Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo Dao động của động cơ D6BR, diezel 4 kỳ, 6 xilanh một dãy trên xe AERO TOWN
Chơng 3 Dao động của động cơ D6BR, diezel 4kỳ, 6 xilanh 1 dãy trên xe AERO TOWN 3.1. Đặt vấn đề: Các nội dung đợc thực hiện cụ thể của chơng nhằm mục đích xây dựng mô hình toán học và giải mô hình toán học. Để xác định và đánh giá sự thay đổi của các đặc trng dao động của động cơ một dãy 6 xilanh ,lắp đặt trên khung ô tô thông qua các gối đệm đàn hồi. Động cơ đợc lựa chọn khảo sát cụ thể, ở đây là động cơ. 3.2. Bố trí động cơ D6BR,diezel 4kỳ,6xilanh 1dãy trên khung xe AERO TOWN: Bố trí động cơ trên khung ô tô đợc thể hiện nh hình vẽ 3.1 Hình 3.1 Bố trí động cơ D6BR trên khung xe AERO TOWN 50 a) b) Hình 3.2. Các chân máy trớc (a) và sau (b) của động cơ 1-Khung xe; 2- Động cơ; 3-Chân máy Động cơ có 4 chân đế để lắp với khung thông qua các gối đệm cao su. Kết cấu của các gối đệm cao su nh ở hình 3.2. Mỗi gối đệm ,đệm cao su đợc cấu tạo thành 2 lớp giữa các lớp có tấm thép mỏng ngăn cách, bọc ngoài là lớp cao su và lớp vỏ thép. Với kết cấu nh vậy đảm bảo cho gối đệm vừa có khả năng chịu nén đàn hồi, vừa có khả năng biến dạng trợt, đồng thời có độ bền vững cao. 3.3. Xây dựng mô hình toán học: 3.3.1. Xây dựng mô hình động học: Với bố trí động cơ trên khung ôtô và kết cấu của các gối đệm đàn hồi ở các chân đế của động cơ nh đã trình bày ở mục 3.2, có thể xây đựng mô hình động học dao động của động cơ trên các gối treo đàn hồi nh ở hình vẽ 3.3 Mô hình này phản ánh động cơ có 6 bậc tự do , 3 bậc tự do cho phép động cơ chuyển dịch tơng đối theo các trục ox(X), oy(Y),oz(Z), 3 bậc tự do cho phép động cơ quay lệch quanh các trục ox(), oy(),oz(). 51 Hình 3.3 : Mô hình động học dao động của động cơ 3.3.2. Xây dựng hệ thống các ph ơng trình dao động của động cơ : a. Trờng hợp tổng quát: Trong quá trình làm việc cả khi ô tô dừng cũng nh khi ô tô chuyển động trên đờng, luôn chịu các yếu tố kích thích phát sinh từ bản thân của động cơ, từ ô tô và cả sự mấp mô của mặt đờng, nên quá trình dao động của động cơ luôn luôn là quá trình dao động cỡng bức. áp dụng phơng trình Lagrang loại 2, có thể xây dựng đợc hệ thống các ph- ơng trình mô tả dao động cỡng bức của động cơ ở dạng tổng quát. (3.1) ở đây : M, B, A là các ma trận. Q(t) là ma trận các yếu tố kích thích dao động 52 ( )Mq Bq Aq Q t + + = && & q là toạ độ tổng quát, cụ thể là các đại lợng chuyển vị thẳng và góc của động cơ theo số bậc tự do, q=(u,v,w,,,) M là ma trận cột biểu thị hệ số của các đạo hàm bậc 2 của các toạ độ tổng quát: m m m M Jx Jy Jz = (3.2) ở đây : m là khối lợng động cơ, 2 Ns m Jx, Jy, Jz là các mô men quán tính khối lợng của động cơ đối với các trục ox, oy, oz, (hình 3.3). A là ma trận độ cứng của hệ treo động cơ , ma trận 6 cấp (3.3) Các phần tử 11 66 ( . ) ij a a a của ma trận a đợc xác định trực tiếp từ việc tính toán thế năng của hệ: 53 11 12 13 14 15 