Máy Tàu thủy (2020) - PDF.pdf

Máy Tàu thủy (2020) - PDF.pdf Máy Tàu thủy (2020) - PDF.pdf Máy Tàu thủy (2020) - PDF.pdf Máy Tàu thủy (2020) - PDF.pdf Máy Tàu thủy (2020) - PDF.pdf Máy Tàu thủy (2020) - PDF.pdf Máy Tàu thủy (2020) - PDF.pdf Máy Tàu thủy (2020) - PDF.pdf Máy Tàu thủy (2020) - PDF.pdf

2

MỤC LỤC

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY 9

1.1: Các loại tàu thông dụng hiện nay: 9

1.2: Khái niệm và phân loại máy tàu thuỷ 12

1.2.1: Khái quát về hệ thống động lực tàu thuỷ 12

1.2.2: Phân loại các thiết bị của hệ động lực tàu thuỷ theo chức năng 13

Chương 2: ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY 19

2.1: Những định nghĩa và khái niệm cơ bản 19

2.2: Những bộ phận chính của động cơ đốt trong kiểu piston 19

2.3: Nguyên lý làm việc: 22

2.4: Ưu nhược điểm của động cơ đốt trong 22

2.4.1: Ư u điểm: 22

2.4.2: Nhược điểm: 23

2.5: Động cơ 4 kỳ 23

2.5.1: Sơ đồ và nguyên lý hoạt động theo chu trình lý thuyết 23

2.5.2: Các nhận xét về chu trình lý thuyết: 26

2.6: Động cơ 2 kỳ 26

2.6.1: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ 2 kỳ quét vòng 27

2.6.2: Đặc điểm cấu tạo của động cơ 2 kì quét vòng 27

2.6.3: Sơ đồ cấu tạo của động cơ diesel 2 kỳ quét thẳng 30

2.6.4: Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 2 kỳ quét thẳng 30

2.7: So sánh động cơ diesel 2 kỳ và động cơ diesel 4 kỳ 31

2.8: Kết cấu của động cơ diesel 32

2.8.1: Kết cấu phần tĩnh động cơ diesel 32

2.8.2: Kết cấu phần động động cơ diesel 39

2.9: HỆ THỐNG PHỤC VỤ ĐỘNG CƠ 53

2.9.1: Hệ thống nhiên liệu 53

2.9.2: Hệ thống bôi trơn 62

2.9.3: Hệ thống làm mát 66

3

2.9.4: Hệ thống khởi động - đảo chiều 69

2.10: KHAI THÁC ĐỘNG CƠ 73

2.10.1: Khởi động động cơ 73

2.10.2: Vận hành động cơ diesel khi làm việc ở các chế độ khai thác 79

2.10.3: Dừng động cơ và bảo dưỡng khi động cơ không làm việc 81

Chương 3: NỒI HƠI TÀU THỦY 84

3.1: Định nghĩa và phân loại nồi hơi tàu thủy 84

3.2: Các thông số chính của nồi hơi tàu thủy 84

3.2.1: Áp suất 84

3.2.2: Nhiệt độ 85

3.2.3: Sản lượng hơi 85

3.2.4: Nhiệt lượng có ích 86

3.2.5: Hiệu suất nồi hơi 86

3.2.6: Suất tiêu hao nhiên liệu 86

3.2.7: Diện tích hấp nhiệt 86

3.2.8: Dung tích buồng đốt 87

3.3: Nồi hơi ống lửa 87

3.3.1: Nguyên lí kết cấu 87

3.3.2: Nguyên lý hoạt động 88

3.4: Nồi hơi ống nước 88

3.4.1: Nguyên lí kết cấu 89

3.4.2: Nguyên lí làm việc 90

3.5: Nồi hơi liên hợp ống lửa - ống nước 90

3.5.1: Nguyên lý kết cấu 90

3.5.2: Nguyên lí làm việc 91

3.6: Nồi hơi liên hợp phụ khí xả 92

3.6.1: Nguyên lý kết cấu 92

3.6.2: Nguyên lí làm việc 92

3.6.3: Một số loại nồi hơi liên hợp phụ - khí xả trên tàu thủy: 93

4

3.7: Các thiết bị an toàn và kiểm tra của nồi hơi 95

3.7.1: Van an toàn nồi hơi: 95

3.7.2: Ống thuỷ 99

3.7.3: Thiết bị chỉ báo và điều khiển mực nước nồi hơi 100

3.8: Nước nồi hơi 102

3.9: Chất đốt của nồi hơi 103

3.9.1: Khái niệm 103

3.9.2: Tính chất của dầu đốt nồi hơi: 104

3.10: Quy trình khai thác nồi hơi 105

3.10.1: Chuẩn bị nhóm lò 105

3.10.2: Khởi động nồi hơi 106

3.10.3: Ủ và tắt nồi hơi 107

3.11: Vệ sinh và bảo dưỡng nồi hơi 107

Chương 4: TUA-BIN TÀU THỦY 109

4.1: Nguyên lí cấu tạo và nguyên lý làm việc của tua-bin hơi nước 109

4.1.1: Cấu tạo 109

4.1.2: Nguyên lý hoạt động 110

4.1.3: Đặc điểm và phân loại tua-bin tàu thuỷ 111

4.2: Một số tua-bin thường dùng trên tàu thủy 113

4.2.1: Tua-bin xung kích 113

4.2.2: Tua-bin phản kích 115

4.2.3: Tua-bin hỗn hợp 116

4.3: Các hệ thống phục vụ tua-bin tàu thuỷ 118

4.3.1: Hệ thống an toàn và bảo vệ tua-bin chính 118

4.3.2: Hệ thống bôi trơn 119

4.3.3: Hệ thống bao và hút hơi để làm kín tua-bin 119

4.3.4: Hệ thống sấy nóng tua-bin 119

4.3.5: Hệ thống xả nước đọng của Tua-bin 119

4.3.6: Hệ thống điều chỉnh công suất tua-bin 119

5

4.4: Vận hành khai thác tua-bin hơi 120

4.4.1: Chuẩn bị chung cho hệ động lực Tua-bin: 120

4.4.2: Khởi động tua-bin 120

4.4.3: Vận hành tổ hợp tua-bin khi tàu chạy 121

4.4.4: Vận hành tổ hợp tua-bin khi ma nơ 121

4.4.5: Dừng tổ hợp tua-bin 121

Chương 5: MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 123

5.1: Các khái quát chung về máy lạnh tàu thuỷ 123

5.1.1: Nhiệm vụ 123

5.1.2: Ứng dụng 123

5.1.3: Công chất dùng trong máy lạnh 123

