Mục tiêu của luận án nhằm mô hình hoá kết cấu xi lanh bằng phương pháp phần tử hữu hạn, Pít tông chuyển động trong Xi lanh có xét đến yếu tố tương tác và phi tuyến; nghiên cứu triển khai thuật toán chi tiết và chương trình máy tính giải bài toán dao động ngang, đánh giá định lượng một vài thông số kết cấu của Pít tông, Xi lanh và liên kết giữa chúng đến lực tương tác và biến dạng của thành xi lanh theo phương ngang.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ LÊ TRƯỜNG SƠN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ KẾT CẤU VÀ LIÊN KẾT ĐẾN SỰ TƯƠNG TÁC CỦA CỤM PÍT TƠNG - XI LANH TRONG ĐỘNG CƠ Chun ngành: Cơ học kỹ thuật Mã số: 62.52.02.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2010 Công trình hồn thành Học viện Kỹ thuật Qn NHỮNG CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ Hà Quang Minh, Lê Trường Sơn, 2005, “Khảo sát ảnh hưởng Người hướng dẫn khoa học: khe hở pít tơng- xi lanh chế độ tốc độ đến cường độ PGS.TS Trần Minh, Học viện Kỹ thuật Quân rung động ống lót xi lanh động đốt công cụ PGS.TS Hà Quang Minh, Học viện Kỹ thuật Quân Matlab.” Tạp chí KH&KT- Học viện KTQS, số 110, trang 48-55 Lê Trường Sơn, Trần Minh, Hà Quang Minh, 2007, “Mơ hình học nghiên cứu động lực học chuyển động thứ yếu pít tơng động đốt trong” Tạp chí nghiên cứu KHKT&CNQS - Trung tâm Phản biện 1: GS.TSKH Nguyễn Đông Anh Viện Cơ Việt Nam Phản biện 2: PGS.TS Bùi Hải Triều Đại học Nông nghiệp Hà Nội Phản biện 3: GS.TS Phạm Minh Tuấn Đại học Bách khoa Hà Nội KHKT&CNQS, số 19, trang 28-34 Lê Trường Sơn, 2008, “Thiết lập phương trình vi phân mơ tả tương tác thân pít tơng với phần tử vỏ xi lanh ĐCĐT” Tạp chí KH&KT- Học viện KTQS, số 123, trang 76-82 Lê Trường Sơn, 2008,“Tương tác thân pít tơng với phần tử vỏ xi lanh động đốt trong” Tuyển tập cơng trình Hội nghị khoa học nhà nghiên cứu trẻ- lần 3- Học viện KTQS, trang 1421 Lê Trường Sơn, 2009, “Giải tốn tương tác thân pít tơng thành xi lanh động cơ” Tạp chí KH&KT- Học viện KTQS, Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp Nhà nước họp Học viện Kỹ thuật Quân Vào hồi 30 ngày tháng năm 2010 số 127, trang 27-35 Lê Trường Sơn, 2009, “Tương tác phi tuyến thân pít tơng thành xi lanh động đốt trong” Tuyển tập cơng trình Hội nghị Cơ học toàn quốc kỷ niệm 30 năm Viện Cơ học Việt Nam 30 năm Tạp chí Cơ học, trang 66- 74 Lê Trường Sơn, Trần Minh, Hà Quang Minh, 2009, “Nghiên cứu ảnh hưởng khe hở đến tương tác cụm pít tơng- xi lanh Có thể tìm hiểu luận án tại: • Thư viện Học viện Kỹ thuật Quân • Thư viện Quốc gia động cơ” Tạp chí KH&KT- Học viện KTQS, số 129, trang 42- 49 1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ngày nay, phát triển động cao tốc, công suất đơn vị thể tích cơng tác xi lanh lớn trọng lượng nhẹ, việc nghiên cứu dao động ngang cụm pít tơng - xi lanh (PT-XL) tác hại gây thực tế khai thác sử dụng động đòi hỏi cần phải mở rộng nghiên cứu Một số vấn đề ý nhiều năm gần nghiên cứu tốn dao động ngang cụm PT-XL có xét đến khe hở màng dầu bôi trơn chúng sử dụng phương pháp số mô tả kết cấu cụm PT-XL động Đề tài nghiên cứu tác giả đặt nhằm giải phần theo hướng nghiên cứu chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số kết cấu liên kết đến tương tác cụm pít tơng - xi lanh động cơ” Mục đích nghiên cứu Mơ hình hố kết cấu xi lanh phương pháp phần tử hữu hạn (PPPTHH) Pít tơng chuyển động xi lanh có xét đến yếu tố tương tác (do kể đến biến dạng xi lanh) phi tuyến (do kể đến khe hở PT-XL) Nghiên cứu triển khai thuật tốn chi tiết chương trình máy tính giải toán dao động ngang cụm PT-XL, đánh giá định lượng vài thông số kết cấu pít tơng, xi lanh liên kết chúng đến lực tương tác biến dạng thành xi lanh theo phương ngang Đối tượng nghiên cứu Cụm PT-XL động diesel, kỳ, tốc độ cao trung bình, làm mát nước Đây cụm chi tiết quan trọng động cơ, với truyền, khuỷu trục hình thành hệ học có động học phức tạp động đốt (ĐCĐT) Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp số thiết lập phương trình, thuật tốn, chương trình máy tính nghiên cứu dao động ngang cụm PT-XL Ý nghĩa khoa học thực tiễn Đã thiết lập hệ phương trình vi phân mơ tả tương tác thân pít tông với phần tử thuộc kết cấu xi lanh trực tiếp tiếp xúc tương tác với pít tơng, có ma trận véc tơ tải trọng nút chứa thành phần lực tương tác phi tuyến có điểm đặt thay đổi, phụ thuộc hành trình chuyển động pít tơng theo phương thẳng đứng Thiết lập thuật toán chi tiết phương pháp số để giải toán tương tác