kayoki1985
New Member
Tải Nghiên cứu ứng suất nhiệt piston động cơ M504 khi lắp thay cho động cơ M503A trên tàu Cảnh sát biển
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Tên đề tài:Nghiên cứu ứng suất nhiệt piston động cơ M504 khi lắp thay cho động cơ M503A trên tàu Cảnh sát biển.
Chuyên ngành: Động cơ.
Mã số: 2.01.05
Ngày giao đề tài luận văn: 02/02/2007
Ngày hoàn thành luận văn: 17/05/2005
Người thực hiện:
Họ và tên: Nguyễn Mạnh Khương Cấp bậc: Đại uý
Lớp: Động cơ Khoá: 17
Hệ đào tạo tập trung.
Cán bộ hướng dẫn:
Họ và tên: Đào Trọng Thắng Cấp bậc: Đại tá
Học hàm, học vị: PGS.TS Đơn vị: Khoa Động lực
Hà nội - năm 2007
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU
1
Chương 1- TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
4
1.1. Đặc điểm hệ động lực trên tàu Cảnh sát biển
4
1.2. Điều kiện làm việc của động cơ M503A trên tàu
Cảnh sát biển
6
1.2.1. chức năng và thông số kỹ thuật chủ yếu của
động cơ M503A
6
1.2.2. chức năng và thông số kỹ thuật chủ yếu của
động cơ M504
11
1.2.3. Phân tích điều kiện làm việc của động cơ
M503A trên tàu Cảnh sát biển
12
1.3. Vấn đề nghiên cứu thay thế piston động cơ M503A
bằng piston động cơ M504
18
1.3.1. Đặc điểm kết cấu và vật liệu của piston động
cơ M503A, so sánh với piston động cơ M504
18
1.3.2. Lựa chọn đề tài nghiên cứu
20
1.4. Kết luận chương 1
23
Chương 2- CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH
ỨNG SUẤT NHIỆT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH
25
2.1. Vấn đề ứng suất nhiệt của piston
25
2.1.1. Trao đổi nhiệt dẫn nhiệt
28
2.1.2. Trao đổi nhiệt đối lưu
30
2.1.3. Trao đổi nhiệt bức xạ
31
2.2. Tính toán trường nhiệt độ của piston
31
2.2.1. Phương trình vi phân truyền nhiệt
32
2.2.2. Các điều kiện biên của bài toán tính
trường nhiệt độ
36
2.2.3. Cơ sở lý thuyết của phương pháp phần tử hữu
hạn trong bài toán trường nhiệt độ
39
2.3. Các phương pháp tính ứng suất nhiệt
48
2.4. Lựa chọn phương pháp tính toán
50
2.4.1. Cơ sở lý thuyết tính toán ứng suất nhiệt
theo phương pháp phần tử hữu hạn
50
2.4.2. Lựa chọn phầm mềm tính toán
53
2.5. Kết luận chương 2
53
Chương 3- XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN ỨNG
SUẤT NHIỆT CỦA PISTON
55
3.1. Xây dựng mô hình tính toán
55
3.1.1. Thiết lập bài toán, xây dựng mô hình hình học
55
3.1.2. Các giả thiết và điều kiện biên của mô hình tính
56
3.2. Phần mềm tính toán ANSYS
66
3.2.1. Giới thiệu chung
66
3.2.2. Kết cấu chương trình
67
3.3. Xây dựng chương trình tính toán
73
3.3.1. Sơ đồ thuật toán
73
3.3.2. Chương trình tính
74
3.4. Kết luận chương 3
80
Chương 4- KẾT LUẬN
81
4.1. Về phương pháp tính
81
4.2. Về kết quả
81
4.3. Các khuyến cáo
82
4.4. Phương hướng phát triển của đề tài
82
TÀI LIỆU THAM KHẢO
83
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
- ChÞu ma s¸t trît, lu«n cã híng ngîc chiÒu chuyÓn ®éng g©y nªn sù mµi mßn bÒ mÆt ma s¸t.
- Do lùc khÝ thÓ vµ lùc qu¸n tÝnh thay ®æi víi tÇn sè cao, biªn ®é lín nªn phô t¶i cã tÝnh chÊt va ®Ëp m¹nh. Ngoµi ra piston cßn chÞu lùc tõ phÝa xÐc m¨ng truyÒn tíi.
- NÕu chèt piston l¾p cè ®Þnh víi ®Çu nhá thanh truyÒn, ngoµi ph¶n lùc tõ phÝa chèt t¸c dông lªn bÖ chèt cßn xuÊt hiÖn lùc ma s¸t ®¸ng kÓ trªn c¸c mÆt trît.
* Phô t¶i nhiÖt
Phô t¶i nhiÖt g©y nªn sù d·n biÕn d¹ng, lµm xÊu thªm t×nh tr¹ng chÞu lùc cña piston vµ g©y nªn øng suÊt nhiÖt do sù ph©n bè nhiÖt ®é kh«ng ®ång ®Òu trong chi tiÕt. VÒ b¶n chÊt th× líp vËt liÖu gÇn bÒ mÆt ngoµi chÞu phô t¶i nhiÖt thay ®æi lµm cho øng suÊt nhiÖt còng thay ®æi theo chu tr×nh biÕn thiªn cña øng suÊt c¬, cßn nh÷ng líp s©u bªn trong lßng vËt liÖu th× chÞu øng suÊt nhiÖt tùa tÜnh.
Díi t¸c dông cña øng suÊt c¬ vµ øng suÊt nhiÖt trong ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é cao lµm ®é bÒn c¬ häc gi¶m, sau nh÷ng chu tr×nh chÞu øng suÊt nhiÖt, piston cã thÓ bÞ ph¸ háng bëi nh÷ng vÕt nøt do sù mái nhiÖt. XuÊt ph¸t ®iÓm cña nh÷ng vÕt nøt ®ã lµ nh÷ng vÞ trÝ mái cña vËt liÖu hoÆc n¬i tËp trung øng suÊt d qu¸ lín
* ChÞu mµi mßn.
PhÇn d·n híng cña piston lu«n tiÕp xóc víi bÒ mÆt thµnh v¸ch xi lanh vµ bÞ mµi mßn do chuyÓn ®éng t¬ng ®èi. Tèc ®é mµi mßn phô thuéc vµo c¸c yÕu tè chÝnh nh tèc ®é trît, chÊt lîng b«i tr¬n vµ ¸p suÊt riªng còng nh chñng lo¹i vËt liÖu vµ møc ®é biÕn d¹ng cña phÇn dÉn híng.
Ngµy nay phÇn lín c¸c piston ®Òu dïng hîp kim nh«m ®Ó gi¶m khèi lîng vµ nhiÖt ®é mÆt ®Ønh. Tuy nhiªn hîp kim nh«m cã hai nhîc ®iÓm c¬ b¶n lµ hÖ sè d·n në nhiÖt cao vµ møc ®é suy gi¶m ®é bÒn khi t¨ng nhiÖt ®é lín h¬n so víi gang vµ thÐp, do vËy sÏ lµm gia t¨ng tèc ®é mµi mßn. Xu híng ph¸t triÓn lµ gi¶m chiÒu dµi thanh truyÒn(l) ®Ó t¨ng tû sè R/l nªn lµm t¨ng lùc ngang N. Cïng víi viÖc ®ã lµ xu híng gi¶m chiÒu dµi phÇn dÉn híng rÊt lín vµ cã thÓ ®¹t trÞ sè 0,50,8MPa, bëi vËy ph¶i t¨ng cêng chÊt lîng bÒ mÆt trît vµ ®¶m b¶o tèt h¬n viÖc b«i tr¬n.
* VÊn ®Ò b«i tr¬n
C¸c bÒ mÆt b«i tr¬n ®èi víi piston lµ:
- BÒ mÆt lç vµ bÖ chèt
- BÒ mÆt phÇn dÉn híng
- BÒ mÆt c¸c r·nh chøa xÐc m¨ng
Ngµy nay hÇu hÕt c¸c piston cña ®éng c¬ ®èt trong ®Òu sö dông chèt b¬i, chØ mét sè lo¹i sö dông chèt cè ®Þnh víi ®Çu nhá thanh truyÒn. Nh vËy c¸c bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a chèt vµ lç bÖ chèt ®Òu cÇn ph¶i ®îc b«i tr¬n. PhÇn lç bÖ chèt cã nhiÖt ®é t¬ng ®èi thÊp nhng bÞ mßn tËp chung ë vïng phÝa trªn vµ vïng phÝa díi nªn cÇn thiÕt ph¶i ®îc b«i tr¬n tèt. ViÖc b«i tr¬n nµy ®îc ®¶m b¶o dÔ dµng nhê dÇu vung tÐ. Thùc tÕ sö dông cho thÊy chØ cÇn tæ chøc høng dÇu vung tÐ cho hîp lý lµ ®¶m b¶o mµng dÇu ®èi víi tÊt c¶ c¸c ®éng c¬, kÓ c¶ ®éng c¬ cao tèc dïng cho xe ®ua. BÒ mÆt dÉn híng tuy cã tèc ®é trît lín nhng còng dÔ dµng ®îc ®¶m b¶o b«i tr¬n ®Çy ®ñ b»ng dÇu vung tÐ. KhuyÕt tËt thêng gÆp ë ®©y lµ c¸c vÕt cµo xíc theo chiÒu trôc do c¸c h¹t cÆn bÈn cña dÇu.
C¸c bÒ mÆt r·nh xÐc m¨ng ®îc b«i tr¬n theo nguyªn lý "b¬m" dÇu lªn buång ch¸y. Tuy nhiªn do ¶nh hëng cña phô t¶i va ®Ëp do lùc khÝ thÓ g©y ra nªn bÒ mÆt trªn vµ díi cña xÐc m¨ng khÝ thø nhÊt khã cã thÓ ®¶m b¶o mµn dÇu b«i tr¬n lu«n phï hîp víi c¸c bÒ mÆt nµy. Khi xÐc m¨ng dÇu bÞ mßn qu¸ møc, dÇu sÏ ®îc b¬m lªn qu¸ nhiÒu vµ bÞ ch¸y bëi nhiÖt ®é cao cña khÝ thÓ, b¸m vµo r·ng xÐc m¨ng t¹o nªn líp muéi than cøng, c¶n trë truyÒn nhiÖt vµ lµm liÖt xÐc m¨ng.
* Sù ¨n mßn ho¸ häc.
Trong xi lanh lu«n cã « xi ë tr¹ng th¸i tù do, cuèi qu¸ tr×nh nÐn ho¹t tÝnh ho¸ häc cña nã t¨ng nhanh bëi nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt cao. Cã kh¸ nhiÒu « xi ë ngo¹i vi ®Ønh khi hçn hîp ch¸y m·nh liÖt. Do ¸p suÊt t¨ng rÊt nhanh céng víi nhiÖt ®é vèn ®· cao cña ®Çu piston nªn qu¸ tr×nh « xy ho¸ x¶y ra ®èi víi dÇu b«i tr¬n, kÕt qu¶ lµ muéi than cøng b¸m chÆt vµo thµnh v¸ch mÆt ®Ønh vµ ®Çu piston còng nh r·nh xÐc m¨ng. NÕu xÐc m¨ng khi thø nhÊt mßn qu¸ th× khÝ ch¸y lät xuèng nhiÒu g©y hiÖn tîng b¸m muéi than cho tÊt c¶ c¸c r·nh xÐc m¨ng tiÕp theo. Tuy cã « xy tù do nhng trªn thùc tÕ chóng ta kh«ng thÊy râ sù « xy ho¸ trùc tiÕp vËt liÖu ®Çu piston bëi líp muéi than cøng sÏ nhanh chãn h×nh thµnh, h¹n chÕ sù tiÕp xóc trùc tiÕp vµ b¶n th©n dÇu trong ®iÒu kiÖn ®ã cã ho¹t tÝnh ho¸ häc cao h¬n.
Trong khÝ sãt lu«n tån t¹i h¬i níc vµ khÝ sun phua. Khi ®éng c¬ nguéi, níc ngng tô cïng víi khÝ sun phua t¹o thµnh a xÝt vµ t¸c dông trùc tiÕp víi vËt liÖu g©y nªn hiÖn tîng han rØ.
B¶n th©n dÇu b«i tr¬n còng g©y sù ¨n mßn ho¸ häc nhÊt lµ khi bÞ l·o ho¸ vµ biÕn chÊt. DÇu thêng ®îc pha thªm c¸c chÊt phô gia ®Ó lµm gi¶m ¨n mßn ho¸ häc vµ c¸c chÊt phô gia ®Ó lµm gi¶m sù ¨n mßn ho¸ häc vµ gia t¨ng c¸c chøc n¨ng kh¸c.
1.2.3.1.2. Yªu cÇu ®èi víi piston.
Do ph¶i ®¶m nhËn nh÷ng chøc n¨ng vµ lµm viÖc trong nh÷ng ®iÒukiÖn phøc t¹p nh trªn, nªn khi thiÕt kÕ piston ph¶i ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu c¬ b¶n sau ®©y:
- §ñ cøng v÷ng ®Ó møc ®é biÕn d¹ng lµ nhá nhÊt.
- Khèi lîng nhá ®Ó h¹n chÕ lùc qu¸n tÝnh.
- D¹ng ®Ønh t¹o buång ch¸y thÝch hîp nhÊt vµ xo¸y lèc tèt nhÊt.
- T¶n nhiÖt tèt ®Ó tr¸nh kÝch næ vµ gi¶m øng suÊt nhiÖt.
- §¶m b¶o bao kÝn buång ch¸y, tr¸nh gi¶m c«ng suÊt, kh«ng bÞ ch¸y piston (ë vïng lät khÝ) vµ ®ì tiªu hao dÇu nhên
- Tæn hao ma s¸t víi thµnh v¸ch xi lanh thÊp.
- Khe hë nhiÖt nhá ®Ó tr¸nh va ®Ëp vµ gi¶m tiÕng ån khi ®éng c¬ lµm viÖc.
- DÔ chÕ t¹o, tuæi thä cao vµ gi¸ thµnh thÊp.
* VËt liÖu chÕ t¹o piston
VËt liÖu chÕ t¹o piston ph¶i ®¶m b¶o nh÷ng yªu cÇu chÝnh sau ®©y:
- Cã søc bÒn cao khi chÞu phô t¶i ®éng.
- Kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt tèt, c¬ lý tÝnh Ýt bÞ ¶nh hëng bëi sù gia t¨ng nhiÖt ®é.
- Khèi lîng riªng nhá.
- HÖ sè d·n në nhiÖt nhá.
- HÖ sè dÉn nhiÖt lín.
- HÖ sè ma s¸t (víi thµnh v¸ch xi lanh) nhá.
- Tèc ®é mµi mßn thÊp nhng cøng võa ph¶i ®Ó xy lanh kh«ng bÞ mßn nhanh.
- Chèng ®îc sù ¨n mßn ho¸ häc cña khÝ ch¸y trong mäi ®iÒu kiÖn.
- Gi¸ thµnh thÊp, dÔ chÕ t¹o.
C¸c lo¹i vËt liÖu ®· vµ ®ang ®îc dïng ®Ó chÕ t¹o piston lµ thÐp, gang vµ hîp kim nhÑ.
1.2.3.2. §iÒu kiÖn lµm viÖc cña nhãm piston ®éng c¬ M503A trªn tµu C¶nh s¸t biÓn.
Nh ®· giíi thiÖu ë môc 1.2.1 ®éng c¬ M503A ®îc thiÕt kÕ ®Ó trang bÞ lµm hÖ ®éng lùc chÝnh cho tµu chiÕn ®Êu 206M. §©y lµ lo¹i ®éng c¬ cao tèc víi tèc ®é vßng quay tèi ®a nmax= 2200v/p, n®m= 2000v/p, khi ®éng c¬ ho¹t ®éng ë chÕ ®é ®Þnh møc t¶i träng nhiÖt cña piston rÊt lín, v× vËy khi tÝnh to¸n, thiÕt kÕ chÕ t¹o vµ l¾p r¸p ®éng c¬, khe hë nhiÖt gi÷a nhãm piston vµ xi lanh ®éng c¬ kh¸ lín ®Ó ®¶m b¶o khe hë nhiÖt tèt nhÊt ë chÕ ®é ®Þnh møc, ®ång thêi ®Ó gi¶m t¶i träng c¬ khÝ cho nhãm piston, thanh truyÒn, trôc c¬ còng nh gi¶m tæn thÊt do ma s¸t gi÷a xÐc m¨ng vµ xi lanh ®éng c¬, nªn piston ®éng c¬ M503A bè trÝ 4 xÐc m¨ng (02 xÐc m¨ng khÝ, 02 xÐc m¨ng dÇu).
KÕt cÊu ®éng c¬ nh trªn phï hîp víi lo¹i tµu 206M khi lµm nhiÖm vô chiÕn ®Êu. Bëi v× ®©y lµ lo¹i tµu phãng l«i, trong qu¸ tr×nh chuÈn bÞ vµ c«ng kÝch ng l«i ®ßi hái tèc ®é tµu ph¶i lín míi ®¹t hiÖu suÊt chiÕn ®Êu cao vµ víi yªu cÇu t¸c chiÕn trªn biÓn lo¹i tµu nµy do trang bÞ ho¶ lùc cßn h¹n chÕ, kh¶ n¨ng t¸c chiÕn ®éc lËp yÕu, cÇn ph¶i phßng tr¸nh, ®¸nh tr¶ ®èi víi c¸c ph¬ng tiÖn chiÕn tranh cña ®Þch còng nh ®¸p øng yªu cÇu vÒ chiÕn thuËt trong ®éi h×nh chiÕn ®Êu cña biªn ®éi. V× vËy ®ßi hái tµu ph¶i cã d¶i tèc ®é ho¹t ®éng vµ tèc ®é...
Download miễn phí Nghiên cứu ứng suất nhiệt piston động cơ M504 khi lắp thay cho động cơ M503A trên tàu Cảnh sát biển
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Tên đề tài:Nghiên cứu ứng suất nhiệt piston động cơ M504 khi lắp thay cho động cơ M503A trên tàu Cảnh sát biển.
Chuyên ngành: Động cơ.
Mã số: 2.01.05
Ngày giao đề tài luận văn: 02/02/2007
Ngày hoàn thành luận văn: 17/05/2005
Người thực hiện:
Họ và tên: Nguyễn Mạnh Khương Cấp bậc: Đại uý
Lớp: Động cơ Khoá: 17
Hệ đào tạo tập trung.
Cán bộ hướng dẫn:
Họ và tên: Đào Trọng Thắng Cấp bậc: Đại tá
Học hàm, học vị: PGS.TS Đơn vị: Khoa Động lực
Hà nội - năm 2007
MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU
1
Chương 1- TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
4
1.1. Đặc điểm hệ động lực trên tàu Cảnh sát biển
4
1.2. Điều kiện làm việc của động cơ M503A trên tàu
Cảnh sát biển
6
1.2.1. chức năng và thông số kỹ thuật chủ yếu của
động cơ M503A
6
1.2.2. chức năng và thông số kỹ thuật chủ yếu của
động cơ M504
11
1.2.3. Phân tích điều kiện làm việc của động cơ
M503A trên tàu Cảnh sát biển
12
1.3. Vấn đề nghiên cứu thay thế piston động cơ M503A
bằng piston động cơ M504
18
1.3.1. Đặc điểm kết cấu và vật liệu của piston động
cơ M503A, so sánh với piston động cơ M504
18
1.3.2. Lựa chọn đề tài nghiên cứu
20
1.4. Kết luận chương 1
23
Chương 2- CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH
ỨNG SUẤT NHIỆT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH
25
2.1. Vấn đề ứng suất nhiệt của piston
25
2.1.1. Trao đổi nhiệt dẫn nhiệt
28
2.1.2. Trao đổi nhiệt đối lưu
30
2.1.3. Trao đổi nhiệt bức xạ
31
2.2. Tính toán trường nhiệt độ của piston
31
2.2.1. Phương trình vi phân truyền nhiệt
32
2.2.2. Các điều kiện biên của bài toán tính
trường nhiệt độ
36
2.2.3. Cơ sở lý thuyết của phương pháp phần tử hữu
hạn trong bài toán trường nhiệt độ
39
2.3. Các phương pháp tính ứng suất nhiệt
48
2.4. Lựa chọn phương pháp tính toán
50
2.4.1. Cơ sở lý thuyết tính toán ứng suất nhiệt
theo phương pháp phần tử hữu hạn
50
2.4.2. Lựa chọn phầm mềm tính toán
53
2.5. Kết luận chương 2
53
Chương 3- XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN ỨNG
SUẤT NHIỆT CỦA PISTON
55
3.1. Xây dựng mô hình tính toán
55
3.1.1. Thiết lập bài toán, xây dựng mô hình hình học
55
3.1.2. Các giả thiết và điều kiện biên của mô hình tính
56
3.2. Phần mềm tính toán ANSYS
66
3.2.1. Giới thiệu chung
66
3.2.2. Kết cấu chương trình
67
3.3. Xây dựng chương trình tính toán
73
3.3.1. Sơ đồ thuật toán
73
3.3.2. Chương trình tính
74
3.4. Kết luận chương 3
80
Chương 4- KẾT LUẬN
81
4.1. Về phương pháp tính
81
4.2. Về kết quả
81
4.3. Các khuyến cáo
82
4.4. Phương hướng phát triển của đề tài
82
TÀI LIỆU THAM KHẢO
83
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
xÐc m¨ng (dÇu trong khoang lµm m¸t nÕu cã) víi tÇ sè :- ChÞu ma s¸t trît, lu«n cã híng ngîc chiÒu chuyÓn ®éng g©y nªn sù mµi mßn bÒ mÆt ma s¸t.
- Do lùc khÝ thÓ vµ lùc qu¸n tÝnh thay ®æi víi tÇn sè cao, biªn ®é lín nªn phô t¶i cã tÝnh chÊt va ®Ëp m¹nh. Ngoµi ra piston cßn chÞu lùc tõ phÝa xÐc m¨ng truyÒn tíi.
- NÕu chèt piston l¾p cè ®Þnh víi ®Çu nhá thanh truyÒn, ngoµi ph¶n lùc tõ phÝa chèt t¸c dông lªn bÖ chèt cßn xuÊt hiÖn lùc ma s¸t ®¸ng kÓ trªn c¸c mÆt trît.
* Phô t¶i nhiÖt
Phô t¶i nhiÖt g©y nªn sù d·n biÕn d¹ng, lµm xÊu thªm t×nh tr¹ng chÞu lùc cña piston vµ g©y nªn øng suÊt nhiÖt do sù ph©n bè nhiÖt ®é kh«ng ®ång ®Òu trong chi tiÕt. VÒ b¶n chÊt th× líp vËt liÖu gÇn bÒ mÆt ngoµi chÞu phô t¶i nhiÖt thay ®æi lµm cho øng suÊt nhiÖt còng thay ®æi theo chu tr×nh biÕn thiªn cña øng suÊt c¬, cßn nh÷ng líp s©u bªn trong lßng vËt liÖu th× chÞu øng suÊt nhiÖt tùa tÜnh.
Díi t¸c dông cña øng suÊt c¬ vµ øng suÊt nhiÖt trong ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é cao lµm ®é bÒn c¬ häc gi¶m, sau nh÷ng chu tr×nh chÞu øng suÊt nhiÖt, piston cã thÓ bÞ ph¸ háng bëi nh÷ng vÕt nøt do sù mái nhiÖt. XuÊt ph¸t ®iÓm cña nh÷ng vÕt nøt ®ã lµ nh÷ng vÞ trÝ mái cña vËt liÖu hoÆc n¬i tËp trung øng suÊt d qu¸ lín
* ChÞu mµi mßn.
PhÇn d·n híng cña piston lu«n tiÕp xóc víi bÒ mÆt thµnh v¸ch xi lanh vµ bÞ mµi mßn do chuyÓn ®éng t¬ng ®èi. Tèc ®é mµi mßn phô thuéc vµo c¸c yÕu tè chÝnh nh tèc ®é trît, chÊt lîng b«i tr¬n vµ ¸p suÊt riªng còng nh chñng lo¹i vËt liÖu vµ møc ®é biÕn d¹ng cña phÇn dÉn híng.
Ngµy nay phÇn lín c¸c piston ®Òu dïng hîp kim nh«m ®Ó gi¶m khèi lîng vµ nhiÖt ®é mÆt ®Ønh. Tuy nhiªn hîp kim nh«m cã hai nhîc ®iÓm c¬ b¶n lµ hÖ sè d·n në nhiÖt cao vµ møc ®é suy gi¶m ®é bÒn khi t¨ng nhiÖt ®é lín h¬n so víi gang vµ thÐp, do vËy sÏ lµm gia t¨ng tèc ®é mµi mßn. Xu híng ph¸t triÓn lµ gi¶m chiÒu dµi thanh truyÒn(l) ®Ó t¨ng tû sè R/l nªn lµm t¨ng lùc ngang N. Cïng víi viÖc ®ã lµ xu híng gi¶m chiÒu dµi phÇn dÉn híng rÊt lín vµ cã thÓ ®¹t trÞ sè 0,50,8MPa, bëi vËy ph¶i t¨ng cêng chÊt lîng bÒ mÆt trît vµ ®¶m b¶o tèt h¬n viÖc b«i tr¬n.
* VÊn ®Ò b«i tr¬n
C¸c bÒ mÆt b«i tr¬n ®èi víi piston lµ:
- BÒ mÆt lç vµ bÖ chèt
- BÒ mÆt phÇn dÉn híng
- BÒ mÆt c¸c r·nh chøa xÐc m¨ng
Ngµy nay hÇu hÕt c¸c piston cña ®éng c¬ ®èt trong ®Òu sö dông chèt b¬i, chØ mét sè lo¹i sö dông chèt cè ®Þnh víi ®Çu nhá thanh truyÒn. Nh vËy c¸c bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a chèt vµ lç bÖ chèt ®Òu cÇn ph¶i ®îc b«i tr¬n. PhÇn lç bÖ chèt cã nhiÖt ®é t¬ng ®èi thÊp nhng bÞ mßn tËp chung ë vïng phÝa trªn vµ vïng phÝa díi nªn cÇn thiÕt ph¶i ®îc b«i tr¬n tèt. ViÖc b«i tr¬n nµy ®îc ®¶m b¶o dÔ dµng nhê dÇu vung tÐ. Thùc tÕ sö dông cho thÊy chØ cÇn tæ chøc høng dÇu vung tÐ cho hîp lý lµ ®¶m b¶o mµng dÇu ®èi víi tÊt c¶ c¸c ®éng c¬, kÓ c¶ ®éng c¬ cao tèc dïng cho xe ®ua. BÒ mÆt dÉn híng tuy cã tèc ®é trît lín nhng còng dÔ dµng ®îc ®¶m b¶o b«i tr¬n ®Çy ®ñ b»ng dÇu vung tÐ. KhuyÕt tËt thêng gÆp ë ®©y lµ c¸c vÕt cµo xíc theo chiÒu trôc do c¸c h¹t cÆn bÈn cña dÇu.
