Tải bản đầy đủ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG D4V4-0515

Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515

Contents

LỜI NÓI ĐẦU
Động cơ đốt trong ngày nay đang phát triển mạnh cả về số lượng và chất
lượng, nó đóng góp một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực kinh tế, xã hội, khoa
học công nghệ... Mặc dù hiện nay khoa học công nghệ đã đạt được những thành tựu
đáng kể về động cơ đốt trong nhưng tất cả đều dựa trên nguyên lý cơ bản của động
cơ cổ điển, nó là nền tảng cơ sở để chúng ta tiếp tục nghiên cứu, sáng tạo, phát triển
hoàn thiện hơn nữa động cơ đốt trong.
Môn học Kết cầu và tính toán động cơ đốt trong là môn học chuyên ngành động cơ
đốt trong với những nền tảng cơ sở về kết cấu và tính toán động cơ đốt trong mà
những sinh viên ngành động cơ đốt trong cần nắm vững.
Đồ án môn học “Thiết kế động cơ đốt trong” là một đồ án quan trọng giúp cho sinh
viên hiểu sâu hơn những kiến thức đã được học, nắm vững kiến thức một cách chủ
động, lý giải được các nguyên lý và các hiện tượng có liên quan.
Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu các tài liệu, làm
việc một cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt nhất. Tuy nhiên, vì
bản thân còn ít kinh nghiệm cho nên việc hoàn thành đồ án lần này không thể không
có những thiếu sót.


Trang 1


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515
Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy đã tận tình truyền
đạt lại những kiến thức quý báu cho em. Đặc biệt, em xin gởi lời cảm ơn đến thầy
Nguyễn Quang Trung đã nhiệt tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này.
Đà Nẵng, ngày 1 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 cơ để phù hợp sử dụng ta cần phải tính chọn các
thông số cần thiết cho việc tính thiết kế, việc chọn các thông số đó phải phù hợp
và dựa trên các dãy số kinh nghiệm sao cho quá trình tính toán động cơ đạt hiệu
quả cao
1) Áp suất môi trường:

Theo quy ước áp suất môi trường sẽ là p0= 0.1 Mpa
2) Áp suất khí nạp:

Yêu cầu của động cơ thiết kế là phải có tăng áp bằng tua bin khí vì vậy p k được
chọn trong khoảng pk = (0.14 – 0.4) ta chọn pk = 0.14 Mpa
3) Nhiệt độ không khí nạp mới:

Nhiệt độ không khí nạp mới phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình của môi trường.ta
chọn tkk = 250C
Vậy To = 25+273 = 298K

Trang 2


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515
4) Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp Tk

Đối với động cơ diesel 4 kỳ tăng áp có két làm mát ta có

Với là chênh lệch nhiệt độ trước và sau két làm mát trung gian thường có giá trị
trong khoảng chọn .
Và m là chỉ số dãn nở đa biến trung bình thông thường chọn m = 1.4
Vậy ta có
5) Áp suất cuối quá trình nạp:

Đối với động cơ 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 cơ diesel cao tốc ta chọn pr=(1.05-1.1)pth chọn pr=1.05 pth.
Trong đó pth đối với động cơ lắp tua bin tăng áp pth=(0.75-0.9)pk , ta chọn
pth=0.78pk=0.1092Mpa. vậy pr=1.05*1.092=0.115Mpa.
7) Nhiệt độ khí sót Tr:

Giá trị Tr phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như tỷ số nén, tốc độ quay
n.thường thì giá trị Tr trong khoảng Tr =(700-900) ,ta chọn Tr = 700K
8) Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới :

Mức độ sấy nóng khí nạp mới pụ thuộc vào tốc độ lưu thông của khí nạp,thời gian
tiếp xúc khí nạp với bề mặt nóng… đối với động cơ diesel thường thì giá trị nằm
trong khoảng .ta chọn
9) Hệ số nạp thêm :

Biểu thị sự tương quan lượng tăng tương đối của hỗn hợp công tác với lượng khí
công tác chiếm chổ ở thể tích Va. thường ta chọn .

