1. 2.1 Khỏi niệm về daođộng
2.4.3.5. Kiểm nghiệm bộ giảm chấn khử rung
Bảng túm tắt kết quả cỏc biờn độ dao động cưỡng bức trường hợp (O’ thuộc OZ) Ax = 0 (mm) Ay = 0,075 (mm) Az = 0,47 (mm) A = 0,000332 (rad) A = 0 (rad) A = 0 (rad)
Sau khi nghiờn cứu lý thuyết ta cú biờn độ dao động :
/ . 1 1 2 2 C P k C P A Trong đú: + C P
: là độ dịch chuyển tĩnh của bộ giảm chấn dưới tỏc dụng của lực kớch thớch
+ : Là hệ số phỏt triển dao động (hệ số truyền rung )
+ 2 2 / 1 1 k + 2 2 k
: là tỷ số giữa tần số của lực kớch thớch và tần số dao động tự do (gọi là hệ số mất điều hưởng) k 2 : hệ số mất điều hưởng + 2 2 k
tăng mềm quỏ hấp thu hết khả năng giảm chấn + Nếu 22
k
<1 hay < k thỡ hệ số phỏt triển dao động sẽ tiến gần về giỏ trị một biờn độ dao động cưỡng bức sẽ tiếp cận gần với độ dich chuyển tĩnh
C P
cũn biờn độ của lực truyền lờn bệ mỏy sẽ bằng biờn độ của lực kớch thớch (Trong trường hợp này biờn độ của dao động cưỡng bức và lực kớch thớch sẽ cú pha như nhau)
Viện Đào tạo sau Đại học Học viờn thực hiện: Nguyễn Tuấn Thành
+ 1
K
hay = K thỡ hệ số sẽ tiến tới vụ cựng cộng hưởng biờn độ của dao động cưỡng bức sẽ chậm pha so với lực kớch thớch một gúc
2 + K K 1 mong muốn
+ Hệ số sẽ cú dấu “-” và biờn độ dao động cưỡng bức sẽ chậm pha so với lực kớch thớch một gúc là
+ Khi 2 1
K , lực truyền lệ bệ sẽ bằng lực kớch thớch vỡ vậy để giảm chấn làm việc hợp lý tần số dao động tự do của động cơ phải nhỏ hơn tần số của lực kớch thớch ớt nhất là 2 lần:
+ Tương tự như vậy chỳng ta xỏc định biờn độ dao động của động cơ trờn bệ đàn hồi theo cỏc trục và xung quanh cỏc trục, dưới tỏc dụng của cỏc lực mụ men thuộc về ngoại lực Trường hợp O’ nằm trờn trục OZ (z0 = 0,0956m) ta cú: Tần số dao động tự do: Hz k Hz k Hz k Hz k Hz k Hz k 55 , 9 15 , 5 22 , 8 85 , 10 8 , 13 3 , 10 6 5 4 3 2 1 * Tần số của lực kớch thớch = 240,73 [1/s] Cỏc biờn độ dao động cưỡng bức
Rad A Rad A Rad
A mm A mm A mm Ax y z 0 ; 0 ; 000332 , 0 47 , 0 ; 075 , 0 ; 0
Để hệ thống giảm chấn làm việc hợp lý thỡ tần số dao động tự do (k) của động cơ phải nhỏ hơn tần số dao động của lực kớch thớch tốt nhất là 2lần. Trong trường hợp ở trờn ta thấy k1; k2; k3; k4; k5; k6 đảm bảo điều kiện k< là chấp nhận được.
