(TIỂU LUẬN) đồ án CHUYÊN NGÀNH đề tài THIẾT kế hệ THỐNG bôi TRƠN ĐỘNG cơ TOYOTA 3a

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG   ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ TOYOTA 3A GVHD: Đinh Quốc Trí Chu Việt Khoa SVTH : Trần Trọng Nghĩa Bùi Thanh Tân Nguyễn Văn Quốc Huy TP.HCM, 14 tháng 09 năm 2021 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án, giảng dạy tận tình chu đáo quý thầy cô trường ĐẠI HỌC BÁCH KHOA nói chung, Khoa Cơ Khí Động Lực nói riêng giúp cho chúng em tiếp thu lĩnh hội kiến thức cần thiết ngành kỹ thuật ô tô Từ kiến thức đến việc vận dụng thực tế mơ hình, kỹ luật quy định trường giúp chúng em hồn thành tốt khóa học đồ án tốt nghiệp đặc biệt chúng hổ trợ hành trang quí báu để chúng em bước vào đời cách vững tự tin Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn q thầy Khoa Cơ Khí Động Lực tạo điền kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành tốt đề tài Xin chân thành cảm ơn Thầy Đinh Quốc Trí Thầy Chu Việt Khoa tận tâm dạy, hướng dẫn theo dõi chúng em khoảng thời gian làm đồ án Để khơng phụ lịng thầy cô, sau chúng em trường cố gắng vận dụng kiến thức mà quý Thầy Cô truyền đạt để làm việc thật tốt Nêu cao tinh thần tự giác, tính kỹ luật tinh thần ham học hỏi, trao dồi kỹ nâng cao tay nghề để xứng đáng sinh viên trường Đại Học Bách Khoa NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2020 Giáo viên hướng dẫn CHƯƠNG MỞ ĐẦU: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Lý chọn đề tài Ngành công nghiệp ô tô khơng giữ vị trí quan trọng việc thúc đẩy kinh tế quốc dân phát triển thông qua đáp ứng nhu cầu giao thơng vận tải, góp phần phát triển sản xuất kinh doanh thương mại mà ngành kinh tế mang lại lợi nhuận cao nhờ sản xuất sản phẩm có giá trị vượt trội Sớm nhận thức tầm quan trọng ngành công nghiệp này, nước phát triển Mỹ, Nhật Bản, Anh, Pháp, Đức, Hàn Quốc, trọng phát triển ngành công nghiệp ô tơ riêng q trình cơng nghiệp hố để phục vụ không nhu cầu nước mà xuất sang thị trường khác Những ô tô ngày trở nên quen thuộc sống đại ngày này, trở thành phương tiện lại người Để tạo nên tơ hồn thiện yêu cầu nhiều công nghệ khác khí, điện, điện tử kết hợp lại Những tô ngày khác xa so với xe kỷ trước, với nhiều cải tiến công nghệ từ động cơ, nhiên liệu, hệ thống điều khiển Đặc biệt hệ thống bôi trơn hệ thống đánh lửa có cải tiến mạnh mẽ chẳng hạn động ban đầu sử dụng công nghệ bôi trơn kiểu ngâm nhúng vung tát dầu sang công nghệ phun tưới phun áp lực Thời gian bảo dưỡng định kì dầu bơi trơn tăng lên, đồng thời cải thiện hiệu suất tăng tuổi thọ động Vì đóng vai trị quan trọng hoạt động động cơ, nên việc tìm hư hỏng hệ thống bôi trơn hệ thống cần thiết Đề tài “THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÔI TRƠN TRÊN ĐỘNG CƠ TOYOTA 3A” có ý nghĩa quan