C¸c bÒ mÆt r·nh xÐc m¨ng ®îc b«i tr¬n theo nguyªn lý "b¬m" dÇu lªn buång ch¸y. Tuy nhiªn do ¶nh hëng cña phô t¶i va ®Ëp do lùc khÝ thÓ g©y ra nªn bÒ mÆt trªn vµ díi cña xÐc m¨ng khÝ thø nhÊt khã cã thÓ ®¶m b¶o mµn dÇu b«i tr¬n lu«n phï hîp víi c¸c bÒ mÆt nµy. Khi xÐc m¨ng dÇu bÞ mßn qu¸ møc, dÇu sÏ ®îc b¬m lªn qu¸ nhiÒu vµ bÞ ch¸y bëi nhiÖt ®é cao cña khÝ thÓ, b¸m vµo r·ng xÐc m¨ng t¹o nªn líp muéi than cøng, c¶n trë truyÒn nhiÖt vµ lµm liÖt xÐc m¨ng.
* Sù ¨n mßn ho¸ häc.
Trong xi lanh lu«n cã « xi ë tr¹ng th¸i tù do, cuèi qu¸ tr×nh nÐn ho¹t tÝnh ho¸ häc cña nã t¨ng nhanh bëi nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt cao. Cã kh¸ nhiÒu « xi ë ngo¹i vi ®Ønh khi hçn hîp ch¸y m·nh liÖt. Do ¸p suÊt t¨ng rÊt nhanh céng víi nhiÖt ®é vèn ®· cao cña ®Çu piston nªn qu¸ tr×nh « xy ho¸ x¶y ra ®èi víi dÇu b«i tr¬n, kÕt qu¶ lµ muéi than cøng b¸m chÆt vµo thµnh v¸ch mÆt ®Ønh vµ ®Çu piston còng nh r·nh xÐc m¨ng. NÕu xÐc m¨ng khi thø nhÊt mßn qu¸ th× khÝ ch¸y lät xuèng nhiÒu g©y hiÖn tîng b¸m muéi than cho tÊt c¶ c¸c r·nh xÐc m¨ng tiÕp theo. Tuy cã « xy tù do nhng trªn thùc tÕ chóng ta kh«ng thÊy râ sù « xy ho¸ trùc tiÕp vËt liÖu ®Çu piston bëi líp muéi than cøng sÏ nhanh chãn h×nh thµnh, h¹n chÕ sù tiÕp xóc trùc tiÕp vµ b¶n th©n dÇu trong ®iÒu kiÖn ®ã cã ho¹t tÝnh ho¸ häc cao h¬n.
Trong khÝ sãt lu«n tån t¹i h¬i níc vµ khÝ sun phua. Khi ®éng c¬ nguéi, níc ngng tô cïng víi khÝ sun phua t¹o thµnh a xÝt vµ t¸c dông trùc tiÕp víi vËt liÖu g©y nªn hiÖn tîng han rØ.
B¶n th©n dÇu b«i tr¬n còng g©y sù ¨n mßn ho¸ häc nhÊt lµ khi bÞ l·o ho¸ vµ biÕn chÊt. DÇu thêng ®îc pha thªm c¸c chÊt phô gia ®Ó lµm gi¶m ¨n mßn ho¸ häc vµ c¸c chÊt phô gia ®Ó lµm gi¶m sù ¨n mßn ho¸ häc vµ gia t¨ng c¸c chøc n¨ng kh¸c.
1.2.3.1.2. Yªu cÇu ®èi víi piston.
Do ph¶i ®¶m nhËn nh÷ng chøc n¨ng vµ lµm viÖc trong nh÷ng ®iÒukiÖn phøc t¹p nh trªn, nªn khi thiÕt kÕ piston ph¶i ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu c¬ b¶n sau ®©y:
- §ñ cøng v÷ng ®Ó møc ®é biÕn d¹ng lµ nhá nhÊt.
- Khèi lîng nhá ®Ó h¹n chÕ lùc qu¸n tÝnh.
- D¹ng ®Ønh t¹o buång ch¸y thÝch hîp nhÊt vµ xo¸y lèc tèt nhÊt.
