khảo sát ứng suất cơ học của thanh truyền động cơ hino j08cf 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 540 130 0,00 11989,38 545 130 3,44 11943,75 550 129 6,86 11807,23 555 129 10,22 11580,85 560 127 13,50 11266,33 565 126 16,68 10866,06 570 124 19,74 10383,10 575 122 22,64 9821,12 580 119 25,38 9184,39 585 117 27,92 8477,77 590 113 30,24 7706,62 595 110 32,34 6876,82 600 106 34,19 5994,69 605 102 35,78 5066,93 610 97 37,10 4100,61 615 93 38,13 3103,08 620 87 38,88 2081,93 625 82 39,33 1044,94 630 77 39,48 0,00 635 71 39,33 1044,94 640 65 38,88 2081,93 645 59 38,13 3103,08 650 53 37,10 4100,61 655 47 35,78 5066,93 660 41 34,19 5994,69 665 35 32,34 6876,82 670 30 30,24 7706,62 675 25 27,92 8477,77 76 680 20 25,38 9184,39 685 15 22,64 9821,12 690 12 19,74 10383,10 695 16,68 10866,06 700 13,50 11266,33 705 10,22 11580,85 710 6,86 11807,23 715 3,44 11943,75 720 0,00 11989,38 Bảng 3.10 Chuyển vị, vận tốc, gia tốc piston theo góc quay trục khuỷu X() mm V() m/s 0,00 a() m/s2 11989,38 3,44 11943,75 10 6,86 11807,23 15 10,22 11580,85 20 13,50 11266,33 25 16,68 10866,06 30 12 19,74 10383,10 35 15 22,64 9821,12 40 20 25,38 9184,39 45 25 27,92 8477,77 50 30 30,24 7706,62 55 35 32,34 6876,82 60 41 34,19 5994,69 65 47 35,78 5066,93 70 53 37,10 4100,61 φ 77 75 59 38,13 3103,08 80 65 38,88 2081,93 85 71 39,33 1044,94 90 77 39,48 0,00 95 82 39,33 1044,94 100 87 38,88 2081,93 105 93 38,13 3103,08 110 97 37,10 4100,61 115 102 35,78 5066,93 120 106 34,19 5994,69 125 110 32,34 6876,82 130 113 30,24 7706,62 135 117 27,92 8477,77 140 119 25,38 9184,39 145 122 22,64 9821,12 150 124 19,74 10383,10 155 126 16,68 10866,06 160 127 13,50 11266,33 165 129 10,22 11580,85 170 129 6,86 11807,23 175 130 3,44 11943,75 180 130 0,00 11989,38 185 130 3,44 11943,75 190 129 6,86 11807,23 195 129 10,22 11580,85 200 127 13,50 11266,33 205 126 16,68 10866,06 210 124 19,74 10383,10 78 215 122 22,64 9821,12 220 119 25,38 9184,39 225 117 27,92 8477,77 230 113 30,24 7706,62 235 110 32,34 6876,82 240 106 34,19 5994,69 245 102 35,78 5066,93 250 97 37,10 4100,61 255 93 38,13 3103,08 260 87 38,88 2081,93 265 82 39,33 1044,94 270 77 39,48 0,00 275 71 39,33 1044,94 280 65 38,88 2081,93 285 59 38,13 3103,08 290 53 37,10 4100,61 295 47 35,78 5066,93 300 41 34,19 5994,69 305 35 32,34 6876,82 310 30 30,24 7706,62 315 25 27,92 8477,77 320 20 25,38 9184,39 325 15 22,64 9821,12 330 12 19,74 10383,10 335 16,68 10866,06 340 13,50 11266,33 345 10,22 11580,85 350 6,86 11807,23 79 355 3,44 11943,75 360 0,00 11989,38 365 3,44 11943,75 370 6,86 11807,23 375 10,22 11580,85 380 13,50 11266,33 385 16,68 10866,06 390 12 19,74 10383,10 395 15 22,64 9821,12 400 20 25,38 9184,39 405 25 27,92 8477,77 410 30 30,24 7706,62 415 35 32,34 6876,82 420 41 34,19 5994,69 425 47 35,78 5066,93 430 53 37,10 4100,61 435 59 38,13 3103,08 440 65 38,88 2081,93 445 71 39,33 1044,94 450 77 39,48 0,00 455 82 39,33 1044,94 460 87 38,88 2081,93 465 93 38,13 3103,08 470 97 37,10 4100,61 475 102 35,78 5066,93 480 106 34,19 5994,69 485 110 32,34 6876,82 490 113 30,24 7706,62 80 495 117 27,92 8477,77 500 119 25,38 9184,39 505 122 22,64 9821,12 510 124 19,74 10383,10 515 126 16,68 10866,06 520 127 13,50 11266,33 525 129 10,22 11580,85 530 129 6,86 11807,23 535 130 3,44 11943,75 540 130 0,00 11989,38 545 130 3,44 11943,75 550 129 6,86 11807,23 555 129 10,22 11580,85 560 127 13,50 11266,33 565 126 16,68 10866,06 570 124 19,74 10383,10 575 122 22,64 9821,12 580 119 25,38 9184,39 585 117 27,92 8477,77 590 113 30,24 7706,62 595 110 32,34 6876,82 600 106 34,19 5994,69 605 102 35,78 5066,93 610 97 37,10 4100,61 615 93 38,13 3103,08 620 87 38,88 2081,93 625 82 39,33 1044,94 630 77 39,48 0,00 81 635 71 39,33 1044,94 640 65 38,88 2081,93 645 59 38,13 3103,08 650 53 37,10 4100,61 655 47 35,78 5066,93 660 41 34,19 5994,69 665 35 32,34 6876,82 670 30 30,24 7706,62 675 25 27,92 8477,77 680 20 25,38 9184,39 685 15 22,64 9821,12 690 12 19,74 10383,10 695 16,68 10866,06 700 13,50 11266,33 705 10,22 11580,85 710 6,86 11807,23 715 3,44 11943,75 720 0,00 11989,38 82 83 84 85 86 87 88 89 S K L 0