BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN S ự NGUYỄN LÊ VĂN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ TẢI NHIỆT ĐẾN S ự TƯƠNG TÁC CỦA CẶP PÍT • • • TƠNG - XI LANH ĐỘNG CƠ DIESEL LAI MÁY PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - NĂM 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN S ự NGUYỄN LÊ VĂN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ TẢI NHIỆT ĐẾN S ự TƯƠNG TÁC CỦA CẶP PÍT • • • TÔNG - XI LANH ĐỘNG CƠ DIESEL LAI MÁY PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY Chuyên ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã số: 62 52 01 16 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS, TS Đào Trọng Thắng PGS, TS Lại Văn Định HÀ NỘI - NĂM 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận án cơng trình nghiên cứu riêng Các kết nghiên cứu kết luận nêu luận án trung thực, khơng chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận án Nguyễn Lê Văn ii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn thầy hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lại Văn Định, PGS.TS Đào Trọng Thắng tận tình hướng dẫn phương pháp nội dung nghiên cứu trình thực luận án Nhân dịp này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy PGS.TS Hà Quang Minh, PGS.TS Vy Hữu Thành, PGS.TS Nguyễn Hoàng Vũ, TS Nguyễn Trung Kiên thuộc Bộ môn Động cơ, Khoa Động lực, Học viện KTQS có nhiều ý kiến đóng góp quý báu cho việc thực luận án Tác giả xin trân trọng cảm ơn Bộ môn Động cơ, Khoa Động lực, Phòng Sau đại học, Học viện KTQS; Cục Kỹ thuật Hải quân, Nhà máy X46 Hải quân; thầy, nhà chuyên môn, chuyên gia đồng nghiệp Học viện KTQS người thân gia đình, bạn bè thường xuyên quan tâm, động viên, giúp đỡ nhiều mặt để tác giả hoàn thành luận án iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM Đ O A N i LỜI CẢM Ơ N ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT T Ắ T vi DANH MỤC CÁC BẢNG .viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ TH Ị xi MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ SỰ TƯƠNG TÁC CỦA CẶP PÍT TƠNG - XI LANH VÀ PHỤ TẢI NHIỆT ĐỘNG CƠ 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Đặc điểm kết cấu lắp ghép cặp pít tông - xi lanh động diesel lai máy phát tàu thủy 1.2.1 Đặc điểm kết cấu pít tơng 1.2.2 Đặc điểm kết cấu xi lanh 1.2.3 Đặc điểm lắp ghép cặp pít tơng - xi lanh 1.3 Các mô hình tương tá c 1.3.1 Mơ hình khơng có khe hở khơng có tương tác 1.3.2 Mơ hình có khe hở, khơng có tương tác 10 1.3.3 Mơ hình có khe hở, có tương tá c 15 1.4 Ảnh hưởng phụ tải nhiệt đến tương tác cặp pít tơng - xi lanh 25 1.4.1 Đặc điểm trình trao đổi nhiệt động đốt 25 1.4.2 Trao đổi nhiệt thành ống lót xi lanh nước làm mát 26 1.4.3 Ảnh hưởng rung động ống lót xi lanh đến cường độ trao đổi nhiệt 26 1.4.4 Các tiêu đánh giá phụ tải nhiệt 27 1.4.5 Ảnh hưởng phụ tải nhiệt đến biến dạng khe hở pít tơng xi lan h .27 1.5 Lựa chọn mô hình tính tốn .28 Kết luận chương 30 Chương MƠ HÌNH KHẢO SÁT SỰ TƯƠNG TÁC CỦA CẶP PÍT TƠNG - XI LANH KHI XÉT ĐẾN ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ TẢI NHIỆT 31 2.1 Đặt vấn đề 31 iv 2.2 Mơ hình tương tác cặp pít tơng - xi lanh 31 2.2.1 Mơ hình xác định chuyển động phụ pít tơng 32 2.2.2 Sự va đập pít tơng xi lanh 38 2.3 Mơ hình tính tốn trường nhiệt độ pít tơng xi lanh 42 2.3.1 Mơ hình hình họ c 42 2.3.2 Mơ hình tốn h ọ c 43 2.3.3 Các điều kiện biên tốn tính trường nhiệt đ ộ 45 2.3.4 Xác định trường nhiệt độ pít tơng xi lanh 48 2.3.5 Biến dạng nhiệt cặp pít tông xi lanh 50 2.3.6 Xác định khe hở nhiệt pít tơng xi lanh 51 2.4 Mô hình nghiên cứu ảnh hưởng phụ tải nhiệt đến tương tác cặp pít tơng - xi lanh 54 2.5 Lựa chọn phương pháp tính phần mềm tính to án 55 2.5.1 Các