phân tích đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động và khai thác kỹ thuật động cơ thuỷ cummins trên khối tàu đánh cá xa bờ

Hiện nay các tàu đánh bắt xa bờ ở nước ta được trang bị động cơ có công suất từ 150 Hp đến 600 Hp, nhưng chủ yếu là động cơ cũ chiếm 70I80% của các hãng sản xuất máy như: DEAWOO, YANMAR,

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ SẢN

Tên đề tài: Phân tích đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt

động và khai thác kỹ thuật động cơ thuỷ Cummins trên khối

tàu đánh cá xa bờ

Nha Trang, tháng 11 năm

LỜI NÓI ĐẦU

Như chúng ta đã biết quả địa cầu chiếm 3/4 là nước mà chủ yếu là biển Đây là nơi cung cấp một nguồn thực phẩm chủ yếu cho toàn thế giới Nhưng hiện nay việc khai thác và đánh bắt nguồn tài nguyên biển ở nước ta chưa được chú trọng, chưa được hợp lý, đánh bắt không có kế hoạch, chủ yếu là đánh bắt ở khu vực ven bờ làm phá hủy hệ sinh thái phong phú ven

bờ mà năng suất đánh bắt không cao Đứng trước tình hình đó, để bảo vệ

hệ sinh thái ven biển nhà nước đã có chủ trương, chính sách " đánh bắt xa bờ" Nhưng với phong tục tập quán lâu đời, trình độ hiểu biết còn hạn chế của ngư dân nước ta cộng với phần vốn đầu tư cho đánh bắt khá lớn nên việc đánh bắt xa bờ chưa phổ biến và chậm phát triển hơn nhiều nước khác trên thế giới

Hiện nay các tàu đánh bắt xa bờ ở nước ta được trang bị động cơ có công suất từ 150 Hp đến 600 Hp, nhưng chủ yếu là động cơ cũ chiếm (70I80)% của các hãng sản xuất máy như: DEAWOO, YANMAR, HINO, ISUZU, DAIHATSU…Do đó khả năng hoạt động lâu dài trên biển không cao, hỏng hóc khá nhiều, rủi ro có thể không nhỏ Khi các động cơ này hoạt động nó còn làm cho môi trường bị ô nhiểm, không những gây ảnh hưởng cho hệ sinh thái mà trực tiếp gây ảnh hưởng cho con người Đứng trước tình hình đó, để đảm bảo cho các tàu đánh cá xa bờ hoạt động được an toàn hiệu quả mà ít gây ô nhiễm môi trường, cần lắp cho nó một động cơ có khả năng chịu được với thời tiết khắc nghiệt, chịu được điều kiện sóng gió, nước biển mặn mà lại làm việc bền lâu Qua quá trình nghiên cứu cho thấy động cơ Cummins có tính năng kỹ thuật, điều kiện làm việc phù hợp với điều kiện

khí hậu khắc nghiệt của Việt Nam Trên cơ sở đó em chọn đề tài : " Phân tích đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động và khai thác kỹ thuật của động

cơ thủy Cummins trên khối tàu đánh cá xa bờ" cho luận văn tốt nghiệp

với các nội dung thực hiện là:

1 Tổng quan về tàu đánh cá xa bờ và bố trí hệ động lực trên tàu

2 Đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động và khai thác kỹ thuật của động cơ Cummins trên tàu

3 So sánh hiệu quả sử dụng với động cơ Hino lắp cùng khối tàu

4 Nhận xét - Đánh giá

Sau một thời gian làm việc với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự

hướng dẫn tận tình của thầy : Th.S Lê Bá Khang, đến nay em đã hoàn

thành đề tài nghiên cứu của mình theo đúng nội dung quy định Nhưng với

thời gian có hạn, kiến thức, chuyên môn, thực tế và tiếng anh chuyên ngành còn hạn chế, nên trong quá trình thực hiện đề tài, mặc dù đã có rất nhiều cố gắng nhưng cũng khó tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy rất mong ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn để em hoàn thiện luận văn này

Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy : Th.S Lê Bá Khang, các thầy

cô giáo trong Khoa Cơ khí nói riêng và trường Đại học Thủy sản nói chung, cùng các bạn sinh viên đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Nha Trang, tháng 11 năm 2005 Sinh viên

Lê Thiên Hoài

1.1 TỔNG QUAN VỀ TÀU ĐÁNH CÁ XA BỜ

Hình1.1 : Tàu đánh cá lưới kéo

Ngày nay trên thế giới với trình độ khoa học kỹ thuật phát triển cao nên đánh bắt xa bờ không còn là một ngành nghề xa lạ gì đối với ngư dân các nước phát triển Họ được trang bị tàu thuyền và những phương tiện đánh bắt hiện đại nhất Nhưng đối với Việt Nam đây là ngành nghề mới còn xa lạ với ngư dân nước ta nó mới xuất hiện và phát triển mạnh trong một vài thập niên gần đây, nhưng không vì thế mà ngành đánh bắt cá xa bờ

ở Việt Nam lại kém phát triển, không theo kịp với các nước trên thế giới Hiện nay Việt Nam đã có những đội tàu đánh cá xa bờ hoạt động ở ngoài khơi xa một vài tháng mới vào đất liền Được trang bị những phương tiện đánh bắt mới nhất, hiện đại nhất của thế giới

