Đồ án động cơ đốt trong

87 4 0
  • Loading ...
1/87 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 07/05/2020, 13:25

Tính tốn thiết kế động XM4-0519 MỤC LỤC Lời nói đầu CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN XÂY DỰNG BẢN VẼ ĐỒ THỊ 1.1 CÁC THÔNG SỐ TÍNH 1.1.1 Các thông số cho trước 1.1.2 Các thông số cần tính tốn 1.2 ĐỒ THỊ CÔNG 1.2.1 Các thông số xây dựng đồ thị 1.2.2 Cách vẽ đồ thị 1.3 ĐỒ THỊ BRICK 1.3.1 Phương pháp 1.3.2 Đồ thị chuyển vị 1.4 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ VẬN TỐC V(α) 10 1.4.1 Phương pháp 10 1.4.2 Đồ thị vận tốc V(α) 12 1.5 ĐỒ THỊ GIA TỐC 13 1.5.1 Phương pháp 13 1.5.2 Đồ thị gia tốc j = f(x) 13 1.6 Vẽ Đồ Thị Lực Quán Tính 14 1.6.1 Phương pháp 14 1.6.2 Đồ thị lực quán tính 15 1.7 ĐỒ THỊ KHAI TRIỂN: PKT, PJ, P1 – α 16 1.7.1 Vẽ Pkt – α 16 1.7.2 Vẽ Pj – α 17 Tính tốn thiết kế động XM4-0519 1.7.3 Vẽ p1 – α 17 1.7.4 Đồ thị khải triển Pkt, Pj, P1 – α 18 1.8 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ T, Z, N – α 21 1.8.1 Sơ đồ lực tác dụng lên cấu trục khủy truyền 21 1.8.2 Xây dựng đồ thị T, Z, N – α 22 1.9 ĐỒ THỊ ∑T – α 25 1.10 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TÁC DỤNG LÊN CHỐT KHUỶU 27 1.11 ĐỒ THỊ KHAI TRIỂN Q(α) 32 1.12 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TÁC DỤNG ĐẦU TO THANH TRUYỀN 35 1.13 ĐỒ THỊ MÀI MÒN CHỐT KHUỶU 38 Chương : PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ G4-ED 45 2.1 Thông số kỹ thuật động chọn tham khảo: 45 2.2 Phân tích số đặc điểm kết cấu động G4-ED: 46 2.2.1 Cơ cấu trục khuỷu, piston, truyền: 46 2.2.2 Hệ thống phân phối khí: 50 2.2.3 Hệ thống bôi trơn: 52 2.2.4 Hệ thống nhiên liệu: 53 2.2.5 Hệ thống đánh lửa: 54 2.2.6 Hệ thống làm mát: 55 Chương : THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ XM4-0519 58 3.1 Phân tích lựa chọn sơ đồ hệ thống bôi trơn: 58 3.2 Tính tốn thiết kế bơm lọc dầu: 60 3.2.1 Phân tích chọn loại bơm: 60 3.2.2 Tính bơm dầu: 60 3.2.3 Tính lọc dầu: 64 3.2.4 Tính tốn két làm mát dầu 66 Tính tốn thiết kế động XM4-0519 3.2.5.Tính lượng dầu chứa các-te : 67 Chương 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ XM4-0519 67 4.1: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LÀM MÁT 67 4.1.1 Nhiệm vụ 67 4.1.2 Điều kiện làm việc hệ thống làm mát 67 4.1.3 Lựa chọn hệ thống làm mát cho động XM4-0519 68 4.2 TÍNH CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT 71 4.2.1 Xác định lượng nhiệt từ động truyền cho nước làm mát 71 4.2.2 Tính két nước 71 4.2.3 Tính bơm nước 74 4.2.4 Tính quạt gió 79 Kết Luận 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 Tính tốn thiết kế động XM4-0519 Lời Nói Đầu Những năm gần đầy, kinh tế Việt Nam phát triển mạnh Bên cạnh kỹ thuật nước ta bước tiến Trong phải nói đến ngành động lực sản xuất ôtô, liên doanh với nhiều hãng ôtô tiến giới sản xuất lắp ráp ơtơ Để góp phần nâng cao trình độ kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật ta phải tự nghiên cứu chế tạo, u cầu cấp thiết Có ngành ơtơ ta phát triển Sau học hai mơn chun ngành động lực (Ngun lý động đốt trong, Kết cấu tính tốn động đốt trong) số môn sở khác (sức bền vật liệu, lý thuyết, ) thực tập kỹ thuật Sinh viên giao nhiệm vụ làm đồ án mơn học kết cấu tính tốn động đốt Đây phần quan trọng nội dung học tập sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng kiến thức học để giải vấn đề cụ thể ngành Trong đồ án này, em giao nhiệm vụ tính tốn thiết kế hệ thống bôi trơn – làm mát động theo thông số kĩ thuật Đây hệ thống thiếu động đốt Nó dùng để làm mát bơi trơn phục vụ cho q trình làm việc động 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 hồn thành đồ án lần khơng thể khơng có thiếu sót Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy khoa tận tình truyền đạt lại kiến thức quý báu cho em Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Dương Đình Nghĩa Nguyễn Quang Trung quan tâm cung cấp tài liệu, nhiệt tình hướng dẫn trình làm đồ án Em mong muốn nhận xem xét dẫn thầy để em ngày hoàn thiện kiến thức Tính tốn thiết kế động XM4-0519 CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN XÂY DỰNG BẢN VẼ ĐỒ THỊ 1.1 CÁC THƠNG SỐ TÍNH 1.1.1 Các thơng số cho trước - Nhiên liệu : Gasoline - Số xilanh / Số kỳ / Cách bố trí : I /τ = / / In-line - Thứ tự làm việc : 1-3-4-2 - Tỷ số nén : Ɛ=10.5 - Đường kính x hành trình piston (mm x mm) : D x S = 76.0 x 88.0 - Công suất cực đại / số vòng quay (KW/v/ph) : Ne/n = 69.0 / 5150 - Tham số kết cấu : λ = 0.26 - Áp suất cực đại (MN/m2) : Pz = 5.1 - Khối lượng nhóm piston (kg) : mpt = 0.6 - Khối lượng nhóm truyền (kg) : mtt = 0.8 - Góc đánh lửa sớm (độ) : θs = 16 - Góc phân phối khí (độ) : α1, α2, α3, α4 = 33, 51, 51, 14 - Hệ thống nhiên liệu : L-EFI - Hệ thống bôi trơn : Force-feed lubrication system - Hệ thống làm mát : Forced Circulation Water Cooling System - Hệ thống nạp : Khơng tăng áp - Hệ thống phân phối khí : 16 valve, DOHC 1.1.2 Các thơng số cần tính tốn Xác định tốc độ trung bình động cơ: 𝐶𝑚 = 𝑆.𝑛 30 = Trong đó: 88.10−3 5150 30 S (m) 𝑚 = 15.11 ( ) 𝑠 (1-1) [1] : Hành trình dịch chuyển piston xilanh n (v/ph) :Tốc độ quay động Do Cm > m/s nên động động tốc độ cao hay động cao tốc Chọn trước: n1 = 1,35 [1] n2 = 1,25 [1] Trang Tính tốn thiết kế động XM4-0519  Áp suất khí cuối kỳ nạp: p0 = 0,1 [MN/m2] Áp suất khí trời: [1] Do động khơng tăng áp có pk=P0 nên ta chọn: pk = 0,1 [MN/m2] Đối với dộng bốn kỳ không tăng áp chọn : pa=(0.8-0.9)pk pa = 0,85pk = 0.1 x 0,85=0,085 [MN/m2] Vậy chọn: [1] (1-2) [1]  Áp suất cuối kì nén: pc = pa.