phương pháp tính tốn trường nhiệt độ lựa chọn phương pháp tín h 55 2.5.2 Các phương pháp tính tốn tương tác cặp pít tơng - xi lanh 59 Kết luận chương 60 Chương KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ TẢI NHIỆT TỚI SỰ TƯƠNG TÁC CỦA CẶP PÍT TƠNG - XI LANH ĐỘNG CƠ 6Ч 12/14 61 3.1 Đặc điểm kết cấu cặp pít tơng - xi lanh động 6Ч 12/14 61 3.1.1 Giới thiệu sơ động 6Ч 12/14 61 3.1.2 Giới thiệu sơ kết cấu ống lót xi lanh động 6Ч 12/14 62 3.1.3 Đặc điểm kết cấu pít tơng động 6Ч 12/14 63 3.2 Xây dựng mơ hình tính tốn cặp pít tơng - xi lanh động 6Ч 12/14 64 3.3 Xác định trường nhiệt độ khe hở nhiệt cặp pít tơng - xi lanh động 6Ч 12/14 65 3.3.1 Tính toán điều kiện ban đầu điều kiện biên cho toán xác định trường nhiệt độ 65 3.3.2 Xác định trường nhiệt độ trường biến dạng nhiệt cặp pít tơng - xi lan h 79 3.3.3 Xác định khe hở nhiệt cặp pít tơng - xi lanh 83 3.4 Tính tốn tương tác cặp pít tơng - xi lanh động 6Ч 12/14 85 3.4.1 Xây dựng sơ đồ thuật toán 85 3.4.2 Tính tốn tương tác cặp pít tơng - xi lanh động 6Ч 12/14 khơng có ảnh hưởng phụ tải nhiệt 88 v 3.4.3 Tính tốn tương tác cặp pít tơng - xi lanh có ảnh hưởng phụ tải nhiệt 91 3.5 Nhận xét, đánh giá kết .94 Kết luận chương 95 Chương NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 96 4.1 Mục đích nghiên cứu 96 4.2 Trang thiết bị phục vụ nghiên cứu thử nghiệm 96 4.2.1 Nguyên lí đặc tính kĩ thuật thiết bị đo nhiệt đ ộ 96 4.2.2 Nguyên lí hiệu chỉnh thiết bị đo nhiệt độ 103 4.2.3 Quy trình đo nhiệt độ cho thành ống lót xi lanh động c 104 4.2.4 Trang thiết bị thử nghiệm 104 4.3 Đo nhiệt độ thành ống lót xi lanh động 6^ 12/14 108 4.3.1 Lựa chọn vị trí đo 108 4.3.2 Phương pháp lấy số liệu 109 4.3.3 Kết đ o 110 4.4 Xử lí số liệu thực nghiệm .110 4.5 Đánh giá độ tin cậy mơ hình tính 114 Kết luận chương 117 KẾT LUẬN v À k iế n n g h ị 118 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO .121 PHỤ LỤC .126 Phụ lục Kết tính nhiệt độ, áp suất, hệ số truyền nhiệt lực ngang động 6^12/14 phần mềm Diesel - RK 127 Phụ lục Hệ số trao đổi nhiệt nhiệt độ bề mặt tính tốn ống lót xi lanh pít tơng động 6^12/14 130 Phụ lục Trường nhiệt độ trường biến dạng nhiệt ống lót xi lanh pít tơng động 6^12/14 chế độ (80, 40, 20)% tả i 132 Phụ lục Chương trình tính chuyển động phụ Matlab .134 Phụ lục Ảnh hưởng phụ tải nhiệt đến tương tác cặp pít tơng - xi lanh động 6^ 12/14 chế độ 80%, 40% 20% phụ tả i 137 Phụ lục Nhiệt độ thực nghiệm ống lót xi lanh 142 Phụ lục Biên thử nghiệm số hình ảnh thử nghiệm đo nhiệt độ ống lót xi lanh động 6^ 12/14 145 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt: ĐGD Điểm gốc ĐGT Điểm gốc GQTK Góc quay trục khuỷu PTHH Phần tử hữu hạn Kí hiệu : a Hệ số khuếch tán nhiệt b Hệ số ma sát (giảm chấn) c Nhiệt dung riêng vật liệu cp Độ cứng thân pít tơng [Ce] Ma trận nhiệt dung riêng phần tử D Đường kính xi lanh trạng thái nguội [D] Ma trận hệ số dẫn nhiệt {D} Ma trận đàn hồi vật liệu dp Đường kính pít tơng E Mơ đun đàn hồi vật liệu F Diện tích bề mặt vật rắn Fl Diện tích tiết diện ngang mặt cắt ống lót G Mô đun đàn hồi trượt ngang vật liệu H Khoảng cách từ trọng tâm đến đáy pít tơng IO Mơ men qn tính hệ pít tơng tâm chốt pít tơng IO1 Mơ men qn tính hệ pít tơng trọng tâm jy Gia tốc pít tơng chuyển động tịnh tiến k Hệ số phục hồi [Ke] Ma trận dẫn nhiệt phần tử l Chiều dài truyền m1 Khối lượng chuyển động tịnh tiến cấu khuỷu trục truyền Mk Mơ men lật lực khí thể pít tơng quay quanh trục chốt pít tơng Mmc Mơ men ma sát chốt pít tơng N Lực ngang tác dụng vng góc với thành xi lanh n Tốc độ động Nvd Lực va đập pít tơng lên ống lót xi lanh Pj Lực qn tính chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến pk Áp suất khí thể [J/kg.K] [N.m2] [m] [m] [Pa] [m2] [m2] [Pa] [m] [kg.m2] [kg.m2] [m/s2] [m] [kg] [N.m] [N.m] [N] [v/ph] [N] [N] [N/m2] vii Pk Pmx Ptt Pe q Q1 Q2 Q3 Q4 R Sy T t0 ts V v0 x x0 y a ag p Y Ă s {s} {s^} i ^1 ^2 A V p 'm T X Lực khí thể Lực ma sát xéc măng với rãnh Lực tác dụng dọc theo đường tâm truyền Lực tổng hợp Dòng nhiệt theo hướng định Nhiệt lượng cấp cho hệ vật Nhiệt lượng sản sinh lòng hệ vật Nhiệt lượng thoát khỏi hệ vật Sự thay đổi nội hệ vật Bán kính quay trục khuỷu Chuyển vị pít tơng chuyển động tịnh tiến Nhiệt độ Thời gian ban đầu Thời gian dịch chuyển hết khe hở A Thể tích vật rắn Vận tốc ban đầu va đập Dịch chuyển theo phương ngang Tọa độ lực va đập Khoảng cách đến trọng tâm Hệ số trao đổi nhiệt Hệ số trao đổi nhiệt bề mặt theo góc quay trục khuỷu Góc nghiêng đường tâm truyền so với đường tâm xi lanh Góc quay pít tơng quanh trọng tâm Khe hở pít tơng - xi lanh Hiệu dịch chuyển pít tơng độ lệch ống lót xi lanh Véc tơ biến dạng tổng Véc tơ biến dạng nhiệt Hệ số kết cấu Hệ số dẫn nhiệt vật thứ Hệ số dẫn nhiệt vật thứ hai Hệ số giãn nở nhiệt Hệ số Poisson Khối lượng riêng vật liệu Véc tơ ứng suất Hệ số kì Góc quay trục khuỷu Giá trị riêng Vận tốc góc trục khuỷu [N] [N] [N] [N] [J/m] [J] [J] [J] [J] [m] [m] [K], [0C] [s] [s] [m3] [m/s] [m] [m] [m] [W/m2] [W/m2.K] [độ] [độ] [mm] [W/m.K] [W/m.K] [k -1] [kg/m3] [độ] [rad/s] viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Đặc tính vật liệu gang hợp kim chế tạo ống lót CЧ24-44 65 Bảng 3.2 Đặc tính vật liệu gang hợp kim chế tạo thân máy CЧ18-36 66 Bảng 3.3 Đặc tính vật liệu nhơm rèn A K .76 Bảng 3.4 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu nhiệt độ bề mặt tính tốn ống lót xi lanh động 6Ч12/14 chế độ 100% tải 80 Bảng 3.5 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu nhiệt độ bề mặt tính tốn pít tơng động 6Ч12/14 chế độ 100% tải 80 Bảng 3.6 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu nhiệt độ bề mặt tính tốn ống lót xi lanh động 6Ч12/14 chế độ 60% tải 80 Bảng 3.7 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu nhiệt độ bề mặt tính tốn pít tơng động 6Ч12/14 chế độ 60% tải 81 Bảng 3.8 Các thơng số hệ pít tơng động 6Ч 12/14 để tính chuyển động phụ .87 Bảng 3.9 Giá trị ban đầu sử dụng tính lực va đập pít tơng với xi lanh chế độ 100% tải khơng có ảnh hưởng phụ tải nhiệt .90 Bảng 3.10 Các thơng số đầu vào dùng để tính lực va đập pít tơng với xi lanh chế độ 100% tả i 92 Bảng 3.11 Các thông số đầu vào dùng để tính lực va đập pít tơng với xi lanh chế độ 60% tả i 93 Bảng 3.12 So sánh ảnh hưởng phụ tải nhiệt đến chuyển động phụ pít tơng động 6Ч 12/14 94 Bảng 3.13 So sánh ảnh hưởng phụ tải nhiệt đến lực va đập pít tơng lên xi lanh động 6Ч 12/14 95 Bảng 4.1 Đặc tính loại cặp nhiệt 102 Bảng 4.2 Các thông số môi trường thử nghiệm 110 Bảng 4.3 Nhiệt độ điểm đo ống lót xi lanh động 6Ч 12/14 chế độ 60% tải 112 Bảng 4.4 Nhiệt độ trung bình điểm đo ống lót xi lanh động 6Ч 12/14 chế độ không tả i 113 136 end %Tinh van toc cac mat cat for i=1:n vy1(i)=td1 (i)A2*dN(i)/(2*m)-td1 (i)*Pmx/m+y1 *(c*td1(i)A2*dN(i)/(2*Io1)-td1 (i)*Mmc/Io1)y1 *delt1(i)*10A-5*td1(i)A2*dP(i)/(4*Io); end for i=1:n vy2(i)=td2(i)A2*dN(i)/(2*m)-td2(i)*Pmx/m+y2*(c*td2(i)A2*dN(i)/(2*Io1)-td2(i)*Mmc/Io1)y2*delt2(i)*10A-5*td2(i)A2*dP(i)/(4*Io); end for i=1:n vy3(i)=td3(i)A2*dN(i)/(2*m)-td3(i)*Pmx/m+y3*(c*td3(i)A2*dN(i)/(2*Io1)-td3(i)*Mmc/Io1)y3*delt3(i)*10A-5*td3(i)A2*dP(i)/(4*Io); end %Tinh van toc phan than tren mep day pit tong cham xi lanh for i=1:n vtt1 (i)=td1 (i)A2*dN(i)/(2*m)-td1 (i)*Pmx/m+y1*c*td1 (i)A2*dN(i)/(2*Io1)-y1*delt1(i)*10A5*td1(i)A2*dP(i)/(4*lo)+(H-y1)*td1(i)A2*dN(i)*(y1-c)/(2*Iz); end for i=1:n vtt2(i)=td2(i)A2*dN(i)/(2*m)-td2(i)*Pmx/m+y2*c*td2(i)A2*dN(i)/(2*Io1)-y2*delt2(i)*10A5*td2(i)A2*dP(i)/(4*lo)+(H-y2)*td2(i)A2*dN(i)*(y2-c)/(2*Iz); end