nguyn.minhkhue
New Member
Tải Nghiên cứu ảnh hưởng của kết cấu piston đến trạng thái bôi trơn, ma sát, tiếng gõ, sự làm việc của hệ thống trao đổi khí của động cơ
Trong động cơ có piston chuyển động qua lại trong xilanh, ở những vị trí thay
đổi hướng chuyển động tại các điểm chết trên và chết dưới (hình 3.57), ở đây sẽ
sinh ra sự thay đổi lực bên do đó sẽ làm cho pistonva đập vào thành xilanh. Như đã
đề cập các phần trước va đập chính ở điểm chết trêncuối kì nén thường được coi
như là nguồn gốc gây ra tiếng gõ, nhưng ở các hành trình khác vẫn xảy ra do đó để
giảm tiếng gõ đến mức nhỏ nhất trên động cơ, thì ngoài các giải pháp biên dạng
piston. Thay đổi trọng tâm cũng được xem như là mộtgiải pháp góp phần đáng kể
để giảm tiếng ồn.
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
động vào piston. Mô men thủy động có giá trị lớn nhất là khi piston ở điểm chết
trên trong cuối kì nén.
Hình 3.16: Các mô men bên phía va đập
Hình 3.17: Các mô men thủy động bên phía chống va đập
Những phân tích ở trên được rút ra từ kết quả thực nghiêm của Conor P. McNally
[5] khảo sát ảnh hưởng của độ lệch ắc đến động lực học của piston.
7) Sự giảm va đập, ma sát của piston có độ lệch ắc và không có độ lệch ắc
Sự khác nhau giữa tiếng ồn và ma sát trong động cơ có độ lệch ắc và động cơ không
có độ lệch ắc, vấn đề này có thể dựa trên kết quả nghiên cứu của Kazuhide OHTA,
-42-
Kenji AMANO, Akihro HAYASHIDA, Guangzu ZENG và Iwao HONDA [10]. Cụ
thể, trên hình 3.18 trình bày kết quả nghiên cứu khi piston có độ lệch ắc là 0 (mm)
lúc này lực va đập bên có thể đạt đến giá trị lớn hơn 6000 [N].
Khi có độ lệch ắc dương (phía bên chống va đập) thì lực va đập giảm một ít ở giá trị
độ lệch thích hợp, nhưng nếu tăng độ lệch dương sẽ làm cho lực va đập bên tăng.
Khi độ lệch ắc là âm (tức là lệch ắc về phía bên va đập của xilanh) lúc này kết quả
là lực va đập lớn nhất giảm đi rất nhiều (còn khoảng 4000N).
Hình 3.18: Ảnh hưởng của độ lệch ắc đến va đập bên
Hình 3.19 và 3.20 thể hiện lực va đập ở đỉnh và đáy váy piston, ở cả hai bên gồm
bên va đập (thrust side ) và bên chống va đập (anti-thrust side ). Ở hai loại piston
loại có lệch ắc hình 3.19 và không có độ lệch ắc hình 3.20.
-43-
Hình 3.19: Lực va đập bên với động cơ có piston lệch ắc Cp= -1mm
-44-
Hình 3.20: Lực va đập bên với động cơ không có độ lệch ắc
-45-
Hình 3.21: Mối quan hệ giữa lệch ắc và độ ồn do tiếng gõ của động cơ gây ra [10].
3.2.5. Ảnh hưởng của độ lệch ắc đến sự làm việc của hệ thống trao đổi khí
Độ lệch ắc piston của động cơ có ảnh hưởng quan trọng đến ma sát, bôi trơn,
tiếng gõ và chất lượng làm việc của hệ thống trao đổi khí thông qua góc phối khí.
-46-
Hình 3.22: Hệ piston trục khuỷu thanh truyền đồng tâm
Hình 3.23: Hệ piston trục khuỷu thanh truyền với piston có độ lệch ắc trái.
Trên hình 3.23:
ĐCT- Điểm chết trên
ĐCD- Điểm chết dưới
l - chiều dài thanh truyền
R- bán kính quay của trục khuỷu
T-vị trí điểm chết trên
F-vị trí điểm chết dưới
lR /=ξ - hệ số kết cấu
S1 khoảng cách tính từ tâm trục khuỷu tới tâm chốt khi piston đến điểm chết trên
S2 khoảng cách tính từ tâm trục khuỷu tới tâm chốt khi piston đến điểm chết dưới
-47-
Từ hình 3.22 và hình 3.23 ta thấy 012 180>−ϕϕ . Nên có thể kết luận rằng hành trình
(S) của piston lệch ắc lớn hơn (S) của piston không lệch ắc.
Chứng minh:
Ta có:
Rl
c
Sin p
+
=1ϕ
Rl
c
Sin p
−
−=2ϕ do
0
2 180>ϕ
Khi đó:
21 SSS −=
Ta có tam giác OAB và OCD.
Xét tam giác OAB: 222 ABOAOB += mà 22222 )( pcRlABOBSOA −−=−==
Xét tam giác OCD: 222 OCCDOD += mà 22221 )( pcRlCDODOCS −+=−==
Vậy 2222222221 )()( pp cRlcRlABOBCDODSSS −−−−+=−−−=−=
222 )()( RlRlS −−+==>
−−
+=
22
2
R
Rl
R
Rl
R
−−
+=
22
2 1
1
1
1
l
R
l
R
R
−−
+=
22
2 1
1
1
1
ξξ
R
1
21
1
21
.1
1
1
1 22
22
−+−++=
−−
+=⇒
ξξξξξξ
RRS
ξξ
1
.2
1
.4 RR ==
do lR /=ξ - thông số kết cấu nhỏ hơn 1
-48-
Trong khi đó, đối với hành trình của hệ piston-trục khuỷu-thanh truyền đồng
tâm S=2R cho nên kết luận rằng hành trình của piston có lệch ắc lớn hơn piston
không lệch ắc (S>2R).
Do có sự khác nhau giữa ĐCT, ĐCD của piston khi piston có độ lệch ắc làm cho
hành trình của piston thay đổi nên đã làm thay đổi các góc phối khí trong hệ thống
nạp xả của động cơ.
Ảnh hưởng của việc lắp sai piston có lệch ắc đến chất lượng nạp xả
Em nghiên cứu trên mô hình bởi phần mềm Macromediaflash, kết quả (hình 3.25)
như sau:
Động cơ có piston độ lệch ắc trái 1.5 mm, các góc phối khí được tham khảo trên
tài liệu kỹ thuật của động cơ FD19-G trang bị trên xe Captiva 2.4, tại Công ty Sao
Mai Anh (Nha Trang).
(Công suất cực đại 150 hp/4000 rpm) với:
- Nạp sớm 040=nsϕ trước điểm chết trên
- Nạp muộn 019=nmϕ sau điểm chết dưới
- Xả sớm 050=xsϕ trước điểm chết dưới
- Xả muộn 07=xmϕ sau điểm chết trên
- Góc đánh lửa sớm tối ưu là 130 trước điểm chết trên.
- Dùng xích để truyền động giữa trục khuỷu và trục cam.
Khi lắp đúng piston có độ lệch ắc thì vị trí điểm chết trên ở đây sẽ là vị trí mà dấu
trên bánh răng trục khuỷu trùng với dấu dây xích.
Trong quá trình lắp ráp giả sử piston lắp sai trong khi đó lại thực hiện cân cam đúng
theo dấu, sẽ dẫn đến hiện tượng làm thay đổi các góc phối khí (trình bày trong hình
3.25) làm giảm chất lượng quá trình nạp- xả của động cơ.
-49-
Hình 3.24: Dấu trên bánh răng trục khuỷu trùng với dấu trên xích
Hình 3.25: Biểu đồ góc phối khí khi piston có độ lệch ắc âm (lệch trái)
lắp đúng và lắp sai
T1, B1-Tương ứng với Điểm chết trên và dưới khi lắp đúng;
-50-
T2, B2-Tương ứng với Điểm chết trên và dưới khi lắp sai.
Do biên dạng cam không thay đổi và chuyển động của trục khuỷu có liên hệ với
trục cam, nên khi piston bị lắp sai sẽ làm cho các góc phối khí bị thay đổi so với các
góc ban đầu, làm cho chất lượng quá trình nạp xả giảm.
Từ kết quả khảo sát đã cho thấy sự thay đổi của các góc phối khí:
- Góc nạp sớm tăng 044=nsϕ trước điểm chết trên.
- Góc nạp muộn giảm 011=nmϕ sau điểm chết dưới.
- Góc xả sớm tăng 058=xsϕ trước điểm chết dưới
- Góc xả muộn giảm 03=xmϕ sau điểm chết trên
3.3. ẢNH HƯỞNG CỦA BIÊN DẠNG VÁY ĐẾN MA SÁT, BÔI TRƠN,
TIẾNG GÕ.
3.3.1. Ảnh hưởng của biên dạng váy cong
Biên dạng váy piston đã được nghiên cứu sâu với mục đích là giảm thiểu hao
mòn và biến dạng do nhiệt, cơ gây ra. Mục đích của biên dạng váy cũng giống như
những thông số khác, nó dùng để duy trì trạng thái bôi trơn lí tưởng trên đường
cong Stribeck, để cân bằng bôi trơn thủy động và bôi trơn giới hạn, sao cho tổn thất
ma sát là nhỏ nhất.
Để đạt được ma sát là nhỏ nhất thì phải chú ý vào vùng bôi trơn thủy động.
Biên dạng có thể được thiết kế để thúc đẩy bôi trơn thủy động bằng cách làm chiều
dày màng dầu là lớn nhất trên toàn bộ diện tích của váy. Điều này tạo ra áp suất
phân bố đều và có thể đạt được lực thủy động lớn nhất, chiều dày màng dầu có thể
được tạo ra gần đồng dạng bởi một biên dạng phẳng. Tuy vậy, đơn thuần chỉ thiết
kế một biên dạng gần phẳng sẽ không đủ, vì đường kính của phía đỉnh piston tăng
hơn phía dưới do sự chênh lệch nhiệt độ. Do đó hình dạng ban đầu sẽ bị biến dạng,
nó sẽ thay đổi đáng kể khi tăng tải, vì vậy biên dạ...
Download miễn phí Nghiên cứu ảnh hưởng của kết cấu piston đến trạng thái bôi trơn, ma sát, tiếng gõ, sự làm việc của hệ thống trao đổi khí của động cơ
Trong động cơ có piston chuyển động qua lại trong xilanh, ở những vị trí thay
đổi hướng chuyển động tại các điểm chết trên và chết dưới (hình 3.57), ở đây sẽ
sinh ra sự thay đổi lực bên do đó sẽ làm cho pistonva đập vào thành xilanh. Như đã
đề cập các phần trước va đập chính ở điểm chết trêncuối kì nén thường được coi
như là nguồn gốc gây ra tiếng gõ, nhưng ở các hành trình khác vẫn xảy ra do đó để
giảm tiếng gõ đến mức nhỏ nhất trên động cơ, thì ngoài các giải pháp biên dạng
piston. Thay đổi trọng tâm cũng được xem như là mộtgiải pháp góp phần đáng kể
để giảm tiếng ồn.
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:
bày tác động của các thành phần của mô men thủyđộng vào piston. Mô men thủy động có giá trị lớn nhất là khi piston ở điểm chết
trên trong cuối kì nén.
Hình 3.16: Các mô men bên phía va đập
Hình 3.17: Các mô men thủy động bên phía chống va đập
Những phân tích ở trên được rút ra từ kết quả thực nghiêm của Conor P. McNally
[5] khảo sát ảnh hưởng của độ lệch ắc đến động lực học của piston.
7) Sự giảm va đập, ma sát của piston có độ lệch ắc và không có độ lệch ắc
Sự khác nhau giữa tiếng ồn và ma sát trong động cơ có độ lệch ắc và động cơ không
có độ lệch ắc, vấn đề này có thể dựa trên kết quả nghiên cứu của Kazuhide OHTA,
-42-
Kenji AMANO, Akihro HAYASHIDA, Guangzu ZENG và Iwao HONDA [10]. Cụ
thể, trên hình 3.18 trình bày kết quả nghiên cứu khi piston có độ lệch ắc là 0 (mm)
lúc này lực va đập bên có thể đạt đến giá trị lớn hơn 6000 [N].
