Nghiên cứu đặc tính bôi trơn nhiệt thủy động của ổ có dạng đầu to thanh truyền tt
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.53 MB, 27 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
PHẠM TRUNG THIÊN
NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH BÔI TRƠN NHIỆT THỦY ĐỘNG
CỦA Ổ CÓ DẠNG ĐẦU TO THANH TRUYỀN
Ngành: Kỹ thuật Cơ khí
Mã số: 9520103
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ
Hà Nội – 2020
Công trình được hoàn thành tại:
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học:
1- TS. Trần Thị Thanh Hải
2- TS. Phạm Minh Hải
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến
sĩ cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ………
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội
2. Thư viện Quốc gia Việt Nam
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Từ khi nhà phát minh vĩ đại James Watt phát minh ra đầu máy hơi
nước đã thay đổi nền công nghiệp thế giới cho thấy hiệu suất làm việc
của động cơ quyết định lớn thế nào đến năng suất làm việc cũng như sự
phát triển nền công nghiệp. Chính vì tầm quan trọng của việc nâng cao
hiệu suất và tuổi thọ của động cơ mà các nhà khoa học luôn đề cao chú
trọng nghiên cứu bôi trơn .Đặc biệt, bôi trơn ổ đầu to thanh truyền có
vai trò đặc biệt quan trọng vì quyết định hiệu suất làm việc và tuổi thọ
của ổ. Tuổi thọ của ổ đầu to thanh truyền phụ thuộc vào rất nhiều thông
số, như các thông số hình học (kích thước và hình dạng của ổ), động
học và động lực học (tốc độ quay và tải tác dụng), các đặc tính bôi trơn
(độ nhớt, khối lượng riêng) và vật liệu của ổ. Nghiên cứu điều kiện làm
việc khắc nghiệt cho ổ là rất quan trọng. vì vậy vấn đề này luôn được
các nhà khoa học học quan tâm, cả tính toán lý thuyết và thực nghiệm.
Các nghiên cứu tính toán theo hướng nghiên cứu bôi trơn thủy động có
thêm hiệu ứng đàn hồi (EHD-ElastoHydroDynamic) hoặc nhiệt đàn hồi
(TEHD - ThermoElastoHydroDynamic) hoặc thêm hiệu ứng quán tính.
Các nghiên cứu thực nghiệm gồm nghiên cứu với thiết bị sử dụng thanh
truyền thật hoặc thanh truyền mô phỏng. Ở Việt Nam, nghiên cứu về
bôi trơn ổ đầu to thanh truyền cả về mô phỏng số và thực nghiệm. Hơn
nữa, các nghiên cứu đều chưa tính tới hiệu ứng nhiệt của ổ. Vì vậy mà
em lựa chọn đề tài: ‘‘ Nghiên cứu đặc tính bôi trơn nhiệt thủy động
của ổ có dạng đầu to thanh truyền’’
2. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết bôi trơn ổ đầu to thanh truyền.
- Nghiên cứu hiệu ứng nhiệt của màng dầu bôi trơn ổ đầu to
thanh truyền.
- Nghiên cứu thực nghiệm nhiệt trong ổ đầu to thanh truyền khi
thay đổi tốc độ quay và dầu bôi trơn.
- Nghiên cứu mô phỏng nhiệt trong ổ đầu to thanh truyền với
điều kiện biên thích hợp.
3. Mục đích nghiên cứu
- Xây dựng chương trình mô phỏng nhiệt độ màng dầu bôi trơn
trong ổ đầu to thanh truyền với điều kiện thích hợp.
1
- Thực nghiệm đo nhiệt độ màng dầu bôi trơn ổ đầu to thanh
truyền ở các chế độ vận tốc quay 100 vg/ph, 150 vg/ph, 200 vg/ph và
dầu bôi trơn Besil F100, Atox320.
- So sánh nhiệt độ thực nghiệm với kết quả tính toán mô phỏng
nhiệt trong ổ đầu to thanh truyền với điều kiện biên thích hợp..
4. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về bôi trơn thủy động ổ đầu to thanh
truyền.
- Nghiên cứu lý thuyết bôi trơn thủy động có tính đến hiệu ứng
nhiệt.
- Tham gia xây dựng hệ thống xác định tải tác dụng lên thanh
truyền và hệ thống giám sát áp suất, nhiệt độ màng dầu bôi trơn ổ đầu to
thanh truyền trong thiết bị thực nghiệm khảo sát điều kiện bôi trơn ổ
đầu to thanh truyền.
- Xây dựng chương trình tính nhiệt độ màng dầu bôi trơn trong ổ
đầu to thanh truyền.
- Thực nghiệm đo nhiệt độ màng dầu bôi trơn ổ đầu to thanh
truyền ở các chế độ tải trọng và vận tốc khác nhau.
- So sánh kết quả chương trình tính nhiệt độ màng dầu bôi trơn ổ
đầu to thanh truyền với kết quả thực nghiệm.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu thực nghiệm: Sử dụng phương pháp nghiên cứu
thực nghiệm trên thanh truyền mô hình mô hình. Thực nghiệm đo tải tác
dụng, áp suất, nhiệt độ màng dầu với các tốc độ quay khác nhau được
bôi trơn bởi hai loại dầu Besil F100, Atox 320 để đánh giá ảnh hưởng
của tải trọng, áp suất, nhiệt độ màng dầu bôi trơn tới hiệu suất làm việc
của động cơ.
- Nghiên cứu mô phỏng: Sử dụng phương pháp nghiên cứu mô
phỏng số xây dựng chương trình mô phỏng trường nhiệt độ màng dầu
bôi trơn ổ đầu to thanh truyền bằng phương pháp phần tử hữu hạn trên
cơ sở giải phương trình Reynolds, phương trình chiều dày màng dầu,
phương trình cân bằng tải, phương trình năng lượng ... xác định chênh
lệch nhiệt độ của màng dầu khi thay đổi tốc độ và dầu bôi trơn.
6. Những điểm mới của đề tài
1. Xây dựng được chương trình tính toán số nhiệt độ màng dầu bôi
trơn cho ổ đầu to thanh truyền với điều kiện biên thích hợp.
2
2. Xây dựng được hệ thống giám sát đặc tính bôi trơn (tải tác dụng
lên thanh truyền, áp suất và nhiệt độ màng dầu) của ổ đầu to thanh
truyền.
3. Xây dựng được đặc tính nhiệt của ổ đầu to thanh truyền bằng
thực nghiệm với hai loại dầu bôi trơn Besil F100 và Atox 320 theo chu
kỳ làm việc và các tốc độ quay khác nhau.
7. Cấu trúc của luận án
Luận án bao gồm 120 trang với 09 bảng biểu số liệu, 97 hình ảnh và
sơ đồ, 80 tài liệu tham khảo. Kết cấu bao gồm: mở đầu 03 trang, tổng
quan 18 trang, cơ sở lý thuyết và tính toán mô phỏng nhiệt cho ổ đầu to
thanh truyền 20 trang, phương pháp nghiên cứu và thiết bị thực nghiệm
29 trang, kết quả thực nghiệm, kết quả mô phỏng và so sánh kết quả mô
phỏng với thực nghiệm 28 trang, kết luận và đề xuất 03 trang, tài liệu
tham khảo 06 trang và phụ lục.
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BÔI TRƠN Ổ ĐẦU TO THANH
TRUYỀN
Trong chương này, luận án đã giới thiệu về ổ đầu to thanh truyền
của động cơ, các hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng của ổ đầu to thanh
truyền. Tổng quan về tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước
về bôi trơn ổ đầu to thanh truyền và các vấn đề liên quan
Kết luận chƣơng 1.
1. Các nghiên cứu lý thuyết mô phỏng số bôi trơn ổ đầu to thanh
truyền đã tính tới rất nhiều thông số và điều kiện hoạt động đã gần với
điều kiện thực tế. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các đặc tính bôi trơn và
hiệu suất làm việc chịu ảnh hưởng bởi hiệu ứng thủy động, thủy động
đàn hồi, hiệu ứng quán tính, hiệu ứng nhiệt, sự thay đổi độ nhớt của dầu
bôi trơn cũng như hiện tượng gián đoạn và tái tạo màng dầu.
2. Các nghiên cứu lý thuyết mô phỏng bôi trơn ổ đầu to thanh
truyền xoay quanh sử dụng phương pháp số như phần tử hữu hạn và sai
phân hữu hạn để tính toán trường áp suất, nhiệt độ, chiều dày màng dầu
với các hiệu ứng bôi trơn.
3. Các nghiên cứu thực nghiệm với thanh truyền mô hình hướng tới
tỉ lệ tương đồng với thanh truyền thật để đánh giá các chế độ bôi trơn
cũng như đặc tính bôi trơn giống với điều kiện làm việc thực tế. Các
nghiên cứu thực nghiệm trên thanh truyền thật với các chế độ làm việc
khắc nghiệt cho kết quả nghiên cứu đánh giá sát với thực tế sử dụng.
4. Trên thế giới đã nghiên cứu nhiều về vấn đề bôi trơn ổ đầu to
thanh truyền. Tuy nhiên tại Việt Nam chưa có nhiều công trình nghiên
3
cứu về bôi trơn ổ đầu to thanh truyền, các nghiên cứu đang bước đầu đặt
nền móng cho nghiên cứu bôi trơn ổ đầu to thanh truyền tại Việt Nam.
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT BÔI TRƠN THỦY ĐỘNG
Ổ ĐẦU TO THANH TRUYỀN VÀ MÔ PHỎNG SỐ NHIỆT ĐỘ
MÀNG DẦU Ổ ĐẦU TO THANH TRUYỀN TRONG THIẾT BỊ
THỰC NGHIỆM
2.1. Lý thuyết bôi trơn thủy động
2.1.1. Phương trình Reynolds
Phương trình Reynolds cho màng chất lỏng bôi trơn thuỷ động giữa hai
bề mặt (hình 1). Trong đó u, v, w là vận tốc theo phương x, y, z và h là
chiều dày mạng chất bôi trơn.
y
V2
y
U2
W2
2
U1
W1
1 O
z
x
h
O
x
Hình 2.1: Hệ tọa độ
h p h p
h
h
6 U 1 U 2 6 W1 W2
x x z x
x
z
p
6h U 1 U 2 6h W1 W2 12V2 12h
x
z
t
3
3
(2.1)
2.1.2.Phương trình chiều dày màng dầu
Rb
F
Rt
Ob
e Ot
M'
h
M
Rt
Rb
Hình 2.2: Mặt cắt ổ
Chiều dày màng chất bôi trơn của một ổ tròn cứng (Hình 2.2) được
tính: h C (1 cos )
(2.2)
2.1.3. Phương trình cân bằng tải
Các lực tác dụng lên ổ đâu to thanh truyền (Hình 2.3) được biểu diễn
theo phương trình cân bằng tải như sau:
4
pcos dS Fx 0
S
psin dS Fy 0
S
(2.3)
Hình 2.3: Sơ đồ lực tác dụng lên ổ
Fx và Fy là các lực kéđược xác định trên biểu đồ phụ tải trong một chu
kỳ động cơ, Ө là góc tạo bởi ⃗ và trục x.
2.1.4. Phương trình năng lượng
Phương trình năng lượng tổng quát trong hệ toạ độ 3 Oxyz viết cho
màng chất bôi trơn, giải phương trình năng lượng sẽ có trường nhiệt độ
của ổ.
(
[( )
)
(
(
) ]
)
(
)
(
)
(2.4)
Điều kiện biên
- Theo phương z:
p (, z=L/2)=P1;
p (, z=-L/2)=P2;
- Theo phương
p(=0, z)=p(=2, z)
Trong đó: P1 và P2 là áp suất bên ngoài hai đầu của ổ
Nếu ổ có rãnh tiếp dầu bôi trơn thì khi đó các điều kiện biên tương ứng
như sau:
- Đối với rãnh đường tròn tại z=0
p(, z=0)=Pa với Pa là áp suất khí quyển
- Đối với rãnh dọc trục tại =a
p(a, z)=Pa
Đối với rãnh hình chữ nhật (a, b) và z(za, zc):
p=Pa với Pa là áp suất ở trong rãnh đó
5
2.2. Mô phỏng nhiệt độ màng dầu trong ổ đầu to thanh truyền
Phương trình năng lượng tổng quát trong hệ toạ độ 3 Oxyz viết
cho màng chất bôi trơn:
(
)
[( )
(
(
)
(
)
) ]
(
)
(2.5)
là nhiệt dung riêng; u, v,w là vận tốc của ổ theo
phương x,y,z; k là hệ số trao đổi nhiệt. Giải được u,v,w với sẽ
tính được nhiệt độ tại thời điểm xác định vận tốc. Bỏ qua sự truyền
Trong đó
nhiệt theo phương chu vi và phương chiều trục được vận tốc u và w
theo công thức:
(∫
∫
)
(∫
∫
)
∫
∫
Có u, w áp dụng phương trình (2.8) giải được vận tốc v theo phương y.
Chuyển toàn bộ giá trị từ hệ tọa độ thực sang hệ tọa độ không thứ
nguyên và thay vào phương trình tổng quát 2.5 ta có được giá trị nhiệt
độ T.
Áp dụng phương trình độ nhớt phụ thuộc nhiệt độ (2.9) giải được độ
nhớt tại thời điểm nhiệt độ xác định:
Hình 2.4: Miền tích phân màng dầu
Miền màng dầu (Hình 2.4) được chia thành các phần tử hình hộp chữ
nhật 8 nút với các hàm nội suy Ni viết trong hệ toạ độ tự nhiên. Chuyển
từ hệ tọa độ thực sang hệ tọa độ tự nhiên áp dụng mô hình phần tử hữu
hạn có phương trình trường nhiệt độ màng chất bôi trơn.
{ }
Thuật toán giải trường nhiệt độ màng dầu như hình 2.5.
6
Hình 2.5: Thuật toán giải trường nhiệt độ màng dầu
Kết quả mô phỏng trường nhiệt độ của ổ
Với ổ đầu to thanh truyền được mô hình hóa và sử dụng hai loại
dầu Besil F-100 và dầu Atox A320 với tốc độ quay 100 vg/ph, 150
vg/ph và 200 vg/ph. Sử dụng phần mềm lập trình Fortran95 để giải
trường nhiệt độ của ổ và biểu diễn kết quả trên phần mềm SigmaPlot.
Hình 2.6 là trường nhiệt độ màng dầu (Độ chênh nhiệt độ trong ổ)
của ổ đầu to thanh truyền tại tốc độ quay 100 vg/ph ở 3600 của trục
khuỷu khi dùng hai loại dầu bôi trơn Besil F100 và Atox 320. Ta thấy,
vùng nhiệt độ cao nhất của màng dầu là vùng màu cam, tương ứng với
mức ba của bảng màu nhiệt độ. Vùng nhiệt độ cao nhất này là xung
quanh góc 00 (3600) của thanh truyền theo phương chu vi của ổ và đạt
giá trị lớn nhất tại tiết diện giữa ổ là 3.10C với dầu Besil F100 và 3.70C
với dầu Atox 320. Vùng nhiệt độ thấp nhất của màng dầu là vùng đối
diện góc 00 tức xung quanh góc 1800 của thanh truyền. Điều này là hợp
lý vì tại xung quanh góc 00 (3600) của thanh truyền, áp suất màng dầu
đạt giá trị lớn nhất và vị trí đối diện (góc 1800), áp suất màng dầu đạt
giá trị nhỏ nhất.
7
Besil F100
Atox 320
Hình 2.6:Trường nhiệt độ màng dầu (Độ chênh nhiệt độ trong ổ) tại tốc độ 100 vg/ph,
góc 3600 của trục khuỷu
Kết luận chƣơng 2.
1. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán mô phỏng bôi trơn nhiệt thủy
động cho ổ đầu to thanh truyền trên cơ sở giải các phương trình
Reynolds, phương trình chiều dày màng dầu, phương trình cân bằng tải
và phương trình năng lượng.
2. Xây dựng chương trình mô phỏng số trường nhiệt độ màng dầu
bôi trơn cho ổ đầu to thanh truyền bằng phương pháp mô hình hoá bài
toán nhiệt cho màng dầu, áp dụng mô hình phần tử hữu hạn Galerkin
với miền tích phân màng dầu được chia dạng lưới 8 nút hình hộp chữ
nhật.
3. Chương trình mô phỏng số trường nhiệt độ màng dầu cho ổ đầu to
thanh truyền đã mô phỏng được trường nhiệt độ của ổ với độ chênh
nhiệt độ khi thay đổi tốc độ quay với hai loại dầu bôi trơn Besil F100 và
Atox 320.
4. Khi xảy ra sự nổ, vùng nhiệt độ cao nhất của màng dầu là vùng
xung quanh góc 00 (3600) của thanh truyền. Vùng nhiệt độ cao nhất này
là vùng màng dầu chịu tải lớn nhất, áp suất màng dầu cũng lớn nhất.
Vùng nhiệt độ thấp nhất của màng dầu là vùng đối diện góc 00 tức xung
quanh góc 1800 của thanh truyền.
5. Tốc độ quay càng cao thì độ tăng nhiệt độ càng lớn. Tại vị trí
góc 00 (3600) độ của thanh truyền khi chiều dày màng dầu nhỏ
nhất, giá trị áp suất là lớn nhất thì nhiệt độ màng dầu cũng lớn nhất.
Khi ổ được bôi trơn bằng dầu có độ nhớt cao hơn thì nhiệt độ của
màng dầu cao hơn khi ở cùng tốc độ quay
8
CHƢƠNG 3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
VÀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM
3.1. Phƣơng pháp nghiên cứu.
Luận án nghiên cứu thực nghiệm nhiệt thủy động của ổ đầu to thanh
truyền trong thiết bị thực nghiệm nhằm so sánh với kết quả mô phỏng
số trường nhiêt độ màng dầu bôi trơn ổ đầu to thanh truyền đã xây dựng
ở chương 2. Thiết bị thực nghiệm sử dụng thanh truyền mô phỏng bằng
vật liệu quang đàn hồi với cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền có chuyển
động theo nguyên lý hệ biên-khuỷu và chịu tải tác dụng mô phỏng theo
chu kỳ của động cơ. Để khảo sát thực nghiệm nhiệt độ ổ đầu to thanh
truyền ở các chế độ làm việc khác nhau cần phải xây dựng hệ thống đo
tải tác dụng lên thanh truyền, hệ thống đo áp suất và hệ thống nhiệt độ
màng dầu bôi trơn thiết bị thực nghiệm.
3.2. Thiết bị thực nghiệm
3.2.1. Nguyên lý hoạt động.
Hình 3. 1: Sơ đồ nguyên lý thiết bị thực nghiệm bôi trơn ổ đầu to thanh
Thiết bị có sơ đồ nguyên lý như hình 3.1. Động cơ điện (2) quay
truyền chuyển động tới trục khuỷu (4) qua hộp giảm tốc (3) làm cho
trục khuỷu quay, khi trục khuỷu quay kéo theo piston dẫn (7) chuyển
động tịnh tiến lên xuống nhờ được kết nối thông qua thanh truyền dẫn
bằng thép (5) lắp với trục, đầu nhỏ lắp với piston dẫn. Trên piston dẫn
được bố trí piston (9) đóng và trò như piston trong động cơ nhiệt, piston
(9) chuyển động tịnh tiến lên xuống theo piston dẫn, Piston (9) được
liên kết với trục khuỷu (4) truyền chuyển động xuống trục của ổ nghiên
cứu (12) lắp với trục khuỷu thông qua thanh truyền nghiên cứu (11a +
11b) mô phỏng quá trình làm việc của piston trong động cơ. Đầu to
thanh truyền được ngâm trong dầu và dầu bôi trơn được cấp tuần hoàn
bởi hệ thống thủy lực.
