Thiết kế môn học
Diesel tàu thủy
Đề Bài
Thiết kế động cơ Diezen công suất 5000 Cv theo động cơ
mẫu 8K42EF(i=8)
Nhật bảN
Số liệu ban đầu:
1. Mác động cơ: 8K42EF
2. Nớc sản xuất : Nhật Bản
3. Động cơ 2 kì ,tăng áp bằng tuabin quét thẳng qua xupáp
4. Công suất :N
e
= 5000[cv] =3676[Kw]
5. Vòng quay : n = 227 [ v/p ]
6. Đờng kính xilanh : D = 420 [mm]
7. Hành trình pistôn : S =900[mm]
M u
1 . Tớnh thi s ca ti .
S phỏt trin ca ngnh giao thụng vn ti ỏnh giỏ tc tng trng v
phỏt trin nn kinh t quc gia. Vỡ vy , giao thụng vn ti gi mt vai trũ quan
trng . Trong bi cnh t nc ta hin nay , giao thụng vn ti cng khng
nh vai trũ ca nú v ang phỏt trin khụng ngng,ho chung vi s phỏt trin
ú ngnh vn ti thu cng ó v ang khng nh mỡnh bng nhng i tu
ln v hin i. Trờn a s cỏc con tu vt i dng cng nh cỏc tuyn
trong nc, ng c DIESEL vn ang c s dng lm ng c chớnh v
vic khai thỏc h thng ng lc tu thu ó c ỏp dng nhiu thnh tu
Vũ VĂN NINH 1
Lớp : Mtt47đh1
ThiÕt kÕ m«n häc
Diesel tµu thñy
khoa học kĩ thuật.Ngày nay công nghiệp đóng tàu phát triển một cách nhảy

Phần I - Tính Thông Số Ban Đầu Cho Động Cơ
DIESEL
00
1.1 Cơ sở lí thuyết mô phỏng chu trình công tác của động cơDiesel theo
phương pháp cân bằng năng lượng .
Chu trình công tác của động cơ Diesel hoàn thành sau hai vòng quay của trục
khuỷu đối với động cơ 4 kỳ và một vòng quay của trục khuỷu đối với động cơ
2 kỳ Tuy nhiên trong một chu trình công tác của cả hai loại động cơ đều phải
thực hiện các quá trình là nạp ,nén , nổ, xả. Để chọn phương án thiết kế , để
Vò V¡N NINH 2
Líp : Mtt47®h1
ThiÕt kÕ m«n häc
Diesel tµu thñy
khi chế tạo ,cũng như trong quá trình khai thác đều phải tính chu trình công tác
của nó. Để xác định mối quan hệ giữa các thông số của chu trình công tác của
động cơ thì phải tính chu trình công tác .Việc tính chu trình công tác có thể
tính theo phương pháp cổ điển hoặc phương pháp mới. Để lựa chọn phương
pháp tính cần phải đánh giá các phương pháp đó.
1.2 Đánh giá phương pháp cổ điển tính chu trình công tác của động cơ
Diesel
Để tính chu trình công tác của động cơ cần nghiên cứu ,tính toán các quá
trình công tác :nạp,nén,cháy,giãn nở trên cơ sở nhiệm vụ thư thiết kế và động
cơ mẫu lựa chọn .Sau khi tính các quá trình sẽ xác định được thông số của môi
chất tại các điểm đặc trưng .Trong quá trình tình chu trình sẽ lựa chọn được
các hệ số ,các chỉ số đặc trưng cho chu trình phụ thuộc vào loại động cơ thiết
kế.Dựa vào kết quả tính toán xây dựng đồ thị công chỉ thị , đây là công đoạn
chủ yếu để xác định các thông số chỉ thị và có ích của động cơ .
Theo phương pháp cổ điển , đê tính chu trình công tác của động cơ cần phải
giả thiết quá trình nén và giãn nở đa biến với chỉ số đa biến trong quá trình nén
và giãn nở n







−
−
+−
−
−
=
−
1
1
1
1
11
1
1
.
1.
1
1
.
1
1
1
2
'