for i=1:n vtt3(i)=td3(i)A2*dN(i)/(2*m)-td3(i)*Pmx/m+y3*c*td3(i)A2*dN(i)/(2*Io1)-y3*delt3(i)*10A5*td3(i)A2*dP(i)/(4*lo)+(H-y3)*td3(i)A2*dN(i)*(y3-c)/(2*Iz); end % Tao ma tran du lieu B(:,1)=x'; B(:,2)=td01'; B(:,3)=gama0'; B(:,4)=vy01'; B(:,5)=vtt01'; B(:,6)=td02'; B(:,7)=vy02'; B(:,8)=vtt02'; B(:,9)=td03'; B(:,10)=vy03'; B(:,11)=vtto3'; B(:,12)=td1'; B(:,13)=gama1'; B(:,14)=vy1'; B(:,l5)=vtt1'; B(:,16)=td2'; B(:,17)=gama2'; B(:,18)=vy2'; B(:,19)=vtt2'; B(:,20)=td3'; B(:,21)=gama3'; B(:,22)=vy3'; B(:,23)=vtt3'í B; Tenfile='D:\Tinhvantoc.xlsx'; C={'Anpha','td01','Gama0','Vy01','Vtt01','td02','Vy02','Vtt02','td03','Vy03','Vtt03','td1 ','Gama1 ','Vy1',' Vtt1','td2','Gama2','Vy2','vtt2','td3','Gama3','Vy3','Vtt3'}; sheet = 5; xlRange = 'A1'; xlswrite(Tenfile,C,sheet,xlRange) Tenfile='D:\Tinhvantoc.xlsx'; D = {'Che 20% tai'}; sheet = 5; xlRange = 'A2'; xlswrite(Tenfile,D,sheet,xlRange) Tenfile='D:\Tinhvantoc.xlsx'; sheet = 5; xlRange = 'A5'; xlswrite(Tenfile,B,sheet,xlRange) 137 Phụ lục Ảnh hưởng phụ tải nhiệt đến tương tác cặp pít tơng - xi lanh động 6H 12/14 chế độ 80%, 40% 20% phụ tải P15.1 Ảnh hưởng phụ tải nhiệt đến chuyển động phụ Hình Pl5.1 Chuyển động ngang m ặt cắt 1, pít tơng động 6H 12/14 chế độ 80% tải Hình Pl5.2 Chuyển động ngang m ặt cắt góc quay khe hở pít tơng động 6H 12/14 chế độ 80% tải Ở chế độ 80% tải, có ảnh hưởng phụ tải nhiệt vận tốc chuyển động ngang pít tơng ba mặt cắt 1, 2, giảm 37,6%; 31,2% 34% cịn góc quay pít tơng khe hở giảm 43,7% 138 Hình Pl5.3 Chuyển động ngang m ặt cắt 1, pít tơng động 6H 12/14 chế độ 40% tải Hình Pl5.4 Chuyển động ngang m ặt cắt góc quay khe hở pít tơng động 6H 12/14 chế độ 40% tải Ở chế độ 40% tải, vận tốc chuyển động ngang pít tơng giảm 21,5%; 15,4% 18,1% cịn góc quay giảm 23,4% Hình Pl5.5 Chuyển động ngang m ặt cắt 1, pít tơng động 6H 12/14 chế độ 20% tải 139 Hình P15.6 Chuyển động ngang m ặt cắt góc quay khe hở pít tơng động 6H 12/14 chế độ 20% tải Ở chế độ 20% tải, vận tốc chuyển động ngang pít tơng giảm 16,5%; 11,9% 14,1% cịn góc quay giảm 18,7% P15.2 Ảnh hưởng phụ tải nhiệt đến lực va đập p tơng với xi lanh Bảng P15.1 Giá trị góc quay trục khuỷu, vận tốc, lực ngang sử dụng tính lực va đập pít tơng với xi lanh chế độ 80% tải G ©> O ị ộ q ] u a K hơng có ảnh hưởng phụ tải nhiệt Có ảnh hưởng phụ tải nhiệt Vận tơc Lưc ngang Góc quay Vận tơc Lưc ngang Khe hở Khe hở nhiệt [m] [m/s] ■ [N] nhiệt [m] [m/s] ■ [N] [độ] 365 32.10"5 0,1694 1364 365 17,99 10-5 0,1231 1364 374 32.10"5 0,1447 3665 374 17,75 10-5 0,1041 3665 385 32.10"5 -0,0512 5485 385 17,24 10-5 - 0,0212 5485 va đập pít tơng với xi lanh chế độ 40% tải K hơng có ảnh hưởng phụ tải nhiệt Có ảnh hưởng phụ tải nhiệt Vận tơc Lưc ngang Góc quay Vận tơc Lưc ngang Góc quay Khe hở Khe hở nhiệt [m] [m/s] ■ [N nhiệt [m] [m/s] ■ [N1 [độ] [độ] 364 32.10-5 0,1449 753 360 24,5 10-5 0,1269 -37 375 32.10-5 0,0851 2014 375 24,41 10-5 0,072 2014 378 32.10-5 0,036 2073 378 24,37 10-5 0,0304 2073 Bảng P15.3 Giá trị góc quay trục khuỷu, vận tốc, lực ngang sử dụng tính lực va đập pít tơng với xi lanh chế độ 20% tải K hơng có ảnh hưởng phụ tải nhiệt Có ảnh hưởng phụ tải nhiệt Vận tơc Lưc ngang Góc quay Vận tơc Lưc ngang Góc quay Khe hở Khe hở nhiệt [m] [m/s] ■ [N] nhiệt [m] [m/s] ■ [N] [độ] [độ] 364 32.10-5 0,1452 -34 360 26,03 10-5 0,1278 -34 375 32.10-5 0,0803 1839 375 25,95 10-5 0,0704 1839 378 32.10-5 -0,0249 1882 378 25,92 10-5 -0,0219 1882 140 Lực va đập pít tống vào xi lanh chế độ 40% tải vận tốc chuyển động ngang lớn Lực va đập, [N] Lực va đập pít tông vào xi lanh chế độ 8096 tải vận tốc chuyến động ngang lởn vmai T hời gian va đập, [s] »Khơng có