Nghiên cứu đặc tính bôi trơn nhiệt thủy động của ổ có dạng đầu to thanh truyền

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu đặc tính bôi trơn nhiệt thủy động của ổ có dạng đầu to thanh truyền

1. 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
2. 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: PGS.TS Vũ Ngọc Pi Phản biện 2: PGS.TS Phạm Đình Thi Phản biện 3: PGS.TS Phạm Hữu Tuyến 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
3. 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
4. - 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
5. 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
6. 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 W 1 x h x 1 O O z Hình 2.1: Hệ tọa độ  h3 p  h3 p h h 6 U1 U 2 6 W1 W2 x  x z  x x z   p 6h  U U  6h  W W  12 V 12h x 1 2 z 1 2 2 t (2.1) 2.1.2.Phương trình chiều dày màng dầu  Rb F Rt  Ob e Ot M' h  Rt M 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
7. pcos dS F 0 x S psin dS F 0 y 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
8. 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) Trong đó 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 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
9. 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
10. 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
11. 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
12. 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
13. 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
14. 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
15. 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
16. 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
17. 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
18. 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 F- 100 có độ tăng nhiệt độ 0C, dầu Atox 320 có độ tăng nhiệt độ 0C. Với cả hai loại dầu bôi trơn, nhiệt độ màng dầu gia tăng 16
19. 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
20. 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
21. 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 diện trên ổ theo phương chiều dài ở tốc độ 100 vg/ph của hai loại dầu, góc 3600 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
22. Hình 4.15: So sánh độ chênh nhiệt độ tại tiết diện giữa ổ của hai loại dầu ở các tốc độ, góc 3600 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 vg/ph, góc 3600 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
23. 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 khác nhau, góc 3600 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
24. 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
25. 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
26. chu kỳ để nhiệt độ của ổ đạt trạng thái ổn định càng nhỏ khi tăng tốc độ quay. Kiến nghị về hƣớng nghiên cứu tiếp theo Luận án mới chỉ dừng lại nghiên cứu hiệu ứng nhiệt thủy động và thực nghiệm trên thanh truyền mô hình. Kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo sẽ nghiên cứu thêm hiệu ứng nhiệt thủy động đàn hồi, hiệu ứng quán tính và thực nghiệm trên thanh truyền thật. - Nghiên cứu mô phỏng số và nghiên cứu thực nghiệm bôi trơn nhiệt thủy động đàn hồi ổ đầu to thanh truyền trong thiết bị thực nghiệm bôi trơn ổ đầu to thanh truyền. - Nghiên cứu mô phỏng số và nghiên cứu thực nghiệm bôi trơn nhiệt thủy động đàn hồi có tính tới hiệu ứng quán tinh của ổ đầu to thanh truyền trong động cơ thực 24
27. DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 1. Thi Thanh Hai Tran, Trung Thien Pham, Trong Thuan Luu (2018), “A Solution for Measuring the Oil Film Temperature of the Connecting-rod Big End Bearing in the Experimental Device”, International Conference on Fluid Machinery and Automation Systems - ICFMAS2018, Volume 1, October 27 - 28, 2018. 2. Phạm Trung Thiên, Trần Thị Thanh Hải, Phạm Minh Hải, “ Mô phỏng số trường nhiệt độ màng dầu bôi trơn ổ đầu to thanh truyền”, Tạp chí cơ khí, Volume 4, 108-115, 2020. 3. Phạm Trung Thiên, Trần Thị Thanh Hải, “ Thực nghiệm nhiệt thủy động màng dầu bôi trơn ổ đầu to thanh truyền trong thiết bị thực nghiệm”, Tạp chí cơ khí, Volume 4, 76-82, 2020 4. Trung Thien Pham, Thi Thanh Hai Tran, Trong Thuan Luu, “Comparison of Simulation and Experiment Results of Oil Film Temperature of the Connecting-Rod Big End Bearing in The Experimental Device”, Journal of Science and Technology, Volume 143, 7-13, 6/2020 5. Trung Thien Pham, Thi Thanh Hai Tran, Trong Thuan Luu, Minh Duc Pham (Pending publication) “ Experimental study on the lubricated oil film pressure of the connecting-rod big end bearing in the experimental device”, Journal of Science and Technology. 25