Nghiên cứu sự tương tác và biến dạng của cặp pittông - xilanh động cơ đốt trong khi tăng áp

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ========== Tên đề tài: NGHIÊN CỨU SỰ TƯƠNG TÁC VÀ BIẾN DẠNG CỦA CẶP PITTONG – XI LANH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG KHI TĂNG ÁP Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Học viên: Bùi Thị Ngọc Chiến Lớp: CHK11 CTM Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy HDKH: TS Lê Quốc Phong Thái Nguyên - 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC trang Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN VỀ TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ, SỰ TƢƠNG TÁC CỦA CẶP PITTÔNG - XILANH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG VÀ TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan động tăng áp 1.1.1 Tác động tăng áp tới tính làm việc động 1.1.2 Các phương pháp tăng áp chủ yếu 1.1.3 Sự thay đổi hiệu suất giới động trước sau tăng áp 1.2 Sự tương tác cặp pittông - xilanh động đốt 1.2.1 Mô hình khe hở tương tác 1.2.2 Mô hình có khe hở, không tương tác 1.2.3 Mô hình có khe hở, có tương tác 11 1.3 Một số kết nghiên cứu nước 13 1.4 Kết luận chương tổng quan vấn đề nghiên cứu 15 1.5 Bố cục luận văn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 16 http://www.lrc-tnu.edu.vn Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG, SỰ TƢƠNG TÁC GIỮA PITTÔNG VÀ XILANH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2.1 Đặt vấn đề 17 2.2 Mô hình hình học cặp pittông xilanh động khảo sát 2.2.1 Mô hình hình học pittông 18 2.2.2 Mô hình hình học ống lót xilanh 18 2.3 Mô hình tương tác pittông - xilanh động đốt 19 2.4 Phương trình tương tác thân pittông với thành xilanh 22 Chƣơng TÍNH TOÁN SỰ BIẾN DẠNG VÀ SỰ TƢƠNG TÁC CỦA CẶP PITTÔNG - XILANH ĐỘNG CƠ SAU TĂNG ÁP 3.1 Đối tượng công cụ khảo sát 3.1.1 Đối tượng khảo sát 30 3.1.2 Công cụ khảo sát 33 3.2 Gi ới thiệu chung Phần mềm ANSYS 33 3.2.1 Các mô đun ASYS 34 3.2.2 Sơ đồ khối giải toán kỹ thuật phần mềm ANSYS 35 3.3.Phương pháp phần tử hữu hạn 3.31 Khái niệm chung phương pháp phần tử hữu hạn 36 3.3.2.Trình tự toán giải phương pháp phần tử hữu hạn 36 3.3.3 Phạm vi ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn 37 3.3.4 Các hình dạng phần tử 37 3.4 Tổng quan phần mềm GT-Suite 40 3.5 Tính toán nhiệt động động lực học động khảo sát 3.5.1 Xác định đối tượng 43 3.5.2 Mô hình động khảo sát 44 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.5.3 Kết tính toán 48 3.6 Sự thay đổi khe hở pittông xilanh lực tương tác chúng kể đến phụ tải nhiệt 54 3.7 Khảo sát biến dạng sức bền cặp pittông – xilanh kết 3.7.1 Xây dựng mô hình khảo sát kết trạng thái ứng suất biến dạng xilanh 57 3.7.2 Xây dựng mô hình khảo sát kết trạng thái ứng suất biến dạng pittông 62 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận 68 4.2 Kiến nghị: 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 PHỤ LỤC Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN Ký hiệu Diễn giải Thứ nguyên A Tâm chốt pittông - C Hệ số phụ thuộc vào điều kiện cố định ống lót xilanh - c Nhiệt dung riêng vật liệu D Đường kính xilanh mm E Môđun đàn hồi vật liệu Mpa F Tiết diện truyền nhiệt vuông góc với hướng truyền J/kg.K m2 nhiệt Crd Hệ số rung động - F1N Lực tương tác pittông thành xilanh N Fđh Lực đàn hồi màng dầu bôi trơn N FC Lực cản nhớt màng dầu bôi trơn N p' k Áp suất khí cháy phía đỉnh pittông Pa p" k Áp suất khí cháy phía đỉnh pittông Pa pj Lực quán tính K.lượng chuyển động tịnh tiến N pk Lực khí thể tác dụng lên đỉnh pittôn N  Góc quay trục khuỷu trục so với đường tâm xilanh Độ  Góc nghiêng đường tâm truyền so với đường tâm xi lanh  Hệ số kết cấu  Tốc độ góc trục khuỷu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Độ Rad http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN Ký hiệu Tiếng việt PPPTHH Phương pháp Phần tử hữu hạn PTHH Phần tử hữu hạn PTVPTP Phương trình vi phân phần Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ trang Hình 1.1: Tăng áp dẫn động khí Hình 1.2: Các phương pháp tăng áp tuabin khí Hình 1.3: Tăng áp hỗn hợp mắc nối tiếp Hình 1.4 : Tăng áp hỗn hợp mắc song song Hình 1.5: Mô hình tương tác pittông - xilanh khe hở không tương tác Hình 1.6: Chuyển động pittông khe hở pittông – xilanh Hình 1.7: Lực, mômen tác dụng lên pittông chuyển động pittông theo phương x hai toạ độ suy rộng et, eb 10 Hình 