εn1 = 0,085*10.51,35 = 2.03 [MN/m2]  Chọn tỷ số giãn nở sớm (động xăng): ρ = (1-3) [1] [1]  Áp suất cuối trình giãn nở sớm: 𝑝𝑏 = 𝑝𝑧 𝛿1𝑛2 = 𝑝𝑧 𝜀 𝑛2 ( ) 𝜌 = 5.1 10.5 1,25 ( ) = 0.27 [ 𝑀𝑁 𝑚2 ] (1-4) [1]  Thể tích cơng tác: Vh  S π.D [dm ] (1-5) [1]  Thể tích buồng cháy: Vc  0.399 Vh  0,042[dm ] [dm ]  ε 1 10.5 - (1-6) [1]  Vận tốc góc trục khuỷu: ω π.n π  5150   539.31 [rad/s] 30 30  Áp suất khí sót (động cao tốc) chọn: Áp suất khí thải Pth= (1.02-1,04)P0= 1,04*0.1=0,104 [MN/m2] (1-7) [1] Áp suất khí sót (1,05-1)pth : pr = (1,05-1,1)pth = 1,08*0,104= 0,11 [MN/m2] (1-8) [1] 1.2 ĐỒ THỊ CƠNG 1.2.1 Các thơng số xây dựng đồ thị Các thông số cho trước Áp suất cực đại: pz = 5.1 [MN/m2] Góc phun sớm: φs = 16o Góc phân phối khí: α1 = 33 α2 = 51 Trang Tính tốn thiết kế động XM4-0519 α3 = 51 α4 = 14 Xây dựng đường nén Gọi Pnx , Vnx áp suất thể tích biến thiên theo trình nén động Vì trình nén trình đa biến nên: Pnx Vnxn1  const (1-9) [1]  Pnx Vnxn  PC VCn 1 V  Pnx= PC  C  Vnx Đặt i     n1 PC Vnx , ta có : Pnx  n1 VC i Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành  khoảng , i = 1, , 3,  Xây dựng đường giãn nở Gọi Pgnx , Vgnx áp suất thể tích biến thiên theo q trình giãn nở động Vì trình giãn nở trình đa biến nên ta có: Pnx Vnxn  const (1-10) [1] n  Pgnx V gnx  PZ VZn V  Pgnx= PZ  Z  V gnx Ta có : VZ = .VC Đặt i  V gnx VC  Pgnx = , ta có :     n2 PZ  V gnx   VZ Pgnx     n2  PZ  V gnx    VC    n2 PZ  n2 i n21 Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành  khoảng, i = 1, , 3,  Trang Tính tốn thiết kế động XM4-0519 Biểu diễn thông số - Biểu diễn thể tích buồng cháy: Chọn Vcbd = 20 [mm] μV   0,042 Vc  0,0021 [dm3/mm] [dm3/mm]  20 Vcbd (1-11) - Biểu diễn thể tích cơng tác: Vhbd  0.399 Vh  190 [mm] [mm]  0.0021 μV (1-12) - Biểu diễn áp suất cực đại: pzbd = 160 - 220 [mm] Chọn pzbd = 170 [mm] μp   pz 5.1  0,03 [MN/(m2.mm)] (1-13) [MN/(m2.mm)] => μ p  p zbd 170 Về giá trị biểu diễn ta có đường kính vòng tròn Brick AB giá trị biểu diễn Vh, nghĩa giá trị biểu diễn cửa AB = Vhbd  S  S  mm  88.0  0.000463 [mm/mm] = Vhbd  mm  190 + Giá trị biểu diễn oo’: oobd,  Với oo’=R.λ/2=0.00572 m oo, S =12.35 [mm] (1-14) (1-15) [1] (1-16) [1] Trang Tính tốn thiết kế động XM4-0519 Bảng 1-1: Bảng giá trị đồ thị công động xăng Đường nén V V Đường giãn nở Pn Pgn V i (dm3) (mm) i^n1 1/i^n1 Pc/i^n1 (mm) i^n2 1/i^n2 Pz/i^n2 (mm) 1Vc 0.04 20 1 2.03 67.67 1 5.1 170 1.5V 1.5 0.06 30 1.72 0.58 1.17 39.14 1.66 0.60 3.07 102.4 2Vc 0.08 40 2.54 0.39 0.79 26.54 2.37 0.42 2.14 71.48 2.5Vc 2.5 0.10 50 3.44 0.29 0.58 19.64 3.14 0.31 1.62 54.08 3Vc 0.12 60 4.41 0.23 0.46 15.35 3.94 0.25 1.29 43.06 3.5Vc 3.5 0.14 70 5.43 0.18 0.37 12.47 4.78 0.21 1.06 35.51 4Vc 0.16 80 6.49 0.15 0.31 10.41 5.65 0.17 0.90 30.05 4.5Vc 4.5 0.18 90 7.62 0.13 0.26 8.88 6.55 0.15 0.77 25.94 5Vc 0.21 100 8.78 0.11 0.23 7.70 7.47 0.13 0.68 22.74 5.5Vc 5.5 0.23 110 9.99 0.10 0.20 6.77 8.42 0.12 0.60 20.18 6Vc 0.25 120 11.23 0.09 0.18 6.02 9.39 0.11 0.54 18.1 6.5Vc 6.5 0.27 130 12.51 0.08 0.16 5.40 10.37 0.09 0.49 16.38 7Vc 0.29 140 13.83 0.07 0.14 4.89 11.38 0.08 0.44 14.93 7.5Vc 7.5 0.31 150 15.18 0.06 0.13 4.45 12.41 0.08 0.41 13.7 8Vc 0.33 160 16.56 0.06 0.12 4.08 13.45 0.07 0.37 12.64 8.5Vc 8.5 0.35 170 17.97 0.05 0.11 3.76 14.51 0.06 0.35 