Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến sự tương tác của cặp piston-xi lanh động cơ diesel lai máy phát điện tàu thủy (2)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUC PHNG


 !
"#$%&'(
)"*++,## -
Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
Mã số: 62.52.01.16
.,/#!0
123'4567
&89 :;--<
'=)>?
@AB3CADE@FGEHCIJCKLM
6N N 1IOKE@CPE@
4N NQ3RE SEC
CTEU3VE6MNCQW,3ECXYE
CTEU3VE4MN=Z3T3O3[X
CTEU3VE\MN@X]^E _ECA`E@
Luận án được bảo vệ tại Hội đồng đánh giá luận án cấp Học viện theo
Quyết định số 1352/QĐ-HV, ngày 28 tháng 5 năm 2014 của Giám đốc Học
viện Kỹ thuật quân sự, họp tại Học viện Kỹ thuật quân sự vào hồi… giờ

ngày….tháng….năm 2014
abCcb_WC3cXdXeEfEbQ3M
- Thư viện Học viện Kỹ thuật quân sự
- Thư viện Quốc gia
1
, g
Trong động cơ diesel tàu thủy, cặp pít tông - xi lanh là một cụm chi tiết
quan trọng, cơ bản. Chuyển động của pít tông trong xi lanh có tính chu kì
nhưng trong thực tế chuyển động này rất phức tạp. Chuyển động này tạo nên
một sự tương tác phức tạp của cặp pít tông - xi lanh. Sự tương tác này càng
phức tạp hơn do ảnh hưởng của phụ tải cơ nhiệt.
Việc nghiên cứu sự tương tác của cặp pít tông - xi lanh dưới sự ảnh hưởng
của phụ tải cơ nhiệt đã được quan tâm trên thế giới. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều
vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, do đó, nghiên cứu ảnh hưởng của phụ tải cơ
nhiệt đến sự tương tác của cặp pít tông - xi lanh là cần thiết và có ý nghĩa khoa
học. Vì vậy tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến sự
tương tác của cặp pít tông - xi lanh động cơ diesel lai máy phát điện tàu thủy”
làm hướng nghiên cứu cho luận án tiến sĩ.
,hLijLCE@C3kELlXLmJdXeEfEMPhân tích, lựa chọn mô hình tính toán sự
tương tác của cặp pít tông - xi lanh; tính trường nhiệt độ, biến dạng nhiệt và xác
định khe hở nhiệt của chúng ở các chế độ phụ tải khác nhau để tổng hợp thành
mô hình xác định sự ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến sự tương tác của cặp pít
tông - xi lanh động cơ diesel. Tính toán ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến tương
tác của cặp cặp pít tông - xi lanh động cơ diesel lai máy phát điện tàu thủy.
n3bAoE@p1qCQWp3E@C3kELlXLmJdXeEfEM
Cặp pít tông - xi lanh động cơ 6Ч 12/14 lai máy phát điện trên các tàu của Hải
quân Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu là ảnh hưởng của phụ tải nhiệt biểu hiện qua
khe hở giữa pít tông - xi lanh, đến sự tương tác của cặp pít tông - xi lanh động cơ
diesel cao tốc lai máy phát điện tàu thủy ở chế độ vòng quay định mức.
CA`E@qCfqE@C3kELlXLmJdXeEfEM Kết hợp giữa nghiên cứu lí thuyết
và thực nghiệm.
rE@CsJHCIJCKLp1bCtLb3^ELmJdXeEfEM
- Góp phần hoàn thiện phương pháp đánh giá ảnh hưởng của phụ tải nhiệt
được thể hiện qua trị số khe hở nhiệt, đến sự tương tác của cặp pít tông - xi lanh
động cơ diesel mà cụ thể là chuyển động phụ của pít tông, lực va đập của pít tông
lên xi lanh.
- Đã xác định được ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến sự tương tác của cặp pít
tông - xi lanh động cơ diesel 6Ч 12/14 tại các chế độ công tác, bổ sung các dữ
liệu làm cơ sở đánh giá chất lượng hoạt động của động cơ.
=nLhLLmJdXeEfEMluận án gồm phần mở đầu, bốn chương, phần kết luận
chung và kiến nghị các hướng nghiên cứu tiếp theo và phụ lục.
CA`E@6Nuv"#$
%&'(- )"
6N6N wbpYEi[
Sự tương tác của cặp pít tông và xi lanh động cơ xảy ra rất phức tạp
và rộng, trong phạm vi luận án này sự tương tác của cặp pít tông – xi lanh
được khảo sát gồm có: chuyển động phụ của pít tông (chuyển động ngang
2
và chuyển động xoay) trong khe hở giữa pít tông và xi lanh và lực va đập
của pít tông với xi lanh. Phụ tải nhiệt có ảnh hưởng đến nhiều thông số của
sự tương tác như ma sát, độ dày màng dầu bôi trơn, khe hở giữa các chi tiết
chuyển động tương đối v.v… Tuy nhiên, trong phạm vi của luận án này, chỉ
khảo sát ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến khe hở giữa pít tông và xi lanh (khe
hở nhiệt). Như vậy, ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến sự tương tác trong luận
án chính là ảnh hưởng của sự thay đổi khe hở giữa pít tông và xi lanh do phụ
tải nhiệt đến sự tương tác của chúng.
6N4N wLi3cWHxbLYXp1dPq@CyqLwqqjbbzE@'{3dJECi2E@L`F3|}|d
dJ3Wf]qCfbb1XbCm]
Các tổ hợp máy phát điện trên tàu thường sử dụng động cơ diesel 4 kì có
tốc độ định mức để lai máy phát điện. Các động cơ này là có công suất nhỏ;
sử dụng các te khô; hệ thống làm mát bằng nước với hai vòng tuần hoàn, vòng
trong sử dụng nước ngọt để làm mát động cơ còn vòng ngoài sử dụng nước
biển để làm mát nước ngọt và dầu bôi trơn. Bộ điều tốc sử dụng điều tốc một
chế độ, thay đổi tải bằng thanh răng bơm cao áp.
1.2.1. Đặc điểm kết cấu của pít tông
1.2.2. Đặc điểm kết cấu của xi lanh
1.2.3. Đặc điểm lắp ghép của cặp pít tông - xi lanh
6N\N fLWzC_ECbA`E@bfL
Vấn đề tương tác của cặp pít tông - xi lanh đã được quan tâm nghiên
cứu từ những năm 40 của thế kỉ XX. Gồm có 3 mô hình: mô hình không có
khe hở và không có sự tương tác; mô hình có khe hở và không có sự tương
tác; mô hình có khe hở và có sự tương tác.
1.3.1. Mô hình không có khe hở và không có sự tương tác
Được xây dựng để khảo sát bài toán động học và động lực học cơ cấu
khuỷu trục - thanh truyền với giả thiết giữa pít tông và xi lanh không có khe
hở, pít tông và xi lanh có độ cứng tuyệt đối, không có sự biến dạng trong
quá trình làm việc, bỏ qua khối lượng của xi lanh. Chuyển động của pít tông
chỉ có một bậc tự do là chuyển động tịnh tiến qua lại của pít tông dọc theo
đường tâm xi lanh (chuyển động chính). Coi thành xi lanh và khối thân động cơ
hoàn toàn không dao động [4], [9].
1.3.2. Mô hình có khe hở, không có sự tương tác
Trong mô hình này, coi xi lanh cứng tuyệt đối (không có sự biến dạng của
kết cấu thành xi lanh). Do có khe hở giữa pít tông và xi lanh nên chuyển động
của pít tông trong xi lanh có 3 bậc tự do. Trong luận án, khảo sát công trình của
các tác giả: Haddad S.D.[39],[40],[41]; Nakashima K. [50]; Tom J.G.[56];
Mansouri S.H.[48]; Wong V.W.[58],[59]; Livanos G. A.[47]; Zhang Z.[60].
1.3.3. Mô hình có khe hở, có tương tác
Trong mô hình này, chủ yếu tập trung vào nghiên cứu các nguồn
gây ồn, rung, nghiên cứu sự phá hoại của xâm thực, dao động của hệ pít
tông – xi lanh, các yếu tố ảnh hưởng đến chúng. Coi xi lanh là kết cấu đàn
3
hồi, pít tông chuyển động trong khe hở gây va đập với thành xi lanh, cường
độ rung động của thành xi lanh do chuyển động phụ của pít tông gây ra.
Trong luận án, khảo sát công trình của các tác giả: Cho S.H.[33]; Ruggiero A.
[53]; Gerges S.N.Y.[35]; Geng Z.[36]; Siavoshani S.J. [54]; Nikishin V.N.
[29]; Lê Trường Sơn [18].
Trong mô hình của Nikishin V.N. [29], hệ phương trình chuyển động
phụ được xây dựng dựa trên phương trình cơ bản của động lực học. Trong
hệ phương trình này, thông số ảnh hưởng của khe hở giữa pít tông và xi lanh
được thể hiện rõ ràng, trực quan trong cả vận tốc
chuyển động ngang và góc xoay của pít tông, tuy
nhiên, tác giả cho khe hở này là những hằng số.
Tác giả sử dụng lí thuyết va đập của Timosenko
S.P. để xây dựng phương trình tính lực va đập
của pít tông lên xi lanh (Hình 1.13). ng lót,
đầu tiên nằm ở trạng thái tĩnh, bị va đập bởi
khối lượng m với vận tốc v
0
. Khoảng cách của
pít tông và ống lót bằng hiệu dịch chuyển của
pít tông S
P

