Nghiên cứu lực tác dụng lên cổ biên trong quá trình khai thác động cơ diesel 4 kỳ

LỜI CAM ĐOAN Tên là: Phạm Việt Dũng, sinh ngày 16 tháng 05 năm 1987, học viên lớp cao học Khai thác bảo trì tàu thủy, khóa học 2012 – 2014, Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam, công tác Khoa Máy tàu thủy – Trường Cao đẳng nghề VMU – Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam Tôi xin cam đoan: Đề tài “Nghiên cứu lực tác dụng lên cổ biên trình khai thác động diesel kỳ” cơng trình nghiên cứu khoa học riêng Tất tài liệu tham khảo có nguồn gốc, xuất xứ, trích dẫn rõ ràng Tác giả xin cam đoan tất nội dung luận văn phù hợp với nội dung đề cương Nếu sai tơi hồn tồn chịu trách nhiệm trước Hội đồng khoa học trước pháp luật Hải Phòng, ngày 22 tháng 10 năm 2015 Học viên KS PHẠM VIỆT DŨNG i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu, làm việc khẩn trương, động viên, giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy GS TS Lê Viết Lượng, luận văn thạc sĩ kỹ thuật với đề tài “Nghiên cứu lực tác dụng lên cổ biên trình khai thác động diesel kỳ” hoàn thành Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn, giảng viên chuyên ngành Khai thác, bảo trì tàu thủy, Viện Đào tạo Sau Đại học, Trường Cao đẳng Hàng hải VN- Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam, bạn đồng nghiệp gia đình giúp đỡ tác giả suốt trình học tập trình nghiên cứu thực luận văn Hải Phòng, tháng 10 năm 2015 Tác giả luận văn KS PHẠM VIỆT DŨNG ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU Chương CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC VÀ ĐẶC TÍNH CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL KỲ .3 1.1.Các chế độ làm việc động diesel tàu thuỷ 1.1.1 Chế độ làm việc ổn định động 1.1.2 Chế độ làm việc không ổn định động 1.2 Đặc tính động diesel tàu thuỷ 1.2.1 Đặc tính tải .9 1.2.2 Đặc tính ngồi 11 1.2.3 Đặc tính chong chóng .13 1.3 Sự phối hợp làm việc đặc tính ngồi động đặc tính chong chóng 14 1.3.1 Khi điều kiện khai thác không thay đổi 14 1.3.2 Khi điều kiện khai thác thay đổi .15 Chương CƠ SỞ TÍNH LỰC TÁC DỤNG LÊN CỔ BIÊN TRONG QUÁ TRÌNH KHAI THÁC ĐỘNG CƠ DIESEL KỲ 16 2.1 Tổng hợp cơng thức tính chu trình cơng tác động diesel .17 2.1.1 Thành phần hoá học nhiên liệu 17 2.1.2 Nhiệt độ áp suất môi trường xung quanh 17 2.1.3 Tốc độ trung bình piston 17 2.1.4 Chọn tỷ số nén thông số kết cấu 17 2.1.5 Chọn thơng số trạng thái khí sót 18 2.1.6 Các thông số khác 18 2.2 Độ dịch chuyển, vận tốc gia tốc chuyển động nhóm piston 22 2.2.1 Độ dịch chuyển nhóm piston 22 2.2.2 Vận tốc nhóm piston 24 iii 2.2.3 Gia tốc nhóm piston 25 2.3 Lực tác dụng lên cổ biên, cổ trục 25 2.3.1 Lực khí thể Pkt 25 2.3.2 Lực quán tính 27 2.3.3 Lực tác dụng lên cổ biên 27 2.4 Các thông số phục vụ cho tính tốn 29 2.4.1 Một số thông số cho trước 29 2.4.2 Khối lượng chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến chuyển động quay tác dụng lên cổ biên (kg) 29 Chương TÍNH LỰC TÁC DỤNG LÊN CỔ BIÊN TRONG Q TRÌNH KHAI THÁC ĐỘNG CƠ ĐỐI VỚI ĐỘNG CƠ 6NVD36-U 32 3.1 Các thông số kết cấu thông số kỹ thuật động 6NVD36-U .32 3.2 Một số thông số bổ sung sơ đồ khối tính chu trình cơng tác động diesel 34 3.2.1 Một số thông số bổ sung 43 3.2.2 Sơ đồ khối tính chu trình cơng tác động diesel 35 3.3 Xây