11.71 9Vc 0.37 180 19.42 0.05 0.10 3.48 15.58 0.06 0.32 10.91 9.5Vc 9.5 0.39 190 20.88 0.05 0.09 3.23 16.67 0.05 0.30 10.19 10Vc 10 0.42 200 22.38 0.04 0.09 3.02 17.78 0.05 0.28 9.56 10.5Vc 10.5 0.44 210 23.91 0.04 0.08 2.82 18.90 0.05 0.26 8.99 Trang Tính toán thiết kế động XM4-0519 1.2.2 Cách vẽ đồ thị Xác định điểm đặc biệt: Hình 1-1:Đồ Thị Công Động Cơ Xăng + Từ bảng giá trị ta tiến hành vẽ đường nén đường giản nở + Vẽ vòng tròn độ thị Brick để xác định điểm đặc biệt: - Điểm a (Va ; pa): Va = Vc+ Vh = 0.042+ 0.399=0.441 [dm3]  Vabd =210 [mm] (1-17) [1] pa = 0.085 [MN/m2]  pabd = 0.085/0.03= 2.83 [mm] abd (210 ; 2.83) Trang Tính tốn thiết kế động XM4-0519 Hình 4-2: Sơ đồ bố trí quạt két nước động G4ED Vỏ van nhiệt Đường nước Van nhiệt Ống dẫn nước vào Đệm kín Đệm kín Đường nước vào Bơm nước Trang 69 Tính tốn thiết kế động XM4-0519 Ta chọn hệ thống làm mát cưỡng tuần hoàn nước - Sơ đồ hệ thống làm mát: Hình 4-3: Sơ đồ hệ thống làm mát 1-Két làm mát dầu hộp số; 2-Bơm; 3- Cánh quạt; 4-Bình chứa nước phụ; 5-Két nước; 6-Nắp két làm mát; 7-Van nhiệt; 8- lốc nước nắp máy; 9- lốc nước làm mát thân Nguyên lí làm việc: - Nước tuần hoàn nhờ bơm nước 2, qua ống phân phối nước vào khoang chứa xilanh Để phân phối nước làm mát cho xilanh, nước sau bơm vào thân máy chảy qua ống phân phối đúc sẵn thân máy Khi khởi động nhiệt độ động nhiệt độ nước thấp van nhiệt đóng lại khơng cho qua két mà trở thẳng bơm giúp máy khởi động nhanh Khi nhiêt độ nước làm mát lớn 820C van nhiệt mở Nước theo dòng tuần hồn từ nắp máy qua van tới két làm mát Tại nước làm mát két có tiết diện tiếp xúc với khơng khí lớn dòng khí quạt chuyển động xe sinh Nước làm mát quay lại bơm thực chu rình số trường hợp nước làm mát két có áp suất cao Sẽ theo nắp két nước trở bình chứa Trang 70 Tính tốn thiết kế động XM4-0519 4.2 TÍNH CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT 4.2.1 Xác định lượng nhiệt từ động truyền cho nước làm mát Nhiệt lượng từ động truyền cho nước làm mát coi gần số nhiệt lượng đưa qua tản nhiệt truyền vào khơng khí, lượng nhiệt truyền cho hệ thống làm mát động xăng chiếm khoảng 20 ÷ 30%, động điêden chiếm khoảng 15 ÷ 25% tổng số nhiệt lượng nhiên liệu toả Nhiệt lượng Qlm tính theo công thức kinh nghiệm sau đây: , Qlm  qlm Ne , (J/s) ; (4-1) [3] , Trong đó: qlm - Lượng nhiệt truyền cho nước làm mát ứng đơn vị công suất đơn vị thời gian (J/kW.s); Đối với động Xăng : , = 1263 ÷ 1360 J/kW.s (1300 ÷ 860 kcal/ml.h) qlm [3] Có trị số Qlm , ta xác định lượng nước 𝐺𝑙𝑚 tuần hoàn hệ thống đơn vi thời gian : 𝐺𝑙𝑚 = 𝑄𝑙𝑚 𝐶𝑛 ∗∆𝑡𝑛 = 69∗1300 4187∗8 = 2.7 (4-2) [3] Trong : Cn : Tỷ nhiệt nước làm mát (J/kg.độ ); Nước: cn = 4187 J/kgđộ (1,0 kcal/kg.