Nếu trong trường hợp cú tần số dao động tự do lớn hơn tần số dao động của lực kớch thớch thỡ khắc phục, ta cú thể giảm số giảm chất (mục đớch là giảm tổng độ cứng tuyến tớnh * * *
;
; y z
x C C
C ) và thay chủng loại giảm chấn cú độ cứng tuyến tớnh
z y
x C C
C ; ; nhỏ. Tăng khoảng cỏch giữa cỏc giảm chấn để tăng mụ men quỏn tớnh của động cơ Jx, Jy, Jz cũng giảm được tần số dao động tự do của hệ
Theo lý thuyết về dao động trong động cơ đốt trong thỡ biờn độ dao động cưỡng bức của động cơ trờn bệ phải nhỏ hơn 0,5mm. Như vậy theo kết quả tớnh toỏn cho động cơ IFAW50 cỏc biờn độ dao động đều thỏa món về quy phạm dao động trong trường hợp biờn độ dao động vượt quỏ 0,5mm thỡ ta phải làm cho biờn độ dao động giảm xuống. Để giảm được biờn độ dao động ta phải bố trớ lại sơ đồ giảm chấn sao cho tõm cứng O’ gần trựng với trọng tõm O của động cơ (mục đớch là làm giảm giỏ trị Z0) đồng thời phải tăng khoảng cỏch giữa cỏc giảm chấn để tăng mụ men quỏn tớnh của động cơ (Jx, Jy, Jz).
Viện Đào tạo sau Đại học Học viờn thực hiện: Nguyễn Tuấn Thành
CHƯƠNG III
NHỮNG KHẢ NĂNG GIẢM RUNG CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3.1 Ổn định quỏ trỡnh chỏy trong động cơ đốt trong
Nghiờn cứu động cơ đốt trong bao gồm hai lĩnh vực: Cơ (chế tạo mỏy) và Nhiệt (Nhiệt động học: Vật lý và hoỏ học). Cựng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, cỏc yờu cầu đặt ra đối với động cơ đốt trong cũng ngày càng cao để đạt được cụng suất cao, suất tiờu hao nhiờn liệu thấp, khối lượng động cơ giảm, khụng gõy rung ồn và yờu cầu khắt khe về chất lượng khớ xả. Chớnh vỡ vậy mà vấn đề nghiờn cứu nhằm hoàn thiện quỏ trỡnh chỏy diễn ra trong động cơ đốt trong cũng như tớnh toỏn tối ưu cỏc cơ cấu truyền động trong động cơ luụn được đặt ra đối với cỏc nhà chế tạo và sản xuất động cơ. Để quỏ trỡnh chỏy trong động cơ đốt trong diễn ra được tốt khụng gõy rung ồn thỡ quỏ trỡnh chỏy đú phải tuõn thủ cỏc yờu cầu sau: Chỏy phải đỳng lỳc, chỏy kiệt, chỏy ờm, chống ụ nhiễm mụi trường. Việc nghiờn cứu quỏ trỡnh chỏy trong động cơ đốt trong là rất phức tạp, đõy là một vấn đề khú và cũn phải nghiờn cứu nhiều, điều này rất quan trọng đối với cỏc nhà thiết kế, cũng như những người sử dụng và bảo dưỡng sửa chữa động cơ đốt trong.
3.1.1 Nõng cao chất tượng chỏy trong động cơ diesel 3.1.1.1. Diễn biến quỏ trỡnh chỏy động cơ diesel 3.1.1.1. Diễn biến quỏ trỡnh chỏy động cơ diesel
- Giai đoạn I (chỏy trễ): Tạo cỏc tõm phản ứng chuẩn bị cho giai đoạn II - Giai đoạn II (chỏy tăng nhanh ỏp suất gần như đẳng tớch): Đặc trưng của giai đoạn này là tỷ số tăng ỏp.
- Giai đoạn III (chỏy từ từ gần như đẳng ỏp): Nhiờn liệu tiếp tục được phun sau điểm chết trờn và tiếp tục chỏy nhưng pit tụng đó đi xuống làm giảm ỏp nờn giai đoạn này gần như đẳng ỏp.
Giai đoạn IV (chỏy rớt): Pittụng đi xuống nhanh => ỏp suất giảm nhiờn liệu vẫn chỏy gọi là chỏy rớt.
c z c z ptb P P P W (kG/cm2/độ) (4-1) Trong đú :
pz - là ỏp suất lớn nhất cuối giai đoạn hai pc - là ỏp suất đầu giai đoạn hai
c z
, - là cỏc gúc quay trục khuỷu tương ứng
- Sự ờm dịu của tiến triển quỏ trỡnh chỏy được xỏc định chủ yếu là theo tốc độ tăng ỏp suất. Để bảo đảm sự làm việc ờm dịu của động cơ theo số liệu kinh nghiệm thỡ Wptb 26 (kG/cm2/độ)
- Nếu Wptb 6 (kG/cm2/độ) làm sản sinh ra tải trọng động lực học lớn, lỳc này động cơ làm việc cứng, cú tiếng gừ kim loại và ồn.
