Đồ án thiết kế động đốt D4V4-0515 Contents LỜI NÓI ĐẦU Động đốt ngày phát triển mạnh số lượng chất lượng, đóng góp vai trò quan trọng nhiều lĩnh vực kinh tế, xã hội, khoa học công nghệ Mặc dù khoa học công nghệ đạt thành tựu đáng kể động đốt tất dựa nguyên lý động cổ điển, tảng sở để tiếp tục nghiên cứu, sáng tạo, phát triển hoàn thiện động đốt Môn học Kết cầu tính toán động đốt môn học chuyên ngành động đốt với tảng sở kết cấu tính toán động đốt mà sinh viên ngành động đốt cần nắm vững Đồ án môn học “Thiết kế động đốt trong” đồ án quan trọng giúp cho sinh viên hiểu sâu kiến thức học, nắm vững kiến thức cách chủ động, lý giải nguyên lý tượng có liên quan Trong trình thực đồ án, em cố gắng tìm tòi, nghiên cứu tài liệu, làm việc cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt Tuy nhiên, thân kinh nghiệm việc hoàn thành đồ án lần thiếu sót Trang Đồ án thiết kế động đốt D4V4-0515 Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy tận tình truyền đạt lại kiến thức quý báu cho em Đặc biệt, em xin gởi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Quang Trung nhiệt tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án Đà Nẵng, ngày tháng 12 năm 2015 Sinh viên HOÀNG THANH LONG CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ 1.1) Các thông số cần chọn: Trong việc tính toán thiết kế động để phù hợp sử dụng ta cần phải tính chọn thông số cần thiết cho việc tính thiết kế, việc chọn thông số phải phù hợp dựa dãy số kinh nghiệm cho trình tính toán động đạt hiệu cao 1) Áp suất môi trường: Theo quy ước áp suất môi trường p0= 0.1 Mpa 2) Áp suất khí nạp: Yêu cầu động thiết kế phải có tăng áp tua bin khí p k chọn khoảng pk = (0.14 – 0.4) ta chọn pk = 0.14 Mpa 3) Nhiệt độ không khí nạp mới: Nhiệt độ không khí nạp phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình môi trường.ta chọn tkk = 250C Vậy To = 25+273 = 298K Trang Đồ án thiết kế động đốt D4V4-0515 4) Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp Tk Đối với động diesel kỳ tăng áp có két làm mát ta có Với chênh lệch nhiệt độ trước sau két làm mát trung gian thường có giá trị khoảng chọn Và m số dãn nở đa biến trung bình thông thường chọn m = 1.4 Vậy ta có 5) Áp suất cuối trình nạp: Đối với động tăng áp pa = (0.9 – 0.96)pk chọn pa = 0.9pk = 0.9*0.14=0.126Mpa 6) Áp suất khí sót: Đối với động diesel cao tốc ta chọn pr=(1.05-1.1)pth chọn pr=1.05 pth Trong pth động lắp tua bin tăng áp pth=(0.75-0.9)pk , ta chọn pth=0.78pk=0.1092Mpa pr=1.05*1.092=0.115Mpa 7) Nhiệt độ khí sót Tr: Giá trị Tr phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác tỷ số nén, tốc độ quay n.thường giá trị Tr khoảng Tr =(700-900) ,ta chọn Tr = 700K 8) Độ tăng nhiệt độ khí nạp : Mức độ sấy nóng khí nạp pụ thuộc vào tốc độ lưu thông khí nạp,thời gian tiếp xúc khí nạp với bề mặt nóng… động diesel thường giá trị nằm khoảng ta chọn 9) Hệ số nạp thêm : Biểu thị tương quan lượng tăng tương đối hỗn hợp công tác với lượng khí công tác chiếm chổ thể tích Va thường ta chọn Trang Đồ án thiết kế động đốt D4V4-0515 10) Hệ số quét buồng cháy : Động thiết kế động tăng áp tuabin khí có ta chọn 11) Hệ số dư lượng không khí : Đối với động diesel tăng áp có hệ số dư lượng không khí ta chọn 12) Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt : Đối với động diesel tăng áp thường ,ở ta chọn chọn 13) Hệ số lợi dụng nhiệt điểm z: Hệ số lợi dụng nhiệt thông số biểu thị mức độ lợi dụng nhiệt trình cháy hay tỷ lệ lượng nhiên liệu điểm z.