thiết kế động cơ đốt trong
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.97 MB, 193 trang )
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
LỜI NÓI ĐẦU
Những năm gần đầy, nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh. Bên
cạnh đó kỹ thuật của nƣớc ta cũng từng bƣớc tiến bộ, trong đó có ngành cơ khí
động lực nói chung và ô tô nói riêng. Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ
thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu và chế tạo, đó là yêu cầu cấp
thiết. Có nhƣ vậy ngành cơ khí động lực của ta mới phát triển đƣợc.
Sau khi đƣợc học hai môn chính của ngành động cơ đốt trong (Nguyên lý
động cơ đốt trong và Kết cấu động cơ đốt trong) cùng một số môn cơ sở khác
(sức bền vật liệu, cơ lý thuyết,... ), sinh viên đƣợc giao nhiệm vụ làm đồ án
môn học “Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong”. Đây là một phần quan trọng trong
nội dung học tập của sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận
dụng các kiến thức đã học để giải quyết một vấn đề cụ thể của ngành.
Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã cố gắng tìm tòi hoàn thành đồ án
tốt nhất. Tuy nhiên, vì bản thân còn ít kinh nghiệm và có những thiếu sót,
mong quý thầy cô góp ý giúp đỡ thêm để em hoàn thành tốt nhiệm vụ.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tình
truyền đạt lại những kiến thức quý báu cho em. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn
đến thầy Dƣơng Việt Dũng đã quan tâm, nhiệt tình hƣớng dẫn trong quá trình
làm đồ án. Em rất mong muốn nhận đƣợc sự xem xét và chỉ dẫn của các thầy
để em ngày càng hoàn thiện kiến thức của mình.
Đà Nẵng, ngày 28 tháng 12 năm 2017
Sinh Viên Thực Hiện
Võ Trọng Nam
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
CHƢƠNG I: XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG
LỰC HỌC ĐỘNG CƠ DDV6-0217
1. Xây dựng đồ thị công:
1.1. Các thông số xây dựng đồ thị:
1.1.1. Các thông số cho trƣớc:
- Nhiên liệu: Diesel
- Số xilanh số k
cách bố trí : 6/ 4 / In-line
- Thứ tự làm việc: 1-5-3-6-2-4
- T số nén ε: 15,5
- Đƣờng kính D (mm)/ hành trình piston S (mm): 130 /140
- Công suất cực đại Ne = 250 KW tại số vòng quay n = 2200 v ph
- Tham số kết cấu λ: 0,25
- Áp suất cực đại pz = 8,6 (MN/m2)
- Góc phun sớm θs = 15o
- Góc phân phối khí (độ):
+ Góc mở sớm xupap nạp 1 = 10o
+ Góc đóng muộn xupap nạp 2 = 46o
+ Góc mở sớm xupap thải 3 = 56o
+ Góc đóng muộn xupap thải 4 = 10o
1.1.2. Các thông số tính chọn:
- Tốc độ trung bình của động cơ
Cm
0,14.2200
S .n
10, 27(m / s) > 9 m/s : động cơ cao tốc
30
30
[1]
- Áp suất khí nạp pk: Đối với động cơ bốn k tăng áp tuabin khí :
Chọn pk = 0,19(MN/m2)
[1]
- Áp suất khí cuối k nạp pa: Đối với động cơ bốn k tăng áp, pa đƣợc tính
chọn trong khoảng:
pa = (0,9 0,96).pk (MN/m2). Ta chọn là 0,92.
[1]
vậy pa = 0,92.0,19 = 0,175 (MN/m2)
- Chỉ số nén đa biến trung bình n1: thƣờng chọn trong khoảng
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
1
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
n1 = 1,32 1,39 => Chọn n1 = 1,33
[1]
- Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2: thƣờng chọn trong khoảng
n2 = 1,25 1.29 => chọn n2 = 1,25
[1]
- T số giãn nở sớm : Đối với động cơ diesel :
= 1,2-1,5 => chọn = 1,5
[1]
- Áp suất cuối k nén Pc :
Pc = Pa.n1 = 0,175. 15,51,33 = 6,7 (MN/m2)
- Áp suất cuối quá trình giãn nỡ:
PZ
Pb =
n2
1
PZ
( ) n2
58,
,86
0, 464( MN / m2 )
1, 225
15,5
1,25
,5
16
( 1,5 )
1,4
- Thể tích công tác Vh :
Vh S.
π.D2
.1,32
1, 4.
1,858(dm3 )
4
4
- Thể tích buồng cháy Vc
Vc
1,585
Vh
0,128(dm3 )
ε 1 15,5 1
- Tốc độ góc của trục khu u :
.n
30
.2200
30
230,38(rad / s)
[1]
- Áp suất khí sót Pr :
+ Đối với động cơ tăng áp pth = (0,9-1)Pk (pth là áp suất trƣớc tuốc bin ) [1].
=> Chọn Pth = 0,98.0,19 = 0,186 (MN/m2)
+ Áp suất khí sót Pr = (1.05-1,1).pth = 1,08.0.186 = 0,2 (MN/m2)
[1]
1.2. Xây dựng đường nén:
Gọi pnx, Vnx là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình nén của động cơ.
n1
Vì quá trình nén là quá trình đa biến nên: p nx Vnx const
n1
n1
p nx Vnx p c Vc
p nx
Vc
pc
Vnx
SVTH: Võ Trọng Nam
n1
Lớp: 14Thaco
2
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
Vnx
Vc
Đặt: i
- Khi đó ta có áp suất nén tại điểm bất k x : p nx
pc
i
n1
[MN/m2]
- Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành ε khoảng, khi đó i = 1, 2 , 3, .