Trang 3


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515
10) Hệ số quét buồng cháy :

Động cơ thiết kế là động cơ tăng áp tuabin khí có . ta chọn .
11) Hệ số dư lượng không khí :

Đối với động cơ diesel tăng áp có hệ số dư lượng không khí. ta chọn
12) Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt :

Đối với động cơ diesel tăng áp thường thì ,ở trên ta đã chọn .vậy chọn
13) Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z:

Hệ số lợi dụng nhiệt là thông số biểu thị mức độ lợi dụng nhiệt của quá trình cháy
hay tỷ lệ lượng nhiên liệu tại điểm z.đối với động cơ diesel ta chọn 0.75.
14) Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b:

Đối với động cơ diesel cao tốc có tăng áp thường thì và .ta chọn
15) Hệ số hiệu đính đồ thị công

Để đánh giá phần hao hụt về đồ thị công thực so với đồ thị công tính toán, thường
thì . ta chọn
1.2)

Tính toán các quá trình công tác:

1.2.1) Hệ số khí nạp :
Hệ số nạp được tính theo công thức:

Trong đó m là chỉ số nén đa biến trung bình của không khí. Chọn m = 1.5
Vậy:
1.1.3) Hệ số khí sót

Trang 4


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515
Trường hợp có quét buồng cháy thì hệ số khí sót được tính bằng công thức:

Vậy
1.1.4) Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta:
Đối với động cơ diesel nhiệt độ khí nạp được tính bằng công thức:

Vậy
1.3)

Tính toán các thông số của quá trình nén:

1.3.1) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới:

Với loại khí là O2,N,CO và không khí thì và .
Vậy
1.3.2) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy:
Đối với động cơ diesel có (đã chọn đối với động cơ tăng áp) vì vậy ta có:
Thay số ta được:
Vậy : kg/kmol.K
1.3.3) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí:
Theo công thức:
Theo số liệu ở trên ta có:

Trang 5


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515
=>.
1.3.4) Chỉ số nén đa biến trung bình n1:
Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc rất nhiều yếu tố như tỷ lệ hòa
khí,loại buồng cháy,các thông số kết cấu động cơ. chỉ số nén đa biến trung bình
được xác định một cách gần đúng theo phương trình cân bằng nhiệt:

Xét khi Qac=0 ta có:

Với giá trị n1=(1.32-1.39) ta dùng phương pháp mò nghiệm để giải gần đúng bằng
cách cho giá trị n1 chạy trong khoảng trên đến khi vế phải trừ vế trái nhỏ hơn
0.2%. vậy ta tìm được n1= 1.3682,khi đó vp-vt=0.000163<0.2%.
1.3.5) Áp suất cuối quá trình nén:
Áp suất cuối quá trình nén được xác định theo công thức:
Vậy .
1.3.6) Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc:
Ta có:
1.3.7) Hệ số thay đổi phần tử khí lý thuyết .
Theo công thức: .
Đối với động cơ diesel ( nên :
Theo tính chất nhiên liệu, đối với nhiên liệu diesel thì H=0.126,O=0.004
Nên

Trang 6


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515
1.3.8) Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế:
Do ảnh hưởng của khí sót còn lại trong xylanh nên hệ số biến đổi phân tử khí thực
tế sẽ là:
Vậy .
1.3.9) Hệ số phân tử khí tại điểm z:

Với là phần nhiên liệu đã cháy tại điểm z.giả thiết số nhiên liệu đã cháy tỷ lệ với
hệ số lợi dụng nhiệt thì .
Suy ra
1.4.0) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của môi chất tại z:

Vậy :
Nên: .
1.4.1) Nhiệt độ cuối quá trình cháy Tz:
Đối với động cơ diesel ( nên ta có phương trình:
.
Với (theo yêu cầu thiết kế pz=10.9Mpa)
Suy ra :

Giải phương trình bậc hai ta được hai nghiệm chọn nghiêm dương T z=1989.4 K
1.4.2) Hệ số giản nở sớm :
Trang 7


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515
Đối với động cơ diesel có hỗn hợp cháy không đồng nhất thì:

Vậy
Như vậy động cơ diesel thỏa mãn điều kiện :
1.4.3) Hệ số giản nở sau .
Ta có: =13.94.
1.4.4) Chỉ số giản nở đa biến n2:
Ở nhiệt độ (1200-2600)K sai khác tỷ nhiệt không đáng kể vì vậy n 2 được tính
như sau:

Với các giá trị đã tính được ở trên và ,. n 2 có giá trị trong khoảng (1.15-1.25) vậy
bằng phương pháp mò nghiệm ta tìm được n2=1.223.ở giá trị này tương úng với vế
phải phương trình là 0.223227 và vế trái phương trình là 0.223 vậy hai vế chênh
lệch nhau không quá 0.2%
1.4.5) Nhiệt độ cuối quá trình giản nở Tb.
Ta có :.
1.4.6) Áp suất cuối quá trình giản nở pb.
Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có:Mpa
1.4.7) Nhiệt độ khí thải tính toán Trtt.

Vậy ta có vậy ta chọn nhiệt độ khí thải ban đầu hợp lý.

Trang 8


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515
1.4.8) Thể tích công tác Vh.
Ta có:
Nên ta tìm được thể tích Vc theo quan hệ .
1.4.9) Thiết lập đường cong nén và đường cong giản nở.
Do quá trình nén từ thể tích Va đến thể tích Vc là quá trình nén đa biến nên ta có :

.đặt nên ta có :



Ta chọn giá trị biểu diễn của thể tích Vc trên đồ thị là 10mm,vậy ta thiết lập được
tỷ lệ xích của trục hoành(trục biểu thị thể tích V)


Xây dựng đường giản nở:

Tương tự như đường nén ta có:
Đặt ta có .
Ta chọn giá trị biểu diễn của áp suất cực đại p z trên đồ thị là 218mm nên ta tính
được tỷ lệ xích của trục tung(trục biểu thị áp suất) là:
vậy thay các giá trị đã tính ở trên đồng thời cho ta có bảng thông số sau:
Bảng 1-1: Bảng giá trị đồ thị công động cơ diesel

1Vc

i
1

Vc

1.327

2Vc

2

3Vc

3

Vlít
0.039
6
0.052
5
0.079
2
0.118
8

Vmm
10

pgn

pmm

6.830

pmm
136.6 1

1

13.3

1.473

4.638

92.8

1.413

218

20

2.581

2.646

52.9

2.334

10.90
0
6.600

30

4.496

1.519

30.4

3.833

4.020

80.4

Trang 9

132.0


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515
4Vc

4

5Vc
6Vc

5
6

7Vc

7

8Vc

8

9Vc

9

10Vc

10

11Vc

11

12Vc

12

13Vc

13

14Vc

14

15Vc

15

16Vc

16

17Vc

17

18Vc

18

18.5Vc 18.5

0.158
4
0.198
0.237
6
0.277
2
0.316
8
0.356
4
0.396

40

6.664

1.025

20.5

5.449

2.827

56.5

50
60

0.755
0.589

15.1
11.8

7.159
8.947

2.152
1.722

43.0
34.4

0.477

9.5

28.5

0.397

7.9

1.211

24.2

0.338

6.8

1.049

21.0

0.293

5.9

0.922

18.4

110

0.257

5.1

0.820

16.4

0.228

4.6

0.738

14.8

0.204

4.1

0.669

13.4

0.185

3.7

0.611

12.2

0.168

3.4

0.561

11.2

0.633
6
0.673
2
0.712
8
0.732
6

160

0.154

3.1

0.519

10.4

0.142

2.8

0.482

9.6

0.131

2.6

0.449

9.0

0.126

2.5

10.80
3
12.72
0
14.69
1
16.71
1
18.77
7
20.88
5
23.03
3
25.21
8
27.43
8
29.69
2
31.97
7
34.29
2
35.46
1

1.426

0.435
6
0.475
2
0.514
8
0.554
4
0.594

9.043
11.60
6
14.33
1
17.20
3
20.21
1
23.34
5
26.59
7
29.96
0
33.42
7
36.99
4
40.65
6
44.41
0
48.25
0
52.17
5
54.16
8

0.434

8.7

70
80
90
100

120
130
140
150

170
180
185

Vẽ đồ thị công:

1.3)

Ta tiến hành vẽ đường nén và đường giản nở theo thông số đã tính toán ở
bảng 1-2. Từ các số liệu tính toán ở trên ta tìm được các điểm đặc biệt của đồ thị
công:


Điểm cuối kỳ nạp a: có pa=0.126Mpa,Va=0.7326 lít.

Trang 10


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515


Điểm cuối kỳ nén c: có pc=6.83Mpa,Vc=0.0396 lít.



Điểm cuối kỳ cháy z: có pz=10.9Mpa,Vz=0.0525 lít.



Điểm cuối kỳ giản nở b: có pb=0.434Mpa,Vb=0.7326 lít.

-

Vẽ vòng tròn Brick:

Ta chọn tỷ lệ xích của đường kính nữa vòng tròn brick là:


Tính OO’: theo brick ta có OO’= =7.085 vậy ta có giá trị biểu diễn của OO’
trên đồ thị là OO’bd=



Xác định điểm phun sớm c’:
Từ vòng tròn brick vẽ đường thẳng qua O’ hợp với AB một góc cắt vòng

tròn brick tại một điểm,từ điểm đó dóng lên đồ thị công cắt đường nén tại c’(điểm
này chính là điểm phun sớm nhiên liệu vào xylanh động cơ).