đối với động diesel ta chọn 0.75 14) Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b: Đối với động diesel cao tốc có tăng áp thường ta chọn 15) Hệ số hiệu đính đồ thị công Để đánh giá phần hao hụt đồ thị công thực so với đồ thị công tính toán, thường ta chọn 1.2) Tính toán trình công tác: 1.2.1) Hệ số khí nạp : Hệ số nạp tính theo công thức: Trong m số nén đa biến trung bình không khí Chọn m = 1.5 Vậy: 1.1.3) Hệ số khí sót Trang Đồ án thiết kế động đốt D4V4-0515 Trường hợp có quét buồng cháy hệ số khí sót tính công thức: Vậy 1.1.4) Nhiệt độ cuối trình nạp Ta: Đối với động diesel nhiệt độ khí nạp tính công thức: Vậy 1.3) Tính toán thông số trình nén: 1.3.1) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí nạp mới: Với loại khí O2,N,CO không khí Vậy 1.3.2) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản vật cháy: Đối với động diesel có (đã chọn động tăng áp) ta có: Thay số ta được: Vậy : kg/kmol.K 1.3.3) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp khí: Theo công thức: Theo số liệu ta có: Trang Đồ án thiết kế động đốt D4V4-0515 => 1.3.4) Chỉ số nén đa biến trung bình n1: Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc nhiều yếu tố tỷ lệ hòa khí,loại buồng cháy,các thông số kết cấu động số nén đa biến trung bình xác định cách gần theo phương trình cân nhiệt: Xét Qac=0 ta có: Với giá trị n1=(1.32-1.39) ta dùng phương pháp mò nghiệm để giải gần cách cho giá trị n1 chạy khoảng đến vế phải trừ vế trái nhỏ 0.2% ta tìm n1= 1.3682,khi vp-vt=0.0001639) để có kết cấu bơm nhỏ gọn người ta thường chọn tỷ số truyền trục bơm nước trục khuỷu nên ta có: (1) Trong công suất bơm(công suất cần thiết để dẫn động bơm) tính từ công thức: Với Gb lưu lượng lý thuyết bơm tạo tính pn áp suất bơm tạo ta chọn hiệu suất giới ta chọn Vậy : Nên theo (1) ta có: Ta có sơ đồ tính trục sau: Đồ án thiết kế động đốt D4V4-0515 Như dựa vào sơ đồ ta tính sơ đường kính trục là: Với ta chọn = Nên Nhưng theo tiêu chuẩn ta chọn Theo công thức kinh nghiệm ta có: Chọn Nên r0=7mm Suy ra: Ta chọn Đồ án thiết kế động đốt D4V4-0515 - Vận tốc vòng cánh bơm chổ nước ra: Trong đó: chọn chọn pn áp suất cột áp bơm tạo chọn Và hiệu suất thủy lực thường = 0.6-0.7 chọn => - Bán kính bánh công tác r2: Ta có - Vận tốc vòng bánh bơm chổ nước vào: - Góc hợp w1 u1: Ta có: nên - Chiều cao cánh bơm chổ nước vào: Ta có: Trong đó: Z số cánh bánh công tác Z=4-8 cánh ta chọn Z=4 cánh chiều dày cánh chổ nước vào chọn Vậy - Chiều cao cánh bơm chổ nước ra: Ta có: Trong đó: chiều dày cánh chổ nước vào chọn Đồ án thiết kế động đốt D4V4-0515 Và Cr tốc độ ly tâm nước chổ xác định theo quan hệ: Nên : lấy • Tính quạt gió: - Lưu lượng quạt : Với ta chọn nhiệt độ trung bình không khí t k=50 0C.và p0 áp suất khí p0=0.1Mpa Vậy Ckk tỷ nhiệt không khí Ckk=1005J/kg.