Mô hình động cơ diesel Mitsubishi

Khảo sát kiểm tra sữa chữa động cơ diesel 4 thì, 4 xilanh đã qua sử sụng.

Trang 1

PHẦN I: TỔNG QUAN

Trang 2

I.1 LỜI MỞ ĐẦU

Trong giai đoạn công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, các ngành kinh tế - kỹ thuật trong cả nước đang phát triển nhanh góp phần tạo ra năng suất lao động ngày càng cao hơn, phục vụ tốt hơn nhu cầu cuộc sống…

Ngành công nghiệp ô tô của chúng ta cũng không nằm ngoài guồng quay đó Hiện tại ngành công nghiệp ô tô không chỉ giữ một vị trí quan trọng trong việc thúc đẩy nền kinh tế quốc dân phát triển thông qua đáp ứng nhu cầu giao thông vận tải, góp phần phát triển sản xuất và kinh doanh thương mại mà còn là một ngành kinh tế mang lại lợi nhuận rất cao nhờ sản xuất ra những sản phẩm có giá trị vượt trội Sớm nhận thức được tầm quan trọng của ngành công nghiệp này các nước phát triển như Mý, Nhật Bản, Đức, Anh, Hàn Quốc ,…đã rất chú trọng phát triển ngành công nghiệp ô tô trong quá trình công nghiệp hóa để phục vụ không chỉ nhu cầu trong nước mà còn xuất khẩu sang các thị trường khác

Ngành công nghiệp ôtô ngày càng phát triển theo hướng đa dạng về chủng loại, tiện dụng, tiết kiệm nhiên liệu và đặc biệt là thân thiện với môi trường Chính vì vậy, việc sử dụng, bảo trì, sửa chữa loại ôtô hiện đại và phức tạp này thì cần đến một đội ngũ những người thợ lành nghề, đã qua đào tạo và trải nghiệm từ thực tế Việc nắm vững về đặc điểm cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động, bảo dưỡng sửa chữa của động cơ đốt trong nói chung và ở động cơ Diesel 4 kỳ nói riêng là rất quan trọng

Qua thời gian tìm hiểu nghiên cứu theo định hướng của Quý Thầy cô Khoa Cơ khí ôtô, Trường Cao Đẳng Nghề TP.HCM, cùng với GVHD là thầy Huỳnh Công Thương,

thầy Nguyễn Vân Khánh đã giúp chúng em hoàn thành đề tài tốt nghiệp: “Mô hình Động

cơ DIESEL Mitsubishi”

Tuy nhiên, trong quá trình thiết kế, thi công mô hình chúng em còn nhiều hạn chế về mặt kiến thức nên không thể tránh được những sai sót Vì vậy, chúng em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của Quý Thầy trong Khoa để đề tài này được hoàn thiện hơn Chúng em xin chân thành gửi lời biết ơn đến quý Thầy đã tận tình hướng dẫn cho chúng

em hoàn thành đồ án này

Trang 3

I.2 MỤC TIÊU – NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI I.2.1 Mục tiêu

¾ Khảo sát, kiểm tra, sửa chữa động cơ Diesel 4 thì, 4 xylanh đã qua sử dụng

¾ Nắm được kỹ thuật bố trí động cơ lên khung

¾ Bố trí các hệ thống điều khiển, theo dõi lên Panel Mô hình

¾ Thiết kế thi công mô hình theo hướng tiện dụng, trực quan và đặc biệt là phù hợp cho người học theo chương trình Môđun

¾ Thực hiện đúng tiến độ chung mà Khoa đề ra và tiết kiệm vật tư đến mức tối đa có thể được cũng như sử dụng lại vật tư mà xưởng còn chưa dùng đến

¾ Khảo sát, thiết kế, làm khung động cơ

¾ Gá lắp động cơ lên khung đúng kỹ thuật, an toàn tuyệt đối

¾ Điều chỉnh động cơ vận hành ổn định

¾ Viết báo cáo đề tài và hướng dẫn sử dụng mô hình

¾ Báo cáo đề tài trước Khoa theo đúng tiến độ chung

Trang 4

I.3 PHẦN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 1

………

Trang 5

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 2

………

Trang 6

PHẦN II: NỘI DUNG

Trang 7

II.1 MỤC LỤC……….Trang 07

Chương I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỘNG CƠ DIESEL MITSUBISHI

Trang 09 Chương II: KỸ THUẬT GÁ ĐỘNG CƠ LÊN KHUNG

Trang 21 Chương III: CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN

Trang 26 Chương IV: BÔI TRƠN LÀM MÁT

Trang 54 Chương V: PHÂN PHỐI KHÍ

Trang 59 Chương VI: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU

Trang 64 Chương VII: HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

Trang 74 Chương VIII: LY HỢP – HỘP SỐ

Trang 80 PHẦN III: KIẾN NGHỊ - ĐỀ XUẤT – LỜI CẢM ƠN Trang 87

Trang 8

II.2 PHÂN CÔNG SINH VIÊN THỰC HIỆN

II.2.1 Khung gá

1 Trần Hoàng Quân

2 Trần Văn Thành

3 Trần Hoài Chương

4 Mai Xuân Quang

5 Nguyễn Tuấn Đăng

II.2.4 Nhiên liệu

1 Nguyễn Tuấn Đăng

2 Tống Đình Diệm

3 Lê Quang Vũ

4 Trần Hoàng Quân

Trang 9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ DIESEL

- Động cơ là một loại máy có chức năng biến đổi một dạng năng lượng nào đó thành cơ năng Tùy thuộc vào dạng năng lượng ở đầu vào là điện năng, nhiệt năng, thủy năng,v.v

- Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt, tức là loại máy có chức năng biến đổi nhiệt năng thành cơ năng Các loại động cơ nhiệt phổ biến hiện nay không được cung cấp nhiệt năng từ bên ngoài một cách trực tiếp mà được cung cấp nhiên liệu, sau đó nhiên liệu được đốt chay để tạo ra nhiệt năng Căn cứ vào vị trí dốt nhiên liệu, người ta chia các loại đột co nhiệt thành hai nhóm: động cơ đốt trong và động cơ đốt ngoài Ở động cơ đốt trong, nhiên liệu được đốt cháy trực tiếp trong không gian công tác của động cơ và cũng tại đó diễn ra quá trình chuyển hóa nhiệt năng thành cơ năng Ở động cơ đốt ngoài, nhiên liệu được đốt cháy trong lò riêng biệt để cung cấp nhiệt cho môi chất công tác (MCCT) , sau đó MCCT được dẫn vào không gian công tác của động cơ để thực hiện quá trình chuyển hóa nhiệt năng thành cơ năng

1.1 KHÁI NIÊM ĐỘNG CƠ DIESEL

- Động cơ ddiessel ( Diesel engine) là loại động cơ đốt trong hoạt động theo nguyên lú: nhiên liệu tự phát hỏa khi được phun vào buồn đốt chứa không khí bị nén đến áp suất và nhiệt độn đủ cao Nguyên lú hoạt động nhue trên do ông Rudolf Diesel – kỹ sư người Đức- đề xuất năm 1882 Ở nhiều nưc, động cơ diesel còn được gọi là động cơ phát hỏa bằng chác nén (compression- Ignition engine)

- Động cơ 4 kỳ: là loại động cơ đốt trong có chu trình công tác được hoàn thành sau 4 hành trình của piston

- Động cơ 2 kỳ: là loại động cơ đốt trong có chu trình công tác được hoàn thình sau 2 hành trinh của piston

Bảng phân loại trổng quát động cơ đốt trong

Loại nhiên liệu - động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng dễ

bay hoei như: xăng, alcohl, benzol…

- động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng khó bay hơi nhue gá oil, mazout…

Phương pháp phát hỏa nhiên liệu - Động cơ phát hỏa bằng tia lửa

- Động cơ điesel

- Động cơ semidiel Cách thức thực hiện chu trình công tác - Động cơ 4 kỳ

- Động cơ 2 kỳ

Trang 10

Phương pháp nạp khí mới vào không

Theo tính năng - Động cơ thấp tốc, trung tốc và cao tốc

- Động cơ công suất nhỏ, trung bình và lớn

Theo công dụng - Động cơ xe cơ giới đường bộ

- Động cơ thủy

- Động cơ máy bay

- Động cơ tĩnh tại

1.2 MỘT SỐ THUẬT NGỮ - KHÁI NIỆM - CÔNG DỤNG

1.2.1 Tên gọi các bộ phận cơ bản

14, vòi phun nhiên liệu

1.2.2 Điểm chết, điểm chết tên, điểm chết dưới

- Điểm chết- vị trí của cơ cấu truyền lực, tại đó dù tác dụng lên đỉnh piston một lực lớn bap nhiều thì cũng không làm cho trục khuỷu quay

- Điểm chết trên(ĐCT): vị trí của cơ cấu truyền lực, tại đó piston cách xa trục khuỷu nhât

- Điểm chết dưới(ĐCD): vị trí của cơ cấu truyền lực, tại đó piston ở gần trục khuỷu

Trang 11

1.2.3 Hành trình của piston: khoảng cách giửa ĐCT và ĐCD

1.2.4 Không gian công tác của xylanh: khoảng không gian bên trong xy lanh được

giới hạn bởi: đỉnh piston, nắp xylanh và thành xylanh Thể tích của không gian công tác của xylanh thay đổi khi piston chuyển đông

1.2.5 Buông đốt( V c ): phần không gian công tác của xylanh khi piston ở ĐCT

1.2.6 Dung tích công tác của xylanh ( V s ): thẻ tích phần không gian công tác của xylanh và đi qua ĐCT, ĐCD và thể tích không gian công tác của xylanh

1.2.7 Môi chất công tác: chất có vai trò trung gian trong quá trình biến đổi nhiệt năng

thành cơ năng Ở những giai đoạn khác nhau của chu trình công tác, Môi chat Công tác

có thành phân, trạng thái khác nhau và được gọi bằng ngững tên khác nhau như khí mới, sản phẩm cháy, khí thải, khí sót, hỗn hợp cháy, hỗn hợp khí công tác

- Khí mới: khí được nạp vào không gian công tác của xylanh qua cửa nạp ở động cơ

diesel, khí mới là không khí

- Sản phẩm cháy: những chất được tạo thành trong quá trình đốt chay nhiên liệu trong

không gian công tác của xylanh, như: CO2, H2O, NOx

- Khí thải: hỗn hợp các chất được thải tr khỏi không gian công tác của xylanh sau khi đã

dản nở để sinh ra cơ năng Khí thải của động cơ gôm có: sản phẩm chat, nitơ và oxy còn

dư

- Khí sót: phần sản phẩm chat còn sót lại trong không gian công tác của xylanh sau khi

cơ cấu xã đã đóng hoàn toàn

- Hỗn hợp cháy: hỗn hợp của nhiên liệu và không khí

- Hỗn hợp khí công tác: hỗn hợp nhiên liệu, không khí, khí sót

1.2.8 Quá trình công tác: quá trình thay đổi trạng thái và thành phần của môi chất công tác diễn ra trong khoảng thời gian tương ứng với một lần sinh công ở xylanh

Trang 12

1.2.9 Chu trình công tác: tổng cộng tất cả các quá trình công tác diễn ra trong khoảng

thời gian tương ứng với một lần sinh công ở một xylanh

1.2.10 Đồ thị công: đồ thị biểu diển sự thay đổi áp suất của môi chat công tác theo thể

tích không gian công tác hoặc theo góc quay của trục khuỷu

1.3 CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL

¾ Bộ khung

¾ Hệ thống truyền lực

Trang 13

1.3.1 BỘ KHUNG CỦA ĐỘNG CƠ

Bộ khung: bao gồm các bộ phận cố định có chức năng che chắn hoặc là nơi lắp đặt các

bộ phận khác của động cơ Các bộ phận cơ bản của bộ khung của đông cơ Diesel bao gôm: nắp xylanh, khối xylanh, cacte và các nắp đậy, đệm kín, bu long,…

a Nắp xylanh

Nắp xylanh là chi tiết đậy kín không gian công tác của động cơ từ phía trên và là nơi lắp đặt một số bộ phận khác của động cơ như: xupap, đòn gánh xupap, vòi phun , ống góp khí nạp, ống góp khí thải, van khởi động…

