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

Tài liệu tham khảo 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

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. [...]... 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 bày: ng ph c a piston trong xilanh ng cơ; 2 Làm rõ tr ng thái bôi trơn... Chương 1 T NG QUAN V NG CƠ, MA SÁT, BÔI TRƠN TRONG NG CƠ 1.1 T TRONG NH NGHĨA ng cơ t trong là m t lo i thành cơ năng Các lo i ng cơ nhi t - lo i ng cơ bi n i nhi t năng ng cơ nhi t ph bi n hi n nay không nh n nhi t năng t bên ngoài m t cách tr c ti p mà ư c c p nhiên li u, sau ó nhiên li u ư c cháy t o ra nhi t năng [1] Thông thư ng nghiên c u ng cơ lo i piston thanh truy n có piston chuy n ng t nh... o tính bôi trơn và không ư c t o thành nhũ tương khi có nư c l n vào không ư c t o b t + D u ph i tu i th cao và có giá thành phù h p H th ng bôi trơn ph i ưa ch t bôi trơn t i nơi c n bôi trơn m t cách liên t c, n, v i lưu lư ng, tr ng thái (áp su t, nhi t 1.3 MA SÁT, BÔI TRƠN TRONG 1.3.1 T ng quan ma sát bôi trơn trong Trong ) tính ch t xác NG CƠ ng cơ u nh T TRONG t trong ng cơ do i u ki n làm vi... p cho tr ng thái bôi trơn th y Khi t c piston tăng, s làm cho nhi t ng ho c bôi trơn h n h p xilanh tăng là nguyên nhân d n n nh t d u bôi trơn gi m, do ó s làm nh hư ng t i năng lư ng t n th t ma sát - nh hư ng c a t i nh hư ng c a t i ng cơ không li u cho ng cơ n hao mòn ít ph c t p hơn so v i t c i khi tăng t i Duy trì t c ng cơ c n ph i cung c p không khí và nhiên ng cơ tăng, k t qu làm tăng áp... màng d u bôi trơn, ma sát trong l ch c ang ư c s d ng r t nhi u t không úng s gây nh hư ng nghiêm tr ng ng cơ như: ti ng gõ, ma sát, s làm vi c c a h th ng trao n i khí -18- Do v y nghiên c u chuy n ng ph c a piston và thi t k , ch t o và phát tri n ngành c i m k t c u c a nó trong ng cơ là m t v n r t c n thi t L c bên (Lateral force) hình thành b i l c quán tính và ph n l c thanh truy n do l c khí th... 1.3.3 Các nhân t nh hư ng n ma sát, bôi trơn trong c p ti p xúc váy piston v i xilanh 1) nh hư ng c a nh t nh t có nh hư ng l n tăng bôi trơn th y Gi m n ma sát n ma sát và các thông s khác, tăng ng do ó s làm cho ma sát th y nh t là m t phương pháp có th s d n nh t s làm ng tăng lên gi m ma sát nhưng s gi m này n u quá m c n ch t lư ng bôi trơn kém, có th x y ra hi n tư ng bôi trơn gi i h n 2) nh hư... cho phép thay i lo i ma sát và d ng hao mòn Như v y, ch c năng c a bôi trơn là i u khi n ma sát và hao mòn c a máy H th ng bôi trơn có nhi m v các chi ti t c a n các b m t ma sát gi a ng cơ, v i m t lư ng c n thi t, áp su t và nhi t h p v i các i u ki n làm vi c c a m b o cho ưa d u bôi trơn nh phù ng cơ H th ng bôi trơn r t quan tr ng, nó ng cơ làm vi c an toàn, tăng tu i th cho + Bôi trơn các b m t... ng cơ i -6- 1.2.2 H th ng trao H th ng trao i khí i khí c a ng cơ t trong có nhi m v là n p y khí m i và th i s ch khí cháy ra kh i không gian công tác mb o t cháy h t nhiên li u trong chu trình ti p theo, lư ng không khí n p vào xylanh càng nhi u càng càng l n v i t cháy ư c nhi u nhiên li u và công su t ng cơ b n kỳ vi c n p, x ng cơ sinh ra ư c th c hi n thông qua xupap hút và x , ng cơ hai kỳ piston. .. váy, l ch tâm ch t, l ch tr ng tâm… Và i các thông s hình h c c a piston như biên ti p c n nâng cao s hi u bi t v lĩnh v c này em ã ch n và ư c B môn K thu t ô tô, Khoa cơ khí giao th c hi n k t c u piston tài “Nguyên c u nh hư ng c a n tr ng thái bôi trơn, ma sát, ti ng 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... A NG CƠ T ng thành ng cơ t trong ư c trình bày trên hình 1.1 Hình 1.1: K t c u ng cơ T TRONG ng cơ xăng t trong bao g m các cơ c u và b ph n chính sau: 1 Các b ph n c 2 Cơ c u truy n l c nh t trong c t i n -4- 3 H th ng 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 . 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:. 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: