Nghiên cứu sự tương tác và biến dạng của cặp pittông - xilanh động cơ đốt trong khi tăng áp
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (818.69 KB, 27 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
==========
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU SỰ TƯƠNG TÁC VÀ BIẾN
DẠNG CỦA CẶP PITTONG – XI LANH ĐỘNG
CƠ ĐỐT TRONG KHI TĂNG ÁP
Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
Học viên: Bùi Thị Ngọc Chiến
Lớp: CHK11 CTM
Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
HDKH: TS. Lê Quốc Phong
Thái Nguyên - 2010
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
MỤC LỤC
trang
Mục lục......................................................................................................
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt.....................................................
Danh mục các bảng...................................................................................
Danh mục các hình vẽ, đồ thị ...................................................................
MỞ ĐẦU..................................................................................................
1
Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ, SỰ TƢƠNG TÁC CỦA CẶP
PITTÔNG - XILANH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG VÀ TỔNG QUAN
VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về động cơ tăng áp...........................................................
2
1.1.1. Tác động của tăng áp tới tính năng làm việc của động cơ....
2
1.1.2. Các phương pháp tăng áp chủ yếu........................................
2
1.1.3. Sự thay đổi hiệu suất cơ giới của động cơ trước
và sau khi tăng áp................................................................
5
1.2. Sự tương tác của cặp pittông - xilanh động cơ đốt trong...................
6
1.2.1. Mô hình không có khe hở và không có sự tương tác...........
7
1.2.2. Mô hình có khe hở, không tương tác...................................
9
1.2.3. Mô hình có khe hở, có tương tác.........................................
11
1.3. Một số kết quả nghiên cứu trong nước.............................................
13
1.4. Kết luận chương 1 và tổng quan về vấn đề nghiên cứu....................
15
1.5. Bố cục của luận văn..........................................................................
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
16
Chƣơng 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN
NHIỆT ĐỘNG, SỰ TƢƠNG TÁC GIỮA PITTÔNG VÀ XILANH
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.
2.1. Đặt vấn đề........................................................................................
17
2.2. Mô hình hình học cặp pittông và xilanh động cơ khảo sát.
2.2.1. Mô hình hình học pittông...................................................
18
2.2.2. Mô hình hình học ống lót xilanh........................................
18
2.3. Mô hình tương tác giữa pittông - xilanh động cơ đốt trong.............
19
2.4. Phương trình tương tác giữa thân pittông với thành xilanh..............
22
Chƣơng 3
TÍNH TOÁN SỰ BIẾN DẠNG VÀ SỰ TƢƠNG TÁC CỦA CẶP
PITTÔNG - XILANH ĐỘNG CƠ SAU TĂNG ÁP.
3.1. Đối tượng và công cụ khảo sát
3.1.1. Đối tượng khảo sát.............................................................
30
3.1.2. Công cụ khảo sát................................................................
33
3.2. Gi ới thiệu chung về Phần mềm ANSYS........................................
33
3.2.1. Các mô đun chính của ASYS.............................................
34
3.2.2. Sơ đồ khối giải bài toán kỹ thuật bằng phần mềm ANSYS.
35
3.3.Phương pháp phần tử hữu hạn.
3.31. Khái niệm chung về phương pháp phần tử hữu hạn............
36
3.3.2.Trình tự của bài toán giải bằng phương pháp phần tử hữu hạn. 36
3.3.3. Phạm vi ứng dụng của phương pháp phần tử hữu hạn........
37
3.3.4. Các hình dạng phần tử cơ bản.............................................
37
3.4. Tổng quan về phần mềm GT-Suite...................................................
40
3.5. Tính toán nhiệt động và động lực học động cơ khảo sát.
3.5.1. Xác định đối tượng..............................................................
43
3.5.2. Mô hình động cơ khảo sát....................................................
44
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
3.5.3 Kết quả tính toán..................................................................
48
3.6. Sự thay đổi khe hở giữa pittông và xilanh và lực tương tác
giữa chúng khi kể đến phụ tải nhiệt.......................................................
54
3.7. Khảo sát sự biến dạng và sức bền cặp pittông – xilanh và kết quả .
3.7.1. Xây dựng mô hình khảo sát và kết quả trạng thái ứng suất
và biến dạng xilanh.......................................................................