5.2: Hệ thống lạnh dùng chu trình hơi 125

5.2.1: Sơ đồ nguyên lí của hệ thống 125

5.2.2: Nguyên lí làm việc 126

5.2.3: Biểu diễn chu trình trên đồ thị nhiệt động 126

5.3: Khai thác hệ thống lạnh 127

5.3.1: Quy trình khởi động 127

5.3.2: Dừng hệ thống lạnh 127

5.4: Bảo dưỡng hệ thống lạnh 128

5.4.1: Phá băng dàn bay hơi 128

5.4.2: Xả không khí (xả Air): 128

5.4.3: Nạp bổ sung dầu nhờn: 128

5.4.4: Nạp bổ sung công chất: 129

5.4.5: Vệ sinh bầu ngưng: 129

5.4.6: Xả dầu nhờn: 129

5.4.7: Vệ sinh các phin lọc: 129

5.5: ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÊN TÀU THỦY 130

5.5.1: Giới thiệu chung 130

5.5.2: Kết cấu hệ thống 130

6

5.5.3: Phân loại các máy điều hòa không khí 131

Chương 6: MÁY PHỤ TÀU THỦY 132

6.1: Máy thủy lực 132

6.1.1: Phân loại máy thủy lực 132

6.1.2: Định nghĩa và phân loại bơm 132

6.1.3: Một số loại bơm thông dụng 133

6.2: Máy nén khí 144

6.2.1: Đặc điểm cấu tạo: 144

6.2.2: Nguyên lí làm việc: 146

6.3: Máy lọc dầu 146

6.3.1: Khái quát chung 146

6.3.2: Sơ đồ hệ thống lọc li tâm (FO) 147

6.3.3: Kết cấu máy lọc li tâm 147

6.3.4: Nguyên lí hoạt động 149

6.4: Máy phân ly dầu nước 150

6.4.1: Giới thiệu chung 150

6.4.2: Nguyên lí kết cấu và nguyên lí làm việc của máy phân li dầu nước 151

6.5: Thiết bị chưng cất nước ngọt 152

6.5.1: Kết cấu cơ bản 152

6.5.2: Nguyên lí làm việc 152

Chương 7: CÁC HỆ THỐNG TÀU THỦY 154

7.1: Khái quát chung 154

7.2: Hệ thống nước dằn tàu (Ballast) 154

7.2.1: Nhiệm vụ: 154

7.2.2: Sơ đồ hệ thống: 154

7.2.3: Nguyên lí làm việc: 155

7.3: Hệ thống la canh (Bilge) 155

7.3.1: Nhiệm vụ 155

7.3.2: Sơ đồ hệ thống và nguyên lí làm việc 156

7

7.4: Hệ thống cứu hoả (Fire fighting system) 156

7.4.1: Nhiệm vụ và các phương pháp cứu hoả 156

7.4.2: Hệ thống cứu hoả dùng nước 157

7.4.3: Hệ thống cứu hỏa dùng CO2 158

7.5: Hệ thống nước sinh hoạt 159

7.5.1: Hệ thống nước ngọt sinh hoạt 159

7.5.2: Hệ thống nước mặn vệ sinh 160

Chương 8: CÁC HỆ THỐNG TRÊN BOONG 162

8.1: Tổng quan 162

8.2: Thiết bị lái tàu thuỷ 162

8.2.1: Khái niệm chung 162

8.2.2: Phân loại 162

8.2.3: Các yêu cầu chung với thiết bị lái 162

8.2.4: Hệ thống lái thuỷ lực 163

8.3: Thiết bị tời neo 165

8.3.1: Các yêu cầu đối với một số chi tiết hệ thống neo tời 165

8.3.2: Hệ thống truyền động tời - neo 166

8.3.3: Hệ thống tời- neo thuỷ lực 167

8.4: Thiết bị cẩu - trục 168

8.4.1: Truyền động điện - cơ khí cho máy cẩu 168

8.4.2: Truyền động thuỷ lực cho máy cẩu 169

Chương 9: HỆ TRỤC VÀ CHÂN VỊT 170

9.1: Hệ trục 170

9.1.1: Khái quát về hệ trục 170

9.1.2: Sơ đồ hệ trục và các thiết bị 170

9.2: Chân vịt 172

9.2.1: Chân vịt định bước 172

9.2.2: Chân vịt biến bước 173

TÀI LIỆU THAM KHẢO 174

8

9

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY

INTRODUCTION TO SHIPS AND MACHINERY

1.1: Các loại tàu thông dụng hiện nay:

 Tàu chở hàng bách hóa (Multipurpose ship)

Hình 1-1 : Multi- purpose ship

 Tàu chở hàng container (Container Ship)

Hình 1-2 : Tàu container

 Tàu ropax- roro

10

Hình 1-3 : Tàu ropax

 Tàu chở, dầu hóa chất, khí hóa lỏng

Hình 1-4 : Tàu chở dầu, hóa chất

12

Hình 1-7 : Tàu đánh cá

1.2: Khái niệm và phân loại máy tàu thuỷ

1.2.1: Khái quát về hệ thống động lực tàu thuỷ

Hệ thống động lực tàu thủy là hệ thống các thiết bị có nhiệm vụ duy trì tốc độ, phương hướng cho hoạt động của tàu và các thiết bị động lực phụ, bảo đảm sự hoạt động của tàu, thuyền viên, hành khách

Hệ động lực tàu thuỷ là một tập hợp các thiềt bị để thực hiện các quá trình biến đổi năng lượng hoá học của nhiên liệu thành nhiệt năng, cơ năng hay điện năng nhằm đảm bảo tất cả các nhu cầu cần thiết cho tàu và hệ động lực

Trong thành phần của hệ động lực nói chung gồm có các động cơ chính và các động

cơ phụ, cơ cấu truyền động, hệ trục và các hệ thống khác nhau đê phục vụ trực tiếp hoặc gián tiếp cho động cơ Ngoài ra trong hệ động lực còn có các thiết bị để kiểm tra điều khiển tự động trực tiếp hoặc từ xa các chế độ làm việc của từng thành phần trong hệ

Hệ trục trong thiết bị động lực tàu thủy bảo đảm truyền cơ năng từ mặt bích của hộp giảm tốc hay của động cơ đến chân vịt Trong thành phần của hệ trục thường bao gồm các đoạn trục, khớp nối, các ổ đỡ và ổ chặn lực dọc trục, cơ cấu phanh và các thiết bị đo mômen xoắn