độ ), [3] Êtylen glucon cn = 2093J/kgđộ (0,5kcal/kg độ) [3] tn - Hiệu nhiệt độ nước vào tản nhiệt: Với động tơ máy kéo tn = ÷ 10C Tính tốn hệ thống làm mát thường tính chế độ công suất cực đại 4.2.2 Tính két nước Bao gồm việc xác định bề mặt tản nhiệt để truyền nhiệt từ nước mơi trường khơng khí xung quanh Xác định kích thước mặt tản nhiệt sở lý thuyết truyền nhiệt Truyền nhiệt tản nhiệt chủ yếu đối lưu Két nước tản nhiệt động tơ máy kéo có mặt tiếp xúc với nước nóng mặt tiếp xúc với khơng khí Trang 71 Tính tốn thiết kế động XM4-0519 Do truyền nhiệt từ nước khơng khí truyền nhiệt từ mơi chất đến môi chất khác qua thành mỏng Như trình truyền nhiệt phân làm ba giai đoạn ứng với ba phương trình truyền nhiệt sau: - Từ nước đến mặt thành ống bên trong: 𝑄1𝑚 = ∝1 𝐹1 (𝑡𝑛 − 𝑡𝛿1 ) = 2500 ∗ 4.914 ∗ 10 = 122850, J/s; (4-3) [3] - Qua thành ống : 𝑄𝑡𝑚 = 𝜆.𝐹1 (𝑡𝛿1 −𝑡𝛿2 ) 𝛿 = 110∗4.91∗1 2∗10−3 = 270050, J/s; (4-4) [3] - Từ mặt ngồi thành ống đến khơng khí : 𝑄𝑙𝑚 = 𝛼2 𝐹2 (𝑡𝛿2 − 𝑡𝑘𝑘 ) = 100 ∗ 24.57 ∗ 26.5 = 65110.5, J/s (4-5) [3] Trong : Qlm − Nhiệt lượng động truyền cho nước làm mát nhiệt lượng nước dẫn qua tản nhiệt (J/s); 1 − Hệ số tản nhiệt từ nước làm mát đến thành ống tản nhiệt (W/m2.độ); λ − Hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm ống dẫn nhiệt W/m.độ (kcal/m.h˚C); δ − Chiều dày thành ống (m);  − Hệ số tản nhiệt từ thành ống tản nhiệt vào khơng khí, tính W/m2 độ (kcal/m.h˚C); F1 − Diện tích bề mặt tiếp xúc với nước nóng ( m ); F2 − Diện tích bề mặt tiếp xúc với khơng khí ( m ); t , t − Nhiệt độ trung bình bề mặt thành ống; t n , tkk − Nhiệt độ trung bình nước làm mát tản nhiệt khơng khí qua tản nhiệt Giải phương trình ta có: 𝑄𝑙𝑚 = 1 𝐹2 𝛿 𝐹2 + + 𝛼1 𝐹1 𝜆 𝐹1 𝛼2 Đặt: k  𝐹2 (𝑡𝑛 − 𝑡𝑘𝑘 ) ) 1 F2  F2    F1  F1  (4-6) [3] : hệ số truyền nhiệt két nước làm mát Trang 72 Tính toán thiết kế động XM4-0519 J  Qlm  kF2 (tn  tkk )   s Suy ra: (4-7) [3] Diện tích tiếp xúc với khơng khí F2 xác định theo công thức: F2  Qlm k (t n  t kk ) (4-8) [3] Diện tích F2 thường lớn diện tích F1 F2 tính đến diện tích cánh tản nhiệt Tỷ số F2   gọi hệ số diện tích, loại két dùng ống nước dẹp F1 chọn φ = ÷ Chọn φ = [3] Nhiệt độ trung bình nước làm mát két nước xác định theo công thức sau đây: tn  t nv  t nr o [ C] (4-9) [3] Trong đó, nhiệt độ nước vào tnv nhiệt độ nước tnr két nước lấy nhiệt độ nước vào nhiệt độ nước động Chế độ làm việc hợp lí động nằm giới hạn (80  90) oC Chọn: tnv = 82 oC; tn = tnr = 90 oC t nv t nr 82  90   86o C 2 (4-10) [3] Nhiệt độ trung bình khơng khí xác định theo cơng thức sau: t kk  t kkv  t kkr o [ C] (4-11) [3] Nhiệt độ không khí vào (tkkv) phía trước tản nhiệt lấy 49oC Chênh lệch nhiệt độ khơng khí qua tản nhiệt tkk lấy 2030oC Chọn: tkk = 250C Với: tkkr = tkkv + tkk = 49 + 25 = 74 0C  tkk = 49  74 = 61,5 0C (4-12) [3] Hệ số α1 xác định cơng thức thực nghiệm Trị số thí nghiệm Trang 73 Tính tốn thiết kế động XM4-0519 hệ số α1 thay đổi khoảng 1 = 2326 ÷ 4070 (W/ m2 độ) chọn 1 = 2500 Hệ số λ đồng λ = 83,9 ÷ 126 (W/m.độ) hợp kim nhơm 104,8 ÷ 198 (W/m.độ) thép khơng gỉ 9,3 ÷ 18,6 (W/m.