độ độ chênh nhiệt độ không khí qua két chọn Suy : - Diện tích đón gió phận tản nhiệt két nước: Với tốc độ không khí qua két thường tính đến tốc độ chuyển động ô tô 12-15 km/h , Ta chọn Vậy : - Đường kính cánh quạt: Đồ án thiết kế động đốt D4V4-0515 Thường giá trị đường kính quạt (0.25-0.65) m theo tính toán ta thấy phù hợp - Đường kính may quạt: Ta chọn : - Đường kính quạt : Đường kính quạt ta chọn giá trị cho lớn đường kính may quạt đảm bảo tính bề dày cánh quạt có kích thước nằm giớ hạn cho phép mà đảm bảo lưu lượng quạt ta chọn r = 10cm - Số vòng quay quạt gió: Với u vận tốc vòng quạt: hệ số phụ thuộc vào dạng cánh cánh phẳng ta chọn sức cản khí động dòng khí chọn Suy : Vậy : - Chiều rộng cánh quạt : Trong đó: R bán kính quạt r bán kính quạt.với r ta chọn giá trị cho lớn đường kính may phải đảm bảo cho bề rộng cánh quạt tính phải nằm giới han cho phép.ở ta chọn sơ r = 0.1m Đồ án thiết kế động đốt D4V4-0515 góc nghiêng cánh chon nq số vòng quay quạt thay số ta : ta thấy giá trị bề rộng cánh quạt tính nằm giới hạn cho phép (4070mm) việc chọn r = 0.1m hợp lý • Tính két nước: Diện tích bề mặt truyền nhiệt cho môi chất làm mát két nước (diện tích tiếp xúc với không khí) Với hệ số truyền nhiệt từ nước đến thành ống có giá trị nằm khoảng chọn hệ số tản nhiệt từ bề mặt ống đến không khí chiều dày thành ống chọn hệ số dẫn nhiệt vật liệu hệ số tăng diện tích chọn độ chênh nhiệt độ trung bình môi chất làm mát môi chất làm mát Vậy ta tìm Nên - Kích thước két nước làm mát: Do tỷ lệ nên bề mặt đón gió két nước phải có hình dạng vuông,nên ta có kích thước chiều rộng cao két nước là: Đồ án thiết kế động đốt D4V4-0515 - Số ống chứa môi chất làm mát(nước): Như ta chọn hệ số hiệu nên ta có diện tích bên thành ống F1 là: Suy số ống cần thiết có két nước là: Trong đó: F diện tích xung quanh ống Theo giá trị kinh nghiệm kích thước tiết diện ngang ống thường khoảng x ta chọn kích thước tiết diện ngang ống 20x4 Vậy ta có F= 2*(0.02+0.004)*0.48 Với 0.48 chiều cao két nước Suy ra: Ta chọn 150 ống - Hệ số hiệu quả: TÀI LIỆU THAM KHẢO Đồ án thiết kế động đốt D4V4-0515 [1] Nguyên lý động đốt GS-TS Nguyễn Tất Tiến NXB giáo dục - 2000 [2] Kết cấu tính toán động đốt tập I, II, III Nguyễn Đức Phú Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp Hà Nội 1977 [3].Giáo trình kết cấu tính toán động đốt Khoa khí giao thông – ĐHBK Đà Nẵng.\ [3] Hướng dẫn đồ án thiết kế động đốt Th.s Nguyễn Quang Trung [4] Catalog Engine ISUZU 4JB1-TC Mechanical Specification & Structure Lấy trang : http://www.docme.ru/doc/279271/nkr-4jb Ngoài có tham khảo số tài liệu: Giáo trình giảng dạy thầy môn động đốt – Khoa khí giao thông – ĐHBK Đà Nẵng [...]... cơ.với kiểu làm mát này nó mang lại hiệu suất làm mát cao do Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515 tỷ nhiệt của nước lớn nên có thể nhận được lượng nhiệt lớn từ động cơ,làm việc tin cậy và ít ồn.dưới đây là sơ đồ hệ thống làm mát của động cơ 4JB1-TC Hình 3-1: Hệ thống làm mát trên động cơ 4JB1-TC 1.nắp két nước;2.thùng giãn nỡ;3.đầu xylanh;4.két nước;5.quạt làm mát;6.van hằng nhiệt;7.bơm nước;8.bộ... nước;2.Thùng giãn nỡ;3.