Động cơ đốt trong - Đồ án Tính toán động cơ đốt trong

ΔT= 29,5o C = 302,5 oK 1.2.6. Nhiệt độ khí sót( khí thải) T. Nhiệt độ khí sót phụ thuộc vào chủng loại động cơ. Nếu quá trình giãn nở càng triệt để. Nhiệt độ T càng thấp Thông thường ta có thể chọn: T= 700o K-100o K Thông thường ta có thể chọn T=700oK 1.2.7. Hiệu số hiệu đỉnh tỉ nhiệt λ. TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 12 Hệ số hiệu định tỷ nhiệt λ được chọn theo hệ số dự 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 Đối với động cơ đang tính là động cơ diesel có α > 1,4 có thể chọn λ =1,10 1.2.8. Hệ số quét buồng cháy λ: Vì đậy là động cơ không tăng áp nên ta chọn λ = 1 1.2.9. 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 = 1,0316 1.2.10. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ζ : Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ζ phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ Với các loại động cơ diezel ta thường chọn: ζ = 0,70 -0,85 Chọn ζ= 0,75. 1.2.11. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ζ: Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ζ tùy thuộc vào loại động cơ xăng hay là động cơ diezel. Với các loại động cơ diezel ta thường chọn: ζ =0,80-0,90 1.2.12. Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công φ. Thể hiện sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ với chu trình công tác thực tế. Sự sai lệch giữa chu trình thực tế với chu trình tính toán của động cơ xăng ít hơn động cơ diezel vì vậy hệ số φ của động cơ xăng thường chọn hệ số lớn. Có thể chọn φ trong phạm vi: φ= 0,92-0,97 Nhưng đây là động cơ diezel nên ta chọn φ =0,97 2. Tính toán các quá trình công tác: 2.1. Tính toán quá trình nạp: 2.1.1. Hệ số khí sót γ. Hệ số khí sót γr được tính theo công thức: λ λ λ λ Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót m= 1,45 ÷ 1,5 Chọn m= 1,5 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 13 2.1.2. Nhiệt độ cuối quá trình nạp T. Nhiệt độ cuối quá trình nạp T được tính theo công thức: λ γ γ 2.1.3. Hệ số nạp ηv : η λ λ λ η 2.1.4. Lượng khí nạp mới M: Lượng khí nạp mới M được xác định theo công thức sau: η ê ệ Trong đó: Vậy: ê ệ 2.1.5. Lượng không khí lý thuyết cần để đôt cháy 1kg nhiên liệu M: Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1 kg nhiên liệu M được tính theo công thức: ê ệ TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 14 Vì đây là động cơ Diezel nên ta chọn C=0,87; H=0,126; O= 0,004 ê ệ 2.1.6. Hệ số dư lượng không khí α. Vì đây là động cơ diezel nên: α 2.2. Tính toán quá trình nén: 2.2.1. Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí: độ 2.2.2. 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: độ độ 2.2.3. Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp: Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén tính theo công thức sau: độ 2.2.4. Chỉ số nén đa biến trung bình n1: Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào thông số kết cấu vầ thông số vận hành như kích thước xi lanh, loại buồng cháy, số vòng quay, phụ tải, trạng thái nhiệt độ động cơ Tuy nhiên n tang hay giảm theo quy luật sau: Tất cả các nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n tăng. Chỉ số nén đa biến trung bình n được xác định bằng cách giải phương trình sau: TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 15 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 Vì vậy ta chọn n theo điều kiện bài toán đến khi nào thỏa mãn điều kiện bài toán thay n vào vế trái và vế phải của phương trình trên và so sánh, nếu sai số giữa hai vế của phương trình thỏa mãn <0,2% thì đạt yêu cầu. Sau khi chọn các giá trị của n ta thấy n =1,3685 thỏa mãn điều kiện bài toán. 2.2.5. Áp suất cuối quá nén P: Áp suất cuối quá trình nén P được xác định theo công thức: P = P. ε = 0.088.161,3685 = 3,9037 (MPa) 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 = 340,8.161,3685-1 =944,9 (° K) 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 + M= M(1 + γr ) = 0,8191.