ánh hướng phu tải nhiệt Thời gian va dập, [s] ■ Khơng có ành hưởng cùa phụ tầl nhiệt ảnh hường cùa phụ tải nhiệt ảnh hường phụ tài nhiệt Hình P15.7 Lực va đập pít tơng với xi lanh động 6H 12/14 với Vmax chế độ 80% 40% tải Lự c va đập pít tơng vào xi lanh chê độ 20% tải vận tốc chuyển động ngang lớn v max z CL -5000 53' -10000 b- -15000 0,00001 0,00002 0,00003 0,00004 0,00005 Thời gian va đập, [s] Khơng có ảnh hưởng phụ tải nhiệt ảnh hưởng phụ tải nhiệt Hình P15.8 Lực va đập pít tơng với xi lanh động 6H 12/14 với Vmax chế độ 20% tải ^ Khi có ảnh hưởng phụ tải nhiệt, trường hợp vmax lực va đập giảm lần ỵt 26,6%; 12,03% 11,4% tương ứng với chế độ 80%, 40% 20% tải Lực va đập pít tơng vào xi lanh chế độ 4Ữ% tải lực ngang vận tốc ngang đêu lớn Lực va đập, [N] Lực va đập pít tổng vào xi lanh chê'độ 80% tải lực ngang vận tốc ngang lớn Thời gian va đập, [s] ■Khơng có ành hường cùa phụ tải nhiệt Có ành hường phụ tài nhiệt Thời gian va đập, [&] ■Khơng có ảnh hường cùa phụ tải nhiệt Có ảnh hường cùa phụ tài nhiệt Hình P15.9 Lực va đập pít tơng với xi lanh động 6H 12/14 với v N lớn chế độ 60% 40% tải 141 Hình P15.10 Lực va đập pít tơng với xi lanh động 6H 12/14 với v N 1ớn chế độ 20% tải Khi có ảnh hưởng phụ tải nhiệt, trường hợp v N lớn lực va đập giảm 32,7%; 14,7% 18,9% tương ứng với chế độ 80%, 40% 20% tải Lực va đập plt tông vào xi lanh chế độ 80% tải lực ngãng lớn Lực va đập pít tông vào xi lanh chế độ 40% tải khỉ lực ngang lớn Lực va đập, [N ] Lực va đập, [IM] Nm» 0,00001 0,00002 0,00003 № * ■ w -| c1 ■Có ành hường phụ tải nhiệt Í T ¥ r 0,00001 Thời gian va đặp, [s] •Khơng có ành hưởng cùa phu tài nhiệt lỉi / J 0,00002 0,00003 Thời gian va đập, [s] — Không có ảnh hường phụ tảĩ nhiệt 0,00004 0,00005 ảnh hưởng cùa phụ tải nhiệt Hình P15.11 Lực va đập pít tơng với xi lanh động 6H 12/14 với Nmax chế độ 60% 40% tải Hình P15.12 Lực va đập pít tơng với xi lanh động 6H 12/14 với Nmax chế độ 20% tải Khi có ảnh hưởng phụ tải nhiệt, trường hợp Nmax lực va đập giảm 55,3%; 14,5% 12,7% tương ứng với chế độ 80%, 40% 20% tải Phụ• lục Nhiệt độ• thực nghiệm ốngo lót xi lanh • • • o • Bảng P16.1 Nhiệt độ điểm đo ống lót xi lanh động 6^ 12/14 chế độ không tải MC1.2 80,68 80,71 80,71 80,71 80,74 80,74 80,74 80,61 80,61 80,61 MC1.3 77,49 77,74 78,02 78,39 78,39 78,52 79,01 79,17 79,29 79,42 MC2.1 72,29 72,32 72,32 72,32 72,35 72,35 72,35 72,35 72,22 72,22 MC2.2 73,17 73,20 73,20 73,20 73,23 73,23 73,23 73,11 73,11 73,11 MC2.3 73,55 73,58 73,58 73,58 73,61 73,61 73,61 73,61 73,48 73,61 MC2.4 69,92 69,66 69,66 69,79 69,66 69,41 69,56 69,69 69,72 69,72 MC3.1 57,44 57,73 57,73 57,73 57,63 57,50 57,50 57,11 57,37 57,11 MC3.2 58,09 58,12 58,12 58,12 58,15 58,02 58,02 58,15 58,15 58,02 MC3.3 58,74 58,64 58,90 58,64 58,54 58,80 58,93 58,02 58,28 57,89 MC3.4 55,88 55,26 56,17 18,90 55,94 55,94 56,07 56,20 55,81 55,55 MC4.1 48,69 48,82 48,85 48,85 48,85 48,85 48,72 48,62 48,62 48,48 MC4.2 51,03 51,06 51,19 51,46 51,75 51,75 51,88 51,75 51,35 51,22 MC4.3 51,56 52,24 18,90 52,24 51,88 51,75 51,62 51,35 51,75 52,27 MC4.4 47,44 47,73 47,83 47,70 47,70 47,33 47,33 47,30 47,47 47,33 82,56 81,69 82,73 72,18 74,07 74,57 71,05 56,93 56,93 58,49 55,37 50,47 50,11 50,77 49,84 82,31 81,69 82,60 72,18 74,07 74,57 70,92 56,80 57,06 58,75 55,89 50,47 50,11 50,91 49,71 81,90 81,69 82,85 72,31 74,07 74,57 70,92 56,93 57,19 58,75 56,15 50,33 50,25 50,77 49,84 81,78 81,81 82,73 72,31 74,07 74,57 70,79 56,93 57,19 58,75 55,89 50,33 50,25 50,51 49,71 81,65 81,81 82,48 72,43 74,20 74,70 70,92 56,67 57,19 58,23 56,15 50,47 50,11 51,04 49,71 81,90 81,97 82,60 72,46 74,23 74,73 71,40 56,96 57,22 58,39 56,05 50,60 50,28 50,54 49,58 81,78 82,06 82,35 72,56 74,32 74,70 