Giới thiệu về động cơ D243

Chia sẻ: Hoàng Nghĩa | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:61

Thêm vào BST

Báo xấu

242
lượt xem 26
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 1 tính toán nhiệt động cơ, chương 2 tính toán động học và động lực học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền, chương 3 tính nghiệm bền thanh truyền là 3 chương nội dung chính trong tài liệu "Giới thiệu về động cơ D243". Mời các bạn cùng tham khảo để có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giới thiệu về động cơ D243

Giới thiệu về động cơ D243 Động cơ dieze D243 là động cơ 4 thì 4 xylanh 1 hàng thứ tự nổ 1342. Được sử dụng trên các loại máy kéo có công suất 80 mã lực… Chương I : Tính toán nhiệt động động cơ 1.1 các thông số cho : Công suất Ne =80 mã lực =58,88 kW Số vòng quay n =2200 v/p Số kỳ =4 Suất tiêu hao nhiên liệu ge =180g/ml.h = 244.9897g/kW.h Đường kính xilanh D =110mm Hành trình piston S 125mm Tỷ số nén 16 Số xilanh i =14 Chiều dài thanh truyền Ltt =230mm Góc đánh lửa sớm Góc phun sớm = Góc mở sớm = Góc đóng muộn của xupap nạp = Góc đóng muộn của xupap thải =100 Khối lượng nhóm pittông mpt =2,2kg Khối lượng thanh truyền mtt =3,9kg 1.2 Các thông số chọn : 1.2.1 Tính tốc độ trung bình của động cơ vtb = = = 9,16m/s > 6m/s (1.1) => đây là động cơ cao tốc P0 = 0.1 Mpa 1
T0 = 24 + 273 = 297k 1.2.2 Áp suất cuối quá trình nạp (động cơ không tăng áp) Pa = (0,8 0,9)p0 = (0,8 + 0,9)0,1=> chọn pa = 0,09 MPa 1.2.3 Áp suất nhiệt độ khí sót Pr = (1,10 1,15)P0 = (1,10 + 1,15)0,1=> chọn pr = 0,112 MPa Tr = () k => chọn Tr = 800k 1.2.4 Độ tăng nhiệt độ do sấy nóng khí nạp mới 20 40=>chọn = 30 1.2.5 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt 1,1 1.2.6 Hệ số quét buồng cháy 2 = 1 (do không tăng áp) 1.2.7 Hệ số nạp thêm 2 = 1,02 1,07 => chọn 2 = 1,04 1.2.8 Hệ số lợi dụng nhiệt tại z và b z = 0,7 0,85 => chọn z = 0,8 b = 0,8 0,90 => chọn b = 0,9 1.2.9 Hệ số hiệu đính đồ thị công d = 0,92 0,97 => chọn d= 0,948 1.2.10 Hệ số tăng áp = 1,53
1.3 Quá trình nạp 1.3.1 Hệ số khí sót r = (1.2) m=1.5: chỉ số dãn nở đa biến r = = 0,033 1.3.2 Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta = (1.3) = = K 1.3.3 Hệ số nạp = . . () (1.4) = . . () = 0,837 1.3.4 Lượng khí nạp mới M1 M1= (kmol/kg.nhiên liêu) (1.5) Trong đó:= (1.6) (1.7) ==1,1873125() => => M1 = 1.3.5 Lượng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu : 3
M0 = kmol/kgnl (1.8) Đối với nhiên liệu diezel C=0,87, H=0,126, 0= 0,004 M0 = 0,494 kmol/kgn1 1.3.6 Hệ số dư lượng không khí : = = 1,49 1.4 Quá trình nén : 1.4.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới : kj/kmol.độ (1.9) 1.4.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí sót : (1.10) 1.4.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí hỗn hợp công tác : (1.11) 1.4.4 Chỉ số nén đa biến n1: (1.12) thay các giá trị đã biết và thử chọn với n1 = 1,367 ta được :
0,37 = 0,3698 với sai số như vậy thì n1 là chấp nhận được Vậy n1= 1,37 1.4.5 Áp suất cuối quá trình nén : n1 pc = pa. = 0,09.161,37 = 4,01 MPa (1.13) 1.4.6 Nhiệt độ cuối quá trình nén : n1 Tc = Ta. = 342,68.161,371 = 955,9 K (1.14) 1.4.7 Lượng môi chất công tác của quá trình nén : Mc =M1 + Mr = M1(1+ r) (1.15) Mc= 0,737(1+0,033) = 0,761 kmol/kgnl 1.5 Quá trình cháy : 1.5.1 Hệ số thay đổi của phân tử lý thuyết : (1.16) 1.5.2 Hệ số thay đổi của phân tử thực tế : (1.17) 1.5.3 Hệ số thay đổi của phân tử tại z : (1.18) 5
