Thiết kế tổ hợp máy hút bùn sử dụng động cơ IAMZ 238

Trong giai đoạn hiện nay, nghành giao thông vận tải đang trên đà phát triển mạnh mẽ, hoà nhập cùng với tốc độ phát triển của sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, đáp ứng nhu cầu về phương tiện đi lại và vận chuyển hàng hoá, phục vụ đời sống sinh hoạt của xã hội.

Trang 1

MỤC LỤC

Trang

Lời nói đầu 2

1 Giới thiệu nhu cầu hút bùn tại vùng biển Nam Ô và yêu cầu thiết kế tổ hợp 3

1.1 Giới thiệu nhu cầu hút bùn tại vùng biển Nam Ô 3

1.2 Yêu cầu thiết kế tổ hợp máy hút bùn dùng động cơ IAMZ 238 4

2 Giới thiệu Động cơ 5

2.1 Giới thiệu: 5

2.2 Các thông số kỹ thuật của Động cơ IAMZ 238 5

3 Mô tả hệ thống cung cấp nhiên liệu và kết cấu bộ điều chỉnh tốc độ của Động cơ 6

3.1 Nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống cung cấp nhiên liệu Động cơ Diesel 6

3.2 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ IAMZ 238 7

3.2.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ IAMZ 238 7

3.3 Đặc điểm kết cấu và nguyên lý làm việc các thiết bị trong hệ thống nhiên liệu 8

3.3.1 Bơm cao áp 8

3.3.2 Vòi phun 13

3.3.3 Bơm chuyển nhiên liệu 14

3.3.4 Bầu lọc nhiên liệu: 15

3.3.5 Khớp nối tự động điều chỉnh góc phun sớm 18

3.3.6 Kết cấu bộ điều tốc của động cơ IAMZ 238 19

4 Sơ đồ thuỷ lực đường ống hệ thống hút chuyển bùn Xác định tổn thất thuỷ lực 23

4.1 Sơ đồ thuỷ lực đường ống của hệ thống hút chuyển bùn 23

4.2 Xác định tổn thất thuỷ lực của đường ống 24

5 Xác định năng suất hút-chuyển bùn lớn nhất có thể đạt được ở địa hình thực tế 27

6 Tính chọn bơm hút bùn 28

7 Phương pháp ghép nối động cơ với bơm 34

7.1 Trình tự thiết kế bộ truyền đai thang 35

7.1.1 Chọn loại đai: 35

7.1.2 Đường kính bánh đai: 35

7.1.3 Tính sơ bộ khoảng cách trục 35

7.1.4 Tính chiều dài dây đai 36

7.1.5 Kiểm nghiệm góc ôm: 36

7.1.6 Xác định số dây đai cần thiết của bộ truyền: 36

7.1.7 Định các kích thước chủ yếu của bánh đai : 37

7.1.8 Tính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trụ: 38

2

Trang 2

7.2 Thiết kế khung bệ cho động cơ và bơm 42

7.3 Thiết kế lại hệ thống đường ống Tính toán tổn thất thuỷ lực đường ống 44

7.3.1 Thiết kế hệ thống đường ống 44

7.3.2 Tính tổn thất thuỷ lực đường ống 44

8 Đặc tính của tổ hợp động cơ – bơm 47

8.1 Đặc tính của bơm 47

8.1.1 Đường đặc tính lý thuyết của bơm 47

8.1.2 Các tổn thất xuất hiện khi không có điều kiện lý tưởng 48

8.1.3 Đường đặc tính thật của bơm 48

8.1.4 Các đường đặc tính của bơm: 48

8.2 Đường đặc tính tổng hợp của động cơ: 51

9 Hưóng dẫn vận hành tổ hợp máy hút bùn 52

9.1 Chuẩn bị đưa tổ máy vào hoạt động 52

92 Quá trình vận hành động cơ 53

9.3 Vận hành máy bơm ly tâm 53

9.4 Vận hành bình thường 54

9.5 Vận hành khi có hỏng hóc sự cố 55

9.6 Bảo dưỡng tổ hợp máy bơm - động cơ 55

9.7 Những hư hỏng thường gặp và biện pháp xử lý 56

10 Kết luận: 58

Tài liệu tham khảo 59

Trang 3

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn hiện nay, nghành giao thông vận tải đang trên đà phát triểnmạnh mẽ, hoà nhập cùng với tốc độ phát triển của sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đạihoá đất nước, đáp ứng nhu cầu về phương tiện đi lại và vận chuyển hàng hoá, phục vụđời sống sinh hoạt của xã hội

Xe Kraz là loại xe do Liên Xô cũ sản xuất được đưa vào sử dụng ở nước ta rấtsớm Đó là loại ôtô nhiều chủng loại được thiết kế và chế tạo khá hoàn thiện về kỹthuật cũng như tính năng hoạt động Trên loại xe này được trang bị bởi động cơ Diesel

4 kỳ IAMZ 238 Động cơ này có nhiều đặc điểm ưu việt như công suất lớn, làm việc

ổn định nên được ứng dụng rất nhiều vào thực tế Được dùng để dẫn động bơm hútbùn thực hiện nạo vét các con sông, ao hồ và san lấp các mặt bằng

Sau khi khảo sát trên thực tế em đã đi sâu vào nghiên cứu đề tài: “Thiết kế tổhợp máy hút bùn sử dụng động cơ IAMZ 238” Đề tài thiết kế là một đề tài tương đốikhó nhưng nó lại thực tế đối với vai trò người kỹ sư Với nổ lực và cố gắng của bảnthân cùng với sự tận tình giúp đỡ của các thầy cô giáo trong Khoa và trong Bộ môn đãgiúp em cơ bản hoàn thành đề tài

Do thời gian có hạn và chưa có kinh nghiệm nhiều nên việc nghiên cứu đề tàikhông tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được những ý kiến đóng gópquý báu của thầy cô giáo để đồ án của em hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin gửi đến thầy giáo hướng dẫn TS Phan Minh Đức và các thầy

cô giáo trong bộ môn đã hướng dẫn em lòng biết ơn chân thành nhất

Trang 4

1 Giới thiệu nhu cầu hút bùn tại vùng biển Nam Ô và yêu cầu thiết kế tổ hợp máy hút bùn dùng động cơ IAMZ 238

1.1 Giới thiệu nhu cầu hút bùn tại vùng biển Nam Ô.

Đây là khu vực nước ngập mặn do thông với biển, có một trữ lượng bùn cát rấtlớn được hình thành một phần do phong hoá, bào mòn xâm thực trên bề mặt lưu vực

và bị nước cuốn trôi vào lòng sông, một phần do sự xói lở lòng sông như sạt lở bờ ởđáy tạo thành Bùn cát trong lòng sông gồm những hạt khoáng chất, cát, sỏi cuội, đádăm Để nghiên cứu bùn cát trong lòng sông người ta căn cứ vào đường kính của bùn

cát để phân loại thành: Đá tảng, đá cuội sỏi, cát, bụi, bùn sét

0,0010,005 - 0,0010,01 – 0,0050,05 – 0,010,1 – 0,050,2 – 0,1

Chất vừa lơ lửngvừa di đáy

Cát trung bìnhCát thô

Sỏi nhỏ Sỏi trung bình

Trang 5

biển Với những điều kiện về tự nhiên thuận lợi như vậy nên tại nơi đây người ta đãlắp đặt một tổ hợp máy hút bùn nổi trên sông

Tổ hợp máy hút bùn này được lắp đặt trên một xà lan nổi trên sông gồm: Mộtđộng cơ Diesel 4 kỳ chữ V(8 máy) IAMZ 238 lắp trên ôtô tải KRAZ 255B1dùng đểdẫn động bơm ly tâm một cấp một cửa vào thông qua bộ truyền, bánh đà ly hợp vàkhớp nối trục các đăng để giảm sự không đồng tâm giữa trục động cơ và trục bơm.Khớp nối trục các đăng được nối cứng với trục bơm

Nhiệm vụ của tổ hợp máy hút bùn là hút bùn cát từ đáy sông lên bờ để nạo vét,làm sạch lòng sông và san lấp mặt bằng các ao hồ nuôi tôm trong dự án xây dụng khu

đô thị nội trú của thành phố Đà nẵng

1.2 Yêu cầu thiết kế tổ hợp máy hút bùn dùng động cơ IAMZ 238.

Quá trình vận hành tổ hợp máy hút bùn đang gặp phải một thực trạng: động cơIAMZ 238 là động cơ lắp trên xe ôtô có tốc độ động cơ thay đổi theo các chế độ tảikhi vận hành trên đường Động cơ IAMZ 238 được đưa vào sử dụng như một động cơtĩnh tại để dẫn động bơm hút bùn nên tổ hợp máy hút bùn làm việc không ổn định, tốc

độ động cơ thường xuyên thay đổi phụ thuộc vào bơm hút bùn ở vị trí nhiều bùn hay ítbùn Điều đó dẫn đến tổ hợp máy hút bùn làm việc tiêu hao nhiều nhiên liệu, năngsuất hút bùn giảm Trong quá trình vận hành luôn phải có nhiều thợ máy để điều chỉnhcho sự thay đổi đó

Trên tình hình thực tế như vậy nên ta cần đi thiết kế lại tổ hợp máy hút bùn saocho đáp ứng được nhu cầu về hút khối lượng bùn cát lớn nhất, giảm tiêu hao nhiênliệu và quá trình vận hành không cần phải nhiều thợ máy để điều chỉnh cho những sựthay đổi của tổ hợp máy hút bùn

Tổ hợp Máy hút bùn được thiết kế dựa trên cơ sở: Sử dụng động cơ IAMZ 238lắp trên ôtô tải KRAZ 255B1 và bơm hút bùn tự chọn sao cho phù hợp về lưu lượng

và cột áp yêu cầu, công suất dẫn động của động cơ Để động cơ có thể dẫn động bơmthực hiện việc hút bùn phải thông qua một bộ truyền được thiết kế với công suất củađộng cơ và bơm là tối ưu nhất

Yêu cầu của tổ hợp máy hút bùn được thiết kế là phải làm việc đạt năng suất cao,

độ đậm đặc của hỗn hợp bùn cát lẫn nước cao, tổ hợp máy làm việc ổn định ít phảiđiều chỉnh

2 Giới thiệu Động cơ.

2.1 Giới thiệu:

6

Trang 6

Động cơ IAMZ 238 là loại động cơ Diesel 4 kỳ chữ V (8 máy) do cộng hoà liênbang Nga sản xuất được lắp trên xe ôtô tải KRAZ 255B1.

Hình 2 - 1 Động cơ IAMZ 238

2.2 Các thông số kỹ thuật của Động cơ IAMZ 238 [1].

- Số vòng quay ứng với công suất: 2100 ( v/ph )

- Mô men cực đại/Số vòng quay: 883/1450 (N.m/v/ph)

- Số vòng quay khi không tải:

- Pha phân phối khí:

+ Góc mở sớm xuppap nạp: 200+ Góc đóng muộn xuppap nạp: 460+ Góc mở sớm xuppap thải: 660+ Góc đóng muộn xuppap thải: 200

Trang 7

3.1 Nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống cung cấp nhiên liệu Động cơ Diesel [2].

 Nhiệm vụ: hệ thống cung cấp nhiên liệu là một hệ thống quan trọng của động

cơ có nhiệm vụ như sau:

+ Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong mộtkhoảng thời gian quy định

+ Lọc sạch nước và tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu

+ Cung cấp nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với chế độ làm việc quyđịnh của động cơ

+ Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xylanh động cơ đúng lúc theo một quyluật đã định

+ Phun tơi và phân bố đều hơi nhiên liệu trong thể tích môi chất trong buồngcháy, bằng cách phối hợp chặt chẽ hình dạng, kích thước và phương hướng của các tianhiên liệu với hình dạng buồng cháy và cưòng độ vận động của môi chất trong buồngcháy

 Yêu cầu:

- Bền, làm việc có độ tin cậy cao

- Đơn giản, dễ dàng và thuận tiện cho việc sữa chữa, bảo dưỡng

- Dễ chế tạo và giá thành rẻ

Vì các chế độ làm việc của động cơ thường xuyên thay đổi trong một vùng rộnglớn nên động cơ làm việc tiêu hao nhiều nhiên liệu Vì vậy ta cần đi khảo sát lại hệthống nhiên liệu để có những sự điều chỉnh cho phù hợp với chế độ làm việc trên Hệthống nhiên liệu động cơ IAMZ 238 là hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel nênmang những đặc điểm chung như dùng Bơm cao áp thẳng hàng và sử dụng bộ điều tốc

cơ khí nhiều chế độ để điều chỉnh tốc độ động cơ

3.2 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ IAMZ 238

8

Trang 8

11 13 14

3 2 1

4 8

7

5 6

10 12

9

Hình 3 - 1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu của Động cơ IAMZ 238.

1 Thùng chứa

2 Đường dầu đến lọcthô

3 Bầu lọc thô

4 Đường dầu về thùngchứa

5 Đường dầu đến Bơmchuyển

6 Bơm chuyển nhiênliệu

7 Bơm tay

8 Đường dầu đến lọc tinh

3.2.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ IAMZ 238.

Nhiên liệu trong thùng chứa 1dưới tác dụng lực hút của bơm chuyển 6, nhiên liệu

đi vào bầu lọc thô 3 Tại bầu lọc thô 3 nhiên liệu được lọc tạp chất có kích thước lớn

và tách nước Sau khi qua bơm chuyển 6, nhiên liệu đi theo đường ống 8 đến bầu lọctinh 11 để lọc sạch tạp chất một lần nữa Sau đó nhiên liệu theo đường ống 10 vàobơm cao áp 9 Bơm cao áp tạo cho nhiên liệu một áp suất đủ lớn theo đường ống cao

áp vào vòi phun cung cấp cho xy lanh động cơ Tại bơm cao áp và vòi phun sẽ có mộtlượng nhiên liệu thừa, lượng nhiên liệu thừa này sẽ theo đường ống 13 và 4 về lạithùng chứa

Trang 9

3.3 Đặc điểm kết cấu và nguyên lý làm việc của các thiết bị trong hệ thống nhiên liệu động cơ IAMZ 238.

3.3.1 Bơm cao áp.

Bơm cao áp là một thiết bị rất quan trọng của hệ thống cung cấp nhiên liệu động

cơ Diesel Nó giữ vai trò tạo áp suất cao cho nhiên liệu, phân phối nhiên liệu đồng đềucho các xy lanh và điều chỉnh lương nhiên liệu cấp cho chu trình Vì vậy bơm cao áp

có vai trò quyết định đến tính hiệu quả của hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel

Bơm cao áp dùng trên hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ IAMZ 238 là loạibơm cao áp thẳng hàng có 8 tổ bơm Mỗi tổ bơm đảm nhận việc cung cấp nhiên liệucho một xy lanh nhất định

Hình 3 – 2 Cấu tạo bơm cao áp động cơ IAMZ 238.

10

1 Khớp điều chỉnh góc phun

2 Khớp nối trục cam bơm

Trang 10

Chi tiết quan trọng nhất của một bơm cao áp là bộ đôi pittông 22 và xy lanh 21.Xylanh được lắp với thân bơm và dùng vít hãm 39 để chống xoay Phía ngoài xy lanh

21 có ống xoay 23 Trên ống xoay có vòng răng 37 ăn khớp với thanh răng 8

Phần đuôi ống xoay có rãnh chữ nhật ăn khớp với nghạnh hình chữ nhật của đuôipittông

Phần dưới cùng của đuôi pittông tựa vào đĩa 47 Đĩa dưới liên hệ với đĩa trên 24bằng lò xo 26 Ống xoay 23 tỳ lên đĩa trên Ốc 28 dùng để điều chỉnh khe hở giữapittông và con đội Trong pittông 22 có gờ xả nhiên liệu Khi gờ trùng với cửa xả vàcửa nạp trên xylanh thì nhiên liệu được xả ra ngoài Phía trên pittông 22 là van cao áp

19 được ép chặt trên đế van nhờ lực lò xo 18 Để dẫn động pittông người ta dùng conđội con lăn, con đội này được dẫn động bằng trục cam và trục cam này có liên hệ vớitrục khuỷu thông qua hệ thống bánh răng

Đối với động cơ có nhiều xylanh, thì ứng với một xylanh ta có một tổ bơm Các

6 Khớp nối thanh răng

Trang 11

Giữa bơm và trục cam người ta thường gắn một khớp nối tự động điều chỉnh gócphun sớm Nhiệm vụ của khớp nối này là điều chỉnh góc phun sớm sao cho phù hợpvới từng chế độ làm việc của động cơ Để động cơ diesel làm việc có tính kinh tế và

độ an toàn cao thì người ta mắc một bộ điều tốc nối tiếp với bơm Bộ điều tốc này cótác dụng là điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp cho chu trình làm việc của động cơ phùhợp với điều kiện tải trọng

Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp:

Khi trục cam 31 quay, nó sẽ tác dụng vào con lăn 35 của con đôi 29 làm cho conđội chuyển động tịnh tiến trong xy lanh 21, khi pittông đi xuống qua cửa nạp và cửa

xả lúc này nhiên liệu được nạp vào xylanh của bơm, quá trình này gọi là nạp nhiênliệu Khi pittông đi lên, lúc đỉnh pittông che kín cửa nạp và cửa xả thì nhiên liệu bêntrong xylanh bị nén lại, áp suất nhiên liệu tăng Đến khi lực do áp suất nhiên liệu tạo

ra lớn hơn lực đàn hồi của lò xo 18 thì van cao áp 19 sẻ mở, lúc này nhiên liệu thoátqua van cao áp đi lên đường ống cao áp đến vòi phun cung cấp cho xylanh động cơ.Quá trình cung cấp nhiên liệu vẫn cứ tiếp diễn cho đến khi rãnh xoắn của pittông bắtđầu mở cửa xả a, b thì việc cung cấp nhiên liệu kết thúc

Từ lúc rãnh thoát nhiên liệu trên pittông trùng với cửa xả nhiên liệu trên thân xylanh thì lượng nhiên liệu còn lại trên đỉnh pittông theo cửa xả về thùng chứa làm giảm

áp suất trên đầu ống cao áp, lúc này dưới tác dụng của lực lò xo, van cao áp tỳ chặtvào đế van Lúc này mặc dù pittông vẫn chuyển động lên cho hết hành trình, việccung cấp nhiên liệu cứ lặp lại như thế

Do tính chịu nén của nhiên liệu và quá trình tiết lưu của cửa nạp và cửa xả nênthời điểm bắt đầu và kết thúc quá trình cung cấp nhiên liệu thực tế khác với lý thuyết

Từ nguyên lý làm việc của bơm cao áp, ta thấy chi tiết quan trọng nhất củabơm là cặp chi tiết bộ đôi pittông và xylanh bơm Pittông vừa cung cấp vừa điều chỉnhlượng nhiên liệu cấp cho chu trình Vật liệu chế tạo bộ đôi pittông xylanh bơm cao ápđộng cơ IAMZ 238 là thép hợp kim XB Kết cấu cụ thể của bộ pittông, xylanh nhưhình vẽ 3 – 3

12

Trang 12

Hình 3 - 3 Kết cấu bộ đôi pittông xylanh bơm cao áp.

1 Pittông2.Xylanh

3 Lỗ nạp nhiên liệu

4 Rãnh thoát nhiên liệu

Để điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp cho vòi phun người ta dùng cơ cấu cơkhí (hình 3 - 4) Nó bao gồm thanh răng 1 ăn khớp với vành răng 4 của ống xoay 5lồng bên ngoài cụm bộ đôi (pittông-xylanh) ống này có rãnh để đuôi 6 của pittông càivào Khi thanh răng chuyển động tịnh tiến, ống xoay sẽ quay và làm xoay pittông Khi

đó khoảng hành trình có ích của pittông bơm cao áp thay đổi và lưu lượng do pittôngbơm cao áp cung cấp thay đổi Vì thanh răng chuyển động tịnh tiến thì nó làm quayđồng thời ống xoay của các bộ đôi cùng góc xoay và cùng điểm chết nên lưu lượngnhiên liệu cung cấp vào các xylanh động cơ có thể được điều khiển cùng một lúc

Trang 13

Hình 3 - 4 Cơ cấu điều khiển lưu lượng.

1 Thanh răng; 4 Vành răng

2 Pittông; 5 Ống xoay

3 Xylanh; 6 Đuôi pittông

Để kết thúc quá trình cung cấp nhiên liệu dứt khoát và ngăn chặn dòng nhiênliệu chảy ngược từ đường ống cao áp trong hành trình xả người ta dùng chi tiết gọi làcụm van cao áp

Hình 3 – 5 Cấu tạo van và đế van cao áp.

1 Van cao áp

2 Đế vanVan cao áp của động cơ IAMZ 238 là loại van nấm có vành giảm áp Cụm vancao áp được lắp phía trên bộ đôi pittông xylanh và được giữ trong thân van Cụm vanbao gồm van cao áp 1 và đế van 2

Trục cam có 8 vấu cam, các vấu cam có biên dạng cam tiếp tuyến Trục cambơm cao áp được dẫn động từ trục cam cơ cấu phối khí thông qua cơ cấu bánh răng

Số vòng quay của trục cam bơm cao áp bằng 1/2 số vòng quay của trục động cơ

Để điều chỉnh độ nâng ban đầu của các pittông bơm cap áp và khoảng cách thờiđiểm phun giữa các xylanh người ta dùng đai ốc gắn trên con đội con lăn

14

Trang 14

Hình 3 – 6 Cấu tạo vòi phun.

Đặc điểm của loại vòi phun là có một cặp chi tiết được chế tạo chính xác là kimphun và thân kim phun Đầu kim phun có dạng hình côn và được ép sát vào lỗ phunnhờ lò xo 6 thông qua thanh kéo 5, mặt tiếp xúc giữa đầu và thân vòi phun được màibóng Giữa kim phun và thân kim phun có rãnh hình vành khăn Đầu ống nối 9 dùng

để nối với đường ống cao áp Phía trong ống này có một lọc cao áp 10 dùng để lọcsạch nhiên liệu trước khi vào buồng cháy

Nguyên lý làm việc:

Nhiên liệu có áp suất cao từ đường ống cao áp đi đến đầu ống nối 8 vào lõi lọccao áp 9 Tại đây nhiên liệu được lọc sạch tạp chất cơ học Sau đó nhiên liệu theođường ống vào trong thân vòi phun Lúc này lực do áp suất dầu tạo ra lớn hơn lực ép

Trang 15

của lò xo 6 nên có tác dụng mở kim phun 1 tạo ra khe hở để phun nhiên liệu vàobuồng cháy động cơ Khi kết thúc quá trình phun thì nhiên liệu trên đường ống cao ápgiảm, dưới tác dụng của lực lò xo 6 kim vòi phun tỳ chặt lên thân kim phun.

Vòi phun trên động cơ IAMZ 238 có 6 lỗ phun Hành trình của kim phun đượcxác định bởi khe hở giữa mặt trên của kim với mặt phẳng dưới của thân vòi phun Nếukhe hở của kim quá lớn thì động năng của kim phun lớn gây mòn đế kim phun

Vật liệu chế tạo kim phun là thép hợp kim được nhiệt luyện để đạt độ cứng từ

58 – 60 HRC

3.3.3 Bơm chuyển nhiên liệu.

Bơm chuyển nhiên liệu dùng để tạo ra một áp suất cho nhiên liệu nhằm khắcphục sức cản của bầu lọc thô và bầu lọc tinh tạo ra để cung cấp một lượng nhiên liệucần thiết cho hoạt động của bơm cao áp

Bơm chuyển nhiên liệu IAMZ 238 là kiểu bơm pittông được gắn trên thân củabơm cao áp và được dẫn động từ trục cam của bơm cao áp

