+(3162*x)/17.62; pbr=6.16*10^(-4)*Vbr+0.975; pj=-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; p=pbr+pj; s=p./sqrt(1-(0.25*sin(phy)).^2); plot(phy,s); xlabel('phy[rad]'),ylabel('s[kG/cm^2]'), 74 title('DO THI AP LUC DOC BIEN s=f(phy) CUA DONG CO DIEZEL KY') gtext('s=f(phy)'), axis([-2 14 -50 40]) %DO THI AP LUC NGANG n=f(phy) clc clear on phy=[0:0.001:pi]; x=8.81*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; Vra=186+3162*x/17.62; pra=-6.68*10^(-5)*Vra+1.115; pj=-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; p=pra+pj;%kG/cm^2 n=p.*sin(phy)./sqrt(16-(sin(phy)).^2); figure(1),hold on,grid on plot(phy,n); xlabel('phy[rad]'),ylabel('n[kG/cm^2]'), phy=[pi:0.001:2*pi]; x=8.81*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; Vac=186+(3162*x)/17.62;%the tich qua trinh nen pac=0.85*(3162./Vac).^1.37;%ap suat qua trinh nen pj=-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; p=pac+pj; n=p.*sin(phy)./sqrt(16-(sin(phy)).^2); plot(phy,n); phy=[2*pi:0.001:381.4*pi/180]; p=65.92-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; n=p.*sin(phy)./sqrt(16-(sin(phy)).^2); plot(phy,n); plot([381.4*pi/180 381.4*pi/180],[3 0.2]); phy=[381.4*pi/180:0.001:3*pi]; x=8.81*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; Vzb=279+3162*x/17.62; %the tich qua trinh gian no pzb=65.92*(279./Vzb).^1.18; % ap suat qua trinh gian no pj=-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; p=pzb+pj; n=p.*sin(phy)./sqrt(16-(sin(phy)).^2); plot(phy,n); phy=[3*pi:0.001:4*pi]; x=8.81*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; Vbr=186+(3162*x)/17.62; pbr=6.16*10^(-4)*Vbr+0.975; pj=-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; p=pbr+pj; n=p.*sin(phy)./sqrt(16-(sin(phy)).^2); plot(phy,n); xlabel('phy[rad]'),ylabel('n[kG/cm^2]'), title('DO THI AP LUC NGANG n=f(phy) CUA DONG CO DIEZEL KY') gtext('n=f(phy)'), axis([-2 14 -6 6]) 75 %DO THI AP LUC TIEP TUYEN t=f(phy) clc clear on phy=[0:0.001:pi]; x=8.81*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; Vra=186+3162*x/17.62; pra=-6.68*10^(-5)*Vra+1.115; pj=-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; p=pra+pj;%kG/cm^2 t=p.*sin(phy)+p.*0.25.*cos(phy).*sin(phy)./sqrt(1-(0.25*sin(phy)).^2); figure(1),hold on,grid on plot(phy,t); xlabel('phy[rad]'),ylabel('t[kG/cm^2]'), phy=[pi:0.001:2*pi]; x=8.81*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; Vac=186+(3162*x)/17.62;%the tich qua trinh nen pac=0.85*(3162./Vac).^1.37;%ap suat qua trinh nen pj=-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; p=pac+pj; t=p.*sin(phy)+p.*0.25.*cos(phy).*sin(phy)./sqrt(1-(0.25*sin(phy)).^2); plot(phy,t); phy=[2*pi:0.001:381.4*pi/180]; p=65.92-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; t=p.*sin(phy)+p.*0.25.*cos(phy).*sin(phy)./sqrt(1-(0.25*sin(phy)).^2); plot(phy,t); phy=[381.4*pi/180:0.001:3*pi]; x=8.81*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; Vzb=279+3162*x/17.62; %the tich qua trinh gian no pzb=65.92*(279./Vzb).^1.18; % ap suat qua trinh gian no pj=-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; p=pzb+pj; t=p.*sin(phy)+p.*0.25.*cos(phy).*sin(phy)./sqrt(1-(0.25*sin(phy)).^2); plot(phy,t); plot([381.4*pi/180 381.4*pi/180],[1 13]); phy=[3*pi:0.001:4*pi]; x=8.81*[(1-cos(phy))+(1-cos(2*phy))/16]; Vbr=186+(3162*x)/17.62; pbr=6.16*10^(-4)*Vbr+0.975; pj=-34.37*[cos(phy)+(cos(2*phy))/4]; p=pbr+pj; t=p.*sin(phy)+p.*0.25.*cos(phy).*sin(phy)./sqrt(1-(0.25*sin(phy)).^2); plot(phy,t); xlabel('phy[rad]'),ylabel('t[kG/cm^2]'), title('DO THI AP LUC TIEP TUYEN t=f(phy) CUA DONG CO DIEZEL KY') gtext('t=f(phy)'), axis([-2 14 -25 25]) 76 % XAY DUNG DO THI DO DICH CHUYEN CUA XUPAP hx=f(bta),mm clc clear on figure (1), hold on, grid on bta=[0:0.01:20*pi/180];%rad hx1=142.09*(1-cos(bta));% mm plot(bta,hx1); bta=[20*pi/180:0.1:57*pi/180]; hx2= -29.3 + 51.9*cos(57*pi/180-bta); plot(bta,hx2); xlabel('bta[rad]'), ylabel('h_x[mm]'), title('DO THI DO DICH CHUYEN CUA XUPAP h_x=f(bta)'), gtext('h_x=f(bta)'),gtext('h_x1=f(bta)'),gtext('h_x2=f(bta)'), axis([0 1.2 14]) 77 ... toán thiết kế động Nội dung tính toán thiết kế bao gồm phần: Phần : Tính toán nhiệt trình => Tìm D,S Phần : Tính toán động lực học động học cấu biên tay quay Phần : Tính toán động lực học động. .. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (NHÓM ĐỀ:02) 1.Yêu cầu thiết kế: - Công suất động Ne= 140(ml) - Số vòng quay n = 3500(v/p) - Số xi lanh i = - Hệ số thời kì τ= - Dạng buồng đốt :... TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU BIÊN_TAY QUAY Cơ cấu biên tay quay cấu gồm chi tiết liên hợp với để thực chu trình làm việc động biến chuyển động tịnh tiến piston kỳ cháy dãn nỡ thành chuyển động