xz = z = 1,037 1.5.4 Nhiệt độ tại z: (1.19) trong đó QH là nhiệt trị thấp QH = 42,5.103 kj/kgmol (1.20) kj/kmol.độ (1.21) (1.22) =20,85 +0,00269T Thay tất cả vào[1.19] ta được : 0,002834066.Tz2 +30,363736.Tz =77612,95622
Giải hệ trên ta được: Tz = 2143 K 1.5.5 Tỷ số tăng áp suất : = 1,53 1.5.6 Áp suất tại điểm z: p z = p c = 1,53.4,01 = 6,135MPa (1.23) 1.5.7 Tỷ số giãn nở sớm : = z. =1,037.= 1,519
1.6.2 Áp suất cuối quá trình giãn nở : pb= (1.28) 1.6.3 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở : Tb = (1.29) 1.6.4 Kiểm tra nhiệt độ khí sót : Tr(tính) = Tb. (1.30) Kiểm tra : Tr = % = % = 7,2%
1.7.4 Hiệu suất chỉ thị : (1.34) 1.7.5 Áp suất tổn thất cơ khí : pm = A + B.Cm (1.35) = 0,015 + 0,0156. 9,16 = 0,157 (MPa) 1.7.6 Áp suất có ích trung bình : pe = pi pm (1.36) = 0,8323 0,157 = 0,6753 (MPa) 1.7.7 Hiệu suất cơ giới : m = pe/pi = 0,6753/ 0,8323 = 0,811 (1.37) 1.7.8 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích : ge = gi/ m = 198,47/ 0,811 = 244,72 (g/kw.h) (1.38) 1.7.9 Hiệu suất có ích : e = i. m = 0,426. 0,811 = 0,345 (1.39) 1.7.10 Kiểm nghiệm đường kính xylanh : (1.40) (dm3) D tính toán= (1.41) 9
D tính toán D = 1.8. Vẽ và hiệu đính đồ thị công. 1.8.1 Lập bảng : 1.8.1.1 Xác định dung tích buồng cháy : Vc = (dm3) (1.42) * Giả thiết quá trình nạp áp suất bằng hằng số và bằng pa=0,09 Mpa * Giả thiết quá trình thải áp suất bằng hằng số và bằng pr=0,112 Mpa 1.8.1.2 Xác đính quá trình nén ac, quá trình giãn nở zb: Để xác định ta phải lập bảng : * quá trình nén : Ta có pvn1= const pxvxn1 = pcvcn1 Đặt vx = ivc, trong đó i = 1 px = pc.= pc. px = pc. * quá trình giãn nở : pvn2= const pxvxn2 = pzvzn2 đối với động cơ diesel : vz= vc ( vì = ) px = pz. Bảng 1.8 Xác định quá trình nén và quá trình giãn nở
Quá Quá trình giãn nở Vx= trình nén i i*Vc Gttt Gttbd Gttt Gtbd Gttt Gtbd v = = 0,02454 (Mpa/mm) p 0,00575 27 (dm3/ mm) 1 0.079 13.750 1 4.01 163.407 1 1.519 0.120 20.8864 1.773 2.261 92.158 1.672 6.135 250 2 0.158 27.500 2.584 1.551 63.221 2.345 4.373 178.2 3 0.237 41.250 4.504 0.890 36.275 3.862 2.656 108.2 4 0.316 55.000 6.680 0.600 24.459 5.502 1.864 75.98 5 0.395 68.750 9.069 0.442 18.017 7.239 1.417 57.74 6 0.474 82.500 11.643 0.344 14.034 9.059 1.132 46.14 7 0.553 96.250 14.381 0.278 11.362 10.951 0.936 38.17 8 0.632 110.005 17.267 0.232 9.463 12.906 0.794 32.39 9 0.711 123.751 20.291 0.197 8.053 14.918 0.687 28.02 10 0.791 137.501 23.442 0.171 6.971 16.982 0.604 24.61 11 0.870 151.251 26.712 0.150 6.117 19.094 0.537 21.89 12 0.949 165.001 30.094 0.133 5.429 21.251 0.482 19.67 13 1.028 178.750 33.582 0.119 4.865 23.450 0.437 17.82 11
14 1.107 192.501 37.170 0.107 4.396 25.688 0.399 16.27 15 1.186 206.258 40.854 0.098 3.999 27.963 0.366 14.95 16 1.265 220 44.631 0.089 3.661 30.273 0.338 13.80 Từ bảng trên ta có đồ thị công lý thuyết như sau : 1.8.2 Vẽ và hiệu đính đồ thị công : 1.8.2.1 vẽ Dựa vào bảng ta vẽ đồ thị nén và đồ thị giãn nở, vẽ tiếp đường biểu diễn của quá trình nạp và quá trình thải lý thuyết bằng hai đường song song với trục hoành đi qua hai điểm pa và pr ,sau khi vẽ xong ta phải hiệu đính để có đồ thị công chỉ thị, các bước hiệu đính như sau : chọn p = 0,02454 (Mpa/mm) v = 0,0057527(dm3/mm) Vẽ đồ thị Brick đặt phía trên đồ thị công Lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị * Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công: Ta chọn tỷ lệ xích của hành trình piston là: Thông số kết cấu của động cơ là : Khoảng cách OO’ là :