cụm PT-XL động Tích phân số thực theo phương pháp Newmark Xây dựng chương trình máy tính ngơn ngữ Matlab thực thuật toán thiết lập, cho phép xác định chuyển động pít tơng, biến dạng xi lanh lực tương tác chúng, theo thời gian Các tính tốn số với mơ hình cụ thể cụm PT-XL động D6, rút nhận xét, đánh giá ảnh hưởng thông số cần quan tâm là: lực tương tác biến dạng thành xi lanh, phụ thuộc vào mơ hình tính nhiều thơng số khác Kết nhận giá trị khoảng giá trị thông số kết cấu, liên kết cụm PT-XL Các thơng số miền giá trị khuyến cáo thiết kế pít tơng, xi lanh nói chung động D6 nói riêng Điều chứng tỏ mơ hình xây dựng luận án có ý nghĩa khoa học, thực tiễn đáng tin cậy Bố cục luận án Luận án gồm có: mở đầu, chương, kết luận, 51 tài liệu tham khảo tài liệu tác giả cơng bố có liên quan đến luận án Chương TỔNG QUAN VỀ CÁC MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU CHUYỂN ĐỘNG CỦA PÍT TƠNG TRONG XI LANH ĐỘNG CƠ VÀ SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CHÚNG Trong chương này, trình bày mơ hình phương pháp tính liên quan đến chuyển động phụ pít tơng xi lanh động tương tác chúng, tác giả ngồi nước.Từ đó, xác định mục tiêu nghiên cứu luận án 1.1 Chuyển động thực pít tông xi lanh động Phần này, tổng hợp trình bày từ kết nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm dạng chuyển động pít tơng xi lanh (trong khe hở kỳ làm việc) động 1.2 Các tác hại gây chuyển động phụ pít tơng thực tế khai thác sử dụng Tổng hợp kết nghiên cứu thực nghiệm đo, ghi rung ồn khí va đập pít tơng tác động có hại khác thực tế khai tác sử dụng động số tác giả nước 1.3 Các yêu cầu đặt cụm PT - XL Trình bày u cầu đặt cụm PT-XL Các hướng mà tác giả nước tập trung nghiên cứu hoàn thiện cụm nhằm giảm thiểu va đập pít tơng tác động có hại khác 1.4 Một số kết nghiên cứu giới Dựa nghiên cứu tác giả nước ngồi cơng bố, tác giả tổng hợp mơ hình phương pháp tính tạm phân loại theo ba mơ hình: khơng kể đến khe hở tương tác; có kể đến khe hở khơng tương tác; có kể đến khe hở tương tác Sơ đồ phân loại mô hình phương pháp tính giới thiệu Hình 1.5 Chương MƠ HÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA PÍT TƠNG TRONG XI LANH VÀ TƯƠNG TÁC GIỮA THÂN PÍT TÔNG VỚI THÀNH XI LANH 2.1 Giới thiệu chung 2.2 Tương tác thân pít tơng thành xi lanh 900 − 1000 PN PN Hình 2.2 Tương tác thân pít tơng với thành xi lanh Hình 1.5 Sơ đồ phân loại mơ hình phương pháp tính 1.5 Một số kết nghiên cứu nước Dao động máy cấu máy quan tâm nghiên cứu nhiều Tuy nhiên, dừng lại phương pháp giải tích cấu hệ thống đơn giản Đối với ĐCĐT nói chung cụm PT-XL nói riêng, đến chưa tìm thấy nghiên cứu sâu vấn đề 1.6 Đánh giá mô hình hướng nghiên cứu luận án - Các mơ hình nghiên cứu dao động ngang cụm PT-XL hầu hết mơ hình hóa hệ tương đương, chưa có lực thực pít tơng đặt lên thành xi lanh dựa ba mơ hình nêu (Hình 1.5) - Thuật tốn chi tiết chương trình máy tính tác giả nước ngồi khơng công bố chi tiết - Đến nay, Việt Nam chưa tìm thấy nghiên cứu sâu vấn đề (cả sở lý thuyết chương trình máy tính) Do đó, mục tiêu luận án đặt nghiên cứu giải toán dao động ngang cụm PT-XL 1.7 Kết luận chương • Việc nghiên cứu chuyển động phụ pít tơng xi lanh tương tác chúng có ý nghĩa khoa học thực tiễn cao • Các nghiên cứu vấn đề nhìn chung (nhất Việt Nam) cịn mang tính chất cơng bố nên khó tiếp cận • Việc xây dựng mơ hình tổng qt, thuật tốn chương trình máy tính nghiên cứu vấn đề cấp thiết Hình 2.3 Dao động xi lanh tương tác với pít tơng 2.3 Các chuyển động pít tơng xi lanh, mơ hình học cụm PT-XL phát triển mơ hình tính tốn tương tác thân pít tơng với thành xi lanh 2.3.1 Các chuyển động pít tơng xi lanh động • Chuyển động tâm chốt pít tơng theo phương y (2.4) Y= ( L + R ) − c 2p − [R cos θ + L − λ (sin θ − k t ) s in ( θ + φ ) Y& = R ω cosφ && = R ω ⎡ cos( θ + φ ) + λ cos θ ⎤ Y ⎢ ⎥ cos φ ⎦ ⎣ cos φ • Chuyển động pít tơng khe hở PT- XL (2.5) (2.6) FIN = −δs ⎡⎣kd (et − ⎡⎣N( ξ, η( t ) ) ⎤⎦{qe })⎤⎦ − cd (e& t − ⎡⎣ N( ξ, η( t ) ) ⎤⎦{q& e }) (2.30) γ fA et fD M IG Ff fB FL eb fC ∑ ∑ Hình 2.6 Lực, mơ men tác dụng lên pít tơng b a b a ⎤ ⎡ mp + mc ⎢mp (1 − H ) + mc (1 − H ) H H ⎥ ⎡&&et ⎤ ⎧⎪ FN + ⎢ ⎥⎢ ⎥ = ⎨ Ip b b ⎥ ⎣&&eb ⎦ ⎪⎩MN + ⎢ Ip m (a b)(1 ) m (a b) + − − − + − p p ⎢⎣ H H H H ⎥⎦ ∑F δ + F tgφ ⎫⎪⎬ (2.25) ∑F y δ + M ⎭⎪ s s f s s s f 2.3.2 Mơ hình học cụm PT-XL phát triển mơ hình tính tốn tương tác thân pít tơng thành xi lanh 2.3.2.1 Mơ hình tốn giả thiết điều kiện e x x A H et kn D a B cd b) Khi va