57
3.7.2. Xây dựng mô hình khảo sát và kết quả trạng thái ứng suất
và biến dạng pittông.....................................................................
62
Chƣơng 4
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1. Kết luận..........................................................................................
68
4.2. Kiến nghị: ......................................................................................
69
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................
70
PHỤ LỤC
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN
Ký hiệu
Diễn giải
Thứ nguyên
A
Tâm chốt pittông
-
C
Hệ số phụ thuộc vào điều kiện cố định ống lót xilanh
-
c
Nhiệt dung riêng của vật liệu
D
Đường kính xilanh
mm
E
Môđun đàn hồi của vật liệu
Mpa
F
Tiết diện truyền nhiệt vuông góc với hướng truyền
J/kg.K
m2
nhiệt
Crd
Hệ số rung động
-
F1N
Lực tương tác giữa pittông và thành xilanh
N
Fđh
Lực đàn hồi của màng dầu bôi trơn
N
FC
Lực cản nhớt của màng dầu bôi trơn
N
p'
k
Áp suất khí cháy phía trên đỉnh pittông
Pa
p"
k
Áp suất khí cháy phía dưới đỉnh pittông
Pa
pj
Lực quán tính của K.lượng chuyển động tịnh tiến
N
pk
Lực khí thể tác dụng lên đỉnh pittôn
N
Góc quay của trục khuỷu trục so với đường tâm xilanh
Độ
Góc nghiêng của đường tâm thanh truyền so với
đường tâm xi lanh
Hệ số kết cấu
Tốc độ góc của trục khuỷu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Độ
Rad
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN
Ký hiệu
Tiếng việt
PPPTHH
Phương pháp Phần tử hữu hạn
PTHH
Phần tử hữu hạn
PTVPTP
Phương trình vi phân từng phần
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
trang
Hình 1.1: Tăng áp dẫn động cơ khí...........................................................
3
Hình 1.2: Các phương pháp tăng áp tuabin khí.........................................
3
Hình 1.3: Tăng áp hỗn hợp mắc nối tiếp...................................................
4
Hình 1.4 : Tăng áp hỗn hợp mắc song song..............................................
4
Hình 1.5: Mô hình tương tác giữa pittông - xilanh khi không có khe hở
và không tương tác....................................................................................
7
Hình 1.6: Chuyển động của pittông trong khe hở giữa pittông – xilanh...
9
Hình 1.7: Lực, mômen tác dụng lên pittông và chuyển động của pittông
theo phương x và hai toạ độ suy rộng et, eb..............................................
10
Hình 2.1: Kết cấu pittông động cơ D6....................................................
18
Hình 2.2: Kết cấu xilanh động cơ D6.....................................................
19
Hình 2.3: Mô hình tương tác giữa thân pittông và thành xilanh.............
20
Hình 2.4: Xilanh được rời rạc hoá bằng PTHH với các phần tử chữ
nhật-Phần tử chữ nhật kết cấu xilanh trên nền đàn hồi...........................
22
Hình 2.5: Tương tác giữa thân pittông với phần tử kết cấu xilanh..........
23
Hình 3.1: Mặt cắt ngang động cơ D6......................................................
30
Hình 3.2: Bố trí động cơ D6 trong khoang động truyền lực trên xe.......
31
tăng T-76.
Hình 3.3: Sơ đồ khối giải bài toán kỹ thuật bằng phần mềm ANSYS....
35
Hình 3.4: Ứng dụng GT-Power trong mô phỏng quá trình cháy............
42
Hình 3.5: Ứng dụng GT-Power trong tính toán nhiệt.............................
42
Hình 3.6: Ứng dụng GT-Power trong mô phỏng hệ thống nạp, xả.........
42
của động cơ (mô phỏng 1D-3D).
Hình 3.7: Ứng dụng GT-Power trong lựa chọn cụm tuabin - máy.........
42
nén cho động cơ khi tăng áp theo phương pháp tuabin - máy nén.
Hình 3.8: Mô hình tính toán nhiệt động động cơ khảo sát.....................
45
Hình 3.9: Nhiệt độ môi chất công tác trong xilanh số 1........................
51
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Hình 3.10: Nhiệt độ môi chất công tác trong xilanh số 2.......................
51
Hình 3.11: Nhiệt độ môi chất công tác trong xilanh số 3.......................