Mỗi một hệ thống động lực là một tập hợp các cơ cấu và các thiết bị phụ, các tuyến ống dẫn, các van điểu chỉnh, các dụng cụ đo và kiểm tra Mỗi hệ thống có một chức năng riêng nhằm cung cấp một trong các môi chất công tác như nước, nhiên liệu, dầu, khí nén

và các môi chất khác Xuất phát từ những nhiệm vụ chính, hệ động lực Diesel có các hệ thống như: hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát, hệ thống khởi động bằng khí nén, hệ thống nạp - thải Ngoài ra, các hệ thống phục vụ tàu như hệ thống cứu hoả, hệ thống chiếu sáng, hệ thống cấp nước sinh hoạt, hệ thống gió, hệ thống điều hoà nhiệt độ v.v… đồng thời ở mức độ nào đó có liên quan với các hệ thống động lực

1.2.2: Phân loại các thiết bị của hệ động lực tàu thuỷ theo chức năng

Hệ động lực chính (thiết bị đẩy tàu)

Hệ động lực phụ

Hệ thống tàu thủy

Hệ thống máy- thiết bị trên boong

1.2.2.1 Hệ động lực chính (Marine Propulsion Plant)

Hệ động lực chính là hệ thống các thiết bị bảo đảm tốc độ, phương hướng cho con tàu hoạt động trong các điều kiện khai thác

Thiết bị đẩy tàu bao gồm:

- Máy chính: ( ME -Main Engine)

14

Máy chính có nhiệm vụ sinh công tạo lực đẩy tàu (Diesel, tua bin hơi, tua bin

khí )

- Thiết bị truyền động (Power Transmission)

Thiết bị truyền động có nhiệm vụ tiếp nhận công suất từ động cơ chính truyền cho thiết bị đẩy tàu ( hệ trục, gối đỡ, bộ giảm tốc, thiết bị nối trục, các thiết bị truyền dẫn điện )

Máy chính là động cơ Diesel lai chân vịt Máy chính có thể là động cơ thấp tốc, cao tốc hoặc trung tốc, có thể đảo chiều hoặc không đảo chiều

Hệ động lực chính Diesel lai chân vịt được truyền động có thể trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua ly hợp, qua hộp số đảo chiều hoặc truyền động điện, truyền động thủy lực Chân vịt có thể là loại chân vịt biến bước hoặc định bước

Hệ động lực chính Diesel có thể dùng một động cơ lai 1 chân vịt, có thể hoặc không qua ly hợp (truyền động trực tiếp) hoặc hai động cơ lai một chân vịt hoặc nhiều động cơ lai thứ tự nhiều chân vịt

Hệ động lực chính Diesel có thể sử dụng nhiều máy (HĐLNM) để lai chân vịt Trên các HĐL này dùng một bộ truyền động hộp số Bộ truyền động hộp số đóng vai trò

bộ góp mômen, góp công suất của các động cơ thành phần Bộ góp cho phép một hoặc nhiều động cơ có thể hoạt động riêng biệt hoặc đồng thời cùng lai một chân vịt

Các động cơ trong hệ động lực tàu thuỷ thường được sử dụng, lắp đặt là động cơ đốt trong (ĐCĐT) và tua-bin hơi (TBH) Ngoài ra người ta còn dùng tua-bin khí (TBK) hoặc các tua-bin chạy bằng năng lượng nguyên tử để dẫn động cho các thiết bị khác trên một số tàu chuyên dụng, tuy nhiên số lượng các loại tàu này rất ít Ngoài ra, những năm gần đây một số nước có ngành đóng tàu tiên tiến đã chế tạo thành công loại tàu chạy trên đệm khí

Trên tàu hàng dùng rộng rãi các động cơ Diesel thấp tốc với khả năng tăng áp cao giúp tăng lượng không khí và nhiên liệu cung cấp vào xi lanh, qua đó giúp làm tăng công suất của động cơ trên cơ sở các kích thước cơ bản của động cơ không đổi

Để giảm khối lượng và kích thước hệ động lực, làm đơn giản hơn quá trình khai thác và bảo dưỡng sửa chữa trên thế giới đã áp dụng một số loại động cơ Diesel trung tốc, thấp tốc hành trình dài hoặc siêu dài

15

- Thiết bị đẩy (Propulsor) Thiết bị đẩy có nhiệm vụ tạo lực đẩy cho con tàu (chân vịt,

chong chóng, guồng quay )

Hình 1.8 Sơ đồ các thiềt bị cơ bản trong buồng

máy tàu thuỷ

Hệ động lực chính Diesel có thể dùng một động cơ lai 1 chân vịt, có thể hoặc không qua ly hợp (truyền động trực tiếp) hoặc hai động cơ lai một chân vịt hoặc nhiều động cơ lai thứ tự nhiều chân vịt

Hệ động lực chính Diesel có thể sử dụng nhiều máy (HĐLNM) để lai chân vịt Trên các HĐL này dùng một bộ truyền động hộp số Bộ truyền động hộp số đóng vai trò

bộ góp mômen, góp công suất của các động cơ thành phần Bộ góp cho phép một hoặc nhiều động cơ có thể hoạt động riêng biệt hoặc đồng thời cùng lai một chân vịt

 Hệ động lực chính năng lượng nguyên tử: sử dụng năng lượng nguyên tử

1.2.2.2 Hệ động lực phụ (Engine auxiliary systems)

Các thiết bị động lực phụ có nhiệm vụ cung cấp năng lượng cho tàu khi hành trình, làm hàng, sinh hoạt của thuyền viên và dự trữ, bao gồm:

- Tổ máy phát điện (Generators)

Tổ máy phát điện hay trạm phát thường do động cơ Diesel phụ (AE -Auxiliary Engine hay GE – Generation Engine) hoặc máy chính lai Trạm phát có nhiệm vụ cung cấp điện phục vụ cho sinh hoạt và cho các thiết bị phục vụ cho máy chính hoạt động, cả thiết bị phục vụ cho sản xuất, sửa chữa (cẩu, máy hàn )

17

- Hệ thống không khí nén (Air High Pressure System)

Hệ thống khí nén có nhiệm vụ cung cấp không khí cho khởi động cơ, các hệ thống

tự động điều khiển, vệ sinh, sửa chữa, động cơ nâng hạ xuồng cứu sinh

Hệ thống bao gồm các máy khí nén, bình chứa, hệ thống đường ống, các van chặn, van giảm áp, van an toàn, phin lọc

- Hệ thống nước ngọt sinh hoạt, nước biển vệ sinh (Water Feed Systems)

- Nồi hơi phụ (Auxiliary Boiler)

Nồi hơi phụ có nhiệm vụ sản ra hơi cung cấp cho sinh hoạt của thuyền viên, hành khách và các máy móc và thiết bị phụ như hâm sấy dầu, nước…

1.2.2.3 Hệ thốngphục vụ tàu thủy (Ship’s Systems)

Các thiết bị đảm bảo an toàn trên tàu có nhiệm vụ phòng chống những sự cố xảy

ra trên tàu đảm bảo cho tàu được hoạt động an toàn

- Hệ thống cứu hỏa: (Fire fighting system)

- Hệ thống lacanh: (Bilge system)

- Hệ thống balát: (Ballast system)

- Trang bị cứu sinh: xuồng cứu sinh, phao bè, áo phao

- Thiết bị phục vụ sưả chữa: máy tiện, máy hàn, máy khoan

- Phụ tùng thay thế, vật liệu sửa chữa, dự trữ

- Hệ thống thông tin liên lạc: điện thoại, chuông, còi, tay chuông truyền lệnh (Telegraf)

Hệ thống thiết bị phục vụ sinh hoạt bao gồm các thiết bị đảm bảo đời sống thuyền viên và hành khách trên tàu:

- Hệ thống thông gió, sưởi ấm (Ventilation , heat exchanger)

- Điều hòa không khí, quạt gió (Air-conditioning )

- Máy lạnh thực phẩm, kho lạnh thực phẩm (Refrigeration System )

- Hệ thống chiếu sáng ( Navigational Lights )

1.2.2.4 Hệ thống máy- thiết bị trên boong (Deck Machinery and Hull Equipments)

Các thiết bị trên boong bao gồm: Hệ thống tời neo, tời lái, cẩu, thiết bị chằng buộc

18

1.2.2.5 Tự động hóa máy tàu thủy:

Các con tàu được trang bị các hệ thống thiết bị tự động để tăng khả năng hoạt

động tự động cho các máy móc, thiết bị, nâng cao tính an toàn, tin cậy và hiệu quả khai

thác cho con tàu và máy móc trên tàu

Hiện nay, trên tàu có hai mức tự động hóa:

Mức A1 - Tàu được tự động hoá, không cần trực ca ở buồng máy và trung tâm

điều khiển (control center)

Mức A2 - Tàu được tự động hoá, việc điều khiển máy móc, thiết bị ở buồng máy

được thực hiện từ xa tại buồng điều khiển (control room)

Hiện nay hầu hết các tàu vận tải biển của các công ty vận tải biển trong nước, mức

độ tự động hoá đều ở dưới mức A2 Thực tế là các tàu nhỏ cũ thì hầu như không có tự

động Các tàu lớn hơn nhưng có tuổi khá cao tuy có mức độ tự động A2 song chúng làm

việc không tin cậy Từ đó người khai thác thường xuyên phải trực ca dưới buồng máy và

vận hành khai thác tại máy

Các tàu đóng mới ngày nay có mức độ tự động hoá cao Trên các tàu này các thiết

bị tự động đã thay thế được những công việc trực ca bình thường Tình trạng hoạt động

của máy được tự động điều khiển, điều chỉnh, dự báo hư hỏng để người khai thác biết kịp

thời xử lý, đưa ra những biện pháp khai thác cần thiết, an toàn và kinh tế cho hệ động lực

19

Chương 2: ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY

MARINE DIESEL ENGINES

2.1: Những định nghĩa và khái niệm cơ bản

Động cơ nhiệt bao gồm động cơ đốt trong và động cơ đốt ngoài Động cơ đốt ngoài là loại động cơ nhiệt có quá trình đốt cháy nhiên liệu được tiến hành ở bên ngoài động cơ Ví dụ: Máy hơi nước kiểu piston, tua-bin hơi nước… Động cơ đốt trong là loại động cơ nhiệt trong đó việc đốt cháy nhiên liệu, sự toả nhiệt và quá trình chuyển hoá từ nhiệt năng của môi chất công tác (hỗn hợp khí đốt do việc cháy nhiên liệu) sang cơ năng được tiến hành ngay trong bản thân động cơ (VD: Động cơ diesel, động cơ cacbua ratơ, động cơ gas )

Động cơ diesel là loại động cơ đốt trong kiểu piston dùng nhiên liệu lỏng, mà trong đó nhiên liệu được đưa vào xilanh cuối quá trình nén, tự bắt lửa trong không khí có nhiệt độ và áp suất cao do bị nén trong xilanh Động cơ diesel còn gọi là động cơ tự cháy (trên tàu thuỷ chỉ dùng loại này)

2.2: Những bộ phận chính của động cơ đốt trong kiểu piston

20

Hình 2-1 : Sơ đồ kết cấu các chi tiết của động cơ Diesel 4 kì

21

Hình 2-2 : Sơ đồ kết cấu các chi tiết của động cơ Diesel 2 kì

Động cơ đốt trong kiểu piston có các bộ phận cơ bản bao gồm nhóm các chi tiết tĩnh, nhóm các chi tiết động và các hệ thống phục vụ

Các chi tiết tĩnh gồm: Bệ máy, thân máy, khối xilanh, nắp xilanh

Các chi tiết động gồm: Piston, thanh truyền, trục khuỷu, supap

nở bên trong xilanh động cơ sinh ra lực tác dụng lên đỉnh piston đẩy piston chuyển động tịnh tiến đi xuống

Nhờ có cơ cấu thanh truyền trục khuỷu, chuyển động tịnh tiến của piston được chuyển thành chuyển động quay của trục khuỷu thông qua chuyển động song phẳng của thanh truyền

Để đảm bảo nạp khí mới kịp thời vào xilanh, cũng như để thải đúng lúc khí thải ra khỏi xilanh động cơ, trên động cơ được bố trí hệ thống phân phối khí Bao gồm các xupap nạp, xupap thải khí, cơ cấu đóng mở xupap và các thiết bị tăng áp suất cho khí nạp

Để cung cấp nhiên liệu mới vào xilanh thì động cơ được trang bị hệ thống cung cấp nhiên liệu Bao gồm bơm cao áp (BCA), đường ống cao áp, vòi phun nhiên liệu và cơ cấu dẫn động BCA

Sự chênh lệch giữa nhiệt độ cực đại khi cháy nhiên liệu và nhiệt độ thấp nhất cuối quá trình giãn nở (900 1500oK) bảo đảm cho chu trình công tác của động cơ thu được hiệu suất cao

Tuy nhiệt độ cháy cao, nhưng quá trình cháy trong động cơ có tính chu kì và các chi tiết tiếp xúc với khí cháy luôn được làm mát nhờ hệ thống làm mát, các bề mặt chuyển động tương đối giữa các chi tiết luôn được bôi trơn nhờ hệ thống bôi trơn nên đảm bảo cho động cơ làm việc ổn định và bền vững, có độ tin cậy cao