1.3. Xây dựng đường giãn nở:
Gọi pgnx, Vgnx là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình giãn nở của
động cơ.Vì quá trình giãn nở là quá trình đa biến nên ta có:
n2
p nx Vnx const
n2
n2
p gnx Vgnx p z Vz
Vz
p gnx p z
Vgnx
n2
Ta có: Vz = .Vc
p gnx
Đặt: i
pz
Vgnx
Vz
n2
pz
Vgnx
ρ Vc
n2
Vgnx
Vc
- Khi đó ta có áp suất giãn nở tại điểm bất k x:
p gnx
pz ρ
i
n2
n2
-Để dể vẽ ta tiến hành chia Vh thành khoảng , khi đó i = 1, 2 , 3, .
1.4. Biểu diễn các thông số:
- Biểu diễn thể tích buồng cháy: Chọn Vcbd = 15 (mm)
μV
0,128
Vc
0, 0085 (dm3/mm)
Vcbd
15
- Biểu diễn thể tích công tác: Vhbd
1,858
Vh
217,5 (mm)
μV
0, 00854
- Biểu diễn áp suất cực đại: pzbd = 160 - 220 (mm) Chọn pzbd = 200 (mm)
μp
8, 6
pz
0.043 [MN/(m2.mm)]
200
p zbd
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
3
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
- Về giá trị biểu diễn ta có đƣờng kính của vòng tròn Brick AB bằng giá trị
biểu diễn của Vh , nghĩa là giá trị biểu diễn của AB = Vhbd (mm)
S
0,14
S
0, 00064 (m/mm)
Vhbd 217,5
Bảng 1-1: Bảng giá trị đồ thị công
Đƣờng nén
i
V(dm3) V(mm)
1
0,128
in1
pc.(1/in1)
Pnbd
in2
pz.ρn2.(1/in2)
Ptbd
1
6,694
155,7
1
14,276
332
1,715
3,904
90,8
1,66
8,6
200
15
22,5
Đƣờng giản nở
1,5
0,192
2
0,256
30
2,514
2,663
61,9
2,378
6,002
139,6
2,5
0,32
37,5
3,383
1,979
46
3,144
4,541
105,6
3
0,384
45
4,311
1,553
36,1
3,948
3,656
84,1
3,5
0,449
52,5
5,292
1,265
29,4
4,787
2,982
69,4
4
0,513
60
6,32
1,059
24,6
5,657
2,524
58,7
4,5
0,577
67,5
7,392
0,906
21,1
6,554
2,178
50,7
5
0,641
75
8,504
0,787
18,3
7,477
1,909
44,4
6
0,769
90
10,838
0,618
14,4
9,391
1,52
35,4
7
0,897
105
13,304
0,503
11,7
11,386
1,254
29,2
8
1,025
120
15,89
0,421
9,8
13,454
1,061
24,7
9
1,153
135
18,584
0,36
8,4
15,588
0,916
21,3
10
1,282
150
21,38
0,313
7,3
17,783
0,803
18,7
11
1,41
165
24,269
0,276
6,4
20,033
0,713
16,6
12,5
1,602
187,5
28,767
0,233
5,4
23,504
0,607
14,1
14
1,858
210
33,446
0,03
4,7
27,081
0,527
12,3
15,5
1,986
232,6
38,295
0,026
4,1
30,755
0,464
10,8
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
4
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
1.5. Xác định các điểm đặc biệt:
Hình 1-1: Đồ thị công động cơ diesel 4 kỳ
- Điểm c(Vc ; pc) :
Vc = 0,128 (dm3)
Vcbd = 15 (mm)
Pc = 6,694 (MN/m2) Pcbd = 155,7 (mm)
C ( 15 ; 155,7 )
- Điểm bắt đầu quá trình nạp r (Vc; pr):
Pr = 0,2 (MN/m2) prbd = 4,7 (mm)
r (15 ; 4,7 )
- Điểm mở sớm xupap nạp: r‟ xác định từ đồ thị Brick ứng với góc 1
- Điểm đóng muộn xupap thải: r‟‟ xác định từ đồ thị Brick ứng với 4
- Điểm đóng muộn của xupap nạp : a‟ Xác định từ đồ thị Brick ứng với 2
- Điểm mở sớm của xupap thải :b‟ xác định từ đồ thi Brick ứng với 3
- Điểm y ( Vc , Pz)
Pz = 8,6 (MN/m2) pzbd =200 (mm)
y (15 ; 200 )
- Điểm áp suất cực đại lý thuyết z (ρVc ; Pz) = > z (22,5 ; 200)
- Điểm áp suất cực đại thực tế z” : yz‟‟ = 1 2yz
[1]
=> z‟‟(18,75 ; 200)
- Điểm c‟‟: cc” = 1 3cy = 14,8 mm
[1]
Nên Pc‟‟bd = 155,7 + 14,8 = 170,5 mm
=> c‟‟(15 ; 170,4)
- Điểm b‟‟ : bb‟‟ = 1/2ba = 3,4 (mm)
[1]
Nên pb‟‟bd = 4,1 + 3,4 = 7,5 (mm)
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
5
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
b‟‟ (232,6 ; 7,5)
- Ta có đồ thị các diểm đặc biệt nhƣ sau :
c ( 15 ; 155,7 )
y (15 ; 200 )
z‟‟(33,75 ; 200)
r (15 ; 4,7 )
z (22,5 ; 200)
c‟‟(15 ; 170,4)
b‟‟ (232,6 ; 7,5)
1.6. Vẽ và hiệu chỉnh đồ thị công :
- Để vẽ đồ thị công ta thực hiện theo các bƣớc nhƣ sau:
+ Vẽ hệ trục tọa độ trong đó: trục hoành biểu diễn thể tích xi lanh, trục
tung biểu diễn áp suất khí.
