Phân tích cơ sở lý thuyết và mô phỏng đặc điểm cấu tạo, quy trình tháo lắp, kiểm tra, điều chỉnh BCA-VP trên động cơ thuỷ cummins

Căn cứ vào vị trí đốt nhiên liệu, người ta phân chia động cơ nhiệt thành hai: động cơ đốt trong và động cơ đốt ngoài.

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG HỢP KIẾN THỨC VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU PHỤC VỤ ĐỘNG CƠ 2

1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2

1.2.TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHỤC VỤ ĐỘNG CƠ 4

1.2.1 NHIỆM VỤ 4

1.2.2 PHÂN LOẠI VÀ NHIỆM VỤ CỦA CÁC HỆ THỐNG PHỤC VỤ CHÍNH CỦA ĐỘNG CƠ 4

1.2.2.1 Hệ thống làm mát 4

1.Nhiệm vụ và yêu cầu: 4

2 Phân loại: 4

1.2.2.2 HỆ THỐNG BÔI TRƠN: 5

1 Chức năng, Nhiệm vụ, Yêu cầu 5

2.3 HỆ THỐNG TRAO ĐỔI KHÍ: 6

1 Nhiệm vụ, yêu cầu 6

CHƯƠNG II: ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC TRÊN ĐỘNG CƠ THUỶ CUMMINS NTA855M 7

2.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ĐỘNG CƠ CUMMINS 7

2.1.1 SỰ RA ĐỜI CỦA ĐỘNG CƠ CUMMINS 7

2.1.2 CUMMINS TẠI THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM: 9

2.2 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ CUMMINS. 10

2.2.1 MỘT SỐ ĐỘNG CƠ THUỶ CUMMINS 10

2.2.2 CHỌN ĐỘNG CƠ CHO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 13

2.3.ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA ĐỘNG CƠ CUMMINS NTA855M 14

2.3.1 CẤU TẠO TỔNG THỂ 14

2.2.3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC TỔNG THỂ CỦA ĐỘNG CƠ THUỶ CUMMINS NTA855M 19

2.2.3 CÁC BỘ PHẬN, HỆ THỐNG CỦA ĐỘNG CƠ CUMMINS NTA855M 20

2.3.3.1 Bộ khung động cơ 20

1 Nắp xylanh 20

2 Khối thân động cơ Cummins NTA855M 21

2.3.3.2.CƠ CẤU PISTON- THANH TRUYỀN- TRỤC KHUỶU, TRỤC CAM 22

1 Cơ cấu piston- thanh truyền- trục khuỷu 23

2 Trục cam: 26

2.3.3.3 CÁC HỆ THỐNG CHÍNH CỦA ĐỘNG CƠ CUMMINS NTA855M 26

1 Hệ thống nhiên liệu 26

3 Hệ thống bôi trơn 33

3 Hệ thống làm mát 37

4 Hệ thống nạp, xả: 41

CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ QUY TRÌNH THÁO LẮP, KIỂM TRA ĐIỀU CHỈNH BCA- VP TRÊN ĐỘNG CƠ THUỶ CUMMINS 44

1.MÔ PHỎNG ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO 44

A.KHÁI NIỆM MÔ PHỎNG 44

B.MỤC TIÊU MÔ PHỎNG 48

C PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 48

2.MÔ PHỎNG NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 48

A NHIỆM VỤ BCA 48

B PHÂN LOẠI BCA 48

3 QUY TRÌNH THÁO, LẮP BƠM CUMMINS 51

A QUY TRÌNH THÁO BƠM CUMMINS 51

B QUY TRÌNH RÁP BƠM CUMMINS 53

4 KIỂM TRA TRÊN BƠM CUMMINS 53

5 ĐIỀU CHỈNH BCA-VP TRÊN ĐỘNG CƠ THUỶ CUMMINS 54

A CÂN BƠM P.T CỦA ĐỘNG CƠ CUMMINS TRÊN BĂNG 54

B GÁ BƠM LÊN MÁY THỬ 54

C MỞ CHO MÁY LÀM VIỆC 55

B ĐIỀU CHỈNH VÍT HẠN CHẾ GA Ở PHÍA TRƯỚC 56

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 62

1 KẾT LUẬN: 62

2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN: 62

LỜI NÓI ĐẦU

Nhằm nâng cao kiến thức và áp dụng khoa học vào lĩnh vực nghiên cứu, nằmtrong mục tiêu đào tạo cho sinh viên ngành cơ khí Động lực tàu thuyền của trườngđại học Nha Trang và góp phần làm phong phú thêm các bài giảng về động cơ nhất

là động cơ diesel trang bị trên tàu thuỷ Trên cơ sở đó em chọn đề tài:

Phân tích cơ sở lý thuyết và mô phỏng đặc điểm cấu tạo, quy trình tháo lắp, kiểm tra, điều chỉnh BCA-VP trên động cơ thuỷ Cummins.