Cấu tạo như hình vẽ 3 – 7

Hình 3 – 7 Cấu tạo bơm chuyển nhiên liệu động cơ IAMZ 238

8 Thanh kéo bơm tay

9 Xylanh bơm tay

10 Pittông bơm tay

Trang 16

bơm chuyển nhiên liệu là pitông 24, pittông này chuyển động tịnh tiến trong thân bơm

5 nhờ sự tác động của con đội con lăn được dẫn động từ trục cam bơm cao áp Trongthân bơm người ta bố trí van nạp 16 và van đẩy 1 Hai van này có cấu tạo và hoạtđộng theo kiểu van một chiều Khi mở van là nhờ vào lực hồi vị của lò xo 2 và 13.Trên bơm chuyển nhiên liệu người ta còn bố trí một bơm tay cũng là bơm pittôngdùng để đẩy không khí ra ngoài và cung cấp cho hệ thống một lượng nhiên liệu khichuẩn bị khởi động động cơ

3.3.4 Bầu lọc nhiên liệu:

Trong nhiên liệu Diesel luôn tồn tại một lượng tạp chất nhất định Lượng tạpchất này khi sử dụng sẽ gây ảnh hưởng xấu đến tính kinh tế động cơ như làm giảmcông suất động cơ gây nhiều muội than và đặt biệt là làm tăng sự mài mòn các chi tiếtnhư bộ đôi xylanh pittông bơm cao áp … vv Vì vậy khi sử dụng nhiên liệu Diesel cầnđược lọc sạch

Hệ thống nhiên liệu trên động cơ IAMZ 238 người ta bố trí một bầu lọc thô vàmột bầu lọc tinh Bầu lọc thô được đặt trên đường ống từ thùng chứa đến bơm chuyển.Nhiệm vụ của bầu lọc này là lọc sạch một phần tạp chất có đường kính lớn trước khinhiên liệu vào bơm chuyển Bầu lọc tinh được đặt trên đường ống từ bơm chuyển đếnbơm cao áp Nhiệm vụ của lọc tinh là lọc sạch các tạp chất cơ học mà lọc thô khônglọc được

Trang 17

Hình 3 -9 Bầu lọc thô nhiên liệu.

Bầu lọc thô dùng trên động cơ IAMZ 238 là bầu lọc thấm Trong đó phần tửlọc 3 là bằng vải bông quấn lại thành trụ được đặt trong vỏ bằng nhựa 4, vỏ 4 đượcgắn vào thân 6 của bầu lọc

Nhiên liệu từ thùng chứa vào bầu lọc bằng cửa 10 và điền đầy không gian bầulọc Nhiên liệu sẻ thấm dần vào trong lõi lọc và theo cửa 7 ra ngoài Phần tạp chất cóđường kính lớn hơn đường kính lõi lọc bị giữ lại và được đưa ra ngoài bằng nút tháocặn bẩn 1

Cấu tạo bộ lọc tinh như hình 3 – 10

Hình 3 – 10 Bầu lọc tinh nhiên liệu.

Trang 18

Lõi lọc là lưới kim loại 5 quấn vải bên ngoài được đặt trong cốc lọc 7 Cốc lộcđược gắn vào thân lọc bằng trục 8 Trên thân lọc có đường dầu vào 16 và đường dầu

ra 11 Để lõi lọc được kín khít với thân lọc người ta dùng lò xo 3 ép chặt lên chén lò

xo 4, vít 12 được dùng để điều chỉnh độ kín của lõi lọc với thân lọc

Nhiên liệu đi vào điền đầy trong cốc lọc thấm qua phần tử lọc vào không giantrong lõi lọc và đi theo đường nhiên liệu ra ngoài

Để hệ thống cung cấp nhiên liệu được hoạt động tốt thì phải thường xuyên súcsạch hoặc thay mới lõi lọc định kỳ Đảm bảo cho lưu lượng thông qua đủ lớn Tránhcặn bẩn có quá nhiều trong bầu lọc sẻ gây tắc bầu lọc

Thùng chứa nhiên liệu động cơ IAMZ 238 có kết cấu hình khối chữ nhật baogồm hai thùng có dung tích tổng cộng là 100 lít Thùng được dập bằng thép lá rồi hànlại với nhau, chiều dày của các tấm thép khoảng 1,5 mm Phía dưới thùng có nút xảnhiên liệu

3.3.5 Khớp nối tự động điều chỉnh góc phun sớm.

Được dùng để thay đổi góc phun sớm của nhiên liệu theo tốc độ góc trục khuỷuđộng cơ một cách tự động Khi sử dụng khớp tự động này làm nâng cao tính kinh tếcủa động cơ ở các chế độ khác nhau

Hình 3 – 11 Bộ phận điều chỉnh góc phun sớm kiểu ly tâm.

Trang 19

Ở đầu phía trước của trục cam bơm cao áp trên động cơ IAMZ 238 có lắp khớpnối tự động điều chỉnh góc phun sớm Đó là một loại khớp điều chỉnh dựa vào lực lytâm của quả văng thông thường khớp tự động phun nhiên liệu sớm gồm: khớp chủđộng 1 nối với trục dẫn động, khớp bị dẫn 5 nối với trục dẫn động bơm cao áp haikhớp này được đặt trong vỏ 8 Khớp bị động có lắp bạc đồng Để bịt kín chỗ lắp khớpchủ động với vỏ có vòng chắn dầu 9, hai quả văng ly tâm 4 dùng để tự động điềuchỉnh góc phun sớm.

Khi tăng số vòng quay trục khuỷu động cơ, dưới tác dụng của lực ly tâm, tảitrọng được tách ra quay xung quanh trục 3 ép lò xo 2 Điều đó làm giảm khoảng cáchcủa chốt khớp chủ động và trục 3 Trong trường hợp này nữa khớp bị dẫn quay ngượcchiều chuyển động của trục cam bơm cao áp so với khớp dẫn động và dẫn đến tănggóc phun sớm nhiên liệu

Khi giảm tốc độ quay của trục khuỷu, lực ly tâm giảm quả văng cụp vào vị tríban dầu lò xo 2 giãn ra làm cho khớp bị dẫn xoay ngược lại với chiều quay của trụccam bơm cao áp, làm giảm góc cung cấp nhiên liệu sớm cho động cơ

Khi động cơ ngừng hoàn toàn, góc cung cấp nhiên liệu sớm là góc ban đầu tađặt bơm cao áp lên động cơ Đối với động cơ IAMZ 238 được ghi trên bánh đà, dấuđược ghi theo chuẩn số 1, tính từ đầu máy

Khớp tự động phun sớm nhiên liệu kiểu ly tâm lắp trên bơm cao áp của động

cơ IAMZ 238 có thể làm thay đổi góc phun sớm của nhiên liệu từ 100 - 14 0 so với gócquay của trục khuỷu, điều chỉnh góc phun sớm của nhiên liệu từ 50 - 70 so với gócquay của trục cam bơm cao áp

3.3.6 Kết cấu bộ điều tốc của động cơ IAMZ 238.

(Theo tác giả Đinh Văn Khôi [7] ): Trên động cơ máy kéo sử dụng nhiều loại

bộ điều tốc: bộ điều tốc hơi, bộ điều tốc thuỷ lực, bộ điều tốc điện, nhưng phổ biếnnhất vẫn là bộ điều tốc cơ khí ly tâm nhiều chế độ Nó đơn giản về cấu tạo và bền chắctrong sử dụng

I Vị trí ban đầu của quả văng

II Vị trí quả văng khi tăng số vòng quay của động cơ

Trang 20

Bộ điều tốc ly tâm nhiều chế độ có nhiều ưu điểm: người lái máy sử dụng dễdàng, năng suất liên hợp máy cao, động cơ làm việc kinh tế, và thời gian sử dụng máykéo được kéo dài Sở dĩ như vậy là do khi thay đổi tải trọng, bộ điều tốc nhiều chế độcho phép người lái máy trong khi chạy dùng tay đòn bộ điều tốc thay đổi được tốc độchuyển động của động cơ máy kéo.

Việc tiết kiệm thời gian dừng máy kéo để gài số làm nâng cao năng suất lao động.Việc chuyển từ tốc độ này sang tốc độ khác đơn giản nên cho phép máy kéo có thểchịu tải hoàn toàn đặc biệt khi tải trọng thường thay đổi Khi thành lập liên hợp máykhông phải luôn đạt được tải trọng hoàn toàn cho máy kéo Sự có mặt của bộ điều tốcmọi chế độ cho phép giữ động cơ trong trạng thái gần với tải trọng hoàn toàn Động

cơ chịu tải càng hoàn toàn công suất càng gần trị số định mức, tính kinh tế của nócàng cao

Nhược điểm chính của bộ điều tốc ly tâm đa chế độ là lực của lò xo tác dụng lêntoàn bộ các cơ cấu của bộ điều tốc trong đó có tay điều khiển

Hình 3 - 12 Kết cấu bộ điều tốc động cơ IAMZ 238

1 Trục cam Bơm cao áp

2 Giá kẹp qủa văng

3 10 Tay đòn

4 Thanh răng Bơm cao áp

5 7 Lò xo

6 Khớp nối với thanh kéo

8 Tay đòn hai vai

21.Bánh răng bị động trên trục điều

tốc

Trang 21

Trên đầu trục cam 1 lắp một bạc bằng chốt then, bạc này truyền chuyển độngquay cho bánh răng chủ động qua một bích và miếng đệm bằng cao su chịu dầu.

Bánh răng chủ động 20 luôn ăn khớp với vành răng của trục giá đỡ quả văng 19.Trục này quay trên hai ổ lăn Trên trục ở giá đỡ lắp hai quả văng 2, khi giá đỡ quayhai quả văng văng ra và xê dịch khớp trượt 18 Trong rãnh khớp trượt 18 ở phía trụcgiá đỡ quả văng có lắp 27 viên bi đường kính 3mm, chúng đóng vai trò như một ổ lănchặn hướng kính 926200 nối với con chặn của bộ phận hiệu chỉnh 14, con chặn nàynối khớp với tay đòn 10 của thanh răng bơm cao áp và tay đòn 11 của bộ điều tốc Lực

ly tâm của các quả văng, truyền cho khớp trượt 18, được cân bằng với áp lực của tayđòn 11 tác dụng lên đầu con chặn Ngoài ra còn có lực của tay đòn hai vai 8 tác dụnglên tay đòn 11 qua vít gắn trên tay đòn, đầu lò xo 7 của bộ điều tốc được nối khớp đếntay đòn hai vai 8 Đầu kia của lò xo được nối đến tay đòn 3, liên kết cứng với tay đònđiều khiển bên ngoài của bộ điều tốc Tay đòn của thanh răng 10 luôn bị kéo về phíabơm cao áp do lò xo 5 Thân bộ phận hiệu chỉnh 14 vặn trên ren vào tay đòn 11, ở đây

nó truyền lực đến con chặn của bộ phận hiệu chỉnh 14

Nguyên lý hoạt động của bộ điều tốc IAMZ 238 là:

+ Ở chế độ không tải: tay điều khiển 22 ở vị trí tỳ lên vít giới hạn 23 ở phía bênphải Lò xo 7 của bộ điều chỉnh chỉ có một tác động nhỏ ở vị trí này vì vậy lò xo điềuchỉnh 7 di chuyển về phía ngoài ngay cả khi ở tốc độ rất thấp Ở chế độ không tải tốc

độ của động cơ rất lớn nên lực ly tâm làm quả văng văng ra hai bên, đẩy khớp trượt 18

và tay đòn kéo thanh răng 4 di chuyển về phía bên phải, đồng thời trục bản lề 17 cũng

di chuyển về phía bên phải tỳ lên lò xo hỗ trợ không tải 12 Khi đó tay đòn 10 chuyểnđộng lên kéo thanh răng về vị trí cung cấp nhiên liệu ứng với chế độ không tải củađộng cơ

Hình 3 – 13 Bộ điều tốc động cơ IAMZ 238 ở chế độ không tải.