độ).chọn λ = 110 Hệ số k cho tản nhiệt kiểu ống xác định theo đồ thị k=f( kk) Theo số liệu thí nghiệm xác định bề mặt làm mát tản nhiệt ta lấy k 2 tính gần đúng: Với tốc độ khơng khí qua tản nhiệt kk = 25 (m/s) hệ số truyền nhiệt tổng quát k két làm mát : k  11,38.250,8 = 149 Vậy suy diện tích tản nhiệt F2: 𝐹2 = 69∗1300 149∗(86−61.5) = 24.57 [m2] (4-13) Với động ô tơ máy kéo, trị số Gkk tính theo cơng thức thực nghiệm: 𝐺𝑘𝑘 = (0.053 ÷ 0.102) ∗ 𝑁𝑒 = (3.657 ÷ 7.038) kg/s (4-14) [3]  kg  Chọn Gkk =    s  Diện tích đón gió phận tản nhiệt két nước: Gkk Fdg  (4-15) [3] kk Ta chọn kk = 25 (m/s) Vậy: 𝐹𝑑𝑔 = 𝐺𝑘𝑘 𝜔𝑘𝑘 = 25 = 0.24 , 𝑚2 (4-16) [3] Như ta chọn hệ số diện tích =5 nên ta có diện tích bên thành ống F1 là: 𝐹1 = 𝐹2 𝜑 = 24.57 = 4.91 (𝑚2 ) (4-17) [3] 4.2.3 Tính bơm nước Xác định lưu lượng nước tuần hoàn hệ thống làm mát Glm cột áp H - Lưu lượng nước tuần hoàn hệ thống làm mát phụ thuộc vào nhiệt lượng nước làm mát mang chênh lệch nhiệt độ nước động cơ, xác định theo công thức Trang 74 Tính tốn thiết kế động XM4-0519 𝐺𝑙𝑚 = 𝐺𝑛 = 𝑄𝑙𝑚 𝐶𝑛 ∗(𝑡𝑛𝑣 −𝑡𝑛𝑟 ) = 69∗1300 4187∗8 = 2.68 (4-18) [3] Trong đó: Qlm − Nhiệt lượng truyền cho nước làm mát (J/s); cn − Tỷ nhiệt nước (J/kg độ); tnr , tnv − Nhiệt độ nước nhiệt độ nước vào động - Sức cản chuyển động nước hệ thống làm mát tính theo cột nước H phụ thuộc vào sức cản phận: két nước, ống dẫn, vách nước thân nắp máy v.v Thường sức cản tổng quát hệ thống làm mát tính tốn gần lấy H = 3,5 ÷ 15 mH 2O Xác định lượng nước làm mát tiêu hao Glm cột áp H, ta xác định kích thước bơm nước Lưu lượng bơm nước xác định theo công thức sau: 𝐺𝑏 = 𝐺𝑙𝑚 𝜂 = 2.68 0.87 = 3.08 ,kg/s (4-19) [3] η− Hệ số tổn thất bơm: η= 0,8 ÷ 0,9 Kích thước chủ yếu bơm phải vào chuyển động chất lỏng bơm Với loại bơm ly tâm phân tử chất lỏng đồng thời tham gia hai chuyển động + Vận tốc vòng: Nước quay cánh bơm với vận tốc u (tại điểm vào A: vận tốc u1 ; B vận tốc tương đối w ) + Vận tốc tương đối theo hướng tiếp tuyến với cánh quạt w (tại A: vận tốc tương đối w1 ; B vận tốc tương đối w ) Như vậy, phân tử nước chuyển động với vận tốc tuyệt đối là: c = u + w (tại A có vận tốc c , B có vận tốc c ) Lỗ nước vào bơm phải đảm bảo cung cấp đủ lượng nước tính tốn cần thiết, Kích thước tính theo cơng thức: Trang 75 Tính toán thiết kế động XM4-0519 𝑓𝑓 = 𝜋 ∗ (𝑟12 −𝑟22 ) = 𝐺𝑏 𝐶1 ∗𝜌𝑛 = 3.08 3∗1000 = 1.027 ∗ 10−3 (4-20) [3] Gb − Lượng nước tính tốn bơm (kg/s); r1 − Bán kính bánh cơng tác (m); r0 − Bán kính bánh công tác (m); c1 − Vận tốc tuyệt đối nước vào cánh, ÷ (m/s); n − Mật độ nước 1000 (kg/ m3 ) Hình 4-4: Bánh cơng tác Trang 76 Tính tốn thiết kế động XM4-0519 Từ phương trình rút ra: 𝑟1 = √ 𝐶 𝐺𝑏 𝜌𝑛 𝜋 + 𝑟02 = √ 3.08 3∗1000∗𝜋 + (1.5 ∗ 10−2 )2 =0.0235(m) (4-21) [3] Bán kính ngồi r2 bánh cơng tác xác định từ vận tốc vòng u2 điểm B 𝑢2 = √1 + tan 𝛼2 cot 𝑔𝛽2 √ 𝑔𝐻 𝜂𝑏 = √1 + tan 10 cot 14 √ 9.81∗11 0.65 = 16.84 𝑚/𝑠 (4-22) [3] Vậy: 𝑟2 = 𝑢2 𝜔𝑏 = 30𝑢2 ∶ 𝑚, 𝜋𝑛𝑏 (4-23) [3] 1 ,  − Góc phương trình vận tốc c1 u1 , c2 u2 , 1 = 900  = ÷ 120 ; [3] 1 2 − Góc kẹp phương vận tốc tương đối w với phương u