Trang 14

Nắp xylanh thường được chế tạo từ gang hoặc từ hơp kim nhôm ằng phương pháo đúc Nắp xylanh bằng gang ít bị biến dạng hơn so vơi vắp xy lanh bằng hợp kim nhôn, nhưng nặng hơn và dẫn nhiệt kém hơn

Động cơ nhiều xylanh có thể có 1 nắp xylanh riêng có ưu điểm là dễ chế tạo, tháo lắp, sửa chửa ít bị biến dạng hơn Nhược điểm của nắp xylanh riêng là khó bố trí các bu long

để liên kết nắp xylanh với khối xylanh, khó bố trí ống nạp và ống xã hơn so với nắp xylanh chung

b Khối xylanh

Các xylanh của động cơ nhiều xylanh thường được đúc liền thành một khối gọi là khối xylanh Mặt trên và mặt dưới của khối xylanh được màu phẳng để lắp vào nắp xylanh và cacte Vách trong của các xylanh được doa nhẵn, gọi là mặt gương của xylanh

Vật liệu để đúc khối xylanh thường dung là gang hoặc hợp kim nhôm Một số loại động cơ công suất lớn có khối xylanh được hàn từ các tấm théo Xylanh của động cơ được làm mát bằng không khí có các cánh tản nhiệt để tăng khả năng thoát nhiệt động cơ được làm mát bằng nước có các khoang trong khối xylanh để chứa nước làm mát

Lót xy lanh:

Thân động cơ và lót xylanh

a Lót xylanh đúc liền với khối xylanh

b Lót xylanh khô

Trang 15

c Carte

Cacte là bộ phận bao bọc và là nơi lắp đặt các bộ phận chuyển đọng chủ yếu của động

cơ Phần trên của cacte là nơi lắp đặt khối xykanh, trục khuyut, trục cam,… Phần dưới của cacte có chức năng đậy kín không gian trong động cơ từ phía dưới và là nơi chứa dầu bôi trơn Đa số động cơ cỡ nhỏ cà trung bình được làm mát bằng nước, có khối xylanh và cacte trên được đúc liền thành một khối gọi là thân động cơ Ở một số động

cơ cở lớn, cacte dưới vừa là nơi chứa dầu bôi trơn vừa là nơi đặt trục khuỷu và các bộ phận liên quan

1.3.2 HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC

Hệ thống truyền lực có chức năng tiếp nhận áp lực của khí trong không gian công tác của xylanh rồi truyền cho hộ tiêu thị và biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu Các bộ phận chính của hệ thống truyền lực cũng chính

là các bộ phận chuyển động chính của động cơ, bao gồm: piston, thanh truyền, trục khuỷu, bánh đà Các bộ phận có liên quan trực tiếp với các bộ phận chuyển động chính kể trên cũng có thể được xếp vào hệ thống truyền lực: xecmang, chốt piston, ạc lót cổ chính, ạc lót cổ biên…

1.3.3 HỆ THỐNG NẠP – XẢ

Hệ thống nạp – xả có chức năng lọc sạch không khí rồi nạp vào không gian công tác của xylanh và xả khí thải ra khỏi động cơ Các bộ phận cơ bản của hệ thong nạo- xả bao gôm: lọc không khí, ống nạp, ống xả, bình giảm thanh và cơ cấu phân phối khí

Trang 16

a Cơ cấu phân phối khí

b Cơ cấu phân phối khí

Xupap là một loại van đặc trưng ở ĐCĐT, có chứ năng đóng, mở đường ống nạp và xã Mỗi xylanh của động cơ 4 kỳ thấp tốc và trung tốc thường có 2 xupap: một xupap nạo

có chức năng đóng và mở đường ống nạp, một xupap xã có chức năng đóng và mởi đường ống xã Động cơ cao tốc có thể có 3-4 xupap cho mỗi xylanh để tăng tiết diện lưu thông không khí ra, vào xylanh và giảm phụ tải nhiệt cho xupam, qua đó giảm khả

Trang 17

nắp xylanh hoặc kiểu đặt trong thân động cơ Trục cam xũng có thể đặt trong thân động cơ hoặc trên nắp xylanh

Trong quá trình hoạt đông của động cơ, xupap xả chịu tác dụng thường xuyên của khí thải cía nhiệt độ cao, nhiệt độ của nấm xupap xã có thể tới 600 – 700oC, cho nên nó được chế tạo từ thép hợp kim chất lượng cao

Trang 18

1.3.4 HỆ THỐNG BÔI TRƠN

Động cơ diesel có rất nhiều chi tiết chuyển động tương đối với nhau để giảm lực ma sát

và hao mòn, ngoài việc chọn vật liệu, hình dáng và kích thước thích hợp, nhất thiết phải bôi trơn các bề mặt ma sát của chi tiết hệ thống bôi trơn của động cơ có chức năng lọc sạch rồi đưa chất bôi trơn đến các các bề mặt cẩn bôi trơn, có thể phân biệt 3 phương pháp cơ bản

- bôi trơn hơi dầu,

- bôi trơn bằng cách vung tóe dầu,

- bôi trơn bằng áp suất

Đa số động cơ hiện nay được trang trí hệ thống bôi troen dưới áp suất Ở hệ thống này, nhớt từ đấy cacte hay bình chứa được bôm nén tới áp suất 1,5- 8,0 bar rồi đẩy vào mạch dầu chính Từ mạch đầu chính, nhớt theo các lỗ khoang trong các chị tiết của động cơ hoặc theo các ống dầu đến bôi trơn các cổ chính, cổ biên của trục khuỷu

