Đồ án tôt nghiệp sửa chữa hệ thống khởi động động cơ 5S50MC c7

Đồ án tôt nghiệp sửa chữa hệ thống khởi động động cơ 5S50MC c7 Link bản vẽ http://downloads.ziddu.com/download/23725313/S_a_ch_a_ng_c_5S50MC_C7.rar.html

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ 5S50-MC7 HÃNG MAN B&W

1.1.1 Xu hướng phát triển của hãng sản xuất MAN B&W 161.1.2 Một số dặc điểm kí hiệu động cơ của hãng sản xuất MAN B&W 16

CHƯƠNG 2 NGUYÊN NHÂN KHÓ KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ

2.3 Một số nguyên nhân hay gặp khi động cơ khó khởi động 28

CHƯƠNG 3 LẬP QUY TRÌNH SỬA CHỮA

3.1.3 Các dạng hư hỏng chính 34

a Độ kín khít giữa thân kim phun và vòi phun không đảm bảo 44

b Độ kín khít giữa bề mặt côn của kim phun và đầu vòi phun không

đảm bảo

44

d Sức căng của lò xo tác dụng lên kim phun không đảm bảo 45

c Kiểm tra khe hở lắp ghép giữa kim phun và vòi phun 46

3.3.2 Điều kiện làm việc của Piston 51

CHƯƠNG 4 QUÁ TRÌNH SỬA CHỮA

4.1.1 Nguyên công số 1: Vệ sinh và kiểm tra áp lực 71

a Quá trình tháo bơm ra khỏi động cơ và vệ sinh 71

4.1.4 Nguyên công số 4: Kiểm tra khe hở piston và xilanh 76

4.1.6 Nguyên công số 6: Rà đồng bộ piston và xilanh 81

4.2.3 Nguyên công số 3: Kiểm tra phân loại hư hỏng 86

4.2.6 Nguyên công số 6: Rà đồng bộ kim phun và mặt côn tiếp xúc 89

4.3.9 Nguyên công số 9: Kiểm tra 103

d Kiểm tra độ không vuông góc giữa bề mặt chịu lực và đường tâm

xilanh

111

CHƯƠNG 5 LẮP RÁP VÀ THỬ NGHIỆM

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.4 Kết cấu của tuabin- máy nén khí loại NA70/TO9 26

Hình 3.2 Cơ cấu tự động điều chỉnh góc phun sớm VIT 33

Hình 3.3 Xác định kích thước của hệ thống trục 36

Hình 3.4 Xác định kích thước của hệ thống lỗ 37

Hình 3.7 Vị trí kiểm tra đường kính kim phun 46

Hình 3.8 Đo đường kính lỗ dẫn hướng kim phun bằng calíp 47

Hình 3.10 Piston và đường dầu làm mát piston vào-ra 50

Hình 3.12 Kết cấu các cửa miệng của xéc măng trên piston 63

Hình 3.14 Cấu tạo các xéc măng của hộp làm kín 64

Hình 3.16 Kiểm tra độ tiếp xúc lưng xéc măng với sơ mi xilanh 67

Hình 4.3 Sơ đồ đo khe hở giữa piston và sơ mi xi lanh bơm cao

Hình 4.4 Mạ chi tiết 81

Hình 4.7 Kiểm tra áp lực vòi phun bằng áp kế 83

Hình 4.9 Đo đường kính lỗ kim phun bằng calip 87

Hình 4.12 Rà đồng bộ kim phun mặt côn tiếp xúc 90

Hình 4.13 Rà tinh đồng bộ kim phun mặt côn tiếp xúc 90

Hình 5.1 Gá để điều chỉnh và thử vòi phun nhiên liệu 121

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Các hư hỏng hệ thống khởi động và biện pháp khắc phục 28

Bảng 4.1 Bảng giá trị đo khe hở piston và xilanh 77

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

- Hiện nay trên thế giới đều sử dụng động cơ diesel làm thiết bị cung cấp năng

lượng đẩy tàu Trong đó, xu hướng chung trên các đội tàu hàng lớn đều sử dụngcác động cơ diesel 2 kỳ, thấp tốc, cỡ lớn làm máy chính lai chong chóng

- Các thế hệ động cơ diesel 2 kỳ, thấp tốc, cỡ lớn chính vì vậy mà được nhiều

hãng chế tạo động cơ không ngừng phát triển và hoàn thiện cả về vấn đề nângcao hiệu suất, công suất, tiết kiệm chi phí nhiên liệu, tăng tuổi thọ, giảm bớt chiphí cho bảo quản bảo dưỡng và thân thiện với môi trường Có thể kể đến nhiềuhãng chế tạo động cơ 2 kỳ, thấp tốc, cỡ lớn nổi tiếng như: Man B&W, Sulzer –Warsilla, Akasaka, Hanshin, Mitsubishi, Huyndai…

- Một trong những loại động cơ phổ biến và khá hiện đại của họ hiện nay là họ

động cơ S(L)-MC Bám sát sự phát triển của các nhà chế tạo, nắm vững đặc

điểm nguyên lý, kết cấu và lựa chọn quy trình khai thác hợp lý, là vấn đề quantrọng đối với các kỹ sư Máy tàu thủy Việt Nam, những người đã, đang và sẽphải làm chủ hệ động lực của các con tàu, của cả đội tàu trong và ngoài nước.Khai thác hiệu quả hệ động lực còn góp phần nâng cao uy tín của đội ngũthuyền viên Việt Nam trên trường quốc tế, khi mà nhu cầu thuyền viên của cácnước tiên tiến đang hướng dần về phía các đối tác như Việt Nam