theo hướng ngựơc lại (ở A có 1 , B có 2 ); thường 2 = 12 ÷ 150, tăng 2 cột nước bơm tạo nên tăng, người ta dùng bơm với 2 = 35 ÷ 500, đặc biệt có bơm 2 = 900; g - Gia tốc trọng trường g=9,81 m / s2 ; H - Cột áp bơm H=11 (m); b - Hiệu suất bơm b = 0,6 ÷ 0,7; [3] b - Tốc độ vòng bánh cơng tác (1/s); nb - Số vòng quay bánh công tác (vg/p) Trị số β1 nằm khoảng 40 ÷ 550 nhỏ Quan hệ tốc độ u1 , u2 biểu thị theo công thức sau : 𝑢1 = 𝑢2 𝑟1 (4-24) [3] 𝑟2 Chiều cao cánh bơm lối vào lối xác định: 𝑏1= 𝐺𝑏 𝛿 𝜌𝑛 𝑐1 (2 𝜋 𝑟2 − 𝑍 ) sin 𝛽2 ;𝑚 Trang 77 Tính tốn thiết kế động XM4-0519 𝐺𝑏 𝑏2= 𝜌𝑐𝑟 (2 𝜋 𝑟2 − 𝑍 𝛿2 ) sin 𝛽2 ;𝑚 Trong đó: 1 ,  - Chiều dày cánh lối vào lối ra, tính (m) lấy 1 =  = ÷ mm; chọn = mm cr - Tốc độ ly tâm nước lối (m/s) ; 𝑐𝑟 = 𝑐2 sin 𝛼2 = 𝐻.𝑔 𝑢 𝜂𝑏 tan 𝛼2 z - Số cánh bánh công tác thông thường z = ÷ chọn z=6; Bơm nước dùng cho động tơ máy kéo ngày thường có : b1 = 12 ÷ 35 mm ; b2 = 10 ÷ 25 mm ; Chọn b1=b2= 15mm Vậy + Chiều cao cánh bơm chỗ nước vào : 15(mm) + Chiều cao cánh bơm chỗ nước : 15(mm) Sau Tham khảo động mấu kích thước ta tiến hành xác định vẽ bơm nước cho động yêu cầu Ta có số kích thước bơm sau tham khảo động G4ED tính tốn trên, kích thước xác định cụ thể vẽ Cơng suất tiêu hao cho bơm nước tính theo công thức sau đây: 𝑁𝑏 = 𝐺𝑏∗ 𝐻∗9.81∗10−3 𝜂𝑏∗ 𝜂𝑐.𝑔 cg - Hiệu suất giới bơm: cg = 0,7 ÷ 0,9 (4-24) [3] [3] Trong động ô tô máy kéo công suất tổn thất cho bơm nước khoảng Nb = (0,068 ÷ 0,0136) Ne (KW) =(4.692 – 0.9384) kw (4-25) [3] Trang 78 Tính tốn thiết kế động XM4-0519 4.2.4 Tính quạt gió Hình 4-5: Kết cấu quạt làm mát 7-Cánh quạt làm mát; 9- Động điện; 8-Khung lắp quạt; Lượng khơng khí, áp suất động quạt tạo công suất tổn thất cho quạt phụ thuộc vào số vòng quay trục quạt: lượng khơng khí tỷ lệ bậc nhất, áp suất tỷ lệ bậc hai công suất tỷ lệ bậc ba với số vòng quay Khi tính tốn quạt gió, cần lưu ý rằng: Đối với loại động máy kéo Gkk tính theo cơng thức (13-8) tính quạt gió động tơ nên tính đến ảnh hưởng tốc độ gió gây tốc độ chuyển động ô tô Do lưu lượng thực tế quạt thường lớn lưu lượng tính tốn Gkk Mức độ lớn bé lưu lượng thực tế phụ thuộc vào tốc độ ô tô Khi tốc độ ô tô lớn, lưu lượng gió thực tế qua két nước tăng lên, nên lưu lượng khơng khí quạt cung cấp giảm xuống rõ rệt Lưu lượng quạt gió Gq phụ thuộc vào kích thước quạt gió, xác lưu lượng quạt gió theo cơng thức sau đây: Gq  k  ( R  r )nqbZk sin  cos  (kg/s) 60 Gq=1,1.3,14.(0,1382-0.062).3000.0,05.7.0,7 p0 106 k  R.(Tk  273) 60 (4-26) [3] √sin 25 cos 25=0.404 (kg/s) (4-27) [3] ρ = (thường chọn  kk = 1,1 - Khối lượng riêng khơng khí (kg/m3 ); Trang 79 Tính tốn thiết kế động XM4-0519 R,r - Bán kính ngồi bán kính quạt (m); chọn R=0,138; r=0,06 b = 0,05 - Chiều rộng cánh (m); nq = 3000 - Số vòng quay quạt (vg/ph) chọn α - Góc nghiêng cánh   25o Z - Số cánh; chọn Z = kk - Hệ số tổn thất tính đến sức cản dòng khơng khí cửa nắp đầu xe fk , fk diện tích tiết diện cửa khơng R Hệ số k phụ thuộc vào tỷ số khí nắp đầu xe Quan hệ hệ số kk với tỷ số fk giới thiệu R hình Hình 4-6 : Quan hệ ηkk = f( fn ) R Mặt khác hệ thống làm mát ta sử dụng quạt làm mát, vậy: Gq’= 2.Gq= 2.0.404=0.08 (kg/s) Cơng suất tiêu thụ quạt gió xác định theo công thức sau: 𝑁𝑞 = Nq= (𝑅 −𝑟2 ) sin2 𝛼 𝑍∗𝑛𝑞∗ 2840.000 (W ) (4-28) [3] 7.30003 (0.1382 −0.062 ).