ứng dụng phần mềm hydsim để mô phỏng hệ thống nhiên liệu động cơ kubota rk125-2x-nb-ge

Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
1. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
Động cơ Diesel nói chung được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực
của cuộc sống. Kể từ khi ra đời cho đến nay, qua nhiều cơng cuộc cải cách cơng
nghiệp đã làm cho việc cải tiến và thiết kế mới ra những hệ thống, bộ phận nhằm
giúp động cơ Diesel thích hợp hơn trong thời điểm hiện đại ngày nay, cụ thể như là
phải tiết kiệm nhiên liệu, hạn chế tối thiểu việc gây ơ nhiễm mơi trường ,…
Một trong những hệ thống ảnh hưởng khơng nhỏ đến các chỉ tiêu đó là hệ
thống nhiên liệu và cụ thể là việc phun nhiên liệu. Để cải tiến và thiết kế mới ra các
hệ thống và bộ phận thì đòi hỏi người thiết kế phải tính tốn rất nhiều dựa vào
những kiến thức chun ngành đã có. Hiện nay với sự phát triển của lĩnh vực cơng
nghệ thơng tin và cụ thể là tin học thì việc tính tốn chỉ còn nhờ vào máy tính, còn
người thiết kế chỉ việc dựa vào những kiến thức chun ngành động lực để lập trình
ban đầu cho máy tính, và phần mềm Hydsim (Hydraulic Simulation) khơng là ngoại
lệ.
Đề tài là việc ứng dụng phần mềm trên để mơ phỏng-tính tốn hệ thống
nhiên liệu của động cơ Diesel có tên Kubota RX125-2X-NB-GE. Phần mềm này
được xây dựng trên cơ sở là thuyết động lực học và dao động chất lỏng của những
hệ thống đa phần tử. Có nhiều cách để ứng dụng phần mềm này, ta có thể kết nối
các biểu tượng và sau đó nhập các thơng số đầu vào của các chi tiết và lấy ra các
thơng số của việc phun nhiên liệu để khảo sát và kiểm nghiệm hoặc là ngược lại để
có nhanh các thơng số chính xác của các chi tiết cần thiết kế.
Từ việc mơ phỏng, tính tốn việc phun nhiên liệu của động cơ Kubota nói
riêng, tức là hệ thống nhiên liệu Diesel, ta có thể mở rộng ứng dụng của phần mềm
ra cho hệ thống nhiên liệu dùng xăng hoặc các loại nhiên liệu thay thế khác, và rộng
hơn nữa là phân tích động lực học của những hệ thống thủy lực và thủy cơ.
Mơ phỏng ở đây khơng đơn thuần là mơ phỏng bằng các biểu tượng (icon)
mà đề tài này nói lên việc mơ phỏng để tính tốn-thiết kế cho việc phun nhiên liệu,
điều này rất thuận lợi cho cơng việc tính tốn và thiết kế nhanh cho việc phun của
hệ thống nhiên liệu Diesel mà kết quả lại rất chính xác.

SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang: 1

Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
Đề tài là sự ứng dụng cơng nghệ phần mềm tin học vào lĩnh vực thủy lực-cơ
khí nhằm giải quyết cơng việc nhanh, chính xác, từ đó làm giảm cường độ lao động
cho cán bộ kỹ thuật, một điều rất hữu ích trong thời điểm cơng nghiệp phát triển cần
nhiều thời gian hiện nay.
2. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM HYDSIM
2.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM
Hydsim là một chương trình phân tích động lực học của những hệ thống thuỷ
lực và thuỷ cơ. Nó được xây dựng trên cơ sở thuyết động lực học và dao động chất
lỏng của những hệ thống đa phần tử. Lĩnh vực ứng dụng chính của Hydsim là mơ
phỏng việc phun nhiên liệu. Chủ yếu, chương trình được phát triển để mơ phỏng
những hệ thống phun nhiên liệu Diesel. Tuy nhiên, Hydsim cũng có thể ứng dụng
một cách dễ dàng trong việc mơ phỏng cho những hệ thống phun nhiên liệu xăng
hay nhiên liệu thay thế khác (như cồn). Hơn thế nữa, chương trình cũng hữu ích
trong nhiều lĩnh vực liên quan đến việc phân tích động lực học của những hệ thống
thủy lực hoặc cơ khí. Chẳng hạn như việc mơ phỏng động lực học của những thiết
bị điều khiển thuỷ lực-cơ khí cũng như sự dao động trong q trình truyền động.
Hydsim là một cơng cụ được kết hợp trong khơng gian làm việc của AVL
với cách xử lý và đồ hoạ thân thiện với người sử dụng. Sự thể hiện hai chiều của mơ
hình Hydsim cung cấp một cái nhìn tổng qt về hệ thống được định nghĩa bởi
người sử dụng. Một cách cơ bản, mỗi phần tử riêng biệt của hệ thống được thể hiện
bằng một biểu tượng (icon) trên màn hình GUI. Những biểu tượng này có thể được
kết nối một cách cơ khí hoặc một cách thuỷ lực hoặc một cách lơgic. GUI điều
khiển quy trình xây dựng mơ hình và khơng cho phép những liên kết khơng phù hợp
cũng như những đặc điểm kỹ thuật đầu vào khơng hợp lí.
2.1.1. Tạo mơ hình trong khơng gian hai chiều
Mục đích của sự trình bày mơ hình Hydsim hai chiều là cung cấp một cái

nhìn chung của hệ thống được định nghĩa bởi người sử dụng. Một cách cơ bản, mỗi
phần tử riêng biệt của hệ thống được trình bày bằng một biểu tượng trên màn hình
GUI. Những biểu tượng này chứa đựng những hình ảnh dưới dạng giản đồ của
những phần tử vật lý. Những biểu tượng này được kết nối bằng những đường thẳng
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
2
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
có mũi tên màu đỏ hoặc màu xanh. Màu đỏ thể hiện liên kết cơ khí (lò xo hoặc bộ
giảm chấn) và màu xanh da trời thể hiện liên kết thủy lực (hướng dòng chảy). Một
số phần tử khác có thể được kết nối bằng đường màu xanh lá cây (liên kết đặc biệt).
2.1.2. Nhập thơng số ban đầu
Để làm điều này, phải kích đơi vào một biểu tượng được chọn bằng chuột
trái, hoặc có thể được mở ra bằng cách kích sáng biểu tượng với chuột trái, sau đó
kích chuột phải để mở menu rồi chọn “Properties” (Những tính chất), lúc đó hộp
thoại đầu vào sẽ hiện ra. Thêm vào nữa, bằng cách mở những hộp thoại khác nhau
từ thanh menu, người sử dụng có thể ghi rõ những điều kiện ban đầu, những thơng
số đầu ra theo u cầu và định nghĩa một trong những thơng số khác liên quan đến
phần tử. Những tính chất của liên kết cơ khí cũng được ghi rõ giống như vậy. Liên
kết thuỷ lực và liên kết đặc biệt khơng có những tính chất được định nghĩa bởi
người sử dụng.
2.1.3. Chạy phần mềm để tính tốn
Chương trình Hydsim có thể được chạy trực tiếp từ GUI bằng cách nhấn một
trong những nút sau trong menu Pulldown/ Simulation trên thanh menu. “Run” và
“Run Sets” sẽ chạy với sự tối ưu hố một chiều nếu nó được định nghĩa trong
Search Adjust (Tìm kiếm hiệu chỉnh).
+ Run: chạy bình thường.
+ Run Sets: chạy hàng loạt phép tính với Data Sets (những tập hợp dữ liệu).
+ Restart: bắt đầu lại hệ thống được lưu trước đó.
Lưu ý : Việc chạy Hydsim chỉ có thể được bắt đầu nếu tất cả những dữ liệu

cần thiết được cung cấp chính xác. Thêm vào nữa, hàng loạt phép kiểm tra tính
tương thích giữa các dữ liệu được thực hiện bởi GUI trước khi việc tính tốn bắt
đầu. Nếu việc tính tốn khơng thể được bắt đầu thì một thơng báo lỗi được đưa ra.
Nếu khơng có thơng báo lỗi nào xuất hiện trên màn hình GUI, thì Hydsim
bắt đầu chạy mơ hình. Trạng thái thật sự của q trình mơ phỏng được thể hiện
trong cửa sổ “Simulation Status” (Trạng thái mơ phỏng) và cửa sổ này tự động xuất
hiện nếu q trình mơ phỏng thành cơng. Trong suốt q trình tính tốn, những
thơng báo lỗi được hiển thị cụ thể trong cửa sổ này. Những thơng báo này được lưu
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
3
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
trong một tệp tin và có thể xem được bằng cách nhấn nút “View Logfile” trong cửa
sổ trạng thái mơ phỏng hoặc menu PullDown/ Simulation. Cuối cùng thì nên sử
dụng tuỳ chọn này sau mỗi lần bắt đầu chương trình (đặc biệt với một mơ hình
khác). Bất cứ một hỏng hóc phần chính nào được gây ra bởi một lỗi thời gian chạy
hoặc vi phạm sự tương thích các dữ liệu sẽ ngay lập tức được ghi lại ở đây.
2.1.4. Bộ xử lý PP2
Bộ xử lí PP2 có thể được kết nối trực tiếp từ GUI để xem những biểu đồ hai
chiều của kết quả. Cơng cụ PP2 được sử dụng để đánh giá kết quả của việc mơ
phỏng Hydsim. Những kết quả có thể được vẽ biểu đồ như là một hàm theo thời
gian (nếu thích hợp) và góc quay hoặc góc tham chiếu. Những thơng số đầu ra theo
u cầu phải được chọn bởi người sử dụng trong bộ xử lý GUI từ danh sách được
định nghĩa trước có sẵn cho mỗi phần tử.
Mỗi phần tử có một tập hợp những kết quả được định nghĩa trước, nó (nếu
được chọn bởi người sử dụng) được lưu trong một tệp tin đơn lẻ Ascii. Trong mặc
định, những dữ liệu được lưu ở dạng tệp tin GIDas. Thơng tin điều khiển được lưu
trong tệp tin *.ppd. Nội dung của nó được thể hiện trong cửa sổ cây phần tử được
tích hợp trong PP2. Đối với việc chạy tối ưu hố, một tệp tin thể hiện q trình tính
lặp đi lặp lại cũng được tạo ra. Đầu ra của những kết quả có hiệu lực trong lĩnh vực

thời gian, lĩnh vực góc tham chiếu hoặc góc quay (nếu có liên quan).
Những kết quả mơ phỏng tiêu biểu cho những phần tử thuỷ lực là:
+ Áp suất.
+ Lưu lượng thể tích hoặc lưu lượng khối lượng.
+ Lượng tích luỹ (Thể tích).
+ Lực thuỷ lực.
+ Tiết diện lưu thơng.
+ Hệ số lưu lượng/ hệ số cản trở dòng chảy.
+ Những yếu tố của hiện tượng sủi bọt khí.
Đối với những phần tử cơ khí, những kết quả mơ phỏng tiêu biểu là:
+ Toạ độ chuyển vị, vận tốc, gia tốc.
+ Lực và mơmen động lực học.
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
4
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
+ Những thơng số động học.
Việc xử lý những dữ liệu được thực hiện bởi PP2, nó cho phép tạo ra những
biểu đồ một cách tự động hố linh hoạt bằng cách sử dụng những bản mẫu đã được
định nghĩa trước (có trong Hydsim hoặc được tạo ra bởi người sử dụng) cũng như
tạo ra những đồ thị, biểu đồ ảnh hưởng lẫn nhau.
2.1.5. Bộ xử lý PP3 (Post-Processor PP3)
Bộ xử lý 3D là một cơng cụ minh hoạ 3 chiều. Nó cũng có thể được kết nối
từ GUI hoặc trực tiếp từ “Menu PullDown/ Simulation”, bằng cách mở cửa sổ
“Nozzle Flow” với lệnh “Animation/ Nozzle Flow” và kích nút “Show” ở đó. Cơng
cụ PP3 được sử dụng để minh hoạ dòng chảy qua vòi phun và qua lỗ phun. Để chạy
nó một cách thành cơng, sự mơ phỏng Hydsim phải được thực hiện trước. Những
phần tử vòi phun SAC, VCO cơ bản và mở rộng có thể được làm cho sinh động.
Đối với những hệ thống phun thường, minh hoạ hiển thị độ nhấc kim phun, sự dao
động áp suất trong ống dẫn nhiên liệu, khoang vòi phun, khoang trước các lỗ phun,

áp suất trên đường hồi dầu, sự rò rỉ qua phần dẫn hướng kim phun, góc cơn tia
phun, chiều dài tia phun (độ xun sâu của tia phun), độ mạnh tia phun (nếu được
tính tốn).
2.2. GIỚI THIỆU CÁC NHĨM PHẦN TỬ TRONG PHẦN MỀM
Mơ hình hệ thống trong Hydsim bao gồm những phần tử thuỷ lực, phần tử cơ
khí, phần tử có mục đích chung khác nhau. Những phần tử được gộp lại thành từng
nhóm dựa trên loại và chức năng của nó. Bằng cách này, Hydsim có 16 nhóm phần
tử mà tên của nó được liệt kê trong menu Element (phần tử) của cửa sổ khơng gian
làm việc AVL. Cụ thể, chúng bao gồm:
+ Nhóm biên:
* Áp suất;
* Lưu lượng;
* Cơ khí;
* Thuỷ cơ.
+ Nhóm cam:
* Cam nghiêng;
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
5
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
* Cam đĩa.
+ Nhóm vật rắn:
* Khối chất điểm;
* Trục cứng.
+ Nhóm piston:
* Tiêu chuẩn;
* Phun tách SID.
+ Nhóm bình phân phối(Nhóm thể tích):
* Tiêu chuẩn;
* Đàn hồi;

* Hai pha.
+ Nhóm đường ống:
* Mơ hình Đa-lăm-be;
* Biến đổi Laplace;
* Phương pháp Characteristics;
* Phương pháp Godunov;
* MacCormack/ hai pha.
+ Nhóm bơm:
* Bơm phân phối piston rơto;
* Piston plunger.
+ Nhóm sự rò rỉ:
* Khe hở hình vành khun.
+ Nhóm cửa:
* Cửa nạp/ tràn kiểu thẳng hàng;
* Cửa nạp/ tràn phân phối.
+ Nhóm van:
* Van phân phối;
* Van thể tích khơng đổi (Van tràn);
* Van một chiều nắp van bi;
* Van một chiều nắp van cơn.
+ Nhóm tiết lưu:
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
6
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
* Được điều khiển theo thời gian;
* Được điều khiển theo độ nhấc (hành trình);
* Tiết diện lưu thơng là hàm theo thời gian/góc quay;
* Áp suất là hàm theo lưu lượng.
+ Nhóm solenoi:

* Phần ứng (mơ hình cơ bản);
* Phần ứng (mơ hình mở rộng).
+ Nhóm piezo:
* Hàm dịch chuyển;
* Bộ khuếch đại;
* Khối kích thích.
+ Nhóm jiclơ:
* Thường;
* Có hiện tượng sủi bọt khí;
* Có gờ nhọn;
* Có gờ tròn;
* Có gờ dài tròn.
+ Nhóm vòi phun:
* Vòi phun SAC mơ hình cơ bản;
* Vòi phun VCO mơ hình cơ bản;
* Vòi phun SAC mơ hình mở rộng;
* Vòi phun VCO mơ hình mở rộng;
* Vòi phun có vành đai RSN.
+ Nhóm kim phun:
* Tiêu chuẩn (cổ điển);
* Tiêu chuẩn (hiện đại);
* Hai lò xo (cổ điển);
* Hai lò xo (hiện đại).
+ Phần tử Matlab.
Bằng cách kích đơi chuột trái vào một nhóm nào đó thì một danh sách các
phần tử thuộc nhóm này sẽ xuất hiện. Bằng cách kích đơi vào phần tử được chọn thì
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
7
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE

biểu tượng tương ứng của phần tử sẽ được đặt vào cửa sổ mơ hình. Để thuận lợi cho
việc tìm hiểu, ta lần lượt đi sâu vào các phần tử đặc trưng cho hệ thống nhiên liệu
của động cơ Kubota RX125-2X-NB-GE.
2.2.1. Nhóm phần tử biên
Những phần tử Biên trong Hydsim được sử dụng để xác định các điều kiện
biên của một hệ thống. Nhóm phần tử Biên bao gồm 4 phần tử:
+ Biên áp suất (Pressure Boundary).
+ Biên lưu lượng (Flow Rate Boundary).
+ Biên cơ khí (Mechanical Boundary).
+ Biên thuỷ cơ (Hydromechanical Boundary).
Ngun tắc chung của việc xác định các giá trị của Biên là:
+ Những giá trị trung gian sẽ được tính bằng phép tốn nội suy.
+ Nếu phép tính vượt q miền xác định thì giá trị tính cuối cùng sẽ
được giữ làm hằng số cho các phép tính tiếp sau đó. Điều này sẽ xảy ra nếu trong
hộp thoại “Điều khiển phép tính” (Calculation Control): thời gian giữa hai phép tính
được thiết lập lâu hơn điều kiện biên.
+ Nếu miền xác định (Time, Reference angle) cho những điều kiện
biên bắt đầu khởi động chậm hơn so với việc tính tốn thì những giá trị biên trong
hàng thứ nhất sẽ được dùng.
+ Nếu điều kiện biên được giữ là hằng số trong suốt q trình tính
tốn thì nó phải được xác định chỉ một lần (cho phạm vi tính tốn nhập vào).
Những dữ liệu có thể được nhập bằng cách nhập trực tiếp bằng cách đánh
trực tiếp dữ liệu vào các cột tương ứng. Kích hoạt vùng dữ liệu đầu vào bằng cách
kích nó hai lần, sau đó nhập giá trị u cầu. Có thể thêm các hàng mới bằng cách
nhấn thanh “Chèn hang” (Insert row), bỏ hàng bằng cách nhấn thanh “Bỏ hàng”
(Remove row). Hoặc tải từ tệp tin có sẵn bằng cách nhấn thanh “Tải” (Load). Sau
bước này, một cửa sổ lựa chọn tệp tin xuất hiện, ta xác định tệp tin cần tải ở đây.
Bảng dữ liệu có thể được lưu ở những trang riêng bằng cách nhần thanh
“Lưu” (Store). Khi đó một cửa sổ lựa chọn tệp tin xuất hiện, tại đây nhập tên tệp tin
cần lưu.

SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
8
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
2.2.1.1. Biên áp suất (Pressure Boundary)
Tên phần tử: Biên áp suất. (Pressure Boundary)
Biểu tượng phần tử:
Định nghĩa: Phần tử này dùng để định nghĩa áp suất cho những liên
kết bên ngồi (những biên) của hệ thống như là một
hàm theo thời gian hoặc góc quay.
Điểm kết nối: Điểm tiêu chuẩn: 8 điểm , Điểm đặc biệt: 0
Áp suất ở tất cả các điểm kết nối đều giống nhau.
Lưu ý: Hướng liên kết thuỷ lực ln là hướng x.
a. Những thơng số đầu vào (Input Parameters)
Hộp thoại dữ liệu đầu vào của biên áp suất như được thể hiện trên hình 2.1,
có thể được kết nối bằng 3 cách:
+ Kích đơi vào phần tử.
+ Kích sáng phần tử, trên Menu Pulldown chọn Element/Properties.
+ Kích chuột phải vào phần tử làm xuất hiện thanh Menu Pulldown, từ đây
chọn Properties.
Hình 2.1. Hộp thoại dữ liệu đầu vào của phần tử biên áp suất
b. Những thơng số đầu ra (Output Parameters)
Đường dẫn: Element/ Store Results
Hộp thoại những thơng số đầu ra của phần tử biên áp suất được thể hiện ở
hình 2.2 dưới đây.
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
9
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
Hình 2.2. Hộp thoại những thơng số đầu ra của phần tử biên áp suất

Để kích hoạt thơng số đầu ra, đánh dấu tích vào hộp nằm góc trái của tên
thơng số.
Áp suất: Đơn vị: bar
Áp suất thực trong Biên áp suất.
Lưu ý: Đối với phần tử biên áp suất thì dữ liệu đầu vào, đầu ra giống nhau.
2.2.1.2 Biên cơ khí (Mechanical Boundary)
Tên phần tử: Biên cơ khí (Mechanical Boundary).
Biểu tượng phần tử:
Định nghĩa: Phần tử này dùng để định nghĩa chuyển vị hoặc vận
tốc cho những liên kết bên ngồi (những biên) của hệ
thống như là một hàm theo thời gian hoặc góc quay.
Những điểm kết nối: Điểm tiêu chuẩn: 8 điểm
Điểm đặc biệt: 0
Chuyển vị hoặc vận tốc ở tất cả các điểm kết nối đều giống nhau.
Lưu ý : Một phần tử biên cơ khí chỉ xác định chuyển vị và vận tốc theo một
hướng nhất định nào đó. Nếu cần xác định nhiều điều kiện biên cơ khí cho nhiều
hướng thì mỗi hướng phải dùng một biên cơ khí riêng biệt và được kết nối thơng
qua những liên kết cơ khí đến những phần tử u cầu (hướng x, y, ω đều có thể
được).
Khơng thể xác định chuyển vị và vận tốc cho cùng một phần tử biên cơ khí.
Nếu chuyển vị được xác định trong bảng thơng số đầu vào thì vận tốc trong cùng
hướng đó sẽ được tính nhờ phép vi phân chuyển vị theo thời gian. Và ngược lại nếu
vận tốc được xác định trong bảng thơng số đầu vào thì chuyển vị trong cùng hướng
đã chọn sẽ tính được nhờ phép tích phân vận tốc theo thời gian.
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
10
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
Hai thành phần chuyển vị/ vận tốc sẽ được tính tốn trong hướng đã chọn
theo thời gian.

