Đề tài Ứng dụng phần mềm Hydsim để mô phỏng hệ thống nhiên liệu động cơ Kubota RK125-2X-NB-GE

1. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Động cơ Diesel nói chung được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Kể từ khi ra đời cho đến nay, qua nhiều công cuộc cải cách công nghiệp đã làm cho việc cải tiến và thiết kế mới ra những hệ thống, bộ phận nhằm giúp động cơ Diesel thích hợp hơn trong thời điểm hiện đại ngày nay, cụ thể như là phải tiết kiệm nhiên liệu, hạn chế tối thiểu việc gây ô nhiễm môi trường ,… Một trong những hệ thống ảnh hưởng không nhỏ đến các chỉ tiêu đó là hệ thống nhiên liệu và cụ thể là việc phun nhiên liệu. Để cải tiến và thiết kế mới ra các hệ thống và bộ phận thì đòi hỏi người thiết kế phải tính toán rất nhiều dựa vào những kiến thức chuyên ngành đã có. Hiện nay với sự phát triển của lĩnh vực công nghệ thông tin và cụ thể là tin học thì việc tính toán chỉ còn nhờ vào máy tính, còn người thiết kế chỉ việc dựa vào những kiến thức chuyên ngành động lực để lập trình ban đầu cho máy tính, và phần mềm Hydsim (Hydraulic Simulation) không là ngoại lệ. Đề tài là việc ứng dụng phần mềm trên để mô phỏng-tính toán hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel có tên Kubota RX125-2X-NB-GE. 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 Kubota 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, và rộng hơn nữa là phân tích động lực học của những hệ thống thủy lực và thủy cơ. Mô phỏng ở đây không đơn thuần là mô phỏng bằng các biểu tượng (icon) mà đề tài này nói lên việc mô phỏng để tính toán-thiết kế cho việc phun nhiên liệu, điều này rất thuận lợi cho công việc tính toán và thiết kế nhanh cho việc phun của hệ thống nhiên liệu Diesel mà kết quả lại rất chính xác. Đề tài là sự ứng dụng công nghệ phần mềm tin học vào lĩnh vực thủy lực-cơ khí nhằm giải quyết công việc nhanh, chính xác, từ đó làm giảm cường độ lao động cho cán bộ kỹ thuật, một điều rất hữu ích trong thời điểm công nghiệp phát triển cần nhiều thời gian hiện nay. 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 thuỷ lực và thuỷ cơ. Nó được xây dựng trên cơ sở thuyết động lực học và dao động chất lỏng của những hệ thống đa phần tử. Lĩnh vực ứng dụng chính của Hydsim là mô phỏng việc phun nhiên liệu. Chủ yếu, chương trình được phát triển để mô phỏng những hệ thống phun nhiên liệu Diesel. Tuy nhiên, Hydsim cũng có thể ứng dụng một cách dễ dàng trong việc mô phỏng cho những hệ thống phun nhiên liệu xăng hay nhiên liệu thay thế khác (như cồn). Hơn thế nữa, chương trình cũng hữu ích trong nhiều lĩnh vực liên quan đến việc phân tích động lực học của những hệ thống thủy lực hoặc cơ khí. Chẳng hạn như việc mô phỏng động lực học của những thiết bị điều khiển thuỷ lực-cơ khí cũng như sự dao động trong quá trình truyền động. Hydsim là một công cụ được kết hợp trong không gian làm việc của AVL với cách xử lý và đồ hoạ thân thiện với người sử dụng. Sự thể hiện hai chiều của mô hình Hydsim cung cấp một cái nhìn tổng quát về hệ thống được định nghĩa bởi người sử dụng. Một cách cơ bản, mỗi phần tử riêng biệt của hệ thống được thể hiện bằng một biểu tượng (icon) trên màn hình GUI. Những biểu tượng này có thể được kết nối một cách cơ khí hoặc một cách thuỷ lực hoặc một cách lôgic. GUI điều khiển quy trình xây dựng mô hình và không cho phép những liên kết không phù hợp cũng như những đặc điểm kỹ thuật đầu vào không hợp lí. 2.1.1. Tạo mô hình trong không gian hai chiều 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 chứa đựng những hình ảnh dưới dạng giản đồ của những phần tử vật lý. Những biểu tượng này được kết nối bằng những đường thẳng có mũi tên màu đỏ hoặc màu xanh. 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 làm điều này, phải kích đôi vào một biểu tượng được chọn bằng chuột trái, 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 “Properties” (Những tính chất), lúc đó hộp thoại đầu vào sẽ hiện ra. Thêm vào nữa, 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 rõ 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. Lưu ý : Việc chạy Hydsim chỉ có thể được bắt đầu nếu tất cả những dữ liệu cần thiết được cung cấp chính xác. Thêm vào nữa, hàng loạt phép kiểm tra tính tương thích giữa các dữ liệu được thực hiện bởi GUI trước khi việc tính toán bắt đầu. Nếu việc tính toán không thể được bắt đầu thì một thông báo lỗi được đưa ra. Nếu không có thông báo lỗi nào xuất hiện trên màn hình GUI, thì Hydsim bắt đầu chạy mô hình. Trạng thái thật sự của quá trình mô phỏng được thể hiện trong cửa sổ “Simulation Status” (Trạng thái mô phỏng) và cửa sổ này tự động xuất hiện nếu quá trình mô phỏng thành công. Trong suốt quá trình tính toán, những thông báo lỗi được hiển thị cụ thể trong cửa sổ này. Những thông báo này được lưu trong một tệp tin và có thể xem được bằng cách nhấn nút “View Logfile” trong cửa sổ trạng thái mô phỏng hoặc menu PullDown/ Simulation. Cuối cùng thì nên sử dụng tuỳ chọn này sau mỗi lần bắt đầu chương trình (đặc biệt với một mô hình khác). Bất cứ một hỏng hóc phần chính nào được gây ra bởi một lỗi thời gian chạy hoặc vi phạm sự tương thích các dữ liệu sẽ ngay lập tức được ghi lại ở đây. 2.1.4. Bộ xử lý PP2 Bộ xử lí PP2 có thể được kết nối trực tiếp từ GUI để xem những biểu đồ hai chiều của kết quả. Công cụ PP2 được sử dụng để đánh giá kết quả của việc mô phỏng Hydsim. Những kết quả có thể được vẽ biểu đồ như là một hàm theo thời gian (nếu thích hợp) và 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. Mỗi phần tử có một tập hợp những kết quả được định nghĩa trước, nó (nếu được chọn bởi người sử dụng) được lưu trong một tệp tin đơn lẻ Ascii. Trong mặc định, những dữ liệu được lưu ở dạng tệp tin GIDas. Thông tin điều khiển được lưu trong tệp tin *.ppd. Nội dung của nó được thể hiện trong cửa sổ cây phần tử được tích hợp trong PP2. Đối với việc chạy tối ưu hoá, một tệp tin thể hiện quá trình tính lặp đi lặp lại cũng được tạo ra. Đầu ra của những kết quả có hiệu lực trong lĩnh vực thời gian, lĩnh vực góc tham chiếu hoặc góc quay (nếu có liên quan). 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. + Lượng tích luỹ (Thể tích). + Lực thuỷ lực. + 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 hoạ 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 sâu của tia phun), độ mạnh tia phun (nếu được tính toán). 2.2. GIỚI THIỆU CÁC NHÓM PHẦN TỬ TRONG PHẦN MỀM Mô hình hệ thống 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 nghiêng; * Cam đĩa. + Nhóm vật rắn: * Khối chất điểm; * Trục cứng. + Nhóm piston: * Tiêu chuẩn; * Phun tách SID. + Nhóm bình phân phối(Nhóm thể tích): * Tiêu chuẩn; * Đàn hồi; * Hai pha. + Nhóm đường ống: * Mô hình Đa-lăm-be; * Biến đổi Laplace; * Phương pháp Characteristics; * Phương pháp Godunov; * MacCormack/ hai pha. + Nhóm bơm: * Bơm phân phối piston rôto; * Piston plunger. + Nhóm sự rò rỉ: * Khe hở hình vành khuyên. + Nhóm cửa: * Cửa nạp/ tràn kiểu thẳng hàng; * Cửa nạp/ tràn phân phối. + Nhóm van: * Van phân phối; * Van thể tích không đổi (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. Bằng cách 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 Kubota RX125-2X-NB-GE. 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). Những dữ liệu có thể được nhập bằng cách nhập trực tiếp bằng cách đánh trực tiếp dữ liệu vào các cột tương ứng. Kích hoạt vùng dữ liệu đầu vào bằng cách kích nó hai lần, sau đó nhập giá trị yêu cầu. Có thể thêm các hàng mới bằng cách nhấn thanh “Chèn hang” (Insert row), bỏ hàng bằng cách nhấn thanh “Bỏ hàng” (Remove row). Hoặc tải từ tệp tin có sẵn bằng cách nhấn thanh “Tải” (Load). Sau bước này, một cửa sổ lựa chọn tệp tin xuất hiện, ta xác định tệp tin cần tải ở đây. Bảng dữ liệu có thể được lưu ở những trang riêng bằng cách nhần thanh “Lưu” (Store). Khi đó một cửa sổ lựa chọn tệp tin xuất hiện, tại đây nhập tên tệp tin cần lưu. 2.2.1.1. 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
, 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 như được thể hiện trên hình 2.1, 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 2.1. 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 được thể hiện ở hình 2.2 dưới đây.
  Hình 2.2. 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. 2.2.1.2 Biên cơ khí (Mechanical Boundary) Tên phần tử: Biên cơ khí (Mechanical Boundary). Biểu tượng phần tử:
Định nghĩa: Phần tử này dùng để định nghĩa chuyển vị hoặc vận tốc cho những liên kết bên ngoài (những biên) 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: Một phần tử biên cơ khí chỉ xác định chuyển vị và vận tốc theo một hướng nhất định nào đó. Nếu cần xác định nhiều điều kiện biên cơ khí cho nhiều hướng thì mỗi hướng phải dùng một biên cơ khí riêng biệt và được kết nối thông qua những liên kết cơ khí đến những phần tử yêu cầu (hướng x, y, ( đều có thể được). Không thể xác định chuyển vị và vận tốc cho cùng một phần tử biên cơ khí. Nếu chuyển vị được xác định trong bảng thông số đầu vào thì vận tốc trong cùng hướng đó sẽ được tính nhờ phép vi phân chuyển vị theo thời gian. Và ngược lại nếu vận tốc được xác định trong bảng thông số đầu vào thì chuyển vị trong cùng hướng đã chọn sẽ tính được nhờ phép tích phân vận tốc theo thời gian. Hai thành phần chuyển vị/ vận tốc sẽ được tính toán trong hướng đã chọn theo thời gian. a. Những thông số đầu vào (Input Parameters) Hộp thoại dữ liệu đầu vào của biên cơ khí được thể hiện trên hình 2.3, 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 2.3. Hộp thoại dữ liệu đầu vào của phần tử biên cơ khí   b. Những thông số đầu ra (Output Parameters) Đường dẫn: Element/ Store Results. Hộp thoại những thông số đầu ra của phần tử biên cơ khí được thể hiện trên hình 2.4.
  Hình 2.4. Hộp thoại những thông số đầu ra của phần tử biên cơ khí   Để kích hoạt thông số đầu ra, đánh dấu tích vào hộp nằm góc trái của tên thông số. Đối với phần tử Biên cơ khí, 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. Nhóm phần tử cam Ta xét phần tử cam nghiêng (Cam profile) dẫn động bơm cao áp. Tên phần tử: Cam nghiêng (Cam Profile). Biểu tượng phần tử:
Định nghĩa: Phần tử này dùng để định nghĩa 1 cam nghiêng nhờ vào gia tốc hoặc những dữ kiện về sự chuyển động của bộ phận bị dẫn (truy theo những chuyển vị tịnh tiến liên 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 nghiêng 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 nghiêng và tâm con lăn là mối liên kết cứng. Nếu có một cánh tay cân bằng ở giữa thì gia tốc/ độ nâng lên của cam nghiêng phải được tính toán lại dựa trên hình học của cánh tay cân bằng. Mô hình cơ khí của phần tử Cam nghiêng với những liên kết có thể kết nối được thể hiện trên hình 2.5.
  Hình 2.5. Mô hình cơ khí của phần tử cam nghiêng   a. Những thông số đầu vào (Input Parameters) Hộp thoại dữ liệu đầu vào của cam nghiêng được thể hiện trên hình 2.6 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 2.6. Hộp thoại dữ liệu đầu vào của Cam nghiêng   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 2.7. Dạng hình học của Cam nghiêng   b. Những điều kiện ban đầu (Initial Conditions) Đường dẫn: Element/ Initial Conditions. Hộp thoại những điều kiện ban đầu của phần tử Cam nghiêng được thể hiện trên hình 2.8.
  Hình 2.8. Hộp thoại những giá trị ban đầu của phần tử Cam nghiêng   Những giá trị ban đầu nếu không được ghi rõ trong hộp thoại “Những điều kiện ban đầu” của Cam nghiêng 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 nghiêng được thể hiện trên hình 2.9 như sau.
  Hình 2.9. Hộp thoại những thông số đầu ra của phần tử Cam nghiêng   Để kích hoạt thông số đầu ra, đánh dấu tích vào hộp nằm góc trái của tên thông số. Lưu ý: Chuyển vị theo hướng x của biên dạng cam và vận tốc theo hướng x của biên dạng cam, chuyển vị và vận tốc theo hướng x của đầu ra của Cam nghiêng thì không có giống như chuyển vị và vận tốc theo hướng x của bộ phận bị dẫn của cam (ví dụ như Piston plunger) bởi vì giữa chúng có một liên kết cơ khí. Nếu liên kết cứng (phần lớn là cứng) thì cả chuyển vị và vận tốc đều như nhau (giữa cam với bộ phận bị dẫn). d. Những thông tin thêm vào (Additional Information) Để kết nối phần tử Cam nghiêng với phần tử Trục, cần thiết phải có 3 liên kết cơ khí (trong hướng x, y, w) như được thể hiện trên hình 2.10 như sau:
  Hình 2.10. Liên kết giữa phần tử Cam nghiêng với phần tử Trục cứng   Để biểu thị một liên kết cứng (hầu hết là liên kết cứng) giữa cam và trục, những liên kết tương ứng phải có độ cứng rất cao (có thể so sánh với độ cứng của gối đỡ trục). Phần tử Cam nghiêng có 3 bậc tự do. Nếu cam nghiêng không có những liên kết cơ khí ở đầu vào thì những chuyển vị và vận tốc của tâm cam trong các hướng x, y đều bằng 0. Cam nghiêng không có khối lượng và mômen quán tính. Khối lượng và mômen quán tính của nó có thể được thêm vào cho khối lượng và mômen quán tính của phần tử được kết nối với nó như phần tử trục (Shaft). 2.2.3. Nhóm phần tử piston Ta chỉ xét piston tiêu chuẩn (standard piston) ở trong kim phun. Tên phần tử: Piston tiêu chuẩn (standard piston). Biểu tượng phần tử:
Định nghĩa: Phần tử này dùng để định nghĩa 1 Piston tiêu chuẩn. Những điểm kết nối: Điểm tiêu chuẩn : 9 điểm (7 cơ khí, 1 thuỷ lực, 1 mục đích chung). Điểm đặc biệt: 3 điểm.
Lưu ý: Tất cả những liên kết tiêu chuẩn có thể được định nghĩa chỉ trong hướng x. Đối với điểm kết nối mục đích chung, loại liên kết (thuỷ lực hoặc cơ khí) được chỉ rõ bởi loại đường mà liên kết này được thiết lập với nó. Sau khi được định nghĩa, loại liên kết không thể thay đổi được nữa. Piston tiêu chuẩn có thể chỉ có một liên kết thuỷ lực ở mỗi điểm kết thúc (đầu vào và đầu ra). Mô hình cơ khí của phần tử Piston tiêu chuẩn với những liên kết có thể kết nối với nó được thể hiện trên hình 2.11 như sau:
  Hình 2.11. Mô hình cơ khí của phần tử Piston   a. Những thông số đầu vào (Input Parameters) Hộp thoại những dữ liệu đầu vào của piston tiêu chuẩn được thể hiện trên hình 2.12 ở dưới đây, 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 2.12. Hộp thoại những dữ liệu đầu vào của phần tử Piston tiêu chuẩn   b. Những điều kiện ban đầu (Initial Conditions) Đường dẫn: Element/ Initial Conditions. Hộp thoại những giá trị ban đầu của phần tử Piston tiêu chuẩn được thể hiện trên hình 2.13.
  Hình 2.13. Hộp thoại những giá trị ban đầu của phần tử Piston tiêu chuẩn   c. Thay đổi thông số (Modify Parameter) Đường dẫn: Element/ Modify. Hộp thoại những thông số có thể thay đổi được thể hiện trên hình 2.14.
  Hình 2.14. Hộp thoại những thông số có thể thay đổi của phần tử Piston tiêu chuẩn   Những thông số có thể thay đổi được của phần tử Piston tiêu chuẩn bao gồm: + Khối lượng dịch chuyển (Moving mass). Đơn vị: kg + Diện tích tiết diện ngang ở điểm cuối đầu vào (cross-sectional area at input end). Đơn vị: m2 + Diện tích tiết diện ngang ở điểm cuối đầu ra (cross-sectional area at output end). Đơn vị: m2 + Lực ma sát Culông (Coulomb friction force). Đơn vị: N + Hành trình Piston (Piston standard). Đơn vị: m + Đường kính piston ở điểm cuối đầu vào (Piston diameter at input end). Đơn vị: m + Đường kính piston ở điểm cuối đầu ra (Piston diameter at output end). Đơn vị: m Để thay đổi thông số, đánh dấu tích vào nút tuỳ chọn ở bên trái của thông số cần thay đổi. Nhấn thanh “Chỉnh sửa...” (Modify...) để thay đổi thông số, khi đó phải định nghĩa “Bảng thay đổi thông số” (Modification Table). d. Những thông số đầu ra (Output Parameters) Đường dẫn: Element/ Store Results. Hộp thoại những thông số đầu ra của phần tử Piston tiêu chuẩn được thể hiện trên hình 2.15.
  Hình 2.15. Hộp thoại những thông số đầu ra của phần tử Piston tiêu chuẩn   Để kích hoạt thông số đầu ra, đánh dấu tích vào hộp nằm góc trái của tên thông số. 2.2.4. Nhóm phần tử thể tích