- Xuất phát từ những lý do trên, em quyết định lựa chọn đề tài “Sửa chữa hệ

thống khởi động của họ động cơ S(L)-MC của hãng MAN B&W” làm luận văn

tốt nghiệp của mình, với mong muốn nắm vững đặc điểm cấu tạo, nguyên lýhoạt động để sau này có thể sửa chữa, khai thác hệ động cơ này tốt hơn

2 Mục đích của đề tài

- Tìm hiểu các chi tiết tĩnh, chi tiết động, các hệ thống phục vụ của họ động cơ

S(L)-MC của hãng Man B&W Tìm hiểu quy trình thiết kế và chế tạo của nhàsản xuất kết hợp với sự hiểu biết và kiến thức của mình, em hy vọng sẽ đưa rađược phương án sửa chữa phu hợp Từ đó tiến hành sửa chữa động cơ tốt hơn

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

- Họ động cơ S(L)-MC của hãng Man B&W được sản xuất khác nhau ở hành

trình piston dài (L-long) và siêu dài (S-super long), còn lại các kết cấu khác về

cơ bản là giống nhau Trong khuôn khổ đề tài của mình, em chọn động cơ 50MC làm đối tượng để tìm hiểu và nghiên cứu Việc lập quy trình sửa chữacũng được thực hiện với loại động cơ này Kết quả của đề tài có thể suy rộngcho toàn bộ họ động cơ S(L)-MC

5S-4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết động cơ diesel tàu thủy nói chung và động cơ 2 kỳ, thấptốc cỡ lớn nói riêng

- Nghiên cứu thực tế đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động của họ động cơS(L)-MC của hãng Man B&W

- Nghiên cứu tình trạng khai thác và môi trường hoạt động của động cơ, cáccum chi tiết đưa ra các nguyên nhân hư hỏng và kịp thời sửa chữa sự cố

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Đề tài phân tích các đặc điểm về nguyên lý, kết cấu của họ động cơ S(L)-MC

hãng Man B&W, từ đó lập được quy trình sửa chữa các cụm chi tiết của họ độngcơ

- Đề tài có thể làm tài liệu tham khảo cho các sinh viên ngành Máy tàu thủy và

các kỹ sư máy khai thác đang khai thác các thế hệ động cơ của hãng Man B&W

và các hãng khác

- Phân tích hư hỏng các chi tiết của đề tài có thể dùng cho các cán bộ quản lý

kỹ thuật của các công ty khai thác và sửa chữa để quản lý thời gian bảo quản,bảo dưỡng, phụ tùng, vật tư một cách hiệu quả, nhanh chóng

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ 5S50-MC7

HÃNG MAN B&W

1.1 Hãng sản xuất MAN B&W

- Hãng MAN B&W Diesel có nhiều kinh nghiệm về lĩnh vực tàu thủy và động

cơ tàu thủy, là nhà chế tạo động cơ Diesel thành công trong lịch sử

- Về lĩnh vực kinh doanh MAN B&W sản xuất các loại động cơ diesel 2 kỳ, 4

kỳ thấp tốc, trung tốc và cao tốc, các loại máy tua bin tăng áp…

1.1.1 Xu hướng phát triển của hãng sản xuất MAN B&W

- Với mục tiêu xâm nhập và mở rộng thị trường, MAN B&W đã không ngừng

phát triển thị trường ở các nơi trên thế giới, và đã đặt văn phòng và nhà máy sảnxuất ở các nước Đức, Mỹ, Đan Mạch, Úc, Hồng Kông, Singarpore, Nhật và ởViệt Nam thì MAN B&W có văn phòng đại diện là: Dumarest HK LTD

- Xu hướng của MAN B&W hiện nay là sản xuất các loại động cơ diesel hai kỳ,

thấp tốc, có vòng quay phù hợp với vòng quay của chong chóng để đạt hiệu suấttối đa có thể, đồng thời sử dụng các loại nhiên liệu rẻ tiền, đặc biệt là dầu (HFO)

để tiết kiệm được chi phí vận chuyển

- Hiện nay, ở Việt Nam có rất nhiều tàu đang sử dụng loại động cơ diesel hai kỳ

thấp tốc của hãng MAN B&W trên tàu như: VINASHINSUN, VINASHIPSTAR, VIMARU PEARL, …

- MAN B&W cũng đang tiếp tục phát triển hoàn thiện các dòng động cơ trước

đây để nâng cao hiệu suất động cơ, hiệu suất con tàu, nâng cao tuổi thọ động cơcũng như nâng cao toàn bộ hiệu suất hệ động lực

1.1.2 Một số đặc điểm kí hiệu động cơ của hãng sản xuất MAN B&W

- Mỗi hãng sản xuất động cơ đều đánh dấu trên sản phẩm của họ bằng các đánh

dấu khác nhau MAN B&W cũng vậy, họ có cách đánh dấu riêng biệt Sau đây

ta lấy ví dụ về một vài serria động cơ Ví dụ động cơ 5S50-MC đọc như sau:

- Kí tự thứ nhất: là số xi lanh của động cơ là 5

- Kí tự thứ hai: là hành trình piston (S: hành trình siêu dài – superlong).