- T¶n nhiÖt tèt ®Ó tr¸nh kÝch næ vµ gi¶m øng suÊt nhiÖt.
- §¶m b¶o bao kÝn buång ch¸y, tr¸nh gi¶m c«ng suÊt, kh«ng bÞ ch¸y piston (ë vïng lät khÝ) vµ ®ì tiªu hao dÇu nhên
- Tæn hao ma s¸t víi thµnh v¸ch xi lanh thÊp.
- Khe hë nhiÖt nhá ®Ó tr¸nh va ®Ëp vµ gi¶m tiÕng ån khi ®éng c¬ lµm viÖc.
- DÔ chÕ t¹o, tuæi thä cao vµ gi¸ thµnh thÊp.
* VËt liÖu chÕ t¹o piston
VËt liÖu chÕ t¹o piston ph¶i ®¶m b¶o nh÷ng yªu cÇu chÝnh sau ®©y:
- Cã søc bÒn cao khi chÞu phô t¶i ®éng.
- Kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt tèt, c¬ lý tÝnh Ýt bÞ ¶nh hëng bëi sù gia t¨ng nhiÖt ®é.
- Khèi lîng riªng nhá.
- HÖ sè d·n në nhiÖt nhá.
- HÖ sè dÉn nhiÖt lín.
- HÖ sè ma s¸t (víi thµnh v¸ch xi lanh) nhá.
- Tèc ®é mµi mßn thÊp nhng cøng võa ph¶i ®Ó xy lanh kh«ng bÞ mßn nhanh.
- Chèng ®îc sù ¨n mßn ho¸ häc cña khÝ ch¸y trong mäi ®iÒu kiÖn.
- Gi¸ thµnh thÊp, dÔ chÕ t¹o.
C¸c lo¹i vËt liÖu ®· vµ ®ang ®îc dïng ®Ó chÕ t¹o piston lµ thÐp, gang vµ hîp kim nhÑ.
1.2.3.2. §iÒu kiÖn lµm viÖc cña nhãm piston ®éng c¬ M503A trªn tµu C¶nh s¸t biÓn.
Nh ®· giíi thiÖu ë môc 1.2.1 ®éng c¬ M503A ®îc thiÕt kÕ ®Ó trang bÞ lµm hÖ ®éng lùc chÝnh cho tµu chiÕn ®Êu 206M. §©y lµ lo¹i ®éng c¬ cao tèc víi tèc ®é vßng quay tèi ®a nmax= 2200v/p, n®m= 2000v/p, khi ®éng c¬ ho¹t ®éng ë chÕ ®é ®Þnh møc t¶i träng nhiÖt cña piston rÊt lín, v× vËy khi tÝnh to¸n, thiÕt kÕ chÕ t¹o vµ l¾p r¸p ®éng c¬, khe hë nhiÖt gi÷a nhãm piston vµ xi lanh ®éng c¬ kh¸ lín ®Ó ®¶m b¶o khe hë nhiÖt tèt nhÊt ë chÕ ®é ®Þnh møc, ®ång thêi ®Ó gi¶m t¶i träng c¬ khÝ cho nhãm piston, thanh truyÒn, trôc c¬ còng nh gi¶m tæn thÊt do ma s¸t gi÷a xÐc m¨ng vµ xi lanh ®éng c¬, nªn piston ®éng c¬ M503A bè trÝ 4 xÐc m¨ng (02 xÐc m¨ng khÝ, 02 xÐc m¨ng dÇu).
KÕt cÊu ®éng c¬ nh trªn phï hîp víi lo¹i tµu 206M khi lµm nhiÖm vô chiÕn ®Êu. Bëi v× ®©y lµ lo¹i tµu phãng l«i, trong qu¸ tr×nh chuÈn bÞ vµ c«ng kÝch ng l«i ®ßi hái tèc ®é tµu ph¶i lín míi ®¹t hiÖu suÊt chiÕn ®Êu cao vµ víi yªu cÇu t¸c chiÕn trªn biÓn lo¹i tµu nµy do trang bÞ ho¶ lùc cßn h¹n chÕ, kh¶ n¨ng t¸c chiÕn ®éc lËp yÕu, cÇn ph¶i phßng tr¸nh, ®¸nh tr¶ ®èi víi c¸c ph¬ng tiÖn chiÕn tranh cña ®Þch còng nh ®¸p øng yªu cÇu vÒ chiÕn thuËt trong ®éi h×nh chiÕn ®Êu cña biªn ®éi. V× vËy ®ßi hái tµu ph¶i cã d¶i tèc ®é ho¹t ®éng vµ tèc ®é...