Đầu xylanh;4.Két nước;5.Quạt làm mát;6.Van hằng nhiệt;7.Bơm nước;8.Bộ sấy;9.Bộ làm mát dầu nhờn;10.Thiết bị khởi động khi động cơ ở trạng thái nguội;11.Bơm phun nhiên liệu Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát loại này như sau: Nước trong két nước 1 được bơm 7 hút qua đường ống hút và đẩy vào làm mát thân động cơ,nắp xylanh sau đó sẽ đi tới van hằng nhiệt 6,tại đây nếu nước... Đồ thi phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 2.10) Đồ thị lực tác dụng lên đầu to thanh truyền 0 Trang 23 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515 Đồ thị này thường được vẽ bằng cách dùng tờ giấy bóng,cách vẽ như sau: Dùng 1 tờ giấy bóng trên tờ giấy này vẽ một vòng tròn bán kính bất kỳ sao cho điểm 00 cắt đường tâm của đầu to thanh truyền(tức phía dương của trục Z trên đồ thị này) và trên vòng tròn này... thị mài mòn chốt khuỷu CHƯƠNG III PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ CHỌN THAM KHẢO I) Tổng quan và đặc điểm chung của động cơ chọn tham khảo Động cơ chọn tham khảo là loại động cơ 4JB1-TC của hãng ISUZU Đây là loại động cơ 4 kỳ có kết cấu gồm 4 xylanh được bố trí thẳng hàng,thứ tự làm việc của các xylanh(thứ tự nổ) là 1-3-4-2 tương ứng với góc công tác là 1800 góc quay trục khuỷu Đồ án thiết kế... trục tung là trục vuông góc với trục hoành tại điểm chết trên Ta có công thức tính lực quán tính là : Với m là khối lượng chuyển động tịnh tiến của piston và thanh truyền quy dẫn về đầu nhỏ thanh truyền tính trên một đơn vị diện tích đỉnh piston: Trang 14 Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515 Vậy khi piston ở điểm chết trên thì lực quán tính sẽ đạt cực đại ta có: Và tại điểm chết dưới thì lưc quán... phối,với loại bơm này thì chỉ cần 1 cặp piston xylanh của bơm và nhiên liệu được phân phối tới các xylanh động cơ theo đúng thứ tự nổ nhờ hệ thống phân phối của bơm Dưới đây là sơ đồ hệ thống nhiên liệu của động cơ 4JB1-TC Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515 Hình 3-2: Hệ thống nhiên liệu động cơ 4JB1-TC 1.Ống tràn (đường dầu thừa); 2.Vòi phun; 3.Van cắt nhiên liệu kiểu điện từ; 4.Thùng dầu; 5.Thiết... chi tiết này sẽ chiếm khoảng 25-35% nhiệt lượng do cháy tỏa ra.vì vậy các chi tiết đó sẽ bị nung nóng mãnh liệt khi đó nhiệt độ của các chi tiết sẽ cao dẫn đến: - làm giảm sức bền,độ cứng vững và tuổi thọ của động cơ - Làm giảm độ nhớt của dầu bôi trơn gây ra tăng tổn thất ma sát - Gây bó kẹt piston do biến dạng nhiệt - Làm giảm lượng khí nạp vào xylanh Dó đó trong động cơ cần phải có hệ thống làm... 5400-7200 • Do áp suất cực đại khi cháy không xuất hiện ngay ở 360 0 mà muộn hơn nên hơn nữa do đồ thị công thực tế có hiệu chỉnh (có bo tròn)vậy để tăng tính chính xác của đồ thị ta cần lấy thêm điểm 3650 và sau đó góc tăng trở lại là 100 2.5) Đồ thị khai triển lực quán tính Pj Đồ thị này có thể tiến hành theo 2 cách cách thứ nhất là làm giống với cách vẽ đồ thị khai triển đồ thị công nhưng do độ chính... -3.9 -3.7 -3.0 -1.9 -0.6 0.9 2.2 3.2 3.6 3.4 2.7 1.5 0.0 Hình 2-5: Đồ thị lực tiếp tuyến T,lực ngang N, pháp tuyến Z 2.8) Vẽ đồ thị tổng lực tiếp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu Đồ thị tổng lực tiếp tuyến vẽ được nhờ tính các giá trị lực tiếp tuyến tác dụng lên từng chốt khuỷu theo thứ tự làm việc của các xylanh sau đó cộng các lực tác dụng này tại các thời điểm ta có tổng lực tiếp tuyến tác dụng lên chốt... tự làm việc là 1-3-4-2 với loại động cơ bốn kỳ nên ta có góc công tác theo đó ta tìm được góc lệch giữa các khuỷu khi khuỷu thứ nhất đang ở góc quay 00 là:,,và vậy ta có bảng giá trị tính được như sau: Bảng 2-4: Bảng giá trị biểu diễn tổng lực tiếp tuyến T1(mm T2(mm Trang 20 T3(mm T4(mm Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200