- Sử dụng quá nhiều hệ số lựa chọn nên không đảm bảo độ chính xác . -
Không xét ảnh hưởng của góc phun sớm ,quy luật cấp nhiên liệu ,lượng nhiệt
trao đổi và nuớc làm mát.
- Không xét được các thông số động học quá trình cháy và các mối quan hệ
giữa các thông số này với lực tác dụng lên cơ cấu biên khuỷu .
Vò V¡N NINH 3
Líp : Mtt47®h1
ThiÕt kÕ m«n häc
Diesel tµu thñy
- Với phương pháp này rất khó nghiên cứu các thông số công tác khi động cơ
làm việc theo các đường đặc tính điều chỉnh , đặc tính bộ phận đặc tính chong
chóng và nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện khai thác tới chất lượng làm việc
của động cơ .
1.3 Phương pháp cân bằng năng lượng .
Phương pháp tính nhiệt động cơ đốt trong do B.I.Grinhevecki soạn thảo
năm 1906 và được E.K.Mazing hoàn thiện tiếp. Phương pháp kinh điển nổi
tiếng của Grinhevicki và Mazing được sử dụng rộng rãi trong quá trình nghiên
cứu các chu trình thực tế của động cơ đốt trong và đến nay vẫn được sử dụng
trong thực tế kỹ thuật và quá trình học tập.
Tuy nhiên, để nghiên cứu sâu quá trình công tác của động cơ và để dự đoán
thì phương pháp này chưa đủ hoàn thiện do các giả thiết đề ra khi thiết kế như
đã nhận xét ở mục 2.1.
Động cơ tàu thuỷ hiện đại chủ yếu là động cơ tăng áp bằng tua bin khí
xả.các quá trình công tác trong xilanh của động cơ và trong tuabin máy nén có
mối liên hệ và phụ thuộc lẫn nhau, điều đó phương pháp Grinhevicki và
Mazing không tính đến.Phương pháp không thể xác định đặc tính thay đổi các
thông số chủ yếu của quá trình công tác của động cơ theo góc quay trục
khuỷu,phụ thuộc vào động lực học toả nhiệt,trao đổi nhiệt với thành xilanh và
các thông số điều chỉnh .Vì vậy,phải soạn thảo mô hình toán học mà quá trình
công tác cho phép tính đến các yếu tố này và cho phép đánh giá ảnh hưởng của

(2.1)
Vò V¡N NINH 4
Líp : Mtt47®h1
ThiÕt kÕ m«n häc
Diesel tµu thñy

ϕ
d
dQ
: Lượng nhiệt cấp cho môi chất theo góc quay của trục khuỷu (kj/
0
TK)

ϕ
d
dU
: Độ thay đổi nội năng của môi chất theo góc của trục khuỷu (kj/
0
TK)

ϕ
d
dL
: Độ thay đổi công theo góc quay của trục khuỷu (kj/
0
TK)

ϕ
: Góc quay của trục khuỷu thay đổi từ 0 đến ϕ
ct

dL
.=
(2.3)
m : là khối lượng của môi chất công tác ,kg
C
v
: nhiệt dung riêng đẳng tích ,kj/kg.K
u : nội năng đơn vị của môi chất công tác ,kj/kg
p : áp suất môi chất trong xilanh ,kpa
V : thể tích môi chất công tác (thể tích công tác của
xilanh ứng với vị trí piston, tính theo công thức mục 2.3),m
3

Nội năng đơn vị của môi chất công tác :

∫
=
0
.dTCu
v
(2.4)
a) Sự thay đổi các thông số môi chất trong quá trình nén.
Trong quá trình nén không có quá trình trao đổi khí nên trong phương trình
(2.2)
,0. =
ϕ
d
dm
u
môi chất công tác gồm không khí sạch và khí sót , nên (2.2) có

FTT
dQ
d
dQ
vxkcvxvk

d
−==
(2.6)

vk
α
: hệ số truyền nhiệt từ vách tới môi chất theo góc quay của trục khuỷu
và bề mặt trao đổi nhiệt được tính như
mc
α
,KW/m
2
K
T
vx
: nhiệt độ trung bình vách sau một chu trình , ở chế độ định mức
T
vx
= 400…480
0
K
Vò V¡N NINH 5
Líp : Mtt47®h1
ThiÕt kÕ m«n häc

−==
α
ϕϕ
ω
(2.7)
b) Sự thayđổi các thông số môi chất trong quá trình cháy .
Quá trình cháy bắt đầu khi góc quay trục khuỷu ϕ bằng góc bắt đầu cháy
nhiên liệu θ,góc được xác định :
ifS
ϕϕθ
+=
(2.8)

fS
ϕ
: Góc phun sớm nhiên liệu ,lấy theo lí lịch động cơ ,
0
TK;

i
ϕ
: Góc cháy trì hoãn ,tính theo (2.23),
0
TK
Sản vật cháy tạo thành làm tăng khối lượng môi chất công tác theo công thức :

ϕϕ
d
dx
g

ct
.x + G
o
.g
ct
.x (2.11)
x =
∫
ϕ
ϕ
ϕ
o
d
d
dx
.
: % nhiên liệu cháy ứng với thời điểm xét .