Tương tự như xác định điểm phun sớm ta tìm được điểm mở sớm xupap nạp r’
nằm trên đường thải,điểm đóng muộn xupap nạp a’nằm trên đường nén.điểm
mở sớm xupap xả b’nằm trên đường giản nở và điểm đóng muộn xupap r’’
nằm trên đường nạp.
CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC

2.1) Xác định (giải vận tốc) bằng phương pháp dùng đồ thị vận tốc.
Ta có giá trị của vận tốc piston bằng cách lấy đạo hàm của hàm chuyển vị
của piston theo góc quay trục khuỷu vậy ta được
Ta có thể viết lại biểu thức vận tốc như sau: .
Từ biểu thức (1) ta áp dụng phương pháp đồ thị vòng để giải vận tốc theo
trình tự như sau:
Trang 11


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515


Vẽ nữa vòng tròn tâm O có bán kính tương ứng với giá trị biễu diễn trên bản
vẽ là



Chia nữa vòng tròn này thành 18 phần bằng nhau(tương ứng với 1 phần là 10 0
góc quy trục khuỷu) đánh số 0,1,2….18.



Tại tâm O vẽ vòng tròn bán kính R 2 = tương ứng với giá trị biểu diễn trên bản
vẽ là R2 = (bán kính vòng tròn này trùng với đoạn OO’ trên vòng tròn brick).



Chia vòng tròn bán kính R 2 thành 18 phần bằng nhau(tương ứng với 1phần là
200 góc quay trục khuỷu) đánh số 0,1’,2’….18’.



Từ 1 vẽ đường thẳng vuông góc với đường bán kính AB từ 1’ kẻ đường dóng
song song với AB cắt đường 1 tại một điểm,tương tự với các điểm 22’,33’…
1818’.ta được một tập hợp điểm dùng đường cong liên tục nối các điểm này lại
ta được đường thể hiện vận tốc.(như hình vẽ)

2'

A

3'

4' 5'

1'
0'

0

6'

7'
8'
9'

19

B

1

17

16

2

3

15

14

4

13

5
6

12
7

11
8

Trang 12

9

10


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515
Hình 2-1: Đồ thị vận tốc
2.2) Giải gia tốc bằng phương pháp Tô Lê:
Từ chuyển vị của piston lấy đạo hàm cấp 2 của hàm chuyển vị ta được công
thức tính gia tốc: .
Vậy tại (tương ứng với piston ở điểm chết trên) thì gia tốc đạt giá trị cực đại, khi
đó: thay số ta được:

Và : .
Tại (tương ứng với piston ở điểm chết dưới) thì gia tốc đạt giá trị nhỏ nhất, khi
đó :
.
Mặt khác theo Tô Lê ta có : EF=
EF
Chọn giá trị biểu diễn của jmax trên đồ thị là 50mm,vậy ta có tỷ lệ xích

Nên ta tính được giá trị biễu diễn của jmin=29.4mm và của EF=31mm


Các bước vẽ đồ thị gia tốc:

-

Tại điểm chết trên ta vẽ đoạn thẳng AC vuông góc với trục hoành có giá trị
jmax=50mm.

-

Tại điểm chết dưới ta vẽ đoạn thẳng BD vuông góc với trục hoành có giá tri
jmin=29.4mm

Trang 13


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515
-

Nối C với D ta được đoạn thẳng cắt trục hoành tại E từ E vẽ đoạn thẳng EF
vuông góc với trục hoành có giá trị EF=31mm.

-

Nối CF rồi chia đoạn EF và FD thành 7 đoạn bằng nhau và lần lượt đánh số
1,2,3.. và 1’,2’,3’…nối 11’,22’,33’…66’ và vẽ đường bao ta được đồ thị gia
tốc như hình vẽ sau:

C

8292.01(m/s

2)

1

2

3

E

4

B

2)

A

4869.91(m/s

5

6

F

1

2

3

4

5

6

D

Hình 2-2: Đồ thị gia tốc Tô Lê
2.3) Đồ thị lực quán tính –Pj.
Chọn trục hoành của đồ thị là trục áp suất p 0 và 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 tính có giá trị nhỏ nhất :

Và EF=


Các bước vẽ đồ thị -Pj:
Các bước vẽ cũng tương tự như vẽ đồ thị gia tốc nhưng tỷ lệ xích biểu diễn của
–Pj lại là
Vậy ta tính được giá trị biễu diễn của –Pjmax=33.5mm và –Pjmin=19.8mm
Đoạn EF=20.7mm
Thực hiện tương tự đồ thị gia tốc ta có hình vẽ sau:

2

C

1.675MN/m

1
2
B

E

0.984MN/m

2

3

A

4

F

1'

Hình 2-3: Đồ thị lực quán tính –Pj
2.4) Đồ thị khai triển áp suất khí thể.
Trang 15

2'

3'

4'

D


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515
Để thuận tiện cho việc tính toán các thông số sau này ta cần có áp suất khí
thể(áp suất dư) vì vậy ta tiến hành khai triển đồ thị công thành đồ thị p kt=f(�).cách
vẽ đồ thị khai triển tiến hành theo trình tự sau:


Chọn tỷ lệ xích biểu diễn góc quay trục khuỷu là 2 0/mm vì vậy toàn bộ chu
trình là 7200 sẽ ứng với 360mm biễu diễn.đặt hoành độ này nằm ngang với trục
p0 của đồ thị công trong đó p0=2mm biễu diễn.