- Kí tự thứ ba: Đường kính của xilanh: D = 50 (cm)

- Kí tự thứ tư: MC Chương trình điều khiển động cơ.

+ Nếu là MC: điều khiển trao đổi khí bằng cơ khí.

+ Nếu là ME: điều khiển trao đổi khí bằng trục cam kết hợp điện tử.

+ Nếu là EC: điều khiển trao đổi khí bằng điện tử.

- Kí tự thứ năm:

+ C động cơ có kết cấu nhỏ gọn dùng cho tàu thủy, xe lửa.

+ S động cơ tĩnh tại có kết cấu lớn dùng cho máy phát điện.

1.2 Giới thiệu động cơ 5S50-MC7

- Máy chính có kí hiệu 5S50-MC7 do hãng MAN - B&W sản xuất Là một loạidiesel chạc chữ thập 2 kì, tác dụng đơn, tăng áp bằng hệ tua bin kí xả hiếu suấtcao, một hàng xilanh thẳng đứng làm mát gián tiếp 3 vòng tuần hoàn, bôi trơn

áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng không khí nén, tự đảo chiều, điều khiểntrong phòng điều khiển buồng máy hoặc từ xa trên buồng lái

Thông số chính của động cơ 5S50-MC7

+ Kiểu máy : 5S50-MC7

+ Hãng sản xuất : MAN - B&W

+ Áp suất hiệu quả ở vòng quay định mức : 19 bar

+ Áp suất buồng đốt lớn nhất : 150 bar

+ Áp lực gió lớn nhất khi khởi động : 30 kg/cm2

+ Nhiên liệu sử dụng : HFO 600 cSt/500C ( tới 700 cSt/500c )

+ Suất tiêu hao nhiên liệu tại vòng quay khai thác : 167,6 g/kW.h + 5% + Nhiệt độ không khí xung quanh : 250c

+ Áp suất không khí xung quanh : 1000 mbar

+ Áp suất khí xả sau tua bin : 300 mm Aq

+ Mức tiêu thụ dầu bôi trơn : 4 - 5 kg/cyl/24h

+ Mức tiêu thụ dầu bôi trơn xilanh : 0,95 - 1,5 g/kW.h

Hình 1.1 Mặt cắt động cơ 5S50-MC7

1.3 Loại tàu lắp đặt động cơ 5S50-MC7

1.3.1 Loại tàu và công dụng

- Tàu hàng 53000 tấn mang tên THOR BREEZE được hạ thủy tại công ty đóng tàu Hạ Long

- Tàu hàng khô sức chở 53000 tấn là loại tàu vỏ thép, đáy đôi, kết cấu hàn điện

hồ quang, một boong chính Tàu được thiết kế 01 diesel chính 02 kì, truyềnđộng trực tiếp cho 01 hệ trục chong chóng

+ Quy phạm về độ ổn định thứ 2 IMO, MSC 19 (58)

+ Quy phạm về độ ổn định ngũ cốc IMO, Res MSC23 (59)

+ Quy ước đối với thiết bị cứu sinh

- Hiển thị số liệu điều động IMO, quy định A601 (15)

+ Quy tắc thực hiện an toàn cho tàu chở hàng khô - cứng

+ Quy định về mớn tải quốc tế 1966, bao gồm các sửa đổi

+ Quy định quốc tế về ngăn ngừa va chạm trên biển 1972, bao gồm các sửa đổi.+ Công ước quốc tế về ngăn chặn ôi nhiễm do tàu 1073, nghị định thứ 197 vàcác sửa đổi, gồm phục lục VI (phát tỏa Nox)

+ Công ước về viễn thông quốc tế 1979 (Geneva) và quy định liên lạc radio

1.3.3 Các thông số chủ yếu của tàu

- Chiều dài lớn nhất Lmax = 199,000 m

- Chiều dài giữa hai trụ Lpp = 188,500 m

- Tổng buồng máy lắp đặt 01 máy chính và các thiết bị phục vụ hệ thống độnglực, hệ thống ống toàn tàu Điều khiển các thiết bị được thực hiện tại chỗ trongbuồng máy Điều khiển máy chính được thực hiện tại chỗ trong buồng máy hoặc

từ xa trên buồng lái Một số bơm chuyên dùng có thể được điều khiển từ xa trênboong chính như bơm vận chuyển dầu đốt, bơm nước vệ sinh, sinh hoạt, cácquạt thông gió

- Buống máy có kích thước chính :

+ Chiều dài : 32 m

+ Chiều rộng trung bình : 30 m

+ Chiều cao trung bình : 20,5 m

CHƯƠNG 2 NGUYÊN NHÂN KHÓ KHỞI ĐỘNG

ĐỘNG CƠ

2.1 Tìm hiểu về hệ thống khởi động và đảo chiều

2.1.1 Hệ thống khởi động

- Họ động cơ S50-MC là động cơ có công suất lớn nên động cơ phải dùng khí

nén để khởi động động cơ

Sơ đồ hệ thống như sau:

Hình2.1 Sơ đồ hệ thống gió khởi động

1 Chai gió 4 Van giảm áp

2 Van khởi động chính 5 Đĩa chia gió

3 Đồng hồ đo áp suất 6 Van khởi động trên nắp xi lanh Nguyên lý hoạt động của hệ thống:

- Để khởi động máy chính thì áp suất trong chai gió đạt từ 25 ÷ 30 (kG/cm²).Nếu áp suất trong chai gió không đủ thì ta phải nạp thêm bằng cách khởi độngmáy nén Khí nén từ trong chai gió (1) với áp suất khoảng 25 ÷ 30 (kG/cm²) sẽ

