CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MA SÁT TRONG XYLANH - PISTON KHÍ NÉN
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
4.4 Thực nghiệm ảnh hưởng của môi trường nhiệt ẩm Việt nam đến lực ma sát trong
4.4.2 Xác định các hệ số của hàm hồi quy lực ma sát động
Tiến hành làm các thí nghiệm thu đƣợc kết quả bảng 4.4, ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao bậc hai để xác định các thông số của mô hình nhƣ trong bảng 4.8.
100 Bảng 4.8 Ma trận quy hoạch trực giao của ma sát động ở tốc độ 30mm/s
Sau khi xử lý số liệu thực nghiệm thu đƣợc hàm hồi hồi quy lực ma sát động của XLPTKN ở tốc độ dịch chuyển 50mm/s nhƣ sau
Fmsd(30mm/s) = 10.7477 – 0.0594T+0.1478RH -0.0014RH2 (4.16) Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của ma sát động vào môi trường nhiệt ẩm Việt Nam ở tốc độ dịch chuyển v = 30mm/s thể hiển trên hình 4.13
Hình 4.13 Đồ thị sự phụ thuộc lực ma sát động vào môi trường nhiệt ẩm ở tốc độ dịch chuyển 30mm/s
Nhận xét :
Sự phụ thuộc của lực ma sát động vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối ở tốc độ dịch chuyển v = 30mm/s được xác định là hàm hồi quy bậc 2 có phương trình như sau:
Fmsd(30mm/s) = 10.7477 – 0.0594T+0.1478RH -0.0014RH2
Từ đồ thị hình 4.13 cho thấy lực ma sát động chịu ảnh hưởng rõ rệt của môi trường nhiệt ẩm Việt Nam. Ở vùng phức hợp nhiệt ẩm (T = 150C, RH = 51%) lực ma sát có giá trị lớn nhất. Khi tăng nhiệt độ và độ ẩm tương đối lực ma sát có xu hướng giảm và đạt giá trị nhỏ
N Biến thực Biến mã hóa y
Fmsd (N) T,0C RH, % x0 x1 x2 x‟1 x‟2
1 15 51 + - - 1/3 1/3 13.8
2 50 51 + + - 1/3 1/3 11.61
3 15 99 + - + 1/3 1/3 10.79
4 50 99 + + + 1/3 1/3 8.36
5 15 75 + - 0 1/3 -2/3 12.9
6 50 75 + + 0 1/3 -2/3 11.28
7 32.5 51 + 0 - -2/3 1/3 12.7
8 32.5 99 + 0 + -2/3 1/3 9.93
9 32.5 75 + 0 0 -2/3 -2/3 11.84
Fmsd [N]
101 nhất tại vùng (T = 500C, RH = 99%). Lực ma sát động Fmsd tuyến tính theo nhiệt độ T và phi tuyến bậc 2 theo độ ẩm tương đối RH
b. Tốc độ dịch chuy n v = 50mm/s
Tiến hành làm thí nghiệm thu đƣợc kết quả trong bảng 4.4 ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao bậc hai để xác định các thông số của mô hình nhƣ trong bảng nhƣ trong bảng 4.9
Bảng 4.9 Ma trận quy hoạch trực giao của ma sát động ở tốc độ 50mm/s
Sau khi xử lý số liệu thực nghiệm thu đƣợc hàm hồi hồi quy lực ma sát động của XLPTKN ở tốc độ dịch chuyển 50mm/s nhƣ sau:
Fmsd(50mm/s) = 15.6835 – 0.08495T + 0.0911RH – 0.001RH2 (4.17) Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của ma sát động vào môi trường nhiệt ẩm Việt Nam ở tốc độ dịch chuyển v = 50mm/s thể hiển trên hình 4.14
Hình 4.14 Đồ thị sự phụ thuộc lực ma sát động vào môi trường nhiệt với tốc độ dịch chuyển 50mm/s
N Biến thực Biến mã y
Fmsd (N) T,0C RH, % x0 x1 x2 x‟1 x‟2
1 15 51 + - - 1/3 1/3 16.52
2 50 51 + + - 1/3 1/3 13.31
3 15 99 + - + 1/3 1/3 13.37
4 50 99 + + + 1/3 1/3 10.47
5 15 75 + - 0 1/3 -2/3 15.52
6 50 75 + + 0 1/3 -2/3 12.71
7 32.5 51 + 0 - -2/3 1/3 14.89
8 32.5 99 + 0 + -2/3 1/3 11.88
9 32.5 75 + 0 0 -2/3 -2/3 13.76
Fmsd [N]
102 Nhận xét:
Sự phụ thuộc của lực ma sát động vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối ở tốc độ dịch chuyển v = 50mm/s được xác định là hàm hồi quy bậc 2 có phương trình như sau:
Fmsd(50mm/s) = 15.6835 – 0.08495T + 0.0911RH – 0.001RH2
Từ đồ thị hình 4.14 cho thấy lực ma sát động chịu ảnh hưởng rõ rệt bởi môi trường nhiệt ẩm Việt Nam. Ở vùng phức hợp nhiệt ẩm (T = 150C, RH = 51%) lực ma sát có giá trị lớn nhất. Khi tăng nhiệt độ và độ ẩm tương đối lực ma sát có xu hướng giảm và đạt giá trị nhỏ nhất tại vùng (T = 500C, RH = 99%). Lực ma sát động Fmsd tuyến tính theo nhiệt độ T và phi tuyến bậc 2 theo độ ẩm tương đối RH
c. Tốc độ dịch chuy n v = 100mm/s
Tiến hành làm thêm các thí nghiệm, ta đƣợc ma trận quy hoạch thực nghiệm trực giao bậc hai để xác định các thông số của mô hình ( bảng 4.10).
