بخشی از مقاله
چکیده
یکی از موضوعات بسیار مهم که در راندمان موتور تأثیر بسزایی دارد اصطکاک داخلی موتور است. یکی از عوامل مهمی در که در اصطکاک موتور نقش دارد نوع روغن و گرانروی آن است. در این مقاله سعی شده با اندازهگیری مقدار اصطکاک سامانه حلقه و سمبه موتور به روش موتورگردانی با دو نوع روغن 10W40 و 20W50 با گرانرویهای مختلف و در دماهای 35، 60 و 90 درجه سانتیگراد چگونگی اثر گرانروی را در دماهای مختلف بر اصطکاک این سامانه اندازهگیری نماییم. همچنین در گام بعدی با استفاده از معادلات نیمه تجربی حاکم بر اصطکاک و مقایسه آن با نتایج حاصل از آزمون تجربی، صحهگذاری این معادلات صورت گرفت. در گام نهایی ضرایب معادلات حاکم بر اصطکاک مجموعه حلقه و سمبه برای دماهای دیگر که اندازهگیری در آن نقاط صورت گرفت صحهگذاری شد و میزان اصطکاک حلقه و سمبه بهصورت جدا در دماهای مختلف به دست آمد. نتایج آزمون تجربی نشان از تأثیر تغییر گرانروی روغن در دماهای 35 و 60 درجه سانتیگراد دارد و در دمای 90 درجه سانتیگراد اثر آن ناچیز میشود. همچنین نتایج حاصل از معادلات نیمه تجربی نشان میداد که سهم اصطکاک حاصل از دامن سمبه بیشتر از اصطکاک حلقهها بوده و همچنین اصطکاک دامن سمبه با افزایش دور افزایش مییابد و در حلقهها با افزایش دور کاهش مییابد که دلیل آن تفاوت رژیم روان کاری است. همچنین ضرایب معادلات نیمه تجربی برای دماهای 35 و 60 درجه سانتیگراد بسط داده شد.
کلیدواژهها: اصطکاک، سمبه، حلقه و گرانروی
مقدمه
یکی از مسائل مهم در موتورهای احتراق داخلی، راندمان موتوراست. امروزه سعی بر آن است تا با پائین آوردن اصطکاک داخلی موتور میزان راندمان موتور را افزایش دهند. یکی از مجموعههای تأثیرگذار در اصطکاک داخلی موتور اصطکاک مجموعه حلقه و سمبه است که بیشترین سهم را در تولید اصطکاک موتور نسبت به سامانههای دیگر دارد. یکی از عوامل تأثیرگذار در اصطکاک کلی موتور و همچنین اصطکاک سامانه سمبه و حلقهها، نوع روغن و گرانروی موتور است. در این مقاله ابتدا نتایج حاصل از آزمون تجربی به همراه شرح مختصری از رویه آزمون و نقاط کاری آزمون ارائه خواهد شد. در مرحله بعد تشریح نتایج حاصل از آزمون در دماهای مختلف انجام میگیرد سپس با استفاده از معادلات نیمه تجربی حاکم بر اصطکاک سامانه حلقه و سمبه موتور نتایج آزمون با این معادلات مقایسه میشود. برای محاسبه اصطکاک سامانه حلقه و سمبه به کمک معادلات نیمه تجربی حاکم بر اصطکاک این سامانه از معادلات موجود در کتاب فرگوسن[1] 1 بهره گرفتهشده است.
در بیشتر مقالات مرتبط با گرانروی روغن به بررسی اثر آن در سایش قطعات مهم نظیر یاتاقانهای موتور پرداختهشده است. آقایان ترهان2 و کیویو3 به بررسی اثر تغییر گرانروی و محتویات روغن در سایش و اصطکاک پرداختند. آنها در آزمایشهایشان از سمبه و صفحهای برای شبیهسازی استوانه موتور که نسبت به هم حرکت رفت و برگشتی داشتند استفاده کردند. آزمونهای آنها در بارها و دماهای مختلف انجام پذیرفت. آنها با تغییر محتویات روغن از قبیل سوت و ذرات معلق سطح سایشی حلقه را اندازهگیری میکردند. آنها دریافتند که افزایش سوت در روغن در سایش استوانه تأثیر بیشتری نسبت به حلقه دارد. همچنین نتایج آزمونهای آنها حاکی از آن بود که اثر گرانروی روغن در اصطکاک این سامانه در بارهای زیاد و شرایط روغنکاری مرزی بیشتر است.[2] آقایان گوره4 و تاکر5 و به بررسی اثر رژیمهای مختلف روغنکاری در اصطکاک مجموعه حلقه و سمبه پرداختند . آنها با طراحی استوانه شناور در شرایط دور و بار مختلف موتور رژیم روغنکاری را تغییر و بهصورت لحظهای اثر آن را روی کاهش اصطکاک در زوایای مختلف میللنگ مشاهده نمودند. آنها دریافتند که حفظ رژیم روانکاری ترکیبی در نقطه مرگ بالای6 سمبه باعث کاهش اصطکاک در حلقهها میشود اما به علت نشت روغن مصرف روغن زیاد میشود.[3]
در این تحقیق، تأثیر دما و گرانروی روغن بر اصطکاک مجموعه سمبه حلقه بهصورت تجربی اندازهگیری شده است . همچنین قابلیت معادلات نیمه تجربی برای پیشبینی وضعیت اصطکاک سمبه و حلقه ارزیابیشده است. وجه تمایز این تحقیق نسبت به فعالیتهای مشابه، تعمیم روابط نیمه تجربی برای دماهای 30 و 60 درجه سانتیگراد است.
روش آزمون تجربی
برای انجام آزمون اصطکاکی روی مجموعه حلقه و سمبه موتور ملی از روش موتورگردانی استفاده شد. در این روش برای به دست آوردن اصطکاک هر یک از سامانههای موتور ابتدا اصطکاک کلی موتور را به دست میآوردند. برای به دست آوردن اصطکاک از یک موتور الکتریکی برای چرخاندن میللنگ موتور استفاده میشود. بعد از اندازهگیری اصطکاک کل موتور اقدام به جدا کردن هر یک از سامانههای موتور میکنند. مقدار اصطکاک بعد از باز کردن هر سامانه از روی موتور از اصطکاک کل موتور کم میشود و درنهایت مقدار اصطکاک سامانه موردنظر به دست میآید. بهاینترتیب هر سامانه که از روی موتور کم میشود اصطکاک آن نیز از اصطکاک کل موتور کسر میشود. درنهایت برای به دست آوردن اصطکاک مجموعه حلقه سمبه باید اصطکاک مجموعه میللنگ، حلقه و سمبه را در شرایطی به دست آورد که فقط همین سامانهها روی بدنه باشند و در انتها سمبه و حلقهها را بازکرده و اصطکاک میللنگ را بهتنهایی اندازهگیری کرد. در انتها اصطکاک مجموعه لنگ و لغزنده از اصطکاک مجموعه لنگ کسر میشود و درنهایت اصطکاک مجموعه حلقه و سمبه بهطور مستقل محاسبه میشود. لازم به ذکر است که این آزمون طبق دستورالعمل شرکت 7FEV آلمان و با شماره 12686-0100SD-019 - FEV Strip-Method - انجامگرفته است. گفتنی است این آزمون میتواند در دماهای روغن و آب مختلف انجام شود که در این تحقیق اندازهگیریها در دماهای 35، 60 و 90 درجه سانتیگراد انجامگرفته است.[4]
شکل شماره 1 نمایی از اتاق آزمون اصطکاکی را به همراه تجهیزات مهم اتاق نشان میدهد.