đập eb et C Pít tơng mp kd f1 = FN + s s + Ff tgφ (2.32) (2.33) (2.34) (2.35) Từ phương trình (2.26), lực tương tác FIN tính sau: FIN = [ m1 ]{&& e} − f1 p ( x, y, t ) = FIN ( t ) ⋅ δ ( x − ξ, y − η) đó, δ(.) hàm Delta-Dirac với tính chất sau: x kn δ ( x − ξ, y − η) = 0, cd a)Tương tác thân pít tơng với thành xi lanh ∑F δ (2.31) (2.36) Lực tương tác (2.36) lực tập trung vị trí (ξ, η(t)) mơ tả lực phân bố p(x, y, t) có dạng: y Pít tơng 2.4 Phương trình tương tác thân PT thành XL Từ phương trình(2.25), ký hiệu : b a b a ⎤ ⎡ mp + mc ⎢ m p (1 − H ) + m c (1 − H ) H H ⎥ ⎡⎣ m pt ⎤⎦ = ⎢ ⎥, Ip b b⎥ ⎢ Ip + − − − + − m (a b)(1 ) m (a b) p p ⎢⎣ H H H H ⎥⎦ ⎧ FN + Fs δs + Ff tgφ ⎫⎪ {F0 } = ⎪⎨ ⎬, ⎩⎪ M N + Fs ys δs + M f ⎭⎪ b a b a [ m1 ] = ⎡⎢ m p (1 − ) + mc (1 − ) mp + mc ⎤⎥ , H H H H ⎣ ⎦ T && && && {e} = {e t eb } , Hình 2.7 Mơ hình tốn 2.3.2.2 Phát triển mơ hình tính tốn - Bổ sung lực tương tác FIN vào (2.25), ta : x ≠ ξ, y ≠ η δ ( x − ξ, y − η) = ∞, c) Khi có va đập x = ξ, y = η (2.37) (2.38) (2.39) ξ+ε η+ε lim ε→ b a b a ⎤ ⎡ mp + mc ⎢mp (1 − H ) + mc (1 − H ) H H ⎥ ⎡&&et ⎤ ⎧⎪FN + Fs δs + Ff tgφ + FIN ⎫⎪ (2.26) ⎢ ⎥⎢ ⎥ = ⎨ ⎬ Ip b b ⎥ ⎣&&eb ⎦ ⎪⎩ MN + Fs ys δs + Mf ⎪⎭ ⎢ Ip m (a b)(1 ) m (a b) + − − − + − p p ⎢⎣ H H H H ⎥⎦ ∑ ∑ - Nếu điểm tiếp xúc điểm D thân pít tơng với thành xi lanh : FIN = Fdh + Fc = −δs [ k d (e t − x D ) ] − cd (e& t − x& D ) (2.27) x D = ⎡⎣ N ( ξ, η ( t ) ) ⎤⎦ {q e } , x& D = ⎡⎣ N ( ξ, η ( t ) ) ⎤⎦ {q& e } - Thay (2.29) vào (2.27) : (2.29) ∫ ∫ δ ( x − ξ, y − η)dxdy = 1, (2.40) ξ−ε η−ε a b ∫∫ f ( x, y ) δ ( x − ξ, y − η)dxdy = f ( ξ, η) , < ξ < a;0 < η < b (2.41) 0 Theo PP PTHH, véctơ lực nút phần tử xác định sau: a b {F } = ∫ ∫ ⎡⎣ N ( x , y )⎤⎦ p ( x , y, t )dxdy = T e 0 a b = ∫ ∫ ⎡⎣ N ( x , y )⎤⎦ 0 T FIN ( t ) ⋅ δ ( x − ξ , y − η )dxdy (2.42) Theo tính chất hàm Delta-Dirac (2.41), (2.42) trở thành : {F } = ⎡⎣ N ( ξ, η ( t ) )⎤⎦ FIN ( t ) Thay (2.36) vào (2.42) ta có : T e (2.43) {F } = ⎡⎣ N ( ξ, η ( t ) )⎤⎦ ([ m ]{&&e} − f ) = T e 1 = ⎡⎣ N ( ξ, η ( t ) ) ⎤⎦ [ m1 ]{&& e} − ⎡⎣ N ( ξ, η ( t ) ) ⎤⎦ f1 T T (2.44) Phương trình vi phân dao động phần tử kết cấu thành xi lanh chịu uốn tác dụng véctơ lực nút {Fe } có dạng : ⎡⎣ M e0 ⎤⎦ {&& (2.45) q e } + ⎡⎣C0e ⎤⎦ {q& e } + ⎡⎣ K 0e ⎤⎦ {q e } = {Fe } Từ phương trình dao động pít tơng (2.25), với FIN xác định theo (2.30) phương trình dao động uốn phần tử kết cấu xi lanh xác định theo (2.45) với véc tơ lực nút (2.44), ta có: ⎡⎣ M e0 ⎤⎦ {&& q e } + ⎡⎣ C0e ⎤⎦ {q& e } + ⎡⎣ K 0e ⎤⎦ {q e } = (2.46) T T = ⎡⎣ N ( ξ, η ( t ) ) ⎤⎦ [ m1 ]{&& e} − ⎡⎣ N ( ξ, η ( t ) ) ⎤⎦ f1 Ký hiệu: {Δ} = {{e} {q }} e T (2.49) Phương trình dao động pít tông với PTHH xi lanh là: ⎡ ⎡cd ⎤ ⎤ ⎡ ⎡⎣ m pt ⎤⎦ ⎤ ⎧ {&& e} ⎪⎫ ⎢ ⎢ ⎥ − c d ⎡⎣ N ( ξ, η ( t ) ) ⎤⎦ ⎥ ⎪⎧ {e&} ⎪⎫ ⎢ ⎥ ⎪⎨ + ⎢ ⎣ 0⎦ ⎥⎨ e ⎬+ T e ⎬ e ⎢ − ⎡ N ( ξ, η ( t ) ) ⎤ [ m ] ⎡ M ⎤ ⎥ ⎪{&& q }⎪⎭ ⎢ ⎥ ⎪⎩{q& }⎪⎭ ⎣ ⎦⎦ ⎩ ⎦ ⎡⎣ C e0 ⎤⎦ ⎣ ⎣ ⎣ ⎦ ⎡ ⎡ δs k d ⎤ ⎤ {F0 } −δ s ⎣⎡ N ( ξ, η ( t ) ) ⎦⎤ ⎥ ⎪⎧ {e} ⎪⎫ ⎪⎧ ⎢⎢ ⎪⎫ ⎦⎥ + ⎢⎣ T ⎬ ⎥⎨ e ⎬= ⎨ q }⎭⎪ ⎪ − ⎡ N ( ξ, η ( t ) ) ⎤ f1 ⎪ { ⎪ e ⎢ ⎥ ⎩ ⎣ ⎦ ⎩ ⎭ ⎡⎣ K ⎤⎦ ⎣ ⎦ (2.50) Từ phương trình (2.50), ta thấy: - Các ma trận không liên quan đến tương tác với pít tơng: ⎡[ 0] ⎡[0] [ 0] ⎤ ⎡[0] [ 0] ⎤ ⎤ ⎡⎣Me0 ⎤⎦ = ⎢ ⎥ , ⎡⎣K0e ⎤⎦ = ⎢ ⎥ , ⎡⎣C0e ⎤⎦ = ⎢ ⎥ (2.51) e e e ⎢⎣[ 0] ⎡⎣M0 ⎤⎦ ⎥⎦ ⎢⎣ ⎡⎣K0 ⎤⎦ ⎥⎦ ⎢⎣ ⎡⎣C0 ⎤⎦ ⎥⎦ - Véc tơ tải trọng nút không liên quan đến tương tác: (2.52) {F0e } = {0 0}T - Các ma trận liên quan đến tương tác: ⎡ ⎡⎣ m pt ⎤⎦ ⎡⎣ M e p ⎤⎦ = ⎢ ⎢ − ⎡ N ( ξ, η ( t ) ) ⎤ T [ m ] ⎦ ⎣ ⎣ [ ]⎤ ⎥, [ ]⎥⎦ ⎡ ⎡cd ⎤ ⎤ − c d ⎡⎣ N ( ξ , η ( t ) ) ⎤⎦ ⎥ ⎢⎢ ⎥ ⎥, ⎣⎡ C p ⎦⎤ = ⎢ ⎣ 0 ⎦ ⎢ [0 ] ⎥ [ ] ⎣ ⎦ ⎡⎡δsk d 0⎤ ⎤ − δ s ⎡⎣ N ( ξ , η ( t ) ) ⎤⎦ ⎥ ⎢⎢ ⎥ e ⎡⎣ K p ⎤⎦ = ⎢ ⎣ 0⎦ ⎥ ⎢ ⎥ 0 [ ] [ ] ⎣ ⎦ e - Véc tơ tải trọng nút liên quan đến tương tác: {F } = {{F } e tt − ⎡⎣ N ( ξ, η ( t ) ) ⎤⎦ f1 T } (2.53) (2.54) (2.55) T (2.56) 2.5 Phần tử kết cấu xi lanh tổng quát ma trận đàn hồi áo nước làm mát bao quanh xi lanh Để làm sở xây dựng phương trình mơ tả dao động theo phương ngang cụm PT-XL Phần này, giới thiệu ma trận phần tử kết cấu xi lanh (phần tử vỏ) tổng quát ma trận chuyển tọa độ từ tọa độ phần tử sang tồn hệ Ngồi ra, trình bày ma trận đàn hồi mô tả áo nước bao quanh xi lanh 2.6 Kết luận chương • Từ mơ hình có kể đến khe hở không tương tác tác giả công bố (năm 2002, 2004, 2005) nghiên cứu thực nghiệm đo rungồn, phá hủy xâm thực chi tiết chịu rung động động cơ, tác giả xây dựng mơ hình học tổng qt phát triển mơ hình tính tốn dao động ngang cụm PT-XL, có