3.1.1.2. Cỏc biện phỏp giảm ảnh hưởng đến quỏ trỡnh chỏy trong động cơ diesel để hạn chế rung động
Tăng số vũng quay là một trong những biện phỏp cường hoỏ và tăng cụng suất của động cơ, giảm trọng lượng và kớch thước, song tăng số vũng quay ngoài tăng lực và mụmen lực quỏn tớnh dẫn đến gõy rung động mạnh mà cũn làm tăng tốc độ ỏp suất lớn dẫn đến gõy rung. Vậy khi thiết kế cố gắng hạn chế tăng số vũng quay quỏ lớn, mà chỉ tăng đến tốc độ quay giới hạn cho phộp.
Để giảm rung ta chỉ tăng tải đến giới hạn nhất định. Vỡ tăng tải dẫn đến tăng nhiờn liệu làm cho Pz tăng => tải 'trọng cơ học tăng làm cho động cơ chạy nặng hơn, gõy rung ồn lớn.
Khi thiết kế người ta chọn gh để phự hợp với điều kiện làm việc của từng động cơ cụ thể. Vỡ tăng tỷ số nộn () dẫn đến tăng ỏp suất và nhiệt độ cuối quỏ trỡnh nờn làm cho ỏp suất cuối quỏ trỡnh chỏy tăng dần đến giai đoạn chỏy trễ nhưng tăng rung động.
Phải chọn gúc phun hợp lý, vỡ gúc phun nhiờn liệu ph tăng (quỏ sớm) dẫn đến kộo dài thời gian chỏy trễ làm cho thời gian chuẩn bị được nhiều hơn => giai đoạn chỏy nhanh cú tốc độ tăng ỏp suất lớn gõy va đập, cũn gúc phun nhiờn liệu ph giảm (quỏ muộn) dẫn đến kộo dài thời gian chỏy rớt làm giảm hiệu suất quỏ trỡnh
Viện Đào tạo sau Đại học Học viờn thực hiện: Nguyễn Tuấn Thành
Phải chọn hỗn hợp cú tỷ lệ hợp lý. Vỡ nếu hỗn hợp đậm quỏ ( nhỏ) gõy ỏp suất lớn làm cho động cơ bị rung động và gõy khúi đen.
3.1.1.3. Lựa chọn buồng chỏy
* Chọn loại buồng chỏy của động cơ diesel sao cho hợp lý - Buồng chỏy thống nhất (BCTN)
+ Buồng chỏy và bỏn cầu phun ở chớnh giữa buồng chỏy nờn cú 95% hỗn hợp hỡnh thành theo thể tớch, 5% nhiờn liệu chạm thành nờn hỡnh thành hỗn hợp theo màng.
- Buồng chỏy phõn cỏch
+ Buồng chỏy xoỏy lốc
Dung tớch buồng chỏy phớa trờn nắp mỏy chiếm 70% dung tớch buồng chỏy:
Vk = 70%Vc (4-2)
Vc: dung tớch buồng chỏy
Dung tớch trờn đỉnh pittụng chiếm 30% dung tớch buồng chỏy. Khụng khớ được tạo thành xoỏy lốc mónh liệt, hỗn hợp được hoà trộn tốt, nhiờn liệu bốc hơi tốt, ỏp suất phun rất bộ.
Áp suất cuối quỏ trỡnh chỏy pz = 60 85 kG/cm2 Độ tăng ỏp suất trong quỏ trỡnh chỏy
Suất tiờu hao nhiờn liệu ge :180190g/ml.h Nhược điểm: tổn thất nhiờn liệu ra ngoài lớn do
c c
V F
lớn Fc: Tổng diện tớch bao quanh buồng chỏy
Vc: Thể tớch buồng chỏy
Pittụng đi lờn khụng khớ lựa vào buồng chỏy xoỏy lốc . + Buồng chỏy trước (buồng chỏy dự bị)
Buồng chỏy phụ ở nắp xylanh. Vk= (0,25 0,4)Vc cũn lại ở trờn đỉnh pittụng vũi phun đặt trong buồng chỏy phụ làm cho nhiờn liệu phun vào Vc cú chỏy trước (ge = 190 200 g/ml.h)
Nhược điểm:
c c
V F
lớn, tổn thất nhiệt lớn, lỗ thụng buồng chỏy phụ với buồng chỏy chớnh bộ nờn tổn thất lưu động cú tiết lưu lớn.