và sự lệch của ống lót S
L
. Kết quả
nhận được phương trình tính toán hiệu dịch
chuyển ε. Giải phương trình này sẽ xác định
được sự phụ thuộc của lực va đập và thông số dao động của xi lanh và pít
tông theo thời gian. Tác giả so sánh kết quả thực nghiệm với nghiên cứu lí
thuyết và thấy rằng: lực va đập phụ thuộc vào thời gian; chuyển động phụ của
pít tông, dao động của ống lót trùng khớp nhau; xê dịch trục chốt pít tông sẽ
làm giảm độ rung của xi lanh và tiếng ồn của động cơ.
Trong những mô hình đã nghiên cứu đều có ít nhiều đề cập đến ảnh
hưởng của khe hở giữa pít tông và xi lanh và coi đây là một yếu tố ảnh
hưởng đến sự tương tác. Tuy nhiên, khe hở này được khảo sát dưới dạng
một hằng số không phụ thuộc vào hành trình của pít tông và phụ tải nhiệt
của động cơ. Với các mô hình đã khảo sát thì mô hình của Nikishin V.N.
tham số khe hở giữa pít tông và xi lanh được thể hiện rõ ràng nhất.
1.4. Ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến sự tương tác của
cặp pít tông - xi lanh
1.4.1. Đặc điểm của quá trình trao đổi nhiệt ở động cơ đốt trong
Trong mỗi chu trình công tác của động cơ đốt trong, trao đổi nhiệt diễn
ra dưới điều kiện nhiệt độ, áp suất và tốc độ dòng khí thay đổi. Tại một chế
độ công tác ổn định, tốc độ dòng khí thay đổi nhiều hay ít phụ thuộc vào
hình dạng buồng cháy và cửa nạp. Dòng nhiệt trong thành vách thay đổi một
cách liên tục từ một giá trị âm trong suốt quá trình nạp tới giá trị dương ở
đầu quá trình giãn nở. Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng giả thiết quá trình trao
đổi nhiệt gần như ổn định là tương đối chính xác cho đa số tính toán.
_EC6N6\N Mô hình
tương tác của pít tông với
ống lót xi lanh khi va đập
của Nikishin V.N. [29]
4
Trong quá trình làm việc, các chi tiết hình thành nên không gian thể tích
công tác và các chi tiết của cơ cấu phân phối khí do tiếp xúc trực tiếp với môi
chất công tác có áp suất và nhiệt độ cao sẽ chịu phụ tải nhiệt rất lớn. Để đảm bảo
sự làm việc bình thường của động cơ, phải tiến hành truyền nhiệt (cưỡng bức) từ
các chi tiết bị nung nóng cho nước (hoặc không khí) làm mát thông qua thành
vách xi lanh. Quá trình trao đổi nhiệt ở động cơ đốt trong được thực hiện đồng
thời dưới ba hình thức: truyền nhiệt đối lưu, dẫn nhiệt và bức xạ nhiệt, trong đó
hai hình thức truyền nhiệt đối lưu và dẫn nhiệt là chủ yếu [11], [20].
Nhiệm vụ nghiên cứu quá trình trao đổi nhiệt trong động cơ là xác định
nhiệt độ của pít tông, ống lót xi lanh, nắp xi lanh , trong luận án sẽ tập trung
vào giải bài toán trường nhiệt độ và biến dạng nhiệt của pít tông và ống lót xi
lanh để từ đó xác định ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến khe hở giữa chúng.
Các công trình nghiên cứu thực nghiệm cho thấy, dao động nhiệt trên bề mặt
không sâu quá 1mm [20]. Khi động cơ làm việc, phần kim loại chính có phân
bố nhiệt độ ổn định, nó chỉ bị phá huỷ khi thay đổi chế độ công tác.
1.4.2. Trao đổi nhiệt giữa thành ống lót xi lanh và nước làm mát
1.4.3. Ảnh hưởng của rung động ống lót xi lanh đến
cường độ trao đổi nhiệt
1.4.4. Các chỉ tiêu đánh giá phụ tải nhiệt
1.4.4.1. Các chỉ tiêu trực tiếp
Ứng suất nhiệt trên chi tiết; nhiệt độ cực đại cho phép tại các bề mặt đặc trưng [15].
1.4.4.2. Các chỉ tiêu gián tiếp
Mật độ dòng nhiệt truyền cho nước làm mát, các thông số ứng suất nhiệt
giả định [15].
1.4.5. Ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến biến dạng và khe hở giữa pít
tông và xi lanh
Khi động cơ thay đổi tải, trạng thái nhiệt và biến dạng của cặp pít tông –
xi lanh cũng thay đổi, làm cho khe hở nhiệt giữa chúng cũng thay đổi theo.
Chính điều này làm ảnh hưởng trực tiếp đến sự tương tác giữa pít tông – xi
lanh của động cơ.
6N~NtJLCKEWzC_ECbjECbIfE
Mô hình bài toán đặt ra cho luận án như sau: Lựa chọn một mô hình cơ
nhiệt phù hợp nghiên cứu dao động theo phương ngang của cặp pít tông - xi
lanh của động cơ trong đó có xét đến tương tác gồm: pít tông (chuyển động
trong xi lanh có kể đến khe hở giữa chúng) –thành xi lanh – áo nước làm mát.
Xây dựng hệ phương trình mô tả tương tác theo phương ngang của cặp pít
tông - xi lanh. Xây dựng thuật toán và chương trình tính. Nghiên cứu ảnh
hưởng của phụ tải nhiệt đến lực tương tác của thành xi lanh (thông qua khe hở
giữa pít tông và xi lanh). Tiến hành thực nghiệm đo trường nhiệt độ ống lót xi
lanh để kiểm nghiệm kết quả tính. Sau khi phân tích các ưu, nhược điểm của
các mô hình, luận án lựa chọn mô hình tương tác của Nikishin V.N. làm mô
hình tính toán sự tương tác của cặp pít tông - xi lanh; lựa chọn lí thuyết truyền
5
nhiệt và phương pháp tựa tĩnh để tính toán trường nhiệt độ và biến dạng nhiệt
cặp pít tông - xi lanh, từ đó xác định được khe hở nhiệt giữa cặp pít tông - xi
lanh ở các chế độ phụ tải khác nhau, sau đó đưa kết quả này vào hệ phương
trình tương tác để giải.
xbdXeELCA`E@6
Động cơ lai máy phát điện trên tàu thủy thường sử dụng động cơ diesel làm
nguồn động lực chính. Chuyển động của pít tông trong xi lanh là chuyển
động phức tạp, ngoài chuyển động chính còn có chuyển động trong khe hở
giữa chúng (chuyển động phụ) gây ra lực va đập giữa pít tông và thành xi
lanh. Việc nghiên cứu chuyển động phụ của pít tông trong xi lanh và sự tương
tác của chúng đã được tiến hành từ lâu. Với các mô hình tương tác, các lí
thuyết đều mô hình hóa dao động ngang của cụm pít tông - xi lanh bằng các
mô hình tương đương, chưa xác định được lực tương tác thực của pít tông lên
thành xi lanh và biến dạng của thành xi lanh theo phương ngang. Trong các tài
liệu được công bố, chưa có nhiều mô hình đề cập đến ảnh hưởng của phụ tải
nhiệt đến sự tương tác của cặp pít tông - xi lanh. Đã lựa chọn một mô hình
nghiên cứu phù hợp để nghiên cứu ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến sự tương
tác của cặp pít tông - xi lanh động cơ diesel lai máy phát tàu thủy nhằm xác
định các thông số đặc trưng cho chuyển động ngang của pít tông, lực tương
tác giữa pít tông với thành xi lanh.
Chương 2. MÔ HÌNH KHẢO SÁT SỰ TƯƠNG TÁC CỦA CẶP
PÍT TÔNG - XI LANH KHI XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ
TẢI NHIỆT
4N6N wbpYEi[
Khi nghiên cứu ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến sự tương tác của cặp pít
tông - xi lanh cần phải giải quyết hai vấn đề chính: xây dựng mô hình để tính
toán sự tương tác của cặp pít tông - xi lanh; xác định trường nhiệt độ, trường
biến dạng nhiệt của cặp pít tông - xi lanh động cơ để xác định khe hở nhiệt giữa
pít tông và xi lanh ở các chế độ khác nhau.
4N4N ,zC_ECbA`E@bfLLmJLwqqjbbzE@'{3dJEC
Sự tương tác được khảo sát theo hai nội dung sau [29]:
- Các chuyển động phụ của pít tông: bao gồm chuyển động theo phương
vuông góc với đường tâm xi lanh và chuyển động quay trong khe hở.
- Sự va đập của pít tông với xi lanh là kết quả của các chuyển động trên.
Từ đó, ta xây dựng được mô
hình hình học của hệ pít tông – xi
lanh – áo nước để tính toán lực va
đập như Hình 2.1.
_EC4N6NMô hình hình học tính toán
va đập của pít tông với xi lanh
6
2.2.1. Mô hình xác định chuyển động phụ của pít tông
2.2.1.1. Chuyển động của pít tông dọc theo đường tâm xi lanh
Trình bày phần chuyển vị, gia tốc của pít tông, lực khí thể, lực quán tính,
lực ngang tác dụng lên pít tông.
2.2.1.2.Chuyển động phụ của pít tông trong khe hở giữa pít tông và xi lanh
Khi xét chuyển động
phụ theo mô hình của tác
giả Nikishin V.N. [29] có
các giả thiết sau: chuyển
động phụ của pít tông
gồm chuyển động ngang
và chuyển động quay; lực
ma sát P
mx
giữa xéc măng
với rãnh xéc măng và mô
men ma sát của chốt pít
tông M
mc
cản trở chuyển
động phụ nêu trên (Hình
2.2); coi thân pít tông có
dạng hình tang trống, với
đường kính lớn nhất tại
khu vực tâm chốt do giãn nở nhiệt trong quá trình làm việc.
Chuyển động ngang tự do của pít tông như trong phương trình sau [29]:
2
1 mx
2
d x
m N P
dt
= −
(2.7)
trong đó : x - dịch chuyển ngang của pít tông.
Phương trình chuyển động quay của pít tông quanh trọng tâm O
1
:
1
2
O c mc x mx k
2
d
I l .N M l P P .
2
dt
γ ∆
= − + −
(2.8)
Với: I
O1
- mô men quán tính của nhóm pít tông đối với trọng tâm, [kg.m
2
]; γ - góc
quay pít tông quanh trọng tâm, [độ]; l
c
- khoảng cách từ trục chốt pít tông
đến trọng tâm, [m]; l
x
- khoảng cách từ lực P
mx
đến trọng tâm, [m].
Coi mô men ma sát của chốt pít tông trong đầu nhỏ thanh truyền M
mc
là hằng
số. Phương trình chuyển động quay của pít tông quanh tâm chốt O có dạng:
2
k
O k xO mx
2
d
I P l P
2
dt
γ