xét đến yếu tố tương tác phi tuyến Lực tương tác chúng thông qua môi trường trung gian màng dầu Thân pít tơng vật chuyển động song phẳng mặt phẳng lắc truyền, quy luật chuyển động tâm chốt pít tơng theo phương thẳng đứng giả thiết xác định Xi lanh coi vỏ trụ mỏng kết cấu đàn hồi tuyến tính, rời rạc hóa PP PTHH, với đàn hồi mô tả áo nước làm mát, chịu tác dụng lực tương tác có điểm đặt di động theo hành trình pít tơng theo phương thẳng đứng Các thơng số cần tìm chuyển dịch ngang điểm D, C ( e t ,e b ) thân pít tơng thành xi lanh • Để làm sở thiết lập phương trình dao động cụm PT-XL, thiết lập hệ phương trình mơ tả tương tác thân pít tơng với 10 phần tử thuộc kết cấu xi lanh trực tiếp tiếp xúc tương tác với pít tơng, thể phương trình (2.50), có ma trận véc tơ tải trọng nút (2.53), (2.54), (2.55), (2.56), chứa thành phần lực tương tác phi tuyến có điểm đặt thay đổi Đây kết mới, làm sở để xây dựng thuật toán chương trình máy tính chương Chương THUẬT TỐN VÀ CHƯƠNG TRÌNH MÁY TÍNH GIẢI BÀI TỐN TƯƠNG TÁC GIỮA THÂN PÍT TƠNG VỚI THÀNH XI LANH 3.1.Thuật tốn chương trình Hình 3.1, giới thiệu sơ đồ thuật tốn phương pháp Newmark tích phân phương trình vi phân mơ tả tương tác thân pít tơng thành xi lanh [ M ] , [ C0 ] , [ K ] h = Δt; β = 1/ 4; γ = 1/ 2; N = T / Δt {q}0 = 0; {q& }0 = Trường hợp 2: Mơ hình có kể đến khe hở không tương tác; Trường hợp 3: Mô hình có kể đến khe hở tương tác 3.3 Một số hàm chương trình Giới thiệu số hàm sử dụng chương trình gồm: 3.3.1 Hàm vật liệu 3.3.2 Hàm tính ma trận phần tử 3.3.3 Các hàm tập hợp ma trận toàn hệ 3.3.4 Hàm ghép véc tơ tải phần tử 3.4 Ví dụ tính tốn số Với thuật tốn, chương trình máy tính lập Ví dụ tính áp dụng tính cho cụm PT-XL động D6 3.4.1 Các thông số vào Gồm: thông số kết cấu pít tơng, xi lanh liên kết chúng với quy luật chuyển động pít tơng theo phương y Hình 3.6; 3.7; 3.8; 3.9; 3.10; 3.11; 3.12; 3.13; giới thiệu quy luật động học, động lực học pít tơng theo phương y kết cấu xi lanh rời rạc PP PTHH ⎡⎣ M ep ⎤⎦ , ⎡⎣ Cep ⎤⎦ , ⎡⎣ K pe ⎤⎦ [ M ] = [ M0 ] + ⎣⎡ Mep ⎦⎤ ; [ C] = [C0 ] + ⎣⎡Cep ⎦⎤ ; [ K ] = [ K ] + ⎣⎡ K ep ⎦⎤ [ A ] = [ M ] + γh [ C] + βh [ K ] ⎛ {F} − [ C ] ({q& } + (1 − γ ) h {&& ⎞ q}n ) − n ⎟ −1 ⎜ {&&q}n +1 = [ A ] ⎜ ⎛ ⎞ ⎟, ⎛1 ⎞ q}n ⎟ ⎟ ⎜ − [ K ] ⎜ {q}0 + h {q& }n + ⎜ − β ⎟ h {&& ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎠ ⎝ {q}n +1 = {q}0 + h {q& }n + h ⎛⎜ − β ⎞⎟{&&q}n + h 2β{&&q}n+1 , ⎝2 ⎠ {q&}n +1 = {&&q}n + (1 − γ ) h {&&q}n + γh {&&q}n +1 Hình 3.6: Chuyển vị tâm chốt pít tơng theo phương y Hình 3.7: Vận tốc tâm chốt pít tơng theo phương y n +1> N Hình 3.1 Sơ đồ thuật tốn 3.2 Chương trình máy tính Giải tốn dựa ba trường hợp Trường hợp 1: Mơ hình khơng kể đến khe hở khơng tương tác; Hình 3.8: Gia tốc tâm chốt pít tơng theo phương y Hình 3.9: Lực khí cháy tác tác dụng lên đỉnh pít tơng 11 Hình 3.10 Lực qn tính Hình 3.12 Lực tổng 12 Hình 3.11 Lực ngang Hình 3.13 Xi lanh mơ tả SAP2000 version 9.03 Hình 3.17 Chuyển vị ngang pít tơng Hình 3.19 Vận tốc chuyển động ngang pít tơng Mansouri Hình 3.18.Vận tốc điểm C Hình 3.20 Vận tốc điểm D thân pít tơng 3.4.2 Kết tính tốn X Y A D a Dịch chuyển ngang điểm D (et) thân pít tông Hỡnh 3.21 Gia tc ca im D Hình 3.22 Gia tốc điểm C B C Tâm xi lanh Dịch chuyển ngang điểm C (eb) thân pít tông Y Z X Hỡnh 3.15 Cỏc thơng số Hình 3.16 Các thơng pít tơng xi lanh • Đối với pít tơng Kết tính tốn thơng số động học, động lực học pít tơng theo phương ngang giới thiệu Hình 3.17; 3.18; 3.19; 3.20; 3.21; 3.22; 3.23; 3.24 Hình 3.23 Góc nghiêng Hình 3.24 Lực qn tính của pít tơng nhóm pít tơng theo phương ngang Nhận xét đánh giá:Chuyển vị ngang điểm C( e b ), D( e t ) pít tơng, thay đổi lớn khu vực điểm chết (ĐCT) Đường ( e t ) chậm pha biên độ nhỏ đường ( eb ) Vận tốc điểm C, D thân pít tơng tăng nhiều khu vực ĐCT làm lực tương tác tăng Sự tăng đột biến gia tốc pít tơng khu vực ĐCT, làm lực quán tính theo phương ngang tăng gây va đập, rung - ồn động làm việc Lực quán tính điểm C, D thân pít tơng tiếp xúc với thành xi lanh, lực quán 13 14 tính theo phương ngang tăng đột biến khu vực Sự thay đổi góc nghiêng pít tơng kỳ cơng tác làm ép pít tơng phía thành xi lanh đổi hướng qua ĐCT, ĐCD (điểm chết dưới) Chuyển động nghiêng gây mài mịn lớn Tại khu vực ĐCT góc nghiêng lớn pít tơng chuyển từ thành sang thành gây xung va đập tiếng “gõ” pít tơng Để đánh giá độ tin cậy thuật tốn, chương trình lập Kết tính vận tốc pít tơng (Hình 3.20), so sánh với vận