Trang 19

1.3.5 HỆ THỐNG LÀM MÁT

Hê thống làm mát có chức năng giải nhiệt từ các chi tiết nóng ( piston, xylanh, nắp xylanh, xupap,…) để chúng không bị quá tải nhiệt Ngoài ra, làm mát động cơ còn có tác dụng duy trì nhiệt độ dầu bôi trơn trong phạm vi nhất định để duuy trì các chỉ tiêu kỹ thuật của chất bôi trơn

Chất có vai trò trung gian trong quá trình truyền nhiệt từ các chi tiết nóng của động cơ ra ngoài được gọi là môi chất làm mát Môi chất làm mát có thể là nuớc, không khí, dầu, hoặc một số laoị dung dịch đặc biệt

1.3.6 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL

Trang 20

- Thùng nhiên liệu: bao gồm thùng nhiên liệu hang ngày và thùng nhiên liệu dự trử Thùng nhiên liệu hàng ngày cần có dung tích đảm bảo chứa đủ số nhiên liệu cho động cơ hoạt động liên tục trong một khoảng thời gian định ước

- Bơm thấp áp: bơm cao áp có chức năng hút nhiên liệu từ thùng chứa hang ngày rồi đẩy đến bơm cao áp Hệ thống nhiên liệu có thể không có bơm thấp áp nếu thùng chứa nhiên liệu hàng ngày được đặt ở vị trí cao hơn động cơ để nhiên liệu tự chảy đến bơm cao áp

- Lọc nhiên liệu: trong hệ thống nhiên liệu của đọng cơ điesel có các bộ phận được chế tạo và lắp ráp với độ chính xác rất cao, như: đầu phun, cặp piston- xylanh của bơm cao áp, van triệt hồi Các bộ phận này rất dễ bị hư hại nếu trong nhiên liệu có tạp chất cơ học Bởi vậy nhiên liệu phải được lọc sạch trước khi đến bơm cao áp

- Ống dẫn nhiên liệu: gồm có ống cao áp và ống thấp áp ống cao áp dẫn nhiên liệu

có áp suất cao từ bơm cao áp đến vòi phun ống thấp áp dẫn nhiên liệu từ thùng chứa đến bơm cao áp và dẫn nhiên liệu hồi về thùng cứa

- Bơm cao áp: có chức năng sau:

+ Nén nhiên liệu đến từ áp suất rất cao rồi đẩy lên vòi phun

+ Điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp vào buồng đốt phù hợp với chế độ làm việc của động cơ

+ Định thời điểm bắt đầu và kết thúc quá trình phun nhiên liệu

- Vòi phun nhiên liệu: đại đa số vòi phun nhiên liệu ở động cơ diesel chỉ có chức năng phun nhiên liệu cao áp vào buồng đốt với cấu trúc phù hợp với phương pháp

tổ chức quá trình cháy Ở một số hệ thống nhiên liệu đặc biệt, vòi phun còn có thêm chức năng định lượng và định thời

b.Nguyên lý hoạt động

Động cơ 4 kỳ là loại động cơ đốt trong mà mỗi chu trình công tác của nó được hoàn

thành sau 4 hành trình của piston

3 Hành trình sinh công

Trong quas trình sinh công, piston được khí trong xylanh có áp suất cao đẩy từ ĐCT đến ĐCD và làm trục khuỷu quay Cả 2 loại xupap vẫn đóng Quá trình cháy nhiên liệu vẫn tiếp tục diễn ra ở giai đoạn đầu của hành trình sinh công

4 Hành trình xã

Trong quá trình xã, piston bị trục khuỷu đẩy từ ĐCD- ĐCT Xupap nạp đóng, xupap xả

mở khí thải trong xylanh bị piston đẩy ra ngoài qua xupap xả

Trang 22

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

Trang 23

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT GÁ ĐỘNG CƠ LÊN KHUNG

Trang 24

- Mài lại những dấu hàn cho nhẵn:

- Dùng sơn chống sét sơn bảo vệ khung:

Trang 25

2.2 GÁ ĐỘNG CƠ LÊN KHUNG:

- Lấy 2 khúc gỗ gác ngang khung

- Sau đó dùng cẩu nâng động cơ lên để nằm lên 2 khúc gỗ được chuẩn bị sẵn

- Ta dùng thước đo xem động cơ đã nằm đúng giữa khung chưa

- Tiếp tục ta dùng thước thủy để đo xem động cơ có bị nghiêng không

Nếu nghiêng thì ta cân chỉnh lại

- Sau đó ta tiến hành đo làm chân động cơ

- Dùng thước đo khoảng cách từ vị trí đặt chân động cơ đến khung Rồi làm chân động cơ, sau đó hàn chết vào khung

- Chân động cơ phải làm thật chắc

- Giữa chân động cơ và khung động cơ phải được lót bởi đế cao su để hạn chế sự rung động khi động cơ nổ và được cố định bởi bu lông

Trang 26

CHƯƠNG 3: CƠ CẤU TRỤC KHUỶU – THANH TRUYỀN

- Cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền gồm nhóm piston ( piston, chốt piston, xécmăng ), nhóm thanh truyền ( thanh truyền, bulông thanh truyền, bạc lót ), trục khuỷu và bánh đà

có nhiệm vụ chung là tiếp nhận áp lực khí thể trong xylanh và biến áp lực này thành môment làm quay máy công tác

Hình: cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền

1 piston, 2 chốt piston, 3 thanh truyền, 4 trục khuỷu, 5 bánh đà

3.1 Nhóm piston

Trang 27

Nhóm piston bao gồm : piston, chốt piston, secmăng khí, secmăng dầu, vòng khóa hãm chốt piston

Nhiệm vụ của nhóm piston:

3.1.1 Piston

a Nhiệm vụ:

- Nhiệm vụ chủ yếu của piston là cùng với các chi tiết khác như xylanh, nắp xylanh bao kín tạo thành buồng cháy, đồng thời truyền lực của khí thể cho thanh truyền cũng như nhận lực của thanh truyền để nén khí

- Ngoài ra ở một số động cơ hai kỳ, piston còn có nhiệm vụ đóng mở các cửa nạp và thải của cơ cấu phối khí

b Điều kiện làm việc:

Piston là một chi tiết máy quan trọng của động cơ, làm việc trong điều kiện chịu lực lớn, chịu nhiệt cao, chịu ma sát và ăn mòn hoá học

- Tải trọng cơ học : chịu lực rất lớn của quá trình cháy và giãn nở Áp suất thường 30

÷ 130 kg/

- Tải trọng nhiệt :

y Gây ứng suất nhiệt làm rạn nứt piston

y Gây biến dạng piston, tăng độ ma sát, kẹt piston

y Làm giảm sức bền piston

y Làm giảm hệ số nạp, ảnh hưởng đến công suất động cơ

y Làm hủy hoại tính chất bôi trơn của dầu nhờn

y Đối với động cơ xăng dễ sinh ra kích nổ

Do đó, để đáp ứng các điều kiện làm việc trên piston phải bảo đảm các yêu cầu

- Bảo đảm kín khít không lọt khí, dầu nhiều

Trang 28

- Gang: thường dùng gang dẻo, gang cầu, gang xám gang chỉ dùng để chế tạo piston động cơ có tốc độ thấp Mặt khác hệ số dẫn nhiệt của gang nhỏ nên nhiệt độ đỉnh piston cao

- Thép: có hệ số dẫn nhiệt cũng nhỏ đồng thời khó đúc nên hiện nay ít được dùng, chế tạo piston nhẹ

- Hợp kim nhôm: có nhiều ưu điểm nhẹ, hệ số dẫn nhiệt lớn, hệ số ma sát với gang nhỏ (xylanh thường bằng gang), dễ đúc, dễ gia công nên được dùng phổ biến chế tạo piston Mặt khác piston bằng hợp kim nhôm chịu mòn kém và đắt

d Kết cấu piston:

Piston gồm ba phần chính: đỉnh piston, đầu pison, và thân piston

- Đỉnh piston : Là mặt trên đỉnh của piston, nó nhận lực và chịu nhiệt lớn Đỉnh

piston có nhiều dạng khác nhau và đặc điểm cấu tạo của từng dạng đều có tác dụng nhất định

Hình: kết cấu của piston

cháy dự bị và xoáy lốc

Trang 29

©Đỉnh lồi: Có sức bền lớn, đỉnh mỏng nhưng diện tích chịu nhiệt lớn, loại đỉnh này thường được dùng trong động cơ xăng 4 kỳ, 2 kỳ supap treo, bồn cháy chỏm cầu

- Đầu piston: Bao gồm đỉnh và phần chứa rãnh segment hơi làm nhiệm vụ bao kín

Đường kính đầu piston thường nhỏ hơn đường kính thân vì thân là phần dẫn hướng của piston Kết cấu đầu piston phải đảm bảo các yêu cầu sau

¾ Vấn đề tản nhiệt: Trong quá trình làm việc của động cơ, piston truyền phần lớn nhiệt lượng của khí cháy truyền cho nó (70%- 80% ) qua phần đai xéc-măng – xéc-măng –xylanh rồi đến nước hoặc không khí làm mát động cơ Vấn đề tản nhiệt nếu không được thực hiện tốt sẽ làm giảm sức bền của piston do nhiệt độ ở đầu piston quá lớn thường xuyên gây ra Do đó, để tản nhiệt nhanh thường dùng các biện pháp sau đây

- Thiết kết đỉnh piston dày phần chuyển tiếp giữa đỉnh và đầu có bán kính R lớn

- Dùng gân tản nhiệt ở dưới đỉnh piston

- Dùng hợp kim nhôm có hệ số dẫn nhiệt cao để giảm nhiệt độ piston

- Tạo ngăn cách nhiệt ở đầu piston để giảm nhiệt lượng truyền cho secmăng thứ

- Làm mát đỉnh piston bằng cách đưa dầu nhờn vào phía dưới đỉnh piston

¾ Vấn đề bao kín: Việc bao kín không cho khí nén, khí cháy lọt xuống cacte và dầu nhờn lên buồng đốt là rất quan trọng Nếu để lọt khí, công suất động cơ giảm và làm hỏng dầu nhờn ở cácte

Còn để dầu nhờn lên buồng đốt, cháy thành muội than vừa hao tốn dầu, vừa bị mài mòn nhanh đồng thời dễ sinh cháy sớm

Trang 30

Ngày nay biện pháp duy nhất để bao kín là dùng xéc-măng Ngăn lọt khí là dùng xéc-măng hơi (lắp ở phần đầu piston) Ngăn dầu nhờn lên buồng đốt và làm nhiệm vụ bôi trơn dùng xéc-măng dầu

Nguyên tắc thì càng nhiều, xéc-măng được bao kín càng tốt Tuy nhiên công ma sát

sẽ lớn, mài mòn nhanh vì vậy số lượng xéc-măng cần bảo đảm bao kín với mức cần thiết Nói chung nếu:

( Số lượng xéc-măng càng nhiều

¾ Vấn đề sức bền: Để tăng sức bền và độ cứng vững cho bệ chốt piston người ta thiết kế các gân trợ lực

- Thân piston: Là phần còn lại của piston làm nhiệm vụ dẫn hướng và chịu lực ngang

N Bởi vậy trong kết cấu cần lưu ý các vấn đề sau

¾Chiều dài piston của thân piston:

Chiều dài piston của thân thường do lực ngang quyết định Lực ngang N lớn, thân piston cần dài Đối với động cơ hai kỳ, phải đảm bảo đủ dài để đảm bảo khi piston lên đến ĐCT

nó vẫn đóng kín đường thải và đường quét

Kinh nghiệm thiết kế:

D: đường kính piston

Vị trí đế chốt piston : Người ta đặt chốt piston ở vị trí cao hơn trọng tâm của phần thân để

áp suất do lực ngang N, và lực ma sát gây ra phân bố đều hơn

Trang 31

Biện pháp giảm va đập giữa piston và xylanh:

- Làm thân piston dạng ôvan mà trục của nó theo phương của chốt piston

- Tiện vát bớt hợp kim ở hai đầu bệ chốt lõm khoảng 2 ÷ 3 mm Chiều của lực ngang vuông góc đường tâm nên tiện vát cũng không ảnh hường gì đến sự phân bố lực này

- Dùng hợp kim nhẹ làm piston thì phải xẻ rãnh trên thân, khe hở của piston và

xylanh phải lớn Khi lắp piston có xẻ rãnh cần chú ý lắp phần có rãnh về phía chịu lực ngang N bé

b.Điều kiện làm việc

- Chốt chịu tải trọng cơ học luôn luôn thay đổi: Gồm có lực quán tính, lực khí thể, ma sát trong điều kiện bôi trơn khó khăn

- Chốt chịu tải trọng nhiệt: Nhiệt do khí cháy truyền xuống và do ma sát sinh ra Lúc làm việc nhiệt độ chốt lớn hơn 373° K

Để chốt piston chịu được điều kiện làm việc như vậy, yêu cầu phải thoả mãn

y Trọng lượng nhỏ

y Ít biến dạng trong quá trình làm việc

y Vật liệu chịu tải trọng va đập, chịu mòn tốt

c Vật liệu chế tạo

- Chốt Piston mà gãy thì động cơ bị hư hỏng nặng nề, bởi vậy yêu cầu vật liệu chế tạo phải bền, bề mặt cứng mà trong dẻo Vật liệu hay dùng là thép cacbon và thép hợp kim có thành phần cacbon thấp như : 20, 35, 40, 40, 20X, 15 XA, 15XMA, 12XMA, 18XMA, v.v…

- Để bảo đảm độ cứng thường chốt piston đều thông qua khâu nhiệt luyện : xementit hoá, xianuya hoá, hoặc nitơ hoá đạt độ sâu 0,5 ¸ 1,5 mm và độ cứng bề mặt đạt 58 ¸ 62 HRC, độ cứng mặt trong của chốt 58 ¸ 62 HRC

Trang 33

3.1.3.Xécmăng

a.Nhiệm vụ

- Xéc-măng khí: Ngăn không cho khí cháy lọt xuống cacte (còn nén không cho cho môi chất xuống cacte)

- Xéc-măng dầu: Gạt dầu về cacte không cho lên buồng đốt và hình thành màng dầu

để bôi trơn piston xylanh

- xécmăng truyền phần lớn nhiệt từ đầu piston sang thành xylanh rồi ra nước làm mát hoặc không khí để làm mát động cơ

b Điều kiện làm việc của xécmăng

- Xéc-măng làm việc trong điều kiện xấu: chịu nhiệt độ cao, chịu va đập mạnh, bị ăn

mòn hoá học, ma sát

© Chịu nhiệt độ cao: Xéc-măng trực tiếp tiếp xúc khí cháy và được piston truyền qua cho nên nó có nhiệt độ cao, nhất là xéc-măng đầu tiên (623 ÷ 673° K) Nhiệt độ trung bình các xéc-măng khí khác vào khoảng 473 ÷ 523°K Xéc-măng dầu 373 ÷ 423° K Nhiệt độ cao làm giảm độ đàn hồi của xéc-măng, dễ lọt khí, làm cháy dầu nhờn, điều kiện làm việc xấu nhanh chóng làm mất tác dụng của xéc-măng (bị bó)

50 ÷60% toàn bộ công tổn thất cơ giới của động cơ Áp suất tiếp xúc xéc-măng với thành xylanh lớn, trong lúc điều kiện bôi trơn kém nên mài mòn tăng

c Vật liệu chế tạo xécmăng

- Xéc-măng làm việc trong điều kiện chịu nhiệt, chịu lực phức tạp bởi vậy vật liệu chế tạo phải bảo đảm các yêu cầu sau đây:

- Đáp ứng tốt các yêu cầu trên là gang xám hợp kim ( gang xám được cho thêm Ni, Cr,

P, Cu, Mo, V, Ti Lượng hợp kim cho thêm rất ít để đảm bảo độ dẻo, sức bền cơ học và

độ chịu mòn tốt của gang )

- Độ cứng của xéc-măng HB = 95 ÷105 và thường thấp hơn độ cứng của mặt xy lanh

Trang 34

- Động cơ tốc độ thấp cần nhiều xéc-măng khí hơn động cơ tốc độ cao

- Khi lắp các xéc-măng khí cần xoay miệng của của các xéc-măng lệch nhau một góc120° hoặc 180° để làm giảm lượng khí lọt xuống cacte qua miệng xéc-măng

Loại a : Tiết diện hình chữ nhật là thông dụng nhất, dễ chế tạo

nhất Để việc bao kín tốt và giảm trọng lượng thường giảm chiều cao (h) tăng P tiếp xúc

Loại b và c : Tiết diện hình côn có góc β =15 ÷ 30°, một đoạn

hình trụ c = h/3 ( Hình c) đoạn côn β = 2° Với tiết diện có độ côn

sẽ tăng áp suất tiếp xúc giữa xéc-măng và xylanh nâng cao khả năng bao kín, cạo dầu tốt nhưng khó chế tạo

Loại d, e và g : Loại xéc-măng có tiết diện không đối xứng Loại

này dễ chế tạo nhưng khi lắp vào xylanh nó biến dạng nên tác dụng làm việc như loại b, c

Loại h, k : Tiết diện hình thang có tác dụng tăng áp suất giữa

xéc-măng và xylanh đồng thời hạn chế việc kết muội than ở mặt đáy xéc-măng (mặt nghiêng ) Vì khi làm việc mặt đáy va đập làm rơi muội than khỏi mặt nghiêng Tuy vậy nhược điểm của loại xéc-măng này là khi bị mòn và khi lực ngang N thay đổi thì khe hở mặt đáy tăng