trọng việc hướng dẫn sinh viên hiểu nguyên lý hoạt động, hư hỏng kiểm tra khắc phục hư hỏng Tổng quan đề tài Mục đích ý nghĩa đề tài Một động hoạt động đạt hiệu cao, nhờ hỗ trợ làm việc tốt hệ thống như: cấu trục khuỷu-thanh truyền cấu phân phối khí, hệ thống nhiên liệu, hệ thống bơi trơn, hệ thống khởi động, hệ thống làm mát… Vì công suất, sức bền, tuổi thọ, hiệu suất làm việc động phụ thuộc lớn vào làm việc hệ thống - Mục đích đề tài là: + Nắm vững kiến thức hệ thống bôi trơn động TOYOTA 3A + Thiết kế hệ thống bôi trơn động TOYOTA 3A + Biết chi tiết cấu tạo động TOYOTA 3A + Vận dụng kiến thức học để làm nổ máy động TOYOTA 3A - Với mục đích đề tài có ý nghĩa lớn sinh viên ngành Cơ Khí Động Lực - Thơng qua việc làm đề tài góp phần cho sinh viên chúng em tổng hợp lại kiến thức học thực tập, giúp cho sinh viên chúng em cách nghiên cứu, làm việc cách độc lập Từ đó, tạo điều kiện thuận lợi cho công việc sau người kỹ sư tương lai Phương pháp nghiên cứu - Tìm hiểu tài liệu mạng, giáo trình - Sự hướng dẫn thầy khoa khí động lực - Phân cơng nhiệm vụ thành viên nhóm để nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: + Hệ thống bôi trơn + Các hư hỏng phương pháp kiểm tra sửa chữa hệ thống bôi trơn - Phạm vi nghiên cứu: + Phạm vi nghiên cứu lý thuyết: tìm tra cứu cấu tạo nguyên lý hoạt động chi tiết hệ thống bôi trơn + Phạm vi thực nghiệm: thiết kế, lắp đặt mơ hình CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT HỆ THỐNG BÔI TRƠN 1.1 Nhiệm vụ yêu cầu hệ thống bôi trơn hệ thống bôi trơn 1.1.1 Nhiệm vụ - Hệ thống bôi trơn giúp loại bỏ cặn bẩn, tạp chất lẫn dầu bôi trơn dầu bôi trơn tẩy rửa mặt ma sát làm mát dầu bơi trơn để đảm bảo tính lý hóa - Hệ thống bơi trơn loại động đốt dùng dầu bôi trơn để làm giảm ma sát ổ trục, đưa nhiệt lượng ma sát sinh ra khỏi ổ trục, làm giảm lượng mài mịn ổ trục 1.1.2 Yêu cầu - Đưa dầu nhờn đến bôi trơn bề mặt ma sát, làm giảm tổn thất ma sát - Lọc tạp chất lẫn dầu nhờn - Làm mát dầu nhờn đảm bảo tính hóa lý dầu nhờn - Làm mát ổ trục - Tẩy rửa bề mặt ma sát - Bao kính khe hở pittong xilanh, xecmang với pittong 1.2 Các phương pháp bôi trơn thường dùng động đốt Chọn phương án bôi trơn cho động đốt tùy thuộc vào tính tốc độ, cơng suất, mức độ phụ tải ổ trục công dụng động đốt Nói chung, thiết kế hệ thống bơi trơn cho động đốt chọn phương án bôi trơn đây: 1.2.1 Bôi trơn phương pháp vung té dầu - Phương pháp bôi trơn thường dùng cho động xy lanh, kiểu xy lanh nằm ngang có kết cấu đơn giản động T62, W1105,… Hoặc vài loại động xy lanh kiểu đứng kết hợp bôi trơn vung té dầu với bôi trơn cách nhỏ dầu động Bécna, Slavia kiểu cũ,… Hình 1.1:Sơ đồ ngun lý bơi trơn phương pháp vung té dầu a- Bôi trơn vung té động nằm b- Bôi trơn vung té động đứng c- Bơi trơn vung té có bơm dầu đơn giản - Bánh lệch tâm; - Piston