+ Từ các số liệu đã cho ta xác định đƣợc các tọa độ điểm trên hệ trục tọa
độ. Nối các tọa độ điểm bằng các đƣờng cong thích hợp đƣợc đƣờng cong nén
và đƣờng cong giãn nở.
+ Vẽ đƣờng biểu diễn quá trình nạp và quá trình thải bằng hai đƣờng thẳng
song song với trục hoành đi qua hai điểm a và r. Ta có đƣợc đồ thị công lý
thuyết.
Vẽ đồ thị brick phía trên đồ thị công. Lấy bán kính cung tròn R bằng ½
khoảng cách từ Va đến Vc.
- Tỉ lệ xích đồ thị brick: s = 0,00064 (m/mm)
- Lấy về phía phải điểm O‟ một khoảng : OO‟ = .R /2
- Giá trị biểu diễn : oo 'bd
oo '
s
.R 0, 25.0, 07
13, 7(mm)
2.s 2.0, 00064
- Trên đồ thị Brick, xác định các góc phun sớ và các góc phân phối khí sau
đó gióng xuống đồ thị công ta đƣợc các điểm :
Phun sớm (c‟) ứng với φs
Mở sớm xupap nạp (r‟) ứng với 1
Đóng muộn xupap thải (r‟‟) ứng với 4
Đóng muộn xupap nạp (a‟) ứng với 2
Mở sớm xupap thải (b‟) ứng với 3
- Xác định các điểm đặt biệt trên đồ thị :
c ( 15 ; 155,7 )
SVTH: Võ Trọng Nam
y (15 ; 200 )
z‟‟(33,75 ; 200)
Lớp: 14Thaco
6
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
r (15 ; 4,7 )
z (22,5 ; 200)
c‟‟(15 ; 170,4)
b‟‟ (232,6 ; 7,5)
- Tiến hành hiệu chỉnh bằng cách bo tròn tại hai điểm z‟‟ và b‟‟ ta đƣợc đồ
thị công nhƣ hình vẽ
Hình 1.2. Đồ thị công của động cơ diesel 4 kì tăng áp
2. Động học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền động cơ :
2.1. Đồ thị chuyển vị của piston:
2.1.1. Xây dựng đồ thị chuyển vị piston bằng phƣơng pháp đồ thị Brick:
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
7
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
A
B
M
x
C
o
R
S=2R
o
x=f()
o'
D
S
Hình 1-3 : Phương pháp xây dựng đồ thị chuyển vị piston bằng đồ thị Brick
- Vẽ vòng tròn tâm O, bán kính R. Do đó AD = 2R. Điểm A ứng với góc
quay = 00 (vị trí điểm chết trên) và điểm D ứng với khi = 1800 (vị trí điểm
chết dƣới).
- Từ O lấy đoạn OO‟ dịch về phía ĐCD nhƣ hình h1-2 , với :
OO‟ =
R
2
[1]
- Từ O‟ kẻ đoạn O‟M song song với đƣờng tâm má khu u OB, hạ MC thẳng
góc với AD. Theo Brich đoạn AC = x . Điều đó đƣợc chứng minh nhƣ sau:
+ Ta có : AC =AO – OC = AO - (CO‟ - OO‟) = R - MO‟cos +
+ Coi : MO‟ R +
R
2
R
cos
2
AC = R 1 cos 1 cos 2 R 1 cos 1 cos 2 x
2
4
2.1.2. Cách vẽ đồ thị chuyển vị:
- Từ tâm O‟ của đồ thị Bich kẻ các tia ứng với 100, 200, 300….1800. Đồng
thời đánh số thứ tự từ trái sang phải tƣơng ứng 0, 1, 2, … 18.
- Chọn hệ trục tọa độ với trục tung biểu diễn góc quay của trục khu u, trục
hoành biểu diễn khoảng dịch chuyển của piston tính từ điểm chết trên.
- Gióng các điểm 0, 1, 2,…18 trên đồ thị Brich xuống cắt các đƣờng kẻ từ
các điểm có góc tƣơng ứng trên trục tung của đồ thị chuyển vị.
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
8
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
- Nối các giao điểm ta đƣợc đồ thị chuyển vị của piston
2.2. Xây dựng đồ thị vận tốc:
2.2.1. Vẽ đồ thị v = f()
- Chọn t lệ xích:
v= .s= 230,38.0,000644 = 0,1484 [m/(s.mm)]
[1]
- Vẽ nữa vòng tròn tâm O có bán kính R1 :
R1= R. = 0,07.230,38 = 16,13 m/s
- Giá trị biểu diễn của R1 là :
R1bd
R1
v
R.
v
R.
