ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Đại Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đức Hoà Lớp ĐHOTOCK15A5 Thời gian thực hiện: 8 Tuần NỘI DUNG THỰC HIỆN Thực hiện trên động cơ 3D6 các nội dung sau: A –Phần thuyết minh: 1-Tính toán chu trình công tác của động cơ đốt trong 2-Tính toán động học động lực học có kèm theo sơ đồ 3-Tính nghiệm bền chi tiết : Thanh truyền có đầy đủ sơ đồ kết cấu và sơ đồ lực tác dụng B – Phần bản vẽ: 1-Bản vẽ động học, bản vẽ động lực học trên giây kẻ ly A0 2-Bản vẽ chi tiết trên giấy A1, A2, hoặc trên giấy A3 theo tỷ lệ 1:1 hoặc 1:2 Ngày giao đề: 01/10/2022 Ngày hoàn thành: 25/11/2022 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Nguyễn Văn Đại SVTH : Nguyễn Đức Hoà Lớp ĐHOTOK15A5 1 ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Kết quả đánh giá: GIÁO VIÊN BẢO VỆ: Kết quả đánh giá: SVTH : Nguyễn Đức Hoà Lớp ĐHOTOK15A5 2 ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại đất nước đang trên con đường CNH – HĐH, từng bước phát triển đất nước Trong xu thế của thời đại khoa học kỹ thuật của thế giới ngày một phát triển cao Để hòa chung với sự phát triển đó đất nước ta đã có chủ trương phát triển một số ngành công nghiệp mũi nhọn, trong đó có ngành Cơ Khý Động Lực Để thưc hiện được chủ trương đó đòi hỏi đất nước cần phải có một đội ngũ cán bộ, công nhân kỹ thuật có trình độ và tay nghề cao Hiểu rõ điều đó trường ĐHSPKT Vinh không ngừng phát triển và nâng cao chất lượng đào tạo đội ngũ cán bộ, công nhân có tay nghề và trình độ cao mà còn đào tạo với số lượng đông đảo đáp ứng nhu cầu nguồn nhân lực cho đất nước Khi đang còn là một sinh viên trong trường chúng em được phân công thực hiện đồ án “Tính Toán –Kết Cấu Động Cơ Đốt Trong” Đây là một điều kiện rất tốt cho chúng em có cơ hội xâu chuỗi kiến thức mà chúng em đã được học tại trường ,bước đầu đi sát vào thực tế sản xuất ,làm quen với công việc tính toán thiết kế ô tô Trong quá trình tính toán chúng em đã được sự quan tâm chỉ dẫn,sự giúp đỡ nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn và các thầy cô giáo trong khoa cơ khí động lực Tuy vậy nhưng không thể tránh những hạn chế , thiếu sót trong quá trình tính toán Để hoàn thành tốt, khắc phục được những hạn chế và thiếu sót đó chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến ,sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và các bạn để sau này ra trường bắt tay vào công việc ,trong quá trình công tác chúng em hoàn thành công việc một cách tốt nhất Vinh, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực hiện: SVTH : Nguyễn Đức Hoà Lớp ĐHOTOK15A5 3 ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG PHẦN I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG I ) Trình tự tính toán : 1.1 )Số liệu ban đầu : Loại đông cơ: 3D6-động cơ Diesel 1 hàng, không tăng áp, buồng cháy thống nhất 1- Công suất của động cơ : Ne =155 (mã lực) = 111 kW 2- Số vòng quay của trục khuỷu : n =1600(vg/ph) 3- Đường kính xi lanh : D =150 (mm) 4- Hành trình piton : S =180 (mm) 5- Dung tích công tác : Vh = = 3,18 (l) 6- Số xi lanh : i = 6 7- Tỷ số nén : ε = 15.5 8- Thứ tự làm việc của xi lanh : (1-5-3-6-2-4) 9- Suất tiêu hao nhiên liệu : ge =192 (g/ml.h) 10- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp α1;α2: α1=20(độ),α2 =48 (độ) 11- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp thải 1, 2 : 1=48(độ), 2 =20 (độ) 12- Chiều dài thanh truyền: ltt = 320 (mm) 13- Số kỳ :  4 14- Góc phun sớm : i 30o 15-Khối lượng thanh truyền: mtt = 5,62 (kg) 16- Khối lượng nhóm piston: mpt = 2,37 (kg) 1.2 )Các thông số cần chọn : 1 )Áp suất môi trường :pk Áp suất môi trường pk là áp suất khí quyển trước khi nạp vào đông cơ (với đông cơ không tăng áp ta có áp suất khí quyển bằng áp suất trước khi nạp nên ta chọn pk =po Ở nước ta nên chọn pk =po = 0,1 (MPa) 2 )Nhiệt độ môi trường :Tk Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ trước xupáp nạp nên : Tk =T0 =24ºC =297ºK 3 )Áp suất cuối quá trình nạp :pa SVTH : Nguyễn Đức Hoà Lớp ĐHOTOK15A5 4 ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Áp suất Pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại đông cơ ,tính năng tốc độ n ,hệ số cản trên đường nạp ,tiết diện lưu thông… Vì vậy cần xem xét đông cơ đang tính thuộc nhóm nào để lựa chọn Pa Áp suất cuối quá trình nạp ta lấy pa =0,085 (MPa) 4 )Áp suất khí thải P : Áp suất khí thải cũng phụ thuộc giống như p Áp suất khí thải có thể chọn trong phạm vi : p= 0,11 (MPa) 5 )Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành hỗn hợp khí ở bên ngoài hay bên trong xy lanh Vì đây là đ/c điezel nên chọn ∆T= 38 oK 6 )Nhiệt độ khí sót (khí thải) T Nhiệt độ khí sót T phụ thuộc vào chủng loại đông cơ.Nếu quá trình giản nở càng triệt để ,Nhiệt độ T càng thấp Thông thường ta có thể chọn : T =800 ºK 7 )Hệ số hiệu định tỉ nhiêt λ : Hệ số hiệu định tỷ nhiệt λ được chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiệu định Thông thường có thể chọn λ theo bảng sau :  0,8 1,0 1,2 1,4 λ 1,13 1,17 1,14 1,11 Ở đây ta chọn λ = 1,1 8 )Hệ số quét buồng cháy λ : Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta chọn λ =1 9 )Hệ số nạp thêm λ Hệ số nạp thêm λ phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí Thông thường ta có thể chọn λ =1,02÷1,07 ; ta chọn λ =1,02 10 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ : Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ.Với đây là đ/c điezen nên ta chọn ξ=0,78 11 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ : Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ tùy thuộc vào loại động cơ xăng hay là động cơ điezel ξ bao giờ cũng lớn hơn ξ SVTH : Nguyễn Đức Hoà Lớp ĐHOTOK15A5 5 ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Do đây là đ/c điezel ta chọn ξ=0,9 12 )Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công φ : Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ với chu trình công tác thực tế Sự sai lệch giửa chu trình thực tế với chu trình tính toán của động cơ xăng ít hơn của động cơ điezel vì vậy hệ số φ của đ/c xăng thường chọn hệ số lớn.Nhưng đây là đ/c xăng nên ta chọn φ =0,934 II )Tính toán các quá trình công tác : 2.1 Tính toán quá trình nạp : 1 )Hệ số khí sót γ : Hệ số khí sót γ được tính theo công thức : γ= Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót m =1,45÷1,5 Chọn m =1,45 r 1.(297  38) 800 0,11 0, 085 1 1 0, 038 0,11 1,45 15,5.1, 02  1,1.1.(0, 085) 2 )Nhiệt độ cuối quá trình nạp T Nhiệt độ cuối quá trình nạp T đươc tính theo công thức: T= ºK (297  38) 1,1.0, 038.800.( 0, 085) 1,45 1,45 1 0,11 350 oK Ta  1 0, 038 3 )Hệ số nạp η : η=   1 297.0, 085 15,5.1, 02  1,1.( 0,11 )1,145  0,82 v 15,5  1 (297  38).0,1  0, 085  4 )Lượng khí nạp mới M : Lượng khí nạp mới M được xác định theo công thức sau : M = (kmol/kg) nhiên liệu Trong đó : SVTH : Nguyễn Đức Hoà Lớp ĐHOTOK15A5 6 ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG p= = 30.111.103.4 0, 44 (MPa) 3,14.0,152.0,18 1600.6 4 Vậy : M = 432.103.0,1.0,82 1, 41 (kmol/kg) nhiên liệu 192.0, 44.297 5 )Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M : Lượng kk lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M được tính theo công thức : ΔM = 0,2M = 0,21.(1-α)M ( C12  H4  O32) (kmol/kg) nhiên liệu Vì đây là đ/c diesel nên ta chọn C=0,87 ; H=0,126; O=0,004 M = (0,87 12  0,126 4  0, 004 32 ) 0, 495 (kmol/kg) nhiên liệu 6 )Hệ số dư lượng không khí α Vì đây là động cơ nên : α = M1  1,38 2, 79 Mo 0, 495 2.2 )Tính toán quá trình nén : 1 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí : = 19,806+0,00209.T (kJ/kmol.độ) =19,806+0,00209.297=20,427 (kJ/kmol.độ) 2 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phạm cháy : Khi hệ số lưu lượng không khí α >1 tính theo công thức sau : = (19,876  1, 634  )  12 (427,86  187,36  ).10 5T (kJ/kmol.độ) (19,876  1, 637 2, 79 )  12 (427,86  187,36 2, 79 ).10 5.297 23, 688 (kJ/kmol.độ) 3 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp : Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hh trong quá trình nén tính theo công thức sau : = =20,546 (kJ/kmol.độ) Thay số vào ta có : a' = 19,890 ; b' = 0,004 4 ) Chỉ số nén đa biến trung bình n: SVTH : Nguyễn Đức Hoà Lớp ĐHOTOK15A5 7 ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào thông số kết cấu và thông số vận hành như kích thước xy lanh ,loại buồng cháy,số vòng quay ,phụ tải,trạng thái nhiệt độ của động cơ…Tuy nhiên n tăng hay giảm theo quy luật sau : Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n tăng.Chỉ số nén đa biến trung bình n được xác bằng cách giải phương trình sau : n-1 = Chú ý : thông thường để xác định được n ta chọn n trong khoảng 1,340÷1,390 Rất hiếm trường hợp đạt n trong khoảng 1,400 ÷ 1,410 → (theo sách Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong - trang 128 ) Vì vậy ta chọn n theo điều kiện bài toán cho đến khi nào thỏa mãn điều kiện bài toán :thay n vào VT và VP của phương trình trên và so sánh,nếu sai số giữa 2 vế của phương trình thõa mãn