𝑠𝑖𝑛252 2840000 =183.57 w Sử dụng quạt nên Nq’= 2.Nq=367 w (4-29) Trang 80 Tính toán thiết kế động XM4-0519 Kết Luận Sau khảo sát tính tốn kiểm tra nhiệt két làm mát hệ thống làm mát động G4ED-GSL 1.6 trang bị xe Huyndai Accent 2006 em nhận thấy rằng: Các cụm chi tiết hệ thống làm mát làm việc đảm bảo cho động làm mát tốt chế độ làm việc Công suất tiêu tốn cho việc dẫn động bơm quạt gió tương đối nhỏ khả cung cấp nước làm mát bơm khơng khí với quạt gió cho hệ thống đảm bảo Các cấu có bề mặt ma sát bơi trơn đầy đủ nên làm việc hiệu quả, bị mài mòn sinh nhiệt lớn Qua khảo sát thực tế tính tốn làm việc em hy vọng phương án thiết kế hệ thống bôi trơn làm mát động XM4-0519 đạt tính Sau 10 tuần làm việc tích cực cộng với giúp đỡ tận tình thầy hướng dẫn, thầy mơn Đến đồ án em hoàn thành Đồ án môn học " Thiết kế động đốt trong” Đã giúp em tìm hiểu mục đích, ý nghĩa đồ thị cơng, động học động lực học ngồi tìm hiểu ngun lý làm việc kết cấu phận hệ thống động để có phương án bảo dưỡng sửa chữa hư hỏng kịp thời Trong trình thực đề tài này, kiến thức lý thuyết thực tế thân học hỏi thêm nhiều Nhưng điều kiện tài liệu lượng kiến thức thân có phần hạn chế thiếu thốn nên đồ án hồn thành khơng thể tránh khỏi thiếu sót Kính mong thầy, mơn tham gia góp ý để đề tài em hoàn thiện Và cuối em xin chân thành cảm ơn thầy môn tận tình bảo em hồn thành đồ án Đặc biệt thầy Dương Đình Nghĩa Người tận tình hướng dẫn em suốt thời gian làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Trang 81 Tính tốn thiết kế động XM4-0519 *) Một số hình ảnh tham khảo quạt làm mát bơm nước động G4ED-GSL 1.6 : Hình 4-7 : Bơm nước CARDONE 5573132 cho động G4ED Hinh 4-8 : Quạt gió MFR HY3115122 động G4ED Trang 82 Tính tốn thiết kế động XM4-0519 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyên lý động đốt –GS.TS Nguyễn Tất Tiến [2] Kết cấu tính tốn động đốt – Nguyễn Đức Phú [3] Tính tốn động đốt (chương – chương 9)- TS.Trần Thanh Hải Tùng [4] Hướng dẫn đồ án thiết kế động đốt – ThS Nguyễn Quang Trung [5] Catalog động G4ED Trang 83 ... mơn chun ngành động lực (Nguyên lý động đốt trong, Kết cấu tính tốn động đốt trong) số mơn sở khác (sức bền vật liệu, lý thuyết, ) thực tập kỹ thuật Sinh viên giao nhiệm vụ làm đồ án môn học kết... hệ thống bôi trơn – làm mát động theo thông số kĩ thuật Đây hệ thống thiếu động đốt Nó dùng để làm mát bơi trơn phục vụ cho trình làm việc động Trong trình thực đồ án, em cố gắng tìm tòi, nghiên... bình động cơ:
- Xem thêm -

Xem thêm: Đồ án động cơ đốt trong, Đồ án động cơ đốt trong

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn