Khảo sát ứng suất cơ học của thanh truyền động cơ HINO JO8CF DIESEL 6 xi lanh khi tăng áp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THẾ GIỚI KHẢO SÁT ỨNG SUẤT CƠ HỌC CỦA THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ HINO - J08CF DIESEL XI LANH KHI TĂNG ÁP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THẾ GIỚI KHẢO SÁT ỨNG SUẤT CƠ HỌC CỦA THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ HINO - J08CF DIESEL XI LANH KHI TĂNG ÁP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 Tp Hồ Chí Minh, 10/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THẾ GIỚI KHẢO SÁT ỨNG SUẤT CƠ HỌC CỦA THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ HINO-J08CF DIESEL XI LANH KHI TĂNG ÁP Hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HỮU HƢỜNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC Họ tên: Nguyễn Thế Giới Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 2/12/1980 Nơi sinh: Đồng Nai Quê quán: Ninh Bình Dân tộc: Kinh Nơi thường trú: 327/26/21 Quang Trung, P.10, Q.Gò Vấp, Tp Hồ Chí Minh Điện thoại: 0933451267 Email: nguyenthegioi1980@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung cấp chuyện nghiệp: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian: 1996-1999 Nơi đào tạo: Trường Trung Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Ngành học: Cơ Khí Ô tô Đại học: Hệ đào tạo: quy Thời gian đào tạo: 2000-2004 Nơi học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ Khí Động Lực III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2004 – 2008 Trường Trung Cấp Nghề Bình Thạnh Giáo viên Số: 131, Nơ Trang Long, Quận Bình Thạnh, Tp HCM 2008 - Trường Cao Đẳng Giao Thông Vận Tải TP HCM Số: 252 Lý Chính Thắng, Phường 9, Quận 3, TP HCM i Giảng Viên LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 10 năm 2015 (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Thế Giới ii LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập nghiên cứu, giúp đỡ tận tình tạo điều kiện thuận lợi Qúy Thầy Cô Khoa Cơ khí động lực, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Tôi xin chân thành cảm ơn Qúy Thầy Cô giúp đỡ thời gian làm Luận văn tốt nghiệp, đặc biệt PGS.TS Nguyễn Hữu Hường hướng dẫn nhiệt tình để thực hoàn thành Luận văn Nhân dịp này, xin tỏ lời cảm ơn Trung Tâm Tiêu chuẩn Kỹ thuật Đo lường Chất lượng Khu vực giúp đỡ thực thí nghiệm cho đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn Qúy Thầy phản biện có ý kiến đóng góp hữu ích để hoàn thiện đề tài Luận văn Xin cảm ơn gia đình bạn đồng nghiệp động viên suốt trình học tập, thực hoàn thành Luận văn tốt nghiệp Tp Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 10 năm 2015 Học viên thực NGUYỄN THẾ GIỚI iii TÓM TẮT Để tăng công suất cho động hệ cũ sử dụng Việt Nam, tác giả đặt mục đích nghiên cứu khả tăng áp cho động diesel Trong đề tài tác giả khảo sát khả chịu lực cho chi tiết quan trọng tăng áp truyền động Hino J08CF Nghiên cứu tính toán lý thuyết xác định ứng suất tác động lên truyền thời kỳ sinh công lớn Với việc sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn kết hợp mô phần mềm ANSYS xác định ứng suất tác động lên truyền Qua thực nghiệm với thiết bị thử ứng suất đánh giá kết tính tính toán mô phần mền ANSYS xác Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm cho thấy lắp đặt tăng áp để nâng áp suất từ 86 bar lên 100 bar công suất động tăng lên 25% mà truyền đủ bền Tuy nhiên, nghiên cứu chưa đề cập đến ảnh hưởng bền chi tiết khác động tăng áp Đây kết nghiên cứu ban đầu làm sở khoa học cho việc tính toán ứng suất thiết kế truyền động Trong tương lai, cần nghiên cứu tiếp ảnh hưởng đến chi tiết khác động Hino J08CF để ứng dụng vào thực tế Việt Nam; rộng nghiên cứu tăng áp cho động khác ABSTRACT The main objective of this study is to explore the augmentation of a diesel engine in order to increase the power of old-generation engines in Vietnam In this research, the author investigates the augmentation of an essential part – the connecting rod of the engine Hino J08CF It is determined by the analysis that the stress on the connecting rod reaches highest level during the power phase The application of finite element method in ANSYS software calculates stress on the connecting rod In practice, using a stress-test equipment shows that the calculation is accurate The study shows that this engine can use turbo-charger to increase pressure from 86 to 100 bar and 25% of power while keeping the connecting rod solid However, the weakpoint of this thesis is that it has not carried out other parts in this operating condition yet The same performance is not only expected in other parts of the mentioned engine but also in the others that are being used in Vietnam iv MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Mục lục v Danh sách chữ viết tăt vii Danh sách hình viii Danh sách bảng x Chƣơng 1.TỔNG QUAN 1.1 Dẫn nhập .1 1.2 Các nghiên cứu nước nước 1.2.1 Các kết nghiên cứu nước .2 1.2.2 Các kết nghiên cứu nước .3 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.4 Đối tượng nghiên cứu 1.5 Phạm vi nghiên cứu 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.7 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT .7 2.1 Động học cấu piston trục khuỷu truyền giao tâm [6] 2.1.1 Quy luật động học piston 2.1.2 Quy luật động học truyền 11 2.1.2.1 Góc lắc  11 2.1.2.2 Vận tốc góc tt 11 2.1.2.3 Gia tốc góc  tt .12 2.2 Tính sức bền thân truyền 13 v 2.3 Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn để xác định trạng thái ứng suất truyền động [7] 14 2.4 Các phương trình [7] 15 2.4.1 Chuyển vị, biến dạng ứng suất phần tử - ma trận độ cứng phần tử véc tơ phần tử 15 2.4.2 Ghép nối phần tử - ma trận cứng véc tơ tải tổng thể 17 2.4.3 Phép chuyển trục tọa độ .19 2.5 Nhận xét 21 Chƣơng XÁC ĐỊNH TRƢỜNG ỨNG SUẤT CƠ HỌC THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ HINO J08CF 22 3.1 Một số đặc điểm truyền động Hino J08CF 22 3.1.1 Kết cấu động Hino J08CF .22 3.1.1 Kết cấu truyền động Hino J08CF 25 3.1.2 Xác định vật liệu truyền 29 3.2 Khảo sát trường ứng suất học truyền động Hino J08CF phương pháp nghiên cứu lý thuyết tính toán phương pháp phần tử hữu hạn 31 3.2.1 Khảo sát trường ứng suất học truyền động Hino J08CF phương pháp tính toán truyền thống 31 3.2.2 Xây dựng mô hình tính truyền Ansys 52 Chƣơng THÍ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 64 4.1 Phương pháp thí nghiệm 64 4.2 Kết thử nghiệm 67 4.3 So sánh kết nghiên cứu 67 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 69 5.1 Kết đạt .69 5.2 Những vấn đề tồn 69 5.3 Hướng phát triển .69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHỤ LỤC 72 vi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TĂT ĐCT Điểm chết ĐCD Điểm chết ANSYS Analysis System - also CAD Computer-aided design CAE Computer Aided Engineering PRO-E 4.0 Pro Engineer 4.0 CREO Commercial Real Estate Organization SOLIDWORKS 3D solid modeling CAD software TDC top dead center BDC bottom dead center PTHH Phần Tử Hữu Hạn C70 Thép có thép có trung bình 0,70 %Cácbon C45Mn Thép có thép có trung bình 0,45 %Cácbon Mangan vii DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Sơ đồ cấu piston-trục khuỷu-thanh truyền giao tâm Hình 3.1: Mặt cắt ngang động Hino J08CF [8] 22 Hình 3.2: Mặt cắt doc động Hino J08CF [8] 23 Hình 3.3: Cấu tạo truyền động HINO J08CF .26 Hình 3.4: Kích thước đầu nhỏ truyền mỏng .26 Hình 3.5: Tiết diện thân truyền .27 Hình 3.6: Kích thước truyền động Hino J08CF .29 Hình 3.7: Máy quang phổ phát xạ HORIBA, model GD PROFILER 30 Hình 3.8: Đồ thị công khai triển p –φ động Hino J08CF .37 Hình 3.9: Lực tác dụng lên cấu truyền trục khuỷu .38 Hình 3.10: Đồ thị chuyển vị piston theo góc quay trục khuỷu 39 Hình 3.11: Đồ thị vận tốc piston theo góc quay trục khuỷu .40 Hình 3.12: Đồ thị gia tốc piston theo góc quay trục khuỷu 40 Hình 3.13: Đồ thị tổng lực tác dụng lên chốt piston 42 Hình 3.14: Đồ thị lực pháp tuyến tác dụng lên thành xilanh 43 Hình 3.15: Đồ thị lực tác dụng dọc trục truyền .43 Hình 3.16: Đồ thị công khai triển p –φ động Hino J08CF 46 Hình 3.17:Đồ thị chuyển vị piston theo góc quay trục khuỷu 47 Hình 3.18: Đồ thị vận tốc piston theo góc quay trục khuỷu .48 Hình 3.19: Đồ thị gia tốc piston theo góc quay trục khuỷu 48 Hình 3.20: Đồ thị tổng lực tác dụng lên chốt piston 49 Hình 3.21: Đồ thị lực pháp tuyến tác dụng lên thành xilanh 50 Hình 3.22: Đồ thị lực tác dụng dọc trục truyền .50 Hình 3.23: Chọn kiểu phân tích cấu trúc tĩnh ANSYS 52 Hình 3.24: Khai báo thông số vật liệu 53 Hình 25: Mô hình hình học truyềnđộng Hino- J08CF 54 viii Hình 3.26: Mô hình động Hino- J08CF Ansys 54 Hình 3.27: Lưới phần tử truyền động Hino- J08CF 55 Hình 3.28: Lưới phần tử mô hình cấu trục khuỷu truyền động HinoJ08CF 55 Hình 3.29: Chọn áp đặt tải 56 Hình 3.30: Xác định mặt cần đặt lực .57 Hình 3.31: Xác định phương lực đặt đầu nhỏ truyền 57 Hình 3.32: Chọn mặt cố định 58 Hình 3.33: Xác định mặt cần cố định 59 Hình 4.1: Sơ đồ thí nghiệm truyền 64 Hình 4.2: Quy trình thử nghiệm nén, uốn vị trí đặt lực 65 Hình 4.3: Máy kéo nén vạn INSTRON –USA, model 1500HDX 66 Hình 4.4: Đồ thị ứng suất biến dạng truyền nén 100KN 68 ix DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật động Hino J08CF [8] 24 Bảng 3.2: Kết thử nghiệm vật liệu truyền (xem phụ lục phiếu kết thử nghiệm vật liệu) .30 Bảng 3.3: Kết tính chu trình nhiệt động động Hino- J08CF 33 Bảng 3.4:Bảng giá trị nhiệt độ áp suất đường cong nén 34 Bảng 3.5: Bảng giá trị nhiệt độ áp suất nhiệt độ đường cong giản nở .35 Bảng 3.6 Chuyển vị, vận tốc, gia tốc piston theo góc quay trục khuỷu .39 Bảng 3.7: Lực tác dụng lên cấu truyền- trục khuỷu trình cháy giãn nở động J08CF 41 Bảng 3.8: Kết tính chu trình nhiệt động động Hino J08CF 44 Bảng 3.9: Bảng giá trị nhiệt độ áp suất đường cong nén tăng áp 45 Bảng 3.10: Bảng giá trị nhiệt độ áp suất nhiệt độ đường cong giản nở tăng áp 45 Bảng 3.11:Bảng động học cấu truyền - trục khuỷu 47 Bảng 3.12: Lực tác dụng lên cấu truyền trục khuỷu 48 Bảng 4.1 So sánh giá trị ứng suất tính theo phần mềm Ansys thí nghiệm 68 x Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Dẫn nhập Động đốt thể vị trí, vai trò ưu việt nhiều lĩnh vực vận tải khác Cùng với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, động đốt không ngừng cải tiến hoàn thiện theo hướng đạt hiệu cao phù hợp với yêu cầu mục đích phương tiện, như: giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tiếng ồn… Thanh truyền chi tiết quan trọng kết nối piston trục khuỷu Thanh truyền dùng để truyền áp lực khí cháy từ piston tới trục khuỷu, truyền chịu tải động lớn Việc chế tạo truyền tương đối khó khăn chi tiết động Nó có đặc điểm hình học phụ thuộc vào loại động cơ, tốc độ piston, số kỳ mục đích sử dụng Thanh truyền làm việc điều kiện chịu tác động loại tải động suốt trình khai thác Trong trình làm việc truyền chịu tác dụng áp lực khí thể sinh suốt trình cháy, lực quán tính khối lượng chuyển động tịnh tiến, lực ma sát trọng lực Các lực sinh mômen uốn, thay đổi trị số lẫn phương chiều theo vị trí piston chu trình làm việc Do tác dụng lực mômen nêu nên truyền làm việc điều kiện chịu ứng suất nén, ứng suất uốn ứng suất kéo Hình dáng kết cấu truyền tạo nên ứng suất tập chung lớn mặt nơi chuyển tiếp thân đầu truyền Điều kiện làm việc truyền phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: giá trị tính chất áp lực đỉnh piston, độ cứng, việc lựa chọn loại vật liệu, chất lượng công nghệ lắp ghép Do xu hướng tăng cường độ làm việc động như: tăng tốc độ quay, sử dụng biện pháp nhằm nâng cao công suất, giảm kích thước hình học, tiết kiệm vật liệu, làm cho ứng suất truyền tăng lên Điều dẫn đến giảm tính tin cậy làm việc truyền trình sử dụng Vì truyền phải đảm bảo độ tin cậy điều kiện làm việc khác nhau, đảm bảo độ bền, độ cứng, tính chống mài mòn, đảm bảo thời hạn sử dụng, kích thước hình dáng hình học đảm bảo ứng suất gây đến mức nhỏ Để xác định cách xác giá trị vị trí ứng suất truyền cần thiết, làm tối ưu hóa truyền, sở cho việc nâng cao độ tin cậy, tuổi thọ truyền nói riêng đảm bảo an toàn khai thác động chung Đồng thời đưa đặc điểm hình học phù hợp nhằm nâng cao khả tiết kiệm vật liệu 1.2 Các nghiên cứu nƣớc nƣớc 1.2.1 Các kết nghiên cứu nƣớc Có nhiều đề tài nghiên cứu nước khảo sát ứng suất truyền gồm số đề tài gần với nghiên cứu như: Đề tài thạc sĩ “Khảo sát trạng thái ứng suất học truyền động ZIL 130” Đỗ Văn Quý trường Đại học kỹ thuật Lê Quý Đôn năm 2012 [1] Đề tài khảo sát ứng suất ứng suất học truyền dựa việc xác định áp suất cháy cực đại dùng phương pháp phần tử hữu hạn kết hợp mô động phần mền ANSYS Với phương pháp mô mô trường học đặt áp suất đỉnh piston, trọng lực lên truyền mômen lên trục khuỷu Tuy nhiên đề tài chưa xây dựng phương pháp xác định ứng suất học truyền động Đề tài thạc sĩ “Xác định trường ứng suất cơ-nhiệt truyền động xe xích PT76 có xét đến ảnh hưởng lực ma sát trượt” Nguyễn Văn Thanh trường Đại học Kỹ Thuật Lê Quý Đôn năm 2012 [2] Phương pháp mô phần mền ANSYS môi trường nhiệt đặt nhiệt độ chọn cố định cho piston 2000c, truyền, chốt piston 1000c trục khuỷu 800c kết hợp đặt áp suất đỉnh piston, trọng lực lên truyền mômen lên trục khuỷu Đề tài phát triển đề tài thạc sĩ “Khảo sát trạng thái ứng suất học truyền động ZIL 130” Đỗ Văn Quý trường Đại học kỹ thuật Lê Quý Đôn năm 2012 Đề tài xác định ảnh hưởng nhiệt độ đến ứng suất truyền nhiên ảnh hưởng lớn đến ứng suất truyền lực ma sát trượt Cho đến thời điểm chưa có nghiên cứu nước khảo sát ứng suất học truyền động HINO - J08CF diesel xi lanh tăng áp 1.2.2 Các kết nghiên cứu nƣớc Quá trình nghiên cứu truyền giới nghiên cứu từ lâu Trong năm trước 1980, trình phân tích kết cấu trở nên phổ biến, thay dần trình kiểm tra lí tính Vào năm 1980, việc phân tích kết cấu trở thành công cụ thiết kế Những năm 1990, với phát triển phần mềm thiết kế 3D (CAD) phần mềm tính toán (CAE), trình tính toán kết cấu góp phần làm giảm thời gian thiết kế sản phẩm Từ năm 2000 đến nay, trình phân tích, tính toán kết cấu hoàn toàn thay trình kiểm tra lí tính vài sản phẩm Mặc dù chấp nhận công cụ thiết kế việc phân tích tính toán kết cấu sản xuất chưa phổ biến Trên giới có số công trình nghiên cứu kết cấu truyền sau: Pranav G Charkha Tiến sĩ Santosh B Jaju với nghiên cứu “Phân tích & Tối ưu hóa kết nối truyền” [3] Trong nghiên cứu này, tác giả tiến hành nghiên cứu động xăng bốn thì, truyền kết cấu thép C-70 mô hình hóa cách sử dụng phần mềm ANSYS Nghiên cứu bao gồm hai loại phân tích: phân tích ứng suất truyền trạng thái tĩnh phân tích ứng suất mỏi truyền Mục tiêu nghiên cứu này, xác định ứng suất truyền tăng hiệu kinh tế việc giảm khối lượng truyền Phân tích ứng suất truyền trạng thái tĩnh đạt tải trọng tĩnh lên truyền đạt kết giảm 9,24% khối lượng truyền Pravardhan S Shenoy Ali Fatemi với nghiên cứu “Tối ưu hóa kết nối truyền nhằm giảm chi phí trọng lượng” tạp chí SAE quốc tế năm 2005 [4] Nghiên cứu này, thực truyền kết cấu thép C-70 nhằm giảm khối lượng vật liệu chi phí sản xuất cách phân tích phần tử hữu hạn để tối ưu hóa Kết nghiên cứu truyền tối ưu nhẹ 10% đến 25% tốn so với truyền có Tiến sĩ K Tirupathi Reddy, Syed Altaf Hussain thuộc Trường Cao đẳng Kỹ thuật & Công nghệ Cơ khí, Nandyal- Ấn Độ với nghiên cứu “Phân tích mô mô hình truyền” [5] Trong dự án này, truyền với kết cấu thép C-45 thay nhôm hợp kim gia cố nhôm cacbua cho xe máy Suzuki GS150R Từ vẽ 2D truyền nhà sản xuất mô hình hóa cách sử dụng phần mềm PRO-E 4.0 phân tích thực cách sử dụng phần mềm ANSYS Phân tích phần tử hữu hạn truyền thực cách lựa chọn hai nguyên liệu, nhôm gia cường với Boron Carbide nhôm 360 Sự kết hợp tốt thông số ứng suất, biến dạng, yếu tố an toàn giảm trọng lượng thực phần mềm ANSYS So với thép C-45, nhôm cacbua, nhôm 360, nhôm cacbua tìm thấy có hệ số an toàn làm việc gần với yếu tố lý thuyết an toàn, để giảm trọng lượng 33,17% Năm 2011 với nghiên cứu “Stress Analysis of Connecting Rod of Nissan Z24 Engine by the Finite Elements Method” Mohammad Ranjbarkohan, Mohammad Reza Asadi Behnam Nilforooshan Dardashti Với phương pháp tính toán phương pháp ADAMS xác định ứng suất truyền động Nissan Z24 mô phương pháp phần tử hữu Từ đó, xác định độ bền, thời gian làm việc tối đa truyền nâng cao hiệu kinh tế qua thiết kế Các nghiên cứu tạp trung vào việc xác định ứng suất truyền theo hướng cắt giảm vật liệu Tuy nhiên chưa có công trình nghiên cứu xác định ứng suất truyền động tăng áp 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài Hiện nay, số động cũ khai thác sử dụng Việt Nam nhiên không mang lại hiệu kinh tế cao Việc nghiên cứu khảo sát ứng suất học truyền động HINO - J08CF diesel xi lanh tăng áp mục tiêu nghiên cứu đề tài Đề tài xây dựng phương pháp xác định ứng suất truyền động chịu lực khí cháy cực đại buồng đốt tăng áp Tính toán ứng suất phương pháp phần tử hữu hạn, mô phần mền ANSYS thực nghiệm kiểm tra thiết bị đo thử ứng suất INSTRON–USA, model 1500HDX trung tâm Quatest Việt Nam Từ đó, xác định khả gắn tăng áp động HINO-J08CF 1.4 Đối tƣợng nghiên cứu Lý thuyết động đốt Lý thuyết phương pháp phần tử hữu hạn Động HINO-J08CF Phần mền thiết khí CREO, phần mền mô ANSYS 1.5 Phạm vi nghiên cứu Tính toán ứng suất học truyền động HINO J08CF với chưa tăng áp sau tăng áp Xây dựng chương trình mô tính ứng suất truyền động HINO J08CF phần mền ANSYS Thực nghiệm với thiết bị đo thử ứng suất INSTRON –USA, model 1500HDX trung tâm Quatest Việt Nam 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu Để thực đề tài khảo sát ứng suất học truyền động HINOJ08CF diesel xi lanh tăng áp, hướng tiếp cận đề tài đề xuất bước sau: Nghiên cứu lý thuyết động đốt Tính toán ứng suất truyền dựa lý thuyết động học động lực học cấu piston trục khuỷu truyền Nghiên cứu tính toán ứng suất phương pháp phần tử hữu hạn Nghiên cứu phần mền thiết kế khí CREO, SOLIDWORKS, Nghiên cứu phần mền mô tính toán ứng suất ANSYS, phần mền mô động ESP, Matlab Thực nghiệm kiểm tra ứng suất truyền động HINO-J08CF với thiết bị đo thử ứng suất INSTRON –USA, model 1500HDX trung tâm Quatest 1.7 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Đề tài “Khảo sát ứng suất học truyền động HINO -J08CF diesel xi lanh tăng áp” xây dựng phương pháp tính toán ứng suất học truyền không tăng áp tăng áp Kết nghiên cứu xác định khả chịu ứng suất lớn truyền động HINO -J08CF cho phép tăng áp, nâng cao công suất động Đề tài định hướng giải nhu cầu nâng cao công suất động diesel hệ cũ ô tô tàu thủy Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Động học cấu piston trục khuỷu truyền giao tâm [6] 2.1.1 Quy luật động học piston 2.1.1.1Chuyển vị piston Nghiên cứu quy luật chuyển động piston nhiệm vụ chủ yếu động học để thuận tiện việc khảo sát, ta đặt giả thiết trình làm việc, vận tốc góc trục khuỷu số (=const) Trên (hình 2.1) giới thiệu cấu piston – trục khuỷu- truyền giao tâm Trong cấu này, đường tâm xy lanh đường tâm trục khuỷu trực giao Chuyển vị x tính từ điểm chết (ĐCT) piston tùy thuộc vào vị trí trục khuỷu (trị số x thay đổi tùy vào trị số góc quay trục khuỷu ) Từ hình vẽ ta có : X  AB '  AO   DO  DB '  1  R    R cos   l cos   Trong : X - Chuyển vị piston tính từ ĐCT theo góc quay trục khuỷu  l -Chiều dài truyền, tính khoảng cách từ tâm đầu nhỏ (điểm B ' ) đến tâm đầu to (điểm C ) R - Bán kính quay trục khuỷu  - Góc quay trục khuỷu tương ứng với x tính từ ĐCT  - Góc lệch đường tâm truyền đường tâm xilanh ứng với  Gọi   R thông số kết cấu (  =0,250,29), từ ta có l  l   l  x   l     cos   cos    R  A.R       (2.1) l   l   A   l     cos   cos        Trong A DCT X B' S  l B DCD DCT C D R  O DCD Hình 2.1: Sơ đồ cấu piston-trục khuỷu-thanh truyền giao tâm 2.1.1.2Vận tốc piston Đạo hàm công thức (2.1) theo thời gian, ta có công thức để tính vận tốc piston v Từ quan hệ Do dx d l d  R.sin   sin  dt dt  dt ta rút cos  (2.2) d d  .cos  dt dt d cos  d   dt cos  dt Gọi tốc độ góc trục khuỷu  bỏ qua thay đổi tốc độ góc ta có d    cos t dt Vì d cos      dt cos  (2.3) Thay (2.2) vào (2.3) rút gọn ta có S K L 0 [...]... toán ứng suất như ANSYS, phần mền mô phỏng động cơ ESP, Matlab 5 6 Thực nghiệm kiểm tra ứng suất thanh truyền động cơ HINO- J08CF với thiết bị đo thử ứng suất INSTRON –USA, model 1500HDX tại trung tâm Quatest 3 1.7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Đề tài Khảo sát ứng suất cơ học của thanh truyền động cơ HINO -J08CF diesel 6 xi lanh khi tăng áp xây dựng phương pháp tính toán ứng suất cơ học thanh. .. toán ứng suất cơ học thanh truyền của động cơ HINO J08CF với khi chưa tăng áp và sau tăng áp Xây dựng chương trình mô phỏng tính ứng suất thanh truyền của động cơ HINO J08CF trên phần mền ANSYS Thực nghiệm với thiết bị đo thử ứng suất INSTRON –USA, model 1500HDX tại trung tâm Quatest 3 Việt Nam 1 .6 Phƣơng pháp nghiên cứu Để thực hiện đề tài khảo sát ứng suất cơ học của thanh truyền động cơ HINOJ08CF diesel. .. suất thanh truyền khi động cơ tăng áp 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Hiện nay, một số động cơ cũ đang được khai thác sử dụng ở Việt Nam tuy nhiên không mang lại hiệu quả kinh tế cao Việc nghiên cứu khảo sát ứng suất cơ học của thanh truyền động cơ HINO - J08CF diesel 6 xi lanh khi tăng áp là mục tiêu nghiên cứu của đề tài 4 Đề tài xây dựng phương pháp xác định ứng suất thanh truyền động cơ khi chịu... thanh truyền khi không tăng áp và tăng áp Kết quả nghiên cứu xác định khả năng chịu ứng suất lớn hơn của thanh truyền động cơ HINO -J08CF cho phép tăng áp, nâng cao công suất động cơ Đề tài định hướng giải quyết nhu cầu nâng cao công suất động cơ diesel thế hệ cũ trên ô tô và tàu thủy 6 Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Động học của cơ cấu piston trục khuỷu thanh truyền giao tâm [6] 2.1.1 Quy luật động học của. .. trong nước về khảo sát ứng suất thanh truyền trong đó gồm một số đề tài gần với nghiên cứu như: Đề tài thạc sĩ Khảo sát trạng thái ứng suất cơ học của thanh truyền động cơ ZIL 130” của Đỗ Văn Quý trường Đại học kỹ thuật Lê Quý Đôn năm 2012 [1] Đề tài khảo sát ứng suất ứng suất cơ học của thanh truyền dựa việc xác định áp suất cháy cực đại và dùng phương pháp phần tử hữu hạn kết hợp mô phỏng động bằng... 2012 Đề 2 tài xác định được ảnh hưởng của nhiệt độ đến ứng suất thanh truyền tuy nhiên ảnh hưởng lớn nhất đến ứng suất thanh truyền do lực ma sát trượt Cho đến thời điểm hiện nay chưa có nghiên cứu trong nước về khảo sát ứng suất cơ học của thanh truyền động cơ HINO - J08CF diesel 6 xi lanh khi tăng áp 1.2.2 Các kết quả nghiên cứu ngoài nƣớc Quá trình nghiên cứu thanh truyền được thế giới nghiên cứu từ... ANSYS Với phương pháp mô phỏng trong mô trường cơ học đặt áp suất trên đỉnh piston, trọng lực lên thanh truyền và mômen lên trục khuỷu Tuy nhiên đề tài chưa xây dựng phương pháp xác định ứng suất cơ học thanh truyền động cơ Đề tài thạc sĩ “Xác định trường ứng suất cơ- nhiệt của thanh truyền động cơ xe xích PT 76 có xét đến ảnh hưởng của lực ma sát trượt” của Nguyễn Văn Thanh trường Đại học Kỹ Thuật Lê Quý... 2.1: Sơ đồ cơ cấu piston-trục khuỷu -thanh truyền giao tâm 8 Hình 3.1: Mặt cắt ngang động cơ Hino J08CF [8] 22 Hình 3.2: Mặt cắt doc động cơ Hino J08CF [8] 23 Hình 3.3: Cấu tạo thanh truyền động cơ HINO J08CF . 26 Hình 3.4: Kích thước của đầu nhỏ thanh truyền mỏng . 26 Hình 3.5: Tiết diện thân thanh truyền .27 Hình 3 .6: Kích thước cơ bản thanh truyền động cơ Hino J08CF... trình nhiệt động của động cơ Hino J08CF 44 Bảng 3.9: Bảng giá trị nhiệt độ và áp suất trên đường cong nén khi tăng áp 45 Bảng 3.10: Bảng giá trị nhiệt độ áp suất và nhiệt độ trên đường cong giản nở khi tăng áp 45 Bảng 3.11:Bảng động học cơ cấu thanh truyền - trục khuỷu 47 Bảng 3.12: Lực tác dụng lên cơ cấu thanh truyền trục khuỷu 48 Bảng 4.1 So sánh giá trị ứng suất tính theo... truyền động cơ HINOJ08CF diesel 6 xi lanh khi tăng áp, hướng tiếp cận của đề tài được đề xuất các bước như sau: 1 Nghiên cứu lý thuyết động cơ đốt trong 2 Tính toán ứng suất thanh truyền dựa trên lý thuyết động học và động lực học cơ cấu piston trục khuỷu thanh truyền 3 Nghiên cứu tính toán ứng suất bằng phương pháp phần tử hữu hạn 4 Nghiên cứu các phần mền thiết kế cơ khí CREO, SOLIDWORKS, 5 Nghiên