Đồ án Phân tích đặc điểm kết cấu và tính toán chu trình công tác và động lực học ở chế độ tốc độ 1500( v/p ) của động cơ DSC 50

LỜI NÓI ĐẦU Động cơ nói chung và động cơ diezel nói riêng có vai trò hết sức quan trọng đối với nền kinh tế quốc dân cũng như trong lĩnh vực quốc phòng. Do đó vấn đề nghiên cứu phân tích đánh giá các loại động cơ trên trong điều kiện khai thác ở nước ta hiện nay là vấn đề cấp thiết. Nếu làm tốt nội dung trên ta có thể khai thác hiệu quả, tiết kiệm, cải tiến nâng cao hiệu quả sử dụng, có phương án sữa chữa thay thế hợp lý hay khai thác đúng động cơ trong điều kiện không như thiết kế. Nhiệm vụ đồ án của tôi là “Phân tích đặc điểm kết cấu và tính toán chu trình công tác và động lực học ở chế độ tốc độ 1500( v/p ) của động cơ DSC 50 ”, cũng không nằm ngoài tính cấp thiết trên. Qua một thời gian làm đồ án, được sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy trong bộ môn động cơ và khoa động lực, đặc biệt là thầy Vy Hữn Thành, tôi đã cơ bản hoàn thành các nội dung sau: Giới thiệu các thông số kỹ thuật và kết cấu chung của động cơ DSC50 . Tính toán chu trình công tác ở chế độ tốc độ 1500 ( v/ p ) Tính toán động lực học ở chế độ tốc độ 1500 ( v/ p ) Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên đồ án chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy rất mong sự giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thầy, các bạn để bổ sung kiến thức cho tôi, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi nhận công tác khi ra trường. Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 20 tháng 04 năm 2009. Học viên thực hiện: Nguyễn Trung Khoa Học viện KTQS Cộng hoµ x· hội chủ nghĩa việt nam BM §éng c¬ Độc lập - Tự do - Hạnh phóc NhiÖm vô ®å ¸n m«n häc ®c®t Họ và tªn:NguyÔn Trung Khoa Líp:k11 xe « t« 1. Tên đề tài: Kiểm nghiệm động cơ DSC 50 ë chÕ ®é 1500 v/p 2. Các số liệu ban đầu: Các thông số kỹ thuật của động cơ DSC 50 3. Nội dung bản thuyết minh: Lời nói đầu. - Chương1: Các đặc tính cơ bản của động cơ. - Chương2: Kết cấu của các cơ cấu và các cụm. - Chương3: Tính toán chu trình công tác của động cơ DSC 50 4. Số lượng, nội dung các bản vẽ 2 bản vẽ A0. - Bản vẽ mặt cắt dọc động cơ DSC 50 A0. - Bản vẽ đồ thị đéng lùc häc A0. Ngµy dao ®å ¸n : 26/02/2009 Ngµy hoµn thµnh: 20/05/2009 Gi¸o viªn h­íng dÉn Chñ nhiÖm bé m«n TS .Vy H÷u Thµnh PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ DSC 50 Động cơ DSC50 là động cơ diesel 4 kỳ, không tăng áp, bốn xy lanh bố trí thành một hàng thẳng đứng, làm mát kiểu kín cưỡng bức bằng nước, được lắp trên một số tàu thuỷ dánh cá ở Việt Nam .ở Việt Nam do nhà máy diesel Sông công chế tạo . Trong những năm vừa qua động cơ DSC50 đã chứng tỏ là loại động cơ tốt và được sử dụng phổ biến tại Việt Nam. Động cơ DSC 50 đựơc sản xuất theo công nghệ của BELARUS đã được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước ở nhiều miền khí hậu khác nhau. Trong điều kiện làm việc ở Việt Nam, đây là loại động cơ được sử dụng chủ yếu vào các loại tàu đánh cá. Nước ta được Liên Xô đầu tư xây dựng nhà máy chế tạo và dây chuyền lắp ráp động cơ DSC-50. Hiện nay ta mới sản xuất được một số chi tiết, một số chi tiết khác ta vẫn phải nhập ngoại, ta đang từng bước sản xuất toàn bộ những chi tiết mà vẫn phải nhập. ở Việt Nam hiện nay việc diesel hoá các loại xe là một vấn đề đang được nhiều người chú ý đến. Việc lắp ráp động cơ DSC 50 lên một số xe vận tải và một số thuyền đánh cá đang được thực hiện, vì nó đem lại hiệu quả kinh tế khá cao: đỡ tốn nhiên liệu, mức độ độc hại thấp hơn. Xuất phát từ những yếu tố trên, việc khai thác triệt để tính năng của động cơ là một vấn đề đang được nhiều người quan tâm và nó cũng là môt vấn đề hết sức có ý nghĩa và mang tính thời sự đối với tình hình kinh tế nước ta. Từ những yêu cầu thực tế trên, nhiệm vụ đồ án là tính toán các thông số làm việc của động cơ ở chế độ công suất định mức Đồ án gồm những chương chính sau: - Chương1: Các đặc tính cơ bản của động cơ. - Chương2: Kết cấu của các cơ cấu và các cụm. - Chương3: Tính toán chu trình công tác của động cơ DSC 50 Chương 1 Các đặc tính cơ bản của động cơ. Động cơ DSC50 là động cơ diesel 4 kỳ không tăng áp, bốn xy lanh bố trí thành một hàng thẳng đứng, buồng cháy phân chia, làm mát bằng chất lỏng tuần hoàn cưỡng bức kiểu kín. Bảng các thông số kỹ thuật chính của Động cơ DSC50 tt thông số đơn vị tính số liệu 1 Mã hiệu động cơ: DSC 50 2 Đường kính xy lanh: D mm 110 3 Hành trình pít tông: S mm 125 4 Thể tích công tác của các xy lanh: Vh dm3 1.1879 5 Thứ tự đánh số của các xy lanh (nhìn từ phía quạt gió) mm 1-2-3-4 6 Thứ tự công tác của các xy lanh 1-3-4-2 7 Tỷ số nén: 16 8 Công suất định mức: Neđm KW (ml) 40.48 9 Tốc độ quay ứng với công suất định mức v/ph 1700 10 Tốc độ quay không tải cực đại v/ph 1700 11 Tốc độ quay không tải ổn định nhỏ nhất v/ph 500 12 Góc phun sớm nhiên liệu độ GQTK 25-27 13 Mô men xoắn cực đại: Memax Nm 254.8 14 Tốc độ trục khuỷu tương ứng: nM v/ph 1300 15 Phương pháp tạo hỗn hợp kiểu màng 16 Bộ điều tốc: cơ học, đa chế độ, có bộ hiệu chỉnh lượng cung cấp nhiên liệu cực đại 17 Nhiên liệu diesel Chương 2 kết cấu của các cơ cấu và các cụm 2.1. Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền (CCKTTT) CCKTTT dùng để biến chuyển động tịnh tiến của pít tông thành chuyển động quay của trục khuỷu và ngược lại. CCKTT gồm hai nhóm chi tiết cơ bản: -nhóm chi tiết cố định. -nhóm chi tiết chuyển động. 2.1.1. Nhóm chi tiết cố định bao gồm: thân máy, nắp máy, xy lanh . 2.1.1.1. Thân máy Khối thân máy được đúc bằng gang xám, liền khối với nửa trên các te (hộp trục khuỷu) để tăng độ cứng vững. Thân máy là chi tiết để gá lắp các chi tiết của các cơ cấu và một số hệ thống của động cơ. Mặt đầu trên của thân máy được gia công phẳng và các lỗ ren cấy gu dông để lắp ghép với nắp xy lanh và có các lỗ thông khoang nước làm mát cũng như khoang trống cho các đũa đẩy. Ngoài ra, mặt trên của khối thân máy có gia công 4 lỗ bậc tạo gờ lắp ghép với vai tựa trên của bốn ống lót ướt. Vách ngăn nằm ngang phía dưới ngăn cách khoang chứa trục khuỷu với khoang áo nước ôm quanh các xy lanh và cũng được gia công bốn lỗ đồng tâm với bốn lỗ ở mặt trên để luồn lót xy lanh qua. Trên bốn lỗ này có gia công rãnh vòng lắp gioăng cao su bao kín dầu và nước. Người ta lắp thân bơm nước vµo ®Çu khèi th©n m¸y. Dọc theo một bên của thân máy có vách đứng để tách riêng áo nước khối thân xy lanh và tạo khoảng riêng biệt chứa đũa đẩy, con đội. ở vách ngăn đáy dưới của khoang chứa đũa đẩy có gia công tám lỗ để lắp con đội. Các lỗ này được gia công chính xác với độ bóng cao. Khoang chứa đũa đẩy và con đội có hai cửa sổ và được đậy kín bằng các nắp dập từ thép lá và có gioăng bao kín. Phía ngoài có họng nạp để nạp dầu vào các te. Miệng họng nạp dầu được lắp các tấm lưới lọc để thông gió và ngăn không cho bụi lọt vào các te động cơ (bên trong lỗ thông gió được điền đầy các sợi kim loại mỏng tẩm dầu). Trong thành vách phía trái của khối thân máy (khối xy lanh hộp trục khuỷu) có rãnh nối thông với bầu lọc ly tâm. Bầu lọc ly tâm được cố định với bề mặt gia công trên thân máy nhờ bu lông. Giữa bầu lọc dầu và mặt bích thân máy có gioăng làm kín bằng các tông hoặc cao su amiăng. ở thành trước khối thân xy lanh hộp trục khuỷu người ta lắp cặp bánh răng để dẫn động trục cam từ trục khuỷu động cơ, bên ngoài có nắp bao kín. Giữa nắp bao kín và thân máy có đệm làn kín. Trên nắp này có gia công lỗ, lắp gioăng bao kín phía đầu trục khuỷu động cơ. Nắp ổ trục của động cơ được chế tạo bằng gang và được cố định vào các ổ đỡ của khối thân máy. Trên nắp ổ đỡ cuối cùng có gia công rãnh để lắp gioăng bao kín phía đuôi trục khuỷu. Mặt bên các te có gia công lỗ để lắp thước đo mức dầu. Đáy dầu (còn gọi là đáy các te hay nửa dưới hộp trục khuỷu) có nhiệm vụ bao kín khoang trục khuỷu và chứa dầu bôi trơn. Do khối thân xy lanh được đúc liền với nửa trên hộp trục khuỷu bằng gang có độ cứng vững cao nên bề mặt phân chia với nửa dưới hộp trục khuỷu đi qua đường tâm trục khuỷu. Đáy dầu được đúc bằng hợp kim nhôm, bề mặt lắp ghép với khối thân máy có gờ tăng độ cứng vững, được gia công phẳng và có các lỗ để lắp bu lông cố định với khối thân . Đệm bằng cao su amiăng đảm bảo bao kín. Phía dưới đáy có gờ đúc dày, gia công lỗ ren lắp nút xả dầu . 2.1.1.2. Nắp xy lanh Nắp xy lanh được đúc bằng gang thành một khối liền cho cả bốn xy lanh (thường được gọi là nắp máy) và được cố định với thân máy bằng các đai ốc và gu dông. Giữa nắp và thân có đệm làm kín (đệm nắp máy) bằng amiăng. Trên nắp xy lanh có gia công các lỗ để lắp xu páp nạp và xu páp xả, trên gờ miệng lỗ gia công mặt côn 450 để tạo đế xu páp. Họng nạp có đường kính lớn hơn đường kính họng xả. Mỗi xy lanh có một xu páp nạp và một xu páp xả. Các xu páp được bố trí thành hàng dọc theo nắp máy. ống nạp và ống xả được cố định với nắp xy lanh bằng các gu dông, giữa chúng có đệm amiăng làm kín. Trên nắp xy lanh còn được gia công bốn lỗ để lắp vòi phun. Các lỗ này được ép các ống lót bằng đồng, mặt ngoài của các ống lót tiếp xúc với nước vì vậy vòi phun được làm mát tốt hơn. Đầu phía dưới ống có đệm . Các khoang chứa nước làm mát trong nắp xy lanh được nối thông với nhau và với áo nước ở thân máy bằng các lỗ. ở phía trên phần trước của nắp máy có khoang để gom nước. Trong khoang này có lắp van hằng nhiệt để đưa nước về két mát hoặc trực tiếp về bơm nước. Giàn cò mổ được lắp phía trên nắp xy lanh. Giữa nắp giàn cò mổ và nắp bao kín có gioăng cao su chịu dầu. Trên nắp xy lanh còn có đường rãnh dẫn dầu bôi trơn từ đường dầu ở thành vách sau của thân lên giàn cò mổ thông qua giá đỡ cò mổ cuối cùng. 2.1.1.3. ống lót xy lanh ống lót xy lanh được đúc bằng gang xám hợp kim Cì 21- 40. ống có dạng hình trụ bậc và được ép vào các lỗ bố trí lót xy lanh trong khối thân máy. Để đảm bảo chính xác và chắc chắn khi lắp ghép, đầu trên và ở mặt ngoài đai dưới của ống lót có gia công các vai tựa và gờ định vị. ống lót động cơ DSC50 thuộc loại ống lót ướt, vai tựa trên, dưới được làm kín với khoang trục khuỷu bằng các gioăng cao su. Mặt trong ống xy lanh được gia công chính xác, nhiệt luyện và doa, mài khôn đạt độ bóng cao để giảm ma sát giữa xéc măng, pít tông với thành lót xy lanh. Việc nhiệt luyện nhằm mục đích đảm bảo độ cứng và giảm tốc độ mài mòn. Khi lắp ráp phải chọn lắp với pít tông có nhóm kích thước tương ứng. 2.1.2. Nhóm chi tiết chuyển động bao gồm: pít tông, trục khuỷu, thanh truyền, bánh đà, pu ly… 2.1.2.1. Pít tông Pít tông được đúc bằng gang, đỉnh pít tông cùng với thành vách ống lót xy lanh và nắp xy lanh tạo thành khoang công tác của xy lanh động cơ. Pít tông tiếp nhận lực khí thể và truyền cho trục khuỷu động cơ thông qua thanh truyền. Pít tông gồm ba phần: đỉnh, đầu và thân . - Đỉnh pít tông được chế tạo từ phương pháp đúc và có dạng đỉnh bằng.Do ®©y là dạng đỉnh dễ gia công chế tạo làm hạ giá thành của sản phẩm.Do động cơ dạng buồng cháy xoáy lốc lên nó dảm bảo khả năng hoà trộn nhiên liệu với dòng khí nạp tốt. - Đầu pít tông có tiện bốn rãnh để lắp các xéc măng, ba rãnh trên lắp xéc măng khí, rãnh còn lại lắp xéc măng dầu. Rãnh lắp xéc măng dầu có khoan hàng lỗ hướng tâm đường kính 4 mm để dầu qua đó chảy về các te động cơ . - Thân pít tông làm nhiệm vụ dẫn hướng, có hai bệ chốt pít tông được gia công, ở hai đầu của các bệ chốt có tiện hai rãnh để lắp khóa hãm chốt. Hai phía mặt ngoài của các bệ chốt pít tông được gia công vát dạng ô van để ngăn ngừa sự bó kẹt pít tông trong xy lanh khi động cơ làm việc do giãn nở nhiệt. Trên phần thân về phía dưới còn có rãnh lắp xéc măng dầu. 2.1.2.2. Chốt pít tông Chốt pít tông được chế tạo bằng thép 45 có dạng hình trụ rỗng, mặt ngoài được gia công chính xác, tôi cao tần để đạt độ cứng 55-60 HRC với lớp thấm tôi 1,5-2mm. Chốt pít tông được lắp với bệ chốt và đầu nhỏ thanh truyền theo kiểu “bơi”. Chốt được hãm bằng hai vòng khóa bằng thép lò xo để hạn chế dịch chuyển dọc trục. 2.1.2.3. Xéc măng Xéc măng được chế tạo bằng gang đặc biệt, để tránh bó kẹt và để lắp ghép người ta gia công miệng ngang với khe hở ở trạng thái lắp ghép trong khoảng 0,4-0,8 mm. Khi lắp các xéc măng với pít tông vào lỗ xy lanh miệng xéc măng phải được xếp lệch nhau 1200 để giảm sự lọt khí. Xéc măng khí trên cùng do tiếp xúc trực tiếp với khí cháy và chịu áp suất lớn nên bề mặt làm việc được mạ một lớp crôm xốp dày 0,18-0,2mm để chống mòn. ở mỗi rãnh xéc măng dầu người ta lắp hai xéc măng dầu bằng gang giống hệt nhau với lưỡi vát cùng quay về phía dưới có