Tiểu luận tìm hiểu nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn, cân bằng nhiệt, tính toán kiểm nghiệm các chi tiết trong hệ thống bôi trơn của động cơ яm3 240

Nhưng chỉ sau 20 năm từ ngày Cách mạng Tháng Tám thành công đến nay ngành động cơ đốt trong ở nước ta đã phát triển, các Nhà máy sửa chữa 6 16, máy kéo của nước ta đã chế tạo được các ph

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay ngành động cơ đốt trong vẫn chiếm một vị trí vô cùng quan

trọng và khẳng định được ưu thế của mình Đó là thiết bị động lực chủ yếu

được sử dụng rộng rãi trong mọi lính vực như giao thông vận tải, nông nghiệp, công nghiệp

Động cơ đốt trong sử dụng được những điều kiện khí hậu khác nhau,

như vùng nhiệt đới nóng ẩm, vùng Cực Bắc Tổng công suất của các động cơ

đốt trong chiếm khoảng 95% công suất các thiết bị Kỹ thuật sử dụng và thiết

kế, chế tạo động cơ đốt trong đang trên đà phát triển

ở nước ta trước Cách mạng Tháng Tám cơ sở vật chất của các ngành chế tạo cơ khí hầu như không có gì, ngành động cơ đốt trong hầu như chỉ bó hep trong phạm vi sửa chữa, thay thế và sử dụng bảo dưỡng, trên khấp nước ta không có một Nhà máy nào có khả năng sản xuất phụ tùng chính của động cơ Nhưng chỉ sau 20 năm từ ngày Cách mạng Tháng Tám thành công đến nay ngành động cơ đốt trong ở nước ta đã phát triển, các Nhà máy sửa chữa 6 16, máy kéo của nước ta đã chế tạo được các phụ tùng thay thế như Nhà máy cơ khí Trần Hưng Đạo đã sản xuất hàng loạt các động cơ IDiezel 2-20; 4-40 và đặc biệt là năm 1962 kết hợp với Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội cùng với các Xí nghiệp khác Nhà máy Cơ khí Trần Hưug Đạo đã chế tạo thành công chiếc máy kéo “Tháng Tám”

Hiện nay có rất nhiều Nhà máy cơ khí chế tạo phụ tùng động cơ đốt trong, phụ tùng ôtô máy kéo như Nhà máy Chế tạo phụ tùng ôtô số 1, Nhà máy chế tạo động cơ Diezel Sông Công - Thái Nguyên

Mặt khác nước ta vẫn nhập và sử dụng nhiều động cơ đốt trong, ôtô, máy kéo của nước ngoài Điều đó đòi hỏi người cán bộ kỹ thuật phải biết những kết hợp khoa học tiên tiến để giải quyết những vấn đề xảy ra trong thực

tế sản xuất

Động cơ AM3 - 240 duoc chế tạo tại Liên Xô và được lắp trên xe Benlaz nhập vào nước ta từ lâu Động cơ có 12 xilanh dùng nhiên liệu là Diezel với công suất là 360 mã lực, có hệ thống làm mát bằng nước cưỡng bức một vòng tuần hoàn kín

Để đáp ứng được yêu cầu mà động cơ M3-240 được thiết kế lắp trên

xe ôtô vận tải cỡ lớn phục vụ trên mỏ với hệ thống làm mát bằng nước cưỡng bức một vòng tuần hoàn kín là thích ứng và hợp lý cho động cơ Trong khi đó

để tìm hiểu hệ thống làm mát và tính toán xem các chỉ tiết trong hệ thống làm

Đồ án tốt nghiệp Trường Đai học Bách Khoa - Hà Nội

mát khi làm việc có khả năng ổn định, tuổi thọ các chi tiết trong động cơ có

cao không Xuất phát từ thực tế đó em được giao đề tài “Tìm hiểu nguyên lý

làm việc của hệ thống bôi trơn, cân bằng nhiệt, tính toán kiểm nghiệm các chi

tiết trong hệ thống bôi trơn của động cơ #ÌM3-240”

Đề tài bao gồm các nội dung chính sau:

Phần I: Giới thiệu chung về đặc tính kỹ thuật xe Benlaz 540 và động cơ AM3-240

Phần II: Tính toán chu trình công tác của động cơ ⁄ÌM3-240

Phần III: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống và của từng bộ phận của bôi trơn động cơ

Phần IV: Tính toán kiểm nghiệm hệ thống bôi trơn ổ trục bơm đầu, lọc

dầu thấm, lọc ly tâm, két mát dầu

Phần V: Quy trình và các thông số kỹ thuật sửa chữa hệ thống bôi trơn

khi đại tu ô tô

Phần VI: Thiết kế thiết bị kiểm tra bầu lọc dầu sau sửa chữa

Với sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của PGS.TS Phạm Minh Tuấn đã dẫn

dắt em từng bước trong quá trình tính toán và sự giúp đỡ nhiệt tình của các

Thây, Cô trong Bộ môn Động cơ đốt trong cùng các bạn đồng nghiệp để em hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao

Vì thời gian có hạn, trình độ còn hạn chế và lần đầu tiên em được giao nhiệm vụ lớn này cho nên không tránh khỏi những thiếu sót, em mong các Thây, Cô cùng toàn thể các bạn đồng nghiệp chỉ bảo và đóng góp chân thành

để em có kiến thức vững phục vụ trong công tác sau này

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Minh Tuấn cùng các Thầy, Cô giáo bộ môn đã tận tình chỉ bảo để em