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

avatar khotailieu
Lượt xem: 77 lượt xem
Ngày đăng: 01-08-2013
Mã số: 83389
Loại file: PDF
Thông tin tài liệu

NH N XÉT C A CÁN B HƯ NG D N H tên : Nguy n Vi t HơnL p: 49KTOT Chuyên ngành: Công ngh k thu t Ô Tô Mã ngành: Tên tài : Nghiên c u nh hư ng c a k t c u piston n tr ng thái bôi trơn, ma sát, ti ng gõ, s làm vi c c a h th ng trao i khí c a ng cơ S trang: 94 S chương: 4 Tài li u tham kh o:20 Hi n v t: M t Piston, ba quy n báo cáo và m t CD ch a n i dung tài ....................... ............................................................................................................................................ Nh n xét ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... K t lu n: ................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... Nha trang, ngày… tháng … năm 2011 Cán b hư ng d n (Kí và ghi rõ h tên) NH N XÉT C A CÁN B PH N BI N H tên : Nguy n Vi t HơnL p: 49KTOT Chuyên ngành: Công ngh k thu t Ô Tô Mã ngành: Tên tài : Nghiên c u nh hư ng c a k t c u piston n tr ng thái bôi trơn, ma sát, ti ng gõ, s làm vi c c a h th ng trao i khí c a ng cơ S trang: 94 S chương: 4 Tài li u tham kh o:20 Hi n v t: M t Piston, ba quy n báo cáo và m t CD ch a n i dung tài ....................... ............................................................................................................................................ Nh n xét ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ K t lu n: ................................................................................................................. ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ Nha trang, ngày… tháng … năm 2011 Cán b ph n bi n (Kí và ghi rõ h tên) i m ph n bi n: Nha trang, ngày … tháng … năm 2011 i m chung Ch t ch h i ng B ng s B ng ch (Kí và ghi rõ h tên) -i- L I C M ƠN hoàn thành án này, trư c h t em xin bày t lòng bi t ơn t i TS Lê Bá Khang ã t n tình hư ng d n, giúp em trong su t th i gian h c t p và th c hi n án. Em chân thành c m ơn PGS.TS Nguy n Văn Nh n, Ths. Huỳnh Tr ng Chương, GV Tr n Ng c Anh ã giúp em. Xin chân thành c m ơn Phó giám c Võ Tá Dũng - Công ty Sao Mai Anh ã t o i u ki n thu n l i em th c hi n kh o sát các s li u th c t ph c v án t t nghi p. -ii- M C L C L i c m ơn............................................................................................................... i M c l c ...................................................................................................................ii Danh m c hình nh................................................................................................ iv Danh m c b ng .....................................................................................................vii Danh m c các kí hi u ..........................................................................................viii T khóa................................................................................................................... x L i nói u ............................................................................................................ 1 Chương 1 ............................................................................................................... 3 T NG QUAN V NG CƠ, MA SÁT, BÔI TRƠN TRONG NG CƠ T TRONG........................................................................................................ 3 1.1. NH NGHĨA ................................................................................................ 3 1.2. C U TRÚC T NG QUÁT C A NG CƠ T TRONG.................... 3 1.2.1. Cơ c u truy n l c.......................................................................................... 4 1.2.2. H th ng trao i khí .................................................................................... 