- Nghề lưới kéo: Là nghề phát triển nhất hiện nay Lưới kéo là loại ngư cụ có dạng cái túi bằng lưới.Miệng của túi và miệng của lưới, được mở theo chiều ngang nhờ có khoảng cách giữa hai tàu kéo lưới (lưới kéo đôi), hoặc nhờ lực mở ngang của 2 ván lưới (lưới kéo đơn) và mở theo chiều đứng theo lực nổi của phao,lực chìm của chì Miệng lưới khi chuyển động hướng về phía trước, khối nước đi qua miệng lưới trong chuyển động hướng (nước đứng yên, lưới chuyển động) được lọc qua mắt lưới trong lưới kéo, giữ lại cá và các đối tượng đánh bắt khác trong bộ phận lưới cuối cùng Như vậy lưới kéo là một dạng ngư cụ lọc

- Nghề Lưới Vây: Cũng như nghề lưới kéo, nghề lưới vây hoạt động theo nguuyên lý lọc, nghĩa là lưới chuyển động lọc khối nước có cá

và cá bị giữ lại trong lưới

- Nghề lưới rê: Là nghề hoạt động theo nguyên lý đóng mắc tức là thả lưới trôi trong nước cá đâm vào lưới thì bị giữ lại ở lưới

1.1.2 Hình dáng, kết cấu, tính năng kỹ thuật và các thông số

kỹ thuật cơ bản của tàu đánh cá xa bờ

*Hình dáng :

Các tàu đánh cá xa bờ ở phía Nam miền Trung Và Đông Nam Bộ chủ yếu là tàu thuyền vỏ gỗ, hầu hết được đóng theo mẫu tàu thuyền truyền thống của Việt Nam Tuy nhiên có một số ngư dân đã tìm tòi học hỏi đúc kết kinh nghiệm thấy rằng mẫu tàu của Thái Lan đạt tốc độ cao hơn, tính năng kỹ thuật tốt hơn nên đã sử dụng phương pháp đóng tàu theo mẫu của Thái Lan

* Tính năng kỹ thuật :

Có tính năng định hướng tốt (tàu lưới kéo) và có tính quay trở tốt (tàu lưới vây), có tính ổn định cao

- Tốc độ chạy tự do : ( 6411) hải lý /giờ

- Tốc độ kéo lưới trung bình : (242.3) hải lý /giờ (tàu lưới kéo)

- Tốc độ vây lưới trung bình : (546.5) hải lý / giờ (tàu lưới vây)

*Các thông số kỹ thuật cơ bản :

Tàu đánh cá xa bờ ở phía Nam miền Trung và Đông Nam Bộ chủ yếu

có các thông số kỹ thuật sau :

- Chiều dài tàu : từ ( 14424 ) m

- Máy phục vụ quá trình đánh bắt:

+Máy bơm nước +Máy rủ cá +Máy tời thu lưới +Máy tời thu câu +Máy tời neo + Tang thu chứa cáp: tang thành cao và tang ma sát

- Thiết bị phục vụ chiếu sáng : đèn pha, đèn nêon, đèn tròn

- Thiết bị hàng hải : máy dò cá, máy định vị, la bàn, bộ đàm

- Thiết bị cứu sinh, cứu hộ : phao tròn cứu sinh, xuồng cứu sinh, áo phao

Hình1.2 Tàu đánh cá lưới kéo và trang thiết bị đánh bắt

Hình 1.3 :Máy tời và máy thu xếp lưới đặt trên mặt boong

14 - Bơm tay nước ngọt

15 - Bơm tay nhiên liệu

17 - Ống khí xả máy chính

18 - Ống khí xả máy phụ

19 - Bình tiêu âm máy chính

20 - Bình tiêu âm máy phụ

1.2 BỐ TRÍ HỆ ĐỘNG LỰC TRÊN TÀU 1.2.1 Đặc điểm bố trí buồng máy, máy chính và máy phụ

+ Buồng máy ( Trình bày trên hình 1.4) Hiện nay các tàu đánh cá xa bờ ở Nam miền Trung và Đông Nam Bộ buồng máy thường được bố trí phía đuôi tàu từ sườn 10 đến sườn 32, ở gần phía lái Việc bố trí buồng máy như vậy nhằm giảm chiều dài đường trục

chân vịt, đảm bảo quá trình lắp ráp dễ dàng và độ đồng tâm cao hơn, tiết kiệm được vật liệu làm trục, giảm giá thành con tàu

+ Máy chính

Máy chính của tàu đánh cá xa bờ hiện nay thường bố trí một máy, đường tâm máy trùng với đường tâm của vỏ tàu nhằm đảm bảo cho tàu khi hoạt đông không tạo ra momen xoay, lắc hay rung động đảm bảo tính ổn định cho con tàu khi hoạt động khai thác Máy chính thường có công suất

từ 150Hp đến 600Hp và thường là của các hãng máy sau: DEAWOO, YANMAR, HINO, CACEROILLAR, MISSUMISSI, CUMMINS

+ Máy phụ

Máy phụ thường được bố trí hai bên sườn gần máy chính, thường là hai máy hai bên, một máy để dự phòng thay thế cho máy kia khi có sự cố xảy ra đảm bảo cho tàu hoạt động liên tục, an toàn trong quá trình đánh bắt Máy phụ trang bị trên tàu chủ yếu ở Việt Nam hiện nay là máy của hãng

YANMAR có công suất từ (27474) Kw

momen xoay đảm bảo an toàn cho thủy thủ và trang thiết bị trên tàu

5 - Bulong hãm bích nén

6 - Bích nén 7,11 - Ổ đỡ

2.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ĐỘNG CƠ CUMMINS

Hơn 3/4 thế kỷ, công ty Cummins đã trở thành người đi đầu trong thị trường châu Mỹ về động cơ Diesel Từ những hoạt động cỡ nhỏ có khả năng cạnh tranh toàn cầu, Cummins đã tạo ra những dòng sản phẩm đạt tiêu chuẩn: chất lượng cao, công nghệ tiên tiến Những tiêu chuẩn đó đã trở thành truyền thống ăn sâu vào ý thức của lãnh đạo và công nhân của hãng động cơ Cummins

2.1.1 Sự ra đời của động cơ Cummins [ World wide web

http://www.cummins.com/marine/marinehm.html ]Công ty Cummins được sáng lập ngày 3 tháng 2 năm 1919 trên cơ sở mua bán những bộ phận máy móc hiện đại.Willliam Glaton " W.G." Irwin, người sáng lập ra ngân hàng Columbus là người đóng vai trò chủ đạo cho

sự xuất hiện của công ty, ông cũng là người giữ vị trí quan trọng trong một vùng của thủ đô Người phát minh ra động cơ Cummins đó lại là một người lái xe và bảo dưỡng máy móc cho ông Irwind tên lá Clessis Lyle Cummins, ông phát minh ra động cơ Cummins bằng cách tự học hỏi Sau khi biết được tài năng của ông, ông Irwind đã đưa ông vào lĩnh vực kinh doanh và nhanh chóng thành công trên con đường kinh doanh của mình Trong chiến tranh thế giới thứ I, Clessis đã mở ra một cửa hiệu động cơ với

sự cộng tác của chính phủ Sau đó ông chẩn đoán được những hạn chế trong phát minh của Rudoph Diesel năm 1980 (trong khi vẫn chưa được công bố trên thị trường), ông đã khắc phục được hạn chế của hệ thống nhiên liệu và tuổi bền của động cơ Cuối cùng đi vào kinh doanh, Cummins được công nhận đăng ký bản quyền sản xuất từ Ducth Diesel, và đăng ký tên Hvid

Động cơ Hvid đầu tiên của hãng Cummins được sản xuất năm 1919,

có công suất 6 mã lực, bốn kỳ công suất phát ra không đổi Giống như các loại động cơ Diesel khác, Cummins tìm thấy những công nghệ còn yếu kém và nguyên nhân cơ bản Nhưng với sự giúp đỡ của kỹ sư H.L.Knudsen

từ mô hình Hvid đã tạo ra mô hình mới nổi trội hơn và Clessie bắt tay vào công việc thiết kế Ông sớm trở thành người tiên phong sử dụng hệ thống phun nhiên liệu độc lập

Mặc dù việc cải tiến công nghệ rất thuận lợi nhưng vẫn có sự tồn tại công nghệ cũ và sau đó động cơ Cummins được bán đến những vùng đất khô hạn cho người nông dân sử dụng như những thử nghiệm.Vào năm

1924, một sự kiện lớn xảy ra đã làm sụp đổ kỷ nguyên phát triển của công

ty, làm lụi bại sự tiến bước của công ty trên thị trường máy thủy

Hình 2.1 : Mô hình động cơ Hvid Cummins

+ Động cơ Cummins trên thị trường :

Clessie đã trang bị một máy Diesel trên một xe hòm sang trọng vào

ngày giáng sinh năm 1929, W.G.Irrwwi lái chiếc xe diesel đầu tiên tại

Mỹ Đây là một sự đánh cược của công ty với khuynh hướng mới, Clessie

đã xác định được sự phổ biến của xe hơi sử dụng dầu diesel.Ông ta đã cho

xe chạy thử dọc bờ biển Daytona và đo thấy chỉ tốn có 11,22 đô la chi phí nhiên liệu Năm 1931 ông cũng thành công khi thử một động cơ Cummins với sức tải và khả năng chống phá hỏng trên đường dài 13,535 dặm tại Indianapolis Về sau các phiên bản càng có tính tiết kiệm và bền bỉ hơn nên một số nhỏ các xe tải, đội tàu bắt đầu trang bị động cơ Cummins Năm 1933 Cummins đã cho ra đời kiểu mẫu mới, là dòng sản phẩm đã mang lại cho công ty rất nhiều thành công Năm 1934 J Irwin Miller cháu nội của W.G.Irwin trở thành lãnh đạo công ty Ông đưa ra bảy chiến lược quảng bá sản phẩm chất lượng cao cùng với sự phục vụ xuyên quốc gia để giúp công ty vượt qua thời kỳ trì trệ, năm 1937 công ty bắt đầu kinh doanh có lãi.

Hình 2.2: Ông W.G.Irwin cùng chiếc xe hòm lắp động cơ diesel cải tiến

+ Thị trường trong chiến tranh thế giới:

Trong suốt chiến tranh thế giới thứ II, hầu hết công ty sản xuất để phục

vụ quân đội Mỹ và hạm đội Mỹ Lúc này Cummins sản xuất ra những sản phẩm chịu được điều kiện khắc nghiệt từ nước nhiệt đới đến vùng bắc cực Từ đó Cummins trở thành một liên minh phát triển mạnh mẽ tại châu

Âu - châu Mỹ và một số nước khác cũng trở thành thị trường của Cummins Năm 1950, Mỹ đem về một khối lượng lớn các chương trình xây dựng và để hỗ trợ quá trình vận chuyển 1000 chiếc xe tải được trang

bị động cơ Cummins ra đời với yêu cầu tính kinh tế, sức mạnh, sự tin cậy

và bền bỉ đều được đáp ứng Bằng sự tổ hợp các cơ sở và các quá trình kiểm tra trên đường thử 500 dặm, Cummins đã tạo ra công nghệ mới và

đã tạo ra cuộc cách mạng thật sự với kim phun định thời Theo thống kê năm 1950 Cummins đã bán được 100 triệu đô trên thị trường xe tải nhẹ

+ Mở rộng quốc tế và công nghệ mới:

Cùng với sự vững chắc tại quê hương và sự mở rộng đến các nước khác Cummins nhận thấy việc sản xuất các thiết bị một cách dễ dàng bên ngoài nước Mỹ Đầu tiên họ mở tại Shotts Scoand năm 1956 Gần đây nhất năm 1960, Cummins đã lên kế hoạch và đầu tư tại một số nơi khác ở châu Âu, Brazil, Úc, Ấn độ, Mexicô, Nhật Bản và trong thời kỳ đó họ đã bán, phục vụ đến 2500 đại lý tại 98 nước trên thế giới trong đó có Việt Nam Song Cummins vẫn tiếp tục đầu tư phát triển mạnh công nghệ tại

Mỹ

+ Năm 1980 về sau : sự tổ chức lại cho tương lai

Cummins được sự chỉ đạo của bộ công nghiệp Mỹ : nhằm đương đầu với những thử thách về cạnh tranh toàn cầu năm 1980, để theo kịp với những thách thức công ty đã thực hiện một khối lượng lớn các công trình nghiên cứu và bắt tay vào đầu tư 1.3 tỷ đô la cho kế hoạch cải tiến trang thiết bị thiết kế mới gần đây nhất năm 1990 công ty đã hoàn tất việc di chuyển các bộ phận ra quốc tế với các nơi tập trung sản xuất như : Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ Công ty động cơ Cummins đã tạo ra sự thay đổi phi thường trong lịch sử lâu dài Ngày nay với sự cạnh tranh toàn cầu Cummins đã đáp ứng hầu hết các tiêu chuẩn về công nghệ để phục vụ khách hàng và dĩ nhiên Cummins vẫn giữ vị trí là người tiên phong trong những năm tới.

2.1.2 Cummins tại thị trường Việt Nam:

Từ mục tiêu xâm nhập toàn cầu, Cummins đã không ngừng đi tìm hiểu thị trường trên thế giới Năm 1994 Cummins một lần nữa trở lại với châu

Á và không ngần ngại bước vào Việt Nam một nước đang phát triển cũng

là một thị trường đầy tiềm năng Đến nay Cummins đã có 3 văn phòng đại diện và 3 đại lý độc quyền tại 3 miền của Việt Nam:

- Tại Hà Nội + Văn phòng đại diện tại tầng trệt MACHINOIMPORT BLDG,

số 8 - đường Tràng Thi - quận Hoàn Kiếm - thủ đô Hà Nội, điện thoại (84-4)8260332-8255394

+Đại lý độc quyền có tên DICFH TECHNOLOGY, số 94 - đường Trần Quốc Toản - quận Hoàn Kiếm - thủ đô Hà Nội, điện thoại (84- 4)9424725

- Tại Đà Nẵng : +Văn phòng đại diện số 85 - đường Quang Trung - thành phố Đà Nẵng, điện thoại (84 -511)835457

+Đại lý độc quyền có tên DICFH TECHNOLOGY, số 167 - đường Trần Phú - quận Hải Châu - thành phố Đà Nẵng, điện thoại (84- 511)887212

2.2 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ CUMMINS

2.2.1 Một số động cơ thủy Cummins

Động cơ Cummins có rất nhiều loại từ loại động cơ công suất nhỏ vài chục mã lực đến loại động cơ công suất trung bình vài trăm đến vài ngàn

mã lực và loại động cơ công suất lớn vài chục ngàn mã lực Nhưng hiện nay ở nước ta và một số nước khác ở khu vực châu Á sử dụng chủ yếu các loại động cơ Cummins sau:

* Động cơ Cummins KTA19M (hình 2.3)

Hình 2.3 : Động cơ Cummins KTA19 M

Động cơ thủy Cummins KTA19M là động cơ trung tốc ( với tốc độ trung bình của piston là V = 9.5 m/s ) với công suất định mức là 448 Hp, tốc độ quay định mức là 1800 v/ph Động cơ Cummins KTA19M là động

cơ Diesel 4 kỳ, 6 xylanh, một hàng thẳng đứng, khởi động bằng điện Hệ thống làm mát gián tiếp với hai vòng tuần hoàn, nước ngọt từ két dãn nở trực tiếp đi làm mát động cơ, nước được bơm nước ngoài tàu hút lên đi làm mát nước ngọt và các bộ phân khác của động cơ Hệ thống bôi trơn tuần hoàn kín cacte ướt Khí nạp được đưa vào động cơ bằng hệ thống xupap nạp và được tăng áp bằng máy nén dẫn động bằng khí xả động cơ,

có sử dụng hệ thống làm mát khí nạp Khí thải đưa ra khỏi động cơ bằng

hệ thống xupap xả sau đó đi dẫn động tuabin tăng áp và được thải ra ngoài Tốc độ quay lớn nhất máy đạt được khi không mang tải là

(1962¸2106) v/ph, tốc độ quay nhỏ nhất máy vẫn hoạt động bình thường khi không mang tải là (675 ¸775) v/ph

K : Ký hiệu đời của máy ( máy Cummins đời thứ K)

T : Động cơ có sử dụng tuabin tăng áp

A : Động cơ có sử dụng hệ thống làm mát khí nạp 19: Tổng dung tích xylanh (lít)

M: Động cơ dùng cho tàu thủy

+ Các thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ Cummins KTA19M Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ Cummins KTA19M

* Động cơ Cummins NTA855M (hình 2.4 và 2.5)

Hình 2.4 :Hình chụp động cơ Cummins NTA855

Hình 2.5 : Động cơ Cummins NTA855M + Các thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ thủy Cummins NTA855M

Bảng 2.2 : Các thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ Cummins NTA855M

* Động cơ Cummins KTA38M2 (hình 2.6)

Hình 2.6: Động cơ Cummins KTA38M2

Động cơ KTA38M2 là động cơ Diesel thủy cao tốc (vận tốc trung bình của piston V = 10.3 m/s), 4 kỳ, 12 xylanh được đặt hình chữ V, có công suất định mức là 1050 Hp ứng với tốc độ quay định mức là 1600 v/ph Tốc độ quay lớn nhất khi không mang tải là (2125÷2282) v/ph, tốc độ quay nhỏ nhất mà động cơ vẫn hoạt động ổn định khi không mang tải là (575÷650) v/ph

K : Ký hiệu đời của động cơ (động cơ Cummins đời thứ K)

T : Động cơ có sử dụng tuabin tăng áp

A : Động cơ có sử dụng bộ làm mát khí nạp

38: Tổng dung tích xylanh động cơ (lít)

M : Động cơ thủy

+ Các thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ KTA38M2

Bảng2.3:Thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ KTA38M2

2.2.2 Chọn động cơ cho đề tài nghiên cứu

+ Có rất nhiều loại động cơ Cummins, nhưng do xét thấy động cơ Cummins NTA855M có tính năng kỹ thuật và điều kiên làm việc thích hợp với điều kiện khí hậu khắc nghiệt (nhiệt đới) ở nước ta Mặt khác công suất của động cơ lại phù hợp để lắp đặt trên tàu đánh cá xa bờ cộng với - giá mua máy không quá cao-chi phí nhiên liệu vừa phải nên em xin chon loại động cơ NTA855M làm động cơ nghiên cứu cho đề tài Sau đây

em xin trình bày những hiểu biết của em sau khi nghiên cứu, tìm hiểu động cơ Cummins NTA855M

Cụ thể: ngoài 1 số thông số kỹ thuật tại bảng 2.2, động cơ Cummins NTA855M còn có : Hệ thống làm mát gián tiếp, hai vòng tuần hoàn, nước ngọt trực tiếp làm mát động cơ và nước ngoài tàu bơm vào làm mát nước ngọt Hệ thống bôi trơn cacte ướt, bôi trơn cưởng bức bằng bơm bánh răng Hệ thống khí nạp có sử dụng tuabin tăng áp, dòng khí nạp sau tuabin tăng áp có áp suất 1143 mmHg và được làm mát bằng bộ làm mát khí nạp, nạp, xả bằng xupap Hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm vận chuyển nhiên

liệu mà không sử dụng bơm cao áp, vòi phun sử dụng là vòi phun bơm cao áp liên hợp dẫn động cơ khí, áp suất trên đường dầu cao áp là 1109 KPa Tốc độ quay lớn nhất mà máy có thể đạt được khi không mang tải là

2289 v/phy2457 v/ph, tốc độ quay thấp nhất mà máy vẫn còn hoạt động

ổn định khi không mang tải là 575 v/phy675 v/ph

N : Ký hiệu đời máy ( máy cummins đời thứ N)

T : Máy có sử dụng tuabin tăng áp

A : Máy có hệ thống làm mát khí nạp

Tổng dung tích xylanh động cơ: 14 (lít) 2.3 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA ĐỘNG CƠ CUMMINS NTA855M 2.3.1 Cấu tạo tổng thể (trình bày trên hình 2.7)

Hình 2.7: Hình chiếu đứng phía trước động cơ Cummins NTA855M

15 - Van điều chỉnh cung cấp nhiên liệu

16 - Vỏ bọc bánh đà

21 - Ống thông hơi cacte

22 - Bệ đỡ phía sau máy

23 - Máng dầu cacte

24 - Lỗ tháo dầu cacte 25- Lọc dầu

26 - Chỗ lắp ống cấp dầu

27 - Cần bơm tay nhiên liệu

28 - Bơm nhiên liệu

29 - Bộ phận điều khiển đồng hồ

đo tốc độ

30 - Bệ đỡ phía trước máy

31 - Bộ phận giảm rung

32 - Bơm dầu bôi trơn

33 - Tấm kim loại tháo được để kiểm tra

34 - Tấm chắn bảo vệ dây curoa

16 - Bộ phận giảm rung

17 - Bơm nước (vòng ngoài)

18 - Chỗ nối ống cấp nước

19 - Bệ đỡ phía sau máy

20 - Lọc dầu bôi trơn

21 - Máng dầu cacte

22 - Que thăm dầu cacte

23 - Vị trí lắp bộ đo nhiệt độ dầu cacte

24 - Lỗ xả dầu cacte

25 - Máy khởi động

26 - Ống dầu hồi từ lọc nhánh mạch dầu bôi trơn

27 - Bệ đỡ phía trước máy

32 - Lọc nhánh mạch dầu bôi trơn

33 - Lối ra của bình làm mát dầu bôi trơn hộp số

34 - Bình làm mát dầu bôi trơn hộp

3 - Bệ đỡ phía trước máy

4 - Ống thông hơi cacte

5 - Lỗ thông hơi cacte

11 - Máy phát

12 - Bệ đỡ phía sau máy

13 - Vỏ bảo vệ dây curoa

14 - Kính xem mực nước

15 - Két giãn nở

16 - Nắp két giãn nở

17 - Chỗ nối với lối ra nước ngoài tàu

25 - Van điều tiết dầu hồi

Hình 2.10: Hình chiếu cạnh của động cơ Cummins NTA855M

1 - Nắp bình lọc không khí

2 - Bình lọc không khí

3 - Ống cấp nước cho bộ làm mát khí nạp

11 - Bệ đỡ phía sau máy

12 - Lỗ tháo dầu cacte

18 - Chỗ nối với lối ra nước ngoài tàu

19 - Bình làm mát nước-nước

20 - Két nước giãn nở

21 - Chỗ nối ống khí xả

Hình 2.11: Hình chiếu đứng hộp số

1 - Lỗ thông hơi và châm dầu hộp số

2 - Que thăm dầu hộp số

3 - Bệ đỡ hộp số

4 - Lỗ tháo dầu hộp số

2.3.2 Nguyên lý làm việc tổng thể động cơ Cummins NTA855M

Động cơ Cummins NTA855M là động cơ 4 kỳ, có nguyên lý hoạt động: Chu trình công tác của nó được hoàn thành sau 4 hành trình của piston, với 2 vòng quay của trục khuỷu

1, Hành trình nạp

Trong hành trình nạp, piston đi từ ĐCT đến ĐCD, xupap nạp mở, xupap xả đóng Không khí được hút vào xylanh qua xupap nạp Thực tế xupap nạp mở trước 1 góc (góc nạp sớm) trước khi piston lên đến ĐCT

và đóng muộn (góc nạp muộn) sau khi piston xuống đến ĐCD

2, Hành trình nén

Trong hành trình nén, piston đi từ ĐCD đến ĐCT, Cả hai xupap (nạp

và xả) đều đóng Do bị piston nén, áp suất và nhiệt độ của khí trong xylanh tăng dần Khi piston tới gần ĐCT, nhiên liệu bắt đầu được phun vào buồng đốt và tự bốc cháy (đủ P,T) làm cho áp suất và nhiệt độ trong xylanh tăng lên đột ngột

3, Hành trình sinh công

Trong hành trình sinh công, piston được khí cháy trong xylanh có áp suất cao đẩy từ ĐCT đến ĐCD và làm trục khuỷu quay Lúc này cả hai xupap hút, xả đều đóng Quá trình cháy nhiên liệu vẫn tiếp tục diễn ra ở giai đoạn đầu của hành trình sinh công

4, Hành trình xả

Trong hành trình xả, piston đi từ ĐCD lên ĐCT, xupap nạp đóng, xupap xả mở Khí thải trong xylanh bị piston đẩy ra ngoài qua xupap xả Thực tế xupap xả mở trước 1 góc (góc xả sớm) trước khi piston đi xuống ĐCD và đóng muộn (góc xả muộn) sau khi piston đến ĐCT

Bảng 2.4: Bảng tóm tắt chu trình công tác của động cơ diesel 4 kỳ

Môi chất công tác KK+Khí sót KK+Khí sót Hỗn hợp Khí thải Góc quay trục khửyu 0→1800 180→3600 360→5400 540→7200

Đồ thị góc

+ Góc nạp sớm (;ns) là góc quay trục khuỷu tính từ điểm xupap nạp bắt đầu mở đến ĐCT trong hành trình xả

+ Góc nạp muộn (;nm) là góc quay trục khuỷu tính từ ĐCD đến khi xupap nạp đóng hoàn toàn trong hành trình nén

+ Góc xả sớm (;xs) là góc quay trục khuỷu tính từ điểm xupap xả bắt đầu mở đến ĐCD trong hành trinh cháy và sinh công

+ Góc xả muộn (;xm) là góc quay trục khuỷu tính từ ĐCT đến khi xupap xả đóng hoàn toàn trong hành trình nạp

2.3.3 Các bộ phận, hệ thống của động cơ Cummins NTA855M 2.3.3.1 Bộ khung động cơ

1, Nắp xylanh + Đặc điểm cấu tạo (Trình bày trên hình 2.12)

Hình 2.12 : Nắp xylanh Trên hình 2.12:

bố đều, giữa nắp xylanh và thân xylanh có một gioong kín nước, kín hơi tránh cho nước và hơi bị rò ra ngoài giảm công suất động cơ Nhìn chung nắp xylanh động cơ Cummins NTA855M rất phức tạp

2, Khối thân động cơ Cummins NTA855M (Hình 2.13 và 2.14)

Hình2.13: Hình chụp khối thân động cơ Cummins NTA855M

Hình 2.14 : Khối thân và các bộ phận lắp trên khối thân động cơ

NTA855M

+Trên hình 2.14 :

1 - Khối thân

2,3,15 - Chốt định vị 4,15,19 - Chốt hình con lăn

5 - Bulong ( 3/4-16x65/8 inches) 6,7,8 - Nửa dưới ổ đỡ chính 9,10,11 - Bạc lót dạng ống trụ 12,13,16 - Vòng đệm

14,38,21,22,23 - Ống có ren

17 - Chốt sẽ rãnh 20,25,26,27,29,32,37 - Nút đậy

43 - Bulong (3/8 – 24x27/64 inches)

+ Đặc điểm cấu tạo:

Thân động cơ Cummins NTA855M được đúc liền một khối bằng thép rất chắc chắn, trên thân máy có khoét các lỗ để lắp khối xylanh, lắp các đường ống khí xả, nạp và khoan các lỗ có ren bên trên để lắp nắp xylanh của động cơ bằng bulong Ngoài ra trên thân máy còn khoan các lỗ tròn

để dẫn nước làm mát và khoét các khoang chứa nước để làm mát khối xylanh, hai bên thân máy có khoan các lỗ có ren để bắt các chi tiết khác của máy bằng bulong như: bệ đỡ máy, ống dẫn dầu, lọc dầu, bình làm mát dầu…Phía dưới thân máy có một nửa bệ đỡ chính của máy, được chế tạo liền với thân máy, một nửa còn lại của bệ đỡ chính được chế tạo rời và lắp ghép với nhau bằng bulong

2.3.3.2 Cơ cấu piston - thanh truyền - trục kuỷu, trục cam

Hình 2.15: Hình chụp thanh truyền, trục khuỷu, trục cam

1, Cơ cấu Piston - thanh tuyền - trục khuỷu Nhiệm vụ : Cơ cấu piston-thanh truyền- trục khuỷu có nhiệm vụ biến chuyển động tịnh tiến của cơ cấu piston-xylanh thành chuyển động quay của trục khuỷu và ngược lại Hay nói cách khác nó có nhiệm vụ biến nhiệt năng (nhiệt của khí cháy tác dụng lên đỉnh piston) thành cơ năng (momen quay của trục khuỷu)

Hình1.17: Hình chụp piston, chốt piston, vòng găng

Động cơ Cummins NTA855M là động cơ cao tốc, piston của nó được làm bằng hợp kim nhôm vừa đảm bảo tính gọn nhẹ, giảm được lực quán tính trong quá trình hoạt động vừa truyền nhiệt, tản nhiệt nhanh nhưng vẫn đảm bảo kết cấu vững chắc Piston được chia làm hai phần, phần đỉnh

và phần thân, váy piston (còn gọi là phần dẫn hướng của piston) Đỉnh piston được chế tạo lồi ở giữa (có phần hơi tù) và có khoét 4 gờ (như hình

vẽ 2.16) để tạo xoáy lốc cho dòng khí nén làm cho nhiên liệu phun vào buồng đốt được hòa trộn tốt hơn, đều và tơi hơn, giúp cho hỗn hợp cháy cháy hoàn toàn làm tăng hiệu suất động cơ Thân, váy piston được chế tạo khá dài đảm bảo dẫn hướng tốt Trên thân, váy piston có chế tạo lỗ và bệ

để lắp chốt piston, gần đỉnh piston có khoét một rãnh để tản nhiệt và 4 rãnh khác để lắp xéc măng, gồm 3 xéc măng khí và 1 xéc măng dầu

Chốt piston được chế tạo hình trụ có khoét lỗ ở giữa hoặc không, chốt piston được mạ một lớp hợp kim chống mài mòn Chốt piston được lắp vào thân piston và bên ngoài có một vòng hãm

Xéc măng gồm 1 xéc măng dầu và 3 xéc măng khí, xéc măng khí được

mạ mặt ngoài bằng một lớp hợp kim chống mài mòn, ăn mòn hóa học và chịu được nhiệt độ cao Vật liệu chế tạo xéc măng có hệ số dẫn nhiệt, tỏa nhiệt lớn, xéc măng dầu cũng được làm bằng vật liệu như xéc măng khí nhưng xéc măng dầu có lỗ ở giữa xéc măng để thoát dầu bôi trơn Các xéc măng đều có miệng vát 450

+ Nhóm thanh truyền ( Hình 2.18)

Nhóm thanh truyền là cơ cấu nối piston với trục khuỷu Nhóm thanh truyền gồm có thân thanh truyền, đầu thanh truyền, bạc lót đầu thanh truyền và bulông thanh truyền

Hình 1.18: Nhóm thanh truyền

1 - Thân thanh truyền

2 - Bulong thanh truyền

3 - Bạc lót đầu trên thanh truyền

4 - Chốt định vị

5 - Bạc lót đầu dưới thanh truyền

6 - Nửa đầu dưới thanh truyền

+ Đặc điểm cấu tạo:

Nhóm thanh truyền gồm thanh truyền, bulông thanh truyền và bạc lót đầu thanh truyền, thanh truyền được làm bằng thép hợp kim, cấu tạo dạng thanh thẳng có gờ chịu lực Thanh truyền gồm có đầu thanh truyền (đầu dưới và đầu trên) và thân thanh truyền Thân thanh truyền có dạng thanh thẳng, ở giữa có khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn để đi bôi trơn cho chốt piston

và làm mát cho đỉnh piston Đầu thanh truyền gồm đầu trên và đầu dưới, đầu trên thanh truyền được chế tạo liền với thân thanh truyền, đầu dưới thanh truyền được chế tạo thành 2 phần, nửa trên của đầu dưới thanh truyền được chế tạo liền thân thanh truyền, nửa dưới của đầu dưới thanh truyền được chế tạo rời để dễ dàng lắp ghép vào trục khuỷu và lắp ghép với nửa trên đầu dưới bằng 2 bulông thanh truyền Bạc lót đầu thanh truyền gồm có bạc đầu trên và bạc đầu dưới Bạc lót đầu trên được chế tạo dạng hình ống và liền Bạc lót đầu dưới cũng được chế tạo dạng hình ống nhưng gồm 2 nửa ghép vào nhau vuông góc (không vát góc) để dễ dàng

tháo, lắp, sửa chữa Bạc lót, có bề mặt tiếp xúc được mạ một lớp vật liệu chống mòn, nhẹ và xốp để giữ được dầu bôi trơn

+ Đặc điểm cấu tạo:

Trục khuỷu được làm bằng thép hợp kim có cơ tính tốt, khả năng chống mài mòn và ăn mòn hóa học cao Trục khuỷu gồm cổ chính, cổ biên và má khuỷu Trục khuỷu động cơ Cummins NTA855M được đúc liền, đặc và có khoan các lỗ ở giữa để dẫn dầu bôi trơn Ngoài ra 2 đầu trục khuỷu còn khoan các lỗ có ren để bắt bulông cố định bánh đà và cơ cấu giảm rung động (bộ giảm chấn) lên trục Đầu trục còn khoét rãnh lắp then cố định bánh răng trục khuỷu để dẫn động các chí tiết và hệ thống khác của động cơ Má khuỷu được chế tạo dạng tròn vừa đỡ cồng kềnh tránh va đập vào thân máy vừa giảm khối lượng và tiết kiệm vật liệu mà vẫn đảm bảo an toàn khi động cơ làm việc Cổ chính được chế tạo dạng hình trụ có khoan các lỗ dẫn dầu bôi trơn bạc thanh truyền và chốt piston

Cổ biên cũng được chế tạo dạng hình trụ nhưng có các gờ để khi lắp ghép trên ổ đỡ chính nó sẽ được cố định, tránh xảy ra hiện tượng trượt qua, trượt lại trên ổ đỡ chính Ngoài ra nó còn khoan các lỗ dẫn dầu bôi trơn để bôi trơn ổ đỡ chính

2, Trục cam:

Trục cam đặt trên thân máy, kiểu đặt này làm cho hệ thống truyền

động giữa trục khuỷu và trục cam đơn giản

+ Đặc điểm cấu tạo:

Trục cam được chế tạo bằng thép hợp kim chống mài mòn, được đúc liền một khối cho 6 xylanh, các quả cam được chế tạo xen kẽ nhau theo thứ tự nổ của động cơ Mỗi xylanh có 3 quả cam 2 của xupap nạp, xả và 1 của tổ hợp BCA-VP Trên trục cam có chế tạo các đoạn để lắp vào ổ đỡ trục cam, đầu trục cam có chế tạo nhỏ dần để lắp bánh răng trục cam và có khoan lỗ để bắt bulong cố định bánh răng trục cam Trục cam được truyền động bằng cặp bánh răng ăn khớp trục khuỷu – trục cam, với tỷ số truyền 2:1

2.3.3.3 Các hệ thống của động cơ Cummins NTA855M

1, Hệ thống nhiên liệu (trình bày trên hình 2.22)

Hình 2.22: Hệ thống nhiên liệu

+Cấu tạo:

1 - Đường dầu hồi từ bộ phận kiểm soát áp suất nhiên liệu

2 - Đường nhiên liệu cao áp

3 - Kim phun

4 - Ống dẫn dầu hồi từ vòi phun về

5 - Đường dầu hồi về thùng chứa

6 - Lỗ thông hơi két nhiên liệu

7 - Đường ống cấp nhiên liệu

8 - Lọc nhiên liệu

9 - Đường dầu đi làm mát bơm bánh răng về

10 - Bơm nhiên liệu

11 - Vị trí lắp bộ phận điều khiển đồng hồ đo tốc độ