( )
∫
+
+
++= dT
CG
CmCG
d
dx
g
d
dT

gQ
d
dQ
ctH
x
=
( 2.14)
ϕ
ω
d
dQ
tính theo công thức (2.7).
c) Sự thay đổi thông số các môi chất trong quá trình giãn nở .
Trong quá trình giãn nở kết thúc quá trình cấp nhiên liệu vào trong xilanh
nên số hạng thứ 2 vế phải ( 2.12) bằng không .còn khối lượng sản vật cháy
không đổi cho đến khi mở cửa thải . Trong quá trình này phần nhiệt truyền từ
môi chất cho vách theo công thức (2.7).
Dựa vào phương trình nói trên sẽ xác định được áp suất môi chất công tác và
từ đó tính được nhiệt độ theo phương trình trạng thái của môi chất.
Như vậy ,trên cơ sở phương trình định luật nhiệt động thứ nhất sẽ xác định
được áp suất và nhiệt độ của môi chất công tác tại thời điểm bất kì của chu
trình, đó là cơ sở tính các thông số công tác của chu trình .
Vò V¡N NINH 6
Líp : Mtt47®h1
ThiÕt kÕ m«n häc
Diesel tµu thñy
Tuy nhiên vận dụng phương pháp này vào việc xây dựng các mô hình và lập
chương trình tính toán không phải đơn giản.
Vói phương pháp này còn lại một số tồn tại : chưa tínhđến ảnh hưởng của
chất lượng phun sương và hoà trộn hỗn hợp công tác; trạng thái kỹ thuật của

H
= 100.[339.C + 1256H – 109(O-S)]- r
w
.(9H + W) (2.17)
r
w
2512kj/kg: nhiệt ẩn hoá hơi của nước trong nhiên liệu ứng với áp suất 101.2
kpa.
C,H,O,S, W : hàm lượng cácbon ,hidro, oxi ,lưu huỳnh ,nước có trong
thành phần nhiên liệu ,%.
Với dầu điezel : C = 0,87: H = 0,126, O = 0,004.
- Nhiệt độ không khí sau máy nén tăng áp ,
0
K

k
k
n
n
kk
TT
1
0
.
−
=
π
(2.18)

k

- Áp suât không khí cuối quá trình nạp,Mpa.
Vò V¡N NINH 7
Líp : Mtt47®h1
ThiÕt kÕ m«n häc
Diesel tµu thñy

S
Sa
T
C
PP
576
100000.
2
2
ω
ω
−=
(2.21)
w : hệ số tốc độ
- Hệ số khí sót :
( )
( )
rar
r
r
PPT
PtT
−
∆+

γ
γ
+
+∆+
=
1
.
(2.23)
- Diện tích bề mặt xung quanh thể tích xilanh công tác khi piston ở điểm
chết dưới Fo,m
2
.
1
.
.
2
.
2
0
−
+=
ε
π
π
SDD
F
(2.24)
D,S đường kính xilanh và hành trình piston ,m.
- Diện tích bề mặt các chi tiết tiếp xúc với môi chất công tác F
vx


1
1
.
−
=
ε
SC
VV
(2.27)
- Thể tích công tác của xilanh khi piston ở điểm chết dưới V
a
,m
3

V
a
= V
c
+ V
s
(2.28)
- Thể tích công tác của xilanh tính theo góc quay trục khuỷu ,m
3( )
ϕλϕπ
22
sin 5,0cos1 25,0 +−+= SDVV

32
0
32412
.
21,0
1 SHC
L
O
(2.31)
- Hệ số nạp không khí kể đến hàm lượng ẩm :

rSa
Sa
n
PT
TP
γε
ε
η
+−
=
1
1
.
.
.
.
1
(2.32)
- Hệ số nạp kể đến hàm lượng ẩm

ρη
=
(2.34)
- Hệ số dư lượng không khí α không kể đến hàm lượng ẩm :

0
.G
g
G
ct
B
=
α
(2.35)
g
ct
: lượng cấp nhiên liệu cho động cơ trong một chu trình ,kg.
G
o
: lượng không khí lý thuyết để đốt cháy một kg nhiên liệu ,kg/kg:
00
.LG
S
µ
=