Nội dung:

1 Tổng hợp kiến thức về hệ thống nhiên liệu phục vụ động cơ

2 Đặc điểm cấu tạo, nguyên lý làm việc của động cơ thuỷ Cummins

3 Mô phỏng đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động và quy trình tháolắp, kiểm tra, điều chỉnh BCA-VP trên động cơ thuỷ Cummins Với kiến thức với thời gian có hạn nên đề tài của em còn nhiều sai sót, kínhmong sự chỉ dẫn của quý thầy giáo và các bạn đóng góp ý kiến để cho đề tài của emđược hoàn thiện hơn

Em cũng xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn: T.S Lê Bá Khang, Đại

lý độc quyền DICFH TECHNOLOGY và các thầy trong bộ môn đã tận tình giúp

đỡ em để hoàn thành đề tài này

Nha trang, tháng 10 / 2007Sinh Viên thực hiện

Võ Chí Dũng

Chương I

TỔNG HỢP KIẾN THỨC VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU

PHỤC VỤ ĐỘNG CƠ

1 Tổng quan về động cơ đốt trong

Căn cứ vào vị trí đốt nhiên liệu, người ta phân chia động cơ nhiệt thành hai:động cơ đốt trong và động cơ đốt ngoài Ở động cơ đốt trong nhiên liệu được đốtcháy bên trong không gian công tác động cơ Ở động cơ đốt ngoài nhiên liệu đượcđốt cháy trong lò đốt riêng biệt để cấp nhiệt cho môi chất công tác (MCCT), sau đóMCCT được dẫn vào không gian công tác của động cơ, tại đó MCCT dãn nở đểchuyển hóa nhiệt năng thành cơ năng

Theo cách phân loại như trên thì các loại động cơ có tên thường gọi như:động cơ xăng, động cơ diesel, động cơ piston quay, động cơ piston tự do, động cơphản lực, tuabine khí…đều có thể xếp vào nhóm động cơ đốt trong; còn động cơhơi nước kiểu piston, động cơ Stirling, tuabine hơi nước thuộc nhóm động cơ đốtngoài Tuy nhiên theo quy ước, thuật ngữ “động cơ đốt trong” (Internal CombustionEngine) thường được dùng chỉ loại động cơ có cơ cấu truyền lực kiểu piston – thanhtruyền – trục khuỷu, trong đó piston chuyển động tịnh tiến qua lại trong xylanhđộng cơ Các loại động cơ khác thường được gọi bằng các tên riêng

Bảng.1.1 Phân loại theo các tiêu chí khác nhau động cơ đốt trong

Loại nhiên liệu

- Động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng dễ bay hơinhư: xăng, cồn, benzol…

- Động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng khó bayhơi như: gas oil, mazout…

- Động cơ 2 kỳPhương pháp nạp khí mới - Động cơ không tăng áp

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

- Động cơ công suất nhỏ, vừa và lớn

từ bên ngoài, động cơ xăng, động cơ gas Nhiên liệu dùng cho động cơ phát hỏabằng tia lửa thường là nhiên liệu lỏng dể bay hơi như: xăng, cồn, benzol, khí hóalỏng… Trong các loại nhiên liệu kể trên thì nhiên liệu xăng là sử dụng phổ biếnnhất từ thời kỳ đầu phát triển động cơ cho đến nay

Động cơ diesel – là loại động cơ đốt trong hoạt động theo nguyên lý: nhiênliệu tự phát hỏa khi được phun vào buồng đốt chứa khí nén có áp suất và nhiệt độcao

Động cơ 4 kỳ - loại động cơ đốt trong có chu trình công tác được hoàn thànhsau 4 hành trình của piston

Động cơ 2 kỳ - loại động cơ đốt trong có chu trình công tác được hoàn thànhsau 2 hành trình của piston

1.2.Tổng quan hệ thống phục vụ động cơ

1.2.1 Nhiệm vụ

Để đảm bảo cung cấp đủ nhiên liệu, dầu nhờn, nước và không khí cho động

cơ diesel chính và phụ, cũng như loại bỏ sản phẩm cháy của thiết bị năng lượng tàu

và điều khiển nó, người ta trang bị các hệ thống: nhiên liệu, bôi trơn, làm mát bằngnước, không khí nén, khí xả và điều khiển

1.2.2 Phân loại và nhiệm vụ của các hệ thống phục vụ chính của động cơ 1.2.2.1 Hệ thống làm mát

1.Nhiệm vụ và yêu cầu:

Khi máy đốt trong làm việc, những bộ phận tiếp xúc với khí cháy sẽ nónglên Nhiệt độ chúng đôi khi khá cao, tới (400- 500)ºc (Nắp xylanh, đỉnh piston,xupap xả, đầu vòi phun…) Để đảm bảo độ bền của vật liệu chế tạo ra các chi tiếtmáy ấy, để đảm bảo độ nhớt của dầu bôi trơn ở giá trị có lợi, để giữ tốt cho nhiệt độcháy của nhiên liệu trong máy mà không để xảy ra sự ngưng đọng của hơi nướctrong xylanh… Người ta phải làm mát động cơ

Yêu cầu: về mặt nhiệt độ của máy khi đã làm mát thoả mãn, cùng một lúc điều

kiện về độ bền nhiệt của vật liệu, về tính bôi trơn của dầu mỡ bôi trơn, về điều kiệnnhiệt của sự đốt cháy nhiên liệu ở tốc độ thấp

Lượng nhiên liệu mang vào khoảng (18- 21) % nhiệt lượng sinh ra khi đốtnhiên liệu trong máy Tỷ lệ này còn phụ thuộc loại máy to hay nhỏ, 4 kỳ hay 2 kỳ,

có tăng áp hay không và mức độ tăng áp cao hay thấp

2 Phân loại:

Theo môi chất làm mát được dung, người ta chia HTLM ra làm hai loại:HTLM bằng nước, bằng không khí, bằng dầu đốt, bằng dầu bôi trơn, bằng hơinước…

Theo cách truyền dẫn môi chất: có loại tuần hoàn kín, loại hở và kết hợp kín

và hở

1.2.2.2 Hệ thống bôi trơn:

1 Chức năng, Nhiệm vụ, Yêu cầu

Máy đốt trong được tạo bởi các hệ thống, cơ cấu, mối ghép…Khi làm việc,các bộ phận có chuyển động tương đối với nhau Tại bề mặt liên kết của chúng sẽnẩy sinh ma sát và hao mòn Người ta đưa chất bôi trơn vào những chỗ ma sát ấy,tạo ra môi trường có lợi cho ma sát và hao mòn Các chất bôi trơn thường dùngtrong máy đốt trong là dầu mở, graphit…nó đóng vai trò môi trường Nó cho phép

thay đổi loại ma sát và dạng hao mòn Như vậy,chức năng của bôi trơn là điều khiển ma sát và hao mòn của máy.

Nhiệm vụ: HTBT có nhiệm vụ làm giảm ma sát và hao mòn của máy Do vậy

nó làm tăng hiệu suất, tuổi thọ, tính tin cậy của máy khi làm việc

Ngoài ra, bôi trơn kết hợp với nhiệm vụ khác như: làm mát, làm sạch, làm kín,giảm tiếng ồn, rung động…

Tuy nhiên khi làm mát cho mối ghép, bôi trơn đã tăng bền và chống dính,chống tróc cho bề mặt làm việc… đã tác động có lợi cho ma sát và hao mòn Nhưvậy phân ra nhiệm vụ chính, phụ chỉ là tương đối

Yêu cầu:

1- Chất bôi trơn phải phù hợp với từng loại động cơ (2 kỳ hay 4 kỳ, tăng áphay không tăng áp, tốc độ cao hay thấp…), phù hợp với chế độ, điều kiện, nhiệm vụcủa cơ cấu, hệ thống mối ghép… , và nó phải bôi trơn Phải dễ kiếm có lượng đủdùng, giá thành có thể chấp nhận được, lại không độc hại Bền vững về tính chất bôitrơn, không hoặc ít tạo cấn , tạo bột: không hoặc ít bị phân giải (trừ trường hợp chủý); không gây cháy, nổ…

2- Chất bôi trơn phải phải được đưa tới chỗ cần bôi trơn một cách liên tục,đều đặn với lưu lượng, trạng thái (áp suất, nhiệt độ) tính chính xác và có thể kiểmtra, điều chỉnh và điều khiển được

3- Các thiết bị, bộ phận… của HTBT phải đơn giản dễ sử dụng, tháo lắp,kiểm tra, điều chỉnh… có khả năng tự động hoá cao, nhưng giá thành vừa phải

2 Phân loại:

1- Theo cách đưa dầu tới bề mặt bôi trơn, người ta chia HTBT ra làm cácloại sau đây:

+ Vung toé

+ Nhỏ giọt (có chu kỳ, tự động và không chu kỳ không tự động)

+ Cưỡng bức áp suất thấp, áp suất cao (tuần hoàn hoặc không tuần hoàn).+ Kết hợp đồng thời các phương pháp trên

2- Theo cách đưa dầu vào động cơ, có hai loại:

+ Cacte ướt

+ Cacte khô

2.3 Hệ thống trao đổi khí:

1 Nhiệm vụ, yêu cầu

CCTĐK đóng vai trò chính trong việc đưa khí nạp vào và đẩy khí xả ra khỏixylanh động cơ (gọi tắt là khí xả và khí nạp)