= −
(2.10)
Với: I
O
-mô men quán tính của hệ pít tông đối với trục chốt pít tông, [kg.m
2
];
γ
k
-góc quay pít tông do mô men xoay pít tông M
k
, [rad]; l
xO
-khoảng cách từ
lực P
mx
đến tâm chốt pít tông O, [m].
Tích phân biểu thức (2.7) trong khoảng t
0
÷ t
δ
ta có biểu thức [29]:
_EC4N4NSơ đồ lực tác dụng lên pít tông khi
chuyển động ngang [29]
a) Vào thời điểm bắt đầu chuyển động tự do của pít tông ;
b) Thời điểm đáy pít tông chạm ống lót ; - khe hở giữa pít
tông - xi lanh; O - tâm của trục chốt pít tông; O
1
- trọng tâm
của hệ
7
1
2
mx
O
1 1
t N
t P
v
2m m
δ
δ
= −
&
(2.12)
với:
N
&
- đạo hàm theo thời gian của lực ngang N.
Từ biểu thức (2.8) ta có vận tốc góc tương ứng và tính được vận tốc dài
của thân pít tông v
1y
tại điểm cách trọng tâm một khoảng y sẽ là:
1 1 1
2
c
mc x mx
1y k
O O O
l .t N
t M t l P .t
v y P .
2I I I 2
δ
δ δ δ

 
 ÷
= − + −
 ÷
 
&
(2.14)
y - khoảng cách đến trọng tâm O
1
, [m].
Từ công thức (2.10), ta có vận tốc góc tương ứng và tính được vận tốc
dài của thân pít tông v
2y
cách trọng tâm một khoảng y sẽ là:
2
k
xO mx
2 y
O O
.t P
t l P
v y
4I 2I
δ
δ

 
 ÷
= −
 ÷
 
&
(2.16)
Vận tốc tổng hợp trong dịch chuyển ngang của thân pít tông ở cách trọng
tâm một khoảng y là:
1 1 1
2 2
k
mx xO mx
y
1 1 O O
2
c
mc x mx
k
O O O
t N .t P
t P t l P
v y
2m m 4I 2I
l t N
t M t l P .t
y P .
2I I I 2
δ δ
δ
δ δ
δ δ δ


 
 ÷
= − − − +
 ÷
 
 
 ÷
+ − + −
 ÷
 
& &
&
(2.18)
Tích phân biểu thức (2.18) theo thời gian, nhận được biểu thức xác định
dịch chuyển ngang của pít tông:
1 1 1
2
3 3 2
mx
k xO mx
1 1 O O
2 2
3
2
mc
c
x mx
k
O O O
t P
t N .t P t l P
x y
6m 2m 12I 4I
t M .t
l t N
t l P
y P .
6I 2I 2I 4
δ δ δ
δ
δ
δ δ
δ


 
 ÷
= − − − +
 ÷
 
 
 ÷
+ − + −
 ÷
 
& &
&
(2.19)
Khi bỏ qua lực và mô men ma sát có thời gian dịch chuyển [29]:
1
1 O
3
O1 c 1
6. .m .I
t
N( I l m H )
δ

=
+
&
(2.21)
Góc quay của pít tông trong khe hở pít tông - ống lót [29]:
1
c 1
O c 1
.l .m
I l m H

γ
=
+
(2.22)
2.2.2. Sự va đập giữa pít tông và xi lanh
Coi pít tông tiếp xúc với ống lót ở mặt phẳng đi qua tâm chốt pít tông và
khối lượng phần chuyển động tịnh tiến của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền được
8
tập trung tại tâm chốt pít tông [29]. Từ Hình 1.13, khi va đập thì khoảng cách từ
pít tông đến ống lót bằng hiệu của dịch chuyển của pít tông S
P

và chuyển vị ngang
của ống lót S
L
[29].
P L
S S
ε
= −
(2.27)
ng lót được coi như một dầm có 1 đầu được ngàm cứng theo dạng công
xôn. Theo lí thuyết va chạm của Timosenko S.P. biểu thức tính dao động
của dầm công xôn là [7], [29], [32]:
L 1
Li
0
Li
t
2
n (t t )
i 0
vd 1 1
L x x
l
L L
i 1
0
i
0
X ( x )
1
S N (t )e sin ( t t )dt
F
X ( x )dx
ω
ρ ω

− − ∗
=

=
= −



(2.13)
trong đó: ρ
L
- khối lượng riêng của vật liệu ống lót, [kg/m
3
]; F
L
- diện tích tiết
diện ngang của mặt cắt ống lót, [m
2
]; N
vd
- lực va đập, [N]; x
0
- tọa độ của lực
va đập, [m]; X
i
(x) - hàm riêng của dao động ống lót xi lanh.
Trên pít tông trong thời điểm va đập có sự tác động của lực ngang N và
lực va đập N
vd
, gây ra chuyển động của pít tông. Do pít tông không phải là
vật cứng tuyệt đối cho nên công thức chuyển động của pít tông trong thời
gian va đập sẽ là [29]:
0 P
t
P
P P P P vd 1 1
P P 1
0
0
1 dS 1
S S cos t sin t N N (t ) sin ( t t )dt
dt m
ω ω ω
ω ω
 
 
= + + − −
 ÷
 
 

(2.35)
trong đó: m
1
- khối lượng phần chuyển động tịnh tiến của cơ cấu khuỷu trục
thanh truyền, [kg];
P
2
p 1
c / m
ω
=
.
Thay vào ta có phương trình xác định lực va đập N
vd
[29]:
P
L 1
Li
Li
t
2
3
0 P P vd P 1 1
vd
2
P 1 P
1
0
t
2
n ( t t )
i 0
vd 1 1
l
L L
i 1
0
i
0
1 N 1
kN v sin t (1 cos t ) N ( t )sin ( t t )dt
m
m
X ( x )1
N ( t )e sin (t t )dt .
F
X ( x )dx
ε ω ω ω
ω ω
ω
ω
ρ ω

− −


=
= = + − − − −
− −




(2.38)
ở đây: v
0
- vận tốc pít tông trong thời điểm va đập, [m/s]; k là hệ số phục hồi,
k = 0 ÷ 1 phụ thuộc vào loại vật liệu, được tính bằng thực nghiệm.
4N\N ,zC_ECbjECbIfEbOABE@EC3Vbi2qjbbzE@p1{3dJEC
2.3.1. Mô hình hình học
2.3.1.1. Mô hình hình học pít tông
Pít tông của động cơ có tính lặp theo quỹ đạo tròn và tính đối xứng mặt.
2.3.1.2. Mô hình hình học ống lót xi lanh
Xi lanh của động cơ có tính đối xứng trục.
9
2.3.2. Mô hình toán học
Đặc điểm của bài toán trao đổi nhiệt với xi lanh và pít tông là trên bề mặt
của nó đồng thời có nhiều biên trao đổi nhiệt khác nhau. Hiện nay, phương
pháp tựa tĩnh được áp dụng để tính toán trường nhiệt độ cho cặp pít tông - xi
lanh động cơ. Phương trình cân bằng nhiệt năng của một vật khi không có
nguồn nhiệt bên trong, theo [4], [6], [12], [16] như sau:
2 2 2
2
2 2 2
T T T T
a T
t c x y z
λ
ρ
 
∂ ∂ ∂ ∂
= ∇ = + +
 ÷
∂ ∂ ∂ ∂
 
(2.45)
Với: a = λ/ρc - hệ số khuếch tán nhiệt
2.3.3. Các điều kiện biên của bài toán
tính trường nhiệt độ
Điều kiện biên gồm điều kiện hình học
biểu thị đặc trưng hình dạng và kích thước
của vật, điều kiện vật lý đặc trưng tính chất
vật lý của vật, điều kiện thời gian đặc trưng
cho trường nhiệt độ tại thời điểm ban đầu và
điều kiện biên tiếp xúc biểu thị tác dụng
tương hỗ giữa vật với môi trường bên ngoài.
2.3.4. Xác định trường nhiệt độ của pít
tông và xi lanh
2.3.4.1. Các giả thiết khi tính toán
Trình bày các giả thiết sử dụng khi tính
toán trường nhiệt độ và biến dạng nhiệt
2.3.4.2. Các điều kiện biên của mô hình
tính toán
Trình bày các điều kiện biên của bài toán.
2.3.5. Biến dạng nhiệt của cặp pít tông
và xi lanh
Theo [3],[6],[55] véc tơ biến dạng nhiệt

th
}trong không gian được viết như sau:
{
ε
th
}=

T[Λ
x
Λ
y
Λ
z
0 0 0]
T
(2.51)
trong đó: ∆T = T – T
0
; T - nhiệt độ hiện thời; T
0
- nhiệt độ ban đầu; Λ
x
, Λ
y
,
Λ
z
- hệ số giãn nở nhiệt theo các phương x, y, z.
2.3.6. Xác định khe hở nhiệt giữa pít tông và xi lanh
Khi bị nung nóng các chi tiết trên sẽ bị giãn nở dài vì nhiệt, khi đó ta có [10]:
( ) ( )
( ) ( )
' ' '
0 0
' ' '
0 0
. .
. .
d d
th th
xl xl d d p d
xl xl th th p th
D d D D T T d d T T
D d D D T T d d T T
 
∆ = − =  + Λ −  − + Λ −
 
 
 
∆ = − =  + Λ − − + Λ −
 
 
(2.59)
trong đó: D, d
d
, d
th
- đường kính xi lanh, đường kính đầu và thân pít tông ở trạng thái
nguội; Λ
xl
, Λ
p
- hệ số giãn nở dài vì nhiệt của vật liệu xi lanh, pít tông, [1/K]; T
xl
, T
d
,
T
th
- nhiệt độ thành xi lanh, đầu pít tông và thân pít tông, [K];
A-A
_EC4N\NSơ đồ xác định
khe hở nhiệt giữa pít tông
và xi lanh
10
Để xác định khe hở giữa pít tông – ống lót xi lanh ta sử dụng 3 mặt cắt
đặc trưng như Hình 2.3. Như vậy, để xác định khe hở giữa pít tông và xi
lanh tại các mặt phẳng ngang cần phải xác định nhiệt độ của pít tông và xi
lanh tại các mặt phẳng tương ứng.
4N7N ,zC_ECE@C3kELlXTECCA•E@LmJqChbT3EC3VbixE}tbA`E@bfL
LmJLwqqjbbzE@€{3dJEC
Từ mô hình tương tác và mô hình tính toán trường nhiệt độ, biến dạng
nhiệt, ta rút ra được hệ phương trình sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của
phụ tải nhiệt:
- Hệ phương trình (2.61) sử dụng để tính toán nhiệt :
{ }
( ) ( )
2 2 2
2
2 2 2
T
th
x y z
' ' '
xl xl 0 p 0
T T T T
a T
t c
x y z
T 000
D d
D d D D. T T d d. T T
λ
ρ
ε ∆ Λ Λ Λ

∆ Λ Λ

 
∂ ∂ ∂ ∂
= ∇ = + +

 ÷
 ÷

∂ ∂ ∂

 


 
=

 

= −


 
 
= − = + − − + −

 
 

(2.61)
- Hệ phương trình (2.62) sử dụng để tính toán chuyển động phụ của pít tông:
1
1
1 1 1
1 O
3
O1 c 1
c 1
O c 1
2
3 3 2
mx
k xO mx
1 1 O O
2 2
3
2
mc
c
x mx
k
O O O
6. .m .I
t
N( I l m H )
.l .m

I l m H
t P
t N .t P t l P
x y
6m 2m 12I 4I
t M .t
l t N
t l P
y P .
6I 2I 2I 4
δ
δ δ δ
δ
δ
δ δ
δ


γ




=
+ 


=

+



 

 ÷
= − − − +

 ÷
 


 

 ÷
+ − + −

 ÷

 

&
& &
&
(2.62)
- Phương trình (2.63) dùng tính toán lực va đập của pít tông lên xi lanh:
P
L 1
Li
Li
2
3
0 P P
vd
2
P
1
t
vd P 1 1
1 P
0
t
2
n ( t t )
i 0
vd 1 1
l
L L
i 1
0
i
0
1 N
kN v sin t (1 cos t )
m
1
N ( t )sin (t t )dt
m
X ( x )
1
N ( t )e sin ( t t )dt
F
X ( x )dx
ε ω ω
ω
ω
ω
ω
ω
ρ ω

− −


=
= = + − −
− − −
− −




(2.63)
11
4N~N tJLCKEqCA`E@qCfqbjECp1qC•EW[WbjECbIfE
2.5.1. Các phương pháp tính toán trường nhiệt độ và lựa
chọn phương pháp tính
2.5.1.1. Phân loại bài toán truyền nhiệt
2.5.1.2. Các phương pháp tính toán trường nhiệt độ và lựa chọn phương pháp
tính
Lựa chọn phương pháp PTHH cùng phần mềm ANSYS Workbench để tính
toán trường nhiệt độ và biến dạng nhiệt của cặp pít tông, xi lanh.
2.5.2. Các phương pháp tính toán tương tác của cặp pít tông - xi lanh
Sử dụng phương pháp PTHH và phần mềm ANSYS Workbench LS-Dyna
để giải bài toán va chạm giữa pít tông và xi lanh.
xbdXeELCA`E@4
Đã xây dựng được mô hình lí thuyết xác định sự ảnh hưởng của phụ tải
nhiệt đến sự tương tác của cặp pít tông - xi lanh động cơ diesel lai máy phát
tàu thủy, cụ thể: Khe hở nhiệt là đại lượng phản ánh phụ tải nhiệt của cặp pít
tông - xi lanh đến sự tương tác, được tính toán từ trường nhiệt độ và biến
dạng nhiệt của pít tông và xi lanh tại các chế độ tải khác nhau; Sự tương tác
của cặp pít tông - xi lanh được thể hiện qua hai yếu tố: chuyển động phụ của
pít tông trong khe hở giữa pít tông và xi lanh; lực va đập của pít tông lên xi
lanh trong khe hở nêu trên. Mô hình tương tác của cặp chi tiết pít tông – xi
lanh có xét đến ảnh hưởng của phụ tải nhiệt (thông qua khe hở nhiệt) nêu
trên là đóng góp mới của luận án. Đã lựa chọn các phần mềm phù hợp để
tính toán là kết hợp phần mềm Matlab và ANSYS Workbench LS - Dyna để
tính sự tương tác; ANSYS Workbench để tính toán nhiệt và khe hở nhiệt của
cặp pít tông - xi lanh.
Chương 3. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ TẢI NHIỆT
TỚI SỰ TƯƠNG TÁC CỦA CẶP PÍT TÔNG - XI LANH ĐỘNG
CƠ 6Ч 12/14
3.1. wLi3cWHxbLYXLmJLwqqjbbzE@'{3dJECi2E@L`‚ƒ64„67
3.1.1. Giới thiệu sơ bộ về động cơ 6Ч 12/14
3.1.2. Giới thiệu sơ bộ về kết cấu ống lót xi lanh của động cơ 6Ч 12/14
3.1.3. Đặc điểm kết cấu của pít tông động cơ 6Ч 12/14
3.2.Xây dựng mô hình tính toán cặp pít tông - xi lanh
động cơ 6Ч 12/14
Mô hình hình học để tính trường nhiệt độ và biến dạng nhiệt của cặp pít tông
– xi lanh là mô hình thực sau khi đã bỏ đi các góc lượn, góc vát.
Trong mô hình hình học được chia làm nhiều vùng để tính toán điều kiện biên.
12
3.3.(fLiSECbOABE@EC3Vbi2p1HC|C•EC3VbLmJLwqqjbbzE@'{3dJEC
i2E@L`‚ƒ64„67
3.3.1. Tính toán điều kiện ban đầu và điều kiện biên cho bài toán xác
định trường nhiệt độ
3.3.1.1. Điều kiện ban đầu và điều kiện biên cho bài toán xác định trường
nhiệt độ của ống lót xi lanh
a. Điều kiện biên hình học
b. Điều kiện biên vật lí
Vật liệu chế tạo ống lót xi lanh động cơ 6Ч12/14 là gang xámCЧ24-44 (GX24-
22). Vật liệu chế tạo khối thân xi lanh động cơ 6Ч12/14 là gang xám CЧ18-36.
c. Điều kiện biên thời gian
d. Điều kiện biên trao đổi nhiệt tiếp xúc
Quá trình trao đổi nhiệt của xi lanh với
môi chất công tác được đặc trưng bằng hệ số
trao đổi nhiệt tổng cộng α

(quá trình đối lưu
và bức xạ), nhiệt độ của môi chất T

và dòng
nhiệt q

. Quá trình trao đổi nhiệt là tựa tĩnh,
α

, T

và q

nhận một giá trị trung bình t-
ương đương nhất định nào đó, sao cho tổng
lượng nhiệt mà môi chất truyền cho xi lanh
tương đương với tổng lượng nhiệt mà bề mặt
gương xi lanh nhận được trong một chu trình
công tác tại mỗi chế độ làm việc ổn định của
động cơ mà ta cần tính toán. Để xác định các
điều kiện biên về hệ số trao đổi nhiệt làm
thông số đầu vào khi tính toán trường nhiệt độ
bằng phần mềm ANSYS ta chia các bề mặt
trao đổi nhiệt của ống lót xi lanh thành các vùng như trên Hình 3.4. Các vùng
từ 1÷9 là của mặt gương ống lót xi lanh. Các vùng này được chia dựa trên cơ
sở tính toán chu trình công tác của động cơ và vị trí các vùng của pít tông khi
ở điểm chết dưới. Các vùng từ 10÷14 là các bề mặt bên ngoài của ống lót.
Giá trị hệ số trao đổi nhiệt tức thời có thể tính theo công thức Woschni
(1978), [11]:
( )
0,8
,1
0,2 0,8 0,53
1 2 ,0
,1 ,1
.
130. . . . . . .
.
D c
g c c m c c
c c
V T
D p T C c C p p
p V
α
− −
 