dựng sơ đồ khối lập chương trình tính hệ lực tác dụng lên cấu biên khuỷu động diesel 36 3.4 Áp dụng tính chu trình cơng tác động 6NVD36-U 37 3.4.1 Các thơng số cơng tác chu trình ứng với điều kiện chuẩn .38 3.4.2 Các thông số công tác chu trình ứng với điều kiện mơi trường .39 3.4.3 Các thơng số chu trình giảm lượng nhiên liệu cấp cho chu trình .41 3.4.4 Các thơng số chu trình ứng với thay đổi góc phun sớm 42 3.4.5 Các thông số chu trình ứng với khởi động 46 3.4.6 Các thơng số chu trình ứng với chạy tải 47 3.5 Xác định lực tác dụng lên cổ biên thay dổi theo góc quay trục khuỷu 47 3.5.1 Một số thông số ban đầu động 48 3.5.2 Trọng lượng chi tiết cụm chi tiết tham gia chuyển dộng tịnh tiến chuyển động quay .48 3.5.3 Xây dựng đồ thị chuyển vị, vận tốc, gia tốc nhóm piston .50 3.5.4 Xây dựng đồ thị lực tác dụng lên cổ biên theo góc quay trục khuỷu 52 3.6 Phân tích kết thu 87 iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Hệ số K1, K2 với piston biên vật liệu khác .30 Bảng 2: Khối lượng tương đối mtt, mqk với loại động khác 31 Bảng 3.1: Một số thông số chủ yếu động 6NVD36-U 32 Bảng 3.2 Một số thông số cơng tác chu trình ứng với điều kiện thiết kế 39 Bảng 3.3 Bảng so sánh thay đổi thông số thay đổi điều kiện môi trường làm việc T0=3150K, P0=1,01Mpa, Độ ẩm 78% so với điều kiện chuẩn 40 Bảng 3.4 Một số thông số công tác cấp 75% lượng nhiên liệu cho động với điều kiện môi trường chuẩn 41 Bảng 3.5 So sánh số thơng số cơng tác chu trình giảm góc phun sớm 20TK so với ban đầu 43 Bảng 3.6 So sánh số thông số công tác chu trình tăng góc phun sớm 20TK so với ban đầu 45 Bảng 3.7 So sánh số thơng số cơng tác chu trình khởi động so với chế độ khai thác định mức 46 Bảng 3.8 So sánh số thông số công tác chu trình động chạy tải so với chế độ khai thác định mức 47 Bảng 3.5.1 Bảng số thơng số chủ yếu phục vụ tính lực qn tính 50 Bảng 3.5.2 Giá trị sx, vp, Jp theo góc quay trục khuỷu (α = ÷ 3600) .51 Bảng 3.5.3: Bảng tra để tính Pb, T, Z theo góc quay trục khuỷu α 54 Bảng 3.5.4 Các giá trị Pkt , Pj , Pt theo góc quay trục khuỷu với trường hợp động làm việc ứng với điều kiện chuẩn nơi thiết kế 56 Bảng 3.5.5 Các giá trị Pb , T, Z theo góc quay trục khuỷu α với trường hợp động làm việc ứng với điều kiện chuẩn nơi thiết kế .58 Bảng 3.5.6 Các giá trị Pkt , Pj , Pt theo góc quay trục khuỷu với trường hợp động làm việc chế độ khai thác định mức 60 Bảng 3.5.7 Các giá trị Pb , T, Z với trường hợp động làm việc chế độ khai thác định mức 62 Bảng 3.5.9 Các giá trị Pb , T, Z theo góc quay trục khuỷu α với trường hợp động làm việc ứng với lượng nhiên liệu cấp cho chu trình giảm 66 v Bảng 3.5.10: Các giá trị Pkt , Pj , Pt theo góc quay trục khuỷu với trường hợp động làm việc ứng với giảm góc phun sớm 68 Bảng 3.5.11: Các giá trị P b , T, Z theo góc quay trục khuỷu α với trường hợp động làm việc ứng với giảm góc phun sớm 70 Bảng 3.5.12 Các giá trị Pkt , Pj , Pt theo góc quay trục khuỷu với trường hợp động làm việc ứng với tăng góc phun sớm 72 Bảng 3.5.13 Các giá trị Pb , T, Z theo góc quay trục khuỷu α với trường hợp động làm việc ứng với tăng góc phun sớm 74 Bảng 3.5.14 Các giá trị Pkt , Pj , Pt theo góc quay trục khuỷu với trường hợp động làm việc công suất tải .76 Bảng 3.5.15 Các giá trị Pb , T, Z theo góc quay trục