a. Những thơng số đầu vào (Input Parameters)
Hộp thoại dữ liệu đầu vào của biên cơ khí được thể hiện trên hình 2.3, có thể
được kết nối bằng 3 cách:
+ Kích đơi vào phần tử.
+ Kích sáng phần tử, trên Menu Pulldown chọn Element/Properties.
+ Kích chuột phải vào phần tử làm xuất hiện thanh Menu Pulldown, từ đây
chọn Properties.
Hình 2.3. Hộp thoại dữ liệu đầu vào của phần tử biên cơ khí
b. Những thơng số đầu ra (Output Parameters)
Đường dẫn: Element/ Store Results.
Hộp thoại những thơng số đầu ra của phần tử biên cơ khí được thể hiện trên
hình 2.4.
Hình 2.4. Hộp thoại những thơng số đầu ra của phần tử biên cơ khí
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
11
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
Để kích hoạt thơng số đầu ra, đánh dấu tích vào hộp nằm góc trái của tên
thơng số. Đối với phần tử Biên cơ khí, những thơng số đầu vào, đầu ra giống nhau.
Lưu ý: Khơng kích hoạt những thơng số đầu ra của những hướng nào đó
khơng được chọn ở hộp thoại dữ liệu đầu vào.
2.2.2. Nhóm phần tử cam
Ta xét phần tử cam nghiêng (Cam profile) dẫn động bơm cao áp.
Tên phần tử: Cam nghiêng (Cam Profile).
Biểu tượng phần tử:
Định nghĩa: Phần tử này dùng để định nghĩa 1 cam nghiêng nhờ vào
gia tốc hoặc những dữ kiện về sự chuyển động của bộ
phận bị dẫn (truy theo những chuyển vị tịnh tiến liên
xuống của bộ phận bị dẫn).
Điểm kết nối: Điểm tiêu chuẩn: 10 điểm (tất cả đều thuộc cơ khí).

Điểm đặc biệt: 0
Lưu ý: Ở phần dẫn động cam, những liên kết cơ khí trong tất cả ba hướng đều
có thể thực hiện được. Hướng x, y biểu thị sự chuyển động tịnh tiến, vì vậy chỉ các
lò xo, giảm chấn loại tịnh tiến mới có thể được kết nối ở đây. Hướng ω được kết
hợp cho chuyển động quay và u cầu các lò xo, giảm chấn loại xoắn mới kết nối
được.
Ở phần được dẫn động bởi cam (đầu ra), liên kết cơ khí chỉ có thể được thiết
lập theo hướng x.
Gia tốc, dữ liệu về độ nâng lên của cam nghiêng thể hiện gia tốc, độ nâng lên
của tâm con lăn của bộ phận được dẫn động bởi cam. Điều này qui định mối liên kết
của cam nghiêng và tâm con lăn là mối liên kết cứng. Nếu có một cánh tay cân bằng
ở giữa thì gia tốc/ độ nâng lên của cam nghiêng phải được tính tốn lại dựa trên
hình học của cánh tay cân bằng.
Mơ hình cơ khí của phần tử Cam nghiêng với những liên kết có thể kết nối
được thể hiện trên hình 2.5.
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
12
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
Hình 2.5. Mơ hình cơ khí của phần tử cam nghiêng
a. Những thơng số đầu vào (Input Parameters)
Hộp thoại dữ liệu đầu vào của cam nghiêng được thể hiện trên hình 2.6 ở bên
dưới, nó có thể được hiển thị bằng 3 cách :
+ Kích đơi vào phần tử.
+ Kích sáng phần tử, trên Menu Pulldown chọn Element/ Properties.
+ Kích chuột phải vào phần tử làm xuất hiện thanh Menu Pulldown, từ đây
chọn Properties.
Hình 2.6. Hộp thoại dữ liệu đầu vào của Cam nghiêng
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
13

Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
Lưu ý: Sự dịch chuyển lên xuống của bộ phận bị dẫn như là các dữ liệu ban
đầu. Do đó phải sử dụng chúng với sự cẩn thận cao độ. Nếu dữ liệu về sự dịch
chuyển lên xuống khơng đủ chính xác thì các đạo hàm (để thu được vận tốc và gia
tốc) có thể chứa đựng những lỗi lớn và vì vậy kết quả phép tính sẽ khơng chính xác.
Đường cong gia tốc của bộ phận bị dẫn phải được kiểm tra cẩn thận trong mỗi phép
tốn.
Những điểm trung gian của biên dạng cam được tính tốn nhờ phép nội suy
tuyến nếu cần thiết.
Biên dạng cam phải được ghi rõ cho những khoảng cách đều nhau của góc
tham chiếu như được đưa ra trong hộp thoại “Điều khiển tính tốn” (Calculation
control). Tuy nhiên, nếu có nhiều hơn một vòng quay cam được xét đến trong khi
tính tốn thì có khả năng phải định nghĩa biên dạng cam cho một vòng quay của
trục cam (360
0
).
Hình 2.7. Dạng hình học của Cam nghiêng
b. Những điều kiện ban đầu (Initial Conditions)
Đường dẫn: Element/ Initial Conditions.
Hộp thoại những điều kiện ban đầu của phần tử Cam nghiêng được thể hiện
trên hình 2.8.
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
14
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
Hình 2.8. Hộp thoại những giá trị ban đầu của phần tử Cam nghiêng
Những giá trị ban đầu nếu khơng được ghi rõ trong hộp thoại “Những điều kiện
ban đầu” của Cam nghiêng thì sẽ được thiết lập ở giá trị 0.
c. Những thơng số đầu ra (Output Parameters)