Chọn tỉ lệ xích trục tung bằng tỉ lệ xích biểu diển của trục áp suất trên đồ thị
công .



Từ các điểm chia trên vòng tròn brick ứng với các góc 0 0-1800 ta dóng thẳng
xuống cắt đường nạp rồi dóng qua đồ thị khai triển tương ứng với các góc độ
tương ứng trên trục hoành dóng lên cắt các đường dóng trước đó ta tìm được
các giá trị tương ứng, tương tự cho đường nén với góc quay 180 0-3600 đường
cháy giản nở 3600-5400 và đường thải là 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 xác của nó không cao nên ta có
thể tính trực tiếp giá trị của nó theo công thức Pj= -m*j
với
Sau đó lấy giá trị nhân với tỉ lệ xích ta sẽ vẽ được đồ thi Pj.
Bảng giá trị Pj được liệt kê theo bảng tính sau:
Bảng 2-1: Bảng giá trị lực quán tính Pj

Trang 16


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
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360

-1.675
-1.634
-1.514
-1.324
-1.078
-0.795
-0.492
-0.190
0.094
0.346
0.556
0.719
0.838
0.915
0.958
0.978
0.984
0.984
0.984
0.984
0.984
0.978
0.958
0.915
0.838
0.719
0.556
0.346
0.094
-0.190
-0.492
-0.795
-1.078
-1.324
-1.514
-1.634
-1.675

2.6) Đồ thị tổng

Trang 17

-33.5
-32.7
-30.3
-26.5
-21.6
-15.9
-9.8
-3.8
1.9
6.9
11.1
14.4
16.8
18.3
19.2
19.6
19.7
19.7
19.7
19.7
19.7
19.6
19.2
18.3
16.8
14.4
11.1
6.9
1.9
-3.8
-9.8
-15.9
-21.6
-26.5
-30.3
-32.7
-33.5

365
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720

-1.665
-1.634
-1.514
-1.324
-1.078
-0.795
-0.492
-0.190
0.094
0.346
0.556
0.719
0.838
0.915
0.958
0.978
0.984
0.984
0.984
0.984
0.984
0.978
0.958
0.915
0.838
0.719
0.556
0.346
0.094
-0.190
-0.492
-0.795
-1.078
-1.324
-1.514
-1.634
-1.675

-33.3
-32.7
-30.3
-26.5
-21.6
-15.9
-9.8
-3.8
1.9
6.9
11.1
14.4
16.8
18.3
19.2
19.6
19.7
19.7
19.7
19.7
19.7
19.6
19.2
18.3
16.8
14.4
11.1
6.9
1.9
-3.8
-9.8
-15.9
-21.6
-26.5
-30.3
-32.7
-33.5


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515
Đồ thị này được vẽ bằng phương pháp cộng đồ thị p kt với đồ thị Pj(cộng các
giá trị của 2 đồ thị này tại các góc tương ứng ta tìm được đồ thị này).

Hình 2-4: Đồ thị khai triển,Pj,
2.7) Đồ thị lực tác dụng tiếp tuyến T,lực pháp tuyến Z,lực ngang N theo
Đồ thị lực tiếp tuyến được vẽ nhờ tìm giá trị của nó theo góc quay .giá trị của
nó tính theo công thức .
Tương tự ta tìm được các giá trị của lực pháp tuyến và các giá trị lực ngang
theo trong đó các giá trị được liệt kê theo bảng sau:

Bảng 2-3: Bảng giá trị lực T,Z,N

0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170

0.000
-0.354
-0.638
-0.797
-0.814
-0.690
-0.458
-0.169
0.123
0.371
0.545
0.635
0.647
0.597
0.504
0.388
0.261
0.130

T(mm

Z(mm

N(mm

)
0.0
-7.1
-12.8
-15.9
-16.3
-13.8
-9.2
-3.4
2.5
7.4
10.9
12.7
12.9
11.9
10.1
7.8
5.2
2.6

)
-33.4
-31.7
-27.3
-20.8
-13.8
-7.5
-2.8
-0.3
-0.2
-2.0
-5.0
-8.6
-12.1
-15.0
-17.2
-18.7
-19.6
-20.0

