ttr
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
NIÊN KHÓA: 2008 – 2012
Đề tài:
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THỬ
BỘ PHẬN TÍCH HỢP MÁY KHỞI ĐỘNG VÀ MÁY PHÁT
CHO ĐỘNG CƠ 100cc
Giảng viên hướng dẫn:
Th.S. Trần Thanh Tâm
Sinh viên thực hiện:
Hoàng Huy Hổ
MSSV: 1087175
Lớp: Cơ Khí Giao Thông – K34
Cần Thơ, 5/2012
ttr
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2012
NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
2.1.3.1. Bình accu ..................................................................................................5
2.1.3.2. Rơ le khởi động......................................................................................... 7
2.1.3.3. Máy khởi động.......................................................................................... 7
2.2. Hệ thống cung cấp điện......................................................................................... 10
2.2.1. Nhiệm vụ của hệ thống cung cấp điện .............................................................. 10
2.2.2. Cấu tạo hệ thống cung cấp điện........................................................................11
PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TÍCH HỢP........................................ 12
CHƯƠNG I: SƠ ĐỒ, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG...................12
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT VÀ MÔ MENT CẢN
LỚN NHẤT CỦA ĐỘNG CƠ 100C...........................................................................14
2.1. Các thông số cơ bản của động cơ .........................................................................14
2.2. Các thông số cần chọn cho quá trình tính toán nhiệt ..........................................14
2.3. Tính toán nhiệt ......................................................................................................16
2.3.1. Tính toán quá trình nạp ....................................................................................16
2.3.2. Tính toán quá trình nén ....................................................................................17
2.3.3. Vẽ đồ thị công..................................................................................................18
2.4. Tính toán động lực học ......................................................................................... 20
2.4.1. Vẽ đường biểu diễn hành trình pit-tông x=f(α) .................................................20
2.4.2. Vẽ đường biểu diễn tốc độ của pit-tông v=f(α).................................................21
2.4.3. Vẽ đường biểu diễn gia tốc của pit-tông ........................................................... 22
2.4.4. Các khối lượng chuyển động tịnh tiến .............................................................. 23
2.4.5. Vẽ đường biểu diễn lực quán tính –pj = f(x) .....................................................25
2.4.6. Đường biểu diễn v = f(x)..................................................................................26
2.4.7. Khai triển đồ thị công trên tọa độ p – V thành p = f(α) .....................................26
2.4.8. Hệ lực tác dụng trên cơ cấu trúc trục khuỷu – thanh truyền .............................. 27
2.4.9. Mô ment quay trục khuỷu ................................................................................29
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KÊ MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU ......................30
hợp tác kinh tế với các nước trong khu vực và trên toàn thế giới. Sự chuyển đổi này đã ảnh
hưởng rõ rệt đến hoạt động kinh tế cũng như các hoạt động xã hội khác. Trong nhiều năm
gần đây cùng với sự phát triển kinh tế thì sự phát triển về khoa học kỹ thuật nói chung và
giao thông vận tải nói riêng cũng phát triển khá nhanh nhầm đáp ứng nhu cầu di chuyển và
thị hiếu của con người. Nhiều hệ thống thiết bị cũ trên các phương tiện đã dần được thay thế
bởi các hệ thống, thiết bị mới hơn. Để đáp ứng nhiều hơn nhu cầu của con người và xã hội.
Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, trong đó có sự phát triển đáng kể của giao
thông vận tải, sự phát triển này làm cho các phương tiện ngày càng an toàn hơn, nâng cao
tuổi thọ của các sản phẩm, làm chúng trở nên gọn nhẹ hơn góp phần tiết kiệm tài nguyên cho
thế giới.
Việt nam là một trong những nước có khoa học kỹ thuật phát triển, góp phần đẩy mạnh
sự phát triển của đất nước bản thân mỗi chúng ta phải có những ý tưởng mới, sáng tạo mới
để góp phần đưa đất nước phát triển hơn.
Đề tài nghiên cứu này sẽ làm gọn nhẹ hơn, năng động hơn cho các dòng sản phẩm sau
này, nó có thể phát triển hơn nữa để nâng cao tính năng hoạt động của máy, góp phần bảo vệ
môi trường.
Đề tài “Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ phận tích hợp máy khởi động và máy
phát cho động cơ 100cc” được trình bày gồm 3 phần:
Phần một: Giới thiệu về đề tài
Phần hai: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ phận tích hợp máy khởi động và máy phát
cho động cơ 100cc
Để hoàn thành đề tài này ngoài sự cố gắn của bản thân, em đã nhận được nhiều sự giúp
đỡ của các quý thầy trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Em xin chân thành gửi lời cảm ơn
đến ban giám hiệu nhà trường đã tạo điều kiện cho em có cơ hội tiếp cận và thực hiện đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy trong khoa Công nghệ đã cung cấp, trang bị cho em một
nên tảng kiến thức vững chắc về các lĩnh vực cơ khí, trang bị điện để em thúc hiện tốt đề tài
hôm nay. Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Thanh Tâm đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ
em thực hiện và hoàn thành tốt bài luận văn tốt nghiệp. Cuối cùng em xin bày tỏ lòn biết ơn
kinh tế lớn mạnh trong khi đó nền kinh tế của nước ta lại đang nằm trong giai đoạn
chuyển mình nên khó có thể phát triển một ngành công nghiệp ô tô hoàn hảo. Các
chủng loại ô tô ở nươc ta hiện nay đa sô được nhập từ nước ngoài về nên có giá thành
khá cao so với mức thu nhập của người dân bản địa chúng ta, nên ô tô chưa thể trở
thành phương tiện đi lại phổ biến của người dân, nên phương tiện giao thông chủ yếu
của chúng ta hiện nay là xe gắn máy. Ra đời từ năm 1870, từ một chiếc xe đạp có gắn
động cơ hơi nước và nồi supde dược đốt bằng rượu cồn do kỹ sư người Pháp Perrot
sáng chế. Đến nay xe gắn máy đã trở thành phương tiện giao thông chính của nhiều
nước đang phát triển như chúng ta hiện nay. Hằng loạt hãng sản xuất xe máy ra đời
như: Honda, Yamaha, Suzuki…… với nhiều kiểu dáng khác nhau và họ đang dần cải
thiện cho sản phẩm của mình hiện đại hơn, thông dụng hơn, đảm bảo được tính năng
cơ động của xe gắn máy. Sự tiến bộ về khoa học kỹ thuật ngày càng nhanh, quá trình
công nghiệp hóa, hiện đại hóa diễn ra với mức chóng mặt làm cho nguồn tài nguyên
trong thiên nhiên ngày càng thiếu hụt, nguồn nguyên liệu phục vụ cho nhu cầu phát
GVHD: Trần Thanh Tâm
1
SVTH: Hoàng Huy Hổ
Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc
triển ngày càng ít. Các nhà khoa học ngày càng nghiên cứu, phát triển những sản phẩm
chất lượng tốt nhưng ít tốn nguyên liệu. Hàng loạt các sản phẩm nhỏ gọn với tính các
tính năng tiện dụng ra đời, nó tích hợp nhiều tính năng riêng biệt lại cho một bộ phận
làm nhiệm vụ chung. Giúp cho các sản phẩm sau đỡ trở nên cầu kỳ, làm cho nó nhỏ
gọn hơn so với các dòng sản phẩm ban đầu. Với các ứng dụng hiện đại như vậy đòi hỏi
người kỹ sư phái có trình độ hiểu biết, học hỏi và sáng tạo, để bắt kịp với khoa học
tiên tiến hiện đại.
SVTH: Hoàng Huy Hổ
Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc
1.3. Mục tiêu của đề tài
Làm gọn bộ phận khởi động và máy phát điện một chiều trên xe gắn máy động cơ
100cc.
Giúp cho việc khởi động được dễ dàng và nhanh chóng hơn, mang lại cảm giác tiện
dụng, dễ vận hành cho người sử dụng.
Phát triển sử dụng liên hợp giữa động cơ nhiệt với máy điện một chiều.
1.4. Đối tượng và giới hạn nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu chỉ áp dụng cho động cơ xăng 4 thì 100cc. Nghiên cứu tính toán
động cơ đề và lấy điện ra sau khi động cơ khởi động, không yêu cầu công suất, điện áp
lấy ra của máy phát.