(1+0,0693) = 0,88 2.3. Tính toán quá trình cháy: 2.3.1. Hệ số thay đổi phần tử lí thuyết β: Ta có hệ số thay đổi phần tử lý thuyết β được xác định theo công thức: Trong đó độ tăng mol của các loại động cơ được xác định theo công thức sau: Đối với động cơ diezel thì Do đó: 2.3.2. Hệ số thay đổi phân tử thực tế β: (Do có khí sót) Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác định theo công thức: 2.3.3. Hệ số thay đổi phần tử thực tế tại điểm z βz: (Do cháy chưa hết) TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 16 Ta có hệ số thay đổi phần tử thực tế tại điểm z βz được xác định theo công thức: Trong đó 2.3.4. Lượng sản vật cháy M: Ta có lượng sản vật cháy M được xác đinh theo công thức: M= M + ΔM = .M1 = 1,0386.0,8507 =0,8507 2.3.5. Nhiệt độ tại điểm z Tz: Đối với động cơ diezel, tính nhiệt độ Tz bằng cách giải phương trình cháy λ β (3) Trong đó: - QH : là nhiệt trị của nhiên liệu, thông thường ta chọn: QH = 42,5.10 3 (kJ/kg.nl) : là tỉ nhiệt mol đẳng áp trung bình của sản vật cháy tại z là (4) Từ (3),(4),(5) ta có: Giải phương trình trên với a’’=29,05697; b’’=0,00264 ta được: Tz=2032,7 2.3.6. Áp suất tại điểm z pz: Ta có áp suất tại điểm pz được xác định theo công thức: Với λ là hệ số tăng áp: CHÚ Ý: -Đối với động cơ diezel hệ số tăng áp λ được chọn sơ bộ ở phần thông số chọn. Sau khi tính toán thì hệ số giãn nở ρ phải đảm bảo ρ < λ nếu không thì phải chọn lại λ. - λ được chọn sơ bộ trong khoảng 1,5 ÷ 2 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 17 Ở đây ta chọn λ=1,8 Vậy p= 1,83.3,9037= 7,0267. 2.4. Tính toán quá trình dãn nở: 2.4.1. Hệ số giãn nở sớm ρ: Qua quá trình tính toán ra tính được ρ= 1,2344 thỏa mãn điều kiện ρ < λ. 2.4.2 .Hệ số giãn nở sau δ : Ta có hệ số giãn nở sau δ được xác định theo công thức: 2.4.3. Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2: Trong đó: Tb: là nhiệt trị tại điểm b và được xác định theo công thức: H * : là nhiệt trị tính toán Đối với động cơ diezel H * = H = 42,500 (kJ/Kg n.l) Qua kiệm nghiệm tính toán thì ta chọn được n2= 1,244. Thay n2 vào 2 vế phương trình trên ta so sánh, ta thấy sai số giữa 2 vế <0,2% nên n2 chọn là đúng. 2.4.4. Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở Tb: 2.4.5. Áp suất cuối quá trình giãn nở pb: Áp suất cuối quá trình giãn nở Pb được xác định theo công thức: 2.4.6. Tính nhiệt độ khí thải Trt: Ta tính được Trt=787,65 ( o K). So sánh với nhiệt độ khí thải đã chọn ban đầu thõa mãn điều kiện không vượt quá 15% 2.5. Tính toán các thông số chu trình công tác 2.5.1. Áp suất chỉ thị trung bình P’i: Đây là động cơ diezel áp suất chỉ thị trung bình P’I được xác định theo công thức: TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 18 Qua tính toán thực nghiệm ta tính được P’I = 0,7364 (MPa) 2.5.2. Áp suất chỉ thị trung bình thực tế Pi: Do đó 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 bằng công thức: Trong đó φd_hệ số hiệu đính đồ thị công. Chọn theo tính năng và chung loại động cơ. 2.5.3.Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi: Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi: 2.5.4.Hiệu suất chỉ thị ηi: Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị ηi: 2.5.5.Áp suất tổn thất cơ giới Pm: Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và được 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: Đối với động cơ diezel cao tốc dùng cho ôtô (Vtb>7): 2.5.6. Áp suất có ích trung bình Pe: Ta có công thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế được xác định theo công thức: Ta có trị số Pe tính quá trình nạp Pe (nạp) =0,6768 và Pe=0,6736 thì không có sự chênh lệch nhiều nên có thể chấp nhận được 2.5.7. Hiệu suất cơ giới ηm: Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới: 2.5.8.Suất tiêu hao nhiên liệu ge: Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là: 2.5.9. Hiệu suất có ích ηe: Ta có công thức xác định hiệu suất có ích ηe được xác định theo công thức: 2.5.10. Kiểm nghiệm đường kính xy lanh D theo công thức: TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 19 Mặt khác Ta có sai số so với đề bài là: 0,045 (mm) 3. 