Ở động cơ Disel, khí nạp là không khí

Khí xả là sản phẩm cháy , chủ yếu là khí Cacbonic và hơi nước

Việc nạp phải đầy, nghĩa là hệ số nạp cao Việc xả phải sạch, nghĩa là hệ sốkhí sót phải thấp Yêu cầu này đến đâu tuỳ thuộc vào từng loại máy 4 kỳ hay 2 kỳ ,phương pháp trao đổi khí, cấu tạo các bộ phận cơ cấu

Chương II ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC TRÊN ĐỘNG CƠ THUỶ

CUMMINS NTA855M 2.1 Lịch sử phát triển của động cơ Cummins

Hơn 3/4 thế kỷ, công ty Cummins đã trở thành người đi dầu trong thịtrường châu Mỹ về động cơ diesel Từ những hoạt động cỡ nhỏ có khả năng cạnhtranh toàn cầu, Cummins đã tạo ra những dòng sản phẩm đạt tiêu chuẩn: chất lượngcao, công nghệ tiên tiến những tiêu chuẩn đó đã trở thành truyền thống ăn sâu vào

ý thức của người lãnh đạo và công nhân của hãng Cummins

2.1.1 Sự ra đời của động cơ Cummins

Công ty Cummins được sáng lập ngày 3 tháng 2 năm 1919 trên cơ sở muabán những bộ phận máy móc hiện đại William 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 qian trọng trong một vùng của thủ đô người phát minh

ra động cơ Cummins đó là một người lái xe và bảo dưỡng máy móc cho ông Irwindtên là Clessis Lyle Cummins, ông phát minh ra động cơ Cummins bằng cách tự họchỏi sau khi biết được tài năng của ông , ông Irwind đã đưa ông vào lĩnh vực kinhdoanh của mình Trong chiến tranh thế giới thứ nhất, Clessis đã mở ra cửa hiệuđộng cơ với sự cộng tác của chính phủ Sau đó ông chuẩn đoán được những hạn chếtrong phát minh của Rudoph Diesel năm 1980 (trong khi vẫn chưa được công bốtrên thị trường), ông đã khắc phục được hạn chế của hệ thống nhiên liệu và tuổi bềncủa động cơ cuối cùng đi vào kinh doanh, Cummins được công nhận đăng ký bảnquyền sản xuất từ Ducth Disesel và đăng ký tên Hvid

Động cơ Hvid đầu tiên của hãng Cummins được sản xuất năm 1919, cócông suất 6 mã lục, 4 kỳ công suất phát ra không đổi, giống như các loại động cơDiesel khác, Cummins tìm thấy những công nghệ còn yếu kém và nguyên nhân cơbản nhưng với sự giúp đỡ của kỹ sư H.L.Knudsen từ mô hình Hvid tạo ra mô hìnhmới nổi trội hơn và Clessie bắt tay vào công việc thiết kế ông sớm trở thành ngườitiên phong sử dụng hệ thống phun nhiên liệu độc lập

Mặc dù việc cải tiến công nghệ rất thuận lợi nhưng vẫn còn sự tồn tại côngnghệ cũ và sau đó động cơ Cummins được bán đến những vùng đất khô hạn chongười nông dân sủ dụng như những thử nghiệm Vào năm 1924, một sự kiện lớnxẩy ra đã làm sụp đổ kỷ nguyên phát triển của công ty, làm lui lại sự tiến bước củacông ty trên thị trường máy thủy.

Clessie đã trang bị một máy Diesel trên một xe hòm sang trọng vào ngàygiáng 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 phổbiến 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 đã thành côngkhi thử một động cơ Cummins với sức tải và khả năng chống phá hỏng đường dài13.535 dặm tại Indianapolis Năm 1933 Cummins đã cho ra đời kiểu mẫu mới, làdòng sản phẩm đã mang lai cho công ty rất nhiều thành công Năm 1934 J IrwinMiller cháu nội của W.G Irwin trở thành người đứng đầu công ty Ông đưa ra bảychiến lược quảng bá sản phẩm chất lượng cao cùng với sự phục vụ xuyên quốc gia

để giúp công ty vượt qua trì trệ, năm 1937 công ty bắt đầu kinh doanh có lãi

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

vụ cho quân đội và hạm đội Mỹ Lúc này Cummins sản xuất ra những sản phẩmchịu được điều kiện khắc nghiệt từ nước nhiệt đới tới vùng bắc cực Từ đóCummins trở thành liên minh phát triển mạnh mẽ tại châu Âu – châu Mỹ và một sốnước cũng trở thành thị trường của Cummins Năm 1950, Mỹ đem về một số lượnglớn các chương trình xây dựng và hỗ trợ quá trình vận chuyển 1000 xe tải đượctrang bị động cơ Cummins Ra đời với yêu cầu kinh tế, sức mạnh sự tin cậy và bền

bỉ 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 sựvới kim phun định thời theo thống kê năm 1950 Cummins đã bán được 100 triệu đô

la trên thị trường xe tải nhẹ

 Mở rộng quan hệ quốc tế và công nghệ mới:

Cùng với sự vững chắc tại quê hương và 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 ở tại Shotts Scoand năm 1956 Gần đây nhất là năm 1960, Cummins đãlên kế hoạch và đầu tư ở một số nước khác tại châu Âu, Brazil, Úc, Ấn Độ, Mêxicô,Nhật Bản và trong thời gian đó họ đã bán và phục vụ đến 2500 đại lý tại 98 nướctrên thế giới trong đó có Việt Nam Song Cummins vẫn đầu tư phát triển mạnh côngnghệ tại Mỹ

Cummins được sự chỉ đạo của bộ công nghiệp Mỹ: nhằm đương đầu vớinhững thử thách về cạnh tranh toàn cầu năm 1980, để theo kịp những thử tháchcông ty đã thực hiện khối lượng lớn các công trình nghiên cứu và bắt tay vào đầu tư1,3 tỷ đô la cho kế hoạch cải thiện 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 trungsản 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 cầuCummins 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 thịtrường thế giới Năm 1994 Cummins một lần nữa trở lại châu Á và không ngần ngạibước 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 trên 3 miềnđất nước tại Việt Nam

- Tại Hà Nội

Văn phòng đại diện tại tầng trệt MACHINOIMPORT BLDG, số 8 - đườngTràng Thi- quận Hoàng Kiếm - Thủ Đô Hà Nội, điện thoại (84-4)8260332-8255394

Đại lý độc quyền có tên DICFH TECHNOLOGY, số 94 – đường TrầnQuốc Toản - quận Hoàn Kiếm - Thủ đô Hà Nội, điện thoại (84-4)9424725.

-Đại lý độc quyền DICFH TECHNOLOGY, số 189 - đường Điện Biên Phủ

- Phường 15 - quận Bình Thạnh – Thành phố Hồ Chí Minh, điện thoại 8)5121334

(84-2.2 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ CUMMINS 2.2.1 MỘT SỐ ĐỘNG CƠ THUỶ CUMMINS

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

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

Động cơ thuỷ Cummins KTA19M là động có công suất định mức là 448

Hp, tốc độ quay định mức là 1800 v/ph Động cơ Cummins KTA19M là động cơDiesel 4 kỳ, 6 xylanh, một hàng thẳng đứng, khởi động bằng điện Hệ thống làmmát với hai vòng tuần hoàn, nước ngọt làm mát từ két giản nỡ trực tiếp đi làm mátđộng cơ, nước được bơm ngoài tàu lên đi làm mát nước ngọt và các bộ phận kháccủa 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 xảđộng cơ, có sử dụng hệ thống làm mát khí nạp Khí thải đưa ra ngoài động cơ bằng

hệ thống xuppap 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 quaynhỏ nhất máy vẫn hoạt động được khi không mang tải là (675 – 775) v/ph.

K: Ký hiệu đời động cơ (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 thuỷ

+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

+ Các thông số kỹ thuật của động cơ Cummins NTA885M

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

13 Công suất định mức, công suất lớn nhất 350,400 Hp

Động cơ KTA38M2 là động cơ Diesel thuỷ cao tốc (vận tốc trung bình củapiston V= 10.3 m/s), 4 kỳ, 12 xylanh được đặt hình chử V, có công suất định mức là

1050 Hp ứng với mức độ quay là 1600 v/ph Tốc độ quay lớn nhất của động cơ khikhông mang tải là (2125- 2282), tốc độ quay nhỏ nhất khi động cơ không mang tải

là (575- 650) v/ph

K: Ký hiệu đời động cơ (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

38: Tổng dung tích xylanh (lít)

M: Động cơ dùng cho tàu thuỷ

Các thông số cơ bản của động cơ KTA38M2

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật cơ bản của động cơ KTA38M2

9 Chiều cao 1661 mm

3R-4L- 6R- 1L- 2R- 4R- 3L

2.2.2 Chọn động cơ cho đề tài nghiên cứu

+Có rất nhiều loại động cơ Cummins, nhưng do xét thấy động cơ CumminsNTA855M có tính năng kỹ thuật và điều kiện làm việc thích hợp với điều kiện làmviệc thích hợp với điều kiện khắc nghiệt (nhiệt đới) ở nước ta Mặc khác công suấtđộng cơ lại phù hợp dể lắp ráp trên tàu đánh cá xa bờ cộng với giá mua không quácao, chi phí nhiên liệu vừa phải nên em chọn động cơ Cummins NTA855M làmđộng cơ nghiên cứu cho đề tài

+ Cụ thể: ngoài một số thông số kỹ thuật trên bảng 2.2, động cơ Cummins còn

có một số đặc điểm sau: Hệ thống làm mát gián tiếp, hai vòng tuần hoàn, nước ngọtlàm mát trực tiếp động cơ và nước bơm từ ngoài tàu vào làm mát cho nước ngọt Hệthống bôi trơn cacte ướt, bôi trơn cưỡng bức bằng bơm bánh răng Hệ thống nạp có

sử dụng tuabin tăng áp, dòng khí nạp sau tuabin tăng áp có áp suất 1143 mmHg vàđược làm mát bằng hệ thống làm mát khí nạp Nạp, xả bằng xupap Hệ thống nhiênliệu có bơm vận chuyển nhiên liệu không sử dụng bơm cao áp, vòi phun sử dụng làvòi 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 khi máy hoạt động không mang tải là 2289 v/ph –

2475 v/ph, tốc độ quay nhỏ nhất mà máy có thể hoạt động được khi không mang tải

là 575 – 675 v/ph

K: Ký hiệu đời động cơ (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

21- Ống thông hơi cacte.