bơm dầu; - Thân bơm; - Cacte; - Điểm tựa; - Máng dầu phụ - Nguyên lý làm việc: dầu bôi trơn chứa cacte (4), động làm việc nhờ vào thìa múc dầu lắp đầu to truyền múc hắt tung lên Nếu múc dầu cacte bố trí cách xa thìa múc đầu to truyền hệ thống bơi trơn có dùng thêm bơm dầu kết cấu đơn giản để bơm dầu lên máng dầu phụ (6), sau dầu bơi trơn hắt tung lên Cứ vịng quay trục khuỷu thìa hắt dầu múc dầu lên lần Các hạt dầu vung té bên khoảng không gian cacte rơi tự xuống mặt ma sát ổ trục Để đảm bảo cho ổ trục không bị thiếu dầu, vách ngăn bên ổ trục thường có gân hứng dầu dầu tung lên - Ưu - nhược điểm phương pháp bôi trơn vung té dầu: + Ưu điểm: kết cấu hệ thống bôi trơn đơn giản, nhỏ gọn, dễ bố trí, giá thành rẻ hệ thống chi tiết, dễ bảo dưỡng sửa chữa + Nhược điểm: Khả vung té dầu bôi trơn lên bề mặt trục cam, xích cam, đội, cị mổ, khó khăn, hiệu suất bơi trơn không cao 1.2.2 Phương pháp bôi trơn cưỡng - Trong động đốt nay, gần tất dùng phương pháp bôi trơn cưỡng bức,dầu bôi trơn hệ thống bôi trơn từ nới chứa dầu, bơm dầu đẩy đến bề mặt ma sát áp suất định cần thiết, gần đảm bảo tốt yêu cầu bôi trơn, làm mát tẩy rửa bề mặt ma sát ổ trục hệ thống bôi trơn - Hệ thống bơi trơn cưỡng động nói chung bao gồm thiết bị sau: thùng chứa dầu hay cacte, bơm dầu, bầu lọc thô, lọc tinh, két làm mát dầu bôi trơn, đường ống dẫn dầu, đồng hồ báo áp suất nhiệt độ dầu, cịn có van - Tùy theo vị trí chứa dầu bôi trơn, ta phân loại hệ thống cưỡng thành loại: Hệ thống bôi trơn cacte ướt (dầu chứa cacte) hệ thống bôi trơn cacte khơ (dầu chứa thùng dầu bên ngồi cacte) Ta khảo sát loại sau: Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống bôi trơn 1.2.2.1 Phương pháp bôi trơn cưỡng cacte ướt - Phạm vi sử dụng: Hệ thống bôi trơn loại động đốt hầu hết sử dụng phương pháp bôi trơn cưỡng dầu bôi trơn hệ thống bôi trơn bơm dầu đẩy đến bề mặt ma sát với áp áp suất định đảm bảo yêu cầu bôi trơn, làm mát tẩy rửa bề mặt ma sát ổ trục Hệ thống bôi trơn cacte ướt thường dùng cho động ôtô làm việc điều kiện địa hình tương đối phẳng (vì loại động làm việc độ nghiêng lớn,dầu bôi trơn dồn phía khía phao hút dầu bị hẫng) - Ở số động cịn bố trí làm mát Khi nhiệt độ dầu lên cao 800 C, độ nhớt giảm sút, van điều khiển mở để dầu bôi trơn qua làm mát Khi bầu lọc thơ bị tắc, van an tồn dầu bơi trơn đẩy mở ra, dầu không qua lọc thô mà lên thẳng đường dầu Van an tồn đảm bảo áp suất dầu bơi trơn tồn hệ thống có trị số khơng đổi - Ngồi để bơi trơn bề mặt làm việc xy lanh piston,…Ta lợi dụng dầu vung từ ổ đầu to truyền trình làm việc Ở vài loại động cơ, đầu to truyền khoan lỗ nhỏ để phun dầu phía trục cam, cải thiện điều kiện bôi trơn cho thành xy lanh trục cam Hình 1.3: Sơ đồ ngun lí hệ thống bơi trơn cacte ướt – Phao hút dầu; – Bơm dầu; – Lọc thô; 4,5 – Van an toàn; – Đồng