R
Rbd 108, 75 (mm)
s . s
- Vẽ vòng tròn tâm O có bán kính R2:
R2
R.. 0, 07.0, 25.230,38
2, 02 (m/s)
2
2
[1]
- Giá trị biểu diễn của R2 là:
R2bd
R2
v
2, 02
13, 7 (mm)
0,1478
- Chia đều nửa vòng tròn bán kính R1 và vòng tròn bán kính R2 ra 18 phần
bằng nhau. Nhƣ vậy, ứng với góc ở nửa vòng tròn bán kính R1 thì ở vòng
tròn bán kính R2 sẽ là 2, 2 điểm gần nhau trên nửa vòng tròn bán kính R1 tạo
thành 1 cung 10 và trên vòng tròn bán kính R2 là 20 .
- Trên nửa vòng tròn R1 ta đánh số thứ tự từ 0, 1, 2, ..., 18 theo chiều ngƣợc
kim đồng hồ, còn trên vòng tròn bán kính R2 ta đánh số 0‟,1‟,2‟,..., 18‟ theo
chiều kim đồng hồ, cả hai đều xuất phát từ tia OA.
- Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn bán kính R1, ta dóng các đƣờng thẳng
vuông góc với đƣờng kính AB, và từ các điểm chia trên vòng tròn bán kính R2
ta kẻ các đƣờng thẳng song song với AB. Các đƣờng kẻ này sẽ cắt nhau tƣơng
ứng theo từng cặp 0-0‟;1-1‟;...;18-18‟ tại các điểm lần lƣợt là 0, a, b, c, ..., 18.
Nối các điểm này lại bằng một đƣờng cong và cùng với nửa vòng tròn bán kính
R1 biểu diễn trị số vận tốc v bằng các đoạn 0, 1a, 2b, 3c , ... ứng với các góc 0,
1,2, 3...18. Phần giới hạn của đƣờng cong này và nửa vòng tròn lớn gọi là
giới hạn vận tốc của piston .
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
9
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
Hình 1-4 : Đồ thị vận tốc V = f()
2.2.2. Vẽ đồ thị v = f(S) :
- Vẽ hệ toạ độ vuông góc OvS trùng với hệ toạ độ OS, trục thẳng đứng Ov
trùng với trục O. Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, ta kẻ các đƣờng thẳng
song song với trục Ov cắt trục Os tại các điểm 0, 1, 2, 3, .., 18. Từ các điểm
này, ta đặt các đoạn thẳng 00, 1a, 2b, 3c, ..., 18 song song với trục Ov và có độ
dài bằng khoảng cách các đoạn 00, 1a, 2b, 3c , ... tƣơng ứng có 1 điểm đầu nằm
trên trục Os. Nối các điểm mút còn lại còn lại với nhau ta có đƣờng cong biểu
diễn vận tốc của piston v = f(S)
Hình 1-5: Đồ thị vận tốc và chuyển vị
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
10
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
2.3. Xây dựng đồ thị gia tốc bằng phương pháp đồ thị Tôlê :
- Theo phƣơng pháp giải tích lấy đạo hàm của vận tốc theo thời gian ta có
công thức để tính gia tốc của piston:
2
j R ω (cosα λ cos2 )
[1]
- Để giải gia tốc j của piston, ngƣời ta thƣờng dùng phƣơng pháp đồ thị Tôlê
vì phƣơng pháp này đơn giản và có độ chính xác cao.
Ta có:
2
J max R ω (1 λ)
[1]
0,07.230,382.(1 0, 25) 4644,1 (m/s )
2
2
J min R ω (1 λ) [m/s2]
[1]
0,07.230,382.(1 0, 25) 2786,5 (m/s )
2
- Chọn t lệ xích:
Chọn Jmaxbd = 80 mm
j
=> Jminbd =
jmax
jmax bd
jmin
j
4644,1
2
58, 05 [m/(s .mm)]
80
2786,5
48 mm
58, 05
- Các bƣớc tiến hành xây dựng đồ thị nhƣ sau :
- Vẽ hệ trục J - s.
- Lấy đoạn thẳng AB = Sbd = 2Sbd = 217,5 mm
- Tại A, dựng đoạn thẳng AC thẳng góc với AB về phía trên, với:
AC J max bd 80 (mm)
- Tại B, dựng đoạn thẳng BD thẳng góc với AB về phía dƣới, với:
BD J min bd 48 (mm)
- Nối C với D cắt AB tại E, dựng EF thẳng góc với AB về phía dƣới một
đoạn:
EF
3..R. 2
j
SVTH: Võ Trọng Nam
3.0, 25.0, 07.230,382
48 (mm)
58, 08
Lớp: 14Thaco
[1]
11
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
- Nối đoạn CF và DF, ta phân chia các đoạn CF và DF thành 5 đoạn nhỏ
bằng nhau và ghi số thứ tự cùng chiều , chẳng hạn nhƣ trên đoạn CF: C, 1, 2, 3,
4, F; trên đoạn FD: F, 1‟, 2‟, 3‟,4‟,D. Nối các điểm chia 11' ,22 ' ,33' ,... Đƣờng
bao của các đoạn này là đƣờng cong biểu diễn gia tốc của piston: J = f(s).