tác dụng tạo màng dầu bôi trơn cho bề mặt làm việc của pít tông và mặt gương xy lanh đồng thời gạt dầu thừa về các te động cơ. Khi lắp từng cặp xéc măng dầu vào một rãnh phải xếp miệng lệch nhau 180o. 1.2.4. Thanh truyền Thanh truyền được rèn dập bằng thép các bon 45, được nhiệt luyện để tăng độ bền. Thanh truyền được chia làm ba phần: đầu nhỏ, thân và đầu to. Đầu nhỏ thanh truyền có dạng thành dày được ép bạc lót bằng đồng thau dạng trụ rỗng để lắp ghép với chốt pít tông, phía trên có khối kim loại để điều chỉnh khối lượng và có khoan lỗ hứng dầu bôi trơn chốt. Thân thanh truyền có tiết diện ngang hình chữ I lớn dần về phía đầu to để giảm khối lượng mà vẫn đủ độ cứng vững. Đầu to thanh truyền được gia công thành hai nửa, phần tháo được gọi là nắp đầu to thanh truyền. Người ta gia công tinh bề mặt bên trong của đầu to thanh truyền cùng với nắp vì thế không đựơc lắp lẫn các nắp đầu to các thanh truyền. Để lắp đúng, trên thân và nắp có đánh số theo thứ tự của các xy lanh. Hai nửa của đầu to thanh truyền được cố định với nhau bằng các bu lông thanh truyền. Bề mặt phân chia đầu to thanh truyền vuông góc với thân thanh truyền. Để tránh hiện tượng tự tháo người ta lắp các tấm hãm bằng thép. 2.1.2.5. Trục khuỷu Trục khuỷu của động cơ là chi tiết chịu tải trọng nặng nhất, nó tiếp nhận lực khí thể và lực quán tính chuyển động tịnh tiến từ pít tông thông qua thanh truyền và truyền mô men xoắn ra ngoài. Trục khuỷu được chế tạo bằng thép hợp kim với công nghệ rèn khuôn rồi qua gia công cơ khí và nhiệt luyện để đạt cơ tính cao: cứng ở bề mặt ngoài, dẻo ở phần bên trong, do vậy trục chịu mài mòn và chịu xoắn tốt. Trục khuỷu gồm năm cổ trục và bốn cổ khuỷu, trên phần kéo dài của má khuỷu có bố trí các đối trọng. Bề mặt cổ trục và cổ khuỷu được tôi cao tần với chiều sâu lớp thấm tôi 3,0-4,0mm và độ cứng đạt 55-60 HRC. Do có độ thấm tôi nên trong quá trình khai thác sử dụng động cơ nếu cổ trục và cổ khuỷu bị mòn thì ta có thể mài hạ cốt theo kích thước sửa chữa, mà vẫn đảm bảo cơ tính của lớp kim loại bề mặt. Phía trong cổ trục có khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn cung cấp dầu nhờn tới các bề mặt cổ khuỷu, để giảm khối lượng cho trục khuỷu đồng thời tạo khoang chứa và lọc dầu bôi trơn, các cổ khuỷu được khoan rỗng và nút kín ở hai đầu. Khi động cơ làm việc, hiệu ứng ly tâm sẽ phân ly các tạp chất cơ học trong dầu bôi trơn. Các tạp chất có khối lượng riêng lớn sẽ văng ra xa tâm quay, bám vào thành khoang rỗng còn dầu sạch theo đường ống dẫn đi bôi trơn các bề mặt chịu ma sát. Đầu trục khuỷu có phay rãnh để lắp then với hai bánh răng dẫn động: bánh răng nhỏ thông qua bánh răng trung gian dẫn động trục cam của cơ cấu phân phối khí, bánh răng dẫn động bơm dầu. Phía ngoài đầu trục có lắp pu ly dẫn động quạt gió và bơm nước. Các chi tiết này được ép chặt vào đầu trục nhờ bu lông và đệm . Đuôi trục khuỷu cố định với bánh đà bằng các bu lông và hai chốt định vị. Đầu trước và đầu sau trục khuỷu được làm kín bằng vòng gioăng cao su tự ép. ở phía đầu trục khuỷu có lắp bu lông để khi cần thiết ta có thể quay trục khuỷu bằng tay quay. 2.1.2.6. Bánh đà Dùng để tích lũy năng lượng lấy đà khi khởi động và để thắng những trở lực tức thời trong thời gian làm việc. Ngoài ra bánh đà còn làm giảm độ quay không đồng đều của trục khuỷu. Bánh đà được lắp vào bích đuôi trục khuỷu bằng sáu bu lông . Mặt đầu của bánh đà được gia công phẳng để lắp ly hợp, phía ngoài có ép vành răng để khởi động động cơ. Trên vành của bánh đà có hốc lõm để xác định vị trí của pít tông trong xy lanh thứ nhất tương ứng với vị trí ở cuối quá trình nén. 2.2. Cơ cấu phối khí Động cơ DSC 50 lắp cơ cấu phối khí kiểu xu páp treo, cơ cấu này gồm có: trục cam, con đội, đũa đẩy, đòn bẩy (cò mổ), trục cò mổ, xu páp nạp và xả, lò xo xu páp, đĩa lò xo, khóa hãm, ống dẫn hướng xu páp. 2.2.1. Trục cam Trục cam được chế tạo bằng thép các bon 45 (hình 8), các cam và cổ trục được tôi cao tần với độ thấm tôi 1,5-2 mm, biên dạng cam xả có dạng khác cam nạp để cho pha xả dài hơn pha nạp. ổ đỡ trục cam là loại ổ trượt có dạng lỗ trụ tròn gia công trên các thành vách ngang. Các bạc ổ đỡ bằng đồng thanh được ép vào lỗ sau đó được gia công tinh để đảm bảo độ đồng tâm. Bánh răng 19 được lắp vào đầu trước của trục cam bằng then 24 và được ép chặt bằng đệm 18 và bu lông 17. Bánh răng được ép vào phía cổ trục qua bạc 23. Mặt bích 22 được cố định vào thành trước khối động cơ bằng bu lông 20 để chặn sự dịch chuyển dọc trục. Ngoài ra còn có một bu lông bắt vào nắp che khối bánh răng trục cam để điều chỉnh độ chuyển dịch dọc trục. ở cổ trước của trục có khoan lỗ dọc trục và lỗ hướng kính để dẫn dầu bôi trơn cho các ổ trục cam và các bánh răng. Hình 8 : Nhóm trục cam 1- trục cam; 2-nút; 3- chốt; 4- đệm; 5- bánh răng dẫn động bơm nhiên liệu; 6- bạc; 7- vòng chặn; 8- bích bánh răng then hoa của bơm; 9- tấm; 10- bánh răng; 11- đệm; 12- bu lông; 13- bạc; 14- vòng đệm; 15- vòng đệm khóa; 16- pu lông; 17- bu lông đặc biệt; 18- vòng đệm chặn; 19- bánh răng trục cam; 20- vít; 21- vòng đệm; 22- vòng chặn; 23- vòng đệm; 24- then. 2.2.1.1. Con đội Con đội có dạng cốc trụ rỗng và được chế tạo bằng thép, mặt tiếp xúc với đầu đũa đẩy được gia công dạng chỏm cầu lõm. Mặt đáy tiếp xúc với cam và mặt trụ ngoài được tôi cứng và mài tinh đạt độ bóng cao. Trên bề mặt trụ có khoan lỗ thoát dầu. 2.2.1.2. Đũa đẩy Đũa đẩy được làm bằng thép các bon, một đầu tiếp xúc với con đội có dạng chỏm cầu lồi còn đầu kia tiếp xúc với bu lông điều chỉnh lắp trên đầu cò mổ có dạng cầu lõm. Hai chỏm cầu của đũa đẩy được nhiệt luyện để đạt độ cứng 50-60 HRC. 2.2.1.3. Cò mổ Tám cò mổ bằng thép rèn dập được lắp trên giàn cò mổ, phía tiếp xúc với đũa đẩy có lỗ ren lắp vít điều chỉnh, vít này được hãm bằng đai ốc. Thân cò mổ có khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn đến phía đũa đẩy. Phía đầu kia là mặt trụ được gia công, nhiệt luyện rồi mài tinh để lăn trên mặt đuôi xu páp. Lỗ lắp ghép với trục được ép bạc đồng thanh để giảm mài mòn. Các cò mổ được ép sát với giá đỡ trục cò mổ nhờ các lò xo giãn cách, riêng cò mổ thứ nhất và cuối cùng được hạn chế chuyển dịch dọc trục nhờ đệm và bu lông đầu trục. 2.2.1.4. Trục cò mổ Trục làm bằng thép có dạng trụ rỗng, đặt