16 21 22 23 24 25 26 31 32 33 34 35 36 41 42 43 44 45 46 51 52 53 54 55 56 61 62 63 64 65 66 a a a a a a a a a a a a a a a a a a A a a a a a a a a a a a a a a a a a a = (3.4) Thế năng của hệ : 3 2 1 1 2 N j t j j W c u = = (3.5) Trong biểu thức (3.5) : j c là độ cứng của gối tựa j u là biến dạng của các gối tựa (3.6) Từ đó nhận đợc các biểu thức xác định đợc các phần tử : (3.7) 54 2 t ij i j w a q q = ( ) ( ) ( ) j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j j u X Y Z X Y Z y z z x x y = + + = + + + + + 3 3 3 3 2 11 12 13 14 1 1 1 1 3 3 15 16 1 1 3 3 3 2 22 23 24 1 1 1 25 ; ; ; ( ) ; ( ) ; ( ) ; ; ; ( ) ; ( N N N N j j j j j j j j j j j j j j j j j j N N j j j j j j j j j j j j j j N N N j j j j j j j j j j j j j j j j j a c a c a c a y z c a z x c a x y c a c a c a y z c a z x = = = = = = = = = = = = = = = = = = = 3 3 26 1 1 3 3 3 2 33 34 35 1 1 1 3 36 1 3 3 2 44 45 1 1 46 ) ; ( ) ; ; ( ) ; ( ) ; ( ) ; ( ) ; ( )( ) ; ( N N j j j j j j j j j j j N N N j j j j j j j j j j j j j j j j j N j j j j j j j N N j j j j j j j j j j j j j j j j j c a x y c a c a y z c a z x c a x y c a y z c a y z z x c a y = = = = = = = = = = = = = = = = 3 3 2 55 1 1 3 56 1 3 2 66 1 )( ) ; ( ) ; ( )( ) ; ( ) . N N j j j j j j j j j j j j j j j N j j j j j j j j j j N j j j j j j z x y c a z x c a z x x y c a x y c = = = = = = = B là ma trận các hệ số cản giảm chấn của hệ treo động cơ: ' . .B C D C= (3.8) C là ma trận các hệ số của các phần tử ij a trong ma trận A. 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 x x x x x x y y y y y y z z z z z z C R R R R R R R R R R R R R R R R R R = (3.9) Trong đó : xj j j j j ij j j j j zj j j j j R y z R z x R x y = = = 'C là ma trận chuyển vị của ma trận C, ở ma trận này hàng các phần tử của nó chính là cột các phần tử của ma trận C. D là ma trận chéo, các phần tử của nó là các hệ số cản giảm chấn của hệ treo động cơ là ma trận cấp 6: 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 x y z k k k D k k k = (3.10) Hoặc ma trận B có thể xác định : 55 11 12 13 14 15 16 21 22 23 24 25 26 31 32 33 34 35 36 41 42 43 44 45 46 51 52 53 54 55 56 61 62 63 64 65 66 b b b b b b b b b b b b b b b b b b B b b b b b b b b b b b b b b b b b b = (3.11) Tơng tự nh với ma trận A: (3.12) (3.13) Trong 3.13 có j k là hệ số cản giảo chấn của gối tựa chân động cơ. Các biểu thức xác định: ij b (3.14) 3.4. Dao động c ỡng bức của động cơ trong tr ờng hợp riêng : 56 2 3 1 1 2 b d ij qi qj N b d j j j w b W k u = = = 3 3 3 3 2 11 12 13 14 1 1 1 1 3 3 15 16 1 1 3 3 3 2 22 23 24 1 1 1 3 25 1 ; ; ; ( ) ; ( ) ; ( ) ; ; ; ( ) ; ( N N N N j j j j j j j j j j j j j j j j j j N N j j j j j j j j j j j j j j N N N j j j j j j j j j j j j j j N j j b c b c b c b y z c b z x c b x y c b c b c b y z c b = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = 3 26 1 3 3 3 2 33 34 35 1 1 1 3 36 1 3 3 2 44 45 1 1 46 ) ; ( ) ; ; ( ) ; ( ) ; ( ) ; ( ) ; ( )( ) ; ( j j j j j N j j j j j j j N N N j j j j j j j j j j j j j j j j j N j j j j j j j N N j j j j j j j j j j j j j j j j j z x c b x y c b c b y z c b z x c b x y c b y z c b y z z x c b y = = = = = = = = = = = = = = = 3 1 3 3 2 55 56 1 1 3 2 66 1 )( ) ; ( ) ; ( )( ) ; ( ) ; N j j j j j j j j j N N j j j j j j j j j j j j j j j j N j j j j j j z x y c b z x c b z x x y c b x y c = = = = = = = 3.4.1. Đặt vấn đề và các giả thiết: Ngoài các giả thiết sử dụng ở trờng hợp tổng quát, ở đây giả thiết rằng dao động của động cơ trên hệ treo trong các mặt phẳng oxy,oxz,ozy là độc lập, sự bố trí các chân đế (gối tựa đàn hồi) là đối xứng qua trục ox, oy. Với thời gian có hạn, ở đây chỉ khảo sát dao động của động cơ trong mặt phẳng oyz (dao động trong mặt phẳng ngangchửa trọng tâm của động cơ và yếu tố kích thích là do lực khí thể, lực ly tâm phát sinh trong xi lanh của động cơ ),ở điều kiện đó theo quá trình làm việc động cơ bị dao động cỡng bức, với chuyển vị của động cơ theo phơng z,dao động góc ngang quan trục ox. 3.4.2 H ệ ph ơng trình dao động : Với các giả thiết và điều kiện khảo sát cụ thể nh trình bầy ở trên, từ hệ thống ph- ơng trình dao động ở trờng hợp tổng quát,viết dới hệ phơng trình dao động cỡng bức của động cơ trên các gối tựa đàn hồi liên kết với khung ôtô. ( ) ( ) z z c c z x c c mZ k Z c Z k c Q t J k c k Z c Z Q t + + + + = + + + + = && & & & && & ( 3.15) trong hệ phơng trình này, vì hệ treo đợc bố trí đối xứng nên K c = C c = 0. do vậy(3.18) có dạng đơn giản ( ) ( ) i z i z i z x i mZ k Z c Z Q t J k c Z Q t + + = + + = && & & && & ( 3.16) trong hệ phơng tình (3.19) 57 , z k k là hệ số cản giảm chấn tổng củấcc gối tựa theo phơng oz, theo góc quay ngang của động cơ . c z ,c là độ cứng tổng theo phơng oz, theo góc quay ngang của động cơ . 1 1 2 2 1 ( ) i i i i n z Z i n z i n z i y i i k k c c k c y c z = = = = = = + (3.17) trong biểu thức trên k z , c z hệ số cản giản chấn, độ cứng đàn hồi của gối tựa th i của hệ treo động cơ, (N/m) y i , z i toạ độ theo trục oy,oz của gối tựa th i , m Đặt: 0 z k h m = - Hệ số cản giảm chấn theo phơng oz quy dẫn 0 z c m = - Tần số dao động riêng theo phơng oz của động cơ trên hệ treo 0 k h m = - Hệ số cản giảm chấn theo phơng chuyển vị quy dẫn 0 x c J = - Tần số dao động riêng theo chuyển vị góc ngang của động cơ trên hệ treo Thay thế các biểu thức này vào (3.19) 58 2 0 0 2 0 0 ( ) ( ) z z x Q t Z h Z Z m Q t h J + + = + + = && & && & (3.18) Các phơng trình trong (3.18) là độc lập, do vậy có thể giải để tìm nghiệm riêng rẽ cho từng phơng trình 3.4.3. Xác định các lực, mômen kích thích dao động Q z (t),Q (t): a. Xác định Q z (t): Động cơ 4kỳ, 6xilanh thẳng hàng . Với loại động cơ này nh đã phân tích ở chơng 2 , tổng hợp của các lực khí thể và các lực quán tính cấp 1,cấp2 không gây ra lực tác động nên gối tựa ở các chân đế động cơ, lực tác động nên các gối chỉ do các lực cản ma sát ,phát sinh trong các bề mặt chuyển động tơng đối của các chi tiết , bộ phận động cơ ,các lực dẫn động các thiết bịđồng bộ của động cơ nh dẫn động máy phát điện, dẫn động máy nén khí, trọng lợng của bản thân động cơ Với thời gian có hạn , ở đây chỉ xét yếu tố kích thích là lực cản ma sát phát sinh do lực tổng hợp của lực khí thể và các quán tính và trọng lợng của bản thân động cơ . s dụng kết quả chong 2 có: ( ) 2 2 sin ( ) (cos cos 2 ) 1 ( 1)sin 3 2 1 sin e z dc A P t Q t G fR m R t t k k t k t = + + + + + (3.19) Để gọn hơn,thực hiện các biến đổi lợng giác: 01 03 01 02 01 04 ( ) sin 2 cos 2 sin 3 ( )sin sin 4 z dc Q t G P t P t P t P P t P t = + + + + (3.20) ở đây : 59 [...]... 2 860 Zqo 4. 3 042 4. 1338 3.9988 3.9111 3.8778 3.9001 3.9 741 4. 0900 4. 2 343 4. 3902 4. 5399 4. 66 65 4. 7552 4. 7951 4. 7807 4. 71 16 4. 5937 4. 4378 4. 2595 4. 0781 3.9175 3.8113 3.82 26 4. 1208 5. 267 5 9.2 160 20.8987 40 . 162 3 52 .49 62 57.0722 59.38 36 60.9 866 61 .9593 62 .2005 61 .66 29 60 .3783 58 .45 53 56. 067 9 53 .42 00 50.5290 46 .0 844 35. 262 8 1 .48 61 1 .42 73 1.3807 1.35 04 1.3389 1. 3 46 6 1.3721 1 .41 22 1 . 46 20 1.5158 1. 567 5 1 .61 12... -0.02 74 -0.0271 -0.0 269 -0.0 267 -0.0 265 -0.02 64 -0.0 263 -0.0 262 -0.0 262 -0.0 263 -0.02 64 -0.0 266 -0.0 269 J 0.3213 0.0929 -0.1 763 -0 .43 05 -0 .6 143 -0 .68 54 -0 .62 54 -0 .44 67 -0.19 14 0.07 74 0.29 34 0 .40 82 0 .41 01 0.3315 0.23 84 0.20 24 0. 266 8 0 .42 48 0 .62 1 0.7 743 0.81 16 0 .69 36 0 .42 62 0.0559 -0. 345 4 -0 .69 96 -0. 940 6 -1.02 74 -0.95 04 -0.73 16 -0 .41 86 -0.0 74 0.2 362 0 .45 5 0. 544 5 0 .49 19 0.3105 0.0 369 -0.2773 -0.5 748 -0.8037... -0.1 763 -0 .43 05 -0 .6 143 -0 .68 54 -0 .62 54 -0 .44 67 -0.19 14 0.07 74 0.29 34 0 .40 82 0 .41 01 0.3315 0.23 84 0.20 24 0. 266 8 0 .42 48 0 .62 1 0.7 743 0.81 16 0 .69 36 0 .42 62 0.0559 -0. 345 4 -0 .69 96 -0. 940 6 -1.02 74 -0.95 04 -0.73 16 -0 .41 86 -0.0 74 0.2 362 0 .45 5 0. 544 5 0 .49 19 0.3105 0.0 369 -0.2773 -0.5 748 -0.8037 78 ne 3250 3 260 3270 3280 3290 3300 3310 3320 3330 3 340 3350 3 360 3370 3380 3390 340 0 341 0 342 0 343 0 344 0 345 0 3 46 0 347 0... 1 340 1350 1 360 1370 1380 1390 140 0 141 0 142 0 143 0 144 0 145 0 1 46 0 147 0 148 0 149 0 1500 1510 1520 1530 1 540 1550 1 560 1570 1580 1590 160 0 Zqo 36. 2221 36. 940 8 37.2527 37.1079 36. 5027 35 .45 74 33.88 14 31.0823 25.3037 17.1020 11. 342 4 8.8 545 7.9150 7.5815 7.5 249 7 .62 66 7.8282 8.08 64 8. 361 9 8 .61 74 8.8203 8. 944 4 8.9725 8.89 76 8.72 36 8 . 46 44 8. 142 2 7.7853 7 .42 49 7.0922 6. 8 1 46 6. 6139 6. 50 34 6 .48 72 6. 5599 6. 7072 6. 90 76. .. 530 540 550 560 570 580 590 60 0 61 0 62 0 63 0 64 0 65 0 66 0 67 0 68 0 69 0 700 710 720 730 740 750 760 Zqo 25.3957 22 .44 48 20.2 740 18.9 369 18 .41 02 18 .60 13 19. 363 0 20.5102 21. 840 3 23.1528 24. 26 74 25.03 94 25.3702 25.2130 24. 5737 23.5 062 22.1 042 20 .48 93 18.7975 17. 165 1 15.71 56 14. 548 4 13.7307 13.29 26 13.2 265 13 .48 98 14. 0109 Zj 8. 768 5 7. 749 6 7.0001 6. 53 84 6. 3 566 6 .42 26 6 .68 55 7.08 16 7. 540 9 7.9 941 8.3789 8. 64 5 5... 7 .66 01 7 .48 62 7. 249 3 6. 9702 6. 67 34 6. 3853 6. 1307 5.9307 5.8007 5. 748 5 5.7 743 5.8702 6. 0213 6. 20 76 6 .40 57 6. 5915 6. 742 3 6. 8397 6. 8708 6. 8297 6. 7180 6. 544 4 6. 3 240 6. 07 64 5.8237 5.5883 5.3907 5. 247 1 5. 168 3 5.1582 5.2138 5.32 56 5 .47 82 5 .65 27 5.8277 5.9825 6. 09 84 6. 161 1 6. 161 7 6. 0979 5.9 740 Zj 2 .67 81 2. 64 4 8 2.5 848 2.5030 2 .40 66 2.3 042 2.2 047 2.1 168 2. 047 7 2.0028 1.9 848 1.9937 2.0 268 2.0790 2. 143 3 2.2117 2.2759... 2. 96 24 3.0208 3.1 347 3.2918 3 .47 52 3 .66 52 3. 841 1 3.9835 4. 0 761 4. 1075 4. 07 24 3.9725 3.8158 3 .61 66 3.39 36 3. 168 3 2. 962 9 2.79 76 2 .68 93 2. 64 9 0 2 .68 10 Zj 6. 3933 2. 867 1 1 .6 747 1. 340 2 1. 268 1 1.2817 1.3250 1.3757 1 .42 21 1 .45 64 1 .47 37 1 .47 12 1 .44 82 1 .40 66 1. 349 8 1.2832 1.2130 1. 1 46 0 1.0887 1. 0 46 7 1.0 241 1.0229 1. 043 0 1.0823 1.1 366 1.1999 1. 265 5 1.3 262 1.37 54 1 .40 74 1 .41 82 1 .40 61 1.37 16 1.3175 1. 248 7 1.1717 1.0939... 8.70 54 8 .48 47 8.1 161 7 .63 20 7.0 744 6 .49 03 5.9 267 5 .42 62 5.0232 4. 740 9 4. 58 96 4. 566 8 4. 65 77 4. 83 76 Zjqo 2.2190 3 .68 79 4. 7801 5 .40 13 5.5051 5.0 966 4. 2312 3.0088 1. 56 34 0. 049 3 -1.3 740 -2.5581 -3.3800 -3.7 5 46 -3. 64 2 5 -3.0539 -2. 047 0 -0.7221 0.7887 2.3355 3. 765 2 4. 9375 5.73 86 6.0931 5.9711 5.3911 4. 4185 0.0 766 0.1273 0. 165 0 0.1 865 0.1901 0.1 760 0. 1 46 1 0.1039 0.0 540 0.0017 -0. 047 4 -0.0883 -0.1 167 -0.12 96 -0.1258... 4. 3 942 4. 52 84 4 .68 25 4. 8388 4. 9791 5.0870 5. 149 5 5.1585 5.1110 5.0103 4. 8 64 7 4. 68 74 4 .49 46 Zj 2.0027 1.9309 1.8537 1.7781 1.7108 1 .65 77 1 .62 31 1 .60 96 1 .61 74 1. 64 4 5 1 .68 73 1. 740 2 1.7970 1.8509 1.89 56 1.9258 1.9375 1.9290 1.9003 1.8538 1.7935 1.7 248 1 .6 540 1.58 76 1.53 16 1 .49 08 1 . 46 85 1 . 46 63 1 .48 34 1.5172 1. 563 5 1 .61 68 1 .67 07 1.7192 1.75 64 1.7780 1.7811 1.7 64 7 1.7299 1 .67 97 1 .61 84 1.5519 Zjqo 2.3 768 4. 2270... 2 060 2070 2080 2090 2100 2110 2120 2130 2 140 2150 2 160 2170 2180 2190 2200 2210 2220 2230 2 240 2250 2 260 2270 2280 2290 2300 2310 2320 2330 2 340 2350 2 360 2370 2380 2390 240 0 241 0 242 0 243 0 244 0 Zqo 5.80 04 5.59 24 5. 368 8 5. 149 7 4. 9 548 4. 8011 4. 7010 4. 66 18 4. 6 842 4. 762 9 4. 8 867 5. 040 1 5.2 045 5. 360 7 5 .49 02 5.5775 5 .61 15 5.5 868 5.5038 5. 369 1 5.1 944 4. 99 54 4.7905 4. 5982 4. 4358 4. 3177 4. 2533 4. 2 46 7 4. 2 962 4. 3 942 . 0.10 83 3020 3. 71 63 1.2 832 7.1952 0.2484 30 30 3. 5 131 1.2 130 11.5419 0 .39 85 30 40 3. 3191 1.1460 15. 736 1 0.5 433 30 50 3. 1 533 1.0887 19 .34 21 0.6678 30 60 3. 031 6. 3. 8158 1 .31 75 -0.2160 -0.0075 32 10 3. 6166 1.2487 4.5 439 0.1569 32 20 3. 3 936 1.1717 9.9 735 0 .34 44 32 30 3. 16 83 1.0 939 15. 530 8 0. 536 2 32 40 2.9629 1.0 230 20.6452