Hình 1-6: Đồ thị gia tốc J=f(S)
3. Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền động cơ :
3.1. Xác định khối lƣợng tham gia chuyển động tịnh tiến:
- Các chi tiết máy trong cơ cấu khu u trục thanh truyền tham gia vào chuyển
động tịnh tiến bao gồm các chi tiết trong nhóm piston và khối lƣợng của thanh
truyền quy dẫn về đầu nhỏ thanh truyền.
m‟ = mnpt +m1 [kg]
Trong đó: + mnpt: Khối lƣợng nhóm piston. Theo đề ta có mnpt = 1,9 (kg)
+ m1: Khối lƣợng thanh truyền quy dẫn về đầu nhỏ thanh truyền. m1
đƣợc chọn tùy theo loại động cơ ôtô máy kéo hay tàu thủy, tĩnh tại. Vì động cơ
đang thiết kế có các thông số phù hợp với động cơ ôtô máy kéo nên ta chọn m1
trong khoảng : m1 = (0,275 0,35).mtt
[1]
Trong đó:
+ mtt: Khối lƣợng nhóm thanh truyền. Theo đề ta có mtt = 2,4 (kg).
- Ta chọn: m1 = 0,35. 2,4 = 0,84 (kg)
- Vậy khối lƣợng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến là:
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
12
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
m‟ = 0,84 + 1,9 = 2,74 (kg)
- Để có thể dùng phƣơng pháp cộng đồ thị -Pj với đồ thị công thì -Pj phải có
cùng thứ nguyên và t lệ xích với đồ thị công, thay vì vẽ giá trị thực của nó ta
vẽ -Pj= f(x) ứng với một đơn vị diện tích đỉnh Piston.
m
m'
2, 74
2, 74
206, 43 (kg/m2)
2
2
.0,13
Fpiston .D
4
4
3.2. Xây dựng đồ thị lực quán tính PJ :
- Lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến đƣợc xác định
bằng công thức :
PJ m J [MN/m2]
[1]
- Từ công thức (1.37) ta xác định đƣợc:
PJmax m J max [MN/m2]
206, 43.106.4644, 2 0,959 (MN/m )
2
- PJmin 206, 43.106.(2786,52) 0,575 (MN/m2)
- Đồ thị PJ này vẽ chung với đồ thị công P-V
- Cách vẽ tiến hành tƣơng tự nhƣ cách vẽ đồ thị J - S, với
+ t lệ xích trùng với t lệ xích đồ thị công
p p 0,043 [MN/(m2.mm)]
j
+Trục hoành trùng với trục Po của đồ thị công để dễ dàng sử dụng phƣơng
pháp cộng đồ thị.
AC
BD
EF
Pj max
p
0,959
22,3 (mm)
0, 043
0,575
13, 4 (mm)
0, 043
j
Pj min
p
j
3.m.R.. 2
p
j
3.206, 43.106.70.103.0, 25.230,382
13, 4 (mm)
0, 043
Từ đó ta vẽ đƣợc đồ thị nhƣ sau:
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
13
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
Hình 1-7: Đồ thị lực quán tính Pj
3.3. Vẽ đồ thị khai triển Pkt - :
- Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc OP, trục hoành O nằm ngang với trục po.
Do Pkt = P - P0
- Trên trục O ta chia 10o một, ứng với t lệ xích = 2 [độ/mm].
- Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công nhƣ ta đã vẽ ở trên, ta tiến hành khai
triển nhƣ sau:
+ Từ các điểm chia trên đồ thi Brick, dóng các đƣờng thẳng song song với
OP và cắt đồ thị công tại các điểm trên các đƣờng biểu diễn các quá trình nạp,
nén, cháy - giãn nở và thải. Qua các giao điểm này ta kẻ các đƣờng dóng song
song với trục hoành sang hệ trục toạ độ OP.
+ Từ các điểm chia trên trục O của đồ thị khai triển, kẻ các đƣờng song
song với trục OP, những đƣờng này cắt các đƣờng dóng ngang tại các điểm
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
14
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
ứng với các góc chia của đồ thị Brick và phù hợp với quá trình làm việc của
động cơ. Nối các giao điểm này lại ta có đƣờng cong khai triển đồ thị Pkt -
với t lệ xích :
p = 0,043 [MN/(m2.mm)]
= 2 [0/mm]
3.4. Vẽ đồ thị khai triển PJ - :
- Cách vẽ đồ thị khai triển này giống nhƣ cách vẽ đồ thị khai triển Pkt - α.
Tuy nhiên, giá trị của điểm tìm đƣợc ứng với góc α cho trƣớc lại đƣợc lấy đối
xứng qua trục Oα vì đồ thị trên cùng trục tọa độ với đồ thị công là –Pj.