Loại i : Là loại tiết diện có nhiều rãnh ở mặt xéc-măng Nó có tác

dụng tăng áp suất tiếp xúc, rút ngắn thời gian chạy rà, tạo điều kiện thuận lợi cho việc bao kín

Để cải thiện quá trình chạy rà người ta dùng loại xéc-măng có gắn một vòng bằng đồng hoặc đổ đầy thiếc vào các rãnh trên xéc-măng

Miệng của xéc-măng khí:

Để xéc-măng có thể co giãn khi lắp ráp và làm việc, phải xẻ miệng xéc-măng Miệng xéc-măng khí thường có các dạng sau đây

Loại a : Miệng cắt thẳng dễ chế tạo nên được dùng nhiều nhất hiện nay (trong động cơ

cao tốc) Nhưng loại này dễ lọt khí qua miệng

Loại b, c : Hạn chế việc lọt khí bởi miệng được cắt xiên 45° ÷ 30° Loại này cũng được

dùng nhiều

Loại d : Miệng cắt bậc vừa hạn chế lọt khí vừa có tác dụng ngăn dầu nhờn tràn lên

buồng đốt Tuy nhiên việc chế tạo khó bởi vậy chỉ dùng cỡ động cơ tốc độ thấp

Trang 35

Kết cấu xécmăng dầu:

Gạt dầu bôi trơn trên thành xylanh, không cho dầu sục lên buồng cháy làm tiêu hao dầu

và gây muội than Trên xécmăng dầu có phay các rãnh để dầu thoát về đáy dầu Hiện nay nhiều động cơ sử dụng xécmăng dầu kiểu tổ hợp Xécmăng dầu tổ hợp bao gồm vòng đàn hồi hướng tâm có các rãnh thoát dầu, vòng đàn hồi hướng trục và 2 vòng đỡ nằm trên và dưới các vòng đàn hồi Trên mỗi piston có 1 đến 2 xécmăng dầu

3.2 Nhóm thanh truyền

3.2.1 Nhiệm vụ:

Thanh truyền là chi tiết nối giữa piston và trục khuỷu, nó nhằm biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay tròn của trục khuỷu và ngược lại

3.2.2 Điều kiện làm việc của thanh truyền

Khi làm việc thanh truyền chịu áp lực sau đây:

Khi làm việc lực khí thể và lực quán tính thay đổi theo chu kỳ bởi vậy tải trọng tác dụng vào thanh truyền cũng thay đổi và sinh va đập mạnh Thân thanh truyền chịu nén, kéo và uốn, còn đầu nhỏ, đầu to bị ma sát và mài mòn

Trang 36

3.2.4 Kết cấu thanh truyền, bulông và bạc lót thanh truyền

Kết cấu thanh truyền

Thanh truyền có thể chia thành 3 phần : Đầu nhỏ, thân và đầu to

Đầu nhỏ thanh truyền : Kết cấu đầu nhỏ thanh truyền phụ thuộc vào kích thước chốt

piston và phương pháp lắp ghép chốt piston với đầu nhỏ thanh truyền

- Khi chốt piston lắp tự do với đầu nhỏ thanh truyền, trên đầu nhỏ thường phải có bạc lót (hình a) Đối với động cơ ôtô máy kéo thường là động cơ cao tốc, đầu nhỏ thường mỏng để giảm trọng lượng Ở một số động cơ người ta thường làm vấu lồi trên đầu nhỏ

để điều chỉnh trọng tâm thanh truyền cho đồng đều giữa các xylanh (hình b) Để bôi trơn bạc lót và chốt piston có những phương án như dùng rãnh hứng dầu (hình c) hoặc bôi trơn cưỡng bức do dẫn dầu từ trục khuỷu dọc theo thân thanh truyền (hình a)

- Ở động cơ hai kỳ, do điều kiện bôi trơn khó khăn, người ta làm rãnh chứa dầu ở bạc đầu nhỏ (hình d) hoặc dùng kim bi thay cho bạc lót (hình e) Khi đó lắp ráp thanh truyền với chốt piston và piston khá phức tạp

Thân thanh truyền:

Trang 37

- Kết cấu của bulông thanh truyền và gugiông thanh truyền được thể hiện qua hình vẽ Đầu bulông có mặt vát A để chống xoay khi lắp ráp Còn mặt vát B có tác dụng làm mềm phần đối diện với mặt vát A để phản lực hai phía trên bề mặt tỳ được đồng đều sao cho tổng phản lực tác dụng đứng trên đường tâm bulông để tránh cho bulông bị uốn

- Bán kính góc lượng trong phần chuyển tiếp nằm trong khoảng 0,2 ÷ 1mm nhằm giảm ứng suất tập trung

- Đai ốc có kết cấu đặc biệt để ứng suất trên các ren đồng đều Ren được tạo thành bằng những phương pháp gia công phôi như lăn, cán

- Ngoài ra bulông thanh truyền còn được tôi, ram và xử lý bề mặt bằng phun cát, phun

bi để tạo độ cứng HRC 26 ÷ 32

Bạc lót thanh truyền:

- Bạc lót đầu nhỏ thanh truyền thường làm bằng đồng thanh hoặc thép có tráng hợp kim chống mòn Bạc lắp có độ dôi vào đầu nhỏ rồi doa đạt kích thước chính xác lắp ghép

Bạc lót đầu to thanh truyền :

- Đầu to thanh truyền có thể tráng trực tiếp lớp hợp kim chịu mòn ở hai nửa đầu to má không dùng bạc lót, giảm được kích thước và trọng lượng đầu to thanh truyền Tuy nhiên

có nhược điểm là việc gia công phiền phức và sửa chữa khó khăn

- Ngày nay phổ biến dùng bạc lót lắp vào đầu to thanh truyền Mặt làm việc của bạc lót được tráng lớp hợp kim chịu mòn