)
0.0
-1.5
-2.7
-3.4
-3.6
-3.1
-2.2
-0.8
0.6
2.0
3.1
3.8
4.0
3.8
3.3
2.6
1.8
0.9

Trang 18

-1.670
-1.587
-1.363
-1.040
-0.692
-0.375
-0.140
-0.017
-0.010
-0.100
-0.252
-0.431
-0.604
-0.750
-0.860
-0.935
-0.979
-1.002

0.000
-0.073
-0.134
-0.170
-0.179
-0.156
-0.108
-0.042
0.032
0.100
0.154
0.188
0.199
0.191
0.167
0.132
0.090
0.046


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
365
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570

0.000
-0.131
-0.264
-0.396
-0.517
-0.616
-0.674
-0.687
-0.639
-0.506
-0.329
-0.139
0.031
0.071
-0.036
-0.200
-0.739
-0.985
0.000
0.994
2.000
3.061
2.347
1.678
1.193
1.039
0.985
1.025
1.071
1.085
1.062
0.985
0.864
0.699
0.523
0.338
0.163
0.000
-0.150
-0.286
-0.397

0.0
-2.6
-5.3
-7.9
-10.3
-12.3
-13.5
-13.7
-12.8
-10.1
-6.6
-2.8
0.6
1.4
-0.7
-4.0
-14.8
-19.7
0.0
19.9
40.0
61.2
46.9
33.6
23.9
20.8
19.7
20.5
21.4
21.7
21.2
19.7
17.3
14.0
10.5
6.8
3.3
0.0
-3.0
-5.7
-7.9

Trang 19

-1.009
-1.007
-0.994
-0.953
-0.882
-0.774
-0.628
-0.466
-0.296
-0.136
-0.028
0.014
-0.010
-0.039
0.031
0.261
1.578
4.412
6.400
9.008
8.955
6.533
3.062
1.427
0.648
0.317
0.101
-0.087
-0.288
-0.502
-0.720
-0.919
-1.086
-1.193
-1.261
-1.270
-1.250
-1.209
-1.151
-1.076
-0.958

-20.2
-20.1
-19.9
-19.1
-17.6
-15.5
-12.6
-9.3
-5.9
-2.7
-0.6
0.3
-0.2
-0.8
0.6
5.2
31.6
88.2
128.0
180.2
179.1
130.7
61.2
28.5
13.0
6.3
2.0
-1.7
-5.8
-10.0
-14.4
-18.4
-21.7
-23.9
-25.2
-25.4
-25.0
-24.2
-23.0
-21.5
-19.2

0.000
-0.046
-0.091
-0.134
-0.171
-0.197
-0.207
-0.203
-0.180
-0.136
-0.084
-0.034
0.007
0.016
-0.008
-0.043
-0.155
-0.204
0.000
0.205
0.414
0.642
0.502
0.368
0.270
0.245
0.242
0.263
0.288
0.306
0.314
0.303
0.276
0.231
0.177
0.117
0.057
0.000
-0.052
-0.099
-0.135

0.0
-0.9
-1.8
-2.7
-3.4
-3.9
-4.1
-4.1
-3.6
-2.7
-1.7
-0.7
0.1
0.3
-0.2
-0.9
-3.1
-4.1
0.0
4.1
8.3
12.8
10.0
7.4
5.4
4.9
4.8
5.3
5.8
6.1
6.3
6.1
5.5
4.6
3.5
2.3
1.1
0.0
-1.0
-2.0
-2.7


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515
580
590
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720

-0.499
-0.591
-0.640
-0.627
-0.536
-0.361
-0.112
0.179
0.468
0.699
0.822
0.803
0.638
0.353
0.000

-10.0
-11.8
-12.8
-12.5
-10.7
-7.2
-2.2
3.6
9.4
14.0
16.4
16.1
12.8
7.1
0.0

-0.852
-0.742
-0.597
-0.425
-0.248
-0.097
-0.010
-0.018
-0.143
-0.380
-0.699
-1.048
-1.363
-1.582
-1.660

-17.0
-14.8
-11.9
-8.5
-5.0
-1.9
-0.2
-0.4
-2.9
-7.6
-14.0
-21.0
-27.3
-31.6
-33.2

-0.165
-0.189
-0.197
-0.185
-0.151
-0.097
-0.029
0.044
0.110
0.158
0.180
0.172
0.134
0.073
0.000

-3.3
-3.8
-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 khuỷu.với
yêu cầu thiết kế động cơ có thứ 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
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
380
390