2.4: Ưu nhược điểm của động cơ đốt trong

2.4.1: Ư u điểm:

- Hiệu suất có ích cao: Đối với động cơ diesel hiện đại hiệu suất có ích có thể đạt

36  49% trong khi đó hiệu suất của thiết bị động lực tua-bin hơi chỉ 22  28%, của thiết bị máy hơi nước không quá 16%, của thiết bị tua-bin khí khoảng 30%

23

- Nếu hai động cơ đốt trong và đốt ngoài cùng công suất thì động cơ đốt trong gọn và nhẹ hơn nhiều (vì không cần các thiết bị phụ khác như động cơ đốt ngoài, như nồi hơi, buồng cháy, máy nén, thiết bị ngưng hơi )

- Tính cơ động cao: Khởi động nhanh và luôn luôn ở trạng thái sẵn sàng khởi động Có thể điều chỉnh kịp thời công suất theo phụ tải

- Dễ tự động hoá và điều khiển từ xa

- Ít gây nguy hiểm khi vận hành (ít có khả năng gây hoả hoạn và nổ vỡ thiết bị)

- Nhiệt độ xung quanh tương đối thấp tạo điều kiện tốt cho thợ máy làm việc

- Không tốn nhiên liệu khi ngừng động cơ

- Không cần nhiều người vận hành bảo dưỡng

2.4.2: Nhược điểm:

- Khả năng quá tải kém (thường không quá 10% về công suất, 3% về vòng quay trong thời gian một giờ)

- Không ổn định khi làm việc ở tốc độ thấp

- Rất khó khởi động khi đã có tải

- Công suất lớn nhất của thiết bị không cao lắm (công suất của động cơ đốt trong không vượt quá 40  45 ngàn mã lực hoặc 30  37 ngàn KW)

- Yêu cầu nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong tương đối khắt khe và đắt tiền

- Cấu tạo của động cơ đốt trong tương đối phức tạp, yêu cầu chính xác cao

- Động cơ làm việc khá ồn, nhất là động cơ cao tốc

- Yêu cầu thợ máy phải có trình độ kỹ thuật cao

2.5: Động cơ 4 kỳ

2.5.1: Sơ đồ và nguyên lý hoạt động theo chu trình lý thuyết

Động cơ diesel 4 kỳ là loại động cơ diesel hoàn thành một chu trình công sau 4 hành trình piston tương ứng với hai vòng quay trục khuỷu, tức 720o góc quay trục khuỷu

24

Hình 2-3 : Chu kì làm việc của động cơ Diesel 4 kì

Chu trình công tác của động cơ diesel 4 kỳ gồm 4 quá trình: nạp, nén, nổ (cháy giãn nở sinh công) và xả

 Quá trình nén khí

Các supap hút và supap xả đều đóng kín Piston đi từ ĐCD lên ĐCT Không khí trong xilanh bị nén lại rất nhanh do thể tích của xilanh giảm dần (khi piston đi từ ĐCD lên ĐCT thì thể tích trong xilanh chỉ bằng 1/15 - 1/22 thể tích ban đầu) nên áp suất và nhiệt độ khí nén tăng lên rất cao Cuối quá trình nén, áp suất khí nén có thể lên tới 40 - 50Kg/cm2 kèm theo việc tăng nhiệt độ không khí lên tới 500-7000c, cao hơn nhiều so với nhiệt độ tự cháy của nhiên liệu

25

Về mặt lý thuyết thì khi piston lên đến ĐCT, nhiên liệu sẽ được phun vào buồng đốt dưới dạng sương mù kết thúc quá trình nén khí Quá trình nén khí được biểu diễn bằng đoạn a – c trên đồ thị công chỉ thị của động cơ

 Quá trình cháy giãn nở sinh công (kỳ nổ)

Các supap vẫn đóng kín Piston ở điểm chết trên, nhiên liệu phun vào buồng đốt gặp khí nén có nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy Quá trình cháy khoảng 40% nhiên liệu gần như là quá trình đẳng tích và được biểu diễn bằng đường cz', 60% nhiên liệu còn lại cháy

ở trong điều kiện gần như là đẳng áp (đường z'z) Nhiệt độ và áp suất trong buồng cháy tăng lên mãnh liệt (áp suất có thể lên tới 60 - 120 Kg/cm2, nhiệt độ lên tới 1500 - 2000oC) khí cháy giãn nở rất mạnh đẩy piston đi xuống, thông qua cơ cấu biên làm quay trục khuỷu Quá trình cháy và giãn nở được biểu thị bằng đường (z'zb) kết thúc tại điểm

26

2.5.2: Các nhận xét về chu trình lý thuyết:

Trong 4 hành trình của piston chỉ có một hành trình sinh công, các quá trình còn lại điều tiêu tốn công và làm nhiệm vụ phục vụ cho quá trình sinh công Sự quay trục động cơ trong thời gian của ba hành trình còn lại xảy ra nhờ dự trữ năng lượng mà bánh

đà đã tích luỹ được trong thời gian hành trình công tác của piston hoặc nhờ công của các xilanh khác

Để khởi động động cơ, đầu tiên cần nhờ năng lượng bên ngoài quay nó (bằng không khí nén hay là bằng động cơ điện), và chỉ sau khi nén không khí trong xilanh và cung cấp nhiên liệu có thể nhận được sự bốc cháy, sau đó động cơ mới bắt đầu tự hoạt động

Mỗi quá trình (hút, nén, nổ, xả) đều được thực hiện trong một hành trình của piston tương ứng bằng 180o góc quay của trục khuỷu Các supap đều bắt đầu mở hoặc đóng kín đúng khi piston ở vị trí điểm chết do đó chưa tận dụng được tính lưu động của chất khí Kết quả là nạp không đầy và thải không sạch khí, ảnh hưởng tới quá trình cháy của nhiên liệu nên hiệu suất động cơ giảm

Nếu nhiên liệu được phun vào buồng đốt đúng lúc piston ở ĐCT thì sẽ không tốt vì: Thực tế sau khi tự phun vào buồng đốt, nhiên liệu không lập tức bốc cháy ngay mà cần phải có một thời gian để chuẩn bị cháy (gồm thời gian để nhiên liệu hoà trộn với khí nén trong buồng đốt, thời gian nhiên liệu bốc hơi và hấp thụ nhiệt trong buồng đốt để nâng nhiệt độ của nó lên tới nhiệt độ tự bốc cháy) Gọi là thời gian trì hoãn sự cháy i

