Nghiên cứu mô phỏng số bôi trơn thủy động ổ đầu to thanh truyền của động cơ đốt trong

Nghiên cứu mô phỏng số bôi trơn thủy động ổ đầu to thanh truyền của động cơ đốt trong Nghiên cứu mô phỏng số bôi trơn thủy động ổ đầu to thanh truyền của động cơ đốt trong Nghiên cứu mô phỏng số bôi trơn thủy động ổ đầu to thanh truyền của động cơ đốt trong luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN ĐÌNH TÂN NGHIÊN CỨU MƠ PHỎNG SỐ BÔI TRƠN THỦY ĐỘNG Ổ ĐẦU TO THANH TRUYỀN CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN ĐÌNH TÂN NGHIÊN CỨU MƠ PHỎNG SỐ BƠI TRƠN THỦY ĐỘNG Ổ ĐẦU TO THANH TRUYỀN CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 9520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Trần Thị Thanh Hải TS Nguyễn Tiến Lưỡng Hà Nội – 2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình riêng hướng dẫn khoa học tập thể giáo viên hướng dẫn Các kết nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình, luận án khác Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2018 Tác giả luận án Thay mặt Tập thể người hướng dẫn TS Trần Thị Thanh Hải Nguyễn Đình Tân i LỜI CẢM ƠN Đầu tiên tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới tập thể Thầy hướng dẫn khoa học TS Trần Thị Thanh Hải TS Nguyễn Tiến Lưỡng Các thầy cô gợi mở cho tơi ý tưởng khoa học, ln tận tình hướng dẫn thời gian thực luận án Tôi xin cảm ơn đến thầy cô, anh chị em môn Máy & Ma sát học – Viện Cơ khí – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, nhiệt tình có góp ý xây dựng để tơi hồn thành luận án Tơi xin trân trọng cảm ơn tới Ban giám hiệu, Viện đào tạo sau đại học, Viện Cơ khí – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập nghiên cứu từ năm 2011 đến Qua đây, xin cảm ơn đến Giáo sư Aurélian FATU thầy cơ, anh em Viện PPRIME • UPR 3346, Trường Đại học Poitiers, Cộng hòa Pháp giúp đỡ bảo trang thiết bị thực nghiệm, kỹ thuật phân tích thời gian tơi nghiên cứu thực nghiệm để tơi hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo, anh chị em đồng nghiệp trường Cao đẳng Điện tử - Điện lạnh Hà Nội tạo điều kiện, giúp đỡ động viên để tơi hồn thành luận án Cuối cùng, tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân động viên tinh thần, thời gian vật chất để tơi có động lực q trình học tập nghiên cứu để hồn thành luận án Hà Nội, tháng 12 năm 2018 Tác giả Nguyễn Đình Tân ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC HÌNH VẼ viii DANH MỤC BẢNG BIỂU x MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học đề tài Ý nghĩa thực tiễn đề tài Các kết Chương 1: TỔNG QUAN VỀ BÔI TRƠN Ổ ĐẦU TO THANH TRUYỀN 1.1 Ổ đầu to truyền 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Các Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng 1.1.3 Khe hở bán kính 1.1.4 Khe hở dọc 1.2 Những vấn đề công nghệ thiết kế sơ ổ đỡ bôi trơn thủy động 1.2.1 Xác định chiều dày màng dầu 1.2.2 Chọn ổ theo khe hở 1.2.3 Xác định chế độ bôi trơn 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.3.1 Trên giới 1.3.1.1 Nghiên cứu mô số bôi trơn ổ đầu to truyền 1.3.1.2 Nghiên cứu thực nghiệm ổ đầu to truyền 15 1.3.2 Trong nước 19 Kết luận 21 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT BÔI TRƠN THỦY ĐỘNG Ổ ĐẦU TO THANH TRUYỀN 22 2.1 Phương trình Reynolds tổng quát [9] 22 2.2 Phương trình Reynolds cho ổ đỡ thuỷ động 26 iii 2.2.1 Chiều dày màng dầu 26 2.2.2 Phương trình Reynolds 27 2.2.3 Hiện tượng xâm thực 29 2.2.3.1 Nguyên nhân 29 2.2.3.2 Mô hình hóa tượng xâm thực 30 2.2.4 Điều kiện biên Reynolds 31 2.2.5 Áp dụng điều kiên biên Reynolds cho ổ đỡ thủy động 31 2.3 Phương trình cân tải 32 Kết luận 33 Chương 3: MÔ PHỎNG SỐ BÔI TRƠN THỦY ĐỘNG Ổ ĐẦU TO THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ 5S-FE 34 3.1 Mơ hình hóa bôi trơn ổ đầu to truyền 34 3.1.1 Bài toán 34 3.1.1.1 Rời rạc miền khai triển ổ 35 3.1.1.2 Hàm nội suy hàm trọng số 35 3.1.1.3 Phép biến đổi tọa độ 36 3.1.1.4 Tích phân Gauss 37 3.1.1.5 Tính đạo hàm phụ thuộc thời gian 38 3.1.1.6 Rời rạc hóa phương trình 3.2 38 3.1.2 Bài toán 40 3.1.3 Giải hệ phương trình cân tải phương pháp lặp Newton-Raphson 40 3.2 Thuật toán 41 3.3 Ổ đầu to truyền động xăng 5S-FE 45 3.3.1 Thanh truyền động 5S-FE 45 3.3.2 Đo đường kính trung bình ổ đầu to truyền động 5S-FE 47 3.3.2.1 Mục đích 47 3.3.2.2 Giới thiệu thiết bị đo 47 3.3.2.3 Tiến trình đo 48 3.3.3 Kết thực nghiệm 49 3.3.4 Tải tác dụng lên ổ đầu to truyền động 5S-FE 50 3.3.4.1 Giới thiệu băng thử MEGAPASCAL 50 3.3.4.2 Kết 51 3.4 Kết mô số 52 3.4.1 Áp suât màng dầu 53 3.4.2 Chiều dày màng dầu 58 3.4.3 Độ lệch tâm trục – bạc 59 iv Kết luận 61 Chương 4: SO SÁNH KẾT QUẢ CỦA CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG SỐ VỚI PHẦN MỀM ACCEL 62 4.1 Tính tốn số bơi trơn ổ đầu to truyền động 5S-FE phần mềm tính tốn ACCEL 62 4.1.1 Mục đích tính tốn 62 4.1.2 Tiến trình tính tốn 62 4.2 So sánh kết mô số kết phần mềm ACCEL 63 4.2.1 Áp suất màng dầu 63 4.2.2 Chiều dày màng dầu 64 4.2.3 Độ lệch tâm trục – bạc 65 Kết luận 65 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 66 Kết luận chung 66 Kiến nghị 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 74 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Diễn giải C Khe hở bán kính (mm) D Miền màng dầu bơi trơn d Đường kính ổ (mm) e Độ lệch tâm tâm bạc so với tâm trục F Biến trạng thái Fx; Fy Tải trọng tác dụng lên ổ h Chiều dày màng dầu hmin Chiều dày màng dầu nhỏ J Ma trận Jacobi L Chiều dài ổ N Hàm nội suy P Áp suất thủy động dầu bôi trơn Pmax Áp suất thủy động lớn dầu bơi trơn R Bán kính ổ (mm) Rq Sai lệch hình học trung bình bề mặt Ra Sai lệch số học trung bình r Chiều dày lớp hỗn hợp bơi trơn dầu - khí t Thời gian U1,V1,W1,U2, V2,W2 Vận tốc bề mặt bề mặt theo phương x, y, z u, v, w Vận tốc dầu bôi trơn theo phương x, y, z W Hàm trọng lượng εx Độ lệch tâm tương đối tâm bạc so với tâm trục theo phương x εy Độ lệch tâm tương đối tâm bạc so với tâm trục theo phương y ρ Khối lượng riêng dầu bôi trơn ρ0 Khối lượng riêng hỗn hợp bơi trơn dầu – khí µ Độ nhớt động lực học dầu bôi trơn ω Vận tốc góc trục khuỷu σ Ứng suất tiếp tuyến bề mặt Λ Hệ số xác định chế độ bôi trơn cho ổ ∆P Sai lệch áp suất ∆t Bước thời gian Ω Miền khai triển ổ vi Ω+ Điểm màng dầu bắt đầu gián đoạn Ω Điểm màng dầu bắt đầu hồi phục - EHD Elastohydrodynamic THD ThermoHydrodynamic TEHD Thermo ElastoHydroDynamic vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các phận truyền Hình 1.2 Hỉnh ảnh chụp vài hư hỏng thường gặp ổ đầu to truyền Hình 1.3 Màng dầu bôi trơn ổ đỡ truyền Hình 1.4 Chiều dày màng dầu nhỏ chấp nhận Hình 1.5 Mơ hình rời rạc ổ đầu to truyền 12 Hình 1.6 Ứng suất truyền chịu tác dụng lực siết bu-lơng 12 Hình 1.7 Biến dạng ổ đầu to truyền chịu siết bu-lông 12 Hình 1.8 Hình dạng ban đầu bạc lót lực siết bu lơng 13 Hình 1.9 Hình dạng bạc lót chu kỳ hoạt động 13 Hình 1.10 Mơ hình ổ đầu to truyền 14 Hình 1.11 Sự dịch chuyển bạc lót ổ đầu to truyền 14 Hình 1.12 (a) Tiếp xúc trịn xoay (b) Mơ hình ổ đầu to truyền 15 Hình 1.13 Thanh truyền hệ thống đo đặc tính bơi trơn đầu to 16 Hình 1.14 Băng thử để khảo sát bôi trơn ổ đầu đo truyền 16 Hình 1.15 Sơ đồ lực tác dụng lên ổ đầu to truyền 17 Hình 1.16 Ứng suất truyền 17 Hình 1.17 Trượt tương đối bạc lót ổ 17 Hình 1.19 Thiết bị thực nghiệm 18 Hình 1.18 Thiết bị nghiên cứu bơi trơn ổ đầu to truyền Pierre-Eugene 18 Hình 2.1 Hệ tọa độ 23 Hình 2.2 Mặt cắt ổ đỡ 26 Hình 2.3 Hệ tọa độ xác định chiều dày màng dầu 27 Hình 2.4 Miền khai triển ổ 28 Hình 2.5 Hình ảnh tượng xâm thực màng dầu xảy ổ đỡ 29 Hình 2.6 Vùng khai triển màng dầu 30 Hình 2.7 Phân bố áp suất tiết diện ổ theo phương dọc trục 32 Hình 2.8 Sơ đồ cân lực tác dụng lên truyền 32 Hình 3.1 Rời rạc miền khai triển ổ 35 Hình 3.2 Phép biến đổi hệ tọa độ 36 Hình 3.3 Các điểm Gauss 37 Hình 3.4 Lưu đồ thuật tốn chương trình 42 Hình 3.5 Lưu đồ thuật tốn chương trình xử lý liệu đầu vào 43 Hình 3.6 Lưu đồ thuật tốn chương trình giải tốn 44 Hình 3.7 Lưu đồ thuật tốn chương trình giải tốn 45 Hình 3.8 Bản vẽ truyền động 5S-FE 46 Hình 3.9 Hình ảnh tổng thể máy TALYRON 365 47 viii Hình 3.31 Độ lệch tâm tương đối truyền trục khe hở bán kính C = 24µm Hình 3.32 Độ lệch tâm tương đối truyền trục thay đổi khe hở bán kính 60 Hình 3.32 biểu diễn quỹ đạo tâm trục quanh tâm truyền khe hở bán kính khác Khi tăng khe hở bán kính quỹ đạo tâm trục có dạng tương đồng nhau, nhiên có xu hướng dịch chuyển phía có ɛx≈1: εx,370o = 0.8200, εy,370o = 0.3304 Kết luận - Trong chương này, luận án nghiên cứu vấn đề để tiến hành xây dựng thành cơng chương trình tính tốn số đặc tính bơi trơn thủy động ổ đầu to truyền động đốt Đã ứng dụng chương trình để tính tốn mơ số bơi trơn thủy động ổ đầu to truyền động 5S-FE - Đã trình bày kết đo thực nghiệm khe hở hướng kính ổ đầu to truyền sơ đồ tải tác dụng lên truyền động 5S-FE Cho thấy đường kính trung bình ổ tăng thay đổi lực siết bu lông truyền từ 25Nm tới 25Nm+30o, 25Nm+60o, 25Nm+90o, dẫn tới khe hở bán kính tăng tương ứng từ C = 24µm tới C = 38µm, C = 55µm, C = 69µm - Theo chu kỳ làm việc hút-nén-nổ-xả, phân bố áp suất màng dầu ổ đầu to truyền dịch chuyển theo góc quay trục khuỷu, chủ yếu tập trung phần phía sau ổ theo chiều quay Càng gần với kỳ nổ đỉnh phân bố nhọn, cao so với vùng khác Phân bố đạt cực đại vị trí xảy kỳ nổ (khoảng 370o) Khi khe hở hướng kính C=24µm Pmax,370o(nổ) = 57.7 MPa, pmax,350o(nén) = 26.6 MPa, Pmax,20o(hút) = 11.4 MPa Tại điểm xảy kỳ nổ, phần chân phân bố áp suất biến thiên nhỏ, nhiên đỉnh phân bố cao P279o = 57.7 MPa, P234o = 7.4 MPa, phần chịu lực theo phương chu vi ổ tập trung từ 2430 đến 2970 Tại nửa đầu kỳ hút nửa cuối kỳ xả, lực tác dụng Fx nhỏ, phân bố áp suất màng dầu ổ đầu to truyền chia hai đầu ổ, nhiên chủ yếu tập trung nửa trước - Khi tăng khe hở hướng kính đỉnh phân bố áp suất tăng, phía chân phân bố có xu hướng thu nhỏ lại: Pmax,C=24µm, 370o = 57.7 MPa, Pmax,C=38µm, 370o = 60.5 MPa, Pmax,C=55µm, 370o = 63.6 MPa, Pmax,C=69µm, 370o = 68.7 MPa Ta thấy khe hở hướng kính tăng từ C = 24µm tới C=69µm tương ứng với siết bu-lơng truyền 25Nm 25Nm+90o áp suất lớn ổ tăng 19,07% - Quỹ đạo tâm trục quanh tâm ổ đầu to truyền theo chu kỳ tải đường cong khép kín 0o trục khuỷu, độ lệch tâm tương đối εx,0o = - 0.6656, εy,0o = - 0.3895 thuộc góc phần tư thứ I Sau tâm trục dịch chuyển theo thứ tự góc phần tư I-II-III-II-III-IV tải tác dụng thay đổi 61 Chương 4: SO SÁNH KẾT QUẢ CỦA CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỎNG SỐ VỚI PHẦN MỀM ACCEL 4.1 Tính tốn số bơi trơn ổ đầu to truyền động 5S-FE phần mềm tính tốn ACCEL Phần mềm tính tốn ACCEL phần mềm thương mại dùng để tính tốn đặc tính bơi trơn nhiệt thủy động đàn hồi cho ổ đầu to truyền loại động Đây phần mềm nhà khoa học Viện PPRIME • UPR 3346, Trường Đại học Poitiers, Cộng hòa Pháp xây dựng phát triển từ năm 90 kỷ trước Hiện phần mềm nhà khoa học nghiên cứu để phát triển cho kết ngày sát với thực tế hoạt động động Hình 4.1 Giao diện hình tính tốn phần mềm ACCEL 4.1.1 Mục đích tính tốn - Xác định đặc tính bơi trơn ổ đầu to truyền động 5S-FE - Là sở để xác định tính đắn chương trình mơ số luận án 4.1.2 Tiến trình tính tốn - Đo vẽ thiết kế truyền động 5S-FE phần mềm Catia - Chia lưới cho truyền tạo thành file có DNS - Tạo ma trận tuân thủ cho truyền - Nhập liệu đầu vào hình tính tốn - Nhập file biểu đồ tải trọng tác dụng lên truyền 62 - Chạy chương trình tính tốn - Mở kết thư mục chứa kết (có thể chuyển thành file EXCEL) 4.2 So sánh kết mô số kết phần mềm ACCEL 4.2.1 Áp suất màng dầu Hình 4.2 biểu diễn mối tương quan áp suất lớn Pmax dùng phần mềm ACCEL kết mô Ta nhận thấy, khe hở hướng kính tăng dạng đường cong pmax hai kết tương đồng Giá trị pmax từ kết tính, góc quay khác trục khuỷu lớn giá trị thu từ phần mềm ACCEL Giá trị sai lệch lớn điểm xảy nổ (Bảng 4.1) Sự sai lệch áp suất thủy động gây biến dạng đàn hồi bề mặt ma sát, thay đổi hình dạng tiếp xúc Ngồi ra, phần mềm ACCEL cịn tính đến hiệu ứng nhiệt hiệu ứng thực tế khác làm thay đổi chiều dầy màng dầu góp phần làm thay đổi áp suất Bảng 4.1 Sai lệch áp suất lớn pmax từ kết mô từ phần mềm ACCEL C (µm) 24 38 55 69 pmax (Mpa) 55,68 60,59 63,76 68,82 pmaxACCEL(Mpa) 40,50 43 49,00 50,90 ∆pmax(MPa) 15,18 18,69 14,76 17,92 % sai lệch 27,26 30,85 23,15 26,04 Hình 4.2 Áp suất lớn pmax theo góc quay trục khuỷu 63 4.2.2 Chiều dày màng dầu Hình 4.3 biểu diễn chiều dày màng dầu nhỏ theo góc quay trục khuỷu với khe hở bán kính khác C = 24µm, C = 38µm, C = 55µm, C = 69µm từ kết tính tốn kết tính từ phần mềm ACCEL Ta nhận thấy, kết tính tốn so với kết tính phần mềm ACCEL có sai khác hình dạng giá trị Sự sai khác phần mềm ACCEL tính đến ảnh hưởng biến dạng đàn hồi, biến dạng nhiệt, hiệu ứng quán tính, thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ…trong chương trình tính tốn tác giả chưa kể đến yếu tố Tại đầu kì hút, cuối kì xả, sườn xuống kỳ nén, giá trị chiều dày màng dầu nhỏ hmin hai kết tương đối gần tải trọng vùng nhỏ Bảng 4.2 chiều dày màng dầu nhỏ giá trị ʌ đánh giá chế độ bôi trơn từ kết mô từ phần mềm ACCEL Từ kết ta nhận thấy khe hở bán kính C = 69 µm giá trị ʌ = 2.6079 < giá trị giới hạn cho chế độ bôi trơn thủy động bôi trơn giới hạn Bảng 4.2 Sai lệch chiều dày màng dầu nhỏ hmin từ kết mơ C(µm) hmin(µm) hminACCEL (µm) % sai lệch ʌ 24 3.3340 5.5220 39,62 3.4654 từ phần mềm ACCEL 38 55 3.1974 2.9027 5.3106 5.0935 39,79 43,01 3.3327 3.1965 69 2.6925 4.1556 35,21 2.6079 Hình 4.3 Chiều dày màng dầu nhỏ hmin theo góc quay trục khuỷu 64 4.2.3 Độ lệch tâm trục – bạc Hình 4.4 So sánh độ lệch tâm tương đối tính tốn tính ACCEL khe hở bán kính C=24µm Hình 4.4 biểu diễn mối độ lệch tâm ổ đầu to truyền theo chu kỳ làm việc từ kết tính tốn kết tính từ phần mềm ACELL Theo đó, dạng đường cong biểu diễn độ lệch tâm hai kết có tương đồng.Tuy nhiên đường cong độ lệch tâm ACCEL có xu hướng chuyển dịch sang bên trái bị elip hóa Độ lệch tâm trường hợp có giá trị tương đối lớn biến dạng đàn hồi, biến dạng nhiệt có xu hướng làm ovan ổ tạo vị trí có khe hở lớn khe hở bán kính Kết luận - Khi khe hở bán kính tăng, dạng đường cong pmax từ kết mô từ phần mềm ACCEL tương đồng Giá trị pmax từ kết mô phỏng, góc quay khác trục khuỷu lớn giá trị thu từ phần mềm ACCEL: ∆pmax,C=24µm = 15,18 MPa, ∆pmax,C=38µm = 18,69 MPa, ∆pmax,C=55µm = 14,76 MPa, ∆pmax,C=69µm = 17,92 MPa - Chiều dày màng dầu nhỏ theo góc quay trục khuỷu với khe hở bán kính khác C = 24µm, C = 38µm, C = 55µm, C = 69µm từ kết tính tốn tác giả kết tính từ phần mềm ACCEL có sai khác hình dạng giá trị phần mềm ACCEL có tính đến biến dạng đàn hồi, biến dạng nhiệt số điều kiện thực tế khác Tuy nhiên, đầu kì hút, cuối kì xả, sườn xuống kỳ nén giá trị hmin hai kết tương đối gần - Dạng đường cong biểu diễn độ lệch tâm có tương đồng Tuy nhiên đường cong độ lệch tâm ACCEL có xu hướng chuyển dịch sang bên trái bị elip hóa, độ lệch tâm trường hợp có giá trị tương đối lớn ổ bị biến dạng 65 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận chung Thông qua nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm nội dung liên quan Luận án đạt số kết sau: Mô số đặc tính bơi trơn thủy động gồm trường áp suất, chiều dày màng dầu độ lệch tâm trục bạc ổ đầu to truyền động đốt sở giải phương trình đặc trưng phương pháp phần tử hữu hạn với ngơn ngữ lập trình Fortran Sử dụng chương trình tính để tính tốn đặc tính bơi trơn ổ đầu to truyền động 5S-FE - Áp suất lớn tăng khoảng 19,07% tăng lực siết bu lông truyền từ 25Nm đên 25Nm+900 - Chiều dày màng dầu nhỏ giảm khoảng 19,21% tăng lực siết bu lông truyền từ 25Nm đên 25Nm+900 - Quỹ đạo tâm tâm ổ đầu to truyền theo chu kỳ tải trọng đường cong khép kín chuyển động theo thứ tự I-II-III-II-III-IV tải tác dụng thay đổi Khi tăng khe hở bán kính, độ lệch tâm tương đối xảy nổ tiến gần tới So sánh kết tính tốn đặc tính bơi trơn ổ đầu to truyền động 5SFE với kết tính tốn phần mềm ACCEL (là phần mềm nhóm nhà khoa học thuộc Đại học Poitiers- Cộng hoà Pháp phát triển để giải tốn bơi trơn cho hãng xe hơi) - Dạng đường cong áp suất lớn Pmax độ lệch tâm trục bạc từ kết mô từ phần mềm ACCEL tương đồng, có sai khác giá trị theo chu kỳ tải lớn điểm xảy kỳ nổ - Dạng đường cong chiều dầy màng dầu nhỏ hmin hai kết có sai khác, nhiên đầu kì hút, cuối kì xả, sườn xuống kỳ nén giá trị hmin hai kết tương đối gần - Dạng đường cong biểu diễn độ lệch tâm có tương đồng Tuy nhiên đường cong độ lệch tâm ACCEL có xu hướng chuyển dịch sang bên trái bị elip hóa, độ lệch tâm trường hợp có giá trị tương đối lớn ổ bị biến dạng Các kết thu luận án cho thấy chương trình mơ số bơi trơn ổ đầu to truyền có độ tin cậy để đánh giá bôi trơn ổ đầu to truyền chế độ bôi trơn thủy động Đưa ảnh hưởng lực siết bu lông tới áp suất chiều dày màng dầu độ lệch tâm trục bạc ổ đầu to truyền động 5S-FE Theo khuyến cáo nhà sản xuất, lắp ráp truyền vào trục khuỷu siết 66 bu lông truyền lần 25Nm sau xiết thêm góc 900 Kết cho thấy tăng lực siết bu lông truyền khoảng 25Nm đên 25Nm+900 khe hở bán tăng dần từ C = 24µm tới C = 69µm Trên sở kết tính tốn đặc tính bơi trơn, tác giả đưa số khuyến cáo sở sửa chữa, bảo trì bảo dưỡng tơ việc thay bạc lót thay chi tiết ổ đầu to truyền Giá trị Λ giảm tăng siết bu-lông truyền lực siết bu-lông truyền 25 Nm+60o giá trị Λ = 3,1965 >3 siết bu-lông truyền 25 Nm+900 Λ = 2,6079 < (Λ = giá trị giới hạn chế độ bôi trơn thủy động bôi trơn giới hạn) Từ kết tác giả khuyến cáo quy trình lắp ráp ổ đầu to truyền siết bu lông truyền động 5S-FE lực siết đến 25Nm+600 Kiến nghị Mơ số đặc tính bôi trơn ổ đầu to truyền động việc khó khăn Để kết mơ gần với thực tế làm việc động cần phải tính tới nhiều hiệu ứng khác hiệu ứng đàn hồi, hiệu ứng nhiệt hiệu ứng quán tính Do vậy, hướng phát triển luận án theo nghiên cứu sau đây: - Nghiên cứu mô số bôi trơn thủy động ổ đầu to truyền động đốt có tính tới hiệu ứng đàn hồi, hiệu ứng nhiệt, hiệu ứng qn tính - Nghiên cứu mơ số bơi trơn thủy động ổ đầu to truyền động đốt có tính tới hình dáng hình học ổ, áp lực dầu cấp, điều kiện khí hậu Để nghiên cứu bôi trơn ổ đầu to truyền thuận lợi dễ ràng hơn, tác giả xin kiến nghị Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Bộ Khoa học cơng nghệ có hướng xây dựng phịng thí nghiệm bơi trơn với đội ngũ nhà khoa học chuyên sâu, đam mê khoa học để có thiết bị thực nghiệm phần mềm tính tốn xứng tầm với nước tiên tiến góp phần giúp ngành cơng nghệ chế tạo phụ tùng đón đầu xu ngành cơng nghệ ô tô phát triển nước ta 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] Nguyễn Văn Bào (1984), Nghiên cứu hao mịn nhóm chi tiết động diezen ngành địa chất, Luận án tiến sĩ, trường ĐH Bách khoa Hà Nội [2] Trần Thị Thanh Hải (1999), Nghiên cứu tính tốn ổ đỡ thuỷ động xây dựng thiết bị khảo sát đặc tính bôi trơn ổ, luận văn thạc sĩ, trường ĐH Bách khoa Hà Nội [3] TS.Trần Thị Thanh Hải (2014), Mơ hình hóa bơi trơn ổ đầu to truyền động nhiệt Đề tài cấp trường, Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội [4] Phan Thạch Hổ, Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Văn Hùng (2001), Một vài phương pháp tính toán ổ trục chịu tải trọng động, Hội nghị khoa học lần thứ 19, Đại học Bách Khoa Hà Nội [5] Phan Thạch Hổ (2002), Nghiên cứu thiết kế, tính toán ổ trục khuỷu động NT855, Luận án tiến sĩ, trường ĐH Bách khoa Hà Nội [6] PGS.TS Phạm Văn Hùng (2005), Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị đo áp suất ổ thủy động dùng phương pháp biểu thị đánh giá đại Đề tài cấp giáo dục & đào tạo [7] Nguyễn Phương (1990), Nghiên cứu thiết kế, tính tốn thực nghiệm ổ chặn, Luận án phó tiến sĩ, trường ĐH Bách khoa Hà Nội [8] Nguyễn Xuân Toàn, Trần Thị Thanh Hải, Dương Minh Tuấn (2001), Thiết lập chương trình tính tốn bơi trơn thủy động (ổ đỡ, ổ chặn) có tính đến sai số hình học, hình dạng, Hội nghị khoa học lần thứ 19, Đại học Bách Khoa Hà Nội [9] Nguyễn Xn Tồn (2007), Cơng nghệ bôi trơn NXB Bách khoa – Hà Nội, trang 180182 Tài liệu tiếng nước [10] AITKEN M B., MCCALLION H.(1991), Elastohydrodynamic lubrication of bigend bearings, part 1: Theory, Journal of Mechanical Engineering Science, vol 205, p 99–106 [11] AITKEN M B., MCCALLION H.(1991), Elastohydrodynamic lubrication of bigend bearings, part 2: Ratification”, Journal of Mechanical Engineering Science, vol 205, p 99–106 [12] AITKEN M B., McCALLION H.(1992), Parametric minimum film thickness performance of an elastic big-end bearing under inertial load, Journal of Mechanical Engineering Science, vol.206, p 3–12 [13] ANTONI N., NGUYEN Q.-S., LIGIER J.-L., SAFFRÉ P., PASTOR J.(2007), On the cumulative microslip phenomenon, European Journal of Mechanics, part A/Solids, vol 26, p 626–646 68 [14] ANTONI N., NGUYEN Q.-S., RAGOT P.(2008), Slip-shakedown analysis of a system of circular beams in frictional contact, International journal of solids and structures, vol 45, p 5189-5203 [15] Bates T.W., Evans P.G., (1985), “Effect of Oil Rheology on Journal Bearing Performance: Part Instrumentation of the Big-End Bearing of a Fired Engine”, Proc Of the JSLE International Tribology Conference, 8-10 juillet, Tokyo, Japon, 1985 [16] Bates s T.W., Benwell S., Evans P.G.(1987), “Effect of Oil Rheology on Journal Bearing Performance : Part - Oil Film Thickness in the Big-End Bearing of an Operating Engine”, Proc 4th SAE Int Pacific Conference on Automotive Engineering, Melbourne, Australia, Paper No 871272 [17] Bates T.W., Benwell S.(1988),“Effect of Oil Rheology on Journal Bearing Performance : Part - Newtonian Oils in the Connecting-Rod Bearing of an Operating Engine”, SAE Paper No 880679 [18] BONNEAU D., GUINES D., FRENE J., TOPLOSKY J.(1995), EHD analysis, including structural inertia effects and a mass-conserving cavitation model, Transaction of the ASME, Journal of Tribology, vol 117, p 540-547 [19] BONNEAU D., HAJJAM M.(2001), Modélisation de la rupture et de la réformation des films lubrifiants dans les contacts élastohydrodynamiques, Revue Européenne des Eléments Finis, Vol 10, p 679-704 [21] BOOKER J F., SHU C F.(1984), Finite element analysis of transient elastohydrodynamic lubrication, Proc 10-th Leeds-Lyon Symposium on Tribology Developments in numerical and experimental method applied to Tribology, p 157-163 [22] CHO M R., HAN D.-C., CHOI J.-K.(1999), Oil film thickness in engine connecting- rod bearing with consideration of thermal effects: comparison between theory and experiment, Transaction of the ASME, Journal of Tribology , vol 121, p 901907 [23] Cooke W.L., (1965-1966), “Dynamic Displacement in a Diesel Engine Main Bearing”, Proceeding Lubrication and Wear Second Convention, Instn Mech Engrs., Vol 23 [24] DUTFOY L., LIGIER J.-L.(2011), Wear prediction of connecting rod bearing (Prédiction de l‟usure d‟un coussinet de tête de bielle), 10th EDF/Pprime Workshop, Futuroscope, October & [25] FANTINO B., FRENE J., DU PARQUET J (1979), Elastic connecting-rod bearing with piezoviscous lubrication: Analysis of the steatdy-state characteristics, Transaction of the ASME, Journal of Lubrication Technology, vol 101, p 190-200 [26] Fantino B (1981), "Influence des Défauts de Forme et des Déformations Elastiques 69 des Surfaces en Lubrification Hydrodynamique sous Charges Statiques et Dynamiques," Thèse de Docteur d’Etat ès Sciences, Université Claude Bernard, Lyon I [27] FANTINO B., GODET M., FRENE J.(1983), Dynamic Behaviour of an Elastic Connecting–Rod Bearing – Theoretical Study, SAE Technical Paper, N° 830307, p 23-32 [28] FANTINO B., FRENE J.(1985), Comparison of Dynamic Behaviour of Elastic Connecting-rod Bearing in Both Petrol and Diesel Engines, Transaction of the ASME, Journal of Tribology , Vol.107, p 87-91 [29] FATU A.(2005), “Modélisation numérique et expérimentale de la lubrification de palier de moteur soumis des conditions sévères de fonctionnement”, Thèse de doctorat de l'Université de Poitiers [30] FENNER D N., MCIVOR J D C., CONWAY-JONES J M., XU H.(1992), The effect of compliance on peak oil film pressure in connecting rod bearings, Proc 19th Leeds-Lyon Symposium on Tribology, Leeds [31] J Frene, D Nicolas, B Degueurce, D Berthe, M Godet (1997), Hydrodynamic Lubrication: Bearings and Thrust Bearings, Elsevier [32] Goodwin G., Holmes R., (1975), “Determination of the Oil Film Thickness in a Crankshaft Main Bearing”, The Journal of Automotive Engineering, Instn, Mech, Engrs., 1975 [33] GOENKA, P.K.(1984), Dynamically Loaded Journal Bearings: Finite Element Method Analysis, Transaction of the ASME, Journal of Lubrication Technology, vol 106, p 429-439 [34] GOENKA P K., OH K P.(1986), An optimum short bearing theory for the elastohydrodynamic solution of journal bearings, Transaction of the ASME, Journal of Tribology, Vol 108, p 294-299 [35] GUINES D.(1994), La lubrification des liaisons compliantes: Modélisation et algorithme, Thèse de doctorat de l'Université de Poitiers [36] Hoang L.V.,(2002), “Modélisation Expérimentale de la Lubrification Thermoélastohydrodynamique des Paliers de Tête de Bielle Comparaison entre les Résultats Théoriques et Expérimentaux”, Thèse de Doctorat de l’Université de Poitiers [37] HOANG L V., SOUCHET D., BONNEAU D.(2002), Connecting-rod big end bearing thermoelastohydrodynamic lubrication (TEHD) - Comparison between theory and experiment, Int Journal of Applied Mech and Eng., vol 7, p 231-236 [38] HOLMBERGA K., ANDERSSONA P., ERDEMIRB A (2012), Global energy consumption due to friction in passenger cars, Tribology International, vol 47, p 221-234 [39] Kragelsky, Alisin August (1968), Cativation in lubricating films, Tribology, Volume 1, Issue 3, , Page 153-156 70 [40] LABOUFF G A., BOOKER J F.(1985), Dynamically loaded journal bearings: a finite element treatment for rigid and elastic surfaces, Transaction of the ASME, Journal of Tribology, vol 107, No.4, p 505-515 [41] LAVIE T.(2012), Optimisation de la lubrification des paliers de bielle : démarche méthodologique, Thèse de doctorat de l’Université de Poitiers [42] LIGIER J.-L., ANTONI N.(2006), Cumulative microslip in conrod big end bearing system, ASME 2006 Internal Combustion Engine Division Spring Technical Conference (ICES2006), p 559-567 [43] LIGIER J.-L., DUTFOY L.(2010), Modeling and prediction of a simplified seizure mechanism occurring in conrod bearing (Modélisation et prévision d‟un mécanisme simplifié de grippage de palier de tête de bielle), 9th EDF/Pprime Workshop, Futuroscope, October & [44] LIGIER J.-L., DUTFOY L.(2011), Fatigue prediction for engine bearing (Prévision de la tenue mécanique d‟un coussinet), 10th EDF/Pprime Workshop, Futuroscope, October & [45] MCIVOR J.D.C., FENNER D.N.(1988), An evolution of eight-node quadrilateral finite elements for the analysis of a dynamically loaded hydrodynamic journal bearing, Proc Inst Mech Engrs., vol 202, p 95-101 [46] Michael M Khonsari, E Richard Booserauth.(2008), M J Neale, M Priest, G Stachowiakeds Applied Tribology Bearing Design and Lubrication, Second Edition [47] MICHAUD P.(2004), Modélisation thermoélastohydrodynamique tridimensionnelle des paliers de moteurs Mise en place d'un banc d'essais pour paliers sous conditions sévères, Thèse de Doctorat Université de Poitiers [48] PIFFETEAU S.(1999), Modélisation du comportement thermoélastohydrodynamique d'un palier de tête de bielle soumis un chargement dynamique, Thèse de doctorat de l'Université de Poitiers [49] Moreau H.(2001), “Mesures des Epaisseurs du Film d’Huile dans les Paliers de Moteur Automobile et Comparaisons avec les Résultats Théoriques”, Thèse de Doctorat de Université de Poitiers [50] NGUYEN T L., Modelisation de l‟interaction enter le coussinet et le cóp de bielle, Thèse de doctorat de l’Université de Poitiers, 2013 [51] Nicolas, D., 1972, “Les Paliers Hidrodynamiques Soumis afun torseur de Froces Quelconques.” Thèse de docteur ingénieur, INSA de Lyon [52] Oh, K.P., Huebner, K.H., 1973, “Solution of the Elastohydrodynamic Fininte Journal Bearing Problem.”, ASME Journal of Lubrication Technology, Vol 3, pp.342 – 352 [53] OKAMOTO Y., HANAHASHI M., KATAGIRI T.(1999), Theoretical analysis of 71 bearing considering elastic deformation – effects of the housing stiffness and bearing length on bearing performance, JSAE Review, Vo 20, p 203–209 [54] OKAMOTO Y., HANAHASHIM., KATAGIRI T.(2000), Effects of housing stiffness and bearing dimension on engine bearing p formance by elastohydrodynamic lubrication analysis", Transaction of the ASME, Journal of Tribology , Vol 122, pp 697704 [55] OPTASANU V.(2000), “Modélisation Expérimentale et Numérique de la Lubrification des Paliers Compliants sous Chargement Dynamique”, Thèse de Doctorat de l’Université de Poitiers [56] OZASA T., YAMAMOTO, M., SUZUKI, S., NOZAWA, Y.(1995), Elastohydrodynamic lubrication model of connecting rod big end bearings; comparison with experiments by diesel engine, SAE Technical Paper, N° 952549, p 135148 [57] OZASA T., NODA T AND KONOMI T.(1997), Elastohydrodynamic lubrication model of connecting rod big-end bearings: application to real engines, Transaction of the ASME, Journal of Tribology , Vol 119, p 568-578 [58] Pierre-Eugene, J., Frêne, J., Fantino, B., Roussel, G., Du Parquet, J., 1983, “ Theory and Experiments on Elastic Connecting-Rod Bearings Under Steady State Conditions.”, 9th Leeds-Lyon Symposium on Tribology, Leeds, Grande-Bretagne, Sept 1982, édité par D Dowson, C.M Taylor, M Godet, et D Berthe, “Tribology of Reciprocating Engines”, Butterworths Westbury House, pp 49-54 [59] PIERRE-EUGENE J.(1983), “Contribution l’Etude de la Déformation Elastique d’un Coussinet de Tête de Bielle en Fonctionnement Hydrodynamique Permanent”, Thèse de Doctorat de l’Université de Poitiers [60] PIFFETEAU S., SOUCHET D., BONNEAU D.(2000), Influence of thermal and elastic deformations on connecting-rod big end bearing lubrication under dynamic loading, Transaction of the ASME, Journal of Tribology , vol 122, p 181-191 [61] REBORA A., STEFANI F.(2001), Elastohydrodynamic Analysis of a Connecting Rod Bearing for High Performance Engines, 2nd World Tribology Congress, Vienna, 3-7 Sept [62] Reddi, M.M, 1969, “ Finite Element Solution of the Incompressible Lubrication problem.” ASME, Journal of Lubrication Technology, pp.262 – 270 [63] ROHDE S M., LI D F (1980), A Generalized Short Bearing Theory, Transaction of the ASME, Journal of Tribology , vol 102, No.3, p 278-280 [64] Rosenberg R.C., (1973), “A Method for Determining the Influence of Multigrade oils on Journal Bearing Performance”, SEA TRANS Paper 730483, Vol 82 72 [65] SOUCHET D., PIFFETEAU S.(2001), Approche par la MEF de la lubrification thermoélastohydrodynamique des paliers de tête de bielle, Revue Européenne des Eléments Finis, Vol 10, p 815-847 [66] SOUCHET D., PIFFETEAU S (2001), Approche par la MEF de la lubrification thermoélastohydrodynamique des paliers de tête de bielle, Revue Européenne des Eléments Finis, Vol 10, p 815-847 [67] STEFANI F (2003), FEM analysis of the lubrication in connecting rod engine bearing: the influence of structural behavior on EHD performance, Thèse de doctorat de l’Université de Genoa [68] STEFANI F., REBORA A.(2004), A nonlinear structure based elastohydrodynamic analysis method for connecting rod big end bearings of high performance engines, Transaction of the ASME, Journal of Tribology , vol 126, p 664-671 [69] SUSUKI S., OZASA T., YAMAMOTO M., NOZAWA Y., NODA T., O -HORI M.(1995), Temperature distribution and lubrication characteristics of connecting rod big end bearing, SAE Technical Paper, N° 952550, p 149-158 [70] TRAN T T H.(2006), Etude expérimentale et modélisation des interactions lubrifiée ou non entre les différents corps d‟un palier de tête de bielle , Thèse de doctorat de l'Université de Poitiers [71] Tseregounis S.I., Viola M.B, Paranjpe R.S.(1998), “Determination of Bearing Oil Film Thickness (BOFT) for Various Engine Oils in an Automotive Gasoline Engine Using Capacitance Measurement and Analytical Predictions”, SEA paper 98266 [72] WANG D., KEITH G., YANG Q.(2004), Lubrication analysis of a connecting-rod bearing in a high-speed engine Part I: Rod and bearing deformation, STLE Tribology Transaction, Vol 47, p 280-289 [73] WANG D., KEITH G., YANG Q.(2004), Lubrication analysis of a connecting-rod bearing in a high-speed engine Part II: Lubrication performance evaluation for non-circular bearings, STLE Tribology Transaction, Vol 47, p 290-298 [74] Zienkiewicz O.C , Taylor R.L., (2000 fifth edition), The finite element method, Vol 1, The basic 73 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ThS Nguyễn Đình Tân, Lưu Trọng Thuận, TS Trần Thị Thanh Hải (2014), Xây dựng chương trình tự động tính tốn bơi trơn ổ đỡ có tính đến tượng gián đoạn màng dầu Tạp chí khí Việt Nam, số năm 2014, Trang 54 – 60 TS Trần Thị Thanh Hải, ThS Nguyễn Đình Tân (2014), Mơ số chiều dày màng dầu bôi trơn ổ đầu to truyền có tính đến phân cách hai nửa lực vặn vít Tạp chí khí Việt Nam, số năm 2014, Trang 66 – 69 Đinh Tan Nguyen, Thi Thanh Hai Tran, Aurelian FATU (2016), Effect of the Bolt Preload on Elastohydrodynamic Lubrication Analysis of a Connecting Rod Big – End Bering Kỷ yếu hội nghị khoa học cơng nghệ tồn quốc khí – động lực 2016 tập 2, CK6 305, Trang 462- 467 Nguyễn Đình Tân, Trần Thị Thanh Hải, Lưu Trọng Thuận (2018), Ảnh hưởng khe hở bán kính tới quỹ đạo tâm trục ổ đầu to truyền động 5S-FE Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ trường đại học kỹ thuật, số 129 Trần Thị Thanh Hải, Nguyễn Đình Tân, Lưu Trọng Thuận (2018), Ảnh hưởng khe hở bán kính tới phân bố áp suất ổ đầu to truyền động 5S-FE Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ trường đại học kỹ thuật (Đã duyệt đăng) 74 ... dẫn tới luận án chọn hướng nghiên cứu ? ?Nghiên cứu mô số bôi trơn thủy động ổ đầu to truyền động đốt trong? ?? Nhằm góp phần bước làm chủ nghiên cứu bôi trơn ổ đầu to truyền Việt Nam Qua đưa khuyến... 1.3.2 Trong nước Ở Việt Nam có nghiên cứu bôi trơn ổ đầu to truyền, chủ yếu nghiên cứu ổ chặn, ổ trượt thông thường hoạt động chế độ bôi trơn thủy động, có nghiên cứu bơi trơn ổ đầu to truyền. .. Chương 1: TỔNG QUAN VỀ BÔI TRƠN Ổ ĐẦU TO THANH TRUYỀN 1.1 Ổ đầu to truyền 1.1.1 Khái niệm Liên kết trục khuỷu - truyền, gọi "ổ đầu to truyền" liên kết đầu to truyền trục khuỷu Ổ đầu to truyền phận