đi qua van khởi động chính (2) sau đó chia làm 2 nhánh:

+ Nhánh một: Khí nén với áp suất 25 (kG/cm²) sẽ đi theo đường “a” vào túctrực ở các van khởi động chính (đường khí khởi động)

+ Nhánh hai: Khí nén sẽ đi qua van giảm áp (4) áp suất từ 30 (kG/cm²) sẽ giảmxuống còn 7 (kG/cm²) sau đó khí nén sẽ vào đĩa chia gió (5), đĩa chia gió sẽ cónhiệm vụ phân phối khí nén điều khiển vào van khởi động trên nắp xilanh (6)của

từng xilanh điều khiển việc đóng mở van khởi động theo thứ tự nổ của từngxilanh (đường khí điều khiển).

2.1.2 Hệ thống đảo chiều

Có hai phương pháp để đảo chiều động cơ

- Ta phải đảo chiều quay của chong chóng đối với động cơ lai chong chóng

định bước Hoặc ta phải thay đổi góc của cánh chong chóng so với trục chong

chóng đối với động cơ lai chong chóng biến bước

- Thông thường động cơ S50-MC chế tạo sử dụng với chong chóng định bước.Lúc này ta sử dụng phương pháp đảo chiều động cơ bằng cách quay trục camthông qua khớp nối lệch một góc so với chiều quay thuận của trục cam

- Đối với động cơ 2 kỳ thấp tốc có đảo chiều, người ta thường chế tạo cam đốixứng, vì vậy khi đảo chiều với xupáp xả do góc mở sớm xupáp xả lớn nênkhông cần đảo cam xupáp xả, còn đối với cam nhiên liệu thì chỉ cần dịch cơ cấucon lăm của cam Vì thế hệ thống đảo chiều của động cơ rất đơn giản và tin cậy

Sơ đồ cấu tạo:

Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống đảo chiều

1. Cam 4 Piston lực

2. Đường khí nén điều khiển 5 Bơm nhiên liệu

3. Đường khí nén điều khiển 6 Con lăn

Nguyên lý hoạt động:

- Khi động cơ đang quay ở chiều thuận (tàu chạy tiến) lúc này con đội đang ở vị

trí “a”, và cam quay theo chiều kim đồng hồ nên sẽ tác dụng lực ngang lên conđội, con đội một mặt chịu tác dụng của lực ngang và phía trên được đỡ bởi mặt

tì nên sẽ được làm việc ở vị trí số “a” Muốn động cơ quay theo chiều ngược lại(tàu chạy lùi) thì ta phải dừng động cơ, sau đó mở van điều khiển cung cấp khínén vào xilanh điều khiển đẩy piston, piston đẩy cần gạt đi qua bên phải đưa conđội đến vị trí “b”, động cơ sẽ quay theo chiều ngược lại, lúc này bơm thủy lựcđiều khiển van khí xả, bơm cao áp và vòi phun sẽ làm việc theo thứ tự mới củađộng cơ

vị trí tiến vị trí lùi Hình 2.3 Cơ cấu cam ở vị trí tiến và lùi

2.1.3 Tổ hợp tua bin khí – máy nén tăng áp

- Động cơ 5S50-MC sử dụng tua bin máy nén khí MITSUI MAN B&W loại

NA70/TO9

Sơ đồ kết cấu của tua bin- máy nén khí loại NA70/TO9:

Hình 2.4 Kết cấu của tuabin- máy nén khí loại NA70/TO9

1 Bánh cánh máy nén 4 Ống góp khí nạp

2 Bộ giảm âm 5 Trục rô to

3 Lưới lọc 6 Bánh cánh tua bin

Nguyên lý hoạt động:

- Khi động cơ làm việc, khí xả sau khi thoát ra khỏi xupáp xả được góp vào ốnggóp khí xả, sau đó đi vào tua bin tác động vào cánh tua bin làm tua bin quay kéotheo cách máy nén cũng quay theo Không khí sẽ được hút từ ngoài vào qua lướilọc (3), qua bộ giảm âm (2) rồi đến cánh máy nén (1), cánh máy nén (1) sẽ nénkhông khí vào động cơ qua ống góp khí nạp (4)

- Trong quá trình làm việc cánh máy nén và đặc biệt là cánh tua bin sẽ bị bẩn,làm cho áp suất khí tăng áp giảm Do đó tua bin khí xả còn được trang bị thêm

hệ thống vệ sinh tua bin khí xả.Việc vệ sinh có thể được tiến hành khi động cơđang làm việc, phương pháp sử dụng để làm sạch là phương pháp làm sạch vớivật liệu than hoạt tính hoặc hạt ngũ cốc đã qua xử lý

Sơ đồ hệ thống như sau:

2

C 3

E

B 4 A

Hình2.5 Hệ thống vệ sinh cánh tua bin 1,2,3,4 Các van chặn C Ống dẫn

A Két hòa trộn E Vòi phun công chất

B Đường cho solid material vào

2.2 Khởi động động cơ

- Trước khi khởi động động cơ ta cần lăng xê máy, lăng xê máy để ngăn chặn

những tác hại do chất lỏng trong xi lanh gây ra

- Thử máy: Trước khi thử máy phải được sự đồng ý của buồng lái, khởi động

máy ở vị trí tiến và lùi theo hướng dẫn, sau khi thử máy xong thì dừng máy

- Chỉ được khởi động khi có lệnh của thuyền trưởng hoặc đại phó trực ca Sĩ

quan trực máy phải trả lời xác nhận lệnh và thực hiện việc khởi động trình tự

- Đặt tay ga vào vị trí khởi động và khởi động.