70,89 56,93 57,32 58,49 56,02 50,60 50,51 50,64 49,58 81,41 82,09 82,51 72,72 74,35 74,86 70,86 56,83 57,35 58,65 55,92 50,63 50,41 50,80 49,71 81,53 82,22 82,76 72,72 74,35 74,86 70,35 56,96 57,61 58,65 56,05 50,63 50,67 50,94 49,71 81,28 82,22 83,25 72,84 74,48 74,98 70,45 56,83 57,74 58,52 55,92 50,76 50,54 50,80 49,74 81,25 82,34 83,41 72,84 74,60 74,98 70,57 57,22 57,74 59,30 56,18 50,53 50,54 50,54 49,84 81,25 82,34 83,28 72,97 74,60 75,11 70,19 57,35 57,61 59,43 56,57 50,39 50,54 50,80 49,71 81,62 82,46 83,31 72,97 74,73 75,11 70,16 57,35 57,74 59,30 56,31 50,29 50,94 50,80 49,71 142 MC1.1 77,37 77,25 77,25 77,12 77,00 77,03 77,03 76,90 76,90 76,90 Bảng Pl6.2 Nhiệt độ điểm đo ống lót xi lanh động 6Ч 12/14 chế độ 20% tải MC1.2 1Q8,11 1Q8,47 1Q8,85 1Q9,Q9 1Q9,Q9 1Q8,85 1Q8,62 1Q8,41 1Q8,53 MC1.3 1Q6,1Q 1Q6,57 1Q6,84 1Q7,19 1Q7,31 1Q7,67 1Q7,91 1Q8,29 1Q8,53 MC2.1 91,Q6 91,18 91,7Q 92,19 92,55 93,Q4 93,28 93.55 93.55 MC2.2 91,67 91,91 92,19 92,43 92,55 92,67 92,92 93,Q7 93,31 MC2.3 92,16 92,52 92,8Q 92,92 93,Q4 93,28 93,52 93,8Q 93,92 MC2.4 93,86 93,98 94,35 94,62 94,74 94,99 95,35 95,47 95,35 MC3.1 66,53 66,66 66,78 66,94 67,Q7 67,2Q 67,45 67,2Q 67,33 MC3.2 69,Q5 69,Q5 68,95 69,2Q 69,33 69,2Q 69,33 69,74 69,87 MC3.3 69,81 69,3Q 69,84 69,96 7Q,Q9 7Q,6Q 69,71 69,74 7Q,25 MC3.4 65,Q9 65,22 64,99 65,12 64,1Q 65,12 65,25 65,54 65,15 MC4.1 52,91 52,78 52,68 53,Q7 53,2Q 53,46 53,46 53,62 54,15 MC4.2 54,44 54,83 54,18 54,Q5 54,Q5 54,21 54,21 54,34 54,47 MC4.3 57,61 57,74 57,77 57,77 58,29 57,9Q 57,9Q 57,8Q 58,Q6 MC4.4 53,17 53,Q4 53,2Q 53,33 53,46 53,2Q 53,2Q 53,1Q 53,23 1Q6,38 114,42 115,6Q 98,23 98,47 99,55 99,69 71,86 71,37 71,75 66,4Q 55,64 61,94 59,69 54,33 1Q6,5Q 114,42 115,6Q 98,23 98,47 99,55 99,57 71,35 71,5Q 72,39 66,91 55,77 61,94 59,82 54,33 1Q6,5Q 114,42 115,48 98,23 98,47 99,55 99,45 71,47 71,63 72,26 66,91 55,64 61,81 59,43 54,33 1Q6,62 114,42 115,48 98,23 98,47 99,55 99,45 71,6Q 71,63 72,14 66,27 55,64 61,68 59,95 54,46 1Q6,74 114,42 115,48 98,23 98,47 99,55 99,45 71,6Q 71,88 71,88 67,68 55,51 61,81 59,3Q 54,33 1Q6,86 114,66 115,48 98,23 98,47 99,55 99,33 71,86 71,37 72,Q1 65,76 55,9Q 61,52 59,69 54,2Q 1Q6,98 114,77 115,6Q 98,23 98,59 99,55 99,21 71,6Q 71,37 72,14 66,53 55,77 61,52 59,56 54,2Q 1Q7,Q9 114.89 115,6Q 98,47 98,47 99,55 99,33 -29,51 71,37 72,26 66,53 55,9Q 61,42 59,17 54,2Q 1Q7,Q9 115,6Q 1'15','6'Q' 98,59 98,47 99,43 99,45 72,87 71,5Q 71,37 66,66 55,9Q 61,55 59,43 54,2Q 1Q7,21 114.89 114.89 98,83 98,35 99,55 99,33 72,94 71,63 71,37 66,53 55,9Q 61,68 59,3Q 54,2Q 1Q7,21 114,89 115,6Q 98,83 98,35 99,43 99,33 72,69 71,5Q 72,26 67,42 55,77 61,97 59,69 54,46 1Q7,36 114,92 115,63 98,74 98,38 99,58 99,36 72,66 71,4Q 72,Q4 68,Q9 55,67 61,84 59,46 54,36 1Q7,45 115,Q1 115,6Q 98,59 98,47 99,55 99,36 72,66 71,5Q 72,14 67,3Q 55,77 61,74 59,56 54,33 1Q7,33 115,24 115,6Q 98,83 98,47 99,43 99,48 72,53 71,75 72,14 67,17 55,51 61,87 59,95 54,2Q 1Q7,21 115,Q1 115,6Q 98,71 98,47 99,67 99,48 72,5Q 71,75 72,26 66,66 55,77 62,QQ 59,82 54,2Q 143 M C l.l 1Q4,Q8 1Q4,55 1Q5,Q6 1Q5,41 1Q6,13 1Q6,36 1Q6,96 1Q6,99 1Q7,34 Bảng Pl6.3 Nhiệt độ điểm đo ống lót xi lanh động 6Ч 12/14 chế độ 40% tải MC1.2 137,76 137,99 138,44 138,44 138,7Q 138,7Q 138,81 138,76 138,99 139,36 139,73 MC1.3 138,17 138,Q6 138,28 138,42 138,65 138,88 139,22 139,44 139,78 14Q,12 14Q,57 MC2.1 117,2Q 117,31 117,43 117,58 117,81 117,93 118,Q5 118,17 118,52 118,63 118,63 MC2.2 112,42 112,66 112,89 113,Q4 113,28 113,63 113,86 114,1Q 114,45 114,8Q 115,Q4 MC2.3 113,48 113,72 113,72 114,1Q 113,98 114,33 114,57 114,57 114,8Q 115,51 115,74 MC2.4 11Q,89 111,12 111,24 111,39 111,74 111,98 112,22 112,45 112,69 113,16 113,28 MC3.1 74,46 74,84 75,48 75,98 76,49 76,49 76,74 76,74 76,86 76,74 77,12 MC3.2 78,18 78,31 78,68 78,84 78,59 79,34 79,34 79,34 79,34 79,72 79,72 MC3.3 79,94 8Q,Q6 8Q,31 79,72 79,97 8Q,34 8Q,59 8Q,59 81,Q9 81,Q9 8Q,46 MC3.4 72,77 73,53 73,65 73,3Q 72,93 73,81 73,56 73,43 73,94 73,94 73,3Q MC4.1 61,28 61,41 61,28 61,15 61,15 61,28 61,15 61,18 61,31 61,31 61,Q5 MC4.2 6Q,6Q 6Q,73 6Q,73 6Q,89 61,Q2 61,15 6Q,89 6Q,76 6Q,63 61,15 61,4Q MC4.3 63,7Q 63,83 63,44 64,24 64,24 64,12 65,15 65,15 64,5Q 64,5Q 64,5Q MC4.4 59,3Q 59,43 59,3Q 59,2Q 59,Q7 59,2Q 58,81 59,2Q 59,46 59,72 59,2Q 143,13 144,73 145,85 121,76 12Q,28 121,21 117,13 79,95 81,Q4 81,79 74,Q1 61,95 63,53 62,5Q 6Q,56 143,36 144,73 145,74 121,88 12Q,28 12Q,98 117,13 79,67 81,Q4 81,54 74,77 61,95 63,53 62,63 6Q,95 143,44 144,85 145,74 122,24 12Q,28 121,21 117,13 79,55 8Q,91 81,66 74,13 62,21 63,66 62,76 6Q,56 143,22 144,73 145,74 122,47 12Q,28 121,33 117,Q1 79,92 81,Q4 82,Q4 74,13 62,21 63,41 63,79 6Q,56 143,1Q 144,62 145,63 122,59 12Q,4Q 121,1Q 117,13 79,55 81,Q4 81,91 75,Q2 62,11 63,41 63,66 6Q,69 143,13 144,51 145,52 122,59 12Q,52 121,33 117,25 79,8Q 8Q,54 81,66 73,88 61,98 63,53 61,34 6Q,56 142,91 144,65 145,66 122,59 12Q,66 121.13 117,39 79,55 8Q,94 81,44 75,17 61,98 63,44 62,66 6Q,33 143,Q2 144,65 145,55 122,94 12Q,66 121.13 117,51 79,42 8Q,82 81,69 74,42 62,Q1 63,31 64,6Q 6Q,46 143,25 144,88 145,66 122,94 12Q,78 121,36 117,63 79,33 81,Q7 81,57 74,67 62,14 63,Q5 64,34 6Q,2Q 143,59 144,99 146,11 123,17 12Q,78 121,48 117,51 79,83 81,Q7 81,32 74,29 62,Q1 63,Q5 64,21 6Q,Q7 143,7Q 144,99 145,88 123,17 12Q,78 121,36 117,51 79,2Q 8Q,69 82,19 74,42 62,14 63,18 64,34 6Q,Q7 143,59 144,91 146,Q3 123,Q5 12Q,69 121,39 117,54 79,45 8Q,47 81,97 75,2Q 62,17 63,21 62,Q4 6Q,1Q 143,47 144,91 145,8Q 123,17 12Q,69 121,Q4 117,54 79,2Q 8Q,85 81,72 75,Q8 62,Q4 63,Q8 63,85 6Q,1Q 144 M C l.l 139,23 139,23 139,91 139,57 139,57 139,79 139,57 139,79 14Q,Q2 14Q,25 14Q,Q2 145 Phụ lục Biên thử nghiệm số hình ảnh thử nghiệm đo nhiệt độ ống lót xi lanh động 6H 12/14 CỘ N G HÒA XẢ HỘI CHỦ NG H ĨA V IỆT NAM Độc lập —T ự —Hạnh phúc Hải Phòng, ngày 15 tháng năm 2011 BIÊN BẢN T H Ử NGHIỆM Căn vào kết tiến độ thực đề tài cấp Tống cục Kỹ thuật “Nghiên cứu, thiết kế, chế thư ong lót xi lanh động LỈ 12/14 tàu Hai quản Ban đề tài kết hợp với nhà máy X46 Hải quân tiến hành thử nghiệm kết nghiên cứu đề tài Thời gian: từ ngày 6/4/2011 đến 15/4/201 Địa điêm thử nghiệm: Trạm lượng, N hà máy X46 Hải quân, Hải Phòng I Thành phần thử nghiệm 2// Phạm Hùng Sáng 1// N guyễn Lê Văn 3/ N guyễn Thành Long 4/ QNCN Ngô Đức Hạnh Ọuản đốc PX Động lực Thành viên Ban đề tài Thành viên Ban đề tài Trương phòng Vật tư X46 Cán bọ KCS X46 II Thiết bị thử nghiệm - Đ ộng lai máy phát 6M 12/14: K 5 -rO C T 10150-62, công suất 115 c v (72 kW ), tốc độ định mức 1500 v/ph, năm sản xuất 1968 lắp ống lót xi lanh kết nghiên cứu đề tài, ống lót xi lanh Nga kw, 50 kw - M áy phát điện: công suất 60 - Dàn điện trở công suất 65 III Nội dung thử nghiệm - C hạy rà động - Chạy có tải động - Đo nhiệt độ ống lót xi lanh IV Kêt thử nghiệm / Chạy rà động Hz, 380 V, 1500 v/ph 146 1ừ chiêu 6/4 đên 7/4/2011 tiến hành chạy rà động cơ, ống lót xi lanh hoạt động đảm bảo, vòng quay động cơ: 1500 v/ph, nhiệt độ dầu bôi trơn 60°c, nhiệt độ nước làm mát 40°c Đo nhiệt độ ống lót xi lanh: - 9h07, /4 /2 1 đo nhiệt độ ống lót xi lanh Nga chế tạo - 10h37, 14h06 6/4/2011 đo nhiệt độ ống lót xi lanh Việt chế tạo - 8h29, 14h52 7/4 /2 11 đo nhiệt độ ống lót xi lanh N ga chế tạo C h y th tải đ ộ n g CO' Báng 1ỂThông số hoạt động tổ họp diesel - máy phát K559 o/ Thòi C hỉ sô động CO' Chi sô dàn điện trỏ' thử /0 Ghi gian cơng suất Vịn« quay Ap st dầu (v/ph) (kG/cm2) Ngày 8/4/2011 9h20 1500 7,5 9h30 1500 7,5 9h45 1500 7,0 1Ohl 1500 7,1 10h20 1480 7,1 10h40 1470 7,1 10h45 1480 7,1 14h20 900 6,5 14h35 1500 7,5 14h45 1500 7,2 15h05 1490 7,0 15h20 1480 7,0 Ngày 13/4/2011 7h40 900 6,5 8h 10 1500 7,5 8h 15 1500 7,2 9h00 1500 7,2 Nhiệt độ dầu Nhiệt độ nu'0'c (°C) (°C) cơng Điện áp Dịng đicn Tân số Công suất (V) (Ã) (Hz) (kW) 0,0 0,0 Đo nhiêt 11,6 19,3 độ ơng xi 11,7 19,5 lót 11,5 19,2 lanh 23,3 38,9 Nga 38,1 63,6 24,0 40,0 0,0 0,0 Đo nhiêt 0,0 0,0 độ ông xi 11,5 19,2 lót 23,3 38,9 lanh 37,6 62,6 Việt 50 60 60 60 60 60 60 40 55 65 62 62 30 35 40 40 40 40 40 35 40 40 40 40 383 387 380 380 395 385 0 380 380 395 17,5 17,5 17,5 35,5 55,8 36 0 17,5 35,5 55 50 50 50 50 50 50 0 50 50 50 40 60 60 60 35 35 35 40 0 0 0 375 380 17,1 17,3 50 50 0,0 0,0 11,1 11,4 Ngày 14/4/2011 8h00 1200 7,1 8h20 1500 7,1 8h40 1490 7,0 8h55 1485 7,0 9h05 1490 7,0 9h 10 1500 7,0 Ngày 15/4/2011 50 65 60 62 62 60 40 40 40 40 40 40 385 384 385 384 384 17,5 35,8 53,8 36,2 18 50 50 50 50 50 suât định mức 0,0 0,0 Đo nhiệt độ ống xi 18,5 lót lanh 19,0 Viêt 0,0 0,0 11,7 19,4 23,8 39,6 35,8 59,7 24,0 40,1 12,0 19,9 Đo nhiệt độ ống lót xi lanh Việt 147 - •ậẳ ~ T Ị-В ậ 4V UUI1 UIVII II gian 8h 10 8h 15 8h35 8h45 8h50 8h57 9h05 9h20 14И03 14h 10 14h 15 14h20 14h25 14h30 14h35 Vòng Ap suât Nhiệt quay dầu độ (v/ph) (kG/cm2) dầu (°C) 1500 7,2 65 1500 7,2 60 1490 7,2 60 1470 7,2 64 1490 7,2 64 1490 7,2 64 1500 7,2 64 1500 7,2 64 1500 7,2 40 1500 7,2 55 1495 7,2 60 1480 7,2 65 1490 7,2 63 1500 7,2 63 1500 7,2 63 Nhiệt độ nưó’c (°C) 40 40 40 42 44 44 42 40 40 40 41 42 42 44 43 Điện áp (V) 383 383 387 385 387 390 392 381 385 375 378 и công suất Dòng Tân điện số (Ã) (Hz) 17,5 35,6 54,5 36,5 17,8 17,8 17,8 35,6 55 34,8 17,2 0 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 /u công Công suât suất định (kW) múc 111u 0,0 11,6 23,6 36,5 24,3 11,9 0,0 12,0 0,0 12,1 23,5 36,6 22,6 11,2 0,0 0,0 19,3 39,3 60,8 40,5 19,9 0,0 20,0 0,0 20,1 39,1 61,1 37,6 18,7 0,0 VJII1 4IU Đo nhiêt độ ơng lót xi lanh Nga Ket luận: - Đ ộng hoạt động ôn định, phụ tải cao 60% công suất định mức - Các cảm biến nhiệt độ card đo hoạt động ổn định, xác Vể Kct luận - Động hoạt động binh thường, ống lót khơng có bất ki cố - Thiết bị đo nhiệt độ ống lót xi lanh hoạt động tin cậy BAN ĐÈ TÀI PX ĐỘNG L ự c T rung tá Phạm Hùng Sáng KCS NHÀ M ÁY X46 т И 148 Một số hình ảnh thử nghiệm Hình Pl7.1 Gia cơng lỗ khoan lắp cảm biến nhiệt độ Xưởng khí, Đại học Bách khoa Hà Nội Hình Pl7.2 Lắp cảm biến nhiệt Bộ môn Nhiệt, Viện công nghệ nhiệt, Đại học Bách khoa Hà Nội 149 Hình Pl7.3 Lắp ống lót có cảm biến nhiệt vào động thử nghiệm Nhà máy X46 Hải quân ỉ G С c e ;яЛ»' IB IV Ml - К А ^^ **r Je 1»' l £ i S j lil c II S jllllJIi л ч | ф a%\ ' 1/штШ 'Лa l ‘1 '' 11IIII % c - i l ftl g Ị ỊỊỊ Ci ^ *“ ■'* H > i i » ; ỵw // ill lili/ifijj L , A, ж й II ш г F.S ty * / , ш ^ / " Я ỀIIIIIII Ị ниị Ш ч Hình Pl7.4 Đo nhiệt độ ống lót xi lanh Nhà máy X46 Hải quân 150 Hình Pl7.5 Thu liệu đo nhiệt độ ống lót xi lanh Nhà máy X46 Hải quân ... ự NGUYỄN LÊ VĂN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHỤ TẢI NHIỆT ĐẾN S ự TƯƠNG TÁC CỦA CẶP PÍT • • • TƠNG - XI LANH ĐỘNG CƠ DIESEL LAI MÁY PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY Chuyên ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã số:... tương tác cặp pít tông - xi lanh phụ tải nhiệt động Trình bày tổng quan đặc điểm kết cấu lắp ghép cặp pít tơng xi lanh động tàu thủy, mơ hình tương tác cặp pít tơng - xi lanh động phụ tải nhiệt động. .. tơng xi lanh chưa thấy cơng bố đề cập đến Ở Việt Nam, việc nghiên cứu tương tác cặp pít tơng - xi lanh bắt đầu thực Vì việc nghiên cứu ảnh hưởng phụ tải nhiệt đến tương tác cặp pít tơng - xi lanh