2.1: Kết cấu pittông động D6 18 Hình 2.2: Kết cấu xilanh động D6 19 Hình 2.3: Mô hình tương tác thân pittông thành xilanh 20 Hình 2.4: Xilanh rời rạc hoá PTHH với phần tử chữ nhật-Phần tử chữ nhật kết cấu xilanh đàn hồi 22 Hình 2.5: Tương tác thân pittông với phần tử kết cấu xilanh 23 Hình 3.1: Mặt cắt ngang động D6 30 Hình 3.2: Bố trí động D6 khoang động truyền lực xe 31 tăng T-76 Hình 3.3: Sơ đồ khối giải toán kỹ thuật phần mềm ANSYS 35 Hình 3.4: Ứng dụng GT-Power mô trình cháy 42 Hình 3.5: Ứng dụng GT-Power tính toán nhiệt 42 Hình 3.6: Ứng dụng GT-Power mô hệ thống nạp, xả 42 động (mô 1D-3D) Hình 3.7: Ứng dụng GT-Power lựa chọn cụm tuabin - máy 42 nén cho động tăng áp theo phương pháp tuabin - máy nén Hình 3.8: Mô hình tính toán nhiệt động động khảo sát 45 Hình 3.9: Nhiệt độ môi chất công tác xilanh số 51 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 3.10: Nhiệt độ môi chất công tác xilanh số 51 Hình 3.11: Nhiệt độ môi chất công tác xilanh số 51 Hình 3.12: Nhiệt độ môi chất công tác xilanh số 51 Hình 3.13: Nhiệt độ môi chất công tác xilanh số 52 Hình 3.14: Nhiệt độ môi chất công tác xilanh số 52 Hình 3.15: Áp suất khí cháy xilanh số 52 Hình 3.16: Áp suất khí cháy xilanh số 52 Hình 3.17: Áp suất khí cháy xilanh số 53 Hình 3.18: Áp suất khí cháy xilanh số 53 Hình 3.19: Áp suất khí cháy xilanh số 53 Hình 3.20: Áp suất khí cháy xilanh số 53 Hình 3.21: Khe hở pittông thành xilanh toạ độ suy rộng 55 et theo chuyển dịch pittông Hình 3.22: Khe hở pittông thành xilanh toạ độ suy rộng 56 eb theo chuyển dịch pittông Hình 3.23: ảnh hưởng khe hở  đến lực tương tác vị trí et 57 Hình 3.24: Mô hình hình học xilanh 58 Hình 3.25: Mô hình phần tử hữu hạn xilanh 59 Hình 3.26: Biến dạng xilanh theo phương X 60 Hình 3.27: Biến dạng xilanh theo phương Y 60 Hình 3.28: Biến dạng xilanh theo phương Z 61 Hình 3.29: Biến dạng tổng hợp xilanh 61 Hình 3.30: Phân bố ứng suất (Von Mises Stress) xilanh 62 Hình 3.31: Mô hình hình học pittông 63 Hình 3.32: Mô hình phần tử hữu hạn pittông 64 Hình 3.33: Biến dạng pittông theo phương X, [mm] 65 Hình 3.34: Biến dạng pittông theo phương Y, [mm] 65 Hình 3.35: Biến dạng pittông theo phương Z, [mm] 66 Hình 3.36: Biến dạng tổng hợp pittông, [mm] 66 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 3.37: Phân bố ứng suất (Von Mises Stress) pittông Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 67 http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Cơ cấu trục khuỷu - truyền thừa nhận cấu có mức rung động tiếng ồn cao Nhiều công trình nghiên cứu thực lĩnh vực động lực học, với mục đích giảm rung động cấu, để bảo đảm làm việc êm dịu động Lực tương tác gây va đập pittông với thành xilanh nguồn ồn khí động điêzen Đặc biệt, ngày vấn đề cường hoá cho động cần thiết, biện pháp coi tối ưu dùng biện pháp tăng áp cho động Đây tính thực tiễn cấp thiết đề tài Chính tác giả lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu tương tác biến dạng cặp pittông - xilanh động đốt tăng áp” làm đề tài luận văn cao học Mục đích đề tài thể hiễn rõ qua tên đề tài nghiên cứu tương tác biến dạng cặp pittông - xilanh động đốt tăng áp, sở đánh giá sức bền khe hở cặp pittông - xilanh động tăng áp Cấu trúc luận văn gồm: Phần mở đầu; chương 1, 2, 4; tài liệu tham khảo; phụ lục Nội dung luận văn: Chương 1: Chủ yếu nghiên cứu tổng quan động tăng áp tương tác cặp pittông - xilanh động đốt Chương 2: Nghiên cứu sở lý thuyết việc xây dựng mô hình tính toán nhiệt động động khảo sát mô hình khảo sát tương tác chúng Chương 3: Đi sâu tính toán tương tác biến dạng cặp pittông xilanh động D6 sau tăng áp Chương 4: Trình bày kết luận kiến nghị luận văn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... QUAN VỀ TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ, SỰ TƢƠNG TÁC CỦA CẶP PITTÔNG - XILANH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG VÀ TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan động tăng áp 1.1.1 Tác động tăng áp tới tính làm việc động. .. Nghiên cứu tương tác biến dạng cặp pittông - xilanh động đốt tăng áp làm đề tài luận văn cao học Mục đích đề tài thể hiễn rõ qua tên đề tài nghiên cứu tương tác biến dạng cặp pittông - xilanh động. .. yếu nghiên cứu tổng quan động tăng áp tương tác cặp pittông - xilanh động đốt Chương 2: Nghiên cứu sở lý thuyết việc xây dựng mô hình tính toán nhiệt động động khảo sát mô hình khảo sát tương tác