Giá trị biểu diễn OO’ trên đồ thị : (mm) Ta có nửa hành trình piston là : (mm) Giá trị biểu diễn của R là : 102,999 (mm) 1.8.2.2 lần lượt hiệu chỉnh các điểm trên đồ thị công : Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp: (điểm a) Từ O’ trên đường tròn Brick ta xác định góc đóng muộn của xupap thải 2 = 100, bán kính này cắt brick ở a’ từ a’ dóng đường song song với tung độ cắt đường pa ở tại r’ .Nối điểm r trên đường thải (là giao điểm giữa pr và trục tung) với r’ ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp. Hiệu đính 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 đánh lửa sớm (động cơ xăng) nên thường lớn hơn cuối áp suất quá trình nén đã tính. Theo kinh nghiệm áp suất cuối quá trình nén thực tế pc’ được tính theo công thức sau: Đối với động cơ điezel: Từ đó ta xác định tung độ điểm c’ trên đồ thị công Hiệu chỉnh điểm phun sớm c’’ 13
Do hiện tượng phun sớm nên đường nén trên thực té tách khỏi đường nén lý thuyết tại điểm c’’. Điểm c; được xác định bằng cách: từ điểm O’ trên đường tròn Brick ta xác định được góc phun sớm cắt bán kính đường tròn Brick tại 1 điểm. Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường nén tại điểm ta được c’’. Dùng cung thích hợp nối điểm c’’ với điểm c’ Hiệu đính điểm thực tế Áp suất trong quá trình cháy giãn nở không duy trì hằng số như động cơ Ddiezen nhưng cũng không đạt được trị số lý thuyết động cơ xăng. Theo thực nghiệm điểm đạt trị số áp suất cao nhất là điểm thuộc miền (tức là sau điểm chết trên của quá trình cháy và giãn nở ) Hiệu đính z trên động cơ Điezen Xác định điểm z từ góc 15o : từ điểm O’ trên đường tròn Brick ta xác định góc quay tương ứng góc quay trục khuỷu, bán kính này cắt vòng tròn tại 1 điểm. Điểm này ta giong đường song song với trục tung cắt đường Pz tại điểm z. Pz =250mm Dùng thích hợp nối c’ với z và lượn sát đường giãn nở Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình thải thực tế : (điểm b’) Do hiện tượng mở xupap xả nên trong thực tế quá trình thải được thực hiện sớm hơn quá trình thải lý thuyết. Ta xác định điểm b’ bằng cách. Từ điểm O’ trên đường tròn Brick ta xác định góc mở sớm xupap xả =, bán kính này cách đường tròn Brick 1 điểm.Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường giãn nở b’ Hiệu đính điểm kết thúc quá trình giãn nở : (điểm b’’) Áp suất cuối quá trình nở thực tế Pb’’ thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở lý thuyết do xupap mở sớm theo công thức kinh nghiệm ta có thể xác định được:
Suy ra tung độ của b’’ Sau khi xác định được các điểm b’ và b’’ ta dùng cung thích hợp nối với đường Pr Chương II : Tính toán động học và đông lực học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền 2.1 Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học : Các đường biểu diễn này đều vẽ trên một đường hoành độ thống nhất ứng với hành trình của pittông S=2R=125mm. Vì vậy đồ thị đều ứng với hoành độ tương ứng với vh của đồ thị công ( từ điểm 1 vc đến vc). 2.1.1. Đường biểu diễn hành trình pittông x = : 1. Chọn tỷ lệ xích góc : thường dùng tỷ lệ xích (0,6 0,7) (mm/độ) 2. Chọn gốc tọa đọ cách gốc của đồ thị công khoảng 15 18cm 3. Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 100, 200, 300….1800 4. Gióng các điểm đã chia trên cung brick xuống các điểm 100, 200…1800 tương ứng trên trục tung của đồ thị x = ta được các điểm xác định chuyển vị x tương ứng với các góc 100, 200….1800 5. Nối các điểm chuyển vị x ta được đồ thị biể diễn quan hệ x = 15