9
3.2.2. Cụm chi tiết điển hình.
Các cụm chi tiết điển hình của thiết bị gồm cụm kết cấu thanh
truyền, cụm pít tông dẫn, cụm cơ cấu tạo tải và hệ thống thủy lực.
3.3. Hệ thống điều khiển và hệ thống đo
3.3.1. Hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển thiết bị thực nghiệm gồm điều khiển tốc độ
động cơ thông qua biến tần và điều khiển hệ thống thủy lực cấp dầu
cho ổ.
3.3.2. Hệ thống đo.
a) đo lực tác dụng lên thanh truyền
Các lực kéo/nén Fx và lực uốn Fy tác dụng lên thanh truyền được
xác định thông qua các cảm biến đo biến dạng được nối thành hai mạch
cầu, một mạch cầu đo các lực dọc trục (kéo/nén) và một mạch cầu đo
lực uốn (Hình 3.2). Các cảm biến sẽ được kết nối với bộ xử lý dữ liệu,
sau đó tín hiệu được kết nối với máy tính và được lập trình hiển thị kết
quả đo thông qua phần mềm LabView.
Hình 3.2: Mạch cầu đo lực uốn và lực kéo/nén
b) Đo áp suất màng dầu
Để đo áp suất màng dầu ổ đầu to thanh truyền, ta dùng cảm biến
điện trở XCQ-062. Cảm biến áp suất đặt trên trục của ổ và quay cùng
trục khi ổ làm việc, tín hiệu thu nhận không dây bằng sóng RF (hình
3.3). Bộ thu tín hiệu gửi tín hiệu đến máy tính và được lập trình hiển thị
kết quả đo.
Hình 3.3: Sơ đồ khối hệ thống nhận tín hiệu cảm biến áp suất
10
c) Đo nhiệt độ màng dầu
Nhiệt độ màng dầu ổ đầu to thanh truyền được đo tại sáu vị trí
thông qua các cảm biến nhiệt độ “thermal coup type K”theo phương chu
vi và tại tiết diện giữa ổ theo phương chiều dài (Hình 3.4). Các vị trí đặt
cảm biến tại các góc 00, 450, 1350, 1800, 2250, 3150 của thanh truyền.
Tín hiệu cảm biến gửi bộ xử lý dữ liệu DAQ , sau đó được lập trình
hiển thị và lưu kết quả đo.
Hình 3.4: Vị trí lắp cảm biến nhiệt độ
Hình 3.5 là ảnh chụp tổng thể thiết bị thực nghiệm đo tải trọng, áp
suất và nhiệt độ màng dầu bôi trơn ổ đầu to thanh truyền.
Hình 3.5: Ảnh chụp tổng thể thiết bị thực nghiệm kết nối các hệ thống đo
Kết luận chƣơng 3
1. Phương pháp nghiên cứu của luận án từ nghiên cứu mô phỏng số
bằng phần tử hữu hạn, nghiên cứu thực nghiệm trên thanh truyền mô
hình để kiểm chứng kết quả mô phỏng số với các yếu tố nhiệt độ màng
dầu, áp suất màng dầu và lực tác dụng lên thanh truyền.
2. Thiết bị thực nghiệm bôi trơn ổ đầu to thanh truyền với thanh
truyền nghiên cứu bằng vật liệu quang đàn hồi chịu tải trọng mô phỏng
theo chu kỳ làm việc như trong động cơ.
3. Nhiệt độ màng dầu bôi trơn ổ đầu to thanh truyền được đo tại sáu
vị trí theo phương chu vi và tại tiết diện giữa ổ theo phương chiều dài
thông qua các cảm biến nhiệt độ “thermalcouple type K”. Áp suất màng
11
dầu bôi trơn ổ đầu to thanh truyền xác định thông qua cảm biến áp suất
XCQ-062 đặt trên trục của ổ. Tải tác dụng lên thanh truyền được đo bởi
cảm biến đo biến dạng nối thành mạch cầu. Thiết bị và các hệ thống đo
đã được hội đồng khoa học cấp bộ năm 2019 nghiệm thu đánh giá đạt
độ tin cậy cao trong đề tài B2016-BKA-20.
CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.
Thực nghiệm đo các đặc tính bôi trơn ổ đầu to thanh với hai loại
dầu Besil F-100 và dầu Atox A320 ở tốc độ quay 100 vg/ph, 150 vg/ph
và 200 vg/ph.
4.1. Kết quả thực nghiệm
4.1.1. Xử lý số liệu thực nghiệm
Tất cả các bộ số liệu thực nghiệm đều sử dụng phương pháp
ước lượng lượng và kiểm định một giá trị trung bình để lựa chọn bộ
số liệu sau đó sử dụng phương pháp so sánh hai giá trị trung bình
của hai biến chuẩn khi lấy mẫu độc lập và phương pháp so sánh
nhiều giá trị trung bình bằng phân tích phương sai ANOVA để đánh
giá độ tin cậy của bộ số liệu thực nghiệm
4.1.2. Tải tác dụng lên thanh truyền.
Lực tác dụng lên thanh truyền được đo theo góc quay của trục
khuỷu trong chu kỳ làm việc ở các tốc độ khác nhau. Hình 4.1 là lực
kéo/nén (Hình 4.1a) và lực uốn (Hình 4.1b) tác dụng lên thanh truyền ở
tốc độ 100 vg/ph. Lực kéo/nén và lực uốn đều đạt giá trị lớn nhất tại
3600 của trục khuỷu (385.25 N - lực kéo/nén, 25.01 N - lực uốn)
a
b
Hình 4.1: Lực kéo/nén và uốn tác dụng lên thanh truyền ở tốc độ quay 100 vg/ph
Hình 4.2a là lực kéo/nén và hình 4.2b là lực uốn tác dụng lên thanh
truyền tại các tốc độ quay 100 vg/ph, 150 vg/ph và 200 vg/ph. Ta thấy,
khi tăng tốc độ quay thì lực cực đại tác dụng lên thanh truyền lúc xảy ra
sự nổ giảm. Đó là do lực quán tính tăng khi tốc độ quay tăng và trong
vùng xảy ra sự nổ, lực quán tính ngược chiều với lực khí thể mô phỏng
tác dụng lên thanh truyền, do đó tổng lực tác dụng lên thanh truyền
giảm.