Như vậy nếu nhiên liệu phun đúng khi piston ở ĐCT thì khi nhiên liệu chuẩn bị xong để bắt đầu cháy piston đã đi xuống một đoạn khá xa (làm thể tích trong xilanh tăng lên, áp suất và nhiệt độ hỗn hợp giảm) ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng cháy nhiên liệu

Do vậy công sinh ra của quá trình giãn nở sẽ giảm làm công suất động cơ giảm

Mặt khác để phun hết một lượng nhiên liệu vào buồng đốt cần phải có một thời gian nhất định, như vậy số nhiên liệu phun vào sau sẽ cháy không tốt, hoặc chưa kịp cháy

đã bị thải ra ngoài Vì thế hiệu suất động cơ giảm

2.6: Động cơ 2 kỳ

Động cơ diesel 2 kỳ là loại động cơ diesel hoàn thành một chu trình công tác trong hai hành trình của piston, tương ứng với một vòng quay hoặc 360o góc quay của trục khuỷu

27

Động cơ 2 kì được chia ra làm 2 loại: Động cơ quét vòng và động cơ quét thẳng Trong đó, động cơ quét vòng lại được chia ra: Động cơ quét vòng đặt ngang (cửa quét và cửa xả đặt đối diện nhau) và động cơ quét vòng đặt 1 bên (cửa quét và cửa xả đặt cùng một bên)

2.6.1: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ 2 kỳ quét vòng

Hình 2-5 : Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ 2 kỳ quét vòng đặt ngang

2.6.2: Đặc điểm cấu tạo của động cơ 2 kì quét vòng

- Việc đóng mở các cửa khí do piston đảm nhiệm, piston thường làm có đỉnh lồi

- Do đặc điểm kết cấu của động cơ nên động cơ không thể tự hút không khí được, do đó yêu cầu phải có cơ cấu tăng áp suất cho khí nạp, đảm bảo áp suất

28

của khí nạp phải lớn hơn áp suất trong xilanh tại thời điểm nạp thì mới có thể nạp khí vào cho xilanh Để tăng áp suất cho khí nạp thì thường người ta sử dụng phương pháp cơ giới, tức là sử dụng quạt gió do động cơ điện lai, hoặc trích công suất từ trục động cơ để lai quạt Đối với các động cơ công suất lớn thì người ta tăng áp bằng tua-bin khí xả, tận dụng luồng khí xả của động cơ để làm quay tua-bin, tua-bin quay làm quay máy nén để nén không khí vào xilanh động cơ

- Chu trình công tác được thực hiện trong 2 hành trình piston:

Hành trình thứ nhất:

Piston đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên

Cho rằng tại thời điểm đầu piston nằm ở điểm chết dưới, lúc đó các cửa nạp và thải đều mở Lúc này khí nạp được bơm quét khí thổi vào xilanh (với áp suất 1,15 -1,2 bar) Do có áp suất lớn hơn áp suất khí thải trong xilanh nên khí nạp sẽ đẩy khí thải qua cửa thải ra ngoài Giai đoạn này gọi là giai đoạn quét khí hoặc là giai đoạn thay khí vì nó vừa thải khí cũ vừa nạp khí mới

Piston đi từ ĐCD lên, các cửa nạp và thải dần dần đều đóng lại Piston đi lên một đoạn thì đóng kín cửa nạp trước (đường bk trên đồ thức chỉ thị)

Khi cửa nạp đã đóng, khí nạp đã ngừng không vào xilanh nữa, nhưng vì cửa thải vẫn còn mở nên khí thải vẫn tiếp tục qua cửa thải ra ngoài Giai đoạn này còn gọi là giai đoạn xả khí sót Trong giai đoạn này có một phần khí nạp cũng bị lọt qua cửa thải ra ngoài nên còn gọi là giai đoạn lọt khí Khi piston đi lên đóng kín cả các cửa thải thì kết thúc giai đoạn lọt khí (đường ka trên đồ thức chỉ thị)

Piston tiếp tục đi lên điểm chết trên, giai đoạn này làm nhiệm vụ nén khí, quá trình xảy ra tương tự như trong động cơ 4 kỳ (đường ac trên đồ thức chỉ thị) Áp suất và nhiệt

độ khí nén tăng lên rất nhanh Khi piston đến gần điểm chết trên thì nhiên liệu được phun vào xilanh dưới dạng sương mù qua vòi phun

Hành trình thứ hai:

Nhiên liệu phun vào xilanh gặp khí nén có nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy Một phần nhiên liệu cháy ở thể tích không đổi theo đường (cz'), phần còn lại cháy theo áp suất không đổi (theo đường z'z) tiếp đó diễn ra quá trình giãn nở sản phẩm cháy (đường ze)

Piston đi xuống một đoạn nữa thì mở các cửa nạp (ứng với điểm k) khí nạp lại được thổi vào xilanh lùa khí thải ra thực hiện đẩy cưỡng bức khí thải và thay khí mới chuẩn bị cho quá trình sau

Hình 2-6 : Đồ thị công chỉ thị của động cơ 2 kì

 Nhận xét:

- Trong hai hành trình của piston có một hành trình sinh công

- Mỗi hành trình của piston không làm riêng một nhiệm vụ như ở động cơ bốn

kỳ mà làm nhiều nhiệm vụ

Hành trình 1: Làm các nhiệm vụ xả, nạp, nén

Hành trình 2: làm các nhiệm vụ sinh công, xả, nạp

30

Trong hành trình 1, giai đoạn xả khí sót (lọt khí) là không có lợi vì nó làm tổn thất một phần khí nạp Giai đoạn này càng nhỏ càng tốt nhưng lại phụ thuộc vào giai đoạn xả

tự do của hành trình 2

2.6.3: Sơ đồ cấu tạo của động cơ diesel 2 kỳ quét thẳng

Động cơ có supap xả bố trí trên nắp xilanh được điều khiển bằng một cơ cấu phân phối trích từ trục khuỷu Các cửa nạp được bố trí xung quanh trên thành xilanh, hướng vát lên trên để tạo hướng đi của dòng khí thẳng từ ĐCD lên ĐCT Việc đóng mở các cửa nạp do piston đảm nhiệm Bắt buộc phải có cơ cấu tăng áp khí nạp

Hình 2-7 : Nguyên lí kết cấu của động cơ 2 kì quét thẳng

2.6.4: Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 2 kỳ quét thẳng

 Hành trình thứ nhất:

Piston đi từ ĐCD lên ĐCT, các cửa nạp và supap xả đều mở, hành trình này làm các nhiệm vụ quét khí, nạp khí, nén khí và phun nhiên liệu như ở động cơ quét vòng Chỉ khác động cơ quét vòng ở chỗ giai đoạn lọt khí (xả khí sót) ở động cơ này có thể điều chỉnh được (rất nhỏ hoặc bằng không, thậm chí có thể cho supap xả đóng trước khi đóng cửa nạp)

 Hành trình thứ 2:

2.7: So sánh động cơ diesel 2 kỳ và động cơ diesel 4 kỳ

Qua nghiên cứu cấu tạo và hoạt động của động cơ 4 kỳ và 2 kỳ cho thấy mỗi loại đều có ưu nhược điểm, có thể so sánh như sau:

Nếu hai động cơ có cùng các kích thước đường kính xilanh D, hành trình piston S, cùng số vòng quay n và cùng số xilanh thì về mặt lý thuyết công suất của động cơ 2 kỳ có thể lớn gấp đôi công suất của động cơ 4 kỳ (theo công thức N=kS.D2n.i

𝑚 ) vì tiêu thụ nhiên liệu gấp hai và số lần sinh công cũng gấp hai động cơ 4 kỳ Nhưng thực tế động cơ hai kỳ

có công suất chỉ lớn hơn 1,6 -1,8 lần công suất của động cơ bốn kỳ vì những lý do sau:

- Tổn thất công suất để lai bơm quét khí

- Một phần hành trình của piston của động cơ hai kỳ dùng để nạp và thải khí; có một phần khí nạp mới bị lọt ra ngoài khi cửa quét đã đóng mà cửa thải vẫn mở

- Thải khí không sạch, nạp khí không đầy nên cháy không tốt

Quá trình quét sạch khí thải và nạp khí mới vào xilanh 4 kỳ tiến hành hoàn hảo hơn động cơ 2 kỳ vì các quá trình này được tiến hành trong hai hành trình của piston

Động cơ 2 kỳ cấu tạo đơn giản hơn, nhất là khi sử dụng sơ đồ quét vòng vì không

có các supap nạp, thải và bộ phận dẫn động chúng Tuy vậy để thực hiện việc trao đổi khí cần phải có bơm quét khí

Mô men quay tác dụng lên trục khuỷu của động cơ hai kỳ so với động cơ 4 kỳ có cùng số xilanh thì đều đặn hơn vì số hành trình sinh công nhiều hơn

Ứng suất nhiệt của các chi tiết động cơ 2 kỳ, đặc biệt là nhóm piston - xilanh cao hơn ở động cơ 4 kỳ vì số hành trình sinh công nhiều hơn, nhiệt độ bình quân trong xilanh lớn hơn

32

Động cơ 4 kỳ có thể thay đổi được góc phân phối dễ dàng hơn so với động cơ 2

kỳ, vì chỉ cần thay đổi vị trí của mặt cam trên trục phân phối là có thể thay đổi góc mở sớm, góc đóng muộn khác nhau

Góc ứng với quá trình cháy và giãn nở của động cơ 4 kỳ lớn hơn của động cơ 2 kỳ (ở động cơ 4 kỳ khoảng 140o, còn ở động cơ 2 kỳ khoảng 100 - 120o)

Động cơ 4 kỳ có thể tăng công suất bằng phương pháp tăng áp đơn giản hơn vì ứng suất nhiệt của xilanh nhỏ hơn và hệ thống tăng áp cũng đơn giản hơn

Tính kinh tế của động cơ 4 kỳ và 2 kỳ gần như nhau trừ trường hợp cá biệt đối với động cơ 4 kỳ tăng áp cao có thể đạt mức tiêu hao nhiên liệu khoảng 140g/kWh

2.8: Kết cấu của động cơ diesel

2.8.1: Kết cấu phần tĩnh động cơ diesel

Phần tĩnh của động cơ diesel bao gồm những bộ phận chính sau đây:

- Nắp xilanh

- Xilanh

- Thân máy

- Bệ máy

Những phần này liên kết chặt chẽ với nhau thành một khối thống nhất cứng vững,

là điểm tựa cho động cơ hoạt động Phần tĩnh chiếm khoảng 70% trọng lượng động cơ

Nắp xilanh làm việc trong điều kiện tương đối phức tạp Mặt dưới của nắp xilanh tiếp xúc với khí cháy nên chịu áp suất và nhiệt độ cao, bị ăn mòn Chịu lực nén do xiết đai ốc các bu lông liên kết các bulông liên kết với xilanh, chịu ứng suất nhiệt lớn do sự

rẽ thành một khối chung đối với động cơ cỡ nhỏ

Nắp xilanh động cơ cỡ lớn được đúc rời cho từng xilanh Có trường hợp còn được ghép bằng hai nửa (nửa dưới bằng thép chịu nhiệt hoặc hợp kim tốt hơn, còn nửa trên bằng kim loại thường) Nếu động cơ làm việc với cường độ cao, người ta đưa buồng đốt lên trên nắp xilanh

Nắp xilanh ở phía buồng cháy chịu áp suất và nhiệt độ cao Để đưa nhiệt ra ngoài trong nắp xilanh có các hốc nước làm mát Nước được đưa từ áo nước ở nắp xilanh theo ống dẫn nước đi bao quanh những vùng, những bề mặt cần làm mát và được đưa ra ngoài

34

Ngoài ra trên nắp xilanh có lỗ dùng để đặt vòi phun và một số lỗ khác để lắp supap nạp, supap xả, supap khởi động, supap an toàn cũng như lắp thiết bị đo đồ thức công chỉ thị

Người ta đặt nắp xilanh dựa trên gờ của xilanh nhờ gờ vòng và nắp được kẹp chặt vào thân xilanh nhờ những vít cấy Để làm kín cần thiết giữa các bề mặt lắp ghép cần đặt miếng đệm làm bằng đồng mềm

Bề mặt chịu nhiệt của nắp xilanh có thể phẳng, vòng hoặc có hình dạng phức tạp Hình dạng của nắp và cách bố trí các lỗ lắp vòi phun nhiên liệu, các supap hút, supap xả, van khởi động, các khoang nước làm mát, các đường nước lưu thông, các đường dẫn khí nạp, xả, các đường dầu bôi trơn phụ thuộc vào phương pháp trộn nhiên liệu, phụ thuộc vào hệ thống quét, vào kết cấu của xilanh và piston

Kết cấu bên trong nắp xilanh phải đảm bảo sao cho chiều dày thành vách được phân bố đều nhất để tránh sự giãn nở không đều gây ứng suất biến dạng nội tại lớn

Bên ngoài nắp xilanh được gia công để lắp nhiều chi tiết: hệ thống ống hút, ống

xả, giàn điều khiển supap

2.8.1.2 Thân xilanh và xilanh

 Nhiệm vụ:

Kết hợp với piston và nắp xilanh để tạo thành không gian công tác của chất khí và tạo thành buồng đốt cháy nhiên liệu của động cơ Làm ống dẫn hướng (ống trượt) cho piston chuyển động tịnh tiến lên xuống Đối với động cơ 2 kỳ, trên xilanh còn có các cửa

để nạp và thải khí

 Cấu tạo

Xilanh gồm 2 phần chính:

- Thân xilanh (Blốc xilanh)

- Sơmi xilanh (ống lót xilanh)

Đối với động cơ cỡ nhỏ, có trường hợp thân và sơmi xilanh được chế tạo liền một khối Còn đối với các động cơ lớn thì thân xilanh và sơmi xilanh được chế tạo rời sau đó sơmi xilanh sẽ được lồng vào trong thân xilanh

- Thân xilanh:

Thân xilanh được cấu tạo dưới dạng khối hộp đơn giản có lỗ để lắp sơmi xilanh, bên trong thân có các khoang nước làm mát và các đường nước lưu thông (khoang này thường gọi là áo nước) ngoài ra có các đường dẫn dầu bôi trơn cho sơmi xilanh

Đối với động cơ 2 kỳ, thân xilanh có kết cấu phức tạp hơn vì phải có các khoang

để dẫn không khí quét (đối với tất cả các kiểu quét khí) và đường thải khí (đối với các động cơ quét vòng)

Vật liệu chế tạo: Thường đúc bằng gang xám Đối với động cơ đặc biệt có thể đúc bằng hợp kim nhôm

Hình 2-9 : Sơ-mi xilanh và thân máy của động cơ 4 kì

- Sơmi xilanh:

36

Sơmi xilanh (ống lót xilanh) là một ống hình trụ được gia công chính xác và lắp chặt với thân xilanh bằng cách ép từ trên xuống Phía trên sơmi có gờ để định vị, phía dưới để giãn nở tự do

Hình 2-10 : Sơmi xilanh động cơ 2 kỳ

Trong quá trình làm việc, ống lót xilanh trực tiếp tiếp xúc với khí cháy và làm ống trượt cho piston nên luôn luôn chịu ứng suất cơ, ứng suất nhiệt lớn, bị ăn mòn hoá học và

nó liên tục ma sát với xéc măng nên bị mài mòn lớn Trong động cơ không có bàn trượt

nó còn chịu tác dụng của lực ngang nên thường mòn ôvan theo hướng vuông góc với trục

37

Hình 2-11 : Sơmi xilanh động cơ 4 kì

Căn cứ vào cách cấu tạo và lắp ghép với thân xilanh, có thể chia sơmi xilanh thành

ba loại chính:

Loại làm liền với thân xilanh (xilanh không có sơmi riêng): Loại này chế tạo đơn giản nhưng khi hư hỏng thì phải thay thế toàn bộ xilanh, thường chỉ dùng cho động cơ cỡ nhỏ

Loại sơmi xilanh khô: Sơmi được chế tạo rời sau đó được ép vào thân xilanh và sơmi xilanh không trực tiếp tiếp xúc với nước làm mát

Ưu điểm của sơmi khô: Là đảm bảo kín nước (không phải đề phòng rò nước xuống cac-te), thường dùng cho động cơ có công suất lớn Phương pháp lắp sơmi xilanh

Bôi trơn cho sơmi xilanh bằng 2 phương pháp

- Vung tóe: Động cơ cỡ nhỏ và vừa

- Cưỡng bức: Động cơ cỡ lớn Thông qua lỗ khoan qua sơmi xilanh có lắp van một chiều, dầu áp lực cao sẽ được bơm cấp vào bôi trơn cho sơmi xilanh

2.8.1.3 Bệ máy

 Nhiệm vụ:

Bệ máy là nền tảng của động cơ, đỡ thân máy, thân xilanh, nắp xilanh và các cơ cấu khác

Chịu tác dụng của áp lực khí cháy, áp lực quán tính

Cùng với thân máy tạo thành cac-te của động cơ

 Cấu tạo:

Gồm 2 dầm dọc, liên kết với nhau bởi các vách ngang tạo thành khung cứng vững Các dầm có tiết diện chữ I hay tiết diện hình hộp Cứ hai vách ngang thì ngăn thành một ô chứa một xilanh, trên vách ngang đặt ổ đỡ chính

Bệ máy được liên kết với thân động cơ bằng các bu lông hoặc mối liên kết phẳng Đối với động cơ công suất nhỏ người ta còn sử dụng bộ phận giảm rung

39

Hình 2-12 : Kết cấu bệ máy

2.8.2: Kết cấu phần động động cơ diesel

Các phần động của động cơ diesel bao gồm các chi tiết chính sau đây:

Piston làm việc trong điều kiện hết sức nặng nề: Chịu tải trọng cơ khí rất lớn do áp lực khí cháy và lực quán tính gây ra, chịu ứng suất nhiệt lớn do đỉnh piston bị đốt nóng bởi nhiệt độ rất cao của khí cháy đồng thời piston phải truyền nhiệt từ phần đỉnh piston ra

dễ chế tạo nhưng có nhược điểm là trọng lượng lớn gây nên lực quán tính lớn Động cơ

có công suất nhỏ dùng hợp kim nhôm để chế tạo có ưu điểm là giảm được trọng lượng, truyền nhiệt tốt, dễ chế tạo nhưng có nhược điểm là chống mòn kém, hệ số giãn nở lớn, nên phải để khe hở lớn giữa piston và xilanh

 Cấu tạo:

Về cấu tạo piston của động cơ 4 kì và động cơ 2 kì có những sự khác biệt tương đối lớn Chúng ta sẽ đi tìm hiểu kết cấu piston của 2 loại động cơ này để nắm được những điểm khác biệt đó

 Cấu tạo của piston động cơ 4 kì:

Hình 2-13 : Kết cấu Piston động cơ 4 kì

1 Đỉnh piston 2 Rãnh xéc măng khí 3 Rãnh xéc măng dầu

4 Lỗ thoát dầu của xéc măng 5 Chốt piston

Kết cấu piston có thể chia thành 3 phần: Phần đỉnh, phần thân và phần dẫn hướng Phần đỉnh tính từ mặt đỉnh đến rãnh xéc măng khí đầu tiên Phần thân từ rãnh xéc măng khí trên cùng đến rãnh xéc măng khí cuối cùng Phần dẫn hướng piston là phần tính từ rãnh xéc măng khí cuối cùng đến mép dưới của piston