22- Bệ đỡ phía sau máy

32- Bơm dầu bôi trơn.

33-Tấm kim loại tháo được để kiểm tra34- Tấm chắn bảo vệ dây curoa

35- Nút tráng kẽm

36- Bình làm mát nước- nước37- Máy phát

19- Bệ đỡ phía sau máy.

20- Lọc dầu bôi trơn

23- Vị trí lắp bộ đo nhiệt độ dầu cacte.24- Lỗ xả dầu cacte

25- Máy khởi động26- Ống dầu hồi từ lọc nhánh mạch dầubôi trơn

27- Bệ đỡ phía trước máy

36- Bình lọc không khí

37- Nắp bình lọc không khí

Hình 2.3: Hình chiếu bằng động cơ Cummins NTA855M

1- Bình lọc không khí

2- Bệ đỡ hộp số

3- Bệ đỡ phía trước máy

4- Ống thông hơi cacte

5- Lỗ thông hơi cacte

12- Bệ đỡ phía sau máy

13- Vỏ bảo vệ dây curoa.14- Kính xem mực nước.15- Két giản nỡ

16- Nắp két giản nỡ.17- Chỗ nối với lối ra 18- Van hằng nhiệt.19- Chỗ nối ống xả khí.20- Ống góp nước

21- Tuabinh tăng áp.22- Ống góp khí xả.23- Ống cấp khí nạp.24- Lọc không khí.25- Van điều tiết dầu hồi

Hình 2.4: Hình chiếu cạnh của động cơ Cummins NTA855M1- Nắp bình lọc không khí 7- NÚT TRÁNG KẼM.

11- Bệ đỡ phía sau máy.

12- Lỗ tháo dầu cacte

2.2.3 Nguyên lý làm việc tổng thể của động cơ thuỷ Cummins NTA855M.

Động cơ thuỷ Cummins NTA855M là động cơ 4 kỳ, có nguyên lý hoạtđộng: chu trình của nó được hoàn thành sau 4 chu kỳ của piston, với 2 vòng quaycủa trục khuỷu

Trong hành trình nạp, piston đi từ DCT đến DCD, xupap nạp mở, xupap

xả đóng Không khí được hút vào xylanh Thực tế xupap mở trước (góc nạp sớm)trước khi piston lên DCT và đóng muộn (góc nạp muộn) sau khi piston xuống đếnDCD

Trong hành trình nén, piston đi từ DCD đến DCT, cả 2 xupap đều đóng

Do bị piston nén nên áp suất, nhiệt độ của không khí trong xylanh tăng dần Khipiston tới gần DCT, nhiên liệu bắt đầu phun vào buồng đốt và tự bốc cháy (đủ P,S)làm cho áp suất và nhiệt độ trong xylanh tăng lên đột ngột

Trong hành trình này, piston được khí cháy trong xylanh có áp suất cao đẩy

từ DCT đến DCD và làm trục khuỷu quay Lúc này cả 2 xupap hút, xả đều đóng.quátrình cháy nhiên liệu vẫn tiếp tục diễn ra ở giai đoạn đầu của hành trình sinh công

Trong hành trình xả, piston đi từ DCD đến DCT, xupap nạp đóng ,xupap

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

mở trước một góc (góc xả sớm) trước khi piston đến DCD và đóng muộn (góc xảmuộn) sau khi piston đến DCT

Bảng tóm tắc 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 xả sớm (xs) là góc quay trục khuỷu tính từ điểm xupap xả bắt đầu

mở đến DCD trong hành trình cháy và sinh công

+ Góc xả muộn (xm))là góc quay trục khuỷu tính từ DCT đến khi xupap

xả đóng hoàn toàn trong hành trình nạp

2.2.3 Các bộ phận, hệ thống của động cơ Cummins NTA855M.

2.3.3.1 Bộ khung động cơ.

1 Nắp xylanh.

Hình 2.5: Nắp xylanh

2 Khối thân động cơ Cummins NTA855M

Hình 2.6: Khối thân động cơ Cummins NTA855M.

+ Đặc điểm cấu tạo:

Thân động cơ Cummins NTA855M được đúc liền thành khối bằngthép rất chắc chắn, trên thân máy có khoét các lỗ để lắp khối xylanh, lắp các đườngống khí xả, nạp và khoan các lỗ có ren bên trên để lắp nắp xylanh của động cơ bằngbulong Ngoài ra trên thân máy còn khoan các lỗ tròn để dẫn nước làm mát và khoétcác khoang chứa nước để làm mát khối xylanh, hai bên thân máy có khoan các lỗ córen để bắt các chi tiết của máy bằng bulong như: bệ đỡ máy, ống dẫn dầu, lọc dầu…phía dưới thân máy có một nửa bệ đỡ chính của máy được chế tạo liền với thânmáy, một nửa còn lại của bệ đỡ chính được chế tạo rời và lắp với nhau bằng bulong

2.3.3.2.Cơ cấu piston- thanh truyền- trục khuỷu, trục cam.

Hình 2.7: Thanh truyền, trục khuỷu, trục cam.

1 Cơ cấu piston- thanh truyền- trục khuỷu.

Nhiệm vụ: cơ cấu piston- thanh truyền - trục khuỷu có nhiệm vụ biến

chuyển động tịnh tiến của piston- xylanh thành chuyển động quay của trục khuỷu vàngược lại Hay nói cách khác có nhiệm vụ biến nhiệt năng (nhiệt của khí cháy tácdụng lên đầu piston) thành cơ năng (momen quay của trục khuỷu)

+ Nhóm piston

Nhóm piston nằm trong thân sơ mi xylanh bao gồm: piston, chốtpiston, vòng hãm chốt piston, xéc măng khí, xác măng dầu

- Đặc điểm cấu tạo:

Động cơ Cummins NTA855M là động cơ cao tốc, piston của nó làm bằng hợp kimnhôm vừa đảm bảo tính gọn nhẹ, giảm được lực quán tính trong quá trình hoạtđộng vừa truyền nhiệt, tản nhiệt nhanh và đảm bảo kết cấu vững chắc Piston đượclàm hai phần , phần đỉnh và phần thân, váy piston (còn gọi là phần dẫn hướng củapiston) Đỉnh piston được chế tạo lồi ở giữa (có phần hơi tù) và có khoét 4 gờ (nhưhình vẽ 2.10) để tạo ra xoáy lốc cho dòng khí nén làm cho nhiên liệu phun vàobuồng đốt được hoà trộn tốt hơn, đều và tơi hơn, giúp cho nhiên liệu cháy hoàn toànlàm tăng hiệu suất của động cơ Thân, váy piston chế tạo k

há dài đảm bảo dẫn hướng tốt Trên thân, váy piston có chế tạo lỗ và bệ để lắp chốtpiston, gần đỉnh piston có khoét một rãnh để tản nhiệt và 4 rãnh khác để lắp xécmăng, gồm 3 xéc măng khí, 1 xéc măng dầu

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

Xéc măng gồm : 3 xéc măng dầu và một xéc măng khí, xéc măng khí được mạlớp mặt ngoài bằng một lớp hợp kim chống mài mòn, ăn mòn hoá học và chịu đượcnhiệt độ cao Vật liệu chế tạo xéc măng có hệ số dẫn nhiệt, toả nhiệt cao Xéc măngdầu cũng làm bằng vật liệu như xéc măng khí nhưng xéc măng dầu có lỗ ở giữa xécmăng để thoát dầu bôi trơn Các xéc măng đều có miệng vát 45 º

+Nhóm thanh truyền

1- Piston

2- Xéc măng dầu.3,4,5- Xéc măng khí6- Chốt piston7- Vòng hãm chốt piston

Hình 2.9: Nhóm piston.

Hình 2.10: Nhóm thanh truyền.

Nhóm thanh truyền là cơ cấu nối piston với trục khuỷu Nhóm thanh truyền gồm

có thân thanh truyền, đầu thanh truyền, bạc lóc đầu thanh truyền và bulong thanhtruyền

- Đặc điểm cấu tạo:

Nhóm thanh truyền gồm thanh truyền, bulông thanh truyền và bạc lócđầu thanh truyền, thanh truyền được làm bằng thép hợp kim, cấu tạo dạng thẳng có

gờ chịu lực Thanh truyền gồm có đầu thanh truyền (đầu dưới và đầu trên) và thânthanh truyền Thân thanh truyền có dạng thanh thẳng, ở giữa có khoan lỗ dẫn dầubôi trơn cho piston và làm mát cho đỉnh piston Đầu thanh truyền gồm đầu trên vàđầu dưới, đầu trên thanh truyền được chế tạo liền với thân thanh truyền, đầu dướithanh truyền được chế tạo rời để dễ dàng lắp ghép vào trục khuỷu và lắp ghép vớinửa trên đầu dưới bằng 2 bulong thanh truyền Bạc lót đầu trên được chế tạo dạnghình ống và liền Bạc lót đầu dưới cũng được chế tạo dạng hình ống nhưng gồm 2nửa ghép vào nhau vuông góc (không vát góc) để dễ dàng tháo, lắp, sửa chữa Bạclóc, có bề mặt tiếp xúc được mạ một lớp vật liệu chống mòn và xốp để giữ được dầubôi trơn