tốc điểm tương ứng thân pít tơng động có kích thước hình học chế độ tốc độ Mansouri (Hình 3.19), hai kết có dạng phù hợp • Đối với xi lanh Tiếp theo, Hình 3.25; 3.26; 3.27; 3.28; 3.29 giới thiệu kết tính tốn thông số động học nút 92, 146 (mô tả Hình 3.15) xi lanh lực tương tác, Hình 3.30 Hình 3.25 Chuyển vị ngang nút 146, 92 thành xi lanh Hình 3.26 Vận tốc nút 146 thành xi lanh Hình 3.27 Vận tốc nút 92 thành xi lanh Hình 3.28 Gia tốc nút 146 thành xi lanh Hình 3.29 Lực tương tác Hình 3.30 Gia tốc nút 92 pít tơng thành xi lanh thành xi lanh Nhận xét:Nút số 92 (75,0,127,5), 146 (75,0,204) chọn để khảo sát thông số động học động lực học, quy luật chuyển vị nút nút 92,146 có dạng tương tự Tuy nhiên, nút 92 có chuyển vị lớn hơn, lực tương tác va đập lớn Ngoài ra, nút 92 nằm khoảng hai gối tựa xi lanh thân máy Vận tốc gia tốc dao động nút có thay đổi đột biến khu vực ĐCT Lực tương tác điểm C lớn điểm D 3.5 Kết luận chương • Thiết lập thuật toán chi tiết phương pháp số, để giải toán tương tác cụm PT-XL Miền thời gian khảo sát chu trình cơng tác động kỳ Tại thời điểm, xác định vị trí pít tơng theo phương y, phần tử xi lanh chịu tương tác với pít tơng Các ma trận (khối lượng, cản, độ cứng) véctơ lực nút, xác định thời điểm, tùy theo vị trí pít tơng Tích phân số thực theo phương pháp Newmark • Xây dựng chương trình máy tính ngơn ngữ Matlab thực thuật tốn thiết lập, cho phép xác định chuyển động pít tơng, biến dạng xi lanh, lực tương tác chúng, theo thời gian Đây kết mới, vừa mục tiêu vừa công cụ để nghiên cứu chương • Ví dụ số kiểm tra độ tin cậy thuật tốn chương trình lập tiến hành áp dụng tính với cụm PT - XL động D6, động diesel kỳ, tốc độ cao, làm mát nước Kết tính (vận tốc chuyển động ngang pít tơng) so sánh với kết nghiên cứu Mansouri (2005) Hai kết tương đối phù hợp quy luật, điều khẳng định độ tin cậy thuật tốn chương trình lập 15 16 Chương NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ KẾT CẤU VÀ LIÊN KẾT ĐẾN SỰ TƯƠNG TÁC CỦA CỤM PT- XL Nghiên cứu khảo sát dựa ba mơ hình: mơ hình khơng kể đến khe hở khơng tương tác; mơ hình có kể đến khe hở khơng tương tác; mơ hình có kể đến khe hở tương tác Trên sở khảo sát cụ thể cho cụm PT- XL động D6, áp dụng cho cụm PT-XL động khác 4.1 Mơ hình khơng kể đến khe hở không tương tác e Xc Y A D e t = eb = Xc = B C Hình 4.1 Mơ hình khơng kể đến khe hở khơng tương tác Mơ hình khơng kể đến khe hở khơng tương tác (Hình 4.1), chuyển động pít tơng xi lanh có bậc tự Lực tương tác điểm A, B, C, D thân pít tơng đặt lên thành xi lanh FIN (fA,fB,fC,fD) = , e t = e b = 0; X c = Các lực tác dụng lên pít tơng thể Hình 4.2 Hình 4.2 Các lực tác dụng lên pít tơng 4.2 Mơ hình có kể đến khe hở khơng tương tác Mơ hình này, pít tơng chuyển động ba bậc tự xi lanh Chuyển động ngang pít tơng chọn theo tọa độ suy rộng e t ,eb Mơ hình này, khơng xét biến dạng xi lanh ( x C = ) X e Xc Y A D et Xc = e t ≠ 0, eb ≠ ep B eb C Hình 4.3 Mơ hình có kể đến khe hở không tương tác Đây trường hợp riêng thuật tốn, chương trình máy tính gán giá trị mơ đun đàn hồi vật liệu xi lanh đủ lớn (E= 1030N/mm2) Mơ hình này, khảo sát ảnh hưởng khe hở Δ độ lệch cg khối tâm pít tơng đến lực tác dụng lên thành xi lanh va đập chúng 4.2.1 Ảnh hưởng khe hở Δ Các Hình 4.4; 4.5; 4.6; 4.7; 4.8; 4.9; 4.10 giới thiệu kết tính tốn chuyển vị ngang pít tơng bên khe hở PT-XL giá trị max, lực tác dụng lên thành xi lanh thống kê số lần gây va đập khe hở Δ thay đổi Hình 4.4 Chuyển vị ngang pít tơng với Δ = 0,15 mm Hình 4.5 Lực tác dụng lên thành xi lanh với Δ =0,15 mm Hình 4.6 Chuyển vị ngang pít tơng với Δ = 0,45 mm Hình 4.7 Lực tác dụng lên thành xi lanh với Δ =0,45 mm 17 18 Nhận xét: Nhìn chung, tăng cg giá trị max, lực tác dụng lên thành xi lanh C, D thân pít tơng tăng Tuy nhiên, mức độ tăng lực không nhiều Xuất khoảng giá trị cg = - mm Hình 4.8 Chuyển vị ngang pít tơng với Δ = 0,8 mm Hình 4.9 Lực tác dụng lên thành xi lanh với Δ =0,8 mm Anh huong cua khe ho delta den luc tac dung len xi lanh 100000 Luc (N) 50000 Các Hình 4.12; 4.13 thể kết khảo sát ảnh hưởng khe 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 mà lực tác dụng lên thành xi lanh nhỏ Tồn giá trị cg = mm lực tác dụng lên thành xi lanh cực tiểu Về số lần va đập PT- XL, tăng cg số lần va đập tăng (đặc biệt điểm C) Cũng giá trị c g = mm số lần va đập (tại điểm C lần, điểm D lần) 4.3 Mơ hình có kể đến khe hở có tương tác 4.3.1 Ảnh hưởng khe hở Δ PT – XL 0.9 hở Δ đến lực tương