6 1.2.3. H th ng bôi trơn.......................................................................................... 6 1.3. MA SÁT, BÔI TRƠN TRONG NG CƠ T TRONG....................... 7 1.3.1. T ng quan ma sát, bôi trơn trong ng cơ t trong. ................................... 7 1.3.2. Ma sát trong h piston xilanh ....................................................................... 9 1.3.3. Các nhân t nh hư ng n ma sát, bôi trơn trong c p ti p xúc váy piston-xilanh. ........................................................................................................ 14 Chương 2 ............................................................................................................. 17 NG L C H C NHÓM PISTON THANH TRUY N KHI NGHIÊN C U PISTON CHUY N NG PH .......................................................... 17 2.1. GI I THI U. ............................................................................................... 17 2.1.1. Gi i thi u .................................................................................................... 17 2.1.2. Các nhân t nh hư ng n chuy n ng ph . .......................................... 19 2.2. NG L C H C PISTON ....................................................................... 19 -iii- 2.2.1. Phương trình cân b ng l c và mô men tác ng lên piston. ...................... 19 2.2.2. L c d c và l c ma sát c a vòng găng-piston, FQ, FR. ................................ 23 2.2.3. Mô men ma sát. .......................................................................................... 23 2.2.4. L c tác ng t xilanh FT, FA..................................................................... 24 2.2.5. Ma sát váy-xilanh FfT, FfA, MfT, MfA ......................................................... 25 Chương 3 ............................................................................................................ 27 NH HƯ NG C U T O C A PISTON N TR NG THÁI BÔI TRƠN, MA SÁT, TI NG GÕ VÀ GÓC PH I KHÍ C A NG CƠ ........ 27 3.1. GI I THI U ................................................................................................ 27 3.2. NH HƯ NG C A L CH C PISTON ................................................. 28 3.2.1. nh hư ng c a l ch c piston n chuy n ng ph c a piston................ 28 3.2.2. K t qu kh o sát l ch c piston trên th c t .......................................... 29 3.2.3. ng l c h c piston có l ch c.............................................................. 31 3.2.4. Phân tích nh hư ng c a l ch c n ma sát, ti ng gõ, bôi trơn. .......... 33 3.2.5. nh hư ng c a l ch c n s làm vi c c a h th ng trao i khí. ...... 45 3.3. NH HƯ NG C A BIÊN D NG VÁY C A PISTON N MA SÁT VÀ TI NG GÕ .......................................................................................... 50 3.3.1. nh hư ng c a biên d ng váy cong. ......................................................... 50 3.3.2. nh hư ng c a b m t biên d ng váy. ....................................................... 60 3.3.3. nh hư ng c a biên d ng piston ovan. ..................................................... 71 3.4. NH HƯ NG C A THÔNG S L CH TR NG TÂM Cg. .......... 75 3.4.1. Gi i thi u .................................................................................................... 75 3.4.2. ng l c h c piston khi có l ch Cg ....................................................... 76 3.4.2. K t qu kh o sát t mô hình c a Alessandro Ruggiero và Adolfo enatore. ................................................................................................................. 78 Chương 4 ............................................................................................................. 82 K T LU N, XU T ..................................................................................... 