Bảng 4.10 Ma trận quy hoạch trực giao của ma sát động ở tốc độ 100mm/s
Sau khi xử lý số liệu thực nghiệm thu đƣợc hàm hồi hồi quy lực ma sát động của XLPTKN ứng với tốc độ dịch chuyển 100mm/s nhƣ sau:
Fmsd(100mm/s) = 20.9437 – 0.0852T + 0.110RH- 0.0013RH2 (4.18) Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của ma sát động theo môi trường nhiệt ẩm Việt Nam ở tốc độ v = 100mm/s thể hiển trên hình 4.15
Nhận xét:
Sự phụ thuộc của lực ma sát động vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối ở tốc độ dịch chuyển v = 100mm/s được xác định là hàm hồi quy bậc 2 có phương trình như sau:
Fmsd(100mm/s) = 20.9437 – 0.0852T + 0.110RH- 0.0013RH2
Từ đồ thị hình 4.15 cho thấy lực ma sát động chịu ảnh hưởng rõ rệt của môi trường nhiệt ẩm Việt Nam. Ở vùng phức hợp nhiệt ẩm (T = 150C, RH = 51%) lực ma sát có giá trị lớn
N Biến thực Biến mã y
Fmsd(N) T,0C RH, % x0 x1 x2 x‟1 x‟2
1 15 51 + - - 1/3 1/3 22.12
2 50 51 + + - 1/3 1/3 19.5
3 15 99 + - + 1/3 1/3 19.78
4 50 99 + + + 1/3 1/3 16.3
5 15 75 + - 0 1/3 -2/3 21.58
6 50 75 + + 0 1/3 -2/3 18.73
7 32.5 51 + 0 - -2/3 1/3 20.9
8 32.5 99 + 0 + -2/3 1/3 17.8
9 32.5 75 + 0 0 -2/3 -2/3 19.85
103 nhất. Khi tăng nhiệt độ và độ ẩm tương đối lực ma sát có xu hướng giảm và đạt giá trị nhỏ nhất tại vùng (T = 500C, RH = 99%). Lực ma sát động Fmsd tuyến tính theo nhiệt độ T và phi tuyến bậc 2 theo độ ẩm tương đối RH
Hình 4.15 Đồ thị sự phụ thuộc lực ma sát động vào môi trường nhiệt ẩm ở tốc độ dịch chuyển 100mm/s
Bảng 4. 11 Các hệ số của phương trình hồi quy đặc tính ma sát trong điều kiện nhiệt ẩm Việt Nam
Lực ma sát Tốc độ dịch chuyển v (mm/s)
b0 b1 b2 b22
Fmst
30 14.8901 - 0.0827 0.1358 - 0.0013
50 17.6463 - 0.0781 0.1002 - 0.001
100 21.9854 - 0.0792 0.1245 - 0.0012 Fmsd
30 10.7477 - 0.0594 0.1478 - 0.0014
50 15.6835 -0.0849 0.0911 - 0.001
100 20.9437 - 0.0852 0.110 - 0.0013
Nhận xét chung:
Quy luật biến thiên của ma sát động phụ thuộc vào nhiệt ẩm giống nhƣ ma sát tĩnh.
Tuy nhiên do đặc thù có chuyển động tương đối lớn hơn nhiều giai đoạn dịch chuyển ban đầu, nên giá trị lực ma sát động trong mối quan hệ với T và RH thường nhỏ hơn. Hiện tƣợng bôi trơn giới hạn xuất hiện rõ ràng cho thấy sự tồn tại rõ rệt của màng ẩm trên bề mặt ma sát.
Sự phụ thuộc của đặc tính ma sát ma sát trong XLPTKN vào nhiệt ẩm không khí là do bản chất của vật liệu làm gioăng và hiệu ứng bôi trơn giới hạn của màng ẩm hình thành trên bề mặt piston
Fmsd [N]
104 Để khảo sát lực ma sát động của XLPTKN với điều kiện có áp suất trong buồng xylanh công tác thí nghiệm đƣợc thực hiện ở tâm quy hoạch thực nghiệm.
Thí nghiệm có áp suất thực hiện với áp suất 5 bar trong buồng xy lanh công tác, nhằm so sánh với thí nghiệm ở tâm quy hoạch không có áp suất trong buồng xylanh công tác, từ đó xác định được hệ số ảnh hưởng giữa có áp suất và không áp suất.
= Fpmsd/ Fmsd (4.19)
Trong đó:Fpmsd - Lực ma sát động ở thí nghiệm có áp suất p = 5 bar;
Fmsd - Lực ma sát động ở thí nghiệm có áp suất bằng áp suất khí quyển.
Bảng 4.12 Bảng kết quả thực nghiệm với p = 5bar STT Tốc độ dịch
chuyển v(mm/s)
Nhiệt độ T(0C)
Độ ẩm tương đối RH(%)
Fpmsd (N)
Fmsd (N)
1 30 32.5 75 20.27 11.64 1.71
2 50 32.5 75 24.6 13.57 1.79
3 100 32.5 75 35.72 19.64 1.80