+ Trục khuỷu:

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 cạo:

Trục khuỷu làm bằng thép hợp kim có cơ tính tốt, khả năng chốngmài mòn và ăn mòn hoá học cao Trục khuỷu gồm cổ chính, cổ biên và má khuỷu,trục khuỷu động cơ Cummins NTA855M được đúc liền, đặc và khoan lỗ ở giữa đểdẫn dầu bôi trơn Ngoài ra 2 đầu trục khuỷu còn khoan các lỗ có ren để bắt bulong

cố định bánh đà và cơ cấu giảm rung động (bộ giảm chấn) lên trục Đầu trục cònkhoét rãnh lắp then cố định bánh răng trục khuỷu để dẫn động các chi tiết và hệthống khác của động cơ Má trục khuỷu được chế tạo dạng tròn vừa đỡ tránh cồngkềnh tránh va đập vào thân máy vừa giảm khối lượng và tiết kiệm vật liệu mà vẫnđảm bảo an toàn khi động cơ hoạt động Cổ chính được chế tạo dạng cổ tròn cókhoan lỗ dẫn dầu bôi trơn bạc lót thanh truyền và chốt piston Cổ biên được chế tạodạng hình trụ nhưng có các gờ để khi lắp ghép trên ổ đỡ chính nó sẽ được cố định,tránh hiện tượng trượt qua, trượt lại trên ổ đỡ chính Ngoài ra còn khoan các lỗ dẫndầu 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 độnggiữa trục khuỷu và trục cam đơn giản

+ Đặc điểm cấu tạo:

Trục cam để chế tạo bằng thép hợp kim chống mài mòn, được đúc thànhmột khối cho 6 xylanh, các qủa cam được chế tạo xen kẽ nhau theo thứ tự nổ củađộng cơ Mỗi xylanh có 3 qủa cam 3 quả cho xupap nạp, xả và 1 tổ hợp của BCA-

VP Trên trục cam có chế tạo các đoạn để lắp ghép vào ổ đỡ trục cam, đầu trục cam

có chế tạo nhỏ dần để lắp ghép bánh răng trục cam và có khoan lỗ để bắt bánh răng

cố định trục cam Trục cam được truyền động bằng cặp bánh răng ăn khớp trụckhuỷu trục cam, với tỷ số truyền 2:1

2.3.3.3 Các hệ thống chính của động cơ Cummins NTA855M.

1 Hệ thống nhiên liệu

+ Cấu tạo (hình 2.11)

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 điều khiển đồng hồ đo tốc độ

+ Nguyên lý hoạt động của hệ thống:

Dầu từ két nhiên liệu được dẫn từ ống 7 đến lọc dầu 8 sau đó được bơmnhiên liệu 10 (dẫn động bởi động cơ lai) hút lên đẩy vào đường ống cao áp 2 đi vàođường ống phân phối và đến tổ hợp BCA- VP 3, phun vào buồng đốt dầu dư từ vòiphun được dẫn về theo ống dầu hồi 4 cùng với dầu hồi từ khoang thấp áp 1 và dầu

đi làm mát bơm bánh răng 9 góp vào đường ống dầu hồi 5 dẫn vào két chứa Cứliên tục vậy tạo thành vòng tuần hoàn liên tục cung cấp dầu động cơ

Hình 2.11: Hệ thống nhiên liệu.

+ Bơm nhiên liệu

Bơm nhiên liệu động cơ Cummins NTA855M là loại bơm dung

để cấp nhiên liệu chứ không phải là bơm cao áp Bơm nhiên liệu mà động cơ này sửdụng là bơm bánh răng ăn khớp ngoài, được động cơ dẫn động bằng cách trích lực

từ

khuỷu của động cơ thông qua bánh răng lắp trên trục khuỷu và một bánh răng trunggian, bơm có lưu lượng 238 lít/ h với áp suất phun khoảng 1109 Kpa

Hình 2.12: Cấu tạo tổng thể của bơm Cummins

+Đặc điểm cấu tạo:

1- Vỏ bọc phía trước của bơm nhiên liệu

2- Vỏ bơm nhiên liệu

Hình 2.13: Các chi tiết tháo rời của bơm Cummins.1- Vỏ bơm.

27, 32- Quả văng

28- Bộ trục điều tốc

29- Chốt

30- Bánh răng bộ điều tốc.31- Giá đỡ bộ điều tốc.33- Miếng chem

34- Lò xo nén

35- Thoi đẩy hãm quả văng

36, 37, 41, 43- Bulong

38, 42- Miếng đệm lín.39- Vòng đệm vênh