CÒN FILE FLASH MÔ PHỎNG THÌ LIÊN HỆ MÌNH LẤY NHÉ
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ tên : Nguyễn Viết HơnLớp: 49KTOT Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật Ô Tô Mã ngành: Tên đề tài : Nghiên cứu ảnh hưởng của kết cấu piston đến trạng thái bôi trơn, ma sát, tiếng gõ, sự làm việc của hệ thống trao đổi khí của động cơ Số trang: 94 Số chương: 4 Tài liệu tham khảo:20 Hiện vật: Một Piston, ba quyển báo cáo và một CD chứa nội dung đề tài Nhận xét Kết luận: Nha trang, ngày… tháng … năm 2011 Cán bộ hướng dẫn (Kí và ghi rõ họ tên) Nha trang, ngày … tháng … năm 2011 Chủ tịch hội đồng (Kí và ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Họ tên : Nguyễn Viết HơnLớp: 49KTOT Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật Ô Tô Mã ngành: Tên đề tài : Nghiên cứu ảnh hưởng của kết cấu piston đến trạng thái bôi trơn, ma sát, tiếng gõ, sự làm việc của hệ thống trao đổi khí của động cơ Số trang: 94 Số chương: 4 Tài liệu tham khảo:20 Hiện vật: Một Piston, ba quyển báo cáo và một CD chứa nội dung đề tài Nhận xét Kết luận: Điểm phản biện: Nha trang, ngày… tháng … năm 2011 Cán bộ phản biện (Kí và ghi rõ họ tên) Điểm chung Bằng số Bằng chữ -i- LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án này, trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn tới TS Lê Bá Khang đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và thực hiện Đồ án. Em chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Văn Nhận, Ths. Huỳnh Trọng Chương, GV Trần Ngọc Anh đã giúp đỡ em. Xin chân thành cảm ơn Phó giám đốc Võ Tá Dũng - Công ty Sao Mai Anh đã tạo điều kiện thuận lợi để em thực hiện khảo sát các số liệu thực tế phục vụ Đồ án tốt nghiệp. -ii- MỤC LỤC Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh mục hình ảnh iv Danh mục bảng vii Danh mục các kí hiệu viii Từ khóa x Lời nói đầu 1 Chương 1 3 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ, MA SÁT, BÔI TRƠN TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3 1.1. ĐỊNH NGHĨA 3 1.2. CẤU TRÚC TỔNG QUÁT CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3 1.2.1. Cơ cấu truyền lực 4 1.2.2. Hệ thống trao đổi khí 6 1.2.3. Hệ thống bôi trơn 6 1.3. MA SÁT, BÔI TRƠN TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 7 1.3.1. Tổng quan ma sát, bôi trơn trong động cơ đốt trong 7 1.3.2. Ma sát trong hệ piston xilanh 9 1.3.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến ma sát, bôi trơn trong cặp tiếp xúc váy piston-xilanh. 14 Chương 2 17 ĐỘNG LỰC HỌC NHÓM PISTON THANH TRUYỀN KHI NGHIÊN CỨU PISTON CHUYỂN ĐỘNG PHỤ 17 2.1. GIỚI THIỆU 17 2.1.1. Giới thiệu 17 2.1.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến chuyển động phụ. 19 2.2. ĐỘNG LỰC HỌC PISTON 19 -iii- 2.2.1. Phương trình cân bằng lực và mô men tác động lên piston. 19 2.2.2. Lực dọc và lực ma sát của vòng găng-piston, F Q , F R . 23 2.2.3. Mô men ma sát. 23 2.2.4. Lực tác động từ xilanh F T , F A 24 2.2.5. Ma sát váy-xilanh F fT , F fA , M fT , M fA 25 Chương 3 27 ẢNH HƯỞNG CẤU TẠO CỦA PISTON ĐẾN TRẠNG THÁI BÔI TRƠN, MA SÁT, TIẾNG GÕ VÀ GÓC PHỐI KHÍ CỦA ĐỘNG CƠ 27 3.1. GIỚI THIỆU 27 3.2. ẢNH HƯỞNG CỦA LỆCH ẮC PISTON 28 3.2.1. Ảnh hưởng của lệch ắc piston đến chuyển động phụ của piston 28 3.2.2. Kết quả khảo sát độ lệch ắc piston trên thực tế 29 3.2.3. Động lực học piston có độ lệch ắc 31 3.2.4. Phân tích ảnh hưởng của độ lệch ắc đến ma sát, tiếng gõ, bôi trơn. 33 3.2.5. Ảnh hưởng của độ lệch ắc đến sự làm việc của hệ thống trao đổi khí 45 3.3. ẢNH HƯỞNG CỦA BIÊN DẠNG VÁY CỦA PISTON ĐẾN MA SÁT VÀ TIẾNG GÕ 50 3.3.1. Ảnh hưởng của biên dạng váy cong. 50 3.3.2. Ảnh hưởng của bề mặt biên dạng váy. 60 3.3.3. Ảnh hưởng của biên dạng piston ovan. 71 3.4. ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ ĐỘ LỆCH TRỌNG TÂM C g . 75 3.4.1. Giới thiệu 75 3.4.2. Động lực học piston khi có độ lệch C g 76 3.4.2. Kết quả khảo sát từ mô hình của Alessandro Ruggiero và Adolfo enatore. 78 Chương 4 82 KẾT LUẬN, ĐỀ XUẤT 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC 85 -iv- DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Kết cấu động cơ diesel hai kỳ 3 Hình 1.2: Cơ cấu truyền lực 4 Hình 1.3: Cơ cấu phân phối khí trong động cơ xăng V6 1G-FE 6 Hình 1.4: Đường cong stribeck 8 Hình 1.5 Phần trăm các thành phần của tổn thất ma sát 8 Hình 1.6: Thể hiện thành phần tổn thất ma sát ở cụm piston vòng găng, thanh truyền 9 Hình 1.7: Hệ piston, xilanh, thanh truyền 9 Hình 1.8: Điều kiện bôi trơn ở vòng găng 10 Hình 1.9: Các kiểu bôi trơn hình thành trong hệ piston xilanh 10 Hình 1.10: Bôi trơn thủy động giữa váy và xilanh 11 Hình 1.11: Đường cong stribeck 14 Hình 2.1: Các thông số mô tả chuyển động phụ 17 Hình 2.2: Chuyển động ngang của piston 18 Hình 2.3: Lực bên từ chốt đến váy piston 18 Hình 2.4: Lực và mô men tác động lên piston 19 Hình 2.5: Chuyển vị của piston theo phương ngang 22 Hình 3.1: Piston không có độ lệch ắc và có độ lệch ắc 28 Hình 3.2: Dụng cụ đo 29 Hình 3.3: Tiến hành đo 29 Hình 3.4: Lực và mô men tác động lên piston có độ lệch ắc âm 31 Hình 3.5: Đồ thị gia tốc của piston khi chuyển động trong xilanh 33 Hình 3.6: Thể hiện trạng thái của piston ở khu vực điểm chết trên và gần điểm chết trên trong kì nén và giãn nở 34 Hình 3.7: Độ dịch chuyển của đỉnh và đáy của piston và góc nghiêng piston 35 Hình 3.8: Quy ước sử dụng trong nghiên cứu 36 Hình 3.9: Đường cong lực bên tác dụng lên váy thông qua chốt piston 37 Hình 3.10: Chuyển động ngang của piston theo lực ngang không thứ nguyên 38 Hình 3.11: Chiều dày màng dầu nhỏ nhất của bên va đập và chống va đập 38 Hình 3.12: Lực bên và tổng lực thủy động 39 -v- Hình 3.13: Các lực thủy động phía bên va đập 39 Hình 3.14 Các lực thủy động phía bên chống va đập 40 Hình 3.15: Chuyển động quay của piston 40 Hình 3.16: Các mô men bên phía va đập 41 Hình 3.17: Các mô men thủy động bên phía chống va đập 41 Hình 3.18: Thể hiện ảnh hưởng của độ lệch ắc đến va đập bên 42 Hình 3.19: Lực va đập bên với động cơ có piston lệch ắc C p =-1mm 43 Hình 3.20: Lực va đập bên với động cơ không có độ lệch ắc 44 Hình 3.21: Thể hiện mối quan hệ giữa lệch ắc và tiếng ồn giữa kết quả đo được 45 Hình 3.22: Hệ piston trục khuỷu thanh truyền đồng tâm 45 Hình 3.23: Hệ piston trục khuỷu thanh truyền có độ lệch ắc trái. 46 Hình 3.24: Dấu trên bánh răng trục khuỷu trùng với dấu trên xích 49 Hình 3.25: Biểu đồ góc phối khí khi piston có độ lệch ắc lắp đúng và lắp sai 49 Hình 3.26: Lực và mô men tác động lên piston biên dạng cong 51 Hình 3.27: Ảnh hưởng của biên dạng váy đến mô men thủy động 53 Hình 3.28: Động cơ Waukesha tại phòng thí nghiệm 55 Hình 3.29: Thiết bị đo mức tiêu thụ dầu bôi trơn 55 Hình 3.30: Các kiểu biên dạng của piston 55 Hình 3.31: Thể hiện sự so sánh khu vực ướt của hai loại biên dạng khác nhau .56 Hình 3.32: So sánh áp suất phân bố trên hai biên dạng 57 Hình 3.33: Diện tích ướt theo góc quay trục khuỷu của các loại biên dạng 57 Hình 3.34: Biên dạng với sự phân tách nhỏ nhất giữa váy và xilanh 58 Hình 3.35: Lực tiếp xúc bên phía va đập của xianh 59 Hình 3.36: Đường cong Stribeck 59 Hình 3.37: Thông số hình học của vòng găng 60 Hình 3.38: Các biên dạng váy được khảo sát 61 Hình 3.39: Cửa sổ quan sát màng dầu trên xilanh 61 Hình 3.40: Kết quả lực ma sát của các biên dạng theo góc quay 62 Hình 3.41: Lực ma sát và tổn thất ma sát trong suốt hành trình nạp 63 Hình 3.42: Hình ảnh loang dầu ở các loại biên dạng trong kì nạp 63 Hình 3.43: Lực ma sát và tổn thất ma sát trong hành trình nén 64 -vi- Hình 3.44: Hình ảnh loang dầu ở các loại biên dạng trong kì nén 65 Hình 3.45: Lực ma sát và tổn thất ma sát trong hành trình giãn nở 66 Hình 3.46: Hình ảnh loang dầu ở các loại biên dạng trong kì giãn nở 67 Hình 3.47: Thể hiện lực ma sát và tổn thất ma sát trong suốt hành trình xả 68 Hình 3.48: Hình ảnh loang dầu ở các loại biên dạng trong kì xả 69 Hình 3.49: Ảnh hưởng của biên dạng đến ma sát 70 Hình 3.50: Tiếng ồn của các loại biên dạng 70 Hinh 3.51: Piston có biên dạng ovan 71 Hình 3.52: Mặt cắt ngang của piston thể hiện các độ ovan khác nhau 72 Hình 3.53: Độ ovan khác nhau ảnh hưởng đến tổn thất ma sát 73 Hình 3.54: Ma sát thủy động với độ ovan 73 Hình 3.55: Ảnh hưởng của các độ ovan đến chuyển động bên 74 Hình 3.56: Thể hiện lực tương tác giữa váy và xilanh 74 Hình 3.57: Hình ảnh đường đi của piston trong một chu trình 76 Hình 3.58: Lực và mô men tác dụng lên piston có độ lệch tâm 77 Hình 3.59: Sự tiếp xúc ban đầu của váy piston vào bên chống va đập của thành xilanh 78 Hình 3.60: Lực va đập bên ở cả phía va đập và chống va đập khi C g =0 79 Hình 3.61: Lực va đập bên ở cả phía va đập và chống va đập khi C g = 4mm 79 Hình 3.62: Lực va đập bên ở cả phía va đập và chống va đập khi C g = 8 mm 80 Hình 3.63: Lực va đập bên ở cả phía va đập và chống va đập khi C g = 12 mm 80 Hình 3.64: Lực va đập bên ở cả phía va đập và chống va đập khi C g = 16 mm 80 Hình A.1: Bên trong xưởng dịch vụ GM-Kia 85 Hình A.2: Hệ thống chẩn đoán lỗi toàn cầu 86 Hình A.3: Máy Scan đa năng 86 Hình A.4: Tham gia chẩn đoán trên máy C-100 87 Hình A.5: Bôi trơn thủy động giữa vòng găng và xilanh 88 -vii- DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Thông số và điều kiện hoạt động trong nghiên cứu của Conor P. McNally [5] 36 Bảng 3.2: Thông số kĩ thuật của động Waukesha 54 Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật chính của động cơ 60 Bảng 3.4: Thông số của piston 60 Bảng 3.5: Điều kiện thực nghiệm 61 Bảng 3.6: Thông số hình học và dữ liệu hoạt động cho mô hình 79 -viii- DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU a- khoảng cách từ đỉnh váy đến tâm chốt. Th A - tổng diện tích đỡ bởi màng dầu Tc A - tổng diện tích ma sát giới hạn b- khoảng cách từ đỉnh váy đến trọng tâm. C g - độ lệch trọng tâm khối lượng piston. C p - độ lệch ắc trái (độ lệch âm) e b - chuyển vị ngang của đáy váy e t - chuyển vị ngang của đỉnh váy F T ,F A - phản lực pháp tuyến do tiếp xúc piston-xilanh. h r - khe hở bên vòng găng đỉnh. l j - khoảng cách từ tâm đến các vòng găng. F fA ,F fT - lực ma sát giữa váy piston với xilanh. l F - lực tác dụng thanh truyền. F g - lực khí thể. F IC , F IP - lực quán tính theo phương ngang tác động lên chốt và trọng tâm của piston. IC F , IP F - lực quán tính tác động theo phương thẳng đứng lên chốt và trọng tâm. F FTh - lực ma sát thủy động F Qj - lực dọc giữa piston và vòng găng F Rj - lực ma sát ngang từ vòng găng tác dụng lên piston. L- chiều dài của váy L r - chu vi của vòng găng. M IP - mô men quán tính. M pp - mô men ma sát ở chốt piston. M IC - mô men quán tính tác động lên trọng tâm piston. M FTh - mô men ma sát thủy động m r - khối lượng vòng găng P h - áp suất thủy động. [...]... - l c quán tính tác ng theo phương th ng ng lên ch t và tr ng tâm • FRj- l c ma sát ngang t vòng găng tác d ng lên piston • FQj- l c d c gi a piston và vòng găng 2) Mô men tác ng lên ch t piston g m có: • MIP- mô men quán tính • Mpp- mô men ma sát ch t piston • MIC- mô men quán tính tác ng lên tr ng tâm piston • Ngoài ra còn có mô men do các l c tác ng lên như, mô men do l c ma sát, l c quán tính theo... gõ và góc ph i khí c a ng cơ” Sau m t th i gian n l c c g ng tìm hi u nghiên c u, d ch thu t tài li u, và i th c t g n ba tháng (Ph l c 1) cùng v i s d n d t c a th y hư ng d n TS Lê Bá Khang, n nay em ã hoàn thành cơ b n các n i dung c a M c ích c a Phân tích s án t t nghi p án nh hư ng c a các thông s k t c u c a piston trơn, ma sát, ti ng n, h th ng phân ph i khí khi l p sai piston có ó góp ph n... et'' + b '' (eb − et'' ) L (2.11) L c quán tính ư c xác nh : ' FIP = − m pp e 'p = − m pp (et'' + a '' '' (eb − et )) L (2.12) FIC = − m pis ec'' = − m pis (et'' + b '' '' (eb − et )) L (2.13) Mô men quán tính ư c xác M IC + M IP = I PT '' '' (et − eb ) L nh : (2.14) -23- 2.2.2 L c d c và l c ma sát c a vòng găng-piston, FQ, FR 1) L c d c piston : ã ư c tính toán khi gi thuy t r ng hai b m t r n ti... t trên cu i kì nén, s làm gia tăng s va p -15- bên Như v y khi piston-xilanh có khe h l p ráp l n s gia tăng áng k n s va p ngang làm cho ma sát gi i h n tăng 4) nh hư ng c a i u ki n ho t Ho t ng c a ng cơ hi n thay C t c , i u ki n t i ph thu c vào ng c a nhi u xe khách và xe t i l n, t i i áng k có nh hư ng làm a d ng i u ki n ho t ng ng cơ và t i nh hư ng t i ma sát gi a các vòng găng piston và... công tác c a ng cơ, l c này ư c sinh ra do c l c quán tính và ph n l c thanh truy n 2.1.2 Các nhân t nh hư ng n chuy n ng ph Các nhân t nh hư ng n chuy n ng ph c a piston trong xilanh ư c xác nh có năm nhân t chính 1) L c D nh n th y r ng l c tác ng gây ra chuy n ng ph là ph n l c ngang truy n lên váy b i thanh truy n thông qua ch t cùng v i l c quán tính 2) Mô men 3) T c 4) T i ng cơ ng cơ 5) Khe... t tâm ch t n các vòng găng • R- bán kính xilanh • µ R - khe h hư ng kính gi a váy piston và thành xilanh • mpiston- kh i lư ng piston • g- gia t c tr ng trư ng m/s2 1) L c tác d ng lên piston: • FT, FA- ph n l c pháp tuy n do ti p xúc piston-xilanh • FfA, FfT- l c ma sát gi a váy piston v i xilanh • Fl- l c tác d ng thanh truy n • Fg- l c khí th • FIC, FIP- l c quán tính theo phương ngang tác ng lên... a Chương 1: T ng quan v Chương 2: chuy n án ư c trình bày trong b n chương: ng cơ, ma sát, bôi trơn trong ng cơ t trong ng l c h c nhóm piston thanh truy n khi nghiên c u piston ng ph Chương 3: nh hư ng c u t o c a piston góc ph i khí c a n tr ng thái bôi trơn, ma sát, ti ng gõ và ng cơ Chương 4: K t lu n và xu t i mm ic a Khác v i nhi u 1 Chuy n tài trư c, án tài này ã i sâu vào nghiên c u và trình... trao i khí 4 H th ng nhiên li u 5 H th ng bôi trơn 6 H th ng làm mát 7 H th ng kh i Sau ây xin hi n ng c p m t s cơ c u b ph n có liên quan m t thi t n n i dung th c án 1.2.1 Cơ c u truy n l c Cơ c u piston-thanh truy n-tr c khu u và bánh à có tác d ng bi n chuy n ng t nh ti n c a Piston thành chuy n ng quay c a tr c khu u và ngư c l i [1] Hình 1.2: Cơ c u truy n l c 1) Nhóm piston Piston góp ph n... µ ( 2 + 2 + 2 ) + ρZ ∂t ∂x ∂y ∂z ∂z ∂x ∂y ∂z 6 T t c gradient v n t c ư c b qua so v i Phương trình lưu lư ng : Q( x) = − ∂u ∂w , ∂y ∂y h3 dp Uh + 12µ dx 2 Áp su t phân ph i trên piston có th tính toán b i áp d ng phương trình B o toàn kh i lư ng và B o toàn (1.2) nh lu t ng lư ng b i m t ph n t th y l c bên dư i m t ti p xúc c a váy-xilanh S d ng phương pháp i u ki n biên và gi thuy t r ng ch t l... 1−V 1 − V22 + E1 E2 2 1 σ = σ 12 + σ 22 3) Bôi trơn h n h p Bôi trơn h n h p bao g m bôi trơn th y ti p gi a bôi trơn th y ng và gi i h n Nó là khu v c chuy n ng và bôi trơn gi i h n, trong ó có áp su t áng k c a d u bôi trơn, nhưng nó không lo i tr s ti p xúc m p mô gi a hai b m t Trong nhi u trư ng h p giá tr ma sát th p nh t t ư c khi hai b m t ti p xúc ư c n m trong bôi trơn h n h p ( ư ng cong Stribeck . displacement: Dịch chuyển ngang của piston Mixed lubrication: Bôi trơn hỗn hợp Side impact: Va đập bên Secondary movement of piston: Chuyển động phụ của piston Skirt profile: Biên dạng váy piston. chốt piston. U- tốc độ piston W r - bề rộng theo mặt cắt hướng kính V S - thể tích công tác β-hệ số phụ thuộc vào diện tích của màng dầu treeb váy piston. µ ring -piston hệ số ma sát giữa piston. động ngang của piston 18 Hình 2.3: Lực bên từ chốt đến váy piston 18 Hình 2.4: Lực và mô men tác động lên piston 19 Hình 2.5: Chuyển vị của piston theo phương ngang 22 Hình 3.1: Piston không