- Bạc lót được chia hai loại:

Trang 38

3.3.2 Điều kiện làm việc của trục khuỷu

Trục khuỷu chịu lực tác dụng của khí thể, lực quán tính, của khối vận động thẳng (P j) và của khối lượng vận động quay (P k) Các lực trên thay đổi theo chu kỳ và ứng suất uốn, xoắn Các cổ trục khuỷu bị mài mòn, quá trình làm việc trục khuỷu chịu va đập, rung

¾Yêu cầu đối với trục khuỷu

y Độ bền, độ cứng cao nhưng trọng lượng nhỏ và ít mòn

y Có độ chính xác cao, cổ trục mài bóng (và có độ cứng cao)

y Không xảy ra cộng hưởng ở tốc độ sử dụng

y Bảo đảm cân bằng, dễ chế tạo

3.3.3 Vật liệu chế tạo

Trục khuỷu động cơ tốc độ thấp như động cơ tàu thuỷ và tĩnh tại được chế tạo bằng thép cacbon trung bình như thép C35, C40, C45 Còn trục khuỷu của động cơ cao tốc thường dùng thép hợp kim crôm, niken Động cơ cường hoá như xe đua, xe du lịch trục

khuỷu được chế tạo bằng thép hợp kim có các thành phần mangan, vônphram…

Ngoài ra, trục khuỷu của động cơ còn được chế tạo bằng gang graphit cầu

3.3.4 Kết cấu trục khuỷu

Trang 39

Dựa vào kết cấu, phân hai loại trục khuỷu:

- Trục khuỷu nguyên : Trục khuỷu là một khối

- Trục khuỷu ghép : Cổ trục, cổ chốt và má khuỷu được chế tạo riêng rồi lắp ép hay bắt bulông để thành trục khuỷu

- Động cơ cỡ lớn hay dùng trục khuỷu chế tạo từng đoạn: Mỗi đoạn vài khuỷu trục rồi lắp lại thành trục Khi lắp nung nóng 200 – 250°C và lắp ép (không cần then)

- Trục khuỷu có thể chia làm các phần sau:

Hình: kết cấu tổng thể đầu trục khuỷu

Đầu trục khuỷu thường được cấu tạo:

-Đầu cũng có nắp vuốt khởi động (êku răng sói …)

-Lắp các puli : dẫn động trục cam, bơm dầu nhờn, bơm cao áp… Chú ý dấu lắp ráp ở bánh răng

-Phốt chắn : chắn dầu và ổ chắn dọc trục (vành chắn dầu trước bánh răng chủ động, ổ chắn dọc trục sau bánh răng chủ động)

-Một vài động cơ còn lắp thiết bị dập tắt dao động xoắn

Tác dụng của thiết bị dập tắt dao động xoắn: Khi trục khuỷu quay ở phần đầu thường xuất hiện những lực xoắn biến thiên Dao động xoắn làm giảm công suất của động cơ, làm tăng sự hao mòn cặp bánh răng phân phối và đôi khi có thể gãy trục khủyu Tác dụng của bộ phận dập tắt dao động xoắn là : khi xuất hiện các dao động xoắn thì vô lăng do khối lượng của nó quay đều và đầu trục sẽ trượt đối với vô lăng Khi đó dưới tác dụng của lực ma sát xuất hiện giữa vô lăng và đĩa ma sát biên độ sẽ giảm

“ Nguyên tắc hoạt động của chúng là năng lượng của các dao động xoắn của trục khuỷu

sẽ bị hấp thu một phần thành công ma sát trong bộ phận làm tắt các dao động xoắn” Còn có những loại kết cấu khác cũng dùng lực ma sát để dập tắt sao động xoắn Loại

ma sát phân tử (đĩa này đặt trong các lớp cao su)

Trang 40

Cổ trục khuỷu ( cổ chính):

Hình: kết cấu khuỷu trục

yCổ trục: các cổ trục thường có cùng kích thước đường kính ( đường kính cổ trục thường tính theo sức bền và điều kiện hình thành màng dầu bôi trơn, quy định thời gian

sử dụng và thời gian sửa chữa động cơ)

yTrong một và động cơ cổ trục làm lớn dần theo chiều từ đầu đến đuôi trục để đảm bảo sức bền và khả năng chịu lực của cổ trục được đông đều hơn

yKhi đường kính cổ trục tăng làm tăng thêm độ cứng vững trục khuỷu mặt khác

moment quán tính độc cực của trục khuỷu tăng lên, độ cứng chống xoắn của trục tăng lên

mà khối lượng chuyển động quay hệ thống trục khuỷu vẫn không thay đổi

Tuy vậy khi tăng kính thước cổ trục chính kích thước của ổ bi trục sẽ tăng theo đồng thời trọng lượng trục khuỷu lớn nên ảnh hưởng đến tần số dao động xoắn của hệ trục có thể xảy ra cộng hưởng trong phạm vi tốc độ sử dụng

Chốt khuỷu

- Chốt khuỷu hướng theo các góc độ khác nhau tùy theo số lượng xylanh và thứ tự làm việc của động cơ

- Đường kính chốt khuỷu bằng hoặc nhỏ hơn đường kính cổ trục một ít

- Chốt khuỷu thường khoan rỗng để giảm lực quán tính và chứa dầu bôi trơn bạc lót đầu to thanh truyền Lỗ răng có thể bố trí đồng tâm hay lệch tâm với chốt khuỷu

- Giữa chốt khủyu và cổ trục chính có đường dầu liên hệ thông qua má khuỷu Tác dụng bôi trơn ở chốt khủyu như hình vẽ

- Lỗ dẫn dầu từ tâm chốt khuỷu ra mặt ngoài được khoan ở vị trí chốt khuỷu chịu tải nhỏ nhất Do lực li tâm, cặn bẩn được lắng đọng một phía buồng lọc và dầu sạch ở giữa tâm chốt được dẫn đi bôi trơn

Định dạng
Số trang	86
Dung lượng	6,12 MB