3.5. Vẽ đồ thị P1 - :
- Cộng các giá trị pkt với pj ở các trị số góc tƣơng ứng
- Nối giá trị của các điểm vừa cộng, ta vẽ đƣợc đƣờng biểu diễn hợp lực của
lực quán tính chuyển động tịnh tiến Pj và lực khí thể Pkt:
P1 = Pkt + PJ [MN/m2]
Ta có bảng giá trị nhƣ sau
Bảng 1-2: Bảng giá trị Pkt - ; Pj - ; P1 -
Giá trị đo (mm)
Giá trị vẽ
Giá trị thật
α(độ)
Pkt
Pj
P1 = pkt + pj
P1
0
3,2
-22,3
-19,1
-0,821
10
1,8
-38
- 20
-0,86
20
1,8
-20,1
-18,3
-0,787
30
1,8
-20,7
-15,9
-0,684
40
1,8
-14,4
-12,6
-0,542
50
1,8
-10,6
-8,8
-0,378
60
1,8
-3,6
-4,8
-0,206
70
1,8
-2,6
-0,8
-0,034
80
1,8
1,1
2,9
0,125
90
1,8
4,5
6,3
0,271
100
1,8
7,3
9,1
0,391
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
15
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
Giá trị đo (mm)
Giá trị vẽ
Giá trị thật
α(độ)
Pkt
Pj
P1 = pkt + pj
P1
110
1,8
9,6
11,4
0,490
120
1,8
11,2
13
0,559
130
1,8
12,2
14
0,602
140
1,8
12,8
14,6
0,628
150
1,8
13,1
14,9
0,641
160
1,8
13,3
15,1
0,649
170
1,8
13,4
15,2
0,654
180
1,8
13,4
15,2
0,654
190
1,81
13,4
15,2
0,654
200
1,86
13,24
15,1
0,649
210
2
13,1
15,1
0,649
220
2,3
12,8
15,1
0,649
230
2,6
12,3
14,9
0,641
240
3,1
11,2
14,3
0,615
250
3,7
9,6
13,3
0,572
260
4,6
7,2
11,8
0,507
270
6
4,5
10,5
0,452
280
7,7
1,2
8,9
0,383
290
10,5
-2,6
7,9
0,340
300
14,5
-6,6
7,9
-0,340
310
21,2
-10,6
10,6
0,456
320
32,4
-14,4
18
0,774
330
51,9
-17,7
34,2
1,471
340
84,7
-20,2
64,5
2,774
350
140,5
-21,7
118,8
5,108
360
171
-22,5
148,5
6,386
370
197,2
-21,8
175,4
7,542
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
16
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
Giá trị đo (mm)
Giá trị vẽ
Giá trị thật
α(độ)
Pkt
Pj
P1 = pkt + pj
P1
380
188,1
-20,2
167,9
7,220
390
120,6
-17,7
102,9
4,425
400
78,8
-14,4
64,4
2,769
410
53,9
-10,6
43,3
1,862
420
38,7
-6,6
32,1
1,380
430
29,2
-2,6
26,6
1,144
440
22,9
1,1
24
1,032
450
18,5
4,5
23
0,989
460
15,5
7,2
22,7
0,976
470
13,4
9,5
22,9
0,985
480
11,7
11,2
22,9
0,985
490
10,6
12,2
22,8
0,980
500
9,6
12,8
22,4
0,963
510
8,7
13,1
21,8
0,937
520
8
13,3
21,3
0,916
530
7
13,3
20,3
0,873
540
5,2
13,3
18,5
0,80
550
3,8
13,4
17,2
0,740
560
3,2
13,3
16,5
0,710
570
3,2
13,1
16,3
0,701
580
3,2
12,8
16
0,688
590
3,2
12,2
15,4
0,662
600
3,2
11,2
14,4
0,619
610
3,2
9,5
12,7
0,546
620
3,2
7,2
10,4
0,447
630
3,2
4,5
7,7
0,331
640
3,2
1,1
4,3
0,185
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
17
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
Giá trị đo (mm)
Giá trị vẽ
Giá trị thật
α(độ)
Pkt
Pj
P1 = pkt + pj
P1
650
3,2
-2,6
0,6
0,026
660
3,2
-6,6
-3,4
-0,146
670
3,2
-10,7
-7,5
-0,323
680
3,2
-14,5
-11,3
-0,486
690
3,2
-17,7
-14,5
-0,624
700
3,2
-20,2
-17
-0,731
710
3,2
-21,8
-18,6
-0,80
720
3,2
-22,6
-19,1
-0,821
Từ bảng số liệu trên, ta đƣợc đồ thị nhƣ sau:
Hình 1-8: Đồ thị lực khai triển Pkt - ; Pj - ; P1 -
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
18
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
3.6. Xây dựng đồ thị lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z, lực ngang N theo α:
Pkh
N
Ptt
P1
Ptt
l
Pk
Z
T
O
P1
N
Ptt
Ptt
Hình 1-9: Hệ lực tác dụng trên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền giao tâm.
- Lực tiếp tuyến tác dụng lên chốt khu u:
T ptt .Sin ( ) p1.
Sin
[MN/m2]
Cos
[1]
- Lực pháp tuyến tác dụng lên chốt khu u:
Z ptt .Cos p1.
Cos
[MN/m2]
Cos
[1]
- Lực ngang tác dụng lên phƣơng thẳng góc với đƣờng tâm xylanh:
N = P1.tgβ [MN m2]
[1]
- P1 đƣợc xác định trên đồ thị khai triển tƣơng ứng với các giá trị của .
- Ta có giá trị của góc : = arcsin(sin)
- Ta lập bảng xác định các giá trị N, T, Z. Sau đó, ta tiến hành vẽ đồ thị N,
T, Z theo trên hệ trục toạ độ vuông góc chung (N, T, Z - ).