- Khởi động thành công thì chuyển sang cho động cơ làm việc với nhiên liệu.

- Tăng dần vòng quay theo yêu cầu hoặc theo chương trình tăng tốc độ đặt sẵn.

2.3 Một số nguyên nhân hay gặp khi động cơ khó khởi động

- Thống kê các hư hỏng và biện pháp khắc phục được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 2.1 Các hư hỏng hệ thống khởi động và biện pháp khắc phục

Động cơ khó hoặc không khởi động được

- Áp suất khí khởi động quá thấp

- Van khởi động đóng

- Van khởi động của đĩa chia gió đóng

- Van khởi động trên nắp xilanh đóng

- Hệ thống điều khiển làm việc không

chính xác

- Khởi động lại máy nén khí, kiểm tra

và chắc rằng máy nén khí hoạt động bìnhthường, kiểm tra áp suất chai gió

- Kiểm tra và mở van khởi động

- Kiểm tra và mở van

- Kiểm tra lại

- Kiểm tra lại hệ thống

- Tắc ống nạp, ống xả - Kiểm tra, căn chỉnh lại

- Hệ thống nhiên liệu có vấn đề

 Nhiên liệu không đến bơm cao áp

hoặc đến không đủ

- Nhiên liệu không đến đường cao áp

 Thanh răng nhiên liệu để ở vị trí

 Điều chỉnh sai áp lực kim phun

 Kẹt kim phun

 Tắt lỗ phun

- Phun sai thời điểm

- Dùng sai nhiên liệu hoặc nhiên liệu

lẫn nước

 Tháo rửa kim phun

 Thông lỗ kim phun

 Muội than bám trên bề mặt làm

việc của xupáp làm hở xupáp

- Tháo kiểm tra, tuỳ theo nguyên nhân

mà ta khắc phục

CHƯƠNG 3 LẬP QUY TRÌNH SỬA CHỮA

3.1 Quy trình sửa chữa bơm cao áp

3.1.1 Kết cấu bơm cao áp

- Bơm cao áp của động cơ 5S50-MC là bơm cao áp kiểu BOSH điều chỉnh thờiđiểm cuối cấp, sự khác biệt chủ yếu của bơm cao áp này là đường nhiên liệu vàobơm cao áp được cấp qua van hút ở phía trên của piston bơm cao áp với áp suất

từ 7 ÷ 8 (kG/cm²), khi piston bắt đầu đi xuống thì nhiên liệu đã được hút vàobơm cao áp, vì thế bơm cao áp luôn được nạp đầy nhiên liệu

Sơ đồ cấu tạo của bơm

17 19

11 12

13 14

15

10

7 8 9

Hình 3.1 Cấu tạo bơm cao áp

1 Xilanh bơm cao áp 11.Đường nhiên liệu cấp tới đường 4

2 Piston bơm cao áp 12 Đường khí điều khiển cấp vào

3 Đường nhiên liệu tới vòi phun 13 Piston van dừng động cơ

4 Đường nhiên liệu hồi về 14 Van

5 Cụm van dừng động cơ 15 Lò xo van dừng động cơ

6 Cụm van hút nhiên liệu 16 Thanh răng VIP

7 Bề mặt dưới của van hút 17 Thanh răng nhiên liệu

8 Bề mặt trên của van hút 18 Vành răng điều khiển góc phun

9 Lò xo van hút 19 Vành răng điều khiển nhiên liệu

10 Van hút nhiên liệu 20 Cửa thoát nhiên liệu

Nguyên lý hoạt động của bơm

- Nhiên liệu với áp suất từ 7 ÷ 8 (kG/cm²) luôn tác dụng lên mặt (7) của van (10)

và có su hướng nâng van (10) đi lên, nhưng do tác dụng của lò xo (9) và áp suấtnhiên liệu trong bơm cao áp lớn khi piston bơm cao áp đang đi lên, nên van (10)luôn đóng

- Khi piston bơm cao áp bắt đầu đi xuống áp suất trong bơm cao áp giảm, lực tácdụng của nhiên liệu phía ngoài xilanh bơm cao áp tác dụng lên mặt (7) lơn hơnlực của lò xo (8) tác dụng lên van (10) nên van (10) mở, nhiên liệu được nạp vàobơm cao áp Khi piston bơm cao áp đi lên áp suất của nhiên liệu trong bơm cao

áp tăng, do nhiên liệu tác dụng lên mặt (8) của van (10) kết hợp với lực lò xo(9), van (10) đóng, nhiên liệu được cấp tới đường ống (3) để đưa đến vòi phun.Khi mép trên của piston bơm cao áp che kín cửa thoát nhiên liệu (20) trên xilanhbơm cao áp, lúc này áp suất nhiên liệu trong bơm cao áp tăng cao hơn áp suấtnâng kim phun của vòi phun, nhiên liệu sẽ phun vào trong động cơ

- Phía trên của đường nhiên liệu cấp đến vòi phun, có van dừng động cơ (5).Van này có tác dụng như sau: Lỗ (12) nối với đường khí điều khiển, khi có tínhiệu dừng động cơ, đồng thời với việc đưa thanh răng bơm cao áp về vị trí “0”thì khí điều khiển cấp tới lỗ (12) tác dụng lên piston (13), đẩy piston đi xuốnglàm cho van (14) mở, nhiên liệu thoát lên trên theo đường (11) nối với đường (4)hồi về hệ thống Do đó áp suất của nhiên liệu trong bơm cao áp giảm, vòi phunđóng, động cơ dừng làm việc

- Đối với động cơ S50-MC trên bơm cao áp người ta còn lắp thêm một thiết bịgọi là cơ cấu tự động điều chỉnh góc phun sớm, cơ cấu này có khả năng điềuchỉnh góc phun sớm tùy theo phụ tải của động cơ

Sơ đồ cơ cấu tự động điều chỉnh góc phun sớm theo tải được lắp trên bơm cao

áp như sau:

Hình 3.2 Cơ cấu tự động điều chỉnh góc phun sớm VIT

1 Xi lanh bơm cao áp 6 Trục điều khiển

2 Vành răng điều khiển góc vun 7 Van điều chỉnh áp suất

3 Thanh răng VIP 8 Van tiết lưu

4 Thanh răng nhiên liệu 9 Xi lanh của thanh răng VIP

5 Cần điều khiển

- Nguyên lý làm việc của cơ cấu này như sau: khi phụ tải thay đổi, trục (6) xoaylàm cho cần (5) tác động vào van điều chỉnh áp suất khí điều khiển (7), do đó ápsuất khí điều khiển trước khi vào xi lanh (9) thay đổi theo, kết quả là thanh răng(3) dịch chuyển Khi thanh răng (3) dịch chuyển làm cho vành răng (2) xoay, do

đó xi lanh (1) ăn khớp với vành răng (2) sẽ dịch chuyển lên hoặc xuống, vì vậy

vị trí tương đối của mép trên piston bơm cao áp và cửa thoát nhiên liệu (10) thayđổi, kết quả là thời điểm bắt đầu phun thay đổi, hay góc phun sớm thay đổi

3.1.2 Điều kiện làm việc

- Trong điều kiện làm việc đông cơ Diesel tàu thủy thì bơm cao áp là bộ phậnlàm việc đòi hỏi độ chính xách cao, vì nó có ảnh hưởng trực tiếp tới khả nănglàm việc của động cơ Bơm cao áp được lắp đặt trên động cơ của hãng ManB&W là bơm cao áp làm việc với ứng suất thay đổi liên tục trong một chu kìlàm việc của động cơ Xét trong một hành trình thì ưng suất thay đổi theo chu kìmạch động gián đoạn, làm cho các chi tiết có thể bị phá hỏng do mỏi Chínhđiều này làm bơm cao áp làm việc với chế độ khắc nhiệt hơn.

- Do bơm cao áp phải cấp nhiên liệu cho động cơ với áp suất lớn, do đó dễ gâylên hiện tượng thay đổi áp suất của nhiên liệu trong bơm cao áp khi động cơ làmviệc ở các chế độ chuyển tiếp

3.1.3 Các dạng hư hỏng chính

- Van một chiều bị mòn không kín (bề mặt tiếp xúc của van không đảm bảo).+ Nguyên nhân: sai số chế tạo, ma sát

+ Biện pháp sửa chữa: rà bề mặt giữa van và đế van, rồi chỉnh lại hành trình van

- Phàn dẫn hướng piston - xilanh bị cháy, xước

- Thân bơm cao áp bị vỡ

- Mòn bề mặt ma sát của piston - xilanh

+ Biện pháp sửa chữa: Lắp rà từng bộ phận piston trên máy rà chuyên dùng.Chọn cặp piston - xilanh có kích thước phù hợp (áp dung phương pháp nàykhoảng 20% chi tiết bị hỏng không cần phải phục hồi) Còn lại phải tiến hànhtheo phương pháp mạ crom

3.1.4 Phân tích lựa chọn phương án sửa chữa

- Lập quy trình sửa chữa bơm cao áp do mòn bề mặt ma sát của piston - xilanh.

+ Phân tích tác hại do mòn bề mặt ma sát của piston - xilanh: Khi khe hở giữapiston - xilanh của bơm cao áp tăng làm rò lọt nhiên liệu xuống Cácte của bơmlàm pha loãng dầu nhờn bôi trơn bơm cao áp hoặc của động cơ Ngoài ra điềunày còn làm cho thời điểm cấp nhiên liệu cho từng xilanh thay đổi, dẫn đến côngsuất của động cơ thay đổi, gây lên hiện tượng dao động công suất trong động cơ,ảnh hưởng tới đặc tính làm việc của động cơ

+ Tốc độ mài mòn của bề mặt ma sát này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đóyếu tố cơ bản nhất là: phụ thuộc vào độ sạch của nhiên liệu Được biểu hiệnthông qua áp lực phun của bơm cao áp Nếu áp suất nhiên liệu ra khỏi bơm cao

áp càng nhỏ thì tốc độ mài mòn các chi tiết càng nhanh

- Phục hồi lại hình dáng và chất lượng bề mặt chi tiết bằng gia công cơ khí.