S
µ
= 28,9 kg/kmol - khối lượng của kmol không khí .
- Hệ số dư lượng không khí α có kể đến hàm lượng ẩm .

kf
: áp suất môi chất trong xilanh lúc bắt đầu phun nhiên liệu ,kpa.
- Hệ số truyền nhiệt từ vách đến ống lót xilanh α
cm

α
cm
có thể áp dụng theo các công thức khác nhau phụ thuộc vào loại
động cơ.Tất cả các công thức tính hệ số truyền nhiệt từ khí đến vách ống lót
xilanh đều là công thức thực nghiệm ứng với điều kiện cụ thể ,vị vậy không
thể sử dụng công thức chung áp dụng cho các loại động cơ .
Dưới đây là một công thức thực nghiệm tính hệ số truyền nhiệt từ khí
đến v v vách ống lót xilanh :
+ công thức Nuxent áp dụng cho động cơ Diesel thấp tốc :

( )
( ) ( )
vxkc
vxkc
mkckccm
TT
TT
CTP
−
−
++=
44
3
2
.01,0.01,0

vxkc
mkckccm
TT
TT
CTP
−
−
++=
44
3
2
.01,0.01,0
.362,0185,045,2 151,1
α
(2.40)
+ công thức của Briling sử dụng cho các động cơ cao tốc :

( )
mkckccm
CTP 185,045,2 151,1
2
+=
α
(2.41)
+ công thức của Haizenbek sử dụng cho các động cơ Diesel tàu thủy:

kckcmcm
TPC 47,2
3
=

( )
( )
m
C
m
mkckccm
eCf
CfTPK
.416,05,1
157,23
' 163,1
−±
−±=
=
α
(2.44)
dấu + ứng với C
m
= > 3,6 m/s
Đối với nắp xilanh và piston : K
’
= 1,1 + 0,366 .
0
0
P
PP
k
−
Đối với ống lót xilanh : K
’

Đối với ống lót xilanh cũng có thể áp dụng đối với các bề mặt tiếp
xúc với khí cháy các loai động cơ có buồng cháy thống nhất :
( )
3/2
.8,0
kk
PPf =
Trong các công thức trên :
α
cm
: hệ số truyền nhiệt từ khí đến vách ống lót xilanh ,kW/(m
2
.K)
P
kc
,P
k
,P
0
: áp suất khí cháy ,không khí tăng áp,không khí môi trường ,Mpa
C
m
: tốc độ trung bình piston ,m/s ;D : đường kính xilanh , m.
T
kc
,T
vx
:nhiệt độ khí cháy ,nhiệt độ trung bình của vách ống lót xilanh ,K.
- Bề mặt trao đổi nhiệt tức thời của vách với môi chất công tác ,m
2

: độ dịch chuyển tức thời của piston, m.
S
ϕ
=






+−
ϕ
λ
ϕ
2
sin.
2
cos1 5,0 S
(2.47-
Lượng nhiệt toả ra và tốc độ toả nhiệt theo công thức ViBe Phần trăm lượng
nhiệt toả ra theo góc quay trục khuỷu x:
x =
















+
−
+
=
+1
0
.908,0exp
1
.980,6
m
ZZ
x
m
d
d
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
(2.49)
m : chỉ số đặc trưng cho sự phát triển của sự cháy chọn theo thực
nghiệm ,m = 0,3 ÷1
ϕ

L
i
:công chỉ thị của chu trình ,kj
- Công suất chỉ thị ,kW
M
i
= i.V
s
.P
i
.n.z/60 (2.51)
i :số xilanh ; z : hệ số kỳ
- Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị ,kg/(kw.h):
G
i
=
iSS
nS
PTLR
P

3600
0
αµ
η
(2.52)
- Hiệu suất chỉ thị :
nSh
iSS
i

= 0,088; b
m
= 0,0118;
Đối với động cơ có buồng cháy trước : a
m
= 0,103;b
m
= 0,015.
Đối với động cơ buồng cháy phân cách :a
m
= 0,103;b
m
= 0,015.
- Hiệu suất cơ giới η
n
: η
n
= P
e
/P
i
(2.55)
- Công suất có ích Ne (kw) : N
e
=
Smn
i
s
H
S