- Với t lệ xích :
T = Z = N = P = 0,043 [MN/(m2.mm)]
= 2 (độ/mm)
Bảng 1-3: Bảng giá trị T - ; Z - ; N -
T
Z
N
T
Z
N
(˚)
(˚)
(mm)
(mm)
(mm)
(MN/m)
(MN/m)
(MN/m)
0
0,0
0,0
-19,1
0,0
0,000
-0,823
0,000
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
19
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
T
Z
N
T
Z
N
(˚)
(˚)
(mm)
(mm)
(mm)
(MN/m)
(MN/m)
(MN/m)
10
2,5
-4,3
-19,5
-0,9
-0,186
-0,839
-0,037
20
4,9
-7,7
-16,7
-1,6
-0,333
-0,716
-0,068
30
7,2
-9,7
-12,8
-2,0
-0,417
-0,549
-0,086
40
9,3
-9,7
-8,4
-2,1
-0,417
-0,359
-0,088
50
11,0
-7,9
-4,4
-1,7
-0,338
-0,187
-0,074
60
12,5
-4,7
-1,5
-1,1
-0,201
-0,063
-0,046
70
13,6
-0,8
-0,1
-0,2
-0,035
-0,004
-0,008
80
14,3
3,0
-0,2
0,7
0,130
-0,010
0,032
90
14,5
6,3
-1,6
1,6
0,270
-0,070
0,070
100
14,3
8,5
-3,8
2,3
0,366
-0,165
0,099
110
13,6
9,7
-6,5
2,7
0,418
-0,278
0,118
120
12,5
9,8
-9,0
2,9
0,422
-0,387
0,124
130
11,0
9,0
-11,1
2,7
0,386
-0,478
0,118
140
9,3
7,6
-12,7
2,4
0,325
-0,546
0,102
150
7,2
5,8
-13,8
1,9
0,250
-0,595
0,081
160
4,9
3,9
-14,6
1,3
0,169
-0,628
0,056
170
2,5
2,0
-15,1
0,7
0,085
-0,647
0,028
180
0,0
0,0
-15,2
0,0
0,000
-0,654
0,000
190
-2,5
-2,0
-15,1
-0,7
-0,085
-0,648
-0,028
200
-4,9
-4,0
-14,7
-1,3
-0,170
-0,630
-0,056
210
-7,2
-5,9
-14,0
-1,9
-0,253
-0,602
-0,082
220
-9,3
-7,8
-13,1
-2,5
-0,336
-0,565
-0,106
230 -11,0
-9,5
-11,8
-2,9
-0,409
-0,506
-0,125
240 -12,5
-10,8
-9,9
-3,2
-0,463
-0,425
-0,136
250 -13,6
-11,4
-7,6
-3,2
-0,489
-0,325
-0,138
260 -14,3
-11,1
-5,0
-3,0
-0,479
-0,216
-0,129
270 -14,5
-10,5
-2,7
-2,7
-0,450
-0,116
-0,116
280 -14,3
-9,1
-0,7
-2,2
-0,392
-0,029
-0,097
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
20
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
T
Z
N
T
Z
N
(mm)
(mm)
(mm)
(MN/m)
(MN/m)
(MN/m)
290 -13,6
-8,1
0,9
-1,9
-0,347
0,039
-0,082
300 -12,5
-7,7
2,4
-1,8
-0,332
0,105
-0,075
310 -11,0
-9,4
5,2
-2,1
-0,405
0,224
-0,089
320
-9,3
-13,8
11,9
-2,9
-0,594
0,512
-0,126
330
-7,2
-20,8
27,5
-4,3
-0,896
1,182
-0,185
340
-4,9
-27,2
58,7
-5,5
-1,171
2,523
-0,238
350
-2,5
-25,7
116,1
-5,2
-1,106
4,992
-0,222
360
0,0
0,0
143,7
0,0
0,000
6,180
0,000
370
2,5
38,0
171,4
7,6
1,632
7,371
0,328
380
4,9
71,0
152,8
14,4
3,052
6,572
0,620
390
7,2
62,7
82,6
13,0
2,695
3,553
0,557
400
9,3
49,4
42,6
10,5
2,124
1,831
0,451
410
11,0
38,6
21,3
8,4
1,658
0,918
0,363
420
12,5
31,4
9,9
7,1
1,349
0,425
0,306
430
13,6
27,2
3,1
6,4
1,168
0,131
0,276
440
14,3
24,7
-1,8
6,1
1,061
-0,079
0,262
450
14,5
23,0
-5,9
5,9
0,990
-0,256
0,256
460
14,3
21,4
-9,6
5,8
0,920
-0,414
0,248
470
13,6
19,7
-13,1
5,5
0,845
-0,561
0,238
480
12,5
17,3
-15,9
5,1
0,745
-0,682
0,219
490
11,0
14,6
-18,1
4,4
0,628
-0,776
0,191
500
9,3
11,6
-19,5
3,6
0,499
-0,838
0,157
510
7,2
8,5
-20,3
2,8
0,367
-0,872
0,118
520
4,9
5,6
-20,7
1,8
0,240
-0,889
0,079
530
2,5
2,7
-20,2
0,9
0,114
-0,868
0,038
540
0,0
0,0
-18,5
0,0
0,000
-0,797
0,000
550
-2,5
-2,2
-17,0
-0,7
-0,097
-0,733
-0,032
560
-4,9
-4,3
-15,9
-1,4
-0,185
-0,685
-0,061
(˚)
(˚)
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
21
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
T
Z
N
T
Z
N
(˚)
(˚)
(mm)
(mm)
(mm)
(MN/m)
(MN/m)
(MN/m)
570
-7,2
-6,4
-15,1
-2,0
-0,273
-0,650
-0,088
580
-9,3
-8,3
-13,9
-2,6
-0,356
-0,598
-0,112
590 -11,0
-9,9
-12,2
-3,0
-0,424
-0,525
-0,129
600 -12,5
-10,9
-9,9
-3,2
-0,467
-0,428
-0,137
610 -13,6
