Thuyết minh hệ thống bôi trơn (đầy đủ bản vẽ Autocad)

Thuyết minh thiết kế hệ thống bôi trơn kèm bản vẽ Autocad Bản vẽ Autocad đầy đủ từ sơ đồ hệ thống , chi tiết bánh răng , trục bơm , bản lắp của bơm và bầu lọc tinh ở động cơ đốt trong thuộc đồ án 3- thiết kế hệ thống động cơ đốt trong cho sinh viên ngành Kĩ thuật Ô Tô , Kĩ thuật cơ khí động lực.

Phần 1: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÔI TRƠN

1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống bôi trơn trong động cơ GG6-023 1.1.1 Nhiệm vụ:

Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến các bề mặt làm việc của các chi tiết để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của động cơ cũng như tăng tuổi thọ của các chi tiết

Công dụng của dầu nhờn:

- Bôi trơn các bề mặt ma sát: Khi động cơ làm việc dầu nhờn có vai trò chất liệu trung gian đệm vào giữa các bề mặt ma sát có chuyển động tương đối với nhau khiến cho các bề mặt ma sát không trực tiếp xúc với nhau

- Làm mát cổ trục: Khi động cơ làm việc công tổn thất do ma sát chuyển thành nhiệt làm nhiệt độ cổ trục tăng lên nhanh có thể phá hỏng điều kiện làm việc bình thường của động cơ gây nên bó kẹt giảm độ bền của các chi tiết, kích nổ trong động cơ,… để giảm nhiệt độ của các chi tiết này dầu từ hệ thống bôi trơn(có nhiệt độ thấp hơn) được dẫn tới các bề mặt có nhiệt độ cao để tải nhiệt

- Tẩy rửa mặt ma sát: Khi động cơ làm thường có các vảy tróc ra khỏi bề mặt, dầu nhờn sẽ cuốn trôi các vảy tróc sau đó được giữ lại ở các phần tử lọc của

hệ thống bôi trơn tránh cho bề mặt ma sát bị cào xước

- Bao kín khe hở: Khe hở các chi tiết như piston, xecmang, xy lanh dầu nhờn

có thể giảm lọt khí

- Chống ôxi hóa

1.1.2 Yêu cầu

Dầu nhờn phải đưa đến tất cả các vị trí cần bôi trơn, lưu lượng và áp suất dầu bôi trơn phải phù hợp với từng vị trí bôi trơn

Hệ thống bôi trơn phải đơn giản làm việc đáng tin cậy đảm bảo suất tiêu hao dầu nhờn là thấp nhất

1.2 Phân tích và lựa chọn các phương án

1.2.1 Phương án bôi trơn vung tung tóe

Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, nên giá thành thấp

Nhược điểm: Không đảm bảo an toàn cho động cơ vì khó đảm bảo lưu lượng dầu bôi trơn cho các bề mặt ma sát

Hình 3.1 Sơ đồ bôi trơn bằng phương pháp vung tung tóe.

1.2.2 Phương án bôi trơn cưỡng bức

1.2.2.1 Phương án bôi trơn cacte ướt.

Ưu điểm: Đảm bảo đủ lưu lượng dầu bôi trơn cho các bề mặt ma sát của động

cơ, hệ thống bôi trơn này có kết cấu đơn giản hơn hệ thống bôi trơn cacte khô, không có buồng chứa riêng nên làm cho kích thước động cơ gọn nhẹ hơn

Nhược điểm: Khi động cơ làm việc ở địa hình dốc, động cơ có thể thiếu dầu bôi trơn do phao không hút được dầu, dầu có thể tiếp xúc trực tiếp với khí cháy nên tuổi thọ của dầu bôi trơn giảm

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý phương pháp bôi trơn cacte ướt.

1 – Cacte; 2 – Lưới lọc; 3 – Bơm dầu; 4 – Van an toàn của bơm; 5 – Bầu lọc tinh; 6 – Van an toàn của bầu lọc dầu; 7 – Đồng hồ đo áp suất dầu; 8 – Đường dầu bôi trơn chính;

9 – Đường dầu bôi trơn trục khuỷu; 10 – Đường dầu bôi trơn trục cam; 11 – Bầu lọc tinh;

12 – Két làm mát dầu; 13 – Van hằng nhiệt; 14 – Đồng hồ đo nhiệt độ dầu bôi trơn; 15 –

Nắp dầu; 16 – Que thăm dầu

1.2.2.2 Phương án bôi trơn cacte khô.

Ưu điểm: Đảm bảo lưu lượng dầu bôi trơn cho các bề mặt ma sát, cacte không sâu nên động cơ thấp, tuổi thọ dầu được kéo dài nên chu kỳ thay dầu sẽ dài hơn, động cơ có thể làm việc lâu dài ở địa hình dốc mà không sợ thiếu dầu bôi trơn Nhược điểm: Hệ thống này có kết cấu phức tạp, gây khó khăn khi sửa chữa và thay thế phụ tùng, giá thành của động cơ cao

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý phương pháp bôi trơn cacte khô.