trong bốn giá đỡ bằng gang, ba giá đầu giống nhau còn giá sau cùng có lỗ ren để lắp ống dẫn dầu bôi trơn cho các cò mổ. Bề mặt trụ ngoài được nhiệt luyện tại vùng tiếp xúc với cò mổ và toàn bộ bề mặt được mài bóng. Trên bề mặt có các lỗ khoan để dẫn dầu từ lòng trục tới bôi trơn bề mặt tiếp xúc với bạc cò mổ. Hai đầu trục được nút kín bằng các đệm và các bu lông. 2.2.1.5. Cụm xu páp Mỗi xy lanh có một xu páp xả và một xu páp nạp. Đường kính của tán nấm xu páp xả là 42mm và của xu páp nạp là 48mm. Mặt côn trên tán nấm xu páp được tì sát vào mặt tựa của họng nhờ hai lò xo lồng vào nhau và có chiều quấn ngược nhau. Một đầu lò xo tì vào mặt tựa trên nắp xy lanh còn đầu kia tì vào đĩa lò xo, đĩa được hãm cứng với đuôi xu páp bằng hai móng hãm có gờ vòng ăn khớp với rãnh vòng trên phần đuôi xu páp. Thân xu páp chuyển động tịnh tiến trong ống dẫn hướng xu páp (bằng gang xám chuyên dụng mã hiệu Cìệ - 4); ống được ép vào lỗ gia công trên nắp xy lanh. Vì động cơ bốn kỳ nên tốc độ trục khuỷu gấp hai lần tốc độ trục cam cũng như bơm cao áp. Các bánh răng làm nhiệm vụ truyền mô men quay từ trục khuỷu tới trục cam, bơm cao áp. Để hoạt động của các xu páp và việc cung cấp nhiên liệu phù hợp với vị trí của pít tông thì răng của các bánh răng phải được lắp theo dấu đã định sẵn. Khi lắp phải bảo đảm vị trí tương ứng của các dấu như trên hình 9. 2.3. Hệ thống làm mát Hệ thống làm mát bằng nước trên động cơ DSC50 là hệ thống kiểu kín tuần hoàn cưỡng bức, trong hệ thống có các phần tử: bơm nước, két nước, van hằng nhiệt, quạt gió, áo nước và các đường ống. Sơ đồ hệ thống làm mát được thể hiện trên hình 10. Hình 10 : Sơ đồ hệ thống làm mát động DSC 50 1- rèm chắn; 2- két làm mát nước; 3- van hằng nhiệt; 4- đồng hồ báo nhiệt độ nước; 5- cơ cấu điều khiển; 6,8- khóa xả nước; 7- bơm nước. Hệ thống làm mát có nhiệm vụ: giảm nhiệt độ cho các chi tiết và giữ khoảng nhiệt độ phù hợp khi động cơ làm việc đồng thời sấy nóng nhanh động cơ. Nếu động cơ làm việc mà hệ thống làm mát bị trục trặc thì các chi tiết bị giãn nở vì nhiệt nhiều hơn, dầu bôi trơn bị loãng ra và có thể bị cháy. Kết quả là động cơ bị bó kẹt, độ mài mòn các chi tiết tăng lên, độ bền vững của chúng bị giảm đi. Do vậy có thể gây ra những hư hỏng nghiêm trọng khác như: pít tông bị kẹt cứng trong xy lanh chẳng hạn. Để động cơ làm việc bình thường thì nhiệt độ nước làm mát cần được duy trì trong khoảng 80-900C. 2.3.1. Két mát Dùng để giảm nhiệt độ nước sau khi đã đi qua động cơ. Két mát của hệ thống làm mát gồm hai khoang: khoang trên và khoang dưới, được nối thông với nhau bằng các ống. Các ống tản nhiệt, các cánh tản nhiệt được chế tạo bằng đồng thau. ống dẹt tản nhiệt được hàn với hàng loạt các tấm ngang, mỏng tản nhiệt để tăng diện tích tiếp xúc với không khí. Nước đi qua ống và tỏa nhiệt cho không khí lưu thông cưỡng bức qua két mát nhờ quạt gió. Van hơi-không khí gồm van hơi 1 đặt lồng bên trong nó van không khí 2 (hình 11). Van hơi dưới tác dụng của lò xo đóng kín miệng két mát nước. Nếu nhiệt độ trong két mát lớn dưới tác dụng của áp suất van hơi được mở ra và hơi thừa được thoát ra ngoài để giảm bớt áp suất trong hệ thống. Hình 11: Sơ đồ làm việc của van hơi-không khí 1- van hơi 2- van không khí 3- các lò xo Sau khi động cơ ngừng làm việc, nước sẽ nguội đi, nhiệt độ giảm và hơi ngưng tụ trong két mát tạo nên độ chân không. Dưới tác dụng của lò xo, van không khí được mở ra và không khí tràn vào két mát, chính vì vậy mà két mát không bị móp. Dưới tác dụng của lò xo, khi áp suất bên trong và bên ngoài gần bằng nhau thì van không khí được đóng lại. 2.3.2. Quạt gió và bơm nước 2.3.2.1. Quạt gió Gồm bốn cánh dập bằng thép lá, được cố định với may ơ và pu ly bằng bu lông để nhận chuyển động từ trục khuỷu. May ơ được cố định vào trục nhờ then hãm và đai ốc đầu trục. Trục này quay tự do trên vỏ của bơm nước nhờ hai ổ lăn. 2.3.2.2. Bơm nước Bơm nước kiểu ly tâm lắp đồng trục với quạt gió. Vỏ được đúc bằng gang, có hai ổ lăn. Bơm được cố định trên thành trước của thân máy bằng bốn bu lông. Giữa thân máy và bơm nước có đệm amiăng. Vỏ bơm nước có hai ống, ống bên cạnh khoang bơm nối với khoang dưới két mát còn ống kia nối với van bằng nhiệt. Mặt đầu gờ lồi của ổ trục trên vỏ bơm nước tiếp xúc với cụm vòng phớt chắn nước để không cho nước rò rỉ vào ổ bi. 2.3.3. Van bằng nhiệt Van được lắp vào khoang gom nước trong nắp xy lanh, van gồm ống xếp bằng đồng, bên trong có chứa 10cm3 dung dịch 15% rượu êtylíc. Trục van được cố định với ống xếp, trên trục có hai van: van phụ bên và van chính. Van phụ cho nước tuần hoàn về khoang hút của bơm bỏ qua két mát, van chính cho nước qua két mát trước khi tới bơm. Nhờ có van hằng nhiệt mà động cơ được sấy nóng nhanh hơn, chế độ nhiệt được ổn định hơn. 2.4. Hệ thống bôi trơn động cơ Hệ thống này làm nhiệm vụ lọc sạch, làm mát dầu bôi trơn và đưa dầu sạch tới các bề mặt ma sát, bôi trơn đồng thời làm mát, bao kín, chống rỉ cho các chi tiết của động cơ. Hệ thống bôi trơn của động cơ được thể hiện trên hình 14. động cơ sử dụng là hệ thống bôi trơn hỗn hợp. Dầu được đưa tới bề mặt làm việc của chi tiết chịu tải lớn dưới áp suất cao. Còn các chi tiết làm việc trong điều kiện thuận lợi hơn được bôi trơn theo nguyên lý vung té. Hình 14: Sơ đồ hệ thống bôi trơn động cơ DSC50 1- két mát dầu; 2- ống nạp dầu; 3- bầu lọc ly tâm; 4- bơm dầu; 5- lưới lọc sơ bộ; 6- nút xả dầu; 7- van xả giảm áp; 8- van giảm áp; 9- van an toàn; 10- đồng hồ áp suất dầu; 11- các te. Các chi tiết được bôi trơn dưới áp suất cao gồm: bạc cổ trục, bạc đầu to thanh truyền, trục giàn cò mổ của cơ cấu phối khí, bạc trục cam, bánh răng trục cam. Các chi tiết còn lại được bôi trơn bằng dầu vung té. 2.4.1. Bơm dầu Bơm dầu là loại bơm bánh răng, một cấp dùng để cấp dầu dưới áp suất nhất định đến các bề mặt làm việc của các chi tiết. Bơm gồm có: thân, nắp, bánh răng chủ động và bánh răng bị động. Bánh răng chủ động ép căng vào trục cùng then bán nguyệt. Đầu kia của trục chủ động có lắp bánh răng để nhận truyền động từ trục khuỷu, bánh răng bị động quay trơn trên trục bị động lắp cố định với vỏ bơm. Trên nắp của bơm có vấu lồi, trong đó người ta gia công và lắp van định áp để ngăn ngừa áp suất dầu lên quá cao do bơm dầu tạo ra khi động