Bài báo trình bày cơ sở lý thuyết và kết quả tính toán biên dạng ô van - trống pít tông động cơ IAMZ-236. Bằng phương pháp phần tử hữu hạn khi dùng phần mềm ANSYS 17.2 tính toán tương tác của cặp pít tông - xi lanh nguyên bản và pít tông-xi lanh có pít tông ô van - trống. Từ đó đưa ra nhận định, đánh giá hiệu quả của việc sử dụng pít tông ô van - trống trên động cơ IAMZ236.
HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG PÍT TƠNG Ơ VAN-TRỐNG TRÊN ĐỘNG CƠ IAMZ-236 STUDY ON THE POSSIBILITY OF USING THE OVAL-DRUM PISTON ON THE IAMZ-236 ENGINE PHẠM ĐỨC TIẾP1, NGUYỄN HÀ HIỆP2, PHÙNG VĂN ĐƯỢC2* Bộ Chỉ huy Quân Tỉnh Hưng Yên Khoa Động lực, Học viện Kỹ thuật quân *Email liên hệ: duocpv@lqdtu.edu.vn Tóm tắt Bài báo trình bày sở lý thuyết kết tính tốn biên dạng van - trống pít tông động IAMZ-236 Bằng phương pháp phần tử hữu hạn dùng phần mềm ANSYS 17.2 tính tốn tương tác cặp pít tơng - xi lanh ngun pít tơng-xi lanh có pít tơng van - trống Từ đưa nhận định, đánh giá hiệu việc sử dụng pít tơng van - trống động IAMZ236 Từ khóa: Pít tơng, van - trống, khe hở, xy lanh, biến dạng, IAMZ-236 Abstract This article presents the theoretical basis and original piston conversion result of the IAMZ-236 engine to an oval - drum Based on the finite element method in software ANSYS 17.2 calculates the interaction of the original piston - cylinder pair and piston - cylinder pair with oval - drum piston to conclude on the effect of the use of the oval - drum piston on a particular engine, for example on the IAMZ-236 engine Keywords: Piston, oval deformation, IAMZ-236 - drum, slits, Đặt vấn đề Pít tơng (PT) chi tiết quan trọng động cơ, làm việc điều kiện khắc nghiệt, chịu tác dụng lực khí thể, lực quán tính, lực ngang, lực ma sát gây mòn nhiệt độ cao, Khe hở PT xi lanh (XL) thông số quan trọng, ảnh hưởng đến khả làm việc nhóm PT-XL [1] Kích thước khe hở phụ thuộc vào ứng suất nhiệt, thông số hình học, tính chất vật lý vật liệu chế tạo chi tiết nhóm PT-XL [2] Dưới tác dụng lực ngang lên thân PT, áp lực khí thể lên đỉnh PT, biến dạng nhiệt không đầu PT khiến phần thân dẫn hướng PT biến SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021) dạng có biên dạng ô van với trục lớn hướng với chốt PT Để loại bỏ tượng này, chế tạo PT thường làm thân PT có biên dạng van theo chiều ngược lại, nghĩa trục lớn vuông góc với chốt PT [3] Do phân bố nhiệt độ theo chiều cao PT động làm việc không đều, nên độ biến dạng theo chiều cao phần PT khác nhau, dẫn đến khe hở thân PT XL không Để đảm bảo khe hở thân PT XL hợp lý phần theo chiều cao, PT làm theo dạng ô van trống Theo [4] với biên dạng ô van - trống đảm bảo giảm ứng suất nhiệt đến 20%, giảm ồn tiêu hao dầu bôi trơn bị cháy Động IAMZ-236 sử dụng phổ biến phương tiện đặc chủng Trên động sử dụng PT XL có biên dạng trụ với đường kính theo chiều cao tương ứng 129,8mm 130mm [5] Mục đích nghiên cứu tính tốn biên dạng van-trống cho PT động IAMZ-236, đánh giá khả sử dụng PT có biên dạng thông qua khe hở nhiệt PT XL trạng thái làm việc Cơ sở lý thuyết xác định biên dạng vantrống pít tông 2.1 Cơ sở lý thuyết xác định biên dạng trống Quy luật truyền nhiệt PT theo chiều cao sau [6]: Ở đây, chấp nhận số giả thiết, chế độ nhiệt PT-XL ổn định; trình truyền nhiệt túy truyền nhiệt dẫn nhiệt; hệ số dẫn nhiệt vật liệu chế tạo PT màng dầu bôi trơn không đổi Trong đó: chK - Hàm hyperbolic cosin K; τ - Chênh lệch nhiệt độ PT-XL; Lю, Sю - Chiều dài độ dày trung bình thân PT; λ - Hệ số dẫn nhiệt vật liệu chế tạo PT; λм, δм - Hệ số dẫn nhiệt độ dày màng dầu Mỗi phần thân PT xác định tọa độ x độ tăng đường kính tương ứng với x (Hình 1) Từ xác định biên dạng trống thân PT 127 HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 xo chK - = - arc sh Lю K K (6) Thay (6) vào (5) ta rút được: y n = max = d æ x chK ỗ - ữ ố L ø - xo chK Lю (7) Từ (5) (7) ta rút được: é ù ỉ xo ê chK ỗ1 ỳ ữ ố L ứ ờ1 ỳ xo ú y 1ê chK = ymax n ê Lю ú 1ê ú chK ê ú ê ú ë û Hình Kích thước thân PT dạng trống XL hai trạng thái nóng nguội l d t t = × м d s dx м ю l (1) ỉ x è Lю ø t = chK K= Từ ta xác định biên dạng trống thân PT thông qua tọa độ (x, y) theo (5) (8) 2.2 Cơ sở lý thuyết xác định biên dạng van ÷ tв Lю t = arcch в tн ld м sю (2) (3) I - XL nguội; II - XL nóng; III - PT nguội; IV - PT nóng yг y = (b -1) b = n (4) Gọi D = R - r, đó: R - Bán kính PT Theo [6], j phụ thuộc vào D theo biểu thức có dạng: (5) (9) Gọi l hiệu bán kính lớn bán kính nhỏ hình van, với B = l/4, biến đổi (9) ta được: D l Kết hợp (2), (3), (4) suy ra: é ự ổ x chK ỗ1 ỳ ữ ố Lю ø ê1 ú x ú ê chK y=ê d Lю ú 1ê ú chK ê ú ê ú ë û Trong tiết diện ngang vng góc với đường tâm PT, tọa độ cực có véc tơ bán kính r, góc cực j ∆ = А+Вcos2φ +Сcos4φ lм Đặt: ymax xác định từ điều kiện: ymax ³nD n, Trong đó: D - Khe hở PT XL Khi x = Lю, dt dx = 0, ú: chK ỗ - (8) = U + cos 2j + - U cos 4j (10) Trong đó: А+С=В, xác định từ chuỗi Fourier Thơng thường nhà chế tạo chọn giá trị U = 0,7 ÷ 1,33 [6] Biên dạng van thân PT hàm phụ thuộc vào tham số U, thể Hình Trong đó: d = baD(t в -t н ) 2; a - Hệ số giãn nở nhiệt vật liệu chế tạo PT; y = f(x) với điều kiện dy dx = d y dx < ; Hệ số n đặc trưng cho độ tang trống PT thông qua trị số β, n chọn theo kinh nghiệm, thông thường < n