51
Hình 3.12: Nhiệt độ môi chất công tác trong xilanh số 4.......................
51
Hình 3.13: Nhiệt độ môi chất công tác trong xilanh số 5.......................
52
Hình 3.14: Nhiệt độ môi chất công tác trong xilanh số 6.......................
52
Hình 3.15: Áp suất khí cháy trong xilanh số 1......................................
52
Hình 3.16: Áp suất khí cháy trong xilanh số 2......................................
52
Hình 3.17: Áp suất khí cháy trong xilanh số 3......................................
53
Hình 3.18: Áp suất khí cháy trong xilanh số 4......................................
53
Hình 3.19: Áp suất khí cháy trong xilanh số 5......................................
53
Hình 3.20: Áp suất khí cháy trong xilanh số 6......................................
53
Hình 3.21: Khe hở giữa pittông và thành xilanh tại toạ độ suy rộng......
55
et theo chuyển dịch của pittông.
Hình 3.22: Khe hở giữa pittông và thành xilanh tại toạ độ suy rộng......
56
eb theo chuyển dịch của pittông.
Hình 3.23: ảnh hưởng của khe hở đến lực tương tác tại vị trí et..........
57
Hình 3.24: Mô hình hình học xilanh......................................................
58
Hình 3.25: Mô hình phần tử hữu hạn xilanh..........................................
59
Hình 3.26: Biến dạng xilanh theo phương X..........................................
60
Hình 3.27: Biến dạng xilanh theo phương Y..........................................
60
Hình 3.28: Biến dạng xilanh theo phương Z..........................................
61
Hình 3.29: Biến dạng tổng hợp xilanh...................................................
61
Hình 3.30: Phân bố ứng suất chính (Von Mises Stress) xilanh.............
62
Hình 3.31: Mô hình hình học pittông....................................................
63
Hình 3.32: Mô hình phần tử hữu hạn pittông........................................
64
Hình 3.33: Biến dạng pittông theo phương X, [mm].............................
65
Hình 3.34: Biến dạng pittông theo phương Y, [mm].............................
65
Hình 3.35: Biến dạng pittông theo phương Z, [mm].............................
66
Hình 3.36: Biến dạng tổng hợp pittông, [mm]......................................
66
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Hình 3.37: Phân bố ứng suất chính (Von Mises Stress) pittông...........
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
67
1
MỞ ĐẦU
Cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền hiện đã được thừa nhận là một trong những
cơ cấu có mức rung động và tiếng ồn khá cao. Nhiều công trình nghiên cứu đã
được thực hiện trong lĩnh vực động lực học, với mục đích giảm sự rung động của cơ
cấu, để bảo đảm sự làm việc êm dịu của động cơ.
Lực tương tác gây ra bởi sự va đập của pittông với thành xilanh là một trong
những nguồn ồn cơ khí chính của động cơ điêzen. Đặc biệt, ngày nay vấn đề cường
hoá cho động cơ là hết sức cần thiết, một trong những biện pháp được coi là tối ưu
nhất là dùng biện pháp tăng áp cho động cơ. Đây chính là tính thực tiễn và cấp thiết
của đề tài.
Chính vì vậy tác giả lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu sự tương tác và biến
dạng của cặp pittông - xilanh động cơ đốt trong khi tăng áp” làm đề tài luận văn
cao học.
Mục đích của đề tài được thể hiễn rõ qua tên đề tài là nghiên cứu sự tương
tác và biến dạng của cặp pittông - xilanh động cơ đốt trong khi tăng áp, trên cơ sở
đó đánh giá được sức bền và khe hở của cặp pittông - xilanh động cơ tăng áp.
Cấu trúc của luận văn gồm: Phần mở đầu; chương 1, 2, 3 và 4; tài liệu tham
khảo; phụ lục.
Nội dung chính của luận văn:
Chương 1: Chủ yếu nghiên cứu tổng quan về động cơ tăng áp và sự tương tác
của cặp pittông - xilanh động cơ đốt trong.
Chương 2: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của việc xây dựng mô hình tính toán
nhiệt động của động cơ khảo sát và mô hình khảo sát sự tương tác giữa chúng.
Chương 3: Đi sâu tính toán sự tương tác và biến dạng của cặp pittông xilanh động cơ D6 sau tăng áp.
Chương 4: Trình bày về kết luận và kiến nghị của luận văn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