4 Thanh răng bơm cao áp

22

Trang 22

5 Lò xo của đòn bẩy

6 Khớp nối với thanh kéo

10 Tay đòn kéo thanh răng

11 Đòn dẫn của bộ điều tốc

12 Lò xo hỗ trợ không tải

+ Ở chế độ tốc độ thấp và trung bình: chỉ cần một sự thay đổi rất nhỏ của cầnđiều khiển cũng đủ để thay đổi vị trí của thanh răng từ vị trí khởi đầu tới vị trí đầy tải.Khi đó kim phun sẽ phun một lượng nhiên liệu vào xy lanh động cơ và làm tăng tốcđộng cơ lên Tốc độ của trục cam cũng tăng lên, lực ly tâm làm quả văng văng ra tácđộng lên khớp trượt, đòn bẩy và làm thay đổi vị trí của thanh răng về vị trí giảm nhiênliệu cung cấp Tốc độ của động cơ không tăng nữa và giữ ổn định nếu các điều kiệnkhác không đổi

Hình 3 – 14 Bộ điều tốc động cơ IAMZ 238 ở chế

độ tốc độ trung bình và thấp

+ Bộ điều tốc động cơ làm việc ở tốc độ cao

Về cơ bản, nếu cần điều khiển di chuyển về phía chốt giới hạn tốc độ cực đạithì việc điều chỉnh giống như trên, chỉ khác là lúc này lực ly tâm của quả văng rất lớnnên đòn bẩy ép hoàn toàn lên lò xo của bộ điều chỉnh 7 Lúc này thanh răng ở vị trícung cấp đầy tải và tốc độ của động cơ tăng lên làm cho quả văng tiếp rục mở ra.Ngay khi đạt được tốc độ đầy tải, lực ly tâm tác động lên lò xo ép của bộ điều tốc đẩyđòn bẩy lệch về phía bên phải Khớp trượt, đòn bẩy kéo thanh răng di chuyển về phíachốt giới hạn

Trang 23

Hình 3 - 15 Bộ điều tốc động cơ IAMZ 238 làm việc ở tốc độ cao.

Khi dừng động cơ: ta thực hiện việc dịch chuyển cần điều khiển về vị trí dừng,tương ứng với phần trên của cần điều khiển xoay sang bên phải của thanh trượt Lúcnày thanh răng được dịch chuyển tới vị trí dừng động cơ, nhiên liệu không đủ cungcấp cho xy lanh để duy trì sự cháy trong động cơ nữa nên động cơ dừng lại Sau khikết thúc quá trình dừng động cơ thanh trượt được trả về vị trí ban đầu nhờ lò xo

Nhược điểm chính của bộ điều tốc động cơ IAMZ 238 như đã nêu ở mục 3.2là: lực của lò xo tác dụng lên toàn bộ cơ cấu của bộ điều tốc trong đó có cả tay điềukhiển

4 Sơ đồ thuỷ lực đường ống của hệ thống hút chuyển bùn Xác định tổn thất thuỷ lực của đường ống.

4.1 Sơ đồ thuỷ lực đường ống của hệ thống hút chuyển bùn.

+ Hệ thống đường ống của Bơm hút bùn: về mặt thuỷ lực, một hệ thống đườngống tốt nhất là hệ thống dẫn chất lỏng đến các nơi tiêu thụ đúng yêu cầu về cột áp vàlưu lượng, đồng thời gây tổn thất năng lượng ít nhất trong điều kiện có lợi về kỹ thuật

và kinh tế Hệ thống ta khảo sát có sơ đồ thuỷ lực đường ống như sau:

Hình 4 – 1 Sơ đồ thuỷ lực đường ống của hệ thống hút - chuyển bùn.

24

Trang 24

- Đường ống hút: đối với bơm hút bùn đường ống hút cần có trọng lượng lớn

để ngập sâu vào trong bùn nên thường dùng là loại ống bằng thép có sơn lớp sơnchống oxi hóa do môi trường nước lợ Thép dùng làm ống hút của bơm hút bùn cần cókhả năng chống mài mòn tốt, thường là thép hợp kim Thường lắp sọt lưới vào đầumiệng ống hút nhằm để tránh kẹt rác và các hạt bùn có kích thước lớn bị hút vào Bơm

Để ống hút có thể uốn cong hút được bùn ở sâu dưới đáy sông trên đường ống hútngười ta nối thêm một đoạn ống bằng cao su có góc ngoặt lớn nhất không quá 500

- Đường ống đẩy: cũng được làm bằng các loại ống thép hợp kim Yêu cầu đốivới hệ thống đường ống đẩy là chống mài mòn tốt, có hệ số ma sát (độ nhám) nhỏ, cókhả năng uốn cong theo sự nhấp nhô của địa hình Để nối giữa miệng ra của Bơm vớiống đẩy ta dùng đoạn ống uốn cong với góc ngoặt 900 Do phải bơm bùn vào bờ vớikhoảng cách khá xa nên đường ống đẩy phải uốn ngoặt nhiều chỗ: Từ trên xà lanxuống mặt nước với góc ngoặt không quá 600, góc ngoặt tại chỗ tiếp xúc với mặt nướckhông quá 30 0, nhờ hệ thống phao ôm lấy hai bên thành ống mà ống đẩy được giữ nổitrên mặt sông, vào tiếp xúc với bờ ống đẩy uốn góc ngoặt không quá 500, góc ngoặtkhi chuẩn bị chạy dài trên bờ không quá 400, để có thể phun bùn ra xa và phân bố đềukhắp diện tích ao hồ ống đẩy được nâng lên cao với góc ngoặt không quá 300

4.2 Xác định tổn thất thuỷ lực của đường ống.

Theo khảo sát Bơm hút bùn ở thực tế ta có các thông số sau:

 lh = 5 m Chiều dài ống hút

 ld = 350 m.Chiều dài ống đẩy

 dh = dd = d = 220 mm = 0,22 m Đường kính ống hút và ống đẩy

 Q = 500 (m3/h) = 139 (l/s) = 0,139 (m3/s) Lưu lượng yêu cầu lớn nhất

Tổn thất thuỷ lực còn gọi là tổn thất cột áp của dòng chảy qua máy thuỷ lực,được đánh giá bằng hiệu suất thuỷ lực hay còn gọi là hiệu suất cột áp ký hiệu là tl

Mục đích của việc tính tổn thất thuỷ lực đường ống là thiết kế hệ thống đườngống mới hoặc kiểm tra để sữa chữa, điều chỉnh hệ thống sẵn có cho phù hợp với yêucầu Dựa vào quá trình phân tích hệ thống đường ống trên ta thấy tính tổn thất thuỷlực đường ống của tổ hợp máy hút bùn rơi vào giải bài toán đường ống phức tạp

Trang 25

Tổn thất dọc đường là năng lượng tiêu hao xảy ra suốt dọc đường chảy để khắcphục các trở lực (thường do ma sát gây ra).

dd dh

h  

Trong đó: h dh: tổn thất dọc đường trên đường ống hút

h dd: tổn thất dọc đường trên đường ống đẩy

4 2 2

.