= + −
 
 
 
(3.1)
trong đó: C
1
; C
2
– hệ số đặc trưng cho trao đổi chất và kiểu phun nhiên
liệu; D - đường kính xi lanh, [m]; c
m
- tốc độ trung bình của pít tông, [m/s];
c
u
– tốc độ tiếp tuyến; V
D
– thể tích công tác của 1 xi lanh, [m]; p
c
- áp suất
môi chất trong xi lanh, [Pa]; p
c,0
- áp suất khí trời, [Pa]; T
c,1
– nhiệt độ môi
_EC\N7NSơ đồ các
vùng trao đổi nhiệt của ống
lót xi lanh động cơ 6Ч 12/14
13
chất trong xilanh tại thời điểm đóng xupáp nạp, [K]; p
c,1
- áp suất môi chất
trong xilanh tại thời điểm đóng xupáp nạp, [Pa].
Hệ số trao đổi nhiệt trung bình và nhiệt độ trung bình cho toàn bộ quá trình
được xác định như sau [11], [38]:
0
1
( )
g
d
πτ
α α ϕ ϕ
πτ
Σ
=

, [W/m
2
K] (3.2)
0
1
( ) ( )
g
T T d
πτ
α ϕ ϕ ϕ
πτα
Σ
Σ
=

, [K] (3.3)
trong đó: ϕ - góc quay trục khuỷu, [độ]; α
g

i
) - hệ số trao đổi nhiệt bề mặt
theo góc quay trục khuỷu;
α
Σ
- hệ số trao đổi nhiệt tổng trung bình trên đỉnh pít
tông, tính theo [17];
T
Σ
- nhiệt tổng trung bình trên đỉnh pít tông, tính theo
[17];
τ
- hệ số kì, bằng 2 với động cơ 2 kì, bằng 4 với động cơ 4 kì.
3.3.1.2. Điều kiện ban đầu và điều kiện biên cho bài toán xác định trường
nhiệt độ pít tông
Chia bề mặt trao đổi nhiệt của pít tông thành 24 phần đặc trưng cho việc
xác định các giá trị điều kiện biên loại 3 (Hình 3.7).
3.3.2. Xác định trường nhiệt độ và trường biến dạng nhiệt
của cặp pít tông - xi lanh
3.3.2.1. Thuật toán tính toán trường nhiệt độ và biến dạng nhiệt
3.3.2.2. Điều kiện biên trao đổi nhiệt của cặp pít tông - xi lanh
Trong Bảng 3.4, 3.5 là hệ số trao đổi nhiệt và nhiệt độ tại các bề mặt tính
toán của ống lót xi lanh và pít tông ở chế độ 100%.
=TE@\N7NHệ số trao đổi nhiệt đối lưu và nhiệt độ tại các bề mặt tính
toán của ống lót xi lanh động cơ 6Ч12/14 ở chế độ 100% tải
=[Wwb 6 4 \ 7 ~ ‚ …
α
xl
, [W/m
2
.K] 292,7 270,7 306 172,8 144,4 201,4 100,7
T
xl
, [K] 1066 916 851 731 690 668 534
=[Wwb † ‡ 65 66 64 6\ 67
α
xl
, [W/m
2
.K] 500 500 5500 5500 907 2000 200
1. Bề mặt đỉnh pít tông; 2. Bề mặt cạnh đỉnh
pít tông trên xéc măng 1; 3,7,11,15,19. Bề mặt
trên rãnh xéc măng khí 1, 2, 3, dầu 1,2;
4,8,12,16,20. Bề mặt đáy rãnh xéc măng khí 1,
2, 3, dầu 1,2; 5,9,13,17,21. Bề mặt dưới rãnh
xéc măng khí 1, 2, 3, dầu 1,2; 6,10,14,18. Bề
mặt pít tông giữa xéc măng 1-2, 2-3, 3-dầu 1,
dầu1-dầu 2; 22. Bề mặt pít tông dưới xéc
măng dầu 2; 23. Bề mặt bên trong pít tông; 24.
Bề mặt tiếp xúc giữa chốt pít tông và pít tông
_EC\N…NBề mặt trao đổi nhiệt của pít tông động cơ 6Ч 12/14
14
T
xl
, [K] 450 380 457 468 303 313 343
=TE@\N~.Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu và nhiệt độ tại các bề mặt tính
toán của pít tông động cơ 6Ч12/14 ở chế độ 100% tải
=[Wwb 6 4 \ 7 ~ ‚ … † ‡ 65 66 64
α, [W/m
2
.K] 293 146 421 0 4786 98 421 0 4786 98 421 0
T
m
, [K] 1066 853 382 382 382 567 378 378 378 589 375 375
=[Wwb 6\ 67 6~ 6‚ 6… 6† 6‡ 45 46 44 4\ 47
α, [W/m
2
.K] 4786 98 421 0 4786 98 421 0 4786 98 90 72
T
m
, [K] 375 537 373 373 373 348 352 352 352 348 335 335
3.3.2.3. Kết quả tính toán trường nhiệt độ và biến dạng nhiệt
Từ các điều kiện biên đã xác định, sử dụng phần mềm ANSYS
Workbench để chia lưới phần tử hữu hạn và tính toán xác định trường nhiệt
độ và trường biến dạng nhiệt. Sau khi chia lưới cặp pít tông xi lanh động cơ
6Ч 12/14, ta có. Xi lanh: 205.248 nút; 118.628 phần tử, pít tông: 10.804
phần tử và 19.619 nút.
Kết quả tính toán trường nhiệt độ và trường biến dạng nhiệt của ống lót
xi lanh và của pít tông ở chế độ 100% tải được giới thiệu trên như trên Hình
3.10, 3.11.
3.3.3. Xác định khe hở nhiệt của cặp pít tông - xi lanh
3.3.3.1. Các mặt cắt cần xác định khe hở nhiệt
Từ các kết quả tính toán biến dạng nhiệt xác định khe hở nhiệt tại ba mặt cắt
như Hình 2.3. Đối với cặp pít tông - xi lanh động cơ 6Ч 12/14, ở trạng thái
nguội (20
0
C) có khe hở nhiệt ở phần thân

th
= 0,32 mm [5].
3.3.3.2. Kết quả tính toán
Khe hở nhiệt của pít tông và xi lanh tại ba mặt cắt như trên Hình 3.14 ÷ 3.16.
_EC\N65NTrường nhiệt độ và trường
biến dạng nhiệt ống lót xi lanh động cơ
6Ч 12/14 ở chế độ 100% tải
_EC\N66NTrường nhiệt độ và
trường biến dạng nhiệt pít tông
động cơ 6Ч 12/14 ở chế độ 100%
bT3
_EC\N67N Khe hở nhiệt
của cặp pít tông - xi lanh
động cơ 6Ч 12/14 tại vị
trí mặt cắt 1
_EC\N6~N Khe hở nhiệt
của cặp pít tông - xi lanh
động cơ 6Ч 12/14 tại vị
trí mặt cắt 2
_EC\N6‚N Khe hở nhiệt
của cặp pít tông - xi lanh
động cơ 6Ч 12/14 tại vị
trí mặt cắt 3
15
Tại mặt cắt 1, do vị trí ở gần khu vực buồng cháy và giả thiết vai tựa trên
không biến dạng nhiệt nên biến dạng nhiệt của ống lót xi lanh có hình tang
trống, vì vậy khe hở nhiệt theo hành trình pít tông sẽ tăng dần rồi sau đó mới
giảm. Ở các chế độ phụ tải lớn, biến dạng nhiệt tăng lên do đó làm giảm khe
hở nhiệt. Tại mặt cắt 2 đi qua tâm chốt pít tông, đây là khu vực ống lót xi
lanh biến dạng giảm đều, nên khe hở nhiệt cơ bản là một đường giảm dần
theo hành trình. Mặt cắt 3 đi qua khu vực vai tựa dưới của ống lót xi lanh.
Với giả thiết vai tựa không biến dạng nhiệt nên khi pít tông dịch chuyển đến
gần vùng này thì trị số khe hở lúc đầu giảm xuống, sau khi qua khu vực vai
tựa khe hở lại tăng lên. Khi hành trình đi được 110 mm (tương ứng với
khoảng 118
0
góc quay trục khuỷu) thì pít tông bắt đầu ra khỏi ống lót nên
khe hở giữa pít tông và ống lót xi lanh là không xác định.
Trên các đồ thị, khe hở thay đổi theo một hành trình pít tông tương ứng
với 180
0
góc quay trục khuỷu rồi sau đó bắt đầu thay đổi ngược lại đến 360
0
.
3.4.jECbIfE}tbA`E@bfLLmJLwqqjbbzE@'{3dJECi2E@L`‚ƒ64„67
Việc tính toán sự tương tác của cặp pít tông – xi lanh được thực hiện
trong hai trường hợp: thứ nhất là chế độ giả thiết khi động cơ làm việc
nhưng các chi tiết của cặp pít tông – xi lanh không có giãn nở nhiệt (không
có ảnh hưởng của phụ tải nhiệt), lúc này khe hở giữa pít tông và xi lanh là
một hằng số bằng khe hở khi ở trạng thái nguội Δ = 0,32 mm; thứ hai là chế
độ làm việc bình thường, các chi tiết của cụm pít tông – xi lanh có giãn nở
nhiệt (có ảnh hưởng của phụ tải nhiệt), lúc này khe hở Δ phụ thuộc vào hành
trình pít tông như đã tính toán ở phần 3.3.3. Đây là cơ sở để đánh giá sự ảnh
hưởng của phụ tải nhiệt đến sự tương tác của cặp pít tông - xi lanh động cơ
6Ч 12/14 khi so sánh kết quả tính toán của hai trường hợp.
3.4.1. Xây dựng sơ đồ thuật toán
Sử dụng phần mềm Solid Works 2013 xác định các kích thước của pít
tông động cơ 6Ч 12/14 so với trọng tâm O
1
, các giá trị như trong Bảng .
=TE@\N†NCác thông số của hệ pít tông động cơ 6Ч 12/14 để tính chuyển
động phụ
m
1
[kg] I
O1
[kgm
2
] l
c
(×10
-3
)
[m]
H (×10
-3
)
[m]
y (×10
-3
) [m]
y
1
y
2
y
3
4,396 0,99148 13,49 78,49 - 20,91 13,49 78,49
Sau khi tính được vận tốc tại ba mặt cắt, tiến hành tính toán lực va đập
tại mặt cắt 2 đi qua tâm chốt pít tông bằng phần mềm ANSYS Workbench
LS-Dyna với thông số vận tốc ban đầu v
0
và lực ngang N tại ba chế độ v
max
,
N
max
, v và N đều lớn. Mô hình tính lực va đập như Hình 2.2. Giả thiết mặt
bên của vai tựa trên và vai tựa dưới không bị biến dạng do va đập.
16
3.4.2. Tính toán sự tương tác của cặp pít tông – xi lanh
động cơ 6Ч 12/14 khi không có ảnh hưởng của phụ tải nhiệt
3.4.2.1. Chuyển động phụ của pít tông động cơ 6Ч 12/14
Khi tính toán, giả thiết P
mx
và M
mc
bằng 0, khe hở giữa pít tông và ống
lót xi lanh là một hằng số và bằng khe hở ở trạng thái nguội.