ρη

3600
0
hoặc g
e
= g
i
/ η
m
(2.57)
- Hiệu suất có ích :
ctH
e
gQ .
1000.3600
=
η
hoặc η
e
= η
i
. η
m
(2.58)
- Suất tiêu hao nhiên liệu trong một giờ :B
h
,kg/h:
B
h

t
= G
P
+ 0,375.G
b

G
P
: Trọng lợng của nhóm piston
G
P
= K
1
.D
3
[KG]
K
1
: Hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo piston
Với Đc thấp tốc chọn vật liệu là gang có K
1
= 3,0 [KG/dm
3
]
D: Đờng kính xilanh. D = 900[mm] = 9[dm]
G
P
= 3,0.4.2
3
= 222,264 [KG]

4
.
2
D

=
4
42.14,3
2
=1385,44 [cm
2
]
F =1385,44 [cm
2
]
3. Khối lợng chi tiết tham gia chuyển động thẳng của 1 xilanh ứng với
một đơn vị diện tích đỉnh piston. m
t
[KG.s
2
/cm
2
.m]
m
t
=
F
G
t
.8,9

Chọn : =
4
1
6. Khối lợng của biên
Khối lợng của biên qui về đầu nhỏ: m
1
[KG]
m
1
= ( 0,35
)4,0ữ
g
G
b
=0,37
g
G
b
=9,79
m
1
= 9,79 [KG.s
2
/m]
Khối lợng của biên qui về đầu to: m
2
[KG.s
2
/m]


Thiết kế môn học
Diesel tàu thủy
m
cb
g
ldd
cbcb
.4
.).(.
2
0

=

Với : [KG/dm
3
]: Trọng lợng của vật liệu làm biên
Với vật liệu là thép rèn: = 7,848 [KG/dm
3
]
d
cb
= (0,65ữ0,75)D [dm]
d
cb
= 0,7.D = 0,7.4,2 = 2,94 [dm]
d
0
= (0,5ữ0,8).d
cb

m


g
S


=
[KG.s
2
/m]
Với R: Bán kính quay của má khuỷu:
5,4
2
9
2
===
S
R
[dm]
S: Diện tích má khuỷu
Với má khuỷu hình chữ nhật : b = (1,3ữ1,5).d
cb

b = 1,4.2,94 = 4,116 [dm]
h =
R
dd
ctcb
+

+
=
2
991,1
2
Sd
cb

5,45[dm]
m
m

=
027,0
81,9
29,0.1776,0 848,7
10
3
=
[KG.s
2
/m]
m
mR
033,0
45,0
027,0.545,0
==

[KG.s

/cm
2
.m]
B. Xây dựng các đồ thị
1. Đồ thị chuyển vị X,V.J.
Vũ VĂN NINH 13
Lớp : Mtt47đh1
Thiết kế môn học
Diesel tàu thủy
Đồ thị x,v,j:
Chuyển vị
X=R[(1-cos) +/4.(1-cos2)]=R.A
Vận tốc:
V=R.w(sin+/2.sin2)=R.w.B
Gia tốc:
j = R. w
2
(cos+. cos2)=R. w
2
.C
Bảng1
A B C
X
V J
180 2.000 0.000 -0.750 0.900 0.000 -338.438
195 1.974 -0.196 -0.749 0.888 -2.098 -338.176
210 1.897 -0.392 -0.741 0.854 -4.187 -334.388
225 1.770 -0.582 -0.707 0.796 -6.221 -319.082
240 1.594 -0.758 -0.625 0.717 -8.099 -282.031
255 1.375 -0.903 -0.475 0.619 -9.655 -214.491

(1)
Trong đó:
V
s
Thể tích công tác của xilanh (m
3
).
V
c
Thể tích buồng cháy (m
3
).
9,0
4
)42,0(14.3
4
.
22
=

=
S
D
V
s
= 0,125 (m
3
)
Vũ VĂN NINH 14
Lớp : Mtt47đh1

===+



)(135,0125,001,0
3
mVVVa
cs
=+=+=
Bảng các thông số
Thông số Giá trị
(kG/cm
2
)
Thông số Giá trị
(dm
3
)
Thông số Giá trị
P
B
5,76 V
B
101,78 n
1
1.37
P
c
49,4 V
c

- áp suất môi chất cuối quá trình nạp.
+ P
k
- áp suất không khí trớc cửa nạp.
+ P
b
- áp suất môi chất cuôi quá trình giãn nở.
+ P
z
- áp suất môi chất cuối quá trình cháy.
+ P
c
- áp suất môi chất cuối quá trình nạp.
* Vẽ đồ thị công:
Với động cơ 2 kì ta khai triển từ = 180
o
ữ 540
o
.
Bên phải của P-V dựng hệ toạ độ P- . Trục ngang với đờng P
o
của đồ
thị công P-V
Từ đồ thị P = f(v) kết hợp với vòng tròn Brich ta sẽ khai triển thành đồ thị
P = f() theo các bớc sau :
+ Dới đồ thị P = f(v) ta vẽ nửa vòng tròn tâm O, bán kính