hồ đo áp suất dầu; – Piston; – Trục khuỷu; – Đường dầu lên chốt khuỷu; 10 – Đường dầu chính; 11 – Trục cam; 12 – Lọc tinh; 13 – Nắp đổ dầu; 14 – Thước thăm dầu; 15- Đồng hồ đo nhiệt độ dầu; 16 – Két làm mát dầu; 17 – Van nhiệt - Nguyên lý làm việc:dầu bôi trơn chứa cacte bơm dầu (2) hút qua phao hút dầu (1) (vị trí phao hút nằm lơ lững mặt thoáng dầu để hút dầu khơng cho lọt bọt khí ), sau dầu qua lọc thô (3), qua bầu lọc thô, dầu lọc sơ Các tạp chất học có kích cỡ hạt lớn, dầu bơi trơn đẩy vào đường dầu (10) để chảy đến ổ trục khuỷu, ổ trục cam (8, 11) Đường dầu (9) trục khuỷu đưa dầu lên bôi trơn chốt, đầu to truyền theo đường dầu lên bôi trơn chốt piston Nếu khơng có đường dầu truyền đầu nhỏ truyền phải có lỗ hứng dầu Trên đường dầu cịn có đường dầu đưa dầu bôi trơn cấu phối khí Một phần dầu (khoảng 15 ÷ 20% lượng dầu bôi trơn bơm dầu cung cấp) qua bầu lọc tinh (12) trở lại cacte - Bầu lọc tinh lắp gần bầu lọc thô để xa bầu lọc thô, lắp theo mạch rẽ so với bầu lọc thô Đồng hồ (6) báo áp suất đồng hồ (15) báo nhiệt độ dầu bôi trơn Khi nhiệt độ dầu bơi trơn lên cao q 800C, độ nhớt giảm sút, van điều khiển (17) mở để dầu bôi trơn qua két làm mát dầu bôi trơn (16) Sau thời gian làm việc bầu lọc thơ bị tắt q tải, van an tồn (4) bầu lọc thơ dầu bơi trơn đẩy mở ra, dầu lúc qua bầu lọc thô mà trực tiếp vào đường dầu (10) Để đảm bảo áp suất dầu bơi trơn có trị số khơng đổi hệ thống, hệ thống bơi trơn có lắp van an tồn (5) - Ưu – nhược điểm phương pháp bôi trơn cưỡng cacte ướt: + Ưu điểm: Cung cấp đầy đủ dầu bôi trơn số lượng chất lượng, đảm bảo dầu bơi trơn đưa đến ngóc ngách hệ thống Tăng tuổi thọ dầu bôi trơn, nâng cao hiệu suất động Độ tin cậy hệ thống bôi trơn cao + Nhược điểm: Do dùng cacte ướt (dầu chứa cacte) nên động làm việc độ nghiêng lớn, dầu bôi trơn dồn phía khiến phao hút dầu bị hẫng Vì lưu lượng dầu ung cấp không đạt yêu cầu 1.2.2.2 Phương pháp bôi trơn cưỡng cacte khô - Chỉ khác hệ thống bôi trơn cưỡng cacte ướt hệ thống có thêm hai bơm hút dầu từ cacte thùng chứa, sau bơm (3) chuyển dầu bôi trơn Trong hệ thống bôi trơn cưỡng cacte ướt, nơi chứa dầu bơi trơn cacte, cịn thùng chứa dầu Van (13) thường mở - Do dầu chứa thùng bên ngồi cacte nên động làm việc với độ nghiêng lớn mà không sợ thiếu dầu loại cacte ướt Hệ thống động diesel dùng ôtô, máy kéo, máy ủi hay làm việc độ nghiêng lớn thường dùng hệ thống bôi trơn cacte khơ - Van (13) hệ thống đóng lại nhiệt độ dầu cao, áp suất đóng mở van thường điều chỉnh vào khoảng 0.15 ÷ 0.2 MN/m2 (1,5 ÷ Kg/cm2 ) Hình 1.4: Sơ đồ hệ thống bôi trơn cacte khô – Phao hút dầu; – Van an toàn; – Bơm dầu; – Lọc thơ; – Van an tồn bầu lọc; – Trục khuỷu; – Đường dầu lên chốt khuỷu; – Đồng hồ đo áp suất dầu bôi trơn; - Piston; 10 – Trục cam; 11 – Bầu lọc tinh; 12 – Két làm mát dầu; 13 – Van nhiệt; 