- Buồng chỏy cú buồng tớch khụng khớ Vũi phun đặt ngoài buồng chỏy phụ Vk
Vk= (0,25 0,5)Vc (4-3)
3.2 Lựa chọn bơm cao ỏp cho động cơ IFAW50
Bơm cao ỏp cú nhiệm vụ cung cấp nhiờn liệu cho xylanh động cơ đảm bảo: - Nhiờn liệu cú ỏp suất cao, tạo chờnh ỏp lớn trước và sau lỗ phun
- Cung cấp nhiờn liệu đỳng thời điểm và theo quy luật mong muốn - Cung cấp nhiờn liệu đồng đều vào cỏc xylanh động cơ
- Dễ dàng và nhanh chúng thay đổi lượng nhiờn liệu cung cấp cho chu trỡnh phự hợp với chế độ làm việc của động cơ.
Chọn loại bơm cao ỏp phự hợp
Để thực hiện những nhiệm vụ đó nờu, tới nay đó xuất hiện nhiều loại bơm cao ỏp. Người ta phõn loại bơm cao ỏp theo những đặc điểm sau:
- Theo phương phỏp thay đổi lượng nhiờn liệu cấp cho chu trỡnh người ta chia bơm cao ỏp thành hai loại: Bơm cao ỏp thay đổi và khụng thay đổi hành trỡnh toàn bộ của pittụng.
+ Bơm cao ỏp thay đổi hành trỡnh toàn bộ của pittụng khi thay đổi lượng nhiờn liệu chu trỡnh gồm ba loại sau:
Dịch chuyển trục cam với cỏc vấu cam cú prụfin thay đổi (cam cú dạng cụn) Thay đổi tỷ số truyền của cơ cấu truyền động từ cam dẫn động tới con đội bơm cao ỏp.
Thay đổi độ dầy của chờm hóm
+ Bơm cao ỏp khụng thay đổi hành trỡnh toàn bộ của pittụng gồm ba loại:
Bơm cao ỏp cú van xả lắp trờn đường cao ỏp, mở rộng van xả sẽ làm tăng lượng nhiờn liệu xả về đường hỳt, qua đú làm giảm lượng nhiờn liệu cấp cho chu trỡnh; đúng nhỏ van xả sẽ ngược lại.
Viện Đào tạo sau Đại học Học viờn thực hiện: Nguyễn Tuấn Thành
Bơm cao ỏp cú van tiết lưu trờn đường hỳt. Tăng mức tiết lưu của van sẽ làm giảm nhiờn liệu hỳt vào xylanh, qua đú làm giảm lượng nhiờn liệu cấp cho chu trỡnh, giảm mức tiết lưu của van sẽ ngược lại.
Bơm Bụsơ (Bosch) là loại bơm được sử dụng nhiều nhất hiện nay. Hành trỡnh toàn bộ khụng thay đổi, trong hành trỡnh toàn bộ ấy chỉ cú một phần của nú là hành trỡnh cú ớch, dựng để cấp nhiờn liệu cao ỏp cho vũi phun, phần cũn lại là để đẩy nhiờn liệu qua cỏc lỗ nạp và lỗ xả trở lại khụng gian bao quanh xylanh, do đú cú thể điều khiển tăng hoặc giảm số nhiờn liệu trở lại đú để đạt mục đớch điều khiển số nhiờn liệu phun vào xylanh động cơ.