Chuyển động
phụ của pít tông ở chế độ 100% tải khi không có ảnh hưởng của phụ tải
nhiệt như trên Hình 3.19, 2.20.

_EC\N6‡NVận tốc chuyển động ngang của pít tông trong khe hở
xi lanh tại mặt cắt 1 và 2 của động cơ 6Ч 12/14 ở chế độ 100% tải
Theo kết quả tính toán, vận tốc chuyển
động ngang tại 3 mặt cắt không chênh
lệch nhau nhiều. Vận tốc chuyển động
ngang của pít tông trong khe hở xi lanh
đạt giá trị lớn nhất tại khu vực 365
0
góc
quay trục khuỷu. Ở mặt cắt 3, khi hành
trình đi được 110 mm (tương ứng với
khoảng 118
0
góc quay trục khuỷu) thì pít
tông bắt đầu ra khỏi ống lót nên vận tốc ở
khu vực này không xác định. Giá trị vận
tốc ngang v
max
của mặt cắt lớn nhất tại mặt
cắt 2, v
2max
= 0,1203 m/s, giá trị này nhỏ nhất
tại mặt cắt 1, v
1max
= 0,0947 m/s, còn tại mặt cắt 3, v
3max
= 0,1127 m/s. Do khe hở
giữa pít tông và ống lót xi lanh là hằng số nên góc quay của pít tông trong khe hở
cũng là một hằng số và có giá trị là 19.10
-6
rad.
3.4.2.2. Lực va đập của pít tông lên thành xi lanh
Sử dụng chế độ chia lưới tự động trong ANSYS
Workbench LS-Dyna ta có mô hình PTHH của mô hình
va đập pít tông với xi lanh động cơ 6Ч 12/14 với 44.813
nút, 170.550 phần tử (Hình 3.21).
Trong một chu trình công tác có rất nhiều chế độ vận
tốc chuyển động ngang khác nhau tương ứng với nó là
các giá trị lực ngang N. Việc tính toán lực va đập của pít
tông với xi lanh cho tất các giá trị này mất rất nhiều thời
_EC\N45N Vận tốc chuyển động
ngang tại mặt cắt 3 của pít tông
trong khe hở xi lanh của động cơ
6Ч 12/14 ở chế độ 100% tải
_EC\N46NMô hình
phần tử hữu hạn để
tính toán va đập của
pít tông với xi lanh
động cơ 6Ч 12/14
17
gian và cũng không thực sự cần thiết vì vậy chỉ cần tính toán ở một số trường hợp
đặc trưng. Trong luận án này lựa chọn tính toán lực va đập tại ba trường hợp
đặc trưng là vận tốc va chạm lớn nhất v
max
, lực ngang lớn nhất N
max
và một
trường hợp khi v và N đều lớn. Việc tính toán được thực hiện bằng phần
mềm ANSYS Workbench LS-Dyna, các giá trị ban đầu để tính toán như
trong Bảng 3.9.
=TE@\N‡NGiá trị ban đầu sử dụng tính lực
va đập của pít tông với xi lanh ở chế độ 100% tải
không có ảnh hưởng của phụ tải nhiệt
Trường
hợp tính
Góc quay
[độ]
Khe hở
nhiệt [m]
Vận tốc
[m/s]
Lực ngang
[N]
v
max
364 32. 10
-5
0,179 1288
v, N lớn 375 32. 10
-5
0,1439 4480
N
max
385 32. 10
-5
0,046 5254
Kết quả tính toán lực va đập của pít tông lên
thành xi lanh như Hình 3.22.
Điểm gốc 0 của thời gian va đập chính là
thời điểm pít tông va đập với thành xi lanh
tương ứng với góc quay trục khuỷu lúc đó.
Tọa độ va đập ứng với hành trình pít tông tại góc quay trục khuỷu khi xảy ra va
đập. Kết quả tính toán cho thấy ở trường hợp v, N đều lớn có lực va đập lớn
nhất là 25.838 N, trường hợp v
max
thì lực va đập đạt 25.029 N, còn trường hợp
N
max
có lực va đập nhỏ nhất đạt 5.931 N. Như vậy vận tốc chuyển động ngang
có ảnh hưởng lớn đến lực va đập của pít tông lên ống lót xi lanh.
3.4.3. Tính toán sự tương tác của cặp pít tông - xi lanh khi có
ảnh hưởng của phụ tải nhiệt
3.4.3.1. Ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến chuyển động phụ của pít tông
Từ giả thiết đã nêu, xác định được chuyển động phụ trong trường hợp có
ảnh hưởng của phụ tải nhiệt và so sánh với trường hợp khi không có ảnh
hưởng của phụ tải nhiệt ở chế độ 100% tải như trên Hình 3.23, 3.24.
_EC\N4\NChuyển động ngang tại mặt cắt 1, 2 của pít tông
động cơ 6Ч 12/14 ở chế độ 100% tải
_EC\N44. Lực va đập của pít
tông lên xi lanh của động cơ 6Ч
12/14 ở chế độ 100% tải
18
_EC\N47NChuyển động ngang tại mặt cắt 3 và góc quay
trong khe hở của pít tông động cơ 6Ч 12/14 ở chế độ 100% tải
3.4.3.2. Ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến lực va đập giữa pít tông với xi lanh
Các giá trị vận tốc và lực ngang ở chế độ tải 100% sử dụng để tính toán
lực va đập của pít tông với xi lanh như trong Bảng 3.10.
=TE@\N65NCác thông số đầu vào dùng để tính lực va đập của pít tông
với xi lanh ở chế độ 100% tải
Không có ảnh hưởng của phụ tải nhiệt Có ảnh hưởng của phụ tải nhiệt
Góc quay
[độ]
Khe hở
nhiệt [m]
Vận tốc
[m/s]
Lực ngang
[N]
Góc quay
[độ]
Khe hở nhiệt
[m]
Vận tốc
[m/s]
Lực ngang
[N]
364 32.10
-5
0,179 1288 364 17,58. 10
-5
0,1279 1288
375 32.10
-5
0,1439 4480 375 17,15. 10
-5
0,1011 4480
385 32.10
-5
0,046 5254 385 16,46. 10
-5
-0,0319 5254
Kết quả xác định sự ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến lực va đập giữa pít
tông và xi lanh như trên Hình 3.27÷3.29.
Giá trị của lực va đập trong các
trường hợp tính khi v
max
, khi v và N đều
lớn có đặc điểm biến thiên giống nhau.
Trong trường hợp N
max
(Error: Reference
source not found), ở các chế độ tính có
xét đến ảnh hưởng của phụ tải nhiệt và
không xét đến ảnh hưởng này, do vận
tốc ngang ngược dấu nhau nên sự biến
thiên của lực va đập cũng ngược nhau.
3.5.CeE{ybˆifEC@3fHxb‰XT
Từ kết quả tính toán sự tương tác của
cặp pít tông – xi lanh trong hai trường hợp: không có ảnh hưởng của phụ tải nhiệt
(chế độ giả định) và có ảnh hưởng của phụ tải nhiệt cho thấy phụ tải nhiệt có ảnh
hưởng lớn đến sự tương tác.
_EC\N4…N Lực va đập giữa pít tông
với xi lanh động cơ 6Ч 12/14
với v
max
ở chế độ 100% tải
_EC\N4†NLực va đập giữa pít tông
với xi lanh động cơ 6Ч 12/14 với v và
N đều lớn ở chế độ 100% tải
_EC\N4‡NLực va đập giữa pít
tông với xi lanh động cơ 6Ч12/14
với N
max
ở chế độ 100% tải
19
- Đối với chuyển động phụ, ảnh hưởng này tác dụng lên cả chuyển động
ngang lẫn góc quay của pít tông trong khe hở giữa pít tông với ống lót xi lanh. Kết
quả so sánh như trong Bảng 3.12, đơn vị đo các dữ liệu trong bảng là %.
=TE@\N64NẢnh hưởng của phụ tải nhiệt đến chuyển động phụ của pít
tông động cơ 6Ч 12/14
,wbLPb Cxi2bT3Š‹Œ
100 80 60 40 20
Mặt cắt 1, [%] 47,18 37,61 32,11 21,49 16,47
Mặt cắt 2, [%] 32,2 31,17 27,6 15,41 11,93
Mặt cắt 3, [%] 37,06 25,6 27,53 18,11 14,1
Góc quay, [%] 44,94 43,68 39,31 23,42 18,66
Qua kết quả so sánh, cho thấy giá trị giảm vận tốc và góc quay tương đối