cơ còn lạnh hay do tốc độ trục khuỷu lớn hoặc do các nguyên nhân khác. Van còn có chức năng dự trữ năng suất bơm để đề phòng sự tụt áp khi bánh răng bơm dầu bị mòn. Nhờ bu lông điều chỉnh và các đệm ta có thể thay đổi lực nén của lò xo. Lò xo van định áp được điều chỉnh để áp suất dầu ở trong khoảng 6,5-7 KG/ cm2. Lưu lượng tương ứng của bơm 36 lít/ phút. 2.5. Hệ thống cung cấp nhiên liệu Hệ thống cung cấp nhiên liệu làm nhiệm vụ lọc sạch nhiên liệu, cung cấp lượng nhiên liệu phù hợp với mọi chế độ làm việc, bảo đảm quy luật cung cấp nhiên liệu tốt nhất ở mọi chế độ, phun tơi hòa trộn đều khắp buồng cháy, bảo đảm lượng cung cấp nhiên liệu đồng đều nhau cho mỗi chu trình cho từng xy lanh. Để đáp ứng yêu cầu trên, hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Ä-241 có các bộ phận sau: thùng chứa nhiên liệu, bầu lọc thô, bầu lọc tinh, bơm cao áp, vòi phun, các đường ống dẫn nhiên liệu. Sơ đồ nguyên lý được thể hiện trên hình 18. Hình 18: Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu 1,6,8,15- ống dẫn nhiên liệu; 2- nắp; 3- thùng nhiên liệu; 4- ống đo nhiên liệu; 5- khóa xả; 7- bầu lọc thô; 9- bầu lọc tinh; 10- ống xả không khí;11- bơm cao áp; 12- bơm tháp áp; 13- ống hồi nhiên liệu; 14- ống cao áp; 16- vòi phun; 17- nắp xy lanh; 18- buồng đốt. 2.5.1. Bơm cao áp Bơm cao áp lắp trên động cơ DSC50 thuộc loại bơm một dãy có nhiều phân bơm ký hiệu: ểTH-5. Thân bơm được đúc bằng hợp kim nhôm thành một khối liền, trục cam lắp trong thân bơm và quay trên hai ổ bi. Trên trục có bốn vấu cam để dẫn động 4 pít tông bộ đôi thông qua con đội. Bánh lệch tâm trên trục làm nhiệm vụ dẫn động bơm thấp áp; đầu trục cam có dạng hình côn phay rãnh, trên đó có lắp bánh răng truyền động, đầu kia của trục được lắp đĩa quả văng của bộ điều tốc đa chế độ. Con đội của bơm kiểu con lăn; trục con lăn lắp chặt với con đội, trên thân con đội có gia công một rãnh để vít 7 tì vào. Phía trên con đội có bu lông và đai ốc hãm để điều chỉnh thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu theo góc quay của trục cam. Hình 19 : bơm cao áp thân bơm; ống xoay pít tông đĩa lò xo trục cam đường dẫn dầu bôi trơn vít hãm 8,9- rãnh nhiên liệu ở phần trên của thân bơm có hai rãnh 8, 9 chạy suốt theo hai phía sườn để dẫn nhiên liệu vào các lỗ nạp của xy lanh bộ đôi và dẫn nhiên liệu thừa ra ngoài; cả hai rãnh này thông với nhau bằng một lỗ khoan. Lỗ này dùng để xả thông khí lẫn trong nhiên liệu ra ngoài. 2.5.2. Bơm thấp áp Bơm thấp áp dùng để hút nhiên liệu từ thùng nhiên liệu qua bầu lọc thô, tạo áp suất 3-5KG/cm2 và đẩy nhiên liệu tới bầu lọc tinh, để nhiên liệu được lọc sạch trước khi đi vào bơm cao áp. Ngoài ra, trên cụm bơm thấp áp còn bố trí một bơm tay để cấp đầy nhiên liệu cho bơm cao áp trước khi khởi động động cơ và để xả sạch bọt khí khi cần. 2.5.4. Bộ điều tốc Hình 23: Bộ điều tốc đa chế độ 1- đệm; 2- ổ bi tựa; 3- vòng đệm; 4- vòng đêm tựa; 5- vòng đệm hãm; 6- may ơ; 7-chốt; 8- cơ cấu hiệu chỉnh; 9- trục cần điều khiển; 10- lò xo làm đậm nhiên liệu; 11- thanh kéo lò xo; 12- lò xo; 13- bu lông; 14- nắp; 15- tay kéo thanh răng; 16- ống thông hơi; 17- bu lông; 18- chốt cần; 19- cần chính; 20- vít điều chỉnh; 21- đai ốc hãm; 22- bu lông điều chỉnh tốc độ định mức; 23- bu lông hạn chế; 24- cần trung gian; 25- con lăn; 26- trục con lăn; 27- thân bộ điều tốc; 28- ống nối; 29- trục; 30- bạc; 31- quả văng; 32- ổ bi tựa; 33- nút xả; 34- đệm. Trên bơm cao áp ểHT-5 có lắp bộ điều tốc đa chế độ có kích thước nhỏ gọn. Kết cấu của bộ điều tốc được thể hiện trên hình 23. Bộ điều tốc có bốn quả văng 31 được xoay trên các chốt ép vào lỗ may ơ. May ơ được ép chặt vào đầu trục cam BCA. ống nối 28 được chuyển dịch tự do trên trục cam ở phần sau bộ điều tốc. Trên hình 29 có lắp cần chính 19 và cần trung gian 24. Chúng được nối với thanh răng qua thanh kéo 15. Trên cần trung gian có lắp con lăn 25. Cơ cấu hiệu chỉnh 8, vít cấy bắt lò xo 10 đảm bảo khe hở cần thiết giữa cần chính và cần trung gian với vít điều chỉnh 20 đồng thời hạn chế tốc độ tối đa và hạn chế độ căng của lò xo bộ điều tốc. Hình 24: Sơ đồ làm việc của bộ điều tốc a- khi khởi động động cơ; b- khi dừng động cơ; c- khi chạy không tải với tốc độ quay lớn nhất; d- khi động cơ quá tải. 2.5.5. Vòi phun Động cơ DSC 50 lắp vòi phun có ký hiệu ễọ-22 kiểu kín nhiều lỗ phun. áp suất nâng kim phun 17,5-18,5 MPa (175-185 KG/cm3). Kết cấu vòi phun được thể hiện trên hình 25. Mũi vòi phun 15 được bắt chặt với thân 2 bằng đai ốc 1. Mũi phun và kim phun đều được nhiệt luyện và gia công tinh theo bộ đôi và chúng là các chi tiết siêu chính xác. Mặt côn tựa của đầu kim phun tì lên mặt côn trong khoang nhiên liệu của mũi phun và đóng kín đường thông tới các lỗ phun. Trên mặt đầu mũi phun có rãnh hình vành khăn, từ các rãnh này có 3 lỗ khoan tạo thành các đường nhiên liệu đẫn tới khoang chứa nhiên liệu và tới lỗ phun. Phần trên của thân có cốc ren dùng để lắp vít điều chỉnh 10 và đai ốc hãm 9. Ngoài ra trong thân vòi phun còn lắp lò xo, đũa đẩy12; thông qua lực lò xo, đũa đẩy 12 ép đầu kim phun 13 tì lên mặt côn của mũi phun, phía trên đai ốc 8 có lắp đường ống dẫn nhiên liệu rò rỉ qua các khe hở về thùng chứa nhiên liệu. Hình 25: Vòi phun ễÄ - 22 1 - đai ốc vòi phun 2 - thân 3,7,16 - đệm 4 - lưới lọc 5- ống nối 6- bu lông rỗng lòng 8- đai ốc mũ 9 - đai ốc hãm 10- vít điều chỉnh 11- lò xo 12 - đũa đẩy 13- kim phun 14- chốt 15- mũi phun 16 - đệm 2.5.6. Bầu lọc nhiên liệu Động cơ Ä-241 được lắp hai bầu lọc nhiên liệu: bầu lọc thô và bầu lọc tinh. Kết cấu của các loại bầu lọc được thể hiện trên hình 26. 2.5.6.1. Bầu lọc thô Bầu lọc thô gồm có: cốc 1, lưới lọc 3 hình côn rỗng, tấm phân phối 4 để phân chia đều nhiên liệu chưa được lọc trên toàn bộ chu vi của bầu lọc. Nhiên liệu qua các khoang của bầu lọc qua lưới lọc 3 đi ra theo đường dẫn nhiên liệu 9. Tại đây nhiên liệu sẽ được làm sạch khỏi tạp chất cơ khí có kích thước 0,09 mm , căn đọng lại sẽ được xả qua nút xả 12. 2.5.6.2. Bầu lọc tinh Bầu lọc tinh gồm có: thân lắp với nắp bằng đai ốc , phía dưới thân có nút xả cặn bẩn . Trong thân có ba cuộn lọc , mỗi cuộn lọc có ống bằng lưới kim loại bên ngoài bọc một lớp giấy lọc. Trên giấy lọc quấn chéo nhau một số lớp sợi vải tạo thành một cuộn chắc mịn và được ép chặt vào tấm chắn giữ cuộn lọc (nhờ một lò xo và miếng hãm), trên nắp có lắp đầu nối , viên bi , kim khóa xả , ống xả không khí . 