14 – Đồng hồ báo nhiệt độ dầu bôi trơn; 15 - Thùng dầu; 16 – Cacte - Dầu bôi trơn theo đường khoan thân máy lên trụ địn bẩy sau theo đương dầu khoan đòn bẩy phun vào lị xo xupap bơi trơn đũa đẩy - Ưu – nhược điểm phương pháp bôi trơn cacte khô + Ưu điểm: Cacte hứng chứa dầu tạm thời, thùng dầu nơi chứa dầu để bơi trơn nên động làm việc độ nghiên lớn mà không sợ thiếu dầu, dầu cung cấp đầy đủ liên tục + Nhược điểm: Kết cấu phức tạp hơn, giá thành tăng lên phải thêm đến bơm dầu hút dầu cacte qua thùng, thêm đường dầu qua thùng, thêm đường dầu bố trí thùng cho hợp lý 1.2.3 Phương pháp pha dầu bôi trơn vào nhiên liệu - Phương án bôi trơn dùng để bôi trơn chi tiết máy động xăng hai kỳ cỡ nhỏ, làm mát khơng khí nước Dầu bôi trơn pha vào xăng theo tỷ lệ 4-5% thể tích Hỗn hợp dầu bơi trơn xăng qua chế hồ khí, xé nhỏ, với khơng khí tạo thành khí hổn hợp Khí hỗn hợp nạp vào cacte động theo cỗ quét vào xy lanh Trong trình này, hạt dầu bơi trơn lẩn khí hỗn hợp ngưng đọng bám bề mặt chi tiết máy để bơi trơn mặt ma sát Hình 1.5: Hoạt động động sử dụng phương pháp bôi trơn pha dầu bôi trơn vào nhiên liệu 1.2.4 Bôi trơn phương pháp hỗn hợp - Tức kiểu bôi trơn vừa cưỡng vừa vung té Trong thường bơi trơn loại ổ trục phương pháp cưỡng bức, cịn bơi trơn bề mặt rộng (như thành xy lanh) bề mặt ma sát nhỏ bố trí rải rác (như dàn cò mổ) dùng phương pháp vung té Nhiều động sử dụng phương án bôi trơn đầu nhỏ truyền, ổ trục cam dùng phương pháp vung té dầu từ đầu to Sở dĩ phải làm kiểu bơi trơn cưỡng hồn tồn phức tạp Mặc dù có ưu điểm bật đảm bảo tốt chế độ bôi trơn bề mặt ma sát - Để làm giảm sủi bọt (làm tăng ơxy hố dầu) nhiều động cơ, đáy cacte ngăn cách với phần lưới lọc thép có lỗ Phía có hàn dùng để giữ cho dầu khỏi chảy phía (khi hãm máy lấy đà) Hệ thống bôi trơn động Toyota 3A Động Toyota 3A hãng Toyota Nhật Bản sản xuất Động gồm xy lanh thẳng hàng với thứ tự làm việc 1-3-4-2, với dung tích xy lanh 1.5L Động sản xuất từ năm 1979 – 1989, động 3A kế thừa động A Toyota 1A Động sử dụng nhiên liệu xăng SOHC van, sử dụng chế hịa khí đơn Vật liệu cấu thành từ gang thép Động Toyota 3A sử dụng hệ thống bôi trơn cưỡng cacte ướt 8 10 11 13 12 14 15 10 Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống bôi trơn động Toyota 3A Cacte dầu Đường dầu Bơm dầu 10 Trục khuỷu Lọc thơ 11 Thanh truyền Van an tồn 12 Piston Que thăm dầu 13 Xupap Van chiều 14 Cò mổ Lọc tinh 15 Trục cam Đồng hồ đo áp suất 1.5.1 Cấu tạo - Cacte dầu (1): chứa dầu bôi trơn cung cấp cho hệ thống làm việc lắng động mạt kim loại - Bơm dầu (2): hút dầu bôi trơn từ cacte cung cấp cho hệ thống bôi trơn - Lọc thơ (3): lọc cặn bẫn có kích thước lớn lẫn dầu bơi trơn - Van an tồn (4): trì áp suất hệ thống mức ổn định - Que thăm dầu (5): đo mức dầu chứa cacte - Van chiều (6): đảm bảo dầu cung