8

d g

Q d

l l

139 , 0 4

22 , 0 66 , 3

6 



e R

Theo [4] ta có: Re > Refg = 2320 Trạng thái chảy rối

Trong đó: Refg : Hệ số Râynôn phân giới Được dùng làm tiêu chuẩn xác địnhtrạng thái chảy

Trang 26

Thông thường khi dòng chảy đổi hướng đột ngột hay vấp phải vật cản cục bộ,

bị tách khỏi thành rắn và lập tức xuất hiện khu vực xoáy thì tại những nơi đó có xảy ratổn thất cục bộ

2 2

.

8 ).

(

8

d g

Q d

g

Q h

+ đ: Tổng hệ số cản trên đường ống đẩy

Dựa vào phụ lục 4-6 [4] trị số  khi ống ngoặt dần với góc  được xác địnhbằng công thức sau:

0 0

3,5

90

α ξ' 90

α R

d 0,163

Hình 4 - 3 Đoạn ống ngoặt góc

 : Góc ngoặt; R: Bán kính cong; d: Đường kính ống

Áp dụng công thức trên ta tính chọn các hệ số sức cản ’ và theo góc ngoặt

Trang 27

Trong đó: 1 = 1,7 Khi ống đẩy uốn cong với góc ngoặt 900 [4]

2 = 0,55 Khi ống đẩy uốn cong đột với góc ngoặt 600 [4]

3 = 0,2 Khi ống đẩy uốn cong với góc ngoặt 300 [4]

4 = 0,3 Khi ống đẩy uốn cong với góc ngoặt 500.[4]

Vậy ta có: đ = 1,7 + 0,55 + 0,2 + 0,3 + 0,25 + 0,2 = 3,2

Từ (4.2.3) và (4.2.7) ta viết lại như sau:

4 2

2

.

8 )

(

d g

Q d

l l

8

2 , 3 4 22 , 0

) 5 355 ( 01326 ,

Vậy tổn thất thuỷ lực của hệ thống đường ống là : h t 4260 Q 2(m)

5 Xác định năng suất hút-chuyển bùn lớn nhất có thể đạt được ở địa hình thực tế khi sử dụng động cơ IAMZ 238.

Năng suất hút chuyển bùn lớn nhất của tổ hợp máy hút bùn được hiểu như làkhối lượng bùn yêu cầu đươc hút lên bờ lớn nhất và đẩy đi xa nhất trong một đơn vịthời gian

Ta cần đi xác định cột áp yêu cầu, lưu lượng và công suất thuỷ lực

+ Xác định cột áp yêu cầu của bơm : Hyc

Cột áp yêu cầu của bơm là năng lượng để thắng tổn thất dọc đường, tổn thấtcục bộ và độ chênh lệch năng lượng giữa bể hút và bể đẩy

dh t

Trang 28

+ Xác định công suất thuỷ lực của Bơm:

Công suất thuỷ lực của bơm là cơ năng mà chất lỏng trao đổi với bơm trongmột đơn vị thời gian Vậy có thể suy ra công suất thuỷ lực của bơm là bằng tích số củacột áp với lưu lượng trọng lượng của bơm Ký hiệu là : N tl

) ( 1000

1000

.

Kw H

Q g H

Q Q

1000

).

5 , 1 4260 (

81 , 9

N tl  0 , 000042 3  0 , 039 (Kw) (5.6)

Ta thay giá trị của lưu lượng yêu cầu: Q = 0,139 (l/s) vào (5.5) và (5.6) ta được:

5 , 1 00426 ,

Cột áp yêu cầu lớn nhất là : Hyc = 83 (m)

Lưu lượng yêu cầu lớn nhất có thể đạt được là : Q = 139 (l/s) = 500 (m3/h).Công suất thuỷ lực của bơm là : Ntl = 128 (Kw)

6 Tính chọn bơm hút bùn.

Bơm hút bùn được lựa chọn ưu tiên theo các tiêu chí sau:

- Phù hợp với lưu lượng yêu cầu trên thực tế: Q = 139 (l/s) = 500 (m3/h)

- Phù hợp với cột áp yêu cầu: H = 83 (m)

- Công suất trên trục của bơm Ntb phải thoã mãn Nđc > Ntb > Ntl = 128 (kw).Trong quá trình thiết kế và chọn bơm, việc sử dụng một bơm mẫu là hết sứccần thiết bởi nếu dùng toán học để thiết kế và chọn bơm thì hoàn toàn phức tạp và khó

Trang 29

cùng một hệ thống các bơm đều có các đường đặc tính làm việc và hiệu suất nhưnhau

Khi thiết kế bơm để đặc trưng cho kiểu cấu tạo của phần dẫn dòng người tathường dùng số vòng quay đặc trưng n s(hay còn gọi là hệ số tỷ tốc)

Số vòng quay đặc trưng n scủa bơm không phải là số vòng quay thực của bơm

đó mà là số vòng quay của một máy bơm mô hình tương tự có các thông số :

) / ( 75

m H

s l Q

Do vậy việc xác định số vòng quay đặc trưng là hết sức cần thiết cho quá trìnhchọn bơm

Theo [5] ta có :

Q H

H : Cột áp yêu cầu của bơm H = 83 (m)