2.5.7. Bầu lọc không khí Trên động cơ Ä-241 người ta dùng bầu lọc không khí kiểu tổ hợp theo nguyên lý ly tâm, tầng lọc quán tính kết hợp với dầu và tầng lọc thấm để giữ lại tạp chất và bụi bẩn. Trong bầu lọc không khí có hai tấm lọc được chế tạo bằng sợi tổng hợp. Đáy có chứa dầu và được cố định vào phía dưới của bầu lọc nhờ các vít tai hồng , ở đầu phía trên của ống trung tâm có lắp tầng lọc ly tâm gồm có lưới và bộ phận xoáy lốc trong nắp Nắp bầu lọc 1được lắp ghép với thân nhờ bu lông và tai hồng. PHẦN II: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC I. Chọn các số liệu ban đầu. 2- Mô men xoắn có ích lớn nhất Memax: Memax= 254.8 N.m 3- Số vòng quay của trục khuỷu trong một phút: n=1500 v/ph 4- Tốc độ trung bình của pít tông CTB: Giá trị của CTB được xác định thông qua hai thông số đã biết theo biểu thức sau: CTb= Trong đó: S: Hành trình của pít tông [m]. S = 125 mm =0,125 m n (v/phút): Tốc độ quay của trục khuỷu động cơ. Þ Ctb = 5- Số xy lanh của động cơ i. i = 4 Thể tích công tác Vh =π.R2.S =3,1415.552.1,25 =1,187915 (dm3) 6- Tỷ số giữa hành trình của pít tông và đường kính xy lanh: a= 125/110 7- Hệ số kết cấu l: là tỷ số giữa bán kính quay của trục khuỷu R và chiều dài thanh truyền Giá trị của l : 8- Tỷ số nén e: e = 16 9- Hệ số dư lượng không khí a. - Động cơ diesel: + Với buồng cháy phân chia: a = 1,4¸1,9 chọn a = 1,4 10- Nhiệt độ môi trường T0. Giá trị trung bình của T0 ở nước ta theo thống kê của nha khí tượng là 240C, tức là 2970K. 11- áp suất của môi trường p0. Để tiện sử dụng trong tính toán, người ta thường lấy giá trị của p0 ở độ cao của mực nước biển là: P0 =0,1013 ( MN/m2 ) 12- Hệ số nạp hv và áp suất cuối quá trình nạp pa. Động cơ 4 kỳ: với xu páp treo hv = 0,75 ¸ 0,83. Chọn hv = 0.75 13- áp suất khí thể cuối qúa trình thải cưỡng bức pr. Động cơ diesel bốn kỳ không tăng áp: pr = 0,106¸ 0,115 [MPa] chọn pr= 0,112 14- Nhiệt độ cuối quá trình thải Tr. Giá trị của Tr có thể chọn trong các phạm vi sau: Động cơ diesel bốn kỳ: Tr = 700¸900 0K; Tr = 890oK 15- Độ sấy nóng khí nạp DT. Động cơ diesel bốn kỳ không tăng áp DT = 10¸25 0K; chọn DT = 15oK 16- Chỉ số nén đa biến trung bình n1. Động cơ diesel: n1 = 1,34¸1,39 (đến 1,41). Chọn n1 =1.367 Trong đó: n là của động cơ ở chế độ tính toán. 17- Hệ số sử dụng nhiệt xz. Động cơ dieselxz = 0,65¸0,85. Chọn xz = 0,725 18- Nhiệt trị thấp của nhiên liệu QT. QT thường được tính với 1 kg nhiên liệu. Đối với nhiên liệu diesel: QT = 42,5.103 [KJ/kg.nl] 20- Chỉ số dãn nở đa biến trung bình n2. Khoảng thay đổi của n2 đối với các loại động cơ như sau: Động cơ diesel có buồng cháy không phân chia: n2 =1,14¸1,22. Chọn n2 = 1,227 II . Tính toán chu trình công tác. 2.1. Tính toán quá trình trao đổi khí. a- ở động cơ bốn kỳ không tăng áp. - Hệ số khí sót gr.: Khi tính toán, giá trị của gr được xác định theo biểu thức: γr= = 0,0328 ở động cơ diesel bốn kỳ: gr = 0,03 ¸ 0,07 - Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta: Giá trị của Ta được xác định theo biểu thức: Ta = (0K) Pa = 0,0818 (Mpa) 2.2. Tính toán quá trình nén. Mục đích của việc tính toán quá trình nén là xác định các thông số như áp suất pc và nhiệt độ Tc ở cuối quá trình nén. Thứ tự tính toán: + Đối với động cơ bốn kỳ: - áp suất cuối quá trình nén: Pc = pa =0,0818. 161,37 = 3,652 (MN/m2) - Nhiệt độ cuối quá trình nén: Tc = Ta. =330,354. 161,37 – 1 =921,519 (oK) 2.3. Tính toán quá trình cháy. - Thứ tự tính toán: + Tính toán tương quan nhiệt hoá Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu thể lỏng: Mo = = 0,497519841 ( kmol/ kgnl) Trong đó: gC, gH và g0: là thành phần nguyên tố tính theo khối lượng của cácbon, hyđrô và ô xy tương ứng chứa trong 1 kg nhiên liệu. Trị số các thành phần ấy đối với nhiên liệu diesel: gc = 0,86; gH = 0,13; gO = 0,01. - Lượng không khí thực tế nạp vào xy lanh động cơ ứng với 1 kg nhiên liệu Mt: Mt = aMo =1,55.0,497519841 = 0.7711557554 [Kmol/kg.nl] - Lượng hỗn hợp cháy M1 tương ứng với lượng không khí thực tế Mt đối với động cơ diesel: M1 = Mt = aMo =1,55.0,497519841 = 0,7711557554 [Kmol/kg.nl] - Số mol của sản vật cháy M2: (a = 1,55³ 1) =1,55. 0,497519841 + = 0,803968254 ( Kmol/ kgnl ) - Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết bo: bo = 1,0425 - Hệ số thay đổi phân tử thực tế: b b = 1,044 + Tính toán tương quan nhiệt động. * Đối với động cơ diesel Thứ tự tính các thông số như sau: - Nhiệt dung mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp công tác ở cuối quá trình nén mcvc. mcvc = 20,223 + 1,742.10-3 Tc =20,223 + 1,742.10-3. 921.519= 21.8283 [KJ/Kmol.độ] - Nhiệt dung mol đẳng tích trung bình của khí thể tại điểm z. Μcvz = 20,098 + = 20,098 + = 21,327+ 2,502.10-3.TZ ( ) - Nhiệt dung mol đẳng áp trung bình tại điểm z: mcpz = mcvz + 8,314 = 21,327 + 8,314 + 2,502.10-3.TZ Þmcpz = 29,641 + 2,502.10-3.TZ ( ) (1) Nhiệt độ cuối quá trình cháy Tz được xác định theo phương trình nhiệt động của quá trình cháy sau: 72300 =0.00261Tz2 +28,021. Tz Giải phương trình ta được: Tz1= 2147oK Tz2= -12875 oK Chọn Tz1 Giá trị của Tz đối với các loại động cơ khác nhau nằm trong các khoảng sau: ở động cơ diesel có buồng cháy không phân chia: Tz = 1950 ¸2100 [0K] -Tỷ số dãn nở sớm: r=1,5864 Giá trị của r thường nằm trong khoảng sau: r = 1,2¸1,7 -Tỷ số tăng áp suất -áp suất cuối quá trình cháy pz=lp.pc=1,5334.3,652 =5.6 (MPa) 2.4. Tính toán quá trình dãn nở. ở động cơ diesel, quá trình cháy kết thúc trên hành trình dãn nở và qúa trình dãn nở còn lại được tính trên một phần của hành trình pít tông ứng với tỷ số dãn nở muộn d=Vb/Vz . Do đó các thông số của quá trình dãn nở được tính với d. áp suất cuối quá trình dãn nở: pb = ( MPa ) Trong đó: = (MPa) - Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở: Tb = ( 0K ) Giá trị của pb và Tb đối với các loại động cơ khác nhau như sau: Đối với động cơ disel: pb = 0,2¸0,4 [MPa] Tb = 1000¸1400 [0K] 2.5. Kiểm tra kết quả tính toán. ta có thể dùng công thức kinh nghiệm sau đây để kiểm tra kết quả việc chọn và tính các thông số. Tr = 887.62 ( 0K ) Sai số D = % = 0,268 % So sánh giữa giá trị đã chọn của Tr và kết quả thu được theo các biểu thức kiểm tra Ta thấy sai số nhỏ hơn 3% nên các thông số đã chọn thỏa mản yêu cầu III. Xác định các thông số đánh giá chu trìnhcông tác và sự làm việc của động cơ 3.1. Các thông số chỉ thị. Đó là những thông số đặc trưng cho chu trình công tác của động cơ. a- áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết pi': + Đối với động cơ diesel: = = 0,8619( MPa) b- áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi , [MPa]: + Đối với động cơ 4 kỳ: pi = p'i jđ [MPa] Trong đó: jđ là hệ số điền đầy đồ thị công. Động cơ diesel bốn kỳ chọn jđ =0,9 Pi = 0,8619.0,9 =0,7757 ( MPa ) c- Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị: + Đối với động cơ 4 kỳ: gi = = 193,36( g/Kwh) d- Hiệu suất chỉ thị. 0,438 Trong đó: QT được tính bằng [KJ/kgnl] và gi [kg/KWh]. 