Chỉ nghiên cứu chế tạo thử trên động cơ xăng 4 thì 100cc, áp dụng cho xe Dream
Trung Quốc.
1.5. Phương pháp nghiên cứu và thực hiện đề tài
Đưa ra sơ đồ, nguyên lý hoạt động của hệ thống bộ phận tích hợp máy khởi động
và máy phát cho động cơ 100cc.
Tính toán nhiệt động lực học động cơ 100cc lấy môment cản lớn nhất ở quá trình
khởi động.
Tính toán,thiết kế máy điện một chiều kéo động cơ khởi động thắng môment cản
lớn nhất của động cơ 100cc trong quá trình khởi động.
Lựa chọn rơle thiết kế mạch cho hệ thống.
Chế tạo thử bộ phận tích hợp máy khởi động và máy phát cho động cơ 100cc, đưa
ra kết quả đánh giá.
GVHD: Trần Thanh Tâm
Khởi động kiểu đạp nhấn.
Khởi động điện thích hợp cho các loại xe phân khối lớn, cho người sử dụng xe có
sức khỏe yếu và phụ nữ. Điều khiển thuận tiện nhẹ nhàng nhưng cơ cấu phức tạp hơn,
cần phải thêm nhiều chi tiết, bảo dưỡng sửa chữa phức tạp hơn. Nhưng cùng với sự
tiến bộ của khoa họ kỹ thuật hiện đại thì những vần đề còn tồn tại đã được giải quyết
và phương thức khởi động này ngày càng được sử dụng rộng rãi và được ưa chuộng
nhiều.
GVHD: Trần Thanh Tâm
4
SVTH: Hoàng Huy Hổ
Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc
2.1.3. Cấu tạo các chi tiết trong hệ thống khởi động
2.1.3.1. Bình accu
Accu khởi động dùng trong hệ thống điện thực hiện chức năng của một thiết bị
chuyển đổi hóa năng thành điện năng và ngược lại. Đa số accu trên xe máy là accu chì
– axit, nó có thể tạo ra dòng điện có cường độ lớn trong một khoảng thời gian ngắn
(5s-10s), có khả năng cung cấp nguồn điện lớn mà độ sụt thế bên trong nhỏ.
Accu ngoài việc cung cấp điện cho hệ thống khởi động còn cung cấp điện cho các
hệt hống khác. Accu cung cấp toàn phần hoặc toàn bộ trong trường hợp động cơ chưa
làm việc hoặc đã làm việc nhưng máy phát điện chưa đủ công suất (khi máy phát làm
việc với số vòng quay thấp).
Ngoài ra accu còn đóng vai trò bộ lọc và ổn định điện thế khi điện áp máy phát
dao động.
Cấu tạo accu:
hỏng các tấm ngăn nhanh, rụng bản cực, các bản cực dễ bị sunfat hóa, tuổi thọ accu
giảm. Nồng độ quá thấp làm điện thế accu giảm
GVHD: Trần Thanh Tâm
6
SVTH: Hoàng Huy Hổ
Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc
2.1.3.2. Rơ le khởi động
Động cơ
đề
Accu
Lõi
Còn gọi là cóc đề, có nhiệm vụ nối dòng điện từ cực dương accu đến máy khởi
động khi ta ấn nút đề vì dòng điện vào lúc máy khởi động làm việc với cường độ lớn,
nếu dùng công tắc bình thường sẽ bị cháy, do đó phải dùng rơ-le đề.
Rơ-le đề có cấu tạo như hình vẽ, gồm một lõi thép hình trụ trên đó có quấn một
cuộn dây đồng, một đầu dây nhận điện dương từ accu sau khi qua công tắc máy, đầu
còn lại dẫn đến nút đề. Ở giữa lõi thép là một lõi thép di động tự do, mặt trên cảu lõi di
động là một miếng đồng, phí trên là hai cực cách điện với mát và rời nhau, phần ló ra
ngoài có tán để mắt dây dẫn điện, một cực nối trưc tiếp với dây dương accu.