12
Hình 4.2: Lực kéo/nén và uốn tác dụng lên thanh truyền theo góc quay của trục khuyu
ở các tốc độ quay khác nhau
4.1.3. Áp suất màng dầu bôi trơn ổ đầu to thanh truyền
Hình 4.3: Áp suất màng dầu theo góc quay của trục khuỷu tại 00 và 1800 của thanh
truyền, tốc độ quay 100 vg/ph, góc 3600 của trục khuỷu.
Áp suất màng dầu tương ứng với tải tác dụng lên thanh truyền. Hình
4.3a là áp suất màng dầu ổ đầu to thanh truyền tại 00 của thanh truyền
theo góc quay của trục khuỷu ở tốc độ quay 100 vg/ph. Áp suất màng
dầu đạt giá trị lớn nhất (0,837 MPa) tại xung quanh góc 3600 của trục
khuỷu, tức thời điểm xảy ra sự nổ. Áp suất màng dầu đạt giá trị nhỏ
nhất (0,152 MPa) tại xung quanh góc 00 (7200) của trục khuỷu, thời
điểm thanh truyền ở điểm chết trên, tương ứng vùng tải nhỏ nhất tác
dụng lên thanh truyền. Ngược lại, ở vị trí 1800 của thanh truyền, áp suất
màng dầu đạt giá trị nhỏ nhất 0,13 Mpa (Hình 4.3b) áp suất màng dầu
đạt giá trị lớn nhất 0,445 MPa tại 00 của trục khuỷu.
Hình 4.4 là áp suất màng dầu ổ đầu to thanh truyền tại 00 và1800 của
thanh truyền ở các tốc độ quay từ 100 vg/ph đến 200 vg/ph. Ta thấy, áp
suất lớn nhất của màng dầu giảm khi tốc độ quay tăng. Điều này phù
hợp với lý thuyết, khi tăng tốc độ chiều dày màng dầu nhỏ nhất sẽ tăng.
13
Hình 4.4: Áp suất màng dầu theo góc quay của trục khuỷu tại 00 và 1800 của thanh
truyền ở các tốc độ quay khác nhau
4.1.4. Nhiệt độ màng dầu ổ đầu to thanh truyền
Thực nghiệm đo nhiệt độ màng dầu bôi trơn ổ đầu to thanh truyền
với dầu bôi trơn Besil F100 có độ nhớt 0.135 Pa.s và dầu bôi trơn Atox
320 có độ nhớt 0.28 Pa.s. Hình 4.5 giao diện phần mềm hiển thị kết quả
đo nhiệt độ màng dầu tại sáu vị trí ứng với sau đường nhiệt độ trên màn
hình hiển thị kết quả đo. Vùng nhiệt độ của màng dầu tại vị trí cảm biến
1 và cảm biến 2 là cao nhất. Nhiệt độ cảm biến 1 đạt 27.1987 0C và
nhiệt độ của cảm biến 2 đạt 26.7465 0C. Vùng nhiệt độ của màng dầu tại
vị trí cảm biến 3 và cảm biến 4 là thấp nhất. Vùng nhiệt độ của màng
dầu tại vị trí cảm biến 5 (26.5768 0C) và cảm biến 6 (26.5603 0C) thấp
hơn vùng nhiệt độ của cảm biến 1 và cảm biến 2 nhưng cao hơn vùng
nhiệt độ của cảm biến 3 và cảm biến 4. Vì khi trục quay thuận chiều
kim đồng hồ, cảm biến 5 và cảm biến 6 nằm trong vùng tạo áp suất
dương của màng dầu, cảm biến 3 và cảm biến 4 nằm trong vùng không
tạo áp suất. Nên giá trị vùng nhiệt độ cảm biến 3 và cảm biến 4 luôn
thấp hơn vùng nhiệt độ của màng dầu tại vị trí cảm biến 5 và cảm biến
6.
Hình 4.5: Nhiệt độ 6 cảm biến trên phần mềm Labview ở chu kỳ thứ 1000th
Hình 4.6 là nhiệt độ của màng dầu ở góc 00 của thanh truyền theo
góc quay của trục khuỷu với tốc độ 100 vg/ph của ổ đầu to thanh truyền.
Khi xảy ra sự nổ, piston ở điểm chết trên tức tại vị trí góc 3600 của trục
14
khuỷu, giá trị nhiệt độ cao nhất là 27.1987 0C. Tại góc 1800 và 5400 của
trục khuỷu, nhiệt độ màng dầu thấp nhất vì tại vị trí này chiều dày màng
dầu lớn nhất. Tại vị trí đối diện của góc 00 là góc 1800..Khi piston ở
điểm chết trên , xảy ra sự nổ, tại vị trí góc 5400 của trục khuỷu, nhiệt độ
màng dầu thấp nhất là 26.3654 0C.
Hình 4.6: Nhiệt độ của màng dầu theo góc quay của trục khuỷu ở chu kỳ thứ 1000 ở tốc
độ 100 vg/ph
Hình 4.7: Nhiệt độ của màng dầu theo góc quay của trục khuỷu ở các chu kỳ khác nhau.
Hình 4.7 biểu diễn nhiệt độ của màng dầu theo góc quay của trục
khuỷu ở các chu kỳ khác nhau. Từ chu kỳ 1000 tới chu kỳ 3000 khi
nhiệt độ trong ổ chưa ổn định, có sự gia tăng nhiệt nhanh, nhiệt độ giữa
các góc của trục khuỷu có sự chênh lệch lớn. Từ chu kỳ 3000 trở đi, khi
nhiệt độ trong ổ đã ổn định thì nhiệt độ chênh lệch giữa các góc của trục
khuỷu chênh lệch rất ít, không đáng kể.
a
b
Hình 4. 8: Nhiệt độ của màng dầu theo các chu kỳ ở tốc độ 100 vg/ph và 150 vg/ph
15
Hình 4.8a là nhiệt độ của màng dầu theo các chu kỳ hoạt động của ổ
ở tốc độ quay 100 vg/ph. Giá trị nhiệt độ tại 00 của thanh truyền cao
nhất và nhiệt độ tại 1800 của thanh truyền thấp nhất. Trong suốt 100
phút thực nghiệm tương đương 5000 chu kỳ hoạt động, ổ hoạt động ổn
định. Nhiệt độ trong ổ đạt trạng thái ổn định sau 2500 chu kỳ. Từ khi
bắt đầu hoạt động đến 2500 chu kỳ, nhiệt gia tăng mạnh, độ tăng nhiệt
độ là 6 0C. Sau 2500 chu kỳ, nhiệt độ trong ổ ổn định, nhiệt độ có tăng
nhẹ nhưng không đáng kể theo thời gian.