Đường dẫn: Element/ Store Results.
Hộp thoại những thơng số đầu ra của phần tử Cam nghiêng được thể hiện
trên hình 2.9 như sau.
Hình 2.9. Hộp thoại những thơng số đầu ra của phần tử Cam nghiêng
Để kích hoạt thơng số đầu ra, đánh dấu tích vào hộp nằm góc trái của tên
thơng số.
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
15
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
Lưu ý: Chuyển vị theo hướng x của biên dạng cam và vận tốc theo hướng x
của biên dạng cam, chuyển vị và vận tốc theo hướng x của đầu ra của Cam nghiêng
thì khơng có giống như chuyển vị và vận tốc theo hướng x của bộ phận bị dẫn của
cam (ví dụ như Piston plunger) bởi vì giữa chúng có một liên kết cơ khí. Nếu liên
kết cứng (phần lớn là cứng) thì cả chuyển vị và vận tốc đều như nhau (giữa cam với
bộ phận bị dẫn).
d. Những thơng tin thêm vào (Additional Information)
Để kết nối phần tử Cam nghiêng với phần tử Trục, cần thiết phải có 3 liên
kết cơ khí (trong hướng x, y, w) như được thể hiện trên hình 2.10 như sau:
Hình 2.10. Liên kết giữa phần tử Cam nghiêng với phần tử Trục cứng
Để biểu thị một liên kết cứng (hầu hết là liên kết cứng) giữa cam và trục,
những liên kết tương ứng phải có độ cứng rất cao (có thể so sánh với độ cứng của
gối đỡ trục).
Phần tử Cam nghiêng có 3 bậc tự do. Nếu cam nghiêng khơng có những liên
kết cơ khí ở đầu vào thì những chuyển vị và vận tốc của tâm cam trong các hướng
x, y đều bằng 0.
Cam nghiêng khơng có khối lượng và mơmen qn tính. Khối lượng và
mơmen qn tính của nó có thể được thêm vào cho khối lượng và mơmen qn tính
của phần tử được kết nối với nó như phần tử trục (Shaft).
2.2.3. Nhóm phần tử piston

SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
16
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
Ta chỉ xét piston tiêu chuẩn (standard piston) ở trong kim phun.
Tên phần tử: Piston tiêu chuẩn (standard piston).
Biểu tượng phần tử:
Định nghĩa: Phần tử này dùng để định nghĩa 1 Piston tiêu chuẩn.
Những điểm kết nối: Điểm tiêu chuẩn : 9 điểm (7 cơ khí, 1 thuỷ lực, 1 mục
đích chung). Điểm đặc biệt: 3 điểm.
Lưu ý: Tất cả những liên kết tiêu chuẩn có thể được định nghĩa chỉ trong
hướng x.
Đối với điểm kết nối mục đích chung, loại liên kết (thuỷ lực hoặc cơ khí) được
chỉ rõ bởi loại đường mà liên kết này được thiết lập với nó. Sau khi được định
nghĩa, loại liên kết khơng thể thay đổi được nữa.
Piston tiêu chuẩn có thể chỉ có một liên kết thuỷ lực ở mỗi điểm kết thúc (đầu
vào và đầu ra).
Mơ hình cơ khí của phần tử Piston tiêu chuẩn với những liên kết có thể kết nối
với nó được thể hiện trên hình 2.11 như sau:
Hình 2.11. Mơ hình cơ khí của phần tử Piston
a. Những thơng số đầu vào (Input Parameters)
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
17
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
Hộp thoại những dữ liệu đầu vào của piston tiêu chuẩn được thể hiện trên
hình 2.12 ở dưới đây, có thể được kết nối bằng 3 cách :
+ Kích đơi vào phần tử.
+ Kích sáng phần tử, trên Menu Pulldown chọn Element/Properties.
+ Kích chuột phải vào phần tử làm xuất hiện thanh Menu Pulldown, từ đây

chọn Properties.
Hình 2.12. Hộp thoại những dữ liệu đầu vào của phần tử Piston tiêu chuẩn
b. Những điều kiện ban đầu (Initial Conditions)
Đường dẫn: Element/ Initial Conditions.
Hộp thoại những giá trị ban đầu của phần tử Piston tiêu chuẩn được thể hiện
trên hình 2.13.
Hình 2.13. Hộp thoại những giá trị ban đầu của phần tử Piston tiêu chuẩn
c. Thay đổi thơng số (Modify Parameter)
Đường dẫn: Element/ Modify.
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
18
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
Hộp thoại những thơng số có thể thay đổi được thể hiện trên hình 2.14.
Hình 2.14. Hộp thoại những thơng số có thể thay đổi của phần tử Piston tiêu chuẩn
Những thơng số có thể thay đổi được của phần tử Piston tiêu chuẩn bao gồm:
+ Khối lượng dịch chuyển (Moving mass). Đơn vị: kg
+ Diện tích tiết diện ngang ở điểm cuối đầu vào (cross-sectional area
at input end). Đơn vị: m
2