1 – Cacte; 2 – Bơm chuyển dầu; 3 – Bình chứa dầu; 4 – Lưới lọc; 5 – Bơm dầu đi bôi trơn; 6 – Bầu lọc thô; 7 – Đồng hồ đo áp suất; 8 – Đường bôi trơn chính; 9 – Đường bôi trơn trục khuỷu; 10 – Đường bôi trơn trục cam; 11 – Bầu lọc tinh; 12 – Đồng hồ đo nhiệt

độ dầu bôi trơn; 13 – Két làm mát dầu

1.2.3 Phương án pha dầu vào nhiên liệu

Ưu điểm: Phương án bôi trơn này khá đơn giản, nên giá thành thấp

Nhược điểm: Không an toàn cho động cơ do không đảm bảo lưu lượng dầu bôi trơn, dầu bôi trơn trong hỗn hợp đốt cháy cùng nhiên liệu nên dễ tạo ra muội than bám lên đỉnh piston ngăn cản quá trình tản nhiệt của piston, nếu dầu pha với tỷ lệ lớn dễ cháy sớm, kích nổ sớm, nếu pha dầu với tỷ lệ thấp sẽ gây bó kẹt trong động cơ

Lựa chọn phương án cho động cơ GG6-023

1.3 Sơ đồ và nguyên lý của hệ thống bôi trơn động cơ GG6-023

1.3.1 Sơ đồ hệ thống bôi trơn

Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống bôi trơn cacte ướt động cơ GG6-023

1 Bầu lọc tinh 9 Van xả

2 Đồng hồ nhiệt độ 10 Bầu lọc thô

3 Két làm mát 11 Đồng hồ áp suất

4 Van an toàn 12 Đường dầu chính

5 Khóa 13 Cổ chính trục khuỷu

6 Lưới lọc thô 14 Ổ đỡ trục cam

7 Bơm dầu 15 Con đội thủy lực

8 Van an toàn 16 Que thăm mức dầu

1.3.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn cacte ướt của động

cơ GG6-023

 Nguyên lý làm việc: Bơm dầu được dẫn động từ trục cam hoặc trục khuỷu Dầu trong cácte được hút vào bơm qua phao hút dầu 6 Phao 6 có lưới chắn để lọc sơ bộ những tạp chất có kích thước lớn Ngoài ra phao có khớp tùy động nên luôn nổi trên mặt thoáng để hút được dầu, kể cả khi động cơ nghiêng Sau bơm, dầu có áp suất cao (khoảng 10 kG/cm2) chia thành hai nhánh Một nhánh đến két 3 để làm mát rồi về cácte Nhánh còn lại qua bầu lọc thô 10 đến đường dầu chính 12 Từ đường dầu chính, dầu theo đường nhánh dầu tại cổ khuỷu đi bôi trơn trục khuỷu sau đó đến bơi trơn đầu to thanh truyền, chốt piston và theo đường dầu vào ổ đỡ để bôi trơn trục

cam , ngoài ra dầu còn đi qua dãy con đội thủy lực… Cũng từ đường dầu chính một lượng dầu khoảng 15 - 20% lưu lượng dầu chính đến bầu lọc tinh 1 Tại đây những phần tử tạp chất nhỏ được giữ lại nên dầu được lọc rất sạch Sau khi ra khỏi bầu lọc tinh áp suất nhỏ dầu được chảy về cácte 1

 Van an toàn 8 có tác dụng trả dầu về phiá trước bơm khi động cơ làm việc ở tốc độ cao Bảo đảm áp suất dầu trong hệ thống không đổi ở mọi tốc độ làm việc của động

cơ

 Khi bầu lọc thô 10 bị tắc, van an toàn 6 của bầu lọc thô sẽ mở, dầu bôi trơn vẫn lên được đường ống chính Bảo đảm cung cấp lượng dầu đầy đủ để bôi trơn các bề mặt

ma sát

 Khi nhiệt độ quá cao (khoảng 80C) do độ nhớt giảm, van khống chế lưu lượng 4 sẽ đóng hoàn toàn để dầu qua két làm mát rồi trở về cácte

 Hệ thống bơi trơn cácte ướt có điểm hạn chế là do dầu bôi trơn chứa hết trong cácte, nên cácte sâu và làm tăng chiều cao động cơ Dầu bôi trơn tiếp xúc với khí cháy nên gỉam tuổi thọ của dầu

 Phạm vi sử dụng: Hầu hết các loại động cơ đôt trong ngày nay đều dùng phương án bôi trơn cưỡng bức do dầu nhờn trong hệ thống bôi trơn được bơm dầu đẩy đến các bề mặt ma sát dưới một áp suất nhất định nên có thể đảm bảo yêu cầu bôi trơn, làm mát

và tẩy rửa mặt ma sát của ổ trục Nói chung hệ thống bôi trơn cácte ướt thường dùng trên động cơ ôtô làm việc trong địa hình tương đối bằng phẳng (vì ở loại này khi động

cơ làm việc ở độ nghiêng lớn, dầu nhờn dồn về một phía khiến phao hút dầu bị hẫng)

1.4 Kết cấu các bộ phận chính trong hệ thống bôi trơn động cơ GG6-023

1.4.1 Bơm dầu động cơ GG6-023

1.4.1.1 Công dụng.

Bơm dầu có nhiệm vụ cung cấp một lượng dầu nhờn liên tục dưới áp suất cao tới các bề mặt ma sát để bôi trơn, làm mát, tẩy rửa các bề mặt ma sát

1.4.1.2 Yêu cầu.

- Phải cung cấp lượng dầu bôi trơn thích hợp tới các bề mặt ma sát

- Bơm dầu phải cung cấp dầu một cách ổn định

- Kết cấu đơn giản gọn nhẹ, dễ bảo dưỡng dễ sửa chữa, có độ bền cao chịu được mài mòn rung xóc, tính kinh cao

1.4.1.3 Phân tích.

Trên động cơ GG6-023 sử dụng bơm ăn khớp trong do bơm bánh răng ăn khớp trong quá trình làm việc không gây ra tiếng ồn như bơm bánh răng ăn khớp ngoài, tuy nhiên áp suất đầu ra nhỏ nhưng vẫn đảm bảo cung cấp đủ dầu bôi trơn cho hệ thống

Hình 3.5 Bơm dầu bánh răng ăn khớp trong.

1 – Thân bơm, 2 – Bánh răng bị động, 3 – Đường dầu vào, 4 – Bánh răng chủ động ,

5 – Trục chủ động, 6 – Bánh răng chủ động, 7 – Rãnh dẫn dầu 8 – Đường dầu ra Nguyên lý làm việc: Dầu từ đường áp lực thấp được hai bánh răng guồng sang tạo nên áp lực cao cho dòng chảy, để tránh hiện tượng chèn dầu giữa các bánh răng khi vào khớp trên mặt dầu của nắp bơm có phay rãnh triệt áp Ngoài ra trên bơm có van an toàn nếu áp suất trên đường dầu vượt quá giới hạn cho phép van sẽ được mở nhờ áp suất dầu

1.4.2 Lọc dầu của động GG6-023

Trong động cơ GG6-023 có hai bầu lọc: bầu lọc thô và bầu lọc tinh Bầu lọc thô được lắp trực tiếp trên đường dầu đi bôi trơn sau khi dầu đi ra khỏi bầu lọc thô dầu

sẽ trực tiếp đi bôi trơn các bề mặt ma sát còn bầu lọc tinh được lắp trên nhánh rẽ và lượng dầu đi qua bầu lọc tinh không quá 20% lượng dầu toàn mạch dầu sau khi đi qua bầu lọc tinh sẽ trở về cacte

1.4.2.1 Công dụng

Lọc thô: Làm sạch cặn bẩn có kích thước lớn (lớn hơn 0,03mm) được bố trí ngay sau bơm dầu có van an toàn kèm theo Toàn bộ dầu trước khi bôi trơn đều phải

đi qua bầu lọc thô Nếu bầu lọc thô bị tắt, lượng dầu qua bầu lọc rất nhỏ và áp suất trước bầu lọc thô tăng lên làm cho van toàn mở, dầu đi qua van an toàn đến đường dầu bôi trơn chính để đảm bảo lượng dầu đến các bề mặt ma sát

Lọc tinh: Có nhiệm vụ làm sạch nước, các tạp chất có kích thước rất nhỏ ( nhỏ hơn 0,1μm) được bố trí trên nhánh rẻ.m) được bố trí trên nhánh rẻ