tác biến dạng thành xi lanh -50000 -100000 Delta (mm) Min_ fD Max_fD Min_fC Anh huong cua delta den luc tuong tac Max_fC 200000 Anh huong cua Cg den luc tac dung len xi lanh 60000 Luc (N) 40000 20000 -20000 10 11 -40000 -60000 Cg (mm) Min_fD Max_fD Min_fC Max_fC Hình 4.11 Ảnh hưởng cg đến lực tác dụng lên thành xi lanh Luc tuong tac (N) 100000 50000 -50000 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 -100000 -150000 Delta (mm) Min_fD Max_fD Min_fC Max_fC Hình 4.12 Ảnh hưởng khe hở Δ đến lực tương tác Anh huong cua delta den chuyen vi cua xi lanh Chuyen vi (mm) Hình 4.10 Ảnh hưởng Δ đến lực tác dụng lên thành xi lanh Nhận xét: Khi Δ = 0,1 – 0,2 mm, khoảng lực tác dụng lên thành xi lanh có giá trị nhỏ tăng chậm (đi ngang) Khi Δ > 0,2 mm lực tác dụng lên thành xi lanh tăng nhanh Cũng từ kết trên, chuyển dịch ngang số lần va đập pít tơng với thành xi lanh cho thấy: giảm khe hở, số lần va đập PT-XL (điểm C) tăng Do đó, vấn đề lựa chọn khe hở tính tốn thiết kế ngồi việc đảm bảo u cầu làm kín, giảm mài mịn… cần quan tâm đến tần suất va đập PT-XL để giảm rung động ồn tác động có hại khác 4.2.2 Ảnh hưởng độ lệch khối tâm pít tơng so với đường tâm pít tơng cg Hình 4.11 giới thiệu kết khảo sát ảnh hưởng độ lệch khối tâm so với đường tâm pít tơng, đến lực tác dụng lên thành xi lanh số lần va đập pít tơng với thành xi lanh 150000 0.03 0.02 0.01 0.00 -0.01 0.0 -0.02 -0.03 -0.04 -0.05 -0.06 -0.07 0.1 0.2 Min_nut 146 0.3 0.4 0.5 Delta (mm) Max_nut 146 0.6 0.7 Min_nut 92 0.8 0.9 1.0 Max_nut 92 Hình 4.13 Ảnh hưởng khe hở Δ đến chuyển vị xi lanh Đồ thị Hình 4.13, cho thấy: khoảng giá trị Δ = 0,05 − 0, mm lực tương tác tăng, giảm đột biến đạt cực đại Δ = 0,1 mm Khoảng giá trị Δ = 0, − 0,3mm giá trị lực tương tác giảm đạt Tồn miền giá trị khe hở Δ = 0, − 0,3 mm để lực tương tác đạt giá trị nhỏ Kết nghiên cứu ảnh hưởng khe hở Δ đến chuyển vị thành xi lanh cho thấy: khoảng giá trị Δ = 0,05 − 0, mm chuyển vị thành 19 20 Anh huong cua Cg den chuyen vi cua xi lanh Chuyen vi xi lanh (mm) xi lanh tăng, giảm đột biến đạt cực đại Δ = 0,1 mm với tăng, giảm đột biến đạt cực đại lực tương tác 4.3.2 Ảnh hưởng hệ số đàn hồi màng dầu k d Hình 4.14; 4.15 giới thiệu kết khảo sát ảnh hưởng hệ số đàn hồi k d màng dầu PT-XL đến lực tương tác biến dạng thành xi lanh Luc tuong tac (N) 10 Max_fD lg(kd) - Min_fC kd(N/mm) 0.01 10 12 Max_nut 146 Min_ nut 92 Max_nut 92 Hình 4.17 Ảnh hưởng cg đến chuyển vị thành xi lanh 0.00 10 -0.02 nhanh Đối với chuyển vị thành xi lanh, giá trị cg = cho lực tương tác chuyển vị thành xi lanh nhỏ nhất, khoảng < cg ≤ mm chuyển vị thành xi lanh giảm (chuyển vị đạt min) Trong khoảng < cg ≤ 2mm chuyển vị tăng đột biến có giá trị max, chuyển vị, khoảng < cg ≤ 5mm nhìn chung chuyển vị giảm (trừ giá trị max nút 92 tăng) Giá trị cg > mm chuyển vị tăng nhanh -0.03 -0.04 4.3.4 Ảnh hưởng độ lệch tâm chốt pít tơng cp kd(Nmm) Min.nut 146 Max.nut 146 Min.nut 92 Max.nut 92 Hình 4.15 Ảnh hưởng k d đến chuyển vị thành xi lanh 4.3.3 Ảnh hưởng độ lệch khối tâm pít tơng cg Hình 4.16; 4.17 giới thiệu kết tính khảo sát ảnh hưởng độ lệch tâm cg đến lực tương tác chuyển vị xi lanh Anh huong cua Cg den luc tuong tac 100000 50000 0 10 11 -50000 Hình 4.18; 4.19 giới thiệu kết khảo sát ảnh hưởng cp đến lực tương tác chuyển vị thành xi lanh Anh huong cua Cp den luc tuong tac 100000 Luc tuong tac (N) Chuyen vi (mm) tương đối ổn định (khơng tăng) Khi cg > mm lực tương tác tăng Max_fC 0.02 Luc tuong tac (N) Trong khoảng cg từ - 5mm giá trị max, lực tương tác Anh huong cua Kd den chuyen vi cua xi lanh -0.02 Cg (mm) Hình 4.14 Ảnh hưởng k d đến lực tương tác 0.00 Min_nut 146 Min_fD -0.01 0.02 -0.04 Anh huong cua kd den luc tuong tac 60000 40000 20000 -20000 -40000 -60000 -80000 -100000 0.04 -100000 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 -200000 -300000 -400000 -500000 -100000 Cp (mm) Cg (mm) Max_fC Max_fC Min_fD Min_fC Max_fD Min_fC Max_fC Max_fD Hình 4.16 Ảnh hưởng cg đến lực tương tác Hình 4.18 Ảnh hưởng cp đến lực tương tác 3.5 21 22 Anh huong cua h den chuyen vi cua xi lanh 0.10 Anh huong cua Cp den chuyen vi cua xi lanh 0.0 -0.2 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 -0.4 -0.6 -0.8 Chuyen vi (mm) Chuyen vi (mm) 0.2 0.05 0.00 -0.05 10 -0.10 Cp (mm) Min_Nut 146 Max_Nut 146 Min_Nut 92 -0.15 Max_Nut 92 h (mm) Hình 4.19 Ảnh hưởng cp đến chuyển vị thành xi lanh Nhận xét: Với cp = lực tương tác, chuyển vị thành xi lanh Tuy nhiên, khoảng