khuỷu α với trường hợp động làm việc công suất tải .78 Bảng 3.5.16 Các giá trị Pkt , Pt theo góc quay trục khuỷu với trường hợp động làm việc chế độ khởi động 80 Bảng 3.5.17 Các giá trị Pb , T, Z theo góc quay trục khuỷu α với trường hợp động làm việc chế độ khởi động 82 Bảng 3.5.18 So sánh số thông số công tác chu trình khởi động so với chế độ khai thác khác 86 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 a, b Sự phụ thuộc thông số công tác vào cơng suất động làm việc theo đặc tính tải 10 Hình 1.2 Sự phụ thuộc thơng số công tác vào phụ tải 11 Hình 1.3 Các đường đặc tính tốc độ 12 Hình1.4 Đồ thị biểu diển phối hợp công tác động chong chóng điều kiện khai thác khơng thay đổi 14 Hình 1.5 Đồ thị biểu diển phối hợp công tác động chong chóng điều kiện khai thác thay đổi 15 Hình 2.1 Đồ thị thay đổi độ dịch chuyển piston theo góc quay trục khuỷu .23 Hình 2.2 Sự thay đổi vận tốc piston theo góc quay trục khuỷu 24 Hình 2.3 Sự thay đổi gia tốc piston theo góc quay trục khuỷu 24 Hình 2.4a Lực tác dụng lên cổ biên, cổ trục .26 Hình 2.4b Kết cấu mặt cắt ngang động diesel kỳ Wartsila 20 26 Hình 3.1 Kết cấu mặt cắt ngang động diesel kỳ 6NVD36U .33 Hình 3.2 Sơ đồ khối tính tốn chu trình cơng tác động diesel .35 Hình 3.3 Sơ đồ khối tính hệ lực tác dụng lên cấu biên khuỷu .36 Hình 3.4.2 Đồ thị biểu diễn thông số công tác động diesel thay đổi theo góc quay trục khuỷu động diesel thay đổi điều kiện môi trường làm việc: T0=3150K, P0=103000Pa, độ ẩm 80%,fs=260 39 Hình 3.4.3 Đồ thị biểu diễn thông số công tác động diesel thay đổi theo góc quay trục khuỷu động diesel đặt tay ga ứng với 75% lượng nhiên liệu cấp cho chu trình (36,75kg/h) 42 Hình 3.4.4 Đồ thị biểu diễn thơng số công tác động diesel thay đổi theo góc quay trục khuỷu động diesel giảm góc phun sớm 20TK 44 Hình 3.4.5 Đồ thị biểu diễn thông số công tác động diesel thay đổi theo góc quay trục khuỷu động diesel tăng góc phun sớm 20TK .45 Hình 3.4.6 Đồ thị biểu diễn thông số công tác động diesel thay đổi theo góc quay trục khuỷu ứng với chế độ khởi động động diesel (tương đương cấp 130% nhiên liệu cho chu trình – van an tồn nhảy) .46 Hình 3.4.7 Đồ thị biểu diễn thông số công tác động diesel thay đổi theo góc quay trục khuỷu ứng với chế độ tải động diesel (tương đương cấp 110% nhiên liệu cho chu trình) 47 vii Hình 3.5.1 Đồ thị chuyển vị, vận tốc gia tốc theo góc quay trục khuỷu  52 Hình 3.5.2 Đồ thị lực khí thể Pk, quán tính Pj tổng hợp lực Pt .57 (Trường hợp động làm việc ứng với điều kiện chuẩn nơi thiết kế) 57 Hình 3.5.3 Đồ thị lực Pb, T, Z theo góc quay trục khuỷu α với trường hợp động làm việc ứng với điều kiện chuẩn nơi thiết kế 59 Hình 3.5.4 Đồ thị lực Pkt , Pj , Pt theo góc quay trục khuỷu α với trường hợp động làm việc chế độ khai thác định mức 61 Hình 3.5.5 Các giá trị Pb , T, Z với trường hợp động làm việc chế độ khai thác định mức 63 Hình 3.5.6 Các giá trị Pkt , Pj , Pt với trường hợp động làm việc ứng với lượng nhiên liệu cấp cho chu trình giảm 65 Hình 3.5.7 Các giá trị Pb , T, Z với trường trường hợp động làm việc ứng với lượng nhiên liệu cấp cho chu trình giảm .67 Hình 3.5.8 Các giá trị Pkt , Pj , Pt với trường hợp động làm việc ứng với giảm góc phun sớm 69 Hình 3.5.9 Các giá trị Pb , T, Z với trường hợp động làm việc ứng với