2.1.3.3. Máy khởi động
Là động cơ điện một chiều, biến điện năng từ ắc quy thành cơ năng để quay trục
và máy phát điện trên xe 100cc
Ruột máy khởi động (ruột đề)
Lá thép của ruột đề
- Ruột đề: hay còn gọi là phần ứng, hay rô to, trên đó nhiều cuộn dây đồng quấn
sóng đặt xen kẽ với nhau trên một khối sắt do nhiều miếng thép lá ghép lại, các miếng
thép này cách điện với nhau các cuộn dây này lọt vào trong rãnh khoét trên khối sắt và
cách điện với khối sắt, cứ hai đầu nối của dây điện, một cuộn này một cuộn kia hàn
dính vào miếng đồng thau. Các miếng đồng này gép lại với nhau thành vòng tròn và
được cách điện với nhau bằng những lá mi-ca đặt xen kẽ giữa chúng. Như vậy coi như
tất cả các cuộn dây được nối tiếp, các miếng thau vừa nói là cổ góp điện.
GVHD: Trần Thanh Tâm
9
SVTH: Hoàng Huy Hổ
Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc
Cổ góp và chổi than
- Cổ góp điện phải cách điện với mát và trục của phần ứng điện. trục quay trơn
trên hai bạc đạn hay hai bạc thau gắn trên hai nắp hai đầu vỏ trục.
- Chổi than: được làm bằng vật liệu tổng hợp thiết đồng, một lõi graphit có tiết
diện hình chữ nhật luôn luôn đè sát vào cổ góp điện nhờ hai lò xo lá. Chổi than được
gắn ở nắp đề hay vỏ đề. Chổi than nối với cực dương cảu accu gọi là chổi than dương,
chổi than nối với mát gọi là chổi than âm.
máy phát. Cấu tạo nguyên lý hoạt động sẽ được giới thiệu rõ hơn trong phần chọn rơle
cho mạch.
GVHD: Trần Thanh Tâm
11
SVTH: Hoàng Huy Hổ
Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc
PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TÍCH HỢP BỘ PHẬN TÍCH
HỢP MÁY KHỞI ĐỘNG VÀ MÁY PHÁT CHO ĐỘNG CƠ 100CC
CHƯƠNG I
SƠ ĐỒ, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
Khi ta đóng khóa K, tiếp điểm 1 đi ngang qua, lúc này dòng điện từ accu đi qua
tiếp điểm 1 đi qua cuộn dây 14 tạo ra từ trường thắng lực lò xo 10 đẩy cần bẩy 15 lên,
lúc này trụ côn 13 đi lên đẩy bi 17 vào rãnh bi, lực lò xo tiếp tục đẩy làm bi khóa trụ
côn lại đóng tiếp điểm 6, tiếp điểm 6 giữ lại do bị khóa. Khóa K tiếp tục đi xuống làm
đóng tiêp 2, lúc này tiếp điểm 6 vẫn đóng, dòng điện đi qua cuộn dây 7 và 23, cuộn
dây 7 tạo ra từ trường làm hút lõi thép, mở tiếp điểm 3, 4 và đóng tiếp điểm 5 lại, đồng
thời cuộn dây 23 tạo ra từ trường làm hút lõi thép đóng tiếp điểm 25, 26 lại. Lúc này
dòng điện đi qua tiếp điểm 5, vào roto và starto qua tiếp điểm 25, 26 làm cho động cơ
quay.
Khi động cơ quay, kéo động cơ quay tạo ra dòng điện đi qua cuộn dây 9 tạo ra từ
trường đẩy lõi thép đi lên, vấu 16 đẩy cần đầu cần 15 xuống, đây trụ côn và ống 22
xuống làm hở tiếp điểm 6, làm ngắt dòng điện qua cuộn dây 7 và cuộn dây 23, lò xo
24
23
17
8 22
12
4
3
5
11
7
Sơ đồ hệ thống mạch
1,2,3,4,5,6 – tiếp điểm; 7,9,14, 23 các cuộn dây;8,10,11, 24 lò
xo; 12 – rãnh bi; 13 – trụ côn; 15 – cần bẩy; 16 – vấu; 17 – bi;
18 chổi than, 19 – starto; 20 – roto; 21 – cổ góp; 22- ống
18
14
15
Bộ tiết chế
Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc
CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT VÀ MÔ MENT CẢN
LỚN NHẤT CỦA ĐỘNG CƠ 100C
Tính toán nhiệt động cơ đốt trong (ĐCĐT) chủ yếu xây dựng trên lý thuyết đồ
thị công chỉ thị của một động cơ cần được thiết kế thông qua việc tính toán chu trình
nhiệt của động cơ bao gồm các quá trình: Nạp – Nén – Nổ - Xả. Do yêu cầu nghiên
cứu của đề tài nên ta chỉ tính toán chu trình nhiệt đến cuối quá trình nén của động cơ.