khảo sát, tồn giá trị cp = 2– 2,5mm giá trị max, lực tương tác nhỏ Trong thực tế, động diesel áp suất lực khí cháy cuối hành trình nén hành trình cháy giãn nở lớn, nên lực ngang tác dụng lên hai phía thành xi lanh tương đối lớn, việc san lực ngang theo tiết diện ngang tương đối có ý nghĩa thực tiễn, nên thiết kế động diesel thường chọn cp = Độ lệch tâm chốt pít tơng thường có ý nghĩa với động xăng Tuy nhiên, việc làm lệch tâm ảnh hưởng đến động học động lực học cấu khuỷu trục truyền (CCKTTT), nên thực tế sử dụng phương pháp 4.3.5 Ảnh hưởng chiều dày thành xi lanh h Hình 4.20; 4.21 thể kết khảo sát ảnh hưởng chiều dày thành xi lanh h đến lực tương tác chuyển vị thành xi lanh Anh huong cua h den luc tuong tac 60000 Luc tuong tac (N) 40000 20000 -20000 10 11 -40000 -60000 -80000 -100000 h (mm) MinfD MaxfD MinfC MaxfC Hình 4.20 Ảnh hưởng h đến lực tương tác Min_nut 146 Max_nut 146 Min_nut 92 Max_ nut 92 Hình 4.21 Ảnh hưởng h đến chuyển vị thành xi lanh Nhận xét:Nhìn chung, tăng h lực tương tác tăng Đối với chuyển vị thành xi lanh tăng h từ - 6,5 mm chuyển vị giảm nhanh, khoảng h > 6,5 mm chuyển vị giảm ổn định 4.4 Kết luận chương Các tính tốn số, mơ hình cụ thể cụm PT-XL động D6 chế độ công suất định mức, Ne = 176,52 kW, ứng với số vòng quay n = 1800 v/ph Nhằm rút đánh giá ảnh hưởng số thông số kết cấu liên kết với hai thông số cần quan tâm : Lực tương tác biến dạng thành xi lanh • Trường hợp không kể đến khe hở không tương tác Mơ hình này, cho phép xác định quy luật động học, động lực học pít tơng theo phương thẳng đứng, lực mô men tác dụng lên pít tơng Đây nhóm thơng số vào quan trọng để tính tốn áp dụng mơ hình khác Tuy nhiên, mơ hình khơng có thơng số kết cấu xi lanh • Trường hợp có kể đến khe hở khơng tương tác - Ảnh hưởng Δ : khoảng Δ = 0,1 - 0,2 mm lực tác dụng lên thành xi lanh có giá trị nhỏ tăng chậm (đi ngang) Khi Δ > 0,2 mm lực tác dụng lên thành xi lanh tăng nhanh Cũng từ kết trên, chuyển dịch ngang số lần va đập pít tơng với thành xi lanh cho thấy: giảm khe hở, số lần va đập PT - XL (điểm C) tăng Việc lựa chọn khe hở PT-XL tính tốn thiết kế, ngồi việc đảm bảo yêu cầu làm kín, giảm mài mịn… cần quan tâm đến tần suất va đập PT-XL để giảm rung ồn tác động có hại khác 23 - Ảnh hưởng cg : độ lệch khối tâm cg , tăng cg giá trị max, lực tác dụng lên thành xi lanh C, D pít tơng tăng Tuy nhiên, mức độ tăng khơng nhiều Trong khoảng gía trị khảo sát, xuất khoảng giá trị cg = - mm để lực tác dụng lên xi lanh 24 nên việc san lực ngang theo tiết diện ngang tương đối có ý nghĩa thực tiễn Nên thiết kế động diesel thường chọn cp = Đối với động xăng, để giảm thiểu tiếng “gõ” va đập nhỏ Tồn giá trị cg = mm, lực tác dụng lên xi lanh đạt cực tiểu Về pít tơng, thường người ta khoan lệch bệ chốt phía chịu lực ngang lớn Tuy nhiên, cách dùng ảnh hưởng đến động học CCKTTT số lần va đập, tăng cg số lần va đập tăng (đặc biệt điểm C) Tại giá - trị cg = 5mm số lần va đập (tại C lần, D lần) kết phù hợp với lực tác dụng pít tơng cực tiểu • Trường hợp có kể đến khe hở có tương tác - Ảnh hưởng Δ : khoảng Δ = 0,05 − 0, mm lực tương tác, chuyển vị thành xi lanh tăng, giảm đột biến cực đại Δ = 0,1 mm Trong khoảng Δ = 0, − 0,3mm lực tương tác, chuyển vị giảm đạt Tồn miền giá trị khe hở Δ = 0, − 0,3mm lực tương tác, chuyển vị thành xi lanh đạt - Ảnh hưởng k d : với 1.974 e1< k d < 1.974e4N/mm lực tương tác nhỏ ( ≈ ), khoảng 1.974e4 ≤ k d ≤ 1.974e7N/mm giá trị lực tương tác tăng mạnh (tồn giá trị k d =1.974e5N/mm, mà lực tương tác, chuyển vị thành xi lanh max), k d ≥ 1.974e7/mm lực tương tác ổn định - Ảnh hưởng cg : khoảng cg từ 0- 5mm, giá trị max, lực tương tác tương đổi ổn định (không tăng), cg > mm lực tương tác tăng nhanh Với chuyển vị thành xi lanh, giá trị cg = lực tương tác, chuyển vị thành xi lanh Trong khoảng < cg ≤ mm chuyển vị thành xi lanh giảm (chuyển vị đạt min) khoảng < cg ≤ mm chuyển vị tăng đột biến có cực trị chuyển vị, khoảng < cg ≤ 5mm nhìn chung chuyển vị giảm (trừ giá trị max nút 92 tăng) Giá trị cg > mm chuyển vị tăng nhanh - Ảnh hưởng cp : cp = lực tương tác, chuyển vị thành xi lanh nhỏ Tuy nhiên, khoảng khảo sát, tồn cp = - 2,5 mm giá trị max, lực tương tác nhỏ Trong thực tế, động diesel, áp suất lực khí cháy cuối trình nén trình cháy giãn nở lớn, nên lực ngang tác dụng lên hai phía thành xi lanh tương đối lớn, Ảnh hưởng h: tăng h lực tương tác tăng Đối với chuyển vị thành xi lanh, tăng h từ – 6,5 mm chuyển vị giảm