)
0.0
-7.1
-12.8
-15.9
-16.3
-13.8
-9.2
-3.4
2.5
7.4
10.9
12.7
12.9
11.9
10.1
7.8
5.2
2.6
0.0
-2.6
-5.3
-7.9
-10.3
-12.3
-13.5
-13.7
-12.8
-10.1
-6.6
-2.8
0.6
1.4
-0.7
-4.0
-14.8
-19.7
0.0
40.0
61.2
46.9

180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570

)
0.0
-2.6
-5.3
-7.9
-10.3
-12.3
-13.5
-13.7
-12.8
-10.1
-6.6
-2.8
0.6
1.4
-0.7
-4.0
-14.8
-19.7
0.0
40.0
61.2
46.9
33.6
23.9
20.8
19.7
20.5
21.4
21.7
21.2
19.7
17.3
14.0
10.5
6.8
3.3
0.0
-3.0
-5.7
-7.9

Trang 21

540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210

)
0.0
-3.0
-5.7
-7.9
-10.0
-11.8
-12.8
-12.5
-10.7
-7.2
-2.2
3.6
9.4
14.0
16.4
16.1
12.8
7.1
0.0
-7.1
-12.8
-15.9
-16.3
-13.8
-9.2
-3.4
2.5
7.4
10.9
12.7
12.9
11.9
10.1
7.8
5.2
2.6
0.0
-2.6
-5.3
-7.9

360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720
10
20
30

)
0.0
40.0
61.2
46.9
33.6
23.9
20.8
19.7
20.5
21.4
21.7
21.2
19.7
17.3
14.0
10.5
6.8
3.3
0.0
-3.0
-5.7
-7.9
-10.0
-11.8
-12.8
-12.5
-10.7
-7.2
-2.2
3.6
9.4
14.0
16.4
16.1
12.8
7.1
0.0
-7.1
-12.8
-15.9

0.0
27.3
37.4
15.1
-3.1
-14.1
-14.7
-10.0
-0.6
11.5
23.8
34.8
42.6
44.6
39.8
30.3
10.0
-6.8
0.0
27.3
37.4
15.1
-3.1
-14.1
-14.7
-10.0
-0.6
11.5
23.8
34.8
42.6
44.6
39.8
30.3
10.0
-6.8
0.0
27.3
37.4
15.1


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720

33.6
23.9
20.8
19.7
20.5
21.4
21.7
21.2
19.7
17.3
14.0
10.5
6.8
3.3
0.0
-3.0
-5.7
-7.9
-10.0
-11.8
-12.8
-12.5
-10.7
-7.2
-2.2
3.6
9.4
14.0
16.4
16.1
12.8
7.1
0.0

580
590
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180

-10.0
-11.8
-12.8
-12.5
-10.7
-7.2
-2.2
3.6
9.4
14.0
16.4
16.1
12.8
7.1
0.0
-7.1
-12.8
-15.9
-16.3
-13.8
-9.2
-3.4
2.5
7.4
10.9
12.7
12.9
11.9
10.1
7.8
5.2
2.6
0.0

220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
510
520
530
540

-10.3
-12.3
-13.5
-13.7
-12.8
-10.1
-6.6
-2.8
0.6
1.4
-0.7
-4.0
-14.8
-19.7
0.0
40.0
61.2
46.9
33.6
23.9
20.8
19.7
20.5
21.4
21.7
21.2
19.7
17.3
14.0
10.5
6.8
3.3
0.0

40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360

-16.3
-13.8
-9.2
-3.4
2.5
7.4
10.9
12.7
12.9
11.9
10.1
7.8
5.2
2.6
0.0
-2.6
-5.3
-7.9
-10.3
-12.3
-13.5
-13.7
-12.8
-10.1
-6.6
-2.8
0.6
1.4
-0.7
-4.0
-14.8
-19.7
0.0

-3.1
-14.1
-14.7
-10.0
-0.6
11.5
23.8
34.8
42.6
44.6
39.8
30.3
10.0
-6.8
0.0
27.3
37.4
15.1
-3.1
-14.1
-14.7
-10.0
-0.6
11.5
23.8
34.8
42.6
44.6
39.8
30.3
10.0
-6.8
0.0

Đồ thị tổng lực tiếp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu trong nữa vòng quay trục
khuỷu được thể hiện ở hình dưới.
Trang 22


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515

Hình 2-6: Đồ thị tổng lực tiếp tuyến.