Bơm cao ỏp kiểu Bosch phần đầu pittụng xẻ một rónh nghiờng, khụng gian bờn dưới rónh nghiờng thụng với khụng gian phớa trờn đỉnh pittụng là nhờ rónh dọc
Đặc tớnh cung cấp của bơm Bosch trỏi ngược với đặc tớnh về thay đổi hệ số nạp (v) của động cơ khi tăng tốc độ n (càng tăng n hệ số v càng giảm). Vỡ vậy nếu điều chỉnh sao cho thành phần hũa khớ thớch hợp ở tốc độ cao thỡ khi giảm tốc độ n, do nhiờn liệu chu trỡnh gct giảm và khụng khớ nạp lại tăng khiến hũa khớ bị nhạt đi làm giảm mụ men của động cơ. Ngược lại nếu điều chỉnh thớch hợp ở số vũng quay thấp thỡ khi tăng tốc độ sẽ làm cho hũa khớ quỏ đậm gõy chỏy khụng hết (xuất hiện nhiều muội than do thiếu ụxy). Chớnh vỡ vậy trong hệ thống nhiờn liệu lắp bơm Bosch thường cú thờm cơ cấu hiệu chỉnh đặc tớnh cung cấp của bơm.
Trong bơm Bosch mỗi cặp pittụng và xylanh bơm cao ỏp tạo nờn một tổ bơm, mỗi tổ bơm cấp nhiờn liệu cho một xylanh. Động cơ nhiều xylanh phải dựng nhiều tổ bơm. Cỏc tổ bơm ấy cú thể làm rời, tỏch riờng từng tổ (loại bơm rời) hoặc ghộp liền với nhau tạo thành một bộ bơm cao ỏp.
Cỏc yờu cầu quan trọng nhất đối với nhiờn liệu diesel là:
- Cú nhiệt độ đụng đặc, nhiệt độ vẩn đục, độ nhớt xỏc định để đảm bảo việc cung cấp nhiờn liệu qua vũi phun khụng bị giỏn đoạn.
- Nhiờn liệu cần đảm bảo giai đoạn chỏy trễ ngắn, hỗn hợp cú khả năng tự bốc chỏy tốt, cú nghĩa là cú trị số xờtan (TSXT) thớch hợp.
- Nhiờn liệu chỏy hoàn toàn, khụng cú khúi đen, khụng tớch muội than trờn vũi phun và trong buồng chỏy.
- Nhiờn liệu và sản phẩm chỏy của nú khụng ăn mũn cỏc chi tiết của động cơ khụng tỏc dụng với dầu bụi trơn và khụng phỏ hoại tớnh chất bụi trơn của dầu.
- Khụng lẫn tạp chất cơ học và nước. - Cú độ ổn định vất lý và hoỏ học xỏc định. * Lựa chọn loại vũi phun
Hiện nay trờn động cơ diesel dựng nhất nhiều loại vũi phun, đơn giản nhất là vũi phun hở. Tiết diện lưu thụng của vũi phun hở ở động cơ khụng đổi, Nếu chờnh lệch ỏp suất trong quỏ trỡnh phun đạt tới (20 30 MN/m2) thỡ chất lượng phun nhiờn liệu tương đối tốt. Vũi phun hở rất đơn giản, vỡ vậy đó được sử dụng rộng rói trong thời kỳ mới phỏt triển về động cơ diesel. Nhưng do cú hiện tượng nhỏ giọt trong giai đoạn đầu và cuối quỏ trỡnh phun, mặt khỏc do chất lượng phun nhiờn liệu của vũi phun hở phụ thuộc nhiều vào số vũng quay của động cơ nờn hiện nay rất ớt sử dụng.
Cú thể cải thiện chất lượng phun của vũi phun bằng cỏch đặt trờn vũi phun một van hoặc kim phun mở cựng chiều hoặc ngược chiều so với chiều lưu động của nhiờn liệu. Cỏc loại vũi phun như vậy được gọi là vũi phun kớn.
Kim phun dựng để ngăn cỏch khụng gian nhỏ phớa trước lỗ phun với đường ống cao ỏp của động cơ. Cỏc kim phun cú lắp van trờn vũi phun cú tỏc dụng hạn chế mức chờnh lệch nhỏ nhất giữa ỏp suất nhiờn liệu trong vũi phun và ỏp suất của mụi trường phun, nhờ đú trỏnh được hiện tượng nhỏ giọt của nhiờn liệu trong quỏ trỡnh phun, đảm bảo tốt chất lượng phun nhiờn liệu.
Vũi phun kớn: cú kim phun ộp lờn đế van, khụng gian của thể tớch nhỏ ở liền
phớa trước lỗ phun và được tỏch khỏi khụng gian trong vũi phun. Để giảm bớt lực