nhanh Tồn giá trị (ngưỡng) h = 6,5 mm chuyển vị nhỏ, khoảng h > 6,5 mm chuyển vị giảm ổn định KẾT LUẬN CHUNG Luận án đạt kết gồm : Đã trình bày cách hệ thống kết nghiên cứu nhiều tác giả ngồi nước vấn đề nghiên cứu Từ đó, tạm chia thành ba mơ hình: Khơng có khe hở khơng tương tác, có khe hở khơng tương tác; có khe hở có tương tác Lựa chọn mơ hình thứ hai để phát triển thành mơ hình nghiên cứu đề tài luận án Từ đó, mơ hình, phương trình, thuật tốn chương trình máy tính thiết lập thực tính tốn số áp dụng cho tính cho động D6, khảo sát ảnh hưởng thông số kết cấu liên kết đến tương tác cụm PT – XL ba trường hợp nêu Các kết nhận từ việc tính tốn nghiên cứu khảo sát phù hợp với thực tế mơ hình nghiên cứu tương tự cơng bố Từ đó, khẳng định tính đắn, độ tin cậy mơ hình, phương trình, thuật tốn chương trình lập Mơ hình học cụm PT – XL xây dựng, có xét đến yếu tố tương tác biến dạng thành xi lanh yếu tố phi tuyến kể đến khe hở pít tơng thành xi lanh, lực tương tác chúng thể thông qua môi trường trung gian màng dầu Thân pít tơng vật chuyển động song phẳng mặt phẳng chứa đường tâm xi lanh vuông góc với đường tâm chốt pít tơng Kết cấu thành xi lanh rời rạc hóa PPPTHH, với đàn hồi mô tả áo nước làm mát, chịu tác dụng lực tương tác có điểm đặt di động theo hành trình pít tơng theo phương thẳng đứng Các thông số cần xác định dịch chuyển ngang thân pít tơng (các điểm A, B, C, D thân pít tơng), lực tương tác chuyển vị ngang kết cấu thành xi lanh Mơ hình tổng quát xây dựng cho phép nghiên cứu trường hợp riêng lẻ, tùy theo điều kiện tốn mà khơng cần phải xây dựng mơ hình cho trường hợp riêng Đây kết tác giả Thiết lập hệ phương trình vi phân mơ tả tương tác thân pít tơng với phần tử 25 thuộc kết cấu thành xi lanh trực tiếp tiếp xúc tương tác với pít tơng, có ma trận véc tơ tải trọng nút chứa thành phần lực tương tác phi tuyến có điểm đặt thay đổi Đây kết tác giả Là sở thiết lập phương trình tồn hệ Thiết lập thuật tốn chi tiết chương trình máy tính phương pháp số với ngơn ngữ Matlab để giải tốn tương tác phi tuyến thân pít tơng thành xi lanh động Miền thời gian khảo sát chu trình cơng tác động kỳ Tại thời điểm, xác định vị trí pít tông theo phương thẳng đứng, PTHH kết cấu xi lanh chịu tương tác với pít tơng Các ma trận (khối lượng, cản, độ cứng) vectơ tải trọng nút xác định thời điểm, tùy theo vị trí pít tơng Tích phân số thực theo phương pháp Newmark, cho phép xác định chuyển động pít tơng theo phương ngang, biến dạng xi lanh lực tương tác chúng theo thời gian Đây kết mới, vừa mục tiêu vừa cơng cụ nghiên cứu luận án Ví dụ tính tốn số để kiểm tra độ tin cậy thuật tốn chương trình lập áp dụng tính cho cụm PT - XL động D6, động diesel kỳ tốc độ cao, làm mát nước Các tính tốn số cụm PT - XL động D6 rút nhận xét, đánh giá ảnh hưởng thông số kết cấu liên kết thông số cần quan tâm là: lực tương tác biến dạng thành xi lanh Tính tốn khảo sát tiến hành cho ba trường hợp nêu Kết nhận giá trị khoảng giá trị thông số kết cấu liên kết cụm PT XL để có lực tương tác chuyển vị thành xi lanh nhỏ (giá trị định lượng thơng số trình bày chi tiết chương 4) Các thơng số miền giá trị khuyến cáo thiết kế pít tơng, xi lanh nói chung động D6 nói riêng Điều chứng tỏ độ tin cậy mơ hình xây dựng luận án KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Qua nội dung nghiên cứu luận án, Tác giả luận án xin kiến nghị số hướng nghiên cứu sau: Nghiên cứu tương tác phi tuyến cụm PT-XL chế độ tốc độ chuyển tiếp Nghiên cứu sâu ảnh hưởng màng dầu bôi trơn (sự thay đổi bề dày chuyển động pít tơng khe hở, đặc tính động học nhiệt độ cao ), lớp áo nước làm mát bao quanh mặt ngồi xi lanh đến tính chất tương tác chúng Nghiên cứu tương tác pít tơng thành xi lanh có kể đến biến dạng pít tơng tải trọng nhiệt ... ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số kết cấu liên kết đến tương tác cụm pít tơng - xi lanh động cơ? ?? Mục đích nghiên cứu Mơ hình hố kết cấu xi lanh phương pháp phần tử hữu hạn (PPPTHH) Pít tơng chuyển động. .. Chương NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ KẾT CẤU VÀ LIÊN KẾT ĐẾN SỰ TƯƠNG TÁC CỦA CỤM PT- XL Nghiên cứu khảo sát dựa ba mơ hình: mơ hình khơng kể đến khe hở khơng tương tác; mơ hình có kể đến. .. NGHIÊN CỨU CHUYỂN ĐỘNG CỦA PÍT TƠNG TRONG XI LANH ĐỘNG CƠ VÀ SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA CHÚNG Trong chương này, trình bày mơ hình phương pháp tính liên quan đến chuyển động phụ pít tơng xi lanh động tương