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 giãn nở theo biến thiên của dung tích công tác Vx=i.Vc Vc : Dung tích buồng cháy Các thông số ban đầu: pr=0,11 MPa; pa=0,088 MPa; 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: Khi đó x là điểm bất kì trên đường nén thì: s 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 dãn nở đa biến: Khi đó x là điểm bất kì trên đường giãn nở thì: Ta có: : Hệ số giãn nở khi cháy ρ = ( )1,2÷1,7 chọn ρ = 1,2344 ρ Vậy : n2: Chỉ số dãn nở đa biến trung bình n2= 1,2438 Pz: Áp suất tại điểm z: Pz= 7,027 (MPa TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 20 Quá trình nén Quá trình dãn nở i i.Vc Giá trị biểu diễn Giá trị biểu diễn 1 0,09209 4,9416 (12,3; 115,1) 0,10733 4,00880 (14,2; 102,8) 9,8832 (14,2; 250) 2 0,18418 1,9148 (24,5; 49) 5,0487 (24,5; 129,4) 3 0,27627 1,0997 (36,7; 28) 3,0490 (36,7; 78) 4 0,36836 0,7419 (49; 19,02) 2,1318 (49; 54,6) 5 0,46045 0,5468 (61,1; 14) 1,6152 (61,1; 41,1) 6 0,55254 0,4261 (73,3; 10,9) 1,2875 (73,3; 33) 7 0,64463 0,3451 (85,6; 8,84) 1,0628 ( 85,6; 27,3) 8 0,73672 0,2875 (97,8; 7,37) 0,9002 (97,8; 23) 9 0,82881 0,2447 (110; 6,27) 0,7775 (110; 20) 10 0,92090 0,2119 (122,3; 5,43) 0,6820 (122,3; 17,4) 11 1,01299 0,1860 (134,5; 4,76) 0,6058 (134,5; 15,5) 12 1,10508 0,1651 (146,8; 4,23) 0,5436 (146,8; 14) 13 1,19718 0,1480 ( 159; 3,79) 0,4921 (159;12,6) 14 1,28927 0,1337 (171,2; 3,42) 0,4488 (171,2; 11,5) 15 1,38136 0,1217 (183,4; 3,12) 0,4119 (183,4; 10,6) 16 1,47345 0,1114 (195,6; 2,86) 0,3801 (195,6; 9,74) 17 1,56554 0,1025 (207,9; 2,62) 0,3525 (207,9; 9,03) 18 1,65763 0,0948 (220; 2,43) 0,3288 (220; 8,43) 3.3. Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt: - Vẽ đồ thị P-V theo tỷ lệ xích: - Ta có Va=Vc + Vh= 0,054334 + 0,81515 = 0,6707 (1) 3.4. Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công: Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piston S là: Thông số kết cấu động cơ là: Khoảng cách OO’ là: Giá trị biểu diễn của OO’ trên đồ thị: TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 21 Ta có nửa hành trình của piston là: Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị: 3.5. Lần lượt hiện hiệu định các điểm trên đồ thị: 3.5.1. Hiệu đính điểm bắt buộc bắt đầu quá trình nạp: (điểm a) Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc đóng muộn xupáp thải β 2, 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 Pr và trục tung ) với a ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp. 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 diezel) 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 nén thực tế P’c được xác định theo công thức sau: Vì đây là động cơ diezel: Từ đó xác định được tung độ điểm c’ trên đồ thị công: 3.5.3. Hiệu chỉnh điểm phun sớm: (điểm c’’) Do hiện tượng phun sớm nên đường nén trong thực tế tách ra 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, 3.5.4.Hiệu đính điểm đạt Pzmax thực tế. Áp suất Pzmax thực tế trong qua trình cháy – dãn nở không duy trì hằng số như động cơ diezel (đoạn ứng với ρ.V c) 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 diezel: - Xác định điểm z từ góc 15°. Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc tương ứng với 375° góc quay trục 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 dãn nở. TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 22 3.3.5. 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 1, bán kính này cắt đường tròn Brick tại 1 điểm. Từ điểm này ta gióng đường song song với trục tung cắt đường giãn nở tại điểm b’. 3.5.6. 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: Từ đó xác định tung độ của điểm b’’ là: TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 23 Hình 1:Đồ thị công TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 24 PHẦN II: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC 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 đồ thị đều lấy hoành độ tương ứng với Vh của đồ thị công (từ điểm 1.Vc đến ε.V c) 1.1. Đường biểu diễn hành trình của piston . Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn hành trình của piston theo trình tự sau: 1. Chọn tỉ lệ xích góc: thường dùng tỉ lệ xích ( 0,6 ÷ 0,7 ) (mm/độ) 2. Chọn gốc tọa độ cách gốc cách đồ thị công khoảng 15 ÷ 18 cm 3. Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 10o, 20o,180o 4. Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm 10o, 20o,180o tương ứng với các góc 10o, 20o,180o 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 piston v = f(α). Theo phương pháp đồ thị vòng .Tiến hành theo các bước cụ thể sau: 1.Vẽ 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 piston 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 : TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 25 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 μ j phù hợp trong khoảng 30 ÷ 80 (m/s 2 .mm) Ở đây ta chọn μ j = 50 (m/s 2 .mm) 2. Ta tính được các giá trị: - Ta có góc: - Gia tốc cực đại: Vậy ta được giá trị biểu diễn jmax là: Gia tốc cực tiểu: Vậy ta được giá trị biểu diễn của jmin là: TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 26 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 14 15 16 171 180 1 2 3 4 5 6 7 8 12 11 10 9 1314 15 16 17 O O' 0 C D B EA F Xác định vị trí của EF: ) Vậy giá trị biểu diễn EF là : gtbd EF = gtt EF μ j = 32,563.10 50  = - 51,29 ( mm ) 3. Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy AC = j max , từ điểm B tương ứng điểm chết dưới lấy BD = j min , nối CD cắt trục hoành ở E ; lấy EF = –3.R.λ.ω 2 về phía BD 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). x= f( α) v= f( α ) j= f( x) Đường biểu diễn gia tốc của pittông j=f(x) 2. Tính toán động học: 2.1. Các khối lượng chuyển động tịnh tiến: TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 27 - Khối lượng nhóm piston mpt= 3,5 kg - Khối lượng thanh truyền phân bố về tâm chốt piston +) Khối lượng thanh truyền phân bố về tâm chốt m1 có thể tra trong 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 nghiệm sau: Đối với động cơ diezel ta có: 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 được 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 tịnh tiến: Hình 2.2: Xác định khối lượng trục khuỷu Khối lượng chuyển động quay của một trục khuỷu bao gồm: Khối lượng của thanh truyền quy dẫn về tâm chốt: (Kg) Khối lượng cảu chốt trục khuỷu: mch Trong đó ta có: dch: là đường kính ngoài của chốt khuỷu: 65 (mm) δ ch: là đường kính trong của chốt khuỷu: 26 (mm) TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 28 lch: là chiều dài của chốt khuỷu: 47 (mm) ρ: là khối lượng riêng của vật liệu làm chốt khuỷu ρ= 7800 Kg/m3=7,8.10-6 Kg/m3 Khối lượng của má khuỷu quy dẫn về tâm chốt: mom. Khối lượng này tính gần đúng theo phương trình quy dẫn: Trong đó: mom: khối lượng má khuỷu rmk bán kính trọng tâm má khuỷu R bán kính quay của khuỷu: 2.3. Lực quán tính: Lực quán tính chuyển động tịnh tiến: Với thông số kết cấu λ ta co bảng tính P j α radians 0 0 1.2589 -28828.81 10 0.174533 1.228094173 -28123.35655 20 0.349066 1.138021527 -26060.69297 30 0.523599 0.995475404 -22796.38675 40 0.698132 0.81101956 -18571.9448 50 0.872665 0.597830096 -13690.30921 60 1.047198 0.37055 -8485.595 70 1.22173 0.143691237 -3290.529327 80 1.396263 -0.069638242 1594.715738 90 1.570796 -0.2589 5928.81 100 1.745329 -0.416934597 9547.802276 110 1.919862 -0.54034905 12373.99324 120 2.094395 -0.62945 14414.405 130 2.268928 -0.687745123 15749.36331 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 29 140 2.443461 -0.72108693 16512.8907 150 2.617994 -0.736575404 16867.57675 160 2.792527 -0.741363714 16977.22906 2.4.Vẽ đường biểu diễn lực quán tính: Ta tiến hành vẽ đường biên biểu diễn lực quán tính theo phương pháp Tole nhưng hoành độ đặt trùng với đường P0 ở đồ thị công và vẽ dường –Pj=f(x) (tức cùng chiều với j=f(x)) Ta tiến hành các bước sau: 1) Chọn tỷ lệ xích để của Pj là μ p (cùng tỉ lệ xích với áp suất p kt ) (MPa/mm), tỉ lệ xích μ x 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 đợn 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 : - Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực đại : Pjmax=0,983 (MPa) Vậy ta được giá trị biểu diễn là: - Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực tiểu: Vậy ta được giá trị biểu diễn Pjmin là: TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 30 Ta xác định giá trị E’F’ là: Vậy ta được giá trị biểu diễn của E’F’ là: 3) Từ điểm A’ tương ướng điểm chết trên lấy A’C’ =Pjmax từ điểm B tương ứng với điểm chết dưới lấy B’D’= Pjmin; nối C’D’ cắt trục hoành ở E’; lấy E’F’ về phía B’D’. Nối C’F’ và F’D’, chia các đoạn này ra 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 -Pj=f(x). 2.5. Đường biểu diễn v=f(x). Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn quan hệ v=f(x) dựa trên 2 đồ thị đó là x=f(x) và đồ thị x=f(x) (sủ dụng theo phương pháp 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 cảu vận tốc v này (đoạn thẳng biểu thị giá trị cảu v có 1 đầu mút thộc đồ thị v=f(x), 1 đầu thuộc nữa vòng tròn tâm O, bán kính R trên đồ thị) treencasc tia song song với các trục tung nhưng xuất phát từ các góc tương ứng trên đồ thị Brick gióng xuống hệ trục tọa độ của đồ thị v=f(x) 3) Nối các điểm trên đồ thị ta được đường biểu diễn quan hệ v=f(x) Chú ý: nếu vẽ đúng điểm vmax sẽ ứng với j=0 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 31 2.6. Khai triển đồ thị công P_V thành pkt =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 kt =ƒ(α). Khai triển đồ thị công theo trình tự sau : 1) Chọn tỷ lệ xích μ α = 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 o và cách điểm chết dưới của đồ thị công khoảng 4÷5 cm 2 ) Chọn tỷ lệ xích μ p đúng bằng tỷ lệ xích μ p khi vẽ đồ thị công (MN/mm) 3 ) Từ các điểm chia trên đồ thị Brick ta xác định trị số cua P kt tương ứng với các góc α rồi đặt các giá trị này trêb đồ thị P–α Chú ý : + ) Cần xác định điểm p max .Theo kinh nghiệm , điểm này thường xuất hiện ở 372° ÷ 375°. + ) 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 kt = ƒ(α). Hinhf2.6 : Dạng đồ thị của pkt=f(α) 7 . Khai triển đồ thị P j = ƒ(x) thành P j = ƒ(α) . Đồ thị P j = 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 j ít khi cắt đường nén. Ngoài ra đường P j còn cho ta tìm được giá trị của P Σ = P kt + P j một cách dễ dàng vì giá trị của đường p Σ chính là khoảng cách giữa đường nạp P j với đường biểu diễn P kt của các quá trình nạp, nén ,cháy giãn nở và thải của động cơ. ktp 0p 00 0180 0360 0540 0720 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 32 180 360 540 7200 Khai triển đồ thị P j = ƒ(x) thành đồ thị P j = ƒ(α) tương tự như cách ta khai triển đồ thị công ( thông qua vòng tròn Brick ) chỉ có điều cần chú ý là đồ thị trước là ta biểu diễn đồ –P j = ƒ(x) nên cần lấy lại giá trị P j cho chính xác Hình 2.7 : Đồ thị pkt= f( α), pj= f( α), pΣ= f( α) 2.8 . Vẽ đồ thị P Σ = ƒ(α) . Ta tiến hành vẽ đồ thị P Σ = ƒ(α) bằng cách ta cộng 2 đồ thị là đồ thị là độ thị P j =ƒ(α) và đồ thị P = ƒ(α). 2.9 . Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến T = ƒ(α) và đồ thị lực pháp tuyến Z = ƒ(α) . Theo kết quả tính toán ở phần động lực học ta có công thức xác định lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến như sau : Trong đó góc lắc của thanh truyền β được xác định theo góc quay α của trục theo công thức sau : Vẽ 2 đường này theo trình sau : pkt= f( α) pj= f( α) pΣ= f( α) TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong SVTH:Phạm Trung Kiên 33 - Bố trí hoành độ α ở dưới đường Ptk, tỷ lệ xích μ α = 2°/ 1mm sao cho đường biểu diễn nằm ở khoảng giữa tờ giấy kẻ ly A0 (có thể chọn trùng với đường biểu diễn hoành độ của đồ thị j =f(α) ) - Căn cứ vào thông số kết cấu dựa vào các công thức trên và dựa vào đồ thị ta xác định được các giá trị cho trong bảng dưới đây theo góc quay α của trục khuỷu. - Biểu diễn đường và trên tọa độ đồ thị đã chọn Chú ý: Kiểm tra các mối tương quan nhau: +) Ở các điểm ta đều có T=0 nên đường T đều cắt trục hoành α. +) Ở các điểm Pz=0 thì T=Z=0 nên 2 đường này giao nhau trên trục hoành. α α(rad) β(rad) α+β sin( ) cos( )     cos( ) cos     p T Z