Hình 4.8b chỉ ra nhiệt độ của màng dầu theo các chu kỳ hoạt động
của ổ ở tốc độ quay 150 vg/ph. Giá trị nhiệt độ tại góc 00 của thanh
truyền cao nhất và tại góc 1800 của thanh truyền thấp nhất. Trong suốt
100 phút thực nghiệm tương đương 7000 chu kỳ hoạt động, ổ hoạt động
ổn định, nhiệt độ trong ổ đạt trạng thái ổn định sau 3000 chu kỳ. Từ khi
bắt đầu hoạt động đến 3000 chu kỳ, nhiệt gia tăng mạnh, độ tăng nhiệt
độ là 8 0C. Sau 3000 chu kỳ Nhiệt độ trong ổ ổn định, nhiệt độ có tăng
nhẹ nhưng không đáng kể theo thời gian.
Tương tự như thực nghiệm với dầu Besil F100, thực nghiệm đo
nhiệt độ màng dầu của ổ đầu to thanh truyền với dầu Atox 320 có độ
nhớt 0.28 Pa.s ở tốc độ quay 100 vg/ph, 150 vg/ph, 200 vg/ph. Hình 4.9
chỉ ra ổ đầu to thanh truyền đạt trạng thái ổn định nhiệt độ sau 2500 đến
3000 chu kỳ với dầu silicon F-100 và sau 1500 – 2500 chu kỳ với dầu
Atox 320.
Hình 4.9: So sánh nhiệt độ của màng dầu với dầu F-100 và dầu Atox 320 theo chu kỳ
hoạt động ở tốc độ 100 vg/ph.
Dầu Atox 320 có độ nhớt động học cao hơn dầu silicon F-100, vì
thế khi ổ đầu to thanh truyền làm việc nhiệt độ gia tăng mạnh hơn và
thời gian đạt trạng thái ổn định nhiệt độ của ổ ngắn hơn. Ở cùng tốc độ,
dầu có độ nhớt động học cao hơn có độ tăng nhiệt độ cao hơn. Dầu F0
100 có độ tăng nhiệt độ
C, dầu Atox 320 có độ tăng nhiệt độ
0
C. Với cả hai loại dầu bôi trơn, nhiệt độ màng dầu gia tăng
16
mạnh từ khi ổ bắt đầu làm việc đến khi đạt trạng thái ổn định sau đó
nhiệt độ sẽ tăng nhẹ theo thời gian làm việc của ổ.
4.2. Kết quả mô phỏng số nhiệt độ màng dầu ổ đầu to thanh
truyền
Hình 4.10: Trường nhiệt độ màng dầu Besil F100 (Độ chênh nhiệt độ trong ổ) tại tiết
diện giữa ổ theo phương chiều dài ở tốc độ 100 vg/ph, góc 3600 của trục khuỷu.
Tách riêng nhiệt độ màng dầu tại tiết diện giữa ổ theo phương chiều
dài như hình 4.10. Nhiệt độ lớn nhất tại 00 của thanh truyền, sau đó
giảm dần về hai phía theo phương chu vi và đạt giá trị nhỏ nhất tại 1800
của thanh truyền. Giá trị nhiệt độ chênh lệch giữa vị trí nhiệt độ màng
dầu cao nhất (góc 00 cuả thanh truyền) và vị trí nhiệt độ nhỏ nhất (góc
1800 của thanh truyền) là 3.10 C. Giá trị nhiệt độ tại vị trí góc 1350 và
góc 2250 của thanh truyền cao hơn giá trị nhiệt độ tại vị trí góc 1800 của
thanh truyền và nhỏ hơn vị trí góc 450, 3150.
Hình 4.11: Trường nhiệt độ màng dầu Besil F100 (Độ chênh nhiệt độ) của ổ theo
phương chiều dài ở góc 00 của thanh truyền với tốc độ 100 vg/ph, góc 3600 của trục
khuỷu.
Hình 4.11 là đồ thị dạng cột biểu diễn độ chênh nhiệt độ màng dầu
ổ đầu to thanh truyền theo phương chiều dài ổ. Tại góc 00 của thanh
17
truyền nhiệt độ lớn nhất tại tiết diện giữa ổ và giảm dần về hai phía mép
ổ, thể hiện tiết diện giữa ổ chịu tải lớn nhất và giảm dần về hai phía.
Điều này là hợp lý vì xung quanh góc 00 của thanh truyền là vùng chịu
tải lớn nhất khi xảy ra sự nổ và tại tiết diện giữa của ổ cũng chịu tải lớn
nhất
Hình 4.12 so sánh giá trị trường nhiệt độ màng dầu (Độ chênh nhiệt
độ trong ổ) tại các tiết diện z = 0, z = L/4, z = L/2 theo phương chiều dài
ổ ở góc 3600 của trục khuỷu với tốc độ 100 vg/ph. Ta thấy, độ tăng nhiệt
độ màng dầu lớn nhất tại tiết diện giữa ổ và giảm dần về phía mép ổ.
Nhiệt độ lần lượt là 3.1 0C tại tiết diện giữa ổ z = 0, 2.2 0C tại tiết diện
z= L/4 và 1.4 0C tại tiết diện z= L/2. Dù ở bất kỳ tiết diện nào theo
phương chiều dài của ổ nhiệt độ màng dầu đạt giá trị lớn nhất cũng nằm
ở vị trí góc 00 (3600) của thanh truyền. Nhiệt độ thay đổi mạnh trong
khoảng từ góc 00 đến góc 100 và từ góc 3500 đến 3600 của thanh truyền.
Nhiệt độ thay đổi ít trong khoảng từ góc 100 đến 300 và từ góc 3300
đến 3500 của thanh truyền. Các vùng còn lại của thanh truyền nhiệt độ
màng dầu thay đổi rất ít, có thể coi gần như không đổi.
Hình 4.12: Trường nhiệt độ màng dầu Besil F100 (Độ chênh nhiệt độ trong ổ) tại các vị
trí trên ổ theo phương chiều dài ở tốc độ 100 vg/ph, góc 3600 của trục khuỷu.
Hình 4. 13:Trường nhiệt độ màng dầu Besil F100 (Độ chênh nhiệt độ) của các tốc độ
tại tiết diện giữa ổ, góc 3600 của trục khuỷu.
18
Hình 4.13 là so sánh độ chênh nhiệt độ của ổ đầu to thanh truyền tại
tiết diện giữa ổ ở các tốc độ quay 100 vg/ph, 150 vg/ph và 200 vg/ph.