1.4.2.2 Kết cấu bầu lọc.

Bầu lọc dầu động cơ GG6-023 sử dụng kiểu thấm: có nguyên lý hoạt động như sau, dầu có áp suất cao chui qua các khe hở của phần tử lọc, do đó các hạt có đường kính lớn hơn kích thước khe hở sẽ được giữ lại không cho chui qua phần tử lọc, vì vậy lọc được lọc sạch Dầu bẩn theo đường dầu 3 vào trong lọc, vật liệu lọc 6 sẽ giữ lại các cặn bẩn và cho dầu sạch thấm qua và đi vào đường dầu 4 để đi bôi trơn các

chi tiết trong động cơ (bầu lọc thô) hoặc chảy về cacte (bầu lọc tinh) Van 5 có tác dụng ngăn cản dầu chảy ra khỏi bầu lọc khi đặt bầu lọc nằm ngang hoặc lật úp Khi bầu lọc bị tắt áp suất dầu tăng lên van an toàn 7 sẽ mở

Hình 3.6 Kết cấu bầu lọc

a Sơ đồ lắp bầu lọc thấm, b Một số vật liệu dùng làm lõi lọc, c Kết cấu bầu lọc

1 – Thân bầu lọc, 2 – Vòng đệm, 3 – Đường dầu vào, 4 – Đường dầu ra, 5 – Van kiểm

tra, 6 – Vật liệu lọc, 7 – Van an toàn

Sự khác nhau cơ bản của bầu lọc tinh và bầu lọc thô của động cơ GG6-023 là vật liệu lọc Đối với bầu lọc tinh của động cơ GS4 – 024 sử dụng vật liệu bằng giấy

có thể lọc được những chất bản rất nhỏ, với loại vật liệu lọc là giấy thì sau một thời gian sử dụng phải thay thế, không dùng lại được Với bầu lọc thô của động cơ này vật liệu lọc được dùng là lưới lọc, với vật liệu này ta có thể bảo dưỡng và dùng lại được

Ưu điểm: Khả năng lọc tốt, lọc sạch

Nhược điểm: Kết cấu tương đối phức tạp và thời gian sử dụng ngắn

1.4.3 Két làm mát

1.4.3.1 Nhiệm vụ.

Trong quá trình làm việc của động cơ nhiệt độ dầu bôi trơn tăng lên không ngừng do những nguyên nhân sau: Dầu phải làm mát cổ trục, tải nhiệt lượng sinh ra trong quá trình ma sát của ổ trục Dầu tiếp xúc với các chi tiết có nhiệt độ cao, nhất

là làm mát đỉnh piston Nên nhiệm vụ của két làm mát dầu là đảm bảo nhiệt độ làm việc của dầu bôi trơn ổn định, giữ cho độ nhớt của dầu không đổi, đảm bảo khả năng bôi trơn

1.4.3.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc.

Két làm mát dầu bôi trơn trên động cơ GG6-023 sẽ dùng không khí để làm mát Cấu tạo của két làm mát bao gồm 2 khoang chứa trên và dưới (số 2 và 1), được nối với nhau bằng ống thép 3 có tiết diện hình ô van Xung quanh các ống này có những tấm lá thép nhỏ để tăng hiệu quả tản nhiệt Trong động cơ GG6-023 két làm mát dầu bôi trơn được bố trí trước két làm mát nước Dầu khi đi qua các ống 3 dầu được làm mát nhờ luồng gió thổi qua các cánh tản nhiệt

Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý của két làm mát dầu bôi trơn động cơ GG6 – 023

1.4.4 Thông gió hộp trục khuỷu

1.4.4.1 Nhiệm vụ.

Khi động cơ làm việc khí cháy từ buồng cháy thường lọt xuống hộp trục khuỷu Điều đó dễ làm cho dầu nhờn bị ổ nhiễm và phân hủy do các tạp chất cháy đem xuống Có hiện tượng lọt khí nên nhiệt độ bên trong hộp khuỷu tăng lên là hại đến tính hóa lý của dầu bôi trơn

Nên nhiệm vụ của thông gió hộp trục khuỷu là để tránh những tác hại được nêu

ở trên

1.4.4.2 Kết cấu.

Trong động cơ thiết kế GG6-023 sử dụng thông gió kiểu kín, lợi dụng độ chân không trong quá trình nạp để khí trong hộp trục khuỷu lưu động vào đường nạp của động cơ

Hình 3.8 Sơ đồ thông gió trục khuỷu kiểu thông gió kín.