+ Diện tích tiết diện ngang ở điểm cuối đầu ra (cross-sectional area at
output end). Đơn vị: m
2

+ Lực ma sát Culơng (Coulomb friction force). Đơn vị: N
+ Hành trình Piston (Piston standard). Đơn vị: m
+ Đường kính piston ở điểm cuối đầu vào (Piston diameter at input
end). Đơn vị: m
+ Đường kính piston ở điểm cuối đầu ra (Piston diameter at output

end). Đơn vị: m
Để thay đổi thơng số, đánh dấu tích vào nút tuỳ chọn ở bên trái của thơng số
cần thay đổi. Nhấn thanh “Chỉnh sửa ” (Modify ) để thay đổi thơng số, khi đó
phải định nghĩa “Bảng thay đổi thơng số” (Modification Table).
d. Những thơng số đầu ra (Output Parameters)
Đường dẫn: Element/ Store Results.
Hộp thoại những thơng số đầu ra của phần tử Piston tiêu chuẩn được thể hiện
trên hình 2.15.
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
19
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
Hình 2.15. Hộp thoại những thơng số đầu ra của phần tử Piston tiêu chuẩn
Để kích hoạt thơng số đầu ra, đánh dấu tích vào hộp nằm góc trái của tên
thơng số.
2.2.4. Nhóm phần tử thể tích
Ta chỉ xét thể tích tiêu chuẩn (standard volume).
Tên phần tử: Thể tích tiêu chuẩn (Standard Volume).
Biểu tượng phần tử:
Định nghĩa: Phần tử này dùng để định nghĩa những tính chất
của 1 bình phân phối cứng (khơng biến dạng).
Những điểm kết nối: Điểm tiêu chuẩn : 10 điểm (tất cả đều thuộc thuỷ
lực).Điểm đặc biệt: 0
Lưu ý: Phần tử Thể tích tiêu chuẩn có thể có một hình dạng bất kỳ. Nếu phần
tử thể tích được kết nối với những phần tử thuộc loại piston thì thể tích của nó là
một biến số và Hydsim sẽ tính tốn sự biến đổi này. Nếu thể tích ban đầu bị nén bởi
chuyển động của piston, Hydsim sẽ dừng ngay việc tính tốn và báo lỗi.
Giản đồ phần tử Thể tích tiêu chuẩn được thể hiện trên hình 2.16.
Hình 2.16. Giản đồ phần tử Bình phân phối tiêu chuẩn
a. Những thơng số đầu vào (Input Parameters)

SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
20
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
Hộp thoại những dữ liệu đầu vào của phần tử Thể tích tiêu chuẩn được thể
hiện trên hình 2.17 dưới đây, có thể được kết nối bằng 3 cách:
+ Kích đơi vào phần tử.
+ Kích sáng phần tử, trên Menu Pulldown chọn Element/Properties.
+ Kích chuột phải vào phần tử làm xuất hiện thanh Menu Pulldown, từ đây
chọn Properties.
Hình 2.17. Hộp thoại những dữ liệu đầu vào của phần tử Thể tích tiêu chuẩn
+ Những tính chất của chất lỏng (Fluid Properties).
Loại: Thanh. Nhấn thanh này để ghi rõ các tính chất của chất lỏng cục bộ.
b. Những điều kiện ban đầu (Initial Conditions)
Đường dẫn: Element/ Initial Conditions.
Hộp thoại những giá trị ban đầu của phần tử Bình phân phối tiêu chuẩn được
thể hiện trên hình 2.18 như sau:
Hình 2.18. Hộp thoại giá trị ban đầu của phần tử Thể tích tiêu chuẩn
Mơ tả điều kiện ban đầu:
+ Áp suất (Pressure). Đơn vị:
[ ]
Pa
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
21
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
Ghi rõ áp suất ban đầu trong phần tử Thể tích khi bắt đầu tính tốn. Tất cả
những phần tử khác kết nối với phần tử Thể tích sẽ nhận giá trị áp suất ban đầu này.
Lưu ý: Để bắt đầu phép tốn từ trạng thái cân bằng, tất cả những phần tử
thuỷ lực kết nối với phần tử Thể tích phải có cùng áp suất ban đầu. Nếu áp suất ban