-10,9
-7,2
-3,1
-0,469
-0,312
-0,132
620 -14,3
-9,8
-4,4
-2,6
-0,421
-0,190
-0,114
640 -14,3
-4,4
-0,3
-1,1
-0,191
-0,014
-0,047
650 -13,6
-0,6
0,1
-0,1
-0,025
0,003
-0,006
660 -12,5
3,3
-1,1
0,8
0,144
-0,045
0,033
670 -11,0
6,7
-3,7
1,5
0,286
-0,158
0,063
680
-9,3
8,6
-7,4
1,8
0,372
-0,320
0,079
690
-7,2
8,9
-11,7
1,8
0,381
-0,502
0,079
700
-4,9
7,2
-15,5
1,5
0,310
-0,667
0,063
710
-2,5
4,0
-18,2
0,8
0,173
-0,782
0,035
720
0,0
0,0
-19,1
0,0
0,000
-0,823
0,000
Hình 1-10: Đồ thị T - ; Z - ; N -
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
22
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
3.7. Xây dựng đồ thị T - :
- Động cơ 6 xilanh, bố trí thẳng hàng, có thứ tự làm việc: 1 - 5- 3- 6- 2- 4
- Ta tính T trong 1 chu k góc công tác
ct
180. 180.4
1200
i
6
- Khi khu u trục của xylanh thứ 1 nằm ở vị trí α1 = α = 0◦ thì:
Khu u trục của xylanh thứ 5 nằm ở vị trí α5 = 600◦
Khu u trục của xylanh thứ 3 nằm ở vị trí α3 = 480◦
Khu u trục của xylanh thứ 6 nằm ở vị trí α6 = 360◦
Khu u trục của xylanh thứ 2 nằm ở vị trí α2 = 240◦
Khu u trục của xylanh thứ 4 nằm ở vị trí α4 = 120◦
- Tính tổng lực tiếp tuyến tác dụng lên trục khu u khi α1 = α = 00
T = T1 + T2 + T3 + T4 +T5 + T6
- Dựa vào bảng tính T ở trên, tra các giá trị tƣơng ứng của Ti theo góc αi.
Sau đó, cộng tất cả các giá trị Ti lại ta có các giá trị của T tại α = 00
- Tính tƣơng tự với các góc α = 100, 200 … 1200. Ta đƣợc bảng số liệu sau :
Bảng 1-4: Bảng giá trị T-
1
T1(mm)
2
T2(mm)
3
T3(mm)
4
T4(mm)
5
T5(mm)
6
0
0,0
240
-10,8
480
17,3
120
9,8
600
-10,9
360
0,0
5,5
10
-4,3
250
-11,4
490
14,6
130
9,0
610
-10,9
370
38,0
34,9
20
-7,7
260
-11,1
500
11,6
140
7,6
620
-9,8
380
71,0
61,5
30
-9,7
270
-10,5
510
8,5
150
5,8
630
-7,7
390
62,7
49,2
40
-9,7
280
-9,1
520
5,6
160
3,9
640
-4,4
400
49,4
35,7
50
-7,9
290
-8,1
530
2,7
170
2,0
650
-0,6
410
38,6
26,7
60
-4,7
300
-7,7
540
0,0
180
0,0
660
3,3
420
31,4
22,3
70
-0,8
310
-9,4
550
-2,2
190
-2,0
670
6,7
430
27,2
19,3
80
3,0
320
-13,8
560
-4,3
200
-4,0
680
8,6
440
24,7
14,3
90
6,3
330
-20,8
570
-6,4
210
-5,9
690
8,9
450
23,0
5,1
100
8,5
340
-27,2
580
-8,3
220
-7,8
700
7,2
460
21,4
-6,2
110
9,7
350
-25,7
590
-9,9
230
-9,5
710
4,0
470
19,7
-11,7
120
9,8
360
0,0
600
-10,9
240
-10,8
720
0,0
480
17,3
5,5
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
t6(mm) T(mm)
23
Tính toán thiết kế động cơ DDV6-0217
- Đồ thi T tuần hoàn với chu kì 1200.
- Tính giá trị của Ttb bằng công thức :
Ttb
30 N i
[N/m2]
π R FP n
[1]
Trong đó: + Ni: công suất chỉ thị của động cơ : N i
Ne
[kW]
ηm
+ m: Hiệu suất cơ giới, các loại động cơ đốt trong hiện nay nằm
trong giới hạn :m = 0,63 0,93 => Chọn m = 0,7
Ni
250
357,14 (KW)
0, 7
+ n: là số vòng quay của động cơ, n = 2200 (vòng phút)
+ Fp: là diện tích đỉnh piston: Fp
.D 2
4
.(130.103 )2
4
13, 27.103 (m2)
+ R: là bán kính quay của trục khu u: R = 0,07 (m)
+ : là hệ số hiệu chỉnh đồ thị công, = 1(khi đã hiệu chỉnh đồ thị)
30.357,14
2
1668,9 (KN/m )
3
.0, 07.13, 27.10 .2200.1
T
1668,9.103
Giá trị biểu diễn: Ttb
38,8 (mm)
0, 043
tb
Ta vẽ đƣợc đồ thị nhƣ sau :
Hình 1-11: Đồ thị T
3.8. Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu:
- Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khu u dùng để xác định lực tác
dụng lên chốt khu u ở mỗi vị trí của trục khu u. Từ đồ thị này ta có thể tìm trị
SVTH: Võ Trọng Nam
Lớp: 14Thaco
24
