Đề tài Ứng dụng phần mềm HydSim để mô phỏng hệ thống nhiên liệu động cơ Dongfeng S1100A

MỤC LỤC 1. Mục đích và ý nghĩa của đề tài 4 2. Giới thiệu phần mềm HydSim 5 2.1. Giới thiệu tổng quan về phần mềm 5 2.1.1. Tạo mô hình trong không gian hai chiều 5 2.1.2. Nhập thông số ban đầu 6 2.1.3. Chạy phần mềm để tính toán 6 2.1.4. Bộ xử lý PP2 (Post-Processor PP2) 6 2.1.5. Bộ xử lý PP3 (Post-Processor PP3) 7 2.2. Giới thiệu các nhóm phần tử trong phần mềm 7 2.2.1. Các nhóm phần tử trong phần mềm 7 2.2.2. Các nhóm phần tử cần thiết cho việc mô phỏng cho hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel sử dụng bơm cao áp piston plunger. 9 3. Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ Dongfeng S1100A 47 3.1. Giới thiệu chung về động cơ Dongfeng S1100A 47 3.2. Khảo sát cụ thể hệ thống nhiên liệu động cơ Dongfeng S1100A 50 3.2.1. Đặc điểm chung về hệ thống nhiên liệu động cơ Dongfeng S1100A 50 4. Sử dụng phần mềm HydSim mô phỏng hệ thống nhiên liệu động cơ Dongfeng S1100A 59 4.1. Sơ đồ giải thuật của phương pháp mô phỏng 59 4.2. Xây dựng sơ đồ hệ thống nhiên liệu và liệt kê các phần tử cần thiết để mô phỏng. 60 4.3. Xây dựng mô hình hệ thống nhiên liệu động cơ Dongfeng S1100A 61 4.3.1. Tạo mô hình khối bơm cao áp 62 4.3.2. Tạo mô hình khối đường ống cao áp 63 4.3.3. Tạo mô hình khối vòi phun 63 4.3.4. Tạo mô hình khối buồng cháy 63 4.3.5. Kết nối các khối mô hình thành mô hình mô phỏng hệ thống nhiên liệu 64 4.4. Khai báo dữ liệu đầu vào cho các phần tử 65 4.4.1. Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử cam lồi 65 4.4.2. Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử piston plunger 67 4.4.3. Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử cửa nạp/ tràn thẳng hàng 67 4.4.4. Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử rò rỉ số 1 68 4.4.5. Khai báo dữ liệu đầu vào phần tử áp suất ban đầu của nhiên liệu 69 4.4.6. Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử buồng áp suất trước van cao áp 69 4.4.7. Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử van cao áp có vành giảm áp 70 4.4.8. Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử buồng áp suất sau van cao áp 70 4.4.9. Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử đường ống cao áp 71 4.4.10. Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử đường ống dọc thân vòi phun 72 4.4.11. Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử khoang chuyển tiếp 72 4.4.12. Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử đường ống xiên dẫn đến khoang nâng kim phun(3 đường) 73 4.4.13. Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử buồng nâng kim phun 73 4.4.14. Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử kim phun 74 4.4.15. Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử vòi phun 74 4.4.16. Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử rò rỉ số 2 77 4.4.17. Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử biên áp suất (dầu hồi) 77 4.4.18. Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử lò xo kim phun 78 4.4.19. Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử liên kết piston plunger với con đội 79 4.4.20. Khai báo dữ liệu đầu vào cho phần tử buồng cháy 79 4.5. Khai báo dữ liệu ban đầu cho các phần tử 80 4.5.1. Khai báo điều kiện ban đầu cho phần tử cam lồi 80 4.5.2. Khai báo điều kiện ban đầu cho phần tử piston plunger 80 4.5.3. Khai báo điều kiện ban đầu cho phần tử buồng trước van cao áp 80 4.5.4. Khai báo điều kiện ban đầu cho phần tử buồng sau van cao áp 81 4.5.5. Khai báo điều kiện ban đầu phần tử đường ống cao áp, lỗ dọc thân vòi phun, lỗ dọc thân kim phun. 81 4.5.6. Khai báo điều kiện ban đầu phần tử kim phun 81 4.6. Khai báo tính chất nhiên liệu 82 4.7. Khai báo tính chất khí nạp trong buồng cháy 82 4.8. Lựa chọn những thông số đầu ra. 83 4.8.1. Lựa chọn thông số đầu ra của phần tử cam lồi 83 4.8.2. Lựa chọn thông số đầu ra của phần tử piston plunger 84 4.8.3. Lựa chọn thông số đầu ra của phần tử buồng trước van cao áp. 85 4.8.4. Lựa chọn thông số đầu ra của phần tử van cao áp có vành giảm áp. 85 4.8.5. Lựa chọn thông số đầu ra của phần tử khoang nâng kim phun 86 4.8.6. Lựa chọn thông số đầu ra của phần tử kim phun 86 4.8.7. Lựa chọn thông số đầu ra của phần tử vòi phun 87 4.9. Chạy chương trình tính toán 87 4.9.1. Khai báo hộp thoại "Điều khiển tính toán" 87 4.9.2. Chạy chương trình tính toán 88 4.10. Xuất kết quả mô phỏng và nhận xét 89 4.10.1. Cách xuất kết quả 89 4.10.2. Nhận xét kết quả 89 4.10.3. Đánh giá chung về chất lượng phun nhiên liệu từ kết quả mô phỏng 97 5. Đánh giá sự ảnh hưởng của các thông số đến chất lượng phun nhiên liệu 97 5.1. Thay đổi tốc độ trục cam 97 5.2. Thay đổi áp suất buồng cháy 98 6. Kết luận 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 1. Mục đích và ý nghĩa của đề tài Kể từ khi ra đời cho đến nay, động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu Diesel đã không ngừng cải tiến và chế tạo mới những bộ phận, hệ thống nhằm nâng cao hiệu suất, giảm tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường. Một trong những hệ thống có ảnh hưởng quyết định đến các chỉ tiêu trên đó là hệ thống nhiên liệu và cụ thể là việc phun nhiên liệu vào buồng cháy. Nhiên liệu được cung cấp vào buồng cháy vào thời điểm nào, chất lượng tia phun như thế nào để cho quá trình cháy diễn ra tốt nhất. Vì vậy việc nghiên cứu nhằm làm cho hệ thống nhiên liệu hoạt động tốt nhất, tối ưu nhất luôn nhận được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu. Hiện nay, việc thực hiện những cải tiến trên có thể được tiến hành thuận lợi hơn nhờ sự phát triển mạnh mẽ của lĩnh vực công nghệ thông tin. Việc áp dụng các phần mềm tin học để thiết kế, mô phỏng, tính toán không những rút ngắn đáng kể thời gian, công sức cho người thiết kế mà còn cho kết quả rất chính xác. Với mong muốn tìm hiểu công dụng của các phần mềm tin học chuyên ngành động cơ đốt trong, em đã chọn phần mềm HydSim (Hydraulic Simulation) dùng để mô phỏng, tính toán hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel có tên Dongfeng S1100A. Dùng phần mềm này để mô phỏng tình trạng cung cấp nhiên liệu hiện tại của động cơ. Qua đó đánh giá sự ảnh hưởng của những thông số kết cấu, những điều kiện biên và những thông số vận hành đến chất lượng phun nhiên liệu, đây là cơ sở cho việc thiết kế, chế tạo, cải thiện hệ thống nhiên liệu nhằm nâng cao chất lượng phun nhiên liệu cho động cơ. Phần mềm này được xây dựng trên cơ sở là thuyết động lực học và dao động chất lỏng của những hệ thống đa phần tử. Có nhiều cách để ứng dụng phần mềm này, ta có thể kết nối các biểu tượng và sau đó nhập các thông số đầu vào của các chi tiết và lấy ra các thông số của việc phun nhiên liệu để khảo sát và kiểm nghiệm hoặc là ngược lại để có nhanh các thông số chính xác của các chi tiết cần thiết kế. Từ việc mô phỏng, tính toán việc phun nhiên liệu của động cơ Dongfeng S1100A nói riêng, tức là hệ thống nhiên liệu Diesel, ta có thể mở rộng ứng dụng của phần mềm ra cho hệ thống nhiên liệu dùng xăng hoặc các loại nhiên liệu thay thế khác, hệ thống bôi trơn và rộng hơn nữa là phân tích động lực học của những hệ thống thủy lực và thủy cơ. 2. Giới thiệu phần mềm HydSim 2.1. Giới thiệu tổng quan về phần mềm HydSim là một chương trình phân tích động lực học của những hệ thống thủy lực và thủy cơ. Nó được xây dựng trên cơ sở thuyết động lực học và dao động chất lỏng của những hệ thống đa phần tử. Trong động cơ đốt trong, HydSim được dùng để mô phỏng cho các hệ thống thủy lực như: hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, các hệ thống truyền động bằng thủy lực. Nhưng chủ yếu phần mềm được ứng dụng để mô phỏng hệ thống phun nhiên liệu Diesel hay các loại nhiên liệu khác như xăng, cồn, gas... Từ kết quả nhận được bằng việc mô phỏng, ta chọn được hệ thống cung cấp nhiên liệu cũng như kết cấu, đặc tính các chi tiết trong hệ thống đó thích hợp nhất. Ngoài ra, chương trình cũng hữu ích trong nhiều lĩnh vực liên quan đến việc phân tích động lực học của những hệ thống thủy lực. Chẳng hạn như việc mô phỏng động lực học của những thiết bị điều khiển thuỷ lực cũng như sự dao động trong quá trình truyền động. 2.1.1. Tạo mô hình trong không gian hai chiều
Hình 2-1 Giao diện phần mềm HydSim Mục đích của sự trình bày mô hình HydSim hai chiều là cung cấp một cái nhìn chung của hệ thống được định nghĩa bởi người sử dụng. Một cách cơ bản, mỗi phần tử riêng biệt của hệ thống được trình bày bằng một biểu tượng trên màn hình GUI. Những biểu tượng này được kết nối bằng các liên kết màu đỏ hoặc màu xanh (tùy theo loại liên kết). Trong đó, màu đỏ thể hiện liên kết cơ khí (lò xo hoặc bộ giảm chấn) và màu xanh da trời thể hiện liên kết thủy lực (hướng dòng chảy). Một số phần tử khác có thể được kết nối bằng đường màu xanh lá cây (liên kết đặc biệt). 2.1.2. Nhập thông số ban đầu Để nhập thông số đầu vào, phải kích đôi vào một biểu tượng được chọn hoặc có thể được mở ra bằng cách kích sáng biểu tượng với chuột trái. Sau đó kích chuột phải để mở menu rồi chọn tab “Properties” (những tính chất), lúc này hộp thoại đầu vào sẽ hiện ra. Ngoài ra, bằng cách mở những hộp thoại khác nhau từ thanh menu, người sử dụng có thể ghi rõ những điều kiện ban đầu, những thông số đầu ra theo yêu cầu và định nghĩa một trong những thông số khác liên quan đến phần tử. Những tính chất của liên kết cơ khí cũng được ghi giống như vậy. Liên kết thuỷ lực và liên kết đặc biệt không có những tính chất được định nghĩa bởi người sử dụng. 2.1.3. Chạy phần mềm để tính toán Chương trình HydSim có thể được chạy trực tiếp từ GUI bằng cách nhấn một trong những nút sau trong menu Pulldown/ Simulation trên thanh menu. “Run” và “Run Sets” sẽ chạy với sự tối ưu hoá một chiều nếu nó được định nghĩa trong Search Adjust (Tìm kiếm hiệu chỉnh). + Run: chạy bình thường. + Run Sets: chạy hàng loạt phép tính với Data Sets (những tập hợp dữ liệu). + Restart: bắt đầu lại hệ thống được lưu trước đó. 2.1.4. Bộ xử lý PP2 (Post-Processor PP2) Bộ xử lí PP2 có thể được kết nối trực tiếp từ GUI để xem những đồ thị hai chiều của kết quả. Công cụ PP2 được sử dụng để đánh giá kết quả của việc mô phỏng HydSim. Những kết quả được thể hiện ở dạng đồ thị, là một hàm theo thời gian (nếu thích hợp) hoặc góc quay hoặc góc tham chiếu. Những thông số đầu ra theo yêu cầu phải được chọn bởi người sử dụng trong bộ xử lý GUI từ danh sách được định nghĩa trước có sẵn cho mỗi phần tử. Những kết quả mô phỏng tiêu biểu cho những phần tử thuỷ lực là: + Áp suất. + Lưu lượng thể tích hoặc lưu lượng khối lượng. + Thể tích. + Lực chất lỏng. + Tiết diện lưu thông. + Hệ số lưu lượng/ hệ số cản trở dòng chảy. + Những yếu tố của hiện tượng sủi bọt khí. Đối với những phần tử cơ khí, những kết quả mô phỏng tiêu biểu là: + Toạ độ chuyển vị, vận tốc, gia tốc. + Lực và mômen động lực học. + Những thông số động học. Việc xử lý những dữ liệu được thực hiện bởi PP2, nó cho phép tạo ra những biểu đồ một cách tự động hoá linh hoạt bằng cách sử dụng những bản mẫu đã được định nghĩa trước (có trong HydSim hoặc được tạo ra bởi người sử dụng) cũng như tạo ra những đồ thị, biểu đồ ảnh hưởng lẫn nhau. 2.1.5. Bộ xử lý PP3 (Post-Processor PP3) Bộ xử lý 3D là một công cụ minh họa 3 chiều. Nó cũng có thể được kết nối từ GUI hoặc trực tiếp từ “Menu PullDown/ Simulation”, bằng cách mở cửa sổ “Nozzle Flow” với lệnh “Animation/ Nozzle Flow” và kích nút “Show” ở đó. Công cụ PP3 được sử dụng để minh hoạ dòng chảy qua vòi phun và qua lỗ phun. Để chạy nó một cách thành công, sự mô phỏng HydSim phải được thực hiện trước. Những phần tử vòi phun SAC, VCO cơ bản và mở rộng có thể được làm cho sinh động. Đối với những hệ thống phun thường, minh hoạ hiển thị độ nhấc kim phun, sự dao động áp suất trong ống dẫn nhiên liệu, khoang vòi phun, khoang trước các lỗ phun, áp suất trên đường hồi dầu, sự rò rỉ qua phần dẫn hướng kim phun, góc côn tia phun, chiều dài tia phun (độ xuyên thấu của tia phun), độ mạnh tia phun (nếu được tính toán). 2.2. Giới thiệu các nhóm phần tử trong phần mềm 2.2.1. Các nhóm phần tử trong phần mềm Mô hình mô phỏng trong HydSim bao gồm những phần tử thuỷ lực, phần tử cơ khí, phần tử có mục đích chung khác nhau. Những phần tử được gộp lại thành từng nhóm dựa trên loại và chức năng của nó. Bằng cách này, HydSim có 16 nhóm phần tử mà tên của nó được liệt kê trong menu Element (phần tử) của cửa sổ không gian làm việc AVL. Cụ thể, chúng bao gồm: + Nhóm biên: * Áp suất. * Lưu lượng. * Cơ khí. * Thuỷ cơ. + Nhóm cam: * Cam lồi. * Cam đĩa. + Nhóm vật rắn: * Khối chất điểm. * Trục cứng. + Nhóm piston: * Tiêu chuẩn. * Phun tách SID. + Nhóm thể tích: * Thể tích cứng tiêu chuẩn. * Thể tích co giãn. * Thể tích chứa hai pha. + Nhóm đường ống: * Đường ống một pha (đường ống Đa-lăm-be, Laplace, Godunov, Characteristics). * Đường ống hai pha. + Nhóm bơm: * Bơm phân phối piston rôto. * Bơm piston plunger. + Nhóm sự rò rỉ: * Khe hở hình vành khăn. + Nhóm cửa: * Cửa nạp/ tràn kiểu thẳng hàng. * Cửa nạp/ tràn phân phối. + Nhóm van: * Van cao áp. * Van tràn. * Van một chiều nắp van bi. * Van một chiều nắp van côn. + Nhóm tiết lưu: * Được điều khiển theo thời gian. * Được điều khiển theo độ nhấc (hành trình). * Tiết diện lưu thông là hàm theo thời gian/góc quay. * Áp suất là hàm theo lưu lượng. + Nhóm solenoi: * Phần ứng (mô hình cơ bản). * Phần ứng (mô hình mở rộng). + Nhóm piezo: * Hàm dịch chuyển. * Bộ khuếch đại. * Khối kích thích. + Nhóm jiclơ: * Thường. * Có hiện tượng sủi bọt khí. * Có gờ nhọn. * Có gờ tròn. * Có gờ dài tròn. + Nhóm vòi phun: * Vòi phun SAC mô hình cơ bản. * Vòi phun VCO mô hình cơ bản. * Vòi phun SAC mô hình mở rộng. * Vòi phun VCO mô hình mở rộng. * Vòi phun có vành đai RSN. + Nhóm kim phun: * Tiêu chuẩn (cổ điển). * Tiêu chuẩn (hiện đại). * Hai lò xo (cổ điển). * Hai lò xo (hiện đại). + Phần tử Matlab. Bằng cách kích đôi chuột trái vào một nhóm nào đó thì một danh sách các phần tử thuộc nhóm này sẽ xuất hiện. Kích đôi vào phần tử được chọn thì biểu tượng tương ứng của phần tử sẽ được đặt vào cửa sổ mô hình. Để thuận lợi cho việc tìm hiểu, ta lần lượt đi sâu vào các phần tử đặc trưng cho hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel sử dụng bơm cao áp piston plunger. 2.2.2. Các nhóm phần tử cần thiết cho việc mô phỏng cho hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel sử dụng bơm cao áp piston plunger. 2.2.2.1. Nhóm phần tử biên Những phần tử biên trong HydSim được sử dụng để xác định các điều kiện biên của một hệ thống. Nhóm phần tử biên bao gồm 4 phần tử: + Biên áp suất (Pressure boundary). + Biên lưu lượng (Flow rate boundary). + Biên cơ khí (Mechanical boundary). + Biên thuỷ cơ (Hydromechanical boundary). Nguyên tắc chung của việc xác định các giá trị của biên là: + Những giá trị trung gian sẽ được tính bằng phép toán nội suy. + Nếu phép tính vượt quá miền xác định thì giá trị tính cuối cùng sẽ được giữ làm hằng số cho các phép tính tiếp sau đó. Điều này sẽ xảy ra nếu trong hộp thoại “Điều khiển phép tính” (Calculation control): thời gian giữa hai phép tính được thiết lập lâu hơn điều kiện biên. + Nếu miền xác định (Time, Reference angle) cho những điều kiện biên bắt đầu khởi động chậm hơn so với việc tính toán thì những giá trị biên trong hàng thứ nhất sẽ được dùng. + Nếu điều kiện biên được giữ là hằng số trong suốt quá trình tính toán thì nó phải được xác định chỉ một lần (cho phạm vi tính toán nhập vào). * Biên áp suất (Pressure boundary). Tên phần tử: Biên áp suất (Pressure boundary). Biểu tượng phần tử:
Định nghĩa: Phần tử này dùng để định nghĩa áp suất cho những liên kết bên ngoài (những biên) của hệ thống như là một hàm theo thời gian hoặc góc quay. Điểm kết nối: Điểm tiêu chuẩn: 8
Điểm đặc biệt: 0 Áp suất ở tất cả các điểm kết nối đều giống nhau. Lưu ý: Hướng liên kết thuỷ lực luôn là hướng x. a. Những thông số đầu vào (Input parameters) Hộp thoại dữ liệu đầu vào của biên áp suất được thể hiện trên hình 2-2, có thể được kết nối bằng 3 cách: + Kích đôi vào phần tử. + Kích sáng phần tử, trên Menu Pulldown chọn Element/ Properties. + Kích chuột phải vào phần tử làm xuất hiện thanh Menu Pulldown, từ đây chọn Properties.
Hình 2-2 Hộp thoại dữ liệu đầu vào của phần tử biên áp suất b. Những thông số đầu ra (Output parameters) Đường dẫn: Element/ Store results. Hộp thoại những thông số đầu ra của phần tử biên áp suất thể hiện ở hình 2-3 dưới đây.
Hình 2-3 Hộp thoại những thông số đầu ra của phần tử biên áp suất Để kích hoạt thông số đầu ra, đánh dấu tích vào hộp nằm góc trái của tên thông số. Áp suất: Đơn vị: bar Áp suất thực trong Biên áp suất. Lưu ý: Đối với phần tử biên áp suất thì dữ liệu đầu vào, đầu ra giống nhau. * Biên thủy cơ (Hydromechanical boundary) Tên phần tử: Biên thuỷ cơ. Biểu tượng phần tử:
Định nghĩa: Phần tử này dùng để định nghĩa chuyển vị (hoặc vận tốc) và áp suất và (hoặc) lưu lượng cho những liên kết bên ngoài (những biên về thuỷ lực và cơ khí) của hệ thống như là một hàm theo thời gian hoặc góc quay. Những điểm kết nối: Điểm tiêu chuẩn: 8 điểm
Điểm đặc biệt: 0 Chuyển vị hoặc vận tốc ở tất cả các điểm kết nối đều giống nhau. Lưu ý: Sau khi được kích hoạt lần đầu tiên, điểm kết nối với mục đích chung (màu đen) sẽ xác nhận 1 loại kết nối cụ thể (màu đỏ cho cơ khí, màu xanh cho thuỷ lực) và nó không thể thay đổi được sau đó. Một phần tử biên thuỷ cơ xác định chuyển vị hoặc vận tốc chỉ theo một hướng nào đó nhất định. Nếu cần xác định những điều kiện biên cơ khí cho nhiều hướng khác nhau, thì mỗi biên cơ khí phải được xác định riêng cho một hướng và được kết nối thông qua những liên kết cơ khí đến các phần tử yêu cầu (hướng x, y, ( đều có thể). Không thể xác định cùng lúc chuyển vị và vận tốc cho một phần tử biên thuỷ cơ. Nếu chuyển vị được xác định trong bảng dữ liệu đầu vào thì vận tốc của hướng đó sẽ tính được nhờ phép vi phân chuyển vị theo thời gian. Nếu vận tốc được xác định trong bảng dữ liệu đầu vào thì chuyển vị trong cùng hướng đó sẽ tính được nhờ phép tích phân vận tốc theo thời gian. Thuỷ lực chỉ có duy nhất trong hướng x. Nếu chuyển vị hoặc vận tốc được xác định trong hướng x thì vẫn có thể thêm vào các giá trị áp suất và lưu lượng bởi vì chúng là những giá trị độc lập (so với chuyển vị, vận tốc). Nếu chuyển vị hoặc vận tốc trong hướng y hoặc hướng ( được ghi rõ thì áp suất và lưu lượng không thể định nghĩa được nữa (những cột tương ứng có màu xám). Nếu dùng liên kết thuỷ lực để kết nối biên thuỷ cơ với các phần tử lân cận thì chỉ áp suất hoặc lưu lượng được chuyển sang nó (phần tử lân cận). Tuy nhiên trong trường hợp của liên kết cơ khí, tất cả các biến số đã được định nghĩa (như chuyển vị/ vận tốc, áp suất hoặc lưu lượng) sẽ được truyền tới phần tử được kết nối. Trong trường hợp khác, nếu phần tử thuỷ cơ được kết nối bằng liên kết cơ khí với một phần tử mà phần tử này cho phép cả hai loại liên kết thuỷ lực và cơ khí, như phần tử piston chẳng hạn, thì giá trị áp suất, đã được định nghĩa trong bảng dữ liệu đầu vào, sẽ tác dụng lên vùng liên kết, tạo ra lực liên kết thủy lực mặc dù không có bất kỳ liên kết thủy lực nào. a. Những thông số đầu vào (Input parameters) Hộp thoại dữ liệu đầu vào của biên thủy cơ được thể hiện trên hình 2-4, có thể được kết nối bằng 3 cách: + Kích đôi vào phần tử. + Kích sáng phần tử, trên Menu Pulldown chọn Element/ Properties. + Kích chuột phải vào phần tử làm xuất hiện thanh Menu Pulldown, từ đây chọn Properties.
Hình 2-4 Hộp thoại dữ liệu đầu vào của phần tử biên thuỷ cơ b. Những điều kiện ban đầu (Initial conditions) Không có điều kiện ban đầu đối với phần tử biên thuỷ cơ. Những giá trị áp suất, lưu lượng trong hàng đầu tiên của bảng được lấy làm điều kiện ban đầu cho những phần tử được liên kết thuộc loại sau: + Lưu lượng: chỉ cho phần tử bình chứa (Volume). + Áp suất: cho tất cả các phần tử thuỷ lực (piston, đường ống, bơm, cửa, van, tiết lưu, van điện từ, khe hở bán nguyệt, jiclơ, vòi phun và kim phun). c. Những thông số đầu ra (Output parameters) Đường dẫn: Element/ Store results Hộp thoại những thông số đầu ra được thể hiện trên hình 2-5.
Hình 2-5 Hộp thoại những thông số đầu ra của phần tử biên thủy cơ Để kích hoạt thông số đầu ra, đánh dấu tíc vào hộp nằm góc trái của tên thông số. Mô tả các thông số đầu ra: + Chuyển vị theo hướng x. + Vận tốc theo hướng x. + Áp suất. + Lưu lượng thể tích. + Chuyển vị theo hướng y. + Vận tốc theo hướng y. + Chuyển vị theo hướng (. + Vận tốc theo hướng (. Đối với phần tử biên thuỷ cơ, những thông số đầu vào, đầu ra giống nhau. Lưu ý: Không kích hoạt những thông số đầu ra của những hướng nào đó không được chọn ở hộp thoại dữ liệu đầu vào. 2.2.2.2. Nhóm phần tử cam Ta xét phần tử cam lồi (Cam profile) dẫn động bơm cao áp. Tên phần tử: Cam lồi (Cam profile). Biểu tượng phần tử:
Định nghĩa: Phần tử này dùng để định nghĩa 1 cam lồi nhờ vào gia tốc hoặc những dữ kiện về sự chuyển động của bộ phận bị dẫn (truy theo những chuyển vị tịnh tiến lên xuống của bộ phận bị dẫn). Điểm kết nối: Điểm tiêu chuẩn: 10 điểm (tất cả đều thuộc cơ khí). Điểm đặc biệt: 0
Lưu ý: Ở phần dẫn động cam, những liên kết cơ khí trong tất cả ba hướng đều có thể thực hiện được. Hướng x, y biểu thị sự chuyển động tịnh tiến, vì vậy chỉ các lò xo, giảm chấn loại tịnh tiến mới có thể được kết nối ở đây. Hướng ( được kết hợp cho chuyển động quay và yêu cầu các lò xo, giảm chấn loại xoắn mới kết nối được. Ở phần được dẫn động bởi cam (đầu ra), liên kết cơ khí chỉ có thể được thiết lập theo hướng x. Gia tốc, dữ liệu về độ nâng lên của cam lồi thể hiện gia tốc, độ nâng lên của tâm con lăn của bộ phận được dẫn động bởi cam. Điều này qui định mối liên kết của cam lồi và tâm con lăn là mối liên kết cứng. Mô hình cơ khí của phần tử cam lồi với những liên kết có thể kết nối được thể hiện trên hình 2-6.
Hình 2-6 Mô hình cơ khí của phần tử cam lồi a. Những thông số đầu vào (Input parameters) Hộp thoại dữ liệu đầu vào của cam lồi được thể hiện trên hình 2-7 ở bên dưới, nó có thể được hiển thị bằng 3 cách : + Kích đôi vào phần tử. + Kích sáng phần tử, trên Menu Pulldown chọn Element/ Properties. + Kích chuột phải vào phần tử làm xuất hiện thanh Menu Pulldown, từ đây chọn Properties. Hình 2-7 Hộp thoại dữ liệu đầu vào của cam lồi + Bán kính vòng tròn cơ bản của cam. + Bán kính con lăn. + Độ nâng lên của bộ phận bị dẫn khi phép tính bắt đầu. + Vận tốc ban đầu của bộ phận bị dẫn ở tốc độ 1000 vòng/ phút. + Bề rộng hiệu dụng của con lăn. Lưu ý: Sự dịch chuyển lên xuống của bộ phận bị dẫn như là các dữ liệu ban đầu. Do đó phải sử dụng chúng với sự cẩn thận cao độ. Nếu dữ liệu về sự dịch chuyển lên xuống không đủ chính xác thì các đạo hàm (để thu được vận tốc và gia tốc) có thể chứa đựng những lỗi lớn và vì vậy kết quả phép tính sẽ không chính xác. Đường cong gia tốc của bộ phận bị dẫn phải được kiểm tra cẩn thận trong mỗi phép toán. Những điểm trung gian của biên dạng cam được tính toán nhờ phép nội suy tuyến nếu cần thiết. Biên dạng cam phải được ghi rõ cho những khoảng cách đều nhau của góc tham chiếu như được đưa ra trong hộp thoại “Điều khiển tính toán” (Calculation control). Tuy nhiên, nếu có nhiều hơn một vòng quay cam được xét đến trong khi tính toán thì có khả năng phải định nghĩa biên dạng cam cho một vòng quay của trục cam (3600).
Hình 2-8 Dạng hình học của cam lồi b. Những điều kiện ban đầu (Initial conditions) Đường dẫn: Element/ Initial conditions. Hộp thoại những điều kiện ban đầu của phần tử cam lồi được thể hiện trên hình 2-9.
Hình 2-9 Hộp thoại những giá trị ban đầu của phần tử cam lồi + Chuyển vị theo hướng x. + Vận tốc theo hướng x. + Chuyển vị theo hướng y. + Vận tốc theo hướng y. + Góc quay (. + Vận tốc góc theo hướng (. Những giá trị ban đầu nếu không được ghi rõ trong hộp thoại “Những điều kiện ban đầu” của cam lồi thì sẽ được thiết lập ở giá trị 0. c. Những thông số đầu ra (Output parameters) Đường dẫn: Element/ Store results. Hộp thoại những thông số đầu ra của phần tử cam lồi được thể hiện trên hình 2-10 như sau.
Hình 2-10 Hộp thoại những thông số đầu ra của phần tử cam lồi Để kích hoạt thông số đầu ra, đánh dấu tích vào hộp nằm góc trái của tên thông số. + Chuyển vị theo hướng x của tâm cam. + Chuyển vị theo hướng y của tâm cam. + Chuyển vị theo hướng ( của thân cam. + Vận tốc góc của thân cam. + Chuyển vị theo hướng x của biên dạng cam. + Vận tốc của biên dạng cam theo hướng x. + Vận tốc của cam theo hướng x ở tốc độ 1000 vòng/ phút. + Gia tốc của cam theo hướng x ở tốc độ 1000 vòng/ phút. + Góc áp lực của cam. + Biên độ của tâm cam. + Sự biến dạng xoắn. + Phản lực pháp tuyến với biên dạng cam. + Mômen quay quanh trục ( do lực pháp tuyến gây ra. + Tốc độ dao động xoắn. + Bán kính của đường cong biên dạng cam. + Ứng suất Hertz ở điểm tiếp giữa cam và con lăn.