giảm góc phun sớm 71 Hình 3.5.10 Các giá trị Pkt , Pj , Pt với trường hợp động làm việc ứng với tăng góc phun sớm .73 Hình 3.5.11 Các giá trị P b , T, Z với trường hợp động làm việc ứng với tăng góc phun sớm .75 Hình 3.5.12 Các giá trị Pkt , Pj , Pt với trường hợp động làm việc công suất tải 77 Hình 3.5.13 Các giá trị Pb , T, Z với trường hợp động làm việc công suất tải 79 Hình 3.5.14 Các giá trị Pkt , Pt với trường hợp động làm việc chế độ khởi động 81 Hình 3.5.15 Các giá trị Pb , T, Z với trường hợp động làm việc chế độ khởi động 83 Hình 3.5.16: Các giá trị Pb trường hợp khai thác chế độ định mức, chế độ tải, chế độ khởi động, chế độ tăng góc phun sớm 84 Hình 3.5.17: Các giá trị Z trường hợp khai thác chế độ định mức, chế độ tải, chế độ khởi động, chế độ tăng góc phun sớm 85 viii MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu Trong trình khai thác động diesel chế độ làm việc thay đổi, đặc biệt động tàu thủy Động diesel thiết kế chế tạo ứng với chế độ định mức chế độ làm việc lâu dài nhà chế tạo đảm bảo, nên khai thác khác với chế độ khác với định mức chất lượng làm việc động xấu đi, hệ lực tác dụng lên chi tiết động thay đổi so với điều kiện chuẩn Mức độ thay đổi nhiều hay phụ thuộc vào chế độ làm việc động Để hiểu rõ điều nhằm khai thác động hiệu kéo dài tuổi thọ động nói chung khuỷu trục nói riêng cần nghiên cứu tranh tổng thể lực tác dụng lên cấu biên khuỷu trình khai thác động Cũng từ người khai thác xác định nguyên nhân hư hỏng chi tiết chịu lực nặng nề, có cụm bạc – trục cổ biên cụm chi tiết hay hư hỏng trình khai thác Căn vào xây dựng qui trình khai thác hợp lý, kéo dài tuổi thọ chúng có bị hư hỏng xây dựng qui trình sửa chữa phù hợp, giảm chi phí thời gian cho việc sửa chữa Do vậy, em chọn đề tài luận văn tốt nghiệp thạc sĩ: “Nghiên cứu lực tác dụng lên cổ biên trình khai thác động diesel kỳ” Mục đích nghiên cứu Xác định lực tác dụng lên cổ biên động diesel kỳ trình khai thác Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Động diesel kỳ Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu lực tác dụng lên cổ biên động diesel kỳ bố trí hàng xi lanh thẳng đứng Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết kết hợp áp dụng tính tốn cho trường hợp cụ thể Ý nghĩa khoa học thực tiễn: Ý nghĩa khoa học đề tài: Góp phần làm rõ phương pháp tính lực tác dụng lên cổ biên động diesel kỳ bố trí hàng xi lanh thẳng đứng Ý nghĩa thực tiễn đề tài: Mô tả tranh tổng thể hệ lực tác dụng lên cấu biên khuỷu nói chung lực tác dụng lên cổ biên nói riêng nhằm khuyến nghị, định hướng người sử dụng động diesel khai thác đạt hiệu cao kéo dài tuổi thọ động nói chung, nói riêng nhóm biên khuỷu 570 585 600 615 630 645 660 675 690 705 720 1,9000 1,2780 0,7610 0,4685 0,2913 0,1071 0,0411 -0,1103 -0,2221 -0,4900 -0,8320 5,0099 4,7805 4,2254 3,2135 1,6902 -0,2861 -2,5353 -4,7805 -6,7000 -7,9941 -8,4509 6,9099 6,0585 4,9864 3,6820 1,9815 -0,1790 -2,4942 -4,8908 -6,9221 -8,4841 -9,2829 Hình 3.5.12 Các giá trị Pkt , Pj , Pt với trường hợp động làm việc công suất tải 77 Bảng 3.5.15 Các giá trị Pb , T, Z theo góc quay trục khuỷu α với trường hợp động làm việc công suất tải  0TK 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 375 390 405 420 435 450 465 480 495 510 525 540 555 pt (kG/cm2) -9,2746 -8,8152 -7,5237 -5,6134 -3,3696 -1,1046 0,8775 2,3807 3,4127 4,0905 4,5120 4,7895 5,2290 5,4587 5,6263 5,6026 5,2254 4,3873 3,1902 1,8976 0,9647 1,0365 4,15 24 45,55 69,7559 55,175 28,9695 16,5897 12,0889 8,4402 8,8385 8,7254 8,718 8,3474 8,2166 7,8880 7,5254 Pb (kG/cm2) -9,2746 -8,8337 -7,5832 -5,7033 -3,4514 -1,1383 0,9063 2,4533 3,4957 4,1560 4,5476 4,7996 5,2290 5,4702 5,6707 5,6923 5,3524 4,5211 3,2948 1,9555 0,9882 1,0530 4,53 24,05 45,55 69,9027 55,6144 29,4346 16,9924 12,4577 8,7174 9,1081 8,9372 8,858 8,4139 8,2239 7,8880 7,5412 78 T (kG/cm2) 0,0000 -2,8336 -4,5828 -4,6822 -3,2918 -1,1381 0,8775 2,1463 2,5771 2,3730 1,7637 0,9396 0,0000 -1,0709 -2,1993 -3,2501 -3,9460 -3,9553 -3,1902 -1,9552 -0,9425 -0,8645 -2,52 -7,704 22,3916 33,6016 24,1606 16,2081 12,4516 8,4402 7,9723 6,5877 5,0564 3,2638 1,6105 0,0000 -1,4764 Z (kG/cm2) -9,2746 -8,3669 -6,0418 -3,2564 -1,0376 -0,0204 -0,2266 -1,1884 -2,3618 -3,4120 -4,1917 -4,7067 -5,2290 -5,3643 -5,2269 -4,6732 -3,6163 -2,1901 -0,8237 0,0350 0,2971 0,6013 3,33 22,78 45,55 66,2053 44,3055 16,8052 5,108 0,2236 -2,1793 -4,4122 -6,0388 -7,2717 -7,7547 -8,0745 -7,8880 -7,3953 570 585 600 615 630 645 660 675 690 705 720 6,9099 6,0585 4,9864 3,6820 1,9815 -0,1790 -2,4942 -4,8908 -6,9221 -8,4841 -9,2829 6,9645 6,1555 5,1076 3,7943 2,0465 -0,1844 -2,5548 -4,9691 -6,9769 -8,5019 -9,2829 -2,7010 -3,5146 -3,7655 -3,3194 -1,9815 0,1844 2,4366 4,0795 4,2163 2,7272 0,0000 -6,4194 -5,0535 -3,4509 -1,8380 -0,5116 -0,0033 -0,7681 -2,8372 -5,5587 -8,0526 -9,2829 Hình 3.5.13 Các giá trị Pb , T, Z với trường hợp động làm việc công suất tải 79 Bảng 3.5.16 Các giá trị Pkt , Pt theo góc quay trục khuỷu với trường hợp động làm việc chế độ khởi động α0TK 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 375 390 405 420 435 450 465 480 495 510 525 540 555 pkt (kG/cm2) -0,8237 -0,8211 -0,8237 -0,8329 -0,8343 -0,8185 -0,8127 -0,8328 -0,8127 -0,6900 -0,4979 -0,2771 0,1585 0,3921 0,6164 0,8221 1,0000 1,1738 1,5000 2,1837 3,5000 5,8170 12 35 60 83,07 64,125 33,75 21,375 13,5 9,0 7,875 5,0625 4,5 3,9375 3,3375 2,8175 2,4588 pt (kG/cm2) -0,8237 -0,8211 -0,8237 -0,8329 -0,8343 -0,8185 -0,8127 -0,8328 -0,8127 -0,6900 -0,4979 -0,2771 0,1585 0,3921 0,6164 0,8221 1,0000 1,1738 1,5000 2,1837 3,5000 5,8170 12 35 60 83,07 64,125 33,75 21,375 13,5 9,0 7,875 5,0625 4,5 3,9375 3,3375 2,8175 2,4588 80 570 585 600 615 630 645 660 675 690 705 720 1,9000 1,2780 0,7610 0,4685 0,2913 0,1071 0,0411 -0,1103 -0,2221 -0,4900 -0,8320 1,9000 1,2780 0,7610 0,4685 0,2913 0,1071 0,0411 -0,1103 -0,2221 -0,4900 -0,8320 Hình 3.5.14 Các giá trị Pkt , Pt với trường hợp động làm việc chế độ khởi động 81 Bảng 3.5.17 Các giá trị Pb , T, Z theo góc quay trục khuỷu α với trường hợp động làm việc chế độ khởi động  0TK 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 375 390 405 420 435 450 465 480 495 510 525 540 555 pt (kG/cm2) -0,8237 -0,8211 -0,8237 -0,8329 -0,8343 -0,8185 -0,8127 -0,8328 -0,8127 -0,6900 -0,4979 -0,2771 0,1585 0,3921 0,6164 0,8221 1,0000 1,1738 1,5000 2,1837 3,5000 5,8170 12 35 60 83,07 64,125 33,75 21,375 13,5 9,0 7,875 5,0625 4,5 3,9375 3,3375 2,8175 2,4588 Pb (kG/cm2) -0,8237 -0,8228 -0,8302 -0,8463 -0.8545 -0,8435 -0,8394 -0,8582 -0,8324 -0,7011 -0,5019 -0,2777 -0,1585 -0,3929 -0,6213 -0,8353 -1,0243 -1,2096 -1,5493 -2,2503 -3,585 -5,9103 -12,09 35,07 60 83,2448 64,6356 34,2918 21,8939 13,9118 9,2956 8,1152 5,1854 4,5722 3,9689 3,3445 2,8175 -2,464 82 T (kG/cm2) -0,2635 -0,5016 -0,6946 -0,8151 -0,843 -0,8127 -0,7512 -0,6136 -0,4002 -0,1947 -0,0543 -0,0769 -0,241 -0,4768 -0,755 -1,0588 -1,5000 -2,2492 -3,4195 -4,8513 -7,308 -11,235 26,6655 39,0521 28,1475 20,8834 13,905 9,0 7,1033 3,8222 2,61 1,5396 0,6542 -0,4819 Z (kG/cm2) -0,8237 -0,7793 -0,6614 -0,4832 -0,2569 -0,0151 0,2098 0,4157 0,5625 0,5755 0,4625 0,2723 -0,1585 -0,3853 -0,5726 -0,6857 -0,6921 -0,586 -0,3873 0,0404 1,0777 3,3744 9,636 33,21 60 78,8417 51,4923 19,5784 6,5814 0,2498 -2,3238 -3,9312 -3,5038 -3,7535 -3,6579 -3,2798 -2,8175 -2,4162 570 585 600 615 630 645 660 675 690 705 720 1,9000 1,2780 0,7610 0,4685 0,2913 0,1071 0,0411 -0,1103 -0,2221 -0,4900 -0,8320 -1,9151 -1,2985 -0,7795 -0,4828 -0,3009 -0,1104 -0,0421 0,1121 0,2239 0,491 0,8320 -0,7429 -0,7412 -0,5746 -0,4226 -0,2913 -0,1103 -0,0402 0,092 0,1353 0,1573 -1,7651 -1,066 -0,5267 -0,2339 -0,0752 0,002 0,0127 -0,064 -0,1783 -0,465 -0,8320 Hình 3.5.15 Các giá trị Pb , T, Z với trường hợp động làm việc chế độ khởi động 83 Hình 3.5.16: Các giá trị Pb trường hợp khai thác chế độ định mức, chế độ tải, chế độ khởi động, chế độ tăng góc phun sớm 84 Hình 3.5.17: Các giá trị Z trường hợp khai thác chế độ định mức, chế độ tải, chế độ khởi động, chế độ tăng góc phun sớm 85 Bảng 3.5.18 So sánh số thông số cơng tác chu trình khởi động so với chế độ khai thác khác Điều kiện môi trường Chế độ Bh=49(kg/h) khởi động Pz (MPa) 7,66 8,31 8,5% 7,78 1,57% 7,72 0,78% Tz (0K) 1734,47 1932,23 11,4% 1777,9 2,5% 1733,1 -0,07% Ne (kW) 219 299 36,53% 245 11,87% 216 1,37% 0,223 0,213 -4,48% 0,220 -1,35% 0,227 1,79% e 0,379 0,398 5% 0,385 1,58% 0,373 -1,58% Pe (MPa) p/ 0,54 0,73 35,19% 0,60 11,11% 0,53 1,85% 7,428 8,039 8,23% 7,53 1,37% 7,49 0,84% Các thông số ge ( kg kw.h ) (MPa/ TK) Thay đổi % 86 Chế độ tải Thay đổi % Chế độ tăng góc phun sớm Thay đổi % 3.6 Phân tích kết thu Từ kết tính tốn chu trình cơng tác, lực tác dụng lên cổ biên động ứng với số phương án giả định thường gặp trình khai thác trình bày bảng số liệu hình vẽ trường hợp: 1) Động làm việc ứng với điều kiện chuẩn nơi thiết kế 2) Động làm việc ứng với thay đổi điều kiện môi trường 3) Động làm việc ứng với lượng nhiên liệu cấp cho chu trình giảm 4) Động làm việc ứng với giảm góc phun sớm 5) Động làm việc ứng với tăng góc phun sớm 6) Động làm việc ứng với tải công suất 7) Động làm việc ứng với chế độ khởi động Có thể nhận xét: a) Động diesel khai thác điều kiện môi trường khác với điều kiện môi trường nơi chế tạo làm thay đổi thông số công tác động Cụ thể, với động thiết kế, chế tạo ứng với môi trường ôn đới khai thác môi trường nhiệt đới thơng số cơng tác xấu đi, có nhiệt độ cực đại chu trình cơng tác, nên động làm việc nặng nhọc b) Trong trình khai thác động lý làm thay đổi góc phun sớm làm xấu thông số công tác động Từ kết trình bày đồ thị hình 3.4.2, 3.4.4., 3.4.5 ta thấy giảm góc phun sớm thơng số cơng tác động xấu q trình cháy kéo dài đượng giãn nở nên áp xuất nhiệt độ cực đại môi chất công tác giảm xuống Còn tăng góc phun sớm thông số công tác động xấu q trình cháy sớm làm