đầu khơng được ghi rõ, nó sẽ được tự động thiết lập giá trị 0.
c. Thơng số có thể thay đổi được (Modifiable Parameter)
Đường dẫn: Element/ Modify.
Hộp thoại những thơng số có thể thay đổi của phần tử Bình phân phối tiêu
chuẩn được thể hiện trên hình 2.19.
Hình 2.19. Hộp thoại những thơng số thay đổi được của phần tử Thể tích tiêu chuẩn
Thơng số có thể thay đổi được của phần tử Bình phân phối là áp suất hơi
(Vapour Pressure).
Để thay đổi thơng số, đánh dấu tích vào nút tuỳ chọn ở bên trái của thơng số
cần thay đổi. Nhấn nút “Modify ” (sửa đổi ) để thay đổi thơng số, khi đó phải
định nghĩa “Bảng thay đổi thơng số” (Modification Table).
d. Những tính chất của chất lỏng cục bộ (Local Fluid Properties)
Phần tử Thể tích có thể sở hữu những tính chất của chất lỏng riêng cho nó,
những tính chất này, nếu được định nghĩa, sẽ thay thế những tính chất của chất lỏng
chung, bằng cách nhấn nút “Những tính chất của chất lỏng” (Fluid properties) trong
hộp thoại đầu vào.
Hộp thoại những tính chất chất lỏng cục bộ cho mọi phần tử thuỷ lực có
dạng như trên hình 2.20.
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
22
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
Hình 2.20. Hộp thoại Những tính chất chất lỏng cục bộ
Trong hộp thoại “Những tính chất của chất lỏng cục bộ”, người sử dụng có
thể chọn một trong ba tuỳ chọn (option):
 Những tính chất của chất lỏng chung (hằng số hoặc biến số).
(Global (constant or variable) fluid properties).
Khi chọn tự chọn này, những tính chất của chất lỏng sẽ được lấy ra từ
bảng “Những tính chất của chất lỏng chung” (Global fluid properties).
 Những tính chất của chất lỏng cục bộ (hằng số).

(Local (constant) fluid properties).
Khi chọn tự chọn này, cần phải ghi rõ bốn thơng số bằng hằng số của
chất lỏng trong phần tử bình phân phối.
+ Mơđun đàn hồi [N/m
2
]
+ Khối lượng riêng của chất lỏng [kg/m
3
]
+ Hệ số nhớt động học [m
2
/s]
+ Sức căng mặt ngồi [N/m]
 Những tính chất của chất lỏng cục bộ (biến số).
(Local (variable) fluid properties).
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
23
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
Khi chọn tự chọn này, những giá trị được trình bày thành bảng của
tính chất chất lỏng như là một hàm của áp suất phải được ghi rõ cho
những tính chất sau:
+ Mơđun đàn hồi: E = f (p)
+ Khối lượng riêng của chất lỏng: ρ = f(p)
+ Hệ số nhớt động học: ν = f(p)
+ Sức căng mặt ngồi: σ = f(p)
Những giá trị trung gian của tính chất chất lỏng sẽ được nội suy tuyến. Việc
ngoại suy dữ liệu khơng được thực hiện như là trong trường hợp tính chất chất lỏng
chung. Nếu áp suất trong bình phân phối giảm xuống thấp hơn giá trị áp suất bé
nhất được cho trong hàng đầu tiên của bảng thì những giá trị E, ρ, ν, σ trong hàng

đầu tiên sẽ được dùng. Tương tự, nếu áp suất trong phần tử bình phân phối vượt q
giá trị áp suất cao nhất cho trong hàng cuối cùng của bảng thì những giá trị E, ρ, ν,
σ trong hàng cuối cùng sẽ được sử dụng. Những giá trị áp suất cho trong bảng của
những tính chất chất lỏng phải được sắp xếp theo thứ tự tăng dần.
e. Những thơng số đầu ra (Output Parameters)
Đường dẫn: Element/ Store Results.
Hộp thoại những thơng số đầu ra của phần tử Thể tích tiêu chuẩn được thể
hiện trên hình 2.21 như sau:
Hình 2.21. Hộp thoại những thơng số đầu ra của phần tử Thể tích tiêu chuẩn
Để kích hoạt thơng số đầu ra, đánh dấu tíc vào hộp nằm góc trái của tên
thơng số.
2.2.5. Nhóm phần tử đường ống
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
24
Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống
nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE
Ta chỉ xét đường ống Laplace (Laplace line).
Tên phần tử: Đường ống Laplace (Laplace Line).
Biểu tượng phần tử:
Định nghĩa: Phần tử này dùng để định nghĩa một đường ống (ống
dẫn, ống tp). Cách giải phương trình đường ống
(khơng kể đến tổn thất ma sát) được đề xuất bởi
Kroller khi sử dụng phép biến đổi Laplace. Lượng
tăng ma sát động được tính bằng phương pháp
Melcher.
Những điểm kết nối: Điểm tiêu chuẩn: 2 điểm (tất cả đều thuộc thuỷ lực).
Điểm đặc biệt: 0
Chỉ định nghĩa được một và chỉ một liên kết thuỷ lực
ở mỗi đầu vào và đầu ra.
Lưu ý: Nếu phần “Những tính chất của chất lỏng cục bộ” có hiệu lực (tức

được kích chọn) thì vận tốc âm thanh cục bộ, hệ số nhớt và khối lượng riêng của
chất lỏng trong phần tử đường ống sẽ được tính tốn ngay khi bắt đầu phép tính dựa
trên áp suất ban đầu ở điểm cuối đầu vào, đầu ra của đường ống. Ngược lại (mặc
định) thì “Những tính chất của chất lỏng chung” sẽ được sử dụng. “Đường ống
Laplace” có thể chỉ làm việc với những tính chất chất lỏng bằng hằng số. Nếu
những tính chất của chất lỏng được thiết lập ở dạng thay đổi (các thơng số nêu trên
là biến số) thì các thơng số này sẽ được lấy giá trị trung bình khi bắt đầu phép tốn
và được giữ bằng hằng số sau đó.
Giản đồ của đường ống Laplace với sự mở rộng/ co lại tại hai đầu đường
ống được thể hiện trên hình 2.22.
SVTH : Phạm Tiến Dũng Trang:
25