2.1. Các thông số cơ bản của động cơ
Loại động cơ: động cơ xăng 4 kì làm mát bằng không khí
Thông số kết cấu: tỷ số SxD = 48,6x50,6
Tỷ số nén: 9
Động cơ tham khảo: động cơ 4 thì 100cc Dream Trung Quốc
2.2. Các thông số cần chọn cho quá trình tính toán nhiệt
- Áp suất môi trường: p0
Là áp suất môi trường là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ.
Ở nước ta có thể chọn p0 = 0,1(MPa)
- Nhiệt độ môi trường T0 (nhiệt độ trước xuppap nạp Tk)
Lựa chọn nhiệt độ theo bình quân cả năm.
Ở nước ta t0 = 24 0C (297 0K)
- Áp suất cuối quá trình nạp: pa
Động cơ 4 kỳ không tăng áp: p a = 0,8p 0 = 0,08 (Mpa)
- Áp suất khí sót: pr
Đối với động cơ xăng chọn pr = (1,1 ÷ 1,15).p0
pr = 1,1.p 0 = 0,11 (Mpa)
- Nhiệt độ khí sót: Tr
Theo thực nghiệm động cơ xăng: Tr = 700 ÷ 10000K
Ta chọn Tr = 800 0K
sót Tr.
Theo thực nghiệp ta chọn α = 0,9 và λt = 1,15
- Hệ số quét buồng cháy λ2
Động cơ không tăng áp do không có quét buồng cháy nên chọn 2 1
- Hệ số nạp thêm λ1
Hệ số nạp thêm λ1 biểu thị sự tương quan năng lượng tương đối của hỗn hợp khí
công tác sau khi nạp thêm so với lượng khí công tác chiếm chỗ thể tích Va.
Hệ số nạp thêm nằm trong giới hạn λ1 = 1,02 ÷ 1,07
Do động cơ của ta có tốc độ không cao và không được hiện đại nên trị số λ1 nằm
ở giới hạn nhỏ ta chọn λ1 = 1,05
- Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z: ξz
Là thông số biểu thị mức độ lợi dụng nhiệt của quá trình cháy, hay tỷ lệ lượng
nhiên liệu đã cháy tại điểm Z. Trị số thực tế của hệ số lợi dụng nhiệt ξz được chọn trên
GVHD: Trần Thanh Tâm
15
SVTH: Hoàng Huy Hổ
Đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo thử bộ tích hợp động cơ khởi động
và máy phát điện trên xe 100cc
cơ sở phân tích tổng thể các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình cháy phát nhiệt của động
cơ và dựa theo giới hạn các giá trị thực nghiệm đối với động cơ xăng
Ta chọn ξz = 0,85
- Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b: ξb
Theo thực nghiệm đối với động cơ xăng ξb = 0,85 ÷ 0,95
ξb bao giờ cũng lớn hơn ξb và động cơ mẫu có tỷ số nén cao nên ta chọn ξb=0,95
- Hệ số hiệu đính đồ thị công: φđ
Hệ số điền đầy đồ thị công đánh giá phần hao hụt về diện tích của đồ thị công
p m
1 t .2 r
pa
1
0,11
9.1,05 1,15.
0,08
1
1, 5
0,066
Trong đó: m – là chỉ số đa biến trung bình của không khí, chọn m= 1,5
Nhiệt độ cuối quá trình nạp
GVHD: Trần Thanh Tâm
16
SVTH: Hoàng Huy Hổ
Copyright: Tài liệu đại học ©