2.9) Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu
Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu thể hiện lực tác dụng lên chốt khuỷu
tại các thời điểm(góc quay)của trục khuỷu.đồ thị này là mối quan hệ của lực tiếp
tuyến và lực pháp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu tại các góc quay của chốt khuỷu
vì vậy đồ thị này được vẽ bằng cách : kẻ trục tọa độ với trục hoành thể hiện giá trị
lực tiếp tuyến T và trục tung thể hiện giá trị lực pháp tuyến Z, lấy chiều dương của
trục Z hướng xuống. qua hệ tọa độ này ta biễu diễn các giá trị T,Z tại các góc quay
ta sẽ được đồ thị lực tác dụng lên chốt khuỷu,để xác định được các vectơ phụ tải
tác dụng lên chốt khuỷu sau khi vẽ xong ta tiến hành dịch chuyển gốc đồ thị theo
chiều dương trên trục Z một đoạn có giá trị là .
trong đó: khối lượng này tính trên đơn vị diện tích đỉnh piston,vậy
nên : .
Vậy giá trị biểu diễn của .
Khi đó nối O với bất kỳ điểm nào trên đồ thị ta sẽ có vec tơ phụ tải tác dụng lên
chốt khuỷu ở góc quay tương ứng. Ví dụ cho điểm tương ứng với góc quay 370 0 ở
hình dưới:

Hình 2-7: 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 ta lần lượt chia các điểm ứng với 10,20,30…360
tương ứng với các điểm này là các góc 10+,20+30+….360+.trong đó là góc lắc
của thanh truyền nó có lúc âm lúc dương.sau đó đem tờ giấy bóng đặt lên đồ thị
phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu sao cho tâm O của vòng tròn trên tờ giấy bóng
trùng với tâm O trên đồ thị thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu sau đó thực hiện
xoay tờ giấy bóng ngược chiều kim đồng hồ để lần lượt các điểm 0,10,20,30…720
trùng với trục Z(phía dương) của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu và khi đó
các vec tơ Q0,Q10…Q720 sẽ xuất hiện trên tờ giấy bóng,thực hiện đánh đánh dấu
đầu mút của các vec tơ này lại sau đó nối các điểm này lại thành đường cong ta
nhận được đồ thị phụ tai tác dụng lên chốt khuỷu.
Ngoài ra cũng dựa trên nguyên lý này ta cũng có thể vẽ được đồ thị này bằng
cách lập hàm tính trên excell (dùng định lý pitago trong tam giác vuông để xác
định tọa độ của các điểm tương ứng với các góc ) một cách nhanh chóng,hoặc có
thể dùng thước để vẽ trực tiêp đồ thị này
2.11) Đồ thị khai triển vec tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu QĐồ thị này được vẽ bằng 2 cách:
Cách 1: đo trực tiếp độ lớn đại số của các vec tơ phụ tải tác dụng lên chốt
khuỷu tại các góc quay tương ứng của trục khuỷu sau đó biễu diễn nó lên hệ tọa
độ với trục hoành thể hiện góc quay với tỉ lệ xích là 2 0/mm và trục tung thể hiện
độ lớn đại số của vec tơ Q với tỉ lệ xích bằng tỉ lệ xích của đồ thị công,sau đó nối
các điểm này lại thành đường cong trơn ta sẽ được đồ thi khai triển vec tơ phụ tải
tác dụng lên chốt khuỷu Q-.

Trang 24


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong D4V4-0515
Cách 2: ta có thể tính trực tiếp giá trị Q tại từng thời điểm.vì vec tơ Q là cạnh
huyền của tam giác vuông với 2 cạnh góc vuông lần lượt là T và Z-P ko
Nên ta có Q=
Sau khi vẽ được đồ thi này ta tiến hành tìm Qtb theo công thức .
Trong đó S là diện tích bảo bởi đường cong và trục hoành,diện tích này có thể tính
bằng cách đếm ô ly trên đồ thị nhưng phương pháp này rất khó vì vậy ta có thể vẽ
nó trên autocad sau đó dùng lệnh để tính diện tích.với cách dùng autocad ta tìm
được S=12746,53mm2
Và 360 là chiều dài của trục hoành tính bằng mm.vậy ta có:
.
Theo công thức này ta có bảng tính sau:
Bảng 2-5: bảng giá trị biểu diễn Q-

0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
Trang 25

Tmm
0.0
-7.1
-12.8
-15.9
-16.3
-13.8
-9.2
-3.4
2.5
7.4
10.9
12.7
12.9
11.9
10.1
7.8
5.2
2.6

Zmm
-33.4
-31.7
-27.3
-20.8
-13.8
-7.5
-2.8
-0.3
-0.2
-2.0
-5.0
-8.6
-12.1
-15.0
-17.2
-18.7
-19.6
-20.0

Qmm
48.2
47.1
44.0
39.0
32.9
26.2
19.8
15.5
15.2
18.4
22.6
26.6
29.8
32.1
33.6
34.4
34.8
34.9


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×