- Để thay đổi kích thước chi tiết bị mòn về kích thước mới để nâng cao chấtlượng bề mặt người ta sử dụng các phương pháp gia công: Tiện, phay, bào, mài

Có hai hệ thống sửa chữa:+ Sửa chữa theo phương pháp hạ cốt tiêu chuẩn

+ Sửa chữa theo phương pháp hạ cốt không tiêu chuẩn

a, Phương pháp hạ cốt tiêu chuẩn

- Cốt tiêu chuẩn: Sự sai lệch kích thước mới với kích thước ban đầu nằm trong

chuỗi kích thước tiêu chuẩn ( 0; 0,25; 0,5; 0,75 ) Nghĩa là S ( 0; 0,25 ; 0,5; 0,75… )

Ví dụ : 240 Cốt 0 240

Cốt 1 240+0,25 Cốt 2 240+0,5

- Việc quy định cốt sửa chữa do nhà chế tạo: Đối với chi tiết đắt tiền thì phụchồi, rẻ tiền thì thay thế

- Ưu điểm: Đảm bảo nguyên tắc thay thế và lắp lẫn, giá thành sửa chữa thấp

- Nhược điểm: Tăng lượng dư gia công làm giảm tuổi thọ chi tiết, yêu cầu kỹthuật làm tăng thời gian gia công

- Phương pháp này chủ yếu sử dụng cho các chi tiết như: xilanh, piston, xecmăng, bạc trục, bạc biên, trục khuỷu

b, Phương pháp hạ cốt không tiêu chuẩn

- Phương pháp này chủ yếu dựa vào đặc điểm hao mòn của chi tiết máy để xácđịnh kích thước sửa chữa

- Phương pháp xác định kích thước sau gia công

* Với hệ thống trục:

Gọi Do - Kích thước ban đầu

Dmax - Kích thước lớn nhất

Dmin - Kích thước nhỏ nhất

Sai lệch trung bình: D = (Dmax – Dmin)/ 2

Lượng dư cần thiết để gia công là: S

Vậy kích thước sau gia công: Ds = Dmin – 2.S

Hay : Ds = Dmax - 2.(D + S)

Hình 3.3 Xác định kích thước của hệ thống trục

*Với hệ thống lỗ :

Kích thước sau gia công : Ds = Dmin + 2.(D + S)

- Ưu điểm: Mở rộng được giới hạn khai thác của các chi tiết

- Nhược điểm: Sau khi sửa chữa các chi tiết không lắp lẫn được cho nhau

Hình 3.4 Xác định kích thước của hệ thống lỗ

- Khôi phục lại kích thước, hình dáng chất lượng bề mặt bằng các biện pháp:hàn, phun kim loại, mạ, lắp ghép các chi tiết phụ …Thay thế một phần chi tiếttrên cơ sở lắp ghép nhờ nhiệt (lắp nóng)

+ Nhiệt độ đốt nóng chi tiết cần lắp ghép xác định theo công thức :

+ Hàn theo nguyên tắc đối xứng

+ Sau mỗi lớp hàn phải gõ sạch xỉ hàn

+ Đường hàn sau phải có chiều ngược chiều hàn trước (trường hợp hàn trồng) + Khi hàn đắp trục theo phương pháp xoắn ốc vừa hàn vừa quay trục.

+ Khi đắp các mặt đầu trục, đắp từ tâm trục ra khi đắp lỗ đắp theo chu vi.

+ Sau khi hàn xong để cải thiện tính cắt gọt các chi tiết thường được ủ trong hố

- Giai đoạn 2: Từ 250 750oC  Vnung = 1200oC/p

+ Tốc độ nguội: Từ từ, bằng cách ủ chi tiết vào hố vôi, hoặc cát khô Nhiệt độ

ngừng hàn < 350oC

+ Nếu hàn gang bằng phương pháp hàn nguội thì gia nhiệt đến nhiệt độ 130

250oC

d, Phương pháp phun kim loại

+ Bản chất của phương pháp là đốt nóng dây kim loại đến nhiệt độ nóng chảy,

sau đó dùng không khí nén có áp suất cao (7 10 kg/cm2) để thổi kim loại nóngchảy đắp lên bề mặt chi tiết

- Ưu điểm: Đơn giản, dễ áp dụng, không làm phá hoại cấu trúc tinh thể chi tiết,

chiều dày đắp lớn (5 6 mm), giá rẻ

- Nhược điểm: Độ bám của kim loại hàn lên kim loại gốc kém, hạt kim loại bị ôxi hoá trong quá trình chuyển động Đối với các chi tiết làm việc trong điều

kiện tải trọng thay đổi theo chu kỳ thì không áp dụng phương pháp này

- Quy trình phun đắp.

Bước 1: Chuẩn bị chi tiết:

+ Tiện ren, làm lỗ để tăng độ bám dính.

+ Làm sạch hết gỉ, cáu cặn …của dây kim loại.

Bước 2: Phun, cần đảm bảo:

+ Cự ly phun hợp lý.

+ Áp lực khí ổn định

+ Vòng quay chi tiết hợp lý.

- Dựa vào việc đốt nóng dây kim loại người ta phân thành các phương pháp sau:

+ Phun kim loại bằng hồ quang.

+ Phun kim loại bằng ngọn lửa Ôxy – Axetylen.

+ Phun kim loại bằng dòng cao tần.

e, Phương pháp mạ điện

- Mạ điện được sử dụng trong trường hợp khi cần thiết phải có một lớp phủ

mỏng và bám chắc Trong sửa chữa tàu thủy, người ta thường sử dụng cácphương pháp phục hồi chi tiết bằng mạ điện sau đây: mạ thép, mạ crôm , mạniken, mạ kẽm, mạ thiếc

Bước 3: Phủ lớp kim loại mạ bằng điện phân.