Với cả ba tốc độ trường nhiệt độ của màng dầu trong ổ đầu to thanh
truyền theo phương chu vi của ổ cùng tuân theo quy luật phân bố nhiệt
độ. Độ chênh nhiệt độ lớn nhất của màng dầu tỉ lệ với tốc độ quay, còn
vùng độ chênh nhiệt độ thấp nhất hầu như không thay đổi. Độ tăng nhiệt
độ lớn nhất lần lượt là 3.10C, 4.10C và 5.10C với tốc độ quay 100 vg/ph,
150 vg/ph và 200 vg/ph.
Hình 4.14: So sánh trường nhiệt độ màng dầu (Độ chênh nhiệt độ trong ổ) tại các tiết
0
diện trên ổ theo phương chiều dài ở tốc độ 100 vg/ph của hai loại dầu, góc 360 của
trục khuỷu.
Hình 4.14 biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ màng dầu (độ chênh nhiệt
độ) khi bôi trơn bằng dầu Atox 320 và dầu Besil F100. Ta thấy tại mỗi
tiết diện, độ tăng nhiệt độ màng dầu khi bôi trơn bằng dầu Atox 320 đều
cao hơn khi bôi trơn bằng dầu besil F100. Lần lượt độ tăng nhiệt độ tại
tiết diện giữa ổ là 3.70C (Atox 320) và 3.10C (Besil F100), tại tiết diện z
= L/4 là 2.50C (Atox 320) và 2.20C (Besil F100), tại tiết diện z = L/2 là
1.60C (Atox 320) và 1.40C (Besil F100). Độ chênh lệch nhiệt độ màng
dầu tại tiết diện giữa ổ và tiết diện z = L/4 của dầu Atox 320 và dầu
Besil F100 lần lượt là 1.20C và 0.90C. Độ chênh lệch nhiệt độ màng dầu
tại tiết diện z = L/4 và z = L/2 của dầu Atox 320 và dầu Besil F100 là
0.90C và 0.80C. Điều này cho thấy sự chênh lệch nhiệt độ giữa các tiết
diện của dầu Atox 320 lớn hơn sự chênh lệch nhiệt độ giữa các tiết diện
của dầu Besil F100.
19
Hình 4.15: So sánh độ chênh nhiệt độ tại tiết diện giữa ổ của hai loại dầu ở các tốc độ,
0
góc 360 của trục khuỷu.
Hình 4.15 so sánh độ chênh nhiệt độ màng dầu tại tiết diện giữa ổ
với hai loại dầu bôi trơn Atox 320 và Besil F100 ở các tốc độ 100
vg/ph, 150 vg/ph, 200 vg/ph. Với dầu Atox 320 độ tăng nhiệt độ lần
lượt là 3.7 0C, 5.10C và 6.2 0C tại các tốc độ quay 100 vg/ph, 150 vg/ph
và 200 vg/ph. Độ tăng nhiệt độ khi tăng tốc từ 100 vg/ph lên 150 vg/ph
với dầu Atox 320 và dầu besil F100 lần lượt là 1.4 0C và 10C. Độ tăng
nhiệt độ màng dầu khi tăng tốc từ tốc độ quay 150 vg/ph lên 200 vg/ph
với dầu Atox 320 và dầu besil F100 là 1.1 0C và 10C. Điều này cho
thấy độ tăng nhiệt độ khi cùng tăng tốc quay của dầu Atox 320 cao hơn
dầu Besil F100. Kết quả này là hợp lý vì dầu Atox 320 có độ nhớt cao
hơn dầu Besil F100 nên độ tăng nhiệt độ cao hơn khi cùng tốc độ quay.
4.3. So sánh kết quả thực nghiệm với kết quả mô phỏng số.
Hình 4.16: So sánh kết quả mô phỏng và thực nghiệm nhiệt độ màng dầu ở tốc độ 100
0
vg/ph, góc 360 của trục khuỷu, dầu bôi trơn Besil F100.
Hình 4.16 So sánh kết quả mô phỏng và thực nghiệm nhiệt độ màng
dầu trong ổ đầu to thanh truyền tại tốc độ 100 vg/ph với dầu bôi trơn
Besil F100. Ổ đạt trạng thái ổn định sau 2500 chu kỳ và nhiệt độ đạt
trạng thái ổn định tăng 60C so với nhiệt độ đầu vào. Ta thấy nhiệt độ
20
màng dầu mô phỏng và nhiệt độ màng dầu thực nghiệm tương đồng về
dạng, tuy nhiên, có sự khác nhau về giá trị nhiệt độ tại các góc của
thanh truyền. Sự chênh lệch nhiệt độ màng dầu lớn nhất tại các góc 00,
450 và 3150 của thanh truyền , 34.110C (kết quả tính toán) và 34.820C
(kết quả thực nghiệm) ở góc 00 của thanh truyền, 31.60C (kết quả tính
toán) và 32.70C (kết quả thực nghiệm) ở góc 450 của thanh truyền,
31.340C (kết quả tính toán) và 31.740C (kết quả thực nghiệm) ở góc
3150 của thanh truyền. Ở góc 1800 cuả thanh truyền, nhiệt độ màng dầu
gần như không có sự chênh lệch. Ở góc 2250 của thanh truyền độ chênh
lệch nhiệt độ không lớn, 31.040C (kết quả tính toán) và 31.280C (kết
quả thực nghiệm). Các sự sai khác lớn rất khó để giải thích đầy đủ
nhưng có thể giải thích do chương trình mô phỏng số chưa tính hết đến
các hiệu ứng bôi trơn và cũng có thể do sai số trong phép đo.
Hình 4.17: So sánh kết quả mô phỏng và thực nghiệm nhiệt độ màng dầu ở các tốc độ
0
khác nhau, góc 360 của trục khuỷu, dầu bôi Atox 320 khi ổ đạt trạng thái ổn định.
Tương tự với dầu Besil F100, khi bôi trơn bằng dầu Atox 320, nhiệt
độ màng dầu cũng cùng qui luật sai khác giữa kết quả tính toán mô
phỏng và thực nghiệm đo (Hình 4.17). Các kết quả nhiệt độ màng dầu
được xác định khi ổ đã làm việc ổn định. Với tốc độ 100 vg/ph, 150
vg/ph và 200 vg/ph ổ hoạt động ổn định lần lượt sau 1500, 2000, 2500
chu kỳ. Ở tốc độ thấp nhất (100 vg/ph) sự sai khác lớn nhất tại vị trí 00,
450 và 3150 của thanh truyền. Khi tốc độ quay cao hơn, 150 vg/ph và
200 vg/ph, sự chênh lệch nhiệt độ màng dầu tính toán và thực nghiệm
giảm, ngoại trừ tại góc 3150 của thanh truyền sự chênh lệch lại tăng.