82 TÀI LI U THAM KH O ................................................................................. 83 PH L C ............................................................................................................ 85 -iv- DANH M C HÌNH NH Hình 1.1: K t c u ng cơ diesel hai kỳ................................................................ 3 Hình 1.2: Cơ c u truy n l c ................................................................................... 4 Hình 1.3: Cơ c u phân ph i khí trong ng cơ xăng V6 1G-FE............................ 6 Hình 1.4: ư ng cong stribeck ............................................................................. 8 Hình 1.5 Ph n trăm các thành ph n c a t n th t ma sát......................................... 8 Hình 1.6: Th hi n thành ph n t n th t ma sát c m piston vòng găng, thanh truy n ......................................................................................... 9 Hình 1.7: H piston, xilanh, thanh truy n ............................................................ 9 Hình 1.8: i u ki n bôi trơn vòng găng ........................................................... 10 Hình 1.9: Các ki u bôi trơn hình thành trong h piston xilanh ........................... 10 Hình 1.10: Bôi trơn th y ng gi a váy và xilanh .............................................. 11 Hình 1.11: ư ng cong stribeck ......................................................................... 14 Hình 2.1: Các thông s mô t chuy n ng ph ................................................. 17 Hình 2.2: Chuy n ng ngang c a piston ........................................................... 18 Hình 2.3: L c bên t ch t n váy piston ........................................................... 18 Hình 2.4: L c và mô men tác ng lên piston .................................................... 19 Hình 2.5: Chuy n v c a piston theo phương ngang ........................................... 22 Hình 3.1: Piston không có l ch c và có l ch c ....................................... 28 Hình 3.2: D ng c o ........................................................................................... 29 Hình 3.3: Ti n hành o ......................................................................................... 29 Hình 3.4: L c và mô men tác ng lên piston có l ch c âm ........................ 31 Hình 3.5: th gia t c c a piston khi chuy n ng trong xilanh....................... 33 Hình 3.6: Th hi n tr ng thái c a piston khu v c i m ch t trên và g n i m ch t trên trong kì nén và giãn n ................................................................ 34 Hình 3.7: d ch chuy n c a nh và áy c a piston và góc nghiêng piston .... 35 Hình 3.8: Quy ư c s d ng trong nghiên c u ..................................................... 36 Hình 3.9: ư ng cong l c bên tác d ng lên váy thông qua ch t piston ............. 37 Hình 3.10: Chuy n ng ngang c a piston theo l c ngang không th nguyên .. 38 Hình 3.11: Chi u dày màng d u nh nh t c a bên va p và ch ng va p ....... 38 Hình 3.12: L c bên và t ng l c th y ng .......................................................... 39 -v- Hình 3.13: Các l c th y ng phía bên va p ................................................... 39 Hình 3.14 Các l c th y ng phía bên ch ng va p .......................................... 40 Hình 3.15: Chuy n ng quay c a piston ........................................................... 40 Hình 3.16: Các mô men bên phía va p ............................................................. 41 Hình 3.17: Các mô men th y ng bên phía ch ng va p ................................. 41 Hình 3.18: Th hi n nh hư ng c a l ch c n va p bên .......................... 42 Hình 3.19: L c va p bên v i ng cơ có piston l ch c Cp=-1mm ................. 43 Hình 3.20: L c va p bên v i ng cơ không có l ch c ............................. 44 Hình 3.21: Th hi n m i quan h gi a l ch c và ti ng n gi a k t qu o ư c ..................................................................................................................... 45 Hình 3.22: H piston tr c khu u thanh truy n ng tâm ................................... 45 Hình 3.23: H piston tr c khu u thanh truy n có l ch c trái. ....................... 46 Hình 3.24: D u trên bánh răng tr c khu u trùng v i d u trên xích .................... 49 Hình 3.25: Bi u góc ph i khí khi piston có l ch c l p úng và l p sai .... 49 Hình 3.26: L c và mô men tác ng lên piston biên d ng cong ......................... 51 Hình 3.27: nh hư ng c a biên d ng váy n mô men th y ng ..................... 53 Hình 3.28: ng cơ Waukesha t i phòng thí nghi m .......................................... 55 Hình 3.29: Thi t b o m c tiêu th d u bôi trơn................................................. 55 Hình 3.30: Các ki u biên d ng c a piston ........................................................... 55 Hình 3.31: Th hi n s so sánh khu v c ư t c a hai lo i biên d ng khác nhau . 56 Hình 3.32: So sánh áp su t phân b trên hai biên d ng ....................................... 57 Hình 3.33: Di n tích ư t theo góc quay tr c khu u c a các lo i biên d ng ....... 57 Hình 3.34: Biên d ng v i s phân tách nh nh t gi a váy và xilanh .................. 58 Hình 3.35: L c ti p xúc bên phía va p c a xianh ............................................ 59 Hình 3.36: ư ng cong Stribeck ......................................................................... 59 Hình 3.37: Thông s hình h c c a vòng găng ..................................................... 60 Hình 3.38: Các biên d ng váy ư c kh o sát ...................................................... 61 Hình 3.39: C a s quan sát màng d u trên xilanh ............................................... 61 Hình 3.40: K t qu l c ma sát c a các biên d ng theo góc quay ........................ 62 Hình 3.41: L c ma sát và t n th t ma sát trong su t hành trình n p ................... 63 Hình 3.42: Hình nh loang d u các lo i biên d ng trong kì n p ...................... 63 Hình 3.43: L c ma sát và t n th t ma sát trong hành trình nén .......................... 64 -vi- Hình 3.44: Hình nh loang d u các lo i biên d ng trong kì nén ...................... 65 Hình 3.45: L c ma sát và t n th t ma sát trong hành trình giãn n .................... 66 Hình 3.46: Hình nh loang d u các lo i biên d ng trong kì giãn n ................ 67 Hình 3.47: Th hi n l c ma sát và t n th t ma sát trong su t hành trình x ........ 68 Hình 3.48: Hình nh loang d u các lo i biên d ng trong kì x ........................ 69 Hình 3.49: nh hư ng c a biên d ng n ma sát ............................................... 70 Hình 3.50: Ti ng n c a các lo i biên d ng ........................................................ 70 Hinh 3.51: Piston có biên d ng ovan ................................................................... 71 Hình 3.52: M t c t ngang c a piston th hi n các ovan khác nhau ............... 72 Hình 3.53: ovan khác nhau nh hư ng n t n th t ma sát ........................... 73 Hình 3.54: Ma sát th y ng v i ovan ........................................................... 73 Hình 3.55: nh hư ng c a các ovan n chuy n ng bên ............................ 74 Hình 3.56: Th hi n l c tương tác gi a váy và xilanh ........................................ 74 Hình 3.57: Hình nh ư ng i c a piston trong m t chu trình ............................ 76 Hình 3.58: L c và mô men tác d ng lên piston có l ch tâm .......................... 77 Hình 3.59: S ti p xúc ban u c a váy piston vào bên ch ng va p c a thành xilanh ................................................................................................... 78 Hình 3.60: L c va p bên c phía va p và ch ng va p khi Cg=0 ............. 79 Hình 3.61: L c va p bên c phía va p và ch ng va p khi Cg= 4mm ..... 79 Hình 3.62: L c va p bên c phía va p và ch ng va p khi Cg= 8 mm .... 80 Hình 3.63: L c va p bên c phía va p và ch ng va p khi Cg= 12 mm ........... 80 Hình 3.64: L c va p bên c phía va p và ch ng va p khi Cg= 16 mm ........... 80 Hình A.1: Bên trong xư ng d ch v GM-Kia ...................................................... 85 Hình A.2: H th ng ch n oán l i toàn c u ......................................................... 86 Hình A.3: Máy Scan a năng ............................................................................... 86 Hình A.4: Tham gia ch n oán trên máy C-100 .................................................. 87 Hình A.5: Bôi trơn th y ng gi a vòng găng và xilanh ..................................... 88 -vii- DANH M C B NG B ng 3.1: Thông s và i u ki n ho t ng trong nghiên c u c a Conor P. McNally [5] ..................................................................................................................36 B ng 3.2: Thông s kĩ thu t c a ng Waukesha ........................................................54 B ng 3.3: Thông s k thu t chính c a ng cơ ..........................................................60 B ng 3.4: Thông s c a piston .....................................................................................60 B ng 3.5: i u ki n th c nghi m..................................................................................61 B ng 3.6: Thông s hình h c và d li u ho t ng cho mô hình .................................79 -viii- DANH M C CÁC KÍ HI U a- kho ng cách t nh váy n tâm ch t. A - t ng di n tích b i màng d u Th A - t ng di n tích ma sát gi i h n Tc b- kho ng cách t nh váy n tr ng tâm. Cg- l ch tr ng tâm kh i lư ng piston. Cp- l ch c trái ( l ch âm) eb- chuy n v ngang c a áy váy et- chuy n v ngang c a nh váy FT,FA- ph n l c pháp tuy n do ti p xúc piston-xilanh. hr- khe h bên vòng găng nh. lj- kho ng cách t tâm n các vòng găng. FfA,FfT- l c ma sát gi a váy piston v i xilanh. F - l c tác d ng thanh truy n. l Fg- l c khí th . FIC, FIP- l c quán tính theo phương ngang tác ng lên ch t và tr ng tâm c a piston. F , F - l c quán tính tác ng theo phương th ng ng lên ch t và tr ng tâm. IC IP FFTh- l c ma sát th y ng FQj- l c d c gi a piston và vòng găng FRj- l c ma sát ngang t vòng găng tác d ng lên piston. L- chi u dài c a váy Lr - chu vi c a vòng găng. MIP- mô men quán tính. Mpp- mô men ma sát ch t piston. MIC- mô men quán tính tác ng lên tr ng tâm piston. MFTh- mô men ma sát th y ng mr- kh i lư ng vòng găng Ph- áp su t th y ng. -ix- Pw- áp su t ti p xúc trên toàn b di n tích. p - áp su t ti p xúc c c b . w Rp- bán kính ch t piston. U- t c piston Wr- b r ng theo m t c t hư ng kính VS- th tích công tác β-h s ph thu c vào di n tích c a màng d u treeb váy piston. ring-piston h s ma sát gi a piston và vòng găng. Φ- nghiêng c a piston Φx, Φy- các nhân t áp su t dòng. Φs- nhân t dòng ch y trư t - sóng b m t σ - nhám b m t. Φf, Φfs, Φfp- nhân t ng su t trư t trung bình τ - ng su t trư t. - nh t µ - h s ma sát gi a váy và thành xilanh f -x- DANH M C T VI T T T VÀ T KHÓA C T: ng cơ t trong CT: i m ch t trên CD: i m ch t dư i FMEP- Friction Measure Effective Pressure : Áp su t t n th t do ma sát trung bình IMEP- Indicate Meansure Effective Pressure: Áp su t ch th trung bình BMEP- Brake Meansure Effective Pressure: Áp su t có ích PMEP- Pumping Meansure Effective Pressure: Áp su t trung bình t n th t do bơm TDC- Top dead center: i m ch t trên BDC- Bottom dead center: i m ch t dư i Anti-thrust side: Bên ch ng va p Boundary lubrication: Bôi trơn gi i h n Eccentric piston: Piston l ch tâm Hydrodynamic lubrication: Bôi trơn th y ng Lateral force: L c ngang Lateral displacement: D ch chuy n ngang c a piston Mixed lubrication: Bôi trơn h n h p Side impact: Va p bên Secondary movement of piston: Chuy n ng ph c a piston Skirt profile: Biên d ng váy piston Thrust-side: Bên va p Wrist pin offset: l ch c -1- M U Ngày nay v i s ti n b c a khoa h c k thu t, nh n th c c a xã h i v môi trư ng ư c nâng cao. S tăng nhanh v s lư ng các phương ti n giao thông s d ng nhiên li u truy n th ng, làm n ng carbon dioxide trong khí quy n gia tăng, k t qu làm trái t nóng lên, cùng v i ó là s c n ki t d n c a ngu n nhiên li u hóa th ch. i u này ã t ra thách th c cho các nhà ch t o trong lĩnh v c ng cơ, nghiên c u nh m m c ích gi m lư ng khí th i, nâng cao hi u su t, ti t ki m nhiên li u ng cơ. T nhi u nghiên c u trên cơ s th c nghi m và lý thuy t, ã ch ng minh r ng ma sát trong c m piston xilanh là nhân t chính có nh hư ng l n n năng lư ng t n th t, trong ó ma sát gi a các vòng găng-xilanh và váy-xilanh là nhi u nh t. Ngoài ra nó cũng ư c xác nh n là m t trong s nhân t gây ra ti ng n, ti ng gõ và tăng m c ô nhi m khí th i. Nh m gi m ô nhi m môi trư ng do khí th i, cũng như ti ng n t ng cơ. Các nhà khoa h c ã có nh ng nghiên c u c i ti n h th ng nhiên li u, bôi trơn, làm mát, v t li u… ng th i nghiên c u thay i các thông s hình h c c a piston như biên d ng váy, l ch tâm ch t, l ch tr ng tâm… Và ti p c n nâng cao s hi u bi t v lĩnh v c này em ã ch n và ư c B môn K thu t ô tô, Khoa cơ khí giao th c hi n tài “Nguyên c u nh hư ng c a k t c u piston n tr ng thái bôi trơn, ma sát, ti ng gõ và góc ph i khí c a ng cơ”. Sau m t th i gian n l c c g ng tìm hi u nghiên c u, d ch thu t tài li u, và i th c t g n ba tháng (Ph l c 1) cùng v i s d n d t c a th y hư ng d n TS. Lê Bá Khang, n nay em ã hoàn thành cơ b n các n i dung c a án t t nghi p. M c ích c a án Phân tích s nh hư ng c a các thông s k t c u c a piston n tr ng thái bôi trơn, ma sát, ti ng n, h th ng phân ph i khí khi l p sai piston có l ch c. Qua ó góp ph n nâng cao s hi u bi t v ng cơ t trong v m t lý thuy t cũng như s d ng th c t cho sinh viên ngành K thu t ô tô. -2- N i dung c a án ư c trình bày trong b n chương: Chương 1: T ng quan v ng cơ, ma sát, bôi trơn trong ng cơ t trong Chương 2: ng l c h c nhóm piston thanh truy n khi nghiên c u piston chuy n ng ph Chương 3: nh hư ng c u t o c a piston n tr ng thái bôi trơn, ma sát, ti ng gõ và góc ph i khí c a ng cơ Chương 4: K t lu n và xu t i m m i c a án. Khác v i nhi u tài trư c, tài này ã i sâu vào nghiên c u và trình bày: 1. Chuy n ng ph c a piston trong xilanh ng cơ; 2. Làm rõ tr ng thái bôi trơn trong c p ti p xúc piston-xilanh ng cơ; 3. l ch tâm ch t, biên d ng váy, tr ng tâm piston n ti ng gõ, ma sát ng cơ; 4. nh hư ng c a nh t, màng d u bôi trơn n ma sát trong ng cơ; 5. nh hư ng c a t c n chuy n ng ph , ma sát trong ng cơ; Các v n này hi n tài li u trong nư c và quá trình h c t p r t ít ư c c p. Em hy v ng tài có th góp ph n vào s nâng cao hi u bi t thêm c a sinh viên v lĩnh v c ng cơ t trong. Do ki n th c b n thân và th i gian có h n nên tài khó tránh kh i thi u sót. Kính mong Quý th y cùng các b n sinh viên góp ý b xung tài ư c hoàn thi n hơn. Em chân thành c m ơn! Sinh viên th c hi n Nguy n Vi t Hơn -3- Chương 1 T NG QUAN V NG CƠ, MA SÁT, BÔI TRƠN TRONG NG CƠ T TRONG 1.1. NH NGHĨA ng cơ t trong là m t lo i ng cơ nhi t - lo i ng cơ bi n i nhi t năng thành cơ năng. Các lo i ng cơ nhi t ph bi n hi n nay không nh n nhi t năng t bên ngoài m t cách tr c ti p mà ư c c p nhiên li u, sau ó nhiên li u ư c t cháy t o ra nhi t năng [1]. Thông thư ng nghiên c u ng cơ t trong c i n lo i piston thanh truy n có piston chuy n ng t nh ti n trong xilanh. 1.2. C U TRÚC T NG QUÁT C A NG CƠ T TRONG T ng thành ng cơ t trong ư c trình bày trên hình 1.1. Hình 1.1: K t c u ng cơ xăng ng cơ t trong bao g m các cơ c u và b ph n chính sau: 1. Các b ph n c nh 2. Cơ c u truy n l c

— Xem thêm —
Bình luận