do ảnh hưởng của phụ tải nhiệt giảm dần khi chế độ tải của động cơ giảm.
Điều này xảy ra do ở chế độ tải lớn, nhiệt độ của xi lanh và pít tông đều cao
nên biến dạng nhiệt lớn dẫn đến khe hở nhiệt nhỏ do đó vận tốc chuyển
động ngang và góc quay đều có giá trị nhỏ. Ở các chế độ tải nhỏ, ảnh hưởng
của biến dạng nhiệt nhỏ hơn, nên ảnh hưởng đến chuyển động phụ nhỏ hơn.
- Đối với lực va đập của pít tông với xi lanh, khi có ảnh hưởng của phụ
tải nhiệt thì lực va đập cũng giảm rõ rệt. Kết quả so sánh tương đối giữa hai
chế độ như trong Bảng 3.13, đơn vị đo các dữ liệu trong bảng là %.
=TE@\N6\. Ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến lực va đập của pít tông lên
xi lanh động cơ 6Ч 12/14
OABE@Coq Cxi2bT3Š‹Œ
100 80 60 40 20
v
max
, [%] 27,71 26,57 23,1 12,04 11,49
v và N đều lớn, [%] 34,08 32,48 24,74 14,71 18,85
N
max
, [%] 30,81 55,29 17,22 14,51 12,67
Trong cả ba trường hợp thì trường hợp v và N đều lớn thì độ giảm tương
đối là lớn nhất.
xbdXeELCA`E@\
Trong chương này đã xây dựng được mô hình tính toán trường nhiệt độ,
trường biến dạng nhiệt, khe hở nhiệt, tính toán sự tương tác của cặp pít tông
– xi lanh động cơ 6Ч 12/14 và ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến nó. Đã tính
toán được các điều kiện biên ban đầu phục vụ cho tính trường nhiệt độ,
trường biến dạng nhiệt, khe hở nhiệt, sự tương tác. Đã tính toán trường nhiệt
độ, trường biến dạng nhiệt, khe hở nhiệt của động cơ 6Ч 12/14 ở các chế độ
phụ tải 100%, 80%, 60%, 40%, 20%. Đã tính sự tương tác của cặp pít tông –
xi lanh và ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến sự tương tác này của động cơ 6Ч
12/14 ở các chế độ phụ tải 100%, 80%, 60%, 40%, 20%.
CA`E@7N,
20
7N6N ,hLijLCE@C3kELlX
Để minh chứng cho kết quả tính toán lí thuyết và tính đúng đắn của mô
hình tính cần phải xác định chuyển động phụ và lực va đập của pít tông với
xi lanh. Tuy nhiên đây là một công việc hết sức khó khăn. Vì vậy, trong luận
án chỉ thực hiện được nội dung nghiên cứu thực nghiệm đo nhiệt độ của ống
lót xi lanh nhằm các mục đích sau:
- Kiểm chứng các kết quả tính toán lí thuyết về tính toán trường nhiệt độ
ống lót xi lanh tại một số vị trí đặc biệt như khu vực buồng cháy, khu vực có
va đập với pít tông v.v…làm cơ sở cho việc xác định sự ảnh hưởng của phụ
tải nhiệt đến sự tương tác của cặp pít tông – xi lanh.
- Hiệu chỉnh việc tính toán lí thuyết theo thực nghiệm để có được hình
ảnh trung thực nhất về trường nhiệt độ và trường biến dạng nhiệt của ống lót
xi lanh động cơ diesel.
7N4N OJE@bC3xbUSqChLphE@C3kELlXbC•E@C3VW
4.2.1. Nguyên lí và đặc tính kĩ thuật của thiết bị đo nhiệt độ
Trong phần này trình bày nguyên lí và đặc tính kĩ thuật của cảm biến
nhiệt độ kiểu nhiệt trở.
4.2.2. Nguyên lí hiệu chỉnh thiết bị đo nhiệt độ
4.2.3. Quy trình đo nhiệt độ cho thành ống lót xi lanh động cơ
Trình bày quy trình thực nghiệm đo nhiệt độ ống lót xi lanh động cơ 6Ч
12/14 lai máy phát điện tàu thủy tại Nhà máy X46.
4.2.4. Trang thiết bị thử nghiệm
Thử nghiệm được tiến hành tại Nhà máy X46 Hải quân với các trang
thiết bị thử nghiệm sau: Động cơ lai máy phát 6Ч 12/14: K559 - ГOCT
10150-62, có tăng áp, công suất 115 mã lực (72 kW), tốc độ định mức 1500
v/ph lắp ống lót xi lanh có gắn cảm biến nhiệt độ; Máy phát điện: công suất
60 kW, 50 Hz, 380 V, 1500 v/ph; Dàn điện trở
công suất 65 kW dùng đo công suất máy phát; Hai
ống lót xi lanh gồm một ống do Nga chế tạo vật
liệu là gang xám CЧ 24-44 và một ống do Việt
Nam chế tạo (sản phẩm đề tài cấp Tổng cục Kỹ
thuật) bằng gang xám GX24-22 [21].
- Cảm biến đo nhiệt độ là cảm biến kiểu cặp
nhiệt loại T [6], [43] làm bằng đồng – constantant
có khoảng đo từ (-200 ÷ 400)
0
C. Các cảm biến được
lắp vào các lỗ theo sơ đồ trên Hình 4.9 và được
đánh số 1 đến 15 tương ứng với thứ tự các lỗ. 15 lỗ
khoan lắp cảm biến được bố trí thành 3 hàng, mỗi
hàng 4 lỗ, lỗ trên cùng cách mép trên của ống lót 10
mm, các lỗ khác lần lượt cách mép trên là 30 mm,
75 mm và 150 mm, đáy lỗ cách mặt gương 1 mm. 3
_EC7N‡. Sơ đồ bố trí
các lỗ khoan lắp cảm
biến trên ống lót xi
lanh động cơ 6Ч 12/14
21
lỗ còn lại được khoan lệch so với hàng thứ 3 5 mm và có độ sâu 5 mm, lỗ trên
cùng cách mép trên của ống lót 30 mm, lỗ tiếp theo cách 75 mm và 150 mm.
Các ống lót có cảm biến được lắp vào động cơ ở vị trí xi lanh 2 và 3. Để
nhận và biến đổi tín hiệu điện áp thành giá trị nhiệt độ sử dụng thiết bị thu,
biến đổi và khuếch đại tín hiệu CNĐ do Bộ môn Nhiệt, Viện công nghệ nhiệt,
Đại học Bách khoa Hà Nội chế tạo. Thiết bị được kết nối với máy tính qua
cổng COM 1. Thiết bị có 16 kênh thu tín hiệu, trong đó có 15 kênh thu tín
hiệu từ cảm biến nhiệt độ lắp trên ống lót xi lanh, 1 kênh còn lại lắp cảm biến
nhiệt độ bù. Tín hiệu thu nhận được xử lí bằng phần mềm LabVIEW. Dữ liệu
được lưu trữ dưới dạng file Excel.
7N\N IEC3Vbi2LmJbC1ECnE@dab{3dJECi2E@L`‚ƒ64„67
4.3.1. Lựa chọn các vị trí đo
Các khu vực cần đo nhiệt độ là khu vực buồng cháy, khu vực điểm chết
trên, thân ống lót đến khu vực điểm chết dưới. Mặt phẳng cần đo là mặt
phẳng đi qua tâm chốt pít tông và mặt phẳng vuông góc với nó. Trong đó
mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng đi qua tâm chốt pít tông là cần quan
tâm hơn vì đây là mặt phẳng chịu lực va đập của pít tông. Chế độ tải khi đo:
không tải, 20 %, 40%, 60% công suất định mức ở chế độ 1500 v/ph. Việc ổn
định tốc độ động cơ được thực hiện bằng điều chỉnh thanh răng bơm cao áp
còn chế độ tải bằng điều chỉnh các điện trở trên dàn đo công suất máy phát.
Các thông số cần đo: nhiệt độ của ống lót xi lanh, nhiệt độ nước làm mát.
4.3.2. Phương pháp lấy số liệu
4.3.3. Kết quả đo
=TE@7N4NCác thông số môi trường thử nghiệm
Cxi2bT3
CzE@}n
‚5‹ 75‹ 45‹ CzE@bT3
Nhiệt độ môi trường, [
0
C] 20 20 20 20
Nhiệt độ nước làm mát, [
0
C] 40 40 40 26
Nhiệt độ dầu bôi trơn, [
0
C] 60 60 60 50
Áp suất dầu bôi trơn, [kG/cm
2
] 7,1 7,1 7,1 7,5
Kết quả đo nhiệt độ khi động cơ hoạt động ở chế độ không tải, 20%,
40%, 60% tải với n
đm
= 1500 v/ph được lưu vào file excel.
7N7N (•dj}nd3VXbCtLE@C3VW
Theo chiều cao của ống lót có 4
mặt phẳng vuông góc với đường tâm
xi lanh lắp cảm biến có chiều cao
tính từ đáy lần lượt là 258, 238, 193,
118 mm. Gọi mặt thứ nhất cách đáy
258 mm là mặt cắt 1 (kí hiệu là MC1
như trên Hình 4.16), trên mặt cắt này
có 3 điểm đo cùng đường kính 122
_EC7N6‚. Sơ đồ tên các điểm đo
nhiệt độ trên ống lót xi lanh
động cơ 6Ч 12/14
22
mm, theo chiều nước làm mát đi vào đánh số lần lượt là 1, 2, 3. Khi đo tên
điểm đo là: MC1.1, MC1.2, MC1.3. Trên mặt cắt 2 (MC2) ngoài 3 điểm đo ở
đường kính 122 mm như mặt cắt 1 còn có một điểm đo ở đường kính 128
mm, đánh số điểm đo này là số 4 và tên điểm đo là MC2.4. Trên mặt cắt 3 và
4 đều có 4 điểm đo như mặt cắt 2, số thứ tự các điểm đo như mặt cắt 2. Như
vậy tên điểm đo gồm có phần đầu là tên mặt cắt và phần sau là số thứ tự điểm
đo trên mặt cắt theo chiều đường nước làm mát đi vào.
Qua đó, thấy rằng nhiệt độ của ống lót xi lanh giảm dần theo chiều cao (tính từ
đỉnh ống lót). Ở các điểm đo cùng mặt phẳng và cùng đường kính nhiệt độ có
khác nhau tuy nhiên độ chênh lệch này không lớn. Do đó ta có thể sử dụng giá trị
trung bình của nhiệt độ trong chế độ tương ứng để tính toán các công việc khác.
Sau khi trung bình hóa nhiệt độ tại các điểm đo tương ứng của ống lót, ta
có kết quả nhiệt độ của ống lót xi lanh động cơ 6Ч 12/14 ở các đường kính
và chế độ phụ tải khác nhau như trong Bảng 4.7.
=TE@7N…NNhiệt độ trung bình tại các điểm đo của ống lót xi lanh động
cơ 6Ч 12/14 ở chế độ 60% tải
Mặt
cắt
Chiều
cao
ống lót,
[mm]
Đường kính 122 mm Đường kính 128 mm
Nhiệt độ
điểm đo
1, [
0
C]
Nhiệt độ
điểm đo
2, [
0
C]
Nhiệt độ
điểm đo
3, [
0
C]
Nhiệt độ
trung bình
[
0
C]
Nhiệt độ điểm đo
4, [
0
C]
MC1 258 165,46 168,56 168,65 167,56
MC2 238 139,12 140,38 142,65 140,72 136,57
MC3 193 89,09 90,07 90,70 89,95 81,77
MC4 118 70,71 70,90 73,16 71,59 68,28
7N~N fEC@3fi2b3ELe]LmJWzC_ECbjEC
So sánh kết quả tính toán nhiệt độ tính bằng lí thuyết thực hiện ở phần 3.3
với nhiệt độ đo được bằng thực nghiệm tại các vị trí tương ứng trong các chế độ
phụ tải 60%, 40% và 20%. Kết quả so sánh như trong Bảng 4.12, 4.13.
=TE@7N64NSo sánh nhiệt độ tính toán với nhiệt độ thực nghiệm của ống
lót xi lanh động cơ 6Ч 12/14 tại đường kính 122 mm ở chế độ 60% tải
Mặt
cắt
Chiều
cao
ống
lót,
[mm]
Nhiệt
độ tính
toán,
[
0
C]
Nhiệt
độ
điểm
đo
1,
[
0
C]
Sai
số
tuyệt
đối,
[
0
C]
Sai số
tương
đối,
[%]
Nhiệt
độ
điểm
đo
2,
[
0
C]
Sai số
tuyệt
đối,
[
0
C]
Sai số
tương
đối,
[%]
Nhiệt
độ
điểm
đo
3,
[
0
C]
Sai số
tuyệt
đối,
[
0
C]
Sai số
tương
đối,
[%]
Nhiệt
độ
trung
bình
[
0
C]
Sai
số
tuyệt
đối,
[
0
C]
Sai
số
tương
đối,
[%]
MC1 258 165,5165,5 0,0 0,0168,6 3,1 1,9168,7 3,2 1,9167,6 2,1 1,2
MC2 238 154,7139,1 15,6 10,1140,4 14,3 9,3142,6 12,1 7,8140,7 14,0 9,0
MC3 193 91,5 89,1 2,4 2,6 90,1 1,4 1,6 90,7 0,8 0,9 90,0 1,5 1,7
MC4 118 71,7 70,7 1,0 1,4 70,9 0,8 1,1 73,2 1,5 2,0 71,6 0,1 0,2
Tại chế độ 60% tải ở đường kính 122 mm sai số tương đối lớn nhất là 15,6%
tại điểm đo MC2.1, sai số tương đối nhỏ nhất là 0% tại điểm đo MC1.1. Sau khi
lấy trị số trung bình thì sai số lớn nhất là 9% và nhỏ nhất là 0,2%.
23
=TE@7N6\NSo sánh nhiệt độ tính toán với nhiệt độ thực nghiệm của ống
lót xi lanh động cơ 6Ч 12/14 tại đường kính 128 mm ở chế độ 60% tải
Mặt
cắt
Chiều cao
ống lót, [mm]
Nhiệt độ tính
toán, [
0
C]
Nhiệt độ điểm
đo 4, [
0
C]
Sai số tuyệt
đối, [
0
C]
Sai số tương
đối, [%]
MC2 238 149,30 136,57 12,73 8,53
MC3 193 88,60 81,77 6,83 7,71
MC4 118 69,10 68,28 0,82 1,18
Tại đường kính 128 mm ở chế độ 60% tải sai số tương đối lớn nhất là 8,53%
tại điểm đo MC2.4, sai số tương đối nhỏ nhất là 1,18% tại điểm đo MC4.4.
Từ các bảng so sánh ta thấy các giá trị nhiệt độ tính toán lí thuyết với các
giá trị nhiệt độ đo bằng thực nghiệm có sai số nằm trong khoảng từ 0 ÷
15,6%, trong đó phần lớn sai số nhỏ hơn 10%. Sau khi lấy giá trị trung bình
của các điểm đo thực nghiệm thì sai số giữa tính toán lí thuyết và thực
nghiệm nhỏ phần lớn nhỏ hơn 10%. Như vậy có thể khẳng định mô hình lí
thuyết để tính toán trường nhiệt độ của ống lót xi lanh động cơ 6Ч 12/14 lai
máy phát điện tàu thủy là có độ tin cậy và chính xác.
xbdXeELCA`E@7
Đã trình bày lí do lựa chọn phần nghiên cứu thực nghiệm. Giới thiệu sơ
bộ các phương pháp đo nhiệt độ và phương pháp đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt. Lựa
chọn được loại cặp nhiệt phù hợp cho việc thử nghiệm. Xây dựng quy trình đo
nhiệt độ ống lót xi lanh phù hợp với điều kiện của nhà máy X46 Hải quân.
Lựa chọn các trang thiết bị phục vụ đo nhiệt độ ống lót xi lanh. Khoan lắp
15 cảm biến nhiệt độ vào ống lót xi lanh. Lắp đặt ống lót đã lắp cảm biến
vào động cơ. Tiến hành đo nhiệt độ của ống lót xi lanh động cơ 6Ч 12/14,
thu thập số liệu thực nghiệm và tiến hành xử lí số liệu thực nghiệm. So sánh
kết quả tính nhiệt độ ống lót xi lanh bằng thực nghiệm với kết quả đo thực
nghiệm cho thấy sai số kết quả tính toán với kết quả thực nghiệm nhỏ hơn
16% nằm trong giới hạn tin cậy. Từ đó có thể khẳng định mô hình đã xây
dựng phục vụ tính toán trường nhiệt độ ống lót xi lanh có độ tin cậy.
!-!Ž
!
1. Trên cơ sở mô hình tương tác của Nikishin V.N. đã phân tích và xây
dựng một mô hình tính toán ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến sự tương tác của
cặp pít tông - xi lanh động cơ diesel thông qua khe hở nhiệt giữa pít tông và xi
lanh gồm hai phần là xác định chuyển động phụ của pít tông trong khe hở
giữa pít tông - xi lanh và xác định lực va đập của pít tông với xi lanh. Xây
dựng mô hình tính trường nhiệt độ và trường biến dạng nhiệt của cặp pít tông
– xi lanh động cơ diesel. Mô hình này góp phần hoàn thiện phương pháp tính
toán ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến sự tương tác của cặp pít tông – xi lanh
động cơ diesel thông qua khe hở nhiệt.
2. Từ mô hình đã xây dựng sử dụng phần mềm Matlab tính toán chuyển
động phụ của pít tông ở các chế độ (20÷100)% tải, phần mềm ANSYS

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×