21
Kết luận chƣơng 4
1. Tất cả các bộ số liệu thực nghiệm đều sử dụng phương pháp ước
lượng lượng và kiểm định một giá trị trung bình để lựa chọn bộ số liệu
sau đó sử dụng phương pháp so sánh hai giá trị trung bình của hai biến
chuẩn khi lấy mẫu độc lập và phương pháp so sánh nhiều giá trị trung
bình bằng phân tích phương sai ANOVA để đánh giá độ tin cậy của bộ
số liệu thực nghiệm.
2. Mô phỏng trường nhiệt độ trong ổ bằng phần tử hữu hạn chỉ ra độ
chênh nhiệt độ màng dầu lớn nhất tại tiết diện giữa ổ theo phương chiều
dài và giảm dần về hai phía mép ổ. Dù ở bất kỳ tiết diện nào của ổ nhiệt
độ màng dầu đạt giá trị lớn nhất cũng nằm ở vị trí góc 00 tức góc 3600
của thanh truyền.
3. Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm lực tác dụng lên thanh
truyền và áp suất màng dầu trong ổ đầu to thanh truyền chỉ ra tải tác
dụng lên thanh truyền phù hợp với biểu đồ tải của động cơ thực. Khi
tăng tốc độ quay lên giá trị tải tác dụng lớn nhất lên thanh truyền giảm
đi. Ở mỗi tốc độ quay, áp suất màng dầu thay đổi theo góc quay của trục
khuỷu. Khi tăng tốc độ quay, áp suất màng dầu tăng nhưng áp suất cực
đại giảm đi.
4. Nghiên cứu thực nghiệm và so sánh mô phỏng với thực nghiệm
trường nhiệt độ màng dầu bôi trơn ổ đầu to thanh truyền đều chỉ ra:
Trường nhiệt độ của màng dầu tính toán mô phỏng số và thực
nghiệm tương đồng về dạng, tuy nhiên có sự khác nhau về giá trị không
đáng kể.
Trong một chu kỳ làm việc, nhiệt độ màng dầu bôi trơn ổ đầu to
thanh truyền tại các vị trí khác nhau chênh lệch không nhiều nhưng vẫn
phù hợp với chu kỳ tải tác dụng. Nhiệt độ màng dầu bôi trơn ổ đầu to
thanh truyền đạt giá trị ổn định sau một số chu kỳ nhất định tùy thuộc
loại dầu bôi trơn. Khi chưa đạt giá trị ổn định nhiệt độ màng dầu gia
tăng mạnh, khi ổ đạt trạng thái ổn định nhiệt độ màng dầu thay đổi
không đáng kể trong suốt quá trình làm việc tiếp theo.
Dầu có độ nhớt cao hơn khi ổ đầu to thanh truyền làm việc nhiệt độ
gia tăng mạnh hơn và thời gian đạt trạng thái ổn định nhiệt độ của ổ
ngắn hơn. Ở cùng tốc độ, dầu có độ nhớt cao hơn có độ tăng nhiệt độ
cao hơn. Tốc độ làm việc của ổ càng cao thì nhiệt gia tăng càng nhanh.
Tốc độ quay của ổ tăng thì thời gian đạt trạng thái ổn định nhiệt độ của
ổ càng ngắn, tức số chu kỳ để nhiệt độ của ổ đạt trạng thái ổn định càng
nhỏ.
22
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
1. Từ nghiên cứu tổng quan và nghiên cứu lý thuyết, luận án đã
nghiên cứu các phương pháp nghiên cứu bôi trơn ổ đầu to thanh truyền
và các thông số ảnh hưởng tới chế độ bôi trơn áp suất, tải trọng, nhiệt
độ, quán tính, … Phương pháp nghiên cứu mô phỏng số đặc tính bôi
trơn nhiệt thủy động của ổ đầu to thanh truyền bằng phần tử hữu hạn và
nghiên cứu thực nghiệm trên thanh truyền mô hình để kiểm chứng kết
quả mô phỏng.
2. Xây dựng được chương trình mô phỏng số trường nhiệt độ màng
dầu bôi trơn ổ đầu to thanh truyền bằng phương pháp phần tử hữu hạn ở
các chế độ làm việc khác nhau với hai loại dầu bôi trơn Besil F100 và
Atox 320. Từ đó đánh giá được ảnh hưởng của các loại dầu bôi trơn có
độ nhớt khác nhau đến nhiệt độ màng dầu bôi trơn ổ đầu to thanh
truyền.
3. Tham gia xây dựng được hệ thống xác định tải tác dụng lên thanh
truyền và hệ thống giám sát áp suất, nhiệt độ màng dầu bôi trơn ổ đầu to
thanh truyền trong thiết bị thực nghiệm sử dụng thanh truyền mô hình
bằng vật liệu quang đàn hồi. Thanh truyền làm việc theo nguyên lý hệ
biên-khuỷu và chịu tải mô phỏng theo chu kỳ như trong động cơ.
4. Tiến hành thực nghiệm nghiên cứu nhiệt thủy động của ổ đầu to
thanh truyền trên hệ thống thiết bị thực nghiệm có độ tin cậy, luận án
xây dựng được đặc tính bôi trơn nhiệt độ, áp suất màng dầu theo góc
quay của trục khuỷu, tốc độ quay và số chu kỳ làm việc với hai loại dầu
bôi trơn Besil F100 và Atox 320.
5. Các kết quả thực nghiệm và mô phỏng số cho thấy nhiệt độ màng
dầu bôi trơn ổ đầu to thanh truyền tương đồng về dạng nhưng có sự
khác nhau về giá trị. Trong một chu kỳ làm việc, nhiệt độ các vị trí khác
nhau của màng dầu ổ đầu to thanh truyền chênh lệch không nhiều
nhưng vẫn phù hợp với chu kỳ tải tác dụng. Nhiệt độ màng dầu đạt giá
trị ổn định sau một số chu kỳ nhất định tùy thuộc loại dầu bôi trơn. Khi
chưa đạt giá trị ổn định nhiệt độ màng dầu gia tăng mạnh, khi ổ đạt
trạng thái ổn định nhiệt độ màng dầu thay đổi không đáng kể trong suốt
quá trình làm việc tiếp theo.
Khi dầu bôi trơn có độ nhớt cao hơn, nhiệt độ màng dầu gia tăng
mạnh hơn nhưng thời gian đạt trạng thái ổn định nhiệt độ của ổ ngắn
hơn. Sự gia tăng nhiệt độ của màng dầu bôi trơn tỉ lệ với tốc độ quay
của ổ. Thời gian đạt trạng thái ổn định nhiệt độ của ổ càng ngắn, tức số
23