Đường biểu diễn hành trình của pittông X= f(α) 2.1.2. Đường biểu diễn tốc độ của pittông v = Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn của pittông theo phương pháp đồ thị vòng. Tiến hành theo các bước cụ thể sau : 1. Vẽ nửa đường tròn tâm O bán kính R, phía dưới đồ thị x =, sát mép dưới của bản vẽ ta có gía trị biểu diễn S chính bằng giá trị biểu diễn độ dài Vh vẽ đường tròn tâm O bán kính là R/2 2. Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R và vòng tròn tâm O bán kính R/2 thành 18 phần theo chiều ngược nhau. 3. Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn tâm O bán kính 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 của vòng tròn tâm O bán kính R/2 tại các điểm a, b, c… 4. Nối các điểm a, b, c...tạo thành đ b ường cong gi 2' ới hạn trị số của tốc độ pittông 3' R2 a 1' thể hiện bằng các đoạn thẳng song song v c ới tung độ từ các đi V=f( ểm cắt vòng tròn A b' 4' B bán kính R tạo với tr 0 ục hoành góc đến đường cong a, b, c…. đồ8 thị này biểu 0' diễn quan hệ v=trên tọa độ cực. h V 7' e 5' 6' g 1 7 2 6 R1 3 5 4
Đường biểu diễn vận tốc của pittông V=f(α) 2.1.3. Đường biểu diễn gia tốc pittông j =: Ta tiến hành vẽ đường biểu gia tốc của pistong theo phương pháp Tôlê. Ta vẽ theo các bước sau: 1. Chọn tỉ lệ xích = 40(m/s2.mm) 2. Ta tính được các giá trị: Gia tốc cực đại : jmax = Rw2(1+ ) (2.1) + Trong đó : Tốc độ góc : = = 230,2667 (rad/s) = R/Ltt = => jmax = = 4214(m/s2) Vậy ta được giá trị biểu diễn jmax là : 17
(2.2) = 105,35 mm Tính : jmin = Rw2(1 ) (2.3) jmin = = 2413,5287 m/s2 ( m/s2) (2.4) = 60,3382 (mm) Xác định giá trị EF : EF = (2.5) EF = 3.0,2717.= 2701,1709m/s2 (2.6) = 67,5294(mm) Từ điểm tương ứng điểm chết trên lấy AC = jmin, từ điểm B tương ứng điểm chết dưới lấy BD = jmin; nối liền CD cắt trục hoành tại E, lấy về phía BD. Nối CF và FD, chia các đoạn ra thành n phần, nối 11, 22, 33…Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33….Ta được các đường cong biểu diễn quan hệ j =
C 1 Jmax J=f(s) F1 2 S A 3 E B ÂCT ÂCD F2 Jmin 4 -3 R F 1' 2' 3' 4' D Đường biểu diễn gia tốc của pittông j = 2.2 Tính toán động lực học : 2.2.1 Tính các khối lượng chuyển động tịnh tiến. pt Khối lượng nhóm pittông m =2,2 (kg) tt Khối lượng thanh truyền m =3,9 (kg) được cho trong số liệu ban đầu của đề bài. Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt pittông tính theo công thức kinh nghiệm sau: m1 = (0,275 0,285)mtt, lấy m1 = 0,280mtt = 0,280.3,9 = 1,092 (kg) (2.7) Khối lượng chuyển động tịnh tiến trên một đơn vị pittông 19
m = (kg/ m2) 2.2.2 Tính các khối lượng chuyển động quay. Khối lượng của thanh truyền quy về đầu to thanh truyền: m2 = (mtt – m1) =3,9 1,092 =2,808 (kg) (2.8) 2.2.3 Lực quán tính: Lực quán tính chuyển động tịnh tiến: (2.9) Với thông số kết cấu = R/Ltt = 0.2717,với pj = p = 0,02454 MPa/mm. ta có bảng tính pj: (độ) (rad) () (MPa) () (mm) 0 0 1.461 59.519 15 0,262 1.379 56.221 30 0,523 1.151 46.891 45 0,785 0.812 33.094 60 1,047 0.418 17.043 75 1,309 0.027 1.101 90 1,571 0.312 12.716 105 1,832 0.567 23.126