tăng cơng nén, giảm công thị, đồng thời tăng áp suất, nhiệt độ cháy cực đại chu trình Khi làm tăng phụ tải tác dụng lên cỏ biên c) Khi động làm việc chế độ tải, lượng nhiệt tỏa buồng cháy tăng lên làm tăng áp lực khí thể tác dụng lên thành buồng cháy, từ làm tăng nhanh phụ tải tác dụng lên cổ biên có tính va đập Điều đặc biệt nguy hiểm trường hợp tải cục xi lanh tình trạng kỹ thuật động xuống 87 cấp làm giảm tuổi thọ chi tiết động cơ, đặc biệt cặp chi tiết bạc- cổ biên d) Khi động làm việc chế độ khởi động, cấu biên khuỷu chủ yếu chịu tác dụng lực khí thể, vòng quay khởi động nhỏ nên bỏ qua tác dụng lực quán tính Đối với trường hợp lực khí thể cực đại tác dụng lên khuỷu trục pzmaxFp ứng với khoảng (10÷15)0TK sau điểm chết trình cháy Giá trị pzmax xác định đồ thị tính chu trình cơng tác động p-α Trong q trình khởi động động áp suất cháy cực đại lên tới 1,5 lần áp suất cháy cực đại ứng với chế độ định mức Điều thường xảy động có tình trạng kỹ thuật xuống cấp, chất lượng làm việc xi lanh không Khi chất lượng khởi động xấu rõ rệt, nên thường sau nhiều vòng quay trình cháy hình thành buồng cháy động Vì thế, lượng nhiên liệu tích lại cháy tăng áp suất đột ngột buồng cháy động Đó lý khởi động động có tình trạng kỹ thuật xuống cấp thường nhảy van an toàn Bởi xét động tàu thủy với trường hợp khởi động nên lấy giá trị 1,5Pzmax để tính tốn Khi lực pháp tuyến Z0 tác dụng lên cổ biên đạt giá trị Zmax, MN: Zmax= 1,5Pzmaxcos(α+β)/cosβ; Pzmax = pzmaxFp pzmax - áp suất áp suất cháy cực đại ứng với chế độ định mức, MN/m2 Với kết tính tốn hệ lực tác dụng lên cấu biên khuỷu nói chung tác dụng lên cổ biên nói riêng trường hợp khởi động trình bày đồ thị 3.4.6, 3.5.14, B.3.7, B.3.5.15, 3.5.16 thấy rõ, lực T, Z tác dụng lên cổ biên đạt giá trị lớn so với trường hợp khai thác khác Hiện tượng tăng áp suất cháy cực đại hệ lực tác dụng lên cắp bạc – cổ biên ứng với trường hợp khởi động giải thích: - Q trình cháy chu trình khởi động có lượng nhiên liệu buồng cháy lớn nhiều so với động làm việc ứng với chế độ định mức (giả định tăng khoảng 1,5 lần) nên áp suất khí cháy cực đại tăng lên 8,5% so với chế độ làm việc định mức ứng với môi trường khai thác; 88 - Khi vòng quay khởi động nhỏ (vòng quay khởi động 80 v/ph, vòng quay định mức 500 v/ph.) nên bỏ qua lực quán tính (ứng với ĐCT q trình cháy lực qn tính ngược chiều với lực khí cháy tác dụng lên nhóm piston - cấu biên khuỷu) nên tổng hợp lực tác dụng lên biên lực khí thể - Chất lượng cháy điều kiện có tốc độ tăng áp suất trung bình lớn hẳn so với trường hợp khác nên gây va đập bạc biên lên cổ biên p/ = 8,03 MPa/0TK, với trường hợp động làm việc chế độ tải tỷ số p/ = 7,53 MPa/0TK, chế độ định mức p/ = , ứng với tăng góc phun sớm p/ = e) Từ kết nghiên cứu lực tác dụng lên cổ biên trình khai thác động diesel kỳ trình bày bảng số liệu hình vẽ nêu cho thấy tranh tổng thể tổng hợp lực tác dụng lên thân biên cặp bạc biên – cổ biên ứng với số chế độ khai thác đặc trưng Từ kết nghiên cứu số chế độ khai thác đặc trưng suy rộng cho trường hợp khai thác khác xẩy thực tế Khi giá trị lực khí cháy cực đại lớn, tăng đột ngột có tính chất xung gây biến dạng bạc biên, làm gián đoạn màng dầu bơi trơn, làm tăng mài mòn cặp ma sát, gây tróc vỡ vật liệu chống mòn bạc hư hỏng liên