Nghiên cứu sự tương tác và biến dạng của cặp pittông - xilanh động cơ đốt trong khi tăng áp

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ========== Tên đề tài: NGHIÊN CỨU SỰ TƯƠNG TÁC VÀ

Trang 1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

==========

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU SỰ TƯƠNG TÁC VÀ BIẾN DẠNG CỦA CẶP PITTONG – XI LANH ĐỘNG

CƠ ĐỐT TRONG KHI TĂNG ÁP

Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy

Học viên: Bùi Thị Ngọc Chiến

Lớp: CHK11 CTM

Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy

HDKH: TS Lê Quốc Phong

Thái Nguyên - 2010

Trang 2

MỤC LỤC

trang

Mục lục

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ, SỰ TƯƠNG TÁC CỦA CẶP PITTÔNG - XILANH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG VÀ TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về động cơ tăng áp 2

1.1.1 Tác động của tăng áp tới tính năng làm việc của động cơ 2

1.1.2 Các phương pháp tăng áp chủ yếu 2

1.1.3 Sự thay đổi hiệu suất cơ giới của động cơ trước và sau khi tăng áp 5

1.2 Sự tương tác của cặp pittông - xilanh động cơ đốt trong 6

1.2.1 Mô hình không có khe hở và không có sự tương tác 7

1.2.2 Mô hình có khe hở, không tương tác 9

1.2.3 Mô hình có khe hở, có tương tác 11

1.3 Một số kết quả nghiên cứu trong nước 13

1.4 Kết luận chương 1 và tổng quan về vấn đề nghiên cứu 15

1.5 Bố cục của luận văn 16

Trang 3

Chương 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG, SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA PITTÔNG VÀ XILANH

ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.

2.1 Đặt vấn đề 17

2.2 Mô hình hình học cặp pittông và xilanh động cơ khảo sát 2.2.1 Mô hình hình học pittông 18

2.2.2 Mô hình hình học ống lót xilanh 18

2.3 Mô hình tương tác giữa pittông - xilanh động cơ đốt trong 19

2.4 Phương trình tương tác giữa thân pittông với thành xilanh 22

Chương 3 TÍNH TOÁN SỰ BIẾN DẠNG VÀ SỰ TƯƠNG TÁC CỦA CẶP PITTÔNG - XILANH ĐỘNG CƠ SAU TĂNG ÁP 3.1 Đối tượng và công cụ khảo sát 3.1.1 Đối tượng khảo sát 30

3.1.2 Công cụ khảo sát 33

3.2 Gi ới thiệu chung về Phần mềm ANSYS 33

3.2.1 Các mô đun chính của ASYS 34

3.2.2 Sơ đồ khối giải bài toán kỹ thuật bằng phần mềm ANSYS 35

3.3.Phương pháp phần tử hữu hạn 3.31 Khái niệm chung về phương pháp phần tử hữu hạn 36

3.3.2.Trình tự của bài toán giải bằng phương pháp phần tử hữu hạn 36 3.3.3 Phạm vi ứng dụng của phương pháp phần tử hữu hạn 37

3.3.4 Các hình dạng phần tử cơ bản 37

3.4 Tổng quan về phần mềm GT-Suite 40

3.5 Tính toán nhiệt động và động lực học động cơ khảo sát 3.5.1 Xác định đối tượng 43

3.5.2 Mô hình động cơ khảo sát 44

Trang 4

3.5.3 Kết quả tính toán 48

3.6 Sự thay đổi khe hở giữa pittông và xilanh và lực tương tác

giữa chúng khi kể đến phụ tải nhiệt 54

3.7 Khảo sát sự biến dạng và sức bền cặp pittông – xilanh và kết quả

3.7.1 Xây dựng mô hình khảo sát và kết quả trạng thái ứng suất

và biến dạng xilanh 57

3.7.2 Xây dựng mô hình khảo sát và kết quả trạng thái ứng suất

và biến dạng pittông 62

Chương 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

4.1 Kết luận 68

4.2 Kiến nghị: 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

PHỤ LỤC

Trang 5

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN

C Hệ số phụ thuộc vào điều kiện cố định ống lót xilanh -

F Tiết diện truyền nhiệt vuông góc với hướng truyền

nhiệt

m2

F1N Lực tương tác giữa pittông và thành xilanh N

k Áp suất khí cháy phía dưới đỉnh pittông Pa

pj Lực quán tính của K.lượng chuyển động tịnh tiến N

 Góc quay của trục khuỷu trục so với đường tâm xilanh Độ

 Góc nghiêng của đường tâm thanh truyền so với

Trang 6

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN

PTVPTP Phương trình vi phân từng phần

Trang 7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

trang

Hình 1.1: Tăng áp dẫn động cơ khí 3

Hình 1.2: Các phương pháp tăng áp tuabin khí 3

Hình 1.3: Tăng áp hỗn hợp mắc nối tiếp 4

Hình 1.4 : Tăng áp hỗn hợp mắc song song 4

Hình 1.5: Mô hình tương tác giữa pittông - xilanh khi không có khe hở và không tương tác 7

Hình 1.6: Chuyển động của pittông trong khe hở giữa pittông – xilanh 9

Hình 1.7: Lực, mômen tác dụng lên pittông và chuyển động của pittông theo phương x và hai toạ độ suy rộng et, eb 10