25,31
2
/125,0

và chia nửa vòng tròn đó thành 12
phần bằng nhau
Vũ VĂN NINH 15
Lớp : Mtt47đh1
Thiết kế môn học
Diesel tàu thủy
+ Đánh số từ 0
ữ
12 , nối O
1
với các điểm đã chia cắt nửa vòng tròn tâm O tại
các điểm 1',2', n' tơng ứng
+ Từ các điểm 1',2', n' dóng lên đồ thị công P = f(v) cắt đồ thị tại các điểm t-
ơng ứng, rồi dóng sang hệ toạ độ P- , từ trục kẻ các đờng thẳng tơng ứng với
các góc quay ở từng quá trình chúng cắt nhau; nối các điểm đó lại bằng 1 đ-
ờng cong ta đợc đồ thị P = f()

Vũ VĂN NINH 16
Lớp : Mtt47đh1
Thiết kế môn học
Diesel tàu thủy
Bảng2
)(
3
dmV
x
1
n
x
H

=
)(
3
dmV
x
2
n
x
B
V
V








)/(.
3
2
2
cmkG
V
V
PP
n
x
B

+ P
kt
- Lực khí thể, đợc suy ra từ đồ thị công bằng cách đo trên đồ thị
công, rồi lấy giá trị đo đợc nhân với tỉ lệ xích của đồ thị
+ P
J
= -m
t
J Lực quán tính.
+ m
t
= 0,02 - Khối lợng các chi tiết tham gia chuyển động thẳng của 1
xilanh với 1 đơn vị diện tích đỉnh piston.
+J=R.
2
.C với C=cos + .cos(2.)
+Trong đó: =0.25 ; R=0.45(m) ; =23.75(s
-1
)
-Để thuận tiện cho việc tính toán lập bảng, với động cơ 2 kì, = 180
o
ữ 540
o
A =


Cos
Sin )( +
và B =
)(

Cos
180
0.515 0.447 0.962 0.000 -1.000 0.000 -0.962
195
0.515 0.447 0.962 -0.106 -0.953 -0.102 -0.917
210
0.515 0.442 0.957 -0.391 -0.929 -0.374 -0.889
225
0.540 0.422 0.962 -0.580 -0.834 -0.558 -0.802
240
0.754 0.373 1.126 -0.755 -0.692 -0.851 -0.780
255
1.313 0.284 1.596 -0.902 -0.499 -1.439 -0.797
270
2.242 0.149 2.391 -1.000 -0.258 -2.391 -0.617
Vũ VĂN NINH 17
Lớp : Mtt47đh1
Thiết kế môn học
Diesel tàu thủy
285
3.843 -0.025 3.818 -1.030 -0.019 -3.934 -0.071
300
6.820 -0.224 6.596 -0.977 0.308 -6.444 2.031
315
12.874 -0.422 12.452 -0.834 0.580 -10.386 7.224
330
26.093 -0.591 25.502 -0.609 0.803 -15.533 20.478
345
52.620 -0.705 51.915 -0.322 0.949 -16.696 49.272
360



.180
=

: Số kì của Đ.c = 2
i: Số xilanh i = 8

==
8
2.180
K

45
o

Thứ tự làm việc của các xilanh
Với thứ tự nổ : 1-3-7-5-8-6-2-4
*) Bảng biểu diễn các quá trình làm việc của động cơ.
4
Chú giải
360
6
2
8
5
7
3
180
1

= 360
-thời gian ngắn nhất giữa 2 lần nổ liên tiêt của 2 xi lanh kề nhau.
-góc giữa xilanh 1 2 là :90
-góc giữa xilanh 2 3 là : 135
-góc giữa xilanh 3 4 là : 90
-góc giữa xilanh 4 5 là : 180
-góc giữa xilanh 5 6 là : 90
-góc giữa xilanh 6 7 là : 135
-góc giữa xilanh 7 8 là : 90
* Nhận xét :
thời gian lực tác dụng lên cổ trục 4 5 là dài nhất vì vậy trong quá trình
tính đờng kính trục chỉ cần tính cho cổ trục 4 5 còn các cổ trục khác lấy bằng
đờng kính trục này.
cổ 1- 2 , 3-4,5-6,7-8 chịu lực nh nhau
cổ 2-3,6-7 chịu lực nh nhau
4) Đồ thị tổng lực tiếp tuyến .
-Trong quá trình làm việc cổ trục 4 5 làm việc nặng nề nhất vì vậy ta đi tính
tổng lực tiếp tuyến cho cổ này tại các góc quay khác nhau của trục khuỷu .
-lực tiếp tuyến và mômen tổng tác dụng lên cổ trục biến thiên theo chu kỳ
k
=
i