Khi có độ lệch ắc dương (phía bên chống va đập) thì lực va đập giảm một ít ở giá trị
độ lệch thích hợp, nhưng nếu tăng độ lệch dương sẽ làm cho lực va đập bên tăng.
Khi độ lệch ắc là âm (tức là lệch ắc về phía bên va đập của xilanh) lúc này kết quả
là lực va đập lớn nhất giảm đi rất nhiều (còn khoảng 4000N).
Hình 3.18: Ảnh hưởng của độ lệch ắc đến va đập bên
Hình 3.19 và 3.20 thể hiện lực va đập ở đỉnh và đáy váy piston, ở cả hai bên gồm
bên va đập (thrust side ) và bên chống va đập (anti-thrust side ). Ở hai loại piston
loại có lệch ắc hình 3.19 và không có độ lệch ắc hình 3.20.
-43-
Hình 3.19: Lực va đập bên với động cơ có piston lệch ắc Cp= -1mm
-44-
Hình 3.20: Lực va đập bên với động cơ không có độ lệch ắc
-45-
Hình 3.21: Mối quan hệ giữa lệch ắc và độ ồn do tiếng gõ của động cơ gây ra [10].
3.2.5. Ảnh hưởng của độ lệch ắc đến sự làm việc của hệ thống trao đổi khí
Độ lệch ắc piston của động cơ có ảnh hưởng quan trọng đến ma sát, bôi trơn,
tiếng gõ và chất lượng làm việc của hệ thống trao đổi khí thông qua góc phối khí.
-46-
Hình 3.22: Hệ piston trục khuỷu thanh truyền đồng tâm
Hình 3.23: Hệ piston trục khuỷu thanh truyền với piston có độ lệch ắc trái.
Trên hình 3.23:
ĐCT- Điểm chết trên
ĐCD- Điểm chết dưới
l - chiều dài thanh truyền
R- bán kính quay của trục khuỷu
T-vị trí điểm chết trên
F-vị trí điểm chết dưới
lR /=ξ - hệ số kết cấu
S1 khoảng cách tính từ tâm trục khuỷu tới tâm chốt khi piston đến điểm chết trên
S2 khoảng cách tính từ tâm trục khuỷu tới tâm chốt khi piston đến điểm chết dưới
-47-
Từ hình 3.22 và hình 3.23 ta thấy 012 180>−ϕϕ . Nên có thể kết luận rằng hành trình
(S) của piston lệch ắc lớn hơn (S) của piston không lệch ắc.
Chứng minh:
Ta có:
Rl
c
Sin p
+
=1ϕ
Rl
c
Sin p
−
−=2ϕ do
0
2 180>ϕ
Khi đó:
21 SSS −=
Ta có tam giác OAB và OCD.
Xét tam giác OAB: 222 ABOAOB += mà 22222 )( pcRlABOBSOA −−=−==
Xét tam giác OCD: 222 OCCDOD += mà 22221 )( pcRlCDODOCS −+=−==
Vậy 2222222221 )()( pp cRlcRlABOBCDODSSS −−−−+=−−−=−=
222 )()( RlRlS −−+==>
−−
+=
22
2
R
Rl
R
Rl
R
−−
+=
22
2 1
1
1
1
l
R
l
R
R
−−
+=
22
2 1
1
1
1
ξξ
R
1
21
1
21
.1
1
1
1 22
22
−+−++=
−−
+=⇒
ξξξξξξ
RRS
ξξ
1
.2
1
.4 RR ==
do lR /=ξ - thông số kết cấu nhỏ hơn 1
-48-
Trong khi đó, đối với hành trình của hệ piston-trục khuỷu-thanh truyền đồng
tâm S=2R cho nên kết luận rằng hành trình của piston có lệch ắc lớn hơn piston
không lệch ắc (S>2R).
Do có sự khác nhau giữa ĐCT, ĐCD của piston khi piston có độ lệch ắc làm cho
hành trình của piston thay đổi nên đã làm thay đổi các góc phối khí trong hệ thống
nạp xả của động cơ.
Ảnh hưởng của việc lắp sai piston có lệch ắc đến chất lượng nạp xả
Em nghiên cứu trên mô hình bởi phần mềm Macromediaflash, kết quả (hình 3.25)
như sau:
Động cơ có piston độ lệch ắc trái 1.5 mm, các góc phối khí được tham khảo trên
tài liệu kỹ thuật của động cơ FD19-G trang bị trên xe Captiva 2.4, tại Công ty Sao
Mai Anh (Nha Trang).
(Công suất cực đại 150 hp/4000 rpm) với:
- Nạp sớm 040=nsϕ trước điểm chết trên
- Nạp muộn 019=nmϕ sau điểm chết dưới
- Xả sớm 050=xsϕ trước điểm chết dưới
- Xả muộn 07=xmϕ sau điểm chết trên
- Góc đánh lửa sớm tối ưu là 130 trước điểm chết trên.
- Dùng xích để truyền động giữa trục khuỷu và trục cam.
Khi lắp đúng piston có độ lệch ắc thì vị trí điểm chết trên ở đây sẽ là vị trí mà dấu
trên bánh răng trục khuỷu trùng với dấu dây xích.
Trong quá trình lắp ráp giả sử piston lắp sai trong khi đó lại thực hiện cân cam đúng
theo dấu, sẽ dẫn đến hiện tượng làm thay đổi các góc phối khí (trình bày trong hình
3.25) làm giảm chất lượng quá trình nạp- xả của động cơ.
-49-
Hình 3.24: Dấu trên bánh răng trục khuỷu trùng với dấu trên xích
Hình 3.25: Biểu đồ góc phối khí khi piston có độ lệch ắc âm (lệch trái)
lắp đúng và lắp sai
T1, B1-Tương ứng với Điểm chết trên và dưới khi lắp đúng;
-50-
T2, B2-Tương ứng với Điểm chết trên và dưới khi lắp sai.
Do biên dạng cam không thay đổi và chuyển động của trục khuỷu có liên hệ với
trục cam, nên khi piston bị lắp sai sẽ làm cho các góc phối khí bị thay đổi so với các
góc ban đầu, làm cho chất lượng quá trình nạp xả giảm.
Từ kết quả khảo sát đã cho thấy sự thay đổi của các góc phối khí:
- Góc nạp sớm tăng 044=nsϕ trước điểm chết trên.
- Góc nạp muộn giảm 011=nmϕ sau điểm chết dưới.
- Góc xả sớm tăng 058=xsϕ trước điểm chết dưới
- Góc xả muộn giảm 03=xmϕ sau điểm chết trên
3.3. ẢNH HƯỞNG CỦA BIÊN DẠNG VÁY ĐẾN MA SÁT, BÔI TRƠN,
TIẾNG GÕ.
3.3.1. Ảnh hưởng của biên dạng váy cong
Biên dạng váy piston đã được nghiên cứu sâu với mục đích là giảm thiểu hao
mòn và biến dạng do nhiệt, cơ gây ra. Mục đích của biên dạng váy cũng giống như
những thông số khác, nó dùng để duy trì trạng thái bôi trơn lí tưởng trên đường
cong Stribeck, để cân bằng bôi trơn thủy động và bôi trơn giới hạn, sao cho tổn thất
ma sát là nhỏ nhất.
Để đạt được ma sát là nhỏ nhất thì phải chú ý vào vùng bôi trơn thủy động.
Biên dạng có thể được thiết kế để thúc đẩy bôi trơn thủy động bằng cách làm chiều
dày màng dầu là lớn nhất trên toàn bộ diện tích của váy. Điều này tạo ra áp suất
phân bố đều và có thể đạt được lực thủy động lớn nhất, chiều dày màng dầu có thể
được tạo ra gần đồng dạng bởi một biên dạng phẳng. Tuy vậy, đơn thuần chỉ thiết
kế một biên dạng gần phẳng sẽ không đủ, vì đường kính của phía đỉnh piston tăng
hơn phía dưới do sự chênh lệch nhiệt độ. Do đó hình dạng ban đầu sẽ bị biến dạng,
nó sẽ thay đổi đáng kể khi tăng tải, vì vậy biên dạ...