3.2. Các thông số có ích. Các thông có ích là những thông số đặc trưng cho sự làm việc của động cơ. xác định giá trị của áp suất tổn hao cơ khí trung bình pcơ. Thứ tự tính toán các thông số có ích như sau: + áp suất tổn hao cơ khí trung bình pcơ được xác định pcơ  = 0,09 + 0,012.CTB = 0,09 + 0,012.7,0833 = 0,175 Mpa + áp suất có ích trung bình: Pe = pi - pcơ [MPa] Þ Pe = 0,7757 – 0,175 = 0,6 MPa + Hiệu suất cơ khí: hcơ = 0,7744 Giá trị thực nghiệm của hcơ Động cơ diesel 4 kỳ: hcơ = 0,70¸0,80; * Xác định áp suất cơ khí trung bình [MPa] áp suất có ích trung bình pe còn được xác định theo biểu thức: Pe= Pi.ηcơ = 0,7757. 0,7744 = 0,6 MPa Suất tiêu hao nhiên liệu có ích: ge = 249,68 ( g/Kwh) - Hiệu suất có ích: he = hi .hcơ = 0,438.0,7744 = 0,3392 Giá trị của he đối với các loại động cơ được giới thiệu ở bảng 21. Công suất có ích của động cơ ở tính toán: Ne = 40,438 ( Kw ) Me = 227,151 ( Nm ) Trong đó: Ne được tính bằng [KW] và n tính bằng [vòng/phút] : Sai số ΔNe = % = 0,102 % ΔMe = % = 0,103 % 3.3. Dựng đồ thị công chỉ thị của chu trình công tác. a- Khái quát: Đồ thị công chỉ thị là đồ thị biểu diễn các quá trình của chu trình công tác xảy ra trong xy lanh của động cơ trên hệ toạ độ p-V. Việc dựng đồ thị được chia làm hai bước: dựng đồ thị công chỉ thị lý thuyết và hiệu chỉnh đồ thị đó để được đồ thị công chỉ thị thực tế. b- Dựng đồ thị công chỉ thị lý thuyết * Đối với động cơ diesel bốn kỳ: ở đồ thị công chỉ thị lý thuyết, ta thay chu trình thực tế bằng chu trình kín a-c-y-z-b-a Trong đó quá trình cháy nhiên liệu được thay bằng quá trình cấp nhiệt đẳng tích c-y và cấp nhiệt đẳng áp y-z, quá trình trao đổi khí được thay bằng quá trình rút nhiệt đẳng tích b-a. Ta có : VC = 0,079194 ( dm3) và Vz = r.Vc. Vz = 1,448975233 . 0,079194 = 0,114751 dm3 Phương pháp lập bảng dựa vào phương trình của quá trình nén và dãn nở đa biến. Với quá trình nén đa biến, ta có: Với quá trình dãn nở đa biến, ta có: Trong đó: pn, pd, Vn và Vd là các giá trị biến thiên của áp suất và thể tích trên đường nén và dãn nở. Ta có thể đưa các phương trình trên về dạng: Trong đó: là những tỷ số biến thiên (tỷ số nén tức thời). Xác định các điểm trên đường nén và dãn nở đa biến. Bảng 23 vị trí e1 Pa (MPa) e2 Pb (Mpa) 1 0.081823864 1 0.328592 1.051903 0.087697406 1.0519031 0.34964 1.109489 0.094340576 1.1094891 0.37327 1.173745 0.101905146 1.1737452 0.399967 1.245902 0.110584111 1.2459016 0.430344 1.327511 0.120626349 1.3275109 0.465184 1.420561 0.132357917 1.4726291 0.528333 1.527638 0.146213704 1.5276382 0.55265 1.652174 0.162785747 1.6521739 0.608432 1.798817 0.182899285 1.7988166 0.675346 1.974026 0.207736785 1.974026 0.756929 2.18705 0.239048772 2.1870504 0.858349 2.451613 0.279530425 2.4516129 0.987449 2.788991 0.333535828 2.7889908 1.156701 3.234043 0.408537225 3.2340426 1.387124 3.848101 0.518403206 3.8481013 1.716939 4.75 0.691751691 4.75 2.223107 6.204082 0.997351315 6.2040816 3.085124 8.941176 1.645472686 8.9411765 4.830795 16 3.651946114 10.085384 5.6 * Đồ thị công lý thuyết: c- Hiệu chỉnh đồ thị công chỉ thị lý thuyết hành thành đồ thị công chỉ thị thực tế. Xác định điểm c’(Pc’ ,Vc’): điểm c’ nằm trên đường nén thuần tuý, vị trí của nó được xác định bởi góc phun sớm nhiên liệu và được dựng theo vòng tròn Brích. * Đồ thị công thực tế: IV. Dựng đặc tính ngoài của động cơ. 4.1. Thứ tự dựng các đường đặc tính. -- Đối với động cơ diesel * Đối với động cơ diesel có buồng cháy thống nhất (không phân chia) [KW] [MNm] [g/KWh] Trong đó: Neđm: công suất định mức thu được trong tính toán nđm [vng/ph]: ứng với công suất định mức : mô men xoắn có ích [MNm] và suất tiêu hao nhiên liệu có ích [g/KWh] ở định mức (nđm) Tốc độ (v/p) Ne (KW Me (N.m) ge(g/KWh) Gnl(Kg/h) 500 7.611918647 145.3769 390.1360617 2.969683963 600 10.73994147 170.9315 331.8100723 3.563620754 700 14.15341123 193.0787 293.7495052 4.157557546 800 17.74528534 211.8187 267.7609431 4.751494339 900 21.40852119 227.1515 249.6870794 5.345431131 1000 25.03607617 239.0769 237.2323795 5.939367924 1100 28.52090768 247.5951 229.070715 6.533304716 1200 31.7559731 252.706 224.4378242 7.127241508 1300 34.63422984 254.4096 222.9348923 7.721178301 1400 37.04863529 252.706 224.4378242 8.315115093 1500 38.89214683 247.5951 229.070715 8.909051885 1600 40.05772188 239.0769 237.2323795 9.502988678 1700 40.43831781 227.1515 249.6870795 10.09692547 Vẽ đồ thị đăc tính ngoài với đồ thị biểu diễn Me, ge, Gnl ta lần lượt nhân với tỉ lệ xích 4.2. Dựng đồ thị Pk: Dùng phương pháp vòng tròn Brích dựng đồ thị Pk Phương pháp vòng tròn Brích, với: oo1 = [mm] ta được: V. Quy dẫn khối lượng chuyển động: 5.1. Khối lượng chuyển động tịnh tiến mj. Khối lượng chuyển động tịnh tiến mj được xác định theo biểu thức: mj = mp + mc + mg + m1+mx [kg] Trong đó: mp: khối lượng toàn bộ pít tông, [kg]; mx: khối lượng các xéc măng, [kg]; mc: khối lượng chốt píttông và khoá hãm, [kg]; mg: khối lượng guốc trượt (nếu có), [kg].; m1: khối lượng thanh truyền quy dẫn về đường tâm chốt pít tông, [kg]. Ta có mj =3.057kg 5.2. Lực quán tính và tổng lực, lực tiếp tuyến và pháp tuyến a) Lực quán tính do khối lượng chuyển động tịnh tiến mj gây nên thường được gọi tắt là lực quán tính chuyển động tịnh tiến và ký hiệu là Pj. Pj = - mj. Rw2 (cosa + l cos 2a).10-6 [MN] Trong đó: R: bán kính quay của khuỷu trục, [m]; w: vận tốc góc trục khuỷu, []; l: hệ số kết cấu của động cơ. Ta có: R = S/2 = 0,0625 m mj = 2,697 kg ω = 157.08 ( rad/s) b) Lực quán tính chuyển động quay Pr do các khối lượng chuyển động quay với vận tốc w, bán kính R gây nên, ta có: Pr2 = m2 Rw2.10-6 [MN] Có m2= 1,68 (kg) Þ Pr2=1,68.0,0625.157.082.10-6 = 0,002591(MN) Prk = mkh Rw2.10-6 [MN] Pr = Pr2 + Prk [MN] mkh gồm có khối lượng mck và các khối lượng quy dẫn của má khuỷu mr. mkh = mck + mr [kg] mρ = 2mm. ( kg ) 2mm- phần khối lượng không cân bằng của hai má khuỷu coi như được tập trung tại trọng tâm cách đường tâm trục khuỷu với bán kính r. c) Tổng lực khí thể vàlực quán tính chuyển động tịnh tiến. PS = Pk + Pj [MN] Tra giá trị và theo bảng tính excel lập được d) Tìm lực tiếp tuyến T và lực pháp tuyến Z Các giá trị được thể hiện trong bảng dưới đây αo (1) p [MPa] (2) Pk [MN] (3) Pj [MN] (4) P∑ (MN) (5) (6) (7) T [MN] (8) Z [MN] (8) 0 0.120000 0.000190 -0.005987 -0.006 0.000 1.000 0.000 -0.006 15 0.090000 -0.000095 -0.005656 -0.006 0.326 0.948 -0.002 -0.005 30 0.080000 -0.000190 -0.004719 -0.005 0.618 0.798 -0.003 -0.004 45 0.080000 -0.000190 -0.003333 -0.004 0.845 0.570 -0.003 -0.002 60 0.080000 -0.000190 -0.001721 -0.002 0.986 0.292 -0.002 -0.001 75 0.080000 -0.000190 -0.000118 0.000 1.036 -0.002 0.000 0.000 90 0.080000 -0.000190 0.001273 0.001 1.000 -0.280 0.001 0.000 105 0.080000 -0.000190 0.002322 0.002 0.896 -0.520 0.002 -0.001 120 0.080000 -0.000190 0.002994 0.003 0.746 -0.708 0.002 -0.002 135 0.080000 -0.000190 0.003333 0.003 0.570 -0.845 0.002 -0.003 150 0.080000 -0.000190 0.003446 0.003 0.382 -0.934 0.001 -0.003 165 0.080000 -0.000190 0.003451 0.003 0.191 -0.984 0.001 -0.003 180 0.080000 -0.000190 0.003441 0.003 0.000 -1.000 0.000 -0.003 195 0.085000 -0.000143 0.003451 0.003 -0.191 -0.984 -0.001 -0.003 210 0.090000 -0.000095 0.003446 0.003 -0.382 -0.934 -0.001 -0.003 225 0.095000 -0.000048 0.003333 0.003 -0.570 -0.845 -0.002 -0.003 240 0.105000 0.000048 0.002994 0.003 -0.746 -0.708 -0.002 -0.002 255 0.130000 0.000285 0.002322 0.003 -0.896 -0.520 -0.002 -0.001 270 0.180000 0.000760 0.001273 0.002 -1.000 -0.280 -0.002 -0.001 285 0.235000 0.001283 -0.000118 0.001 -1.036 -0.002 -0.001 0.000 300 0.360000 0.002471 -0.001721 0.001 -0.986 0.292 -0.001 0.000 315 0.620000 0.004942 -0.003333 0.002 -0.845 0.570 -0.001 0.001 330 1.140000 0.010264 -0.004719 0.006 -0.618 0.798 -0.003 0.004 345 2.840000 0.026039 -0.005656 0.020 -0.326 0.948 -0.007 0.019 360 4.860000 0.045236 -0.005987 0.039 0.000 1.000 0.000 0.039 375 5.500000 0.051318 -0.005656 0.046 0.326 0.948 0.015 0.043 390 3.640000 0.033642 -0.004719 0.029 0.618 0.798 0.018 0.023 405 4.000000 0.018056 -0.003333 0.015 0.845 0.570 0.012 0.008 420 1.240000 0.010834 -0.001721 0.009 0.986 0.292 0.009 0.003 435 0.860000 0.007223 -0.000118 0.007 1.036 -0.002 0.007 0.000 450 0.640000 0.005132 0.001273 0.006 1.000 -0.280 0.006 -0.002 465 0.560000 0.004372 0.002322 0.007 0.896 -0.520 0.006 -0.003 480 0.440000 0.003231 0.002994 0.006 0.746 -0.708 0.005 -0.004 495 0.360000 0.002661 0.003333 0.006 0.570 -0.845 0.003 -0.005 510 0.320000 0.002471 0.003446 0.006 0.382 -0.934 0.002 -0.006 525 0.240000 0.002091 0.003451 0.006 0.191 -0.984 0.001 -0.005 540 0.180000 0.001330 0.003441 0.005 0.000 -1.000 0.000 -0.005 555 0.140000 0.000760 0.003451 0.004 -0.191 -0.984 -0.001 -0.004 570 0.120000 0.000380 0.003446 0.004 -0.382 -0.934 -0.001 -0.004 585 0.120000 0.000190 0.003333 0.004 -0.570 -0.845 -0.002 -0.003 600 0.120000 0.000190 0.002994 0.003 -0.746 -0.708 -0.002 -0.002 615 0.120000 0.000190 0.002322 0.003 -0.896 -0.520 -0.002 -0.001 630 0.120000 0.000190 0.001273 0.001 -1.000 -0.280 -0.001 0.000 645 0.120000 0.000190 -0.000118 0.000 -1.036 -0.002 0.000 0.000 660 0.120000 0.000190 -0.001721 -0.002 -0.986 0.292 0.002 0.000 675 0.120000 0.000190 -0.003333 -0.003 -0.845 0.570 0.003 -0.002 690 0.120000 0.000190 -0.004719 -0.005 -0.618 0.798 0.003 -0.004 705 0.120000 0.000190 -0.005656 -0.005 -0.326 0.948 0.002 -0.005 720 0.120000 0.000190 -0.005987 -0.006 0.000 1.000 0.000 -0.006 * Đồ thị PS * Đồ thị tổng lực tiếp tuyến và pháp tuyến: *Đồ thị vectơ phụ tải cổ khuỷu. * Đồ thị vtpt triển khai: Ta có : Qckmax=0,04625 (MN) Qcktb= 0.006163(MN) Qckmin=0,00175(MN) Þ Hệ số va đập: c =Qckmax/Qcktb = 7,5 + Xác định tải trọng riêng: . *Đồ thị mài mòn cổ khuỷu. Bảng giá trị các lực Q tổng (MN) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 SQ0' 0.0245 x x x x x x x x x SQ1' 0.0229 x x x x x x x x x SQ2' 0.0187 x x x x x x x x x SQ3' 0.0020 x x x x x x x x x SQ4' 0.0018 x x x x x x x x x SQ5' 0.0018 x x x x x x x x x SQ6' 0.0027 x x x x x x x x x SQ7' 0.0032 x x x x x x x x x SQ8' 0.0040 x x x x x x x x x SQ9' 0.0054 x x x x x x x x x SQ10' 0.0094 x x x x x x x x x SQ11' 0.0182 x x x x x x x x x SQ12' 0.0304 x x x x x x x x x SQ13' 0.0394 x x x x x x x x x SQ14' 0.0318 x x x x x x x x x SQ15' 0.0140 x x x x x x x x x SQ16' 0.0093 x x x x x x x x x SQ17 0.0078 x x x x x x x x x SQ18' 0.0069 x x x x x x x x x SQ19' 0.0067 x x x x x x x x x SQ20' 0.0069 x x x x x x x x x SQ21' 0.0074 x x x x x x x x x SQ22' 0.0824 x x x x x x x x x SQ23' 0.0084 x x x x x x x x x SQtổng (MN) 0.3660 0.1750 0.1699 0.1652 0.0860 0.0816 0.0625 0.0490 0.0485 0.0769 0.1145 0.1445 0.1558 0.1619 0.1657 0.1672 0.1645 0.1532 0.1302 0.1732 0.15 0.16 0.17 0.18 0.18 *Đồ thị mài mòn *Đồ thị lực tiếp tuyến và mômen tổng Động cơ DSC 50 là động cơ 4kì, 4 xilanh, góc g =90, d=900 Mômen xoắn có ích: Ta có TStb tính được : TStb = 0,0044181 Me*= TStb.R.hcơ.106 = 0.0044181x0.125/2x0.774x106 = 213,83774[Nm] Sai số so với phần tính nhiệt: 5.95 BANG BIEN THIEN LUC TIEP TUYEN α1 T1 α2 T2 α3 T3 α4 T4 T∑ 0 0.0000 180 0.000 540 0.000 360 0.000 0.000 15 -0.0019 195 -0.001 555 -0.001 375 0.015 0.012 30 -0.0030 210 -0.001 570 -0.001 390 0.018 0.012 45 -0.0030 225 -0.002 585 -0.002 405 0.012 0.006 60 -0.0019 240 -0.002 600 -0.002 420 0.009 0.002 75 -0.0003 255 -0.002 615 -0.002 435 0.007 0.002 90 0.0011 270 -0.002 630 -0.001 450 0.006 0.004 105 0.0019 285 -0.001 645 0.000 465 0.006 0.007 120 0.0021 300 -0.001 660 0.002 480 0.005 0.008 135 0.0018 315 -0.001 675 0.003 495 0.003 0.007 150 0.0012 330 -0.003 690 0.003 510 0.002 0.003 165 0.0006 345 -0.007 705 0.002 525 0.001 -0.003 180 0.0000 360 0.000 720 0.000 540 0.000 0.000 §å thÞ l­c tiÕp tuyÕn