.180
.
Lập bảng 4
1 T1 2 T2 3 T3 4 T4 5 T5 6 T6 7 T7
8 T8 T
180 0.000 270 -2.391 495 1.695 225
-

T
TB
= à
l
F
(kG/cm
2
)
=0,1.
15
916
=6,1
trong đó : F: diện tích đợc giới hạn bằng đờng cong đồ thị và trục hoành F=4380
L: chiều dài của đoạn ứng với góc công tác trên đồ thị.L=150
-T
TB
đợc kiểm tra lại bằng công thức sau : T
TB
= 716,2

p
i
nRF
N
Vũ VĂN NINH 19
Lớp : Mtt47đh1
Thiết kế môn học
Diesel tàu thủy
=716,2
97,5

1
và nằm trên trục Z có độ lớn bằng P
q
= -m
q
R
2
thì mút véc tơ này chính là tâm cổ biên 0.
- Nối 0 với các điểm trên đồ thị ta có vectơ biểu diễn phụ tải tác dụng lên cổ
biên ứng với góc quay
- Khai triển đồ thị T-Z htành đồ thi Q
cb
-
- Tính phụ tải : Q
cb-TB
= à
l
F
= 1.
240
5376
= 22,4 (kG/mm
2
)
trong đó :
F : diện tích đợc giới hạn bởi đờng cong với trục hoành.
L : chiều dài ứng với góc quay : 180 ữ 540
0

à : tỉ xích của đồ thị.

] = 80 (kG /cm
2
)
+) Đơn vị phụ tải cực đại: k
max
=
cbcb
p
ld
FQ .
max
=
6,33.4,29
44,1385.35.4
= 77,5 (kG/cm
2
)
+) Hệ số va đập : =
tb
k
k
max
=
4,31
5,77
= 2,47 < [] = 4
Vũ VĂN NINH 20
Lớp : Mtt47đh1
Thiết kế môn học
Diesel tàu thủy

15
+
15

- Đặt tờ giấy bóng mờ chồng lên đồ thị phụ tải tác dụng lên cổ biến sao cho o
trùng nhau
- Lần lợt xoay tờ giấy bóng mờ cho các điểm 15
0
, 30
0
trùng với trục Z trên đồ
thị phụ tải tác dụng lên cổ biên đồng thời đánh dấu các đầu mút của ác vectơ Q
cb0
,
Q
cb15
bằng các điểm : 0
0
,15
0

nối các điểm ;0
0
, 15
0
bằng một đờng cong trơn ta đợc đồ thị phụ tải tác dụng lên
bác biên.
7) Đồ thị phụ tải tác dụng lên cổ trục.
- Lực tác dụng lên cổ trục là hợp lực của các phản lực do các lực tác dung lên 2
cổ biên có chung 1 cổ trục . giá trị của lực này phụ thuộc vào góc giữa 2 trục

i
l
qiqi
i
i
ii
i
i
ii
l
l
PP
l
l
TT
l
l
ZZ
''
'
''
'
''
'







''
- Lựcdo cổ biên i+1tác dụng lên cổ trục i,i+1 và i+1,i+2









=
=
=
++
++
++
i
l
qiqi
i
i
ii
i
i
ii
l
l
PP
l

l
qiqi
i
i
ii
i
i
ii
l
l
PP
l
l
TT
l
l
ZZ
'
''
'
''
'
''
11
11
11
- Lực tác dung lên cổ trục 4 5
T
4,5
=T