cấp liên tục cho hệ thống bôi trơn bầu lọc tinh bị nghẹt - Lọc tinh (7): lọc cặn bẩn có kích thước nhỏ trước dầu bơi trơn vào đường dầu - Đồng hồ áp suất (8): đo áp suất dầu đường dầu - Đường dầu (9): dẫn dầu bơi trơn bề mặt ma sát 1.5.2 Nguyên lí hoạt động - Dầu bôi trơn chứa cacte (1) bơm dầu (2) hút qua lọc thơ (3), sau dầu bôi trơn bơm (2) đưa vào bầu lọc tinh (7) để lọc cận bẩn có kích thước nhỏ Sau lọc dầu bôi trơn đẩy vào đường dầu (9), đường dầu (9) chia thành hai nhánh dầu, nhánh thứ đưa dầu bôi trơn cổ trục khuỷu (10), chốt khuỷu, truyền (11), piston (12) thành xy lanh Để bôi trơn piston (12) thành xy lanh đầu to truyền người ta khoan lỗ dầu, piston (12) lên điểm chết trên, lỗ dầu đầu to truyền trùng với lỗ dầu chốt khuỷu, với áp suất định, dầu phun lên để bôi trơn piston – thành xy lanh, chốt piston Nhánh thứ hai đưa dầu bôi trơn trục cam (15) chi tiết cấu phối khí cị mổ (14), xupap (13) Sau hồn thành bơi trơn, dầu bơi trơn từ khe hở lắp ghép chi tiết rơi xuống cacte Cịn cấu phối khí người ta bố trí hai lỗ dầu dọc theo thân máy để đưa dầu cacte (1) - Trong trường hợp bầu lọc tinh (7) bị tắc nghẽn để đảm bảo dầu cung cấp liên tục suốt trình động làm việc người ta bố trí van chiều (6) Khi bầu lọc tinh bị tắc nghẽn, áp suất đường dầu từ bơm dầu (2) đến bầu lọc tinh (7) cao, lúc áp suất tăng cao thắng lực lò xo Van chiều (6) mở, lúc dầu bôi trơn từ bơm (2) trực tiếp vào đường dầu (9) mà khơng cần qua bầu lọc tinh (7) - Khi máy hoạt động tốc độ vòng quay lớn, bơm dầu (2) quay nhanh bơm lượng dầu lớn vào hệ thống, lúc hệ thống tiêu thụ không kịp lượng dầu cấp làm cho áp suất tăng lên đường dầu bị tắc nghẽn làm áp suất dầu hệ thống tăng lên Việc gây nặng máy, thủng lọc, làm hỏng gioăng làm kín, cản trở chuyển động chi tiết dẫn đến bị tổn hao công suất Để tránh trường hợp người ta bố trí van an tồn (4), van có nhiệm vụ trì áp suất hệ thống mức ổn định (2.5 – Kg/cm 2) Khi áp suất dầu tăng cao, lực dầu thắng lực lò xo van, dầu đẩy piston van xuống mở đường dầu hồi cacte (1) Khi áp suất dầu giảm xuống lúc lực dầu không thắng lực lị xo, piston van đóng lại ngăn không cho dầu hồi cacte (1)  ... việc động phụ thuộc lớn vào làm việc hệ thống - Mục đích đề tài là: + Nắm vững kiến thức hệ thống bôi trơn động TOYOTA 3A + Thiết kế hệ thống bôi trơn động TOYOTA 3A + Biết chi tiết cấu tạo động. .. lên, đồng thời cải thiện hiệu suất tăng tuổi thọ động Vì đóng vai trị quan trọng hoạt động động cơ, nên việc tìm hư hỏng hệ thống bôi trơn hệ thống cần thiết Đề tài “THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÔI TRƠN... bôi trơn + Phạm vi thực nghiệm: thiết kế, lắp đặt mơ hình CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT HỆ THỐNG BÔI TRƠN 1.1 Nhiệm vụ yêu cầu hệ thống bôi trơn hệ thống bôi trơn 1.1.1 Nhiệm vụ - Hệ thống bôi