quan khác Trong trình khai thác tình trạng kỹ thuật động xuống cấp thay thế, bảo dưỡng, sửa chửa khơng tn thủ qui trình, qui định làm giảm nhanh tuổi thọ động cặp bạc biên – cổ biên nói riêng Nhận xét acchs định tính nhưu trình bày nhiều tài liệu khác nhau, từ kết nghiên cứu áp dụng cụ thể động 6NVD36U cho thấy tranh tổng thể đánh giá định lượng giá trị lực tác dụng lên thân biên cặp bạc biên – cổ biên Kết nghiên cứu trường hợp giả định đặc trưng nêu trường hợp khởi động gây lên hệ lực tác dụng lên bạc biên – cổ biên lớn so 89 với trường hợp lại, sau trường hợp động làm việc chế độ tải tăng góc phun sớm nhiên liệu Với kết thu làm tài liệu tham khảo cúng định hướng cho người quản lý người khai thác xây dựng kế hoạch khai thác cặp bạc biên – cổ biên tốt hơn, góp phần kéo dài tuổi thọ nâng cao chất lượng khai thác động Kết luận Trong trình khai thác động diesel chế độ làm việc thay đổi, nhiên động diesel thiết kế chế tạo ứng với chế độ định mức chế độ làm việc lâu dài nhà chế tạo đảm bảo, nên khai thác khác với chế độ khác với định mức chất lượng làm việc động xấu đi, hệ lực tác dụng lên chi tiết động thay đổi so với điều kiện chuẩn Để khai thác hiệu kéo dài tuổi thọ động nói chung khuỷu trục nói riêng cần nghiên cứu tổng thể lực tác dụng lên cấu biên khuỷu q trình khai thác động Cũng từ người khai thác xác định nguyên nhân hư hỏng chi tiết chịu lực nặng nề, có cụm bạc – cổ biên Nhờ xây dựng qui trình khai thác hợp lý, kéo dài tuổi thọ động cơ, đồng thời xây dựng qui trình sửa chữa phù hợp, giảm chi phí thời gian cho việc sửa chữa Trong trình khai thác động cổ biên chịu tác dụng tổng hợp lực lực khí thể lực quán chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến, lực quán tính khối lượng tham gia chuyển động quay Các lực thay đổi có tính chu kỳ biên độ thay đổi lớn từ giá trị âm đến giá trị cực đại, có tính va đập Trong q trình khai thác động cơ, chế độ làm việc thay đổi, đồng thời tình trạng kỹ thuật động giảm xuống theo thời gian khai thác Kết nghiên cứu cho thấy, chế độ làm việc động diesel khai thác chế độ khởi động với tình trạng kỹ thuật động xuống cấp chế độ làm việc tải, đặc biệt chế độ làm việc tải cục 90 vài xi lanh phụ tải tác dụng chi tiết chủ yếu động tăng lên rõ rệt, có cặp bạc – cổ biên động Kết tính tốn cho thấy: - Pzmaz chế độ định mức 7,66 MPa, chế độ khởi động 8,31 MPa tăng 8,5%, chế độ tải 7,78 MPa tăng 1,57%, chế độ tăng góc phun sớm 7,72 MPa tăng 0,78% - p/ chế độ định mức 7,428 (MPa/0TK), chế độ khởi động 8,039 (MPa/0TK) tăng 8,23%, chế độ tải 7,53(MPa/0TK) tăng 1,37%, chế độ tăng góc phun sớm 7,49 (MPa/0TK) tăng 0,84% 91 ... thạc sĩ: Nghiên cứu lực tác dụng lên cổ biên trình khai thác động diesel kỳ Mục đích nghiên cứu Xác định lực tác dụng lên cổ biên động diesel kỳ trình khai thác Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối... để trình bày sâu hệ lực tác dụng lên cổ biên trình khai thác động diesel kỳ hàng thẳng đứng chương chương Chương CƠ SỞ TÍNH LỰC TÁC DỤNG LÊN CỔ BIÊN TRONG QUÁ TRÌNH KHAI THÁC ĐỘNG CƠ DIESEL KỲ... tượng nghiên cứu: Động diesel kỳ Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu lực tác dụng lên cổ biên động diesel kỳ bố trí hàng xi lanh thẳng đứng Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết kết hợp áp dụng