Vũ VĂN NINH 21
Lớp : Mtt47đh1
Thiết kế môn học
Diesel tàu thủy
- Nối 0 với 1 điểm trên đồ thị ta đợc lực tác dụng lên cổ trục ấy và có điểm đặt
tại điểm kéo dài của đờng lực tác dụng với đờng tròn tợng trng cho cổ trục
- Sau khi vẽ đợc đồ thị lực tác dụng lên cổ trục ta khai triển thành đồ thị Q
ct
-
để tìm đơn vị phụ tải trung bình và đơn vị phụ tải cực đại
+)Phụ tải trung bình : Q
ct-tb
= à
l
F

trong đó : à :tỉ lệ xích của đồ thị.
F: diện tich đợc giới hạn bởi đờng cong và trục hoành.
l: chiều dài của trên đồ thị
Q
ct-tb
= 1.
150
8650
= 57,6 (kG/cm
2
)
+) Đơn vị phụ tải trung bình : k
TB
=

ctct
p
dl
FQ
.
.
max
Q
max
= 106,5 (kG/cm
2
)

k
max
=
2,25.2,25
44,1385.5,106
= 88,
Bảng 6:
Vũ VĂN NINH 22
Lớp : Mtt47đh1
Thiết kế môn học
Diesel tàu thủy
8- Đồ thị mài mòn:
Đồ thị mài mòn của cổ biên hay cổ trục thể hiện trạng thái chịu lực của các điểm
trên bề mặt cổ của trục, đồ thị này thể hiện trạng thái của trục , chỉ rõ khu vực
chịu tải nhỏ nhất để khoan lỗ dầu theo nguyên tắc đảm bảo đa dầu nhờn vào ổ tr-
ợt ở vị trí có khe hở giữa trục và bạc là lớn nhất tại đó áp suất cục bộ là bé nhất
làm cho dầu nhờn lu động dễ dàng

3
=- 7.9224 (cm
2
)
F
4
= 0.72 (cm
2
)
Tính tổng đại số liên tục của các diện tích:
F
1
+ F
2
=-2.18 + 9,38 = 7.2 (cm
2
).
F
1
+ F
2
+ F
3
= -2.18 + 19.38 7.9224 = -0.72(cm
2
)
F
1
+ F
2



mm
cmKG
2
/
Tỉ lệ xích của đồ thị tổng lực tiếp tuyến
m=
180.
.
l
tc
à

m =
180.232,18
28.0.14,3.360
= 0,0964
Giá trị thực tế lớn nhất của tổng đại số các diện tích âm và dơng:
+ F
max
=7.2.0,0964 = 0.694 (KG/cm
2
)
+ F
min
= -0.72.0,2 = -0.0694 (KG/cm
2
)
Vũ VĂN NINH 23

2
)
Mô men quán tính bánh đà
J
bđ
=
g
DG
Db
4
.
2
0
(2)
với : G
0
_ Trọng lợng quy đổi của bánh đà
D
bđ
_đờng kính vòng tròn chạy qua trọng tâm của vàng đai bánh đà
D
bd
= (2 ữ3)S
Chọn D
bđ
= 2S = 2.1,4 = 2,8 (m)
S = 140 (cm) - Hành trình piston.
Trong thực tế khối lợng bánh đà lớn hơn rất nhiều so với các khối lợng chuyển
động khác nên J


7.28764
2932 (kg)
- Trọng lợng của vành đai bánh đà: m
v
= 0,8m
0
= 2346 (kg)
- Trọng lợng toàn phần bánh đà: m
đ
= 1,6m
v
= 3753 (kg)
Kiẻm tra lại vận tốc vòng bánh đà
v = R
bđ
=
60

nD
bd
= 24,9(m/s)
Với bánh đà bằng thép v = 40 ữ45 (m/s)Kết luận bánh đà đã tính thoả mãn.
Phần III:Kết cấu động cơ
I)Piston:
Vũ VĂN NINH 24
Lớp : Mtt47đh1
Thiết kế môn học
Diesel tàu thủy
1.Kích thớc:
- Chiều dày đỉnh piston: (

= 70 - 56 = 14 (cm)
- Đờng kính lỗ chốt piston: d
c
= (0,35ữ0,5)D = (0,35ữ0,5).42 = (14,7ữ21)
Chọn : d
c
= 18 (cm)
- Đờng kính của bệ chốt piston : dn = (0,4ữ0,7)D = (0,4ữ0,7).42 = (16,8ữ29,4)
Chọn : d
n
= 25 (cm)
- Chiều dày của piston ở chỗ rãnh sec măng:
m =(0,05ữ0,075)D = (0,05ữ0,075).42 =(2,1ữ3,15)
Chọn : m = 3 (cm)
- Khoảng cách từ sec măng thứ nhất tới đỉnh :
Vũ VĂN NINH 25
Lớp : Mtt47đh1

L
Đ
L
c
d
c
d
n