Bước 4: Rửa trung hoà làm sạch bề mặt bằng phương pháp điện hoá Đánh bóng

bề mặt (nếu chi tiết cần độ bóng cao)

- Lựa chọn phương án phục hồi chi tiết tối ưu.

- Do cặp ma sát giữa piston và xilanh không đảm bảo độ kín khít với độ mòn

của cặp chi tiết nhỏ, do đó ta lựa chọn phương án mạ crôm để phục hồi kíchthước

- Ưu điểm: Phương pháp này là một phương pháp đã được ứng dụng khá lâu

trong việc phục hồi các chi tiết, đảm bảo được cơ tính hoạt động của cặp pistonxilanh bơm cao áp phải thường xuyên làm việc trong điều kiện ma sát lớn vìcrôm có khả năng chống mòn rất tốt Ngoài ra phương pháp này còn đảm bảotính đồng đều về cơ tính của vật liệu trên chi tiết được phục hồi Phù hợp vớihình thức sửa chữa tàu đơn chiếc phụ tùng thay thế thiếu thốn

- Nhược điểm: Phương pháp mạ crôm yêu cầu người thao tác phải có trình độ.

Ngoài ra nó chỉ thích hợp với các chi tiết cần phục hồi với chiều dày nhỏ Thờigian gia công dài với các chi tiết có chiều dày lớn

3.1.5 Lập quy trình sửa chữa

Bảng 3.1 Quy trình sửa chữa bơm cao áp

STT

Tên nguyên công

Vị trí làm việc

3

Vệ sinh chi tiêt

Phânxưởngs/c

Mắtthường

Thanh

Mạ trong thờigian t

piston và xi

Mũichống,mâmchấu bacặp

Panme đongoài,Panme đotrong

7

Đảm bảo đúng vịtrí từng bơm, khê

hở lắp ráp của cácchi tiết ma sát

Kiểm tra áp lực

Áp kế đo

áp suấtdầu rakhỏi BCA

3.2 Quy trình sửa chữa vòi phun

3.2.1 Kết cấu vòi phun

- Ưu điểm nổi bật của loại vòi phun này là diện tích tiếp xúc trực tiếp của đầuvòi phun với nhiệt độ cao bên ngoài nhỏ, do đó chính lượng nhiên liệu phun vàotrong động cơ cùng với nhiện liệu tuần hoàn qua vòi phun cũng đủ để làm mátcho vòi phun mà không cần hệ thống làm mát riêng Và động cơ có thể làm việcđược với nhiên liệu nặng ngay cả ở chế độ khởi động

Sơ đồ kết cấu của vòi phun:

1

a 3

2

4

5

6 7

8 9

10

Hình 3.5 Cấu tạo vòi phun nhiên liệu

1 Đường dầu vào 5 Đế trên lò xo 2 8 Van kim phun cấp 2

2 Lò xo 1 6 Lò xo 2 9 Thân kim phun

3 Đế lò xo 1 7 Đế dưới lò xo 2 10 Đầu vòi phun

4 Van kim phun cấp 1

Nguyên lý hoạt động

- Khi động cơ đang làm việc nhưng trong thời gian bơm cao áp không cấp nhiênliệu, áp suất nhiên liệu trong vòi phun bằng với áp suất nhiên liệu trong cơ cấu.Van kim phun cấp 1 đóng do tác dụng của lực lò xo 1 thắng được áp suất nhiênliệu trong vòi phun, làm cho lỗ “a” mở, nên nhiên liệu tràn ra ngoài qua lỗ “a”chứa đầy các không gian trống trong vòi phun và thoát ra ngoài và trở về cơ cấu.Như vậy khi bơm cao áp không cấp nhiên liệu cho vòi phun sẽ có một phầnnhiên liệu tuần hoàn qua vòi phun, phần nhiên liệu này sẽ làm mát cho vòi phun

- Khi bơm cao áp cấp nhiên liệu cho vòi phun áp suất nhiên liệu trong vòi phuntăng, áp suất nhiên liệu sẽ thắng sức căng lò xo 1 và nâng van kim phun cấp 1lên, lỗ “a” bị đóng lại, nhiên liệu sẽ tràn xuống phía dưới sẵn sàng phun vàoxilanh động cơ khi van kim phun cấp 2 mở Khi áp suất nhiên liệu trong vòiphun lớn hơn áp suất nâng kim phun (lực căng của lò xo 2) thì van kim phun cấp

2 mở và nhiên liệu phun vào xilanh động cơ

- Khi động cơ không làm việc nhiên liệu trong hệ thống luôn được hâm, do đónhiên liệu tuần hoàn qua vòi phun có tác dụng hâm nóng cho vòi phun và giữcho nhiên liệu tồn tại trong vòi phun có độ nhớt thích hợp Vì vậy đối với cácđộng cơ sử dụng loại vòi phun này cho phép động cơ có thể dùng nhiên liệunặng khi làm việc với phụ tải nhỏ, ngay cả khi động cơ dừng cũng không cầnphải chuyển sang nhiện liệu nhẹ

3.2.2 Điều kiện làm việc vòi phun

- Vòi phun là một chi tiết đặc biệt quan trọng trong hệ thống nhiên liệu của động

cơ đốt trong Trong quá trình làm việc của động cơ vòi phun chịu lực rất lớn,