1 - Ống đổ dầu và thông gió, 2 - Ống thông gió về đường nạp

- Ưu điểm: Phương án thiết kế này chống được lượng dầu bị ổ nhiễm và hiệu quả thông gió rất cao

- Nhược điểm: Phương án thiết kế này sẽ đưa hơi dầu bôi trơn và khí cháy đi vào đường nạp nên làm cho xupap và xy lanh bị nóng muộn, khiến xy – lanh

bị mòn nhiều

1.4.5 Đồng hồ đo áp suất dầu

Để theo dõi áp suất dầu trong hệ thống bôi trơn trong quá trình làm việc người

ta thường sử dụng một cảm biến áp suất dầu lắp trên đường dầu bôi trơn chính, từ

đó báo tín hiệu lên đồng hồ bố trí trên tablô Để kịp thời báo cáo sự cáo, trục trặc trong hệ thống bôi trơn hoặc hết dầu ta bố trí thêm đèn báo hiệu màu đỏ

1.5 Tính toán hệ thống bôi trơn động cơ GG6-023

1.5.1 Tính toán lưu lượng dầu bôi trơn và lưu lượng bơm dầu

Việc tính toán bơm dầu nhằm mục đích xác định các thông số cơ bản của bơm:

+ Các thông số về bánh răng chủ động và bị động của bơm: mođun, số vòng quay, chiều dày bánh răng, đường kính vòng đỉnh, chân răng

+ Công suất bơm: Nb

Để xác định được các thông số, kích cơ bản trên của bơm dầu bôi trơn,ta phải xác định được lưu lượng dầu bôi trơn cần thiết để bôi trơn

cung cấp Vb

Từ lưu lượng của bơm ta sử dụng các công thức tính liên quan để xác định các kích thước chi tiết của bơm

1.

5 1 .1 Lượng nhiệt dầu mang đi:

Lưu lượng dầu dùng để bôi trơn các bề mặt ma sát được xác định bằng phương pháp cân bằng nhiệt của động cơ theo tài liệu [2], vì nhiệt lượng do dầu nhờn tải đi phụ thuộc nhiều vào trạng thái nhiệt của ổ trục và tổng nhiệt lượng do nhiên liệu cháy trong xilanh sinh ra

Qt

Theo số liệu thực nghiệm, đối với các loại động cơ đốt trong ngày nay, nhiệt lượng do dầu đem đi Qd thường chiếm khoảng 1,5÷2% tổng

xác định Qd theo công thức sau:

Qd = (0,0150,02) Qt [kcal/h]

Chọn Qd = 0,015Qt

Qt =

632 N e

η e [kcal/h]

Với ηe – Hiệu suất có ích của động cơ đốt trong: ηe = (0,25 ÷ 0,35),

Suy ra: Qd =632.200 0,0150,3 = 6320 [kcal/h]

1.

5 1 .2 Lượng dầu cần thiết để bôi trơn các bề mặt ma sát:

Lưu lượng dầu cần thiết để bôi trơn các bề mặt ma sát phụ thuộc

bôi trơn , và tỷ nhiệt của dầu Cd, , được xác định thông qua công thức sau:

Vd =

Q d ρ.C d Δtt [l/h]

Vd = 0,85.0,5.106320 = 1487 [l/h]

Với: td = (1015) [0C] : Khoảng chênh nhiệt độ

Cd = 0,5 [kcal/kg0C] : Tỷ nhiệt của dầu

d  0,85 [kg/l] : Khối lượng riêng của dầu

1.

5 1 .3 Xác định lưu lượng của bơm dầu:

Để đảm bảo cung cấp lượng dầu bôi trơn tới các bề mặt ma sát nói

lần Do đó

nghiệm:

V'b= (2÷3,5).Vd

V'b = 3 Vd = 3 1487 = 4461[l/h] = 1,24.10−3 [m3/s¿

V'b= b.Vb , vì vậy Vb được xác định :

[m

3

/s¿

Vì ta sử dụng bơm bánh răng nên bơm có hiệu suất thủy lực là:

b= 0,7÷0,8

¿1, 24 10−3

0,8 =1,55.10−3 [m3/s¿ = 5580 [l/h]

1.2 1 .4 Xác định kích thước bơm dầu:

Gồm các thông số: mođun bánh răng: m, số vòng quay bánh răng

đường kính vòng đỉnh răng: De, chiều cao răng:h, đường kính chân răng: Dc, áp suất đầu ra bơm: pr, áp suất đầu vào bơm: Pv, công suất bơm: Nb