Hình 2.1: Kết cấu pittông động cơ D6 18

Hình 2.2: Kết cấu xilanh động cơ D6 19

Hình 2.3: Mô hình tương tác giữa thân pittông và thành xilanh 20

Hình 2.4: Xilanh được rời rạc hoá bằng PTHH với các phần tử chữ nhật-Phần tử chữ nhật kết cấu xilanh trên nền đàn hồi 22

Hình 2.5: Tương tác giữa thân pittông với phần tử kết cấu xilanh 23

Hình 3.1: Mặt cắt ngang động cơ D6 30

Hình 3.2: Bố trí động cơ D6 trong khoang động truyền lực trên xe 31

tăng T-76 Hình 3.3: Sơ đồ khối giải bài toán kỹ thuật bằng phần mềm ANSYS 35

Hình 3.4: Ứng dụng GT-Power trong mô phỏng quá trình cháy 42

Hình 3.5: Ứng dụng GT-Power trong tính toán nhiệt 42

Hình 3.6: Ứng dụng GT-Power trong mô phỏng hệ thống nạp, xả 42

của động cơ (mô phỏng 1D-3D) Hình 3.7: Ứng dụng GT-Power trong lựa chọn cụm tuabin - máy 42

nén cho động cơ khi tăng áp theo phương pháp tuabin - máy nén Hình 3.8: Mô hình tính toán nhiệt động động cơ khảo sát 45

Hình 3.9: Nhiệt độ môi chất công tác trong xilanh số 1 51

Trang 8

Hình 3.15: Áp suất khí cháy trong xilanh số 1 52

Hình 3.21: Khe hở giữa pittông và thành xilanh tại toạ độ suy rộng 55

et theo chuyển dịch của pittông Hình 3.22: Khe hở giữa pittông và thành xilanh tại toạ độ suy rộng 56

eb theo chuyển dịch của pittông Hình 3.23: ảnh hưởng của khe hở  đến lực tương tác tại vị trí et 57

Hình 3.24: Mô hình hình học xilanh 58

Hình 3.25: Mô hình phần tử hữu hạn xilanh 59

Hình 3.26: Biến dạng xilanh theo phương X 60

Hình 3.27: Biến dạng xilanh theo phương Y 60

Hình 3.28: Biến dạng xilanh theo phương Z 61

Hình 3.29: Biến dạng tổng hợp xilanh 61

Hình 3.30: Phân bố ứng suất chính (Von Mises Stress) xilanh 62

Hình 3.31: Mô hình hình học pittông 63

Hình 3.32: Mô hình phần tử hữu hạn pittông 64

Hình 3.33: Biến dạng pittông theo phương X, [mm] 65

Hình 3.34: Biến dạng pittông theo phương Y, [mm] 65

Hình 3.35: Biến dạng pittông theo phương Z, [mm] 66

Hình 3.36: Biến dạng tổng hợp pittông, [mm] 66

Trang 9

Hình 3.37: Phân bố ứng suất chính (Von Mises Stress) pittông 67

Trang 10

1

MỞ ĐẦU

Cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền hiện đã được thừa nhận là một trong những

cơ cấu có mức rung động và tiếng ồn khá cao Nhiều công trình nghiên cứu đã được thực hiện trong lĩnh vực động lực học, với mục đích giảm sự rung động của cơ cấu, để bảo đảm sự làm việc êm dịu của động cơ

Lực tương tác gây ra bởi sự va đập của pittông với thành xilanh là một trong những nguồn ồn cơ khí chính của động cơ điêzen Đặc biệt, ngày nay vấn đề cường hoá cho động cơ là hết sức cần thiết, một trong những biện pháp được coi là tối ưu nhất là dùng biện pháp tăng áp cho động cơ Đây chính là tính thực tiễn và cấp thiết của đề tài

Chính vì vậy tác giả lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu sự tương tác và biến dạng của cặp pittông - xilanh động cơ đốt trong khi tăng áp” làm đề tài luận văn

cao học

Mục đích của đề tài được thể hiễn rõ qua tên đề tài là nghiên cứu sự tương tác và biến dạng của cặp pittông - xilanh động cơ đốt trong khi tăng áp, trên cơ sở

đó đánh giá được sức bền và khe hở của cặp pittông - xilanh động cơ tăng áp

Cấu trúc của luận văn gồm: Phần mở đầu; chương 1, 2, 3 và 4; tài liệu tham khảo; phụ lục

Nội dung chính của luận văn:

Chương 1: Chủ yếu nghiên cứu tổng quan về động cơ tăng áp và sự tương tác của cặp pittông - xilanh động cơ đốt trong

Chương 2: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của việc xây dựng mô hình tính toán nhiệt động của động cơ khảo sát và mô hình khảo sát sự tương tác giữa chúng

Chương 3: Đi sâu tính toán sự tương tác và biến dạng của cặp pittông -

xilanh động cơ D6 sau tăng áp

Chương 4: Trình bày về kết luận và kiến nghị của luận văn

Trang 11

data error !!! can't not

read

Trang 12

read

Trang 13

read

Trang 14

read

Trang 15

read

Trang 17

read

Trang 18

read

Trang 19

read

Trang 20

read

Trang 21

read

Trang 22

read

Trang 23

read

Trang 24

read

Trang 26

read

Trang 27

read

Định dạng
Số trang	27
Dung lượng	818,69 KB