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. [...]... xi lanh Kết luận chương 2 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. .. để nghiên cứu hoàn thiện thiết kế ống lót này KIẾN NGHỊ VỀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 1 Nghiên cứu ảnh hưởng của biến dạng cơ và biến dạng đồng thời cơ nhiệt đến sự tương tác của cặp pít tông – xi lanh 2 Nghiên cứu ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến màng dầu bôi trơn cũng như sự tương tác của cặp pít tông – xi lanh 25 3 Nghiên cứu ảnh hưởng của sự va chạm đuôi pít tông vào thành xi lanh và lực va đập của. .. 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. .. hở nhiệt tại ba mặt cắt đặc trưng ở các chế độ phụ tải khác nhau (công trình [7]) 3 Khảo sát ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến sự tương tác của cặp pít tông – xi lanh động cơ 6Ч 12/14 thông qua khe hở nhiệt của cặp pít tông - ống lót xi lanh ở các chế độ phụ tải khác nhau Kết quả cho thấy phụ tải nhiệt có ảnh hưởng lớn đến sự tương tác của cặp pít tông – xi lanh Đối với chuyển động phụ ở chế độ 100% tải, ... và có ảnh hưởng của phụ tải nhiệt cho thấy phụ tải nhiệt có ảnh hưởng lớn đến sự tương tác 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 % Bảng 3.12 Ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến chuyển động phụ của pít tông động cơ 6Ч 12/14... 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%,... 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 Đặc điểm kết cấu của cặp pít tông - xi lanh động cơ 6Ч 12/14 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... ngang cần phải xác định nhiệt độ của pít tông và xi lanh tại các mặt phẳng tương ứng 2.4 Mô hình nghiên cứu ảnh hưởng của phụ tải nhiệt đến sự tương tác của cặp pít tông – xi lanh 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 :     T  th... 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. .. 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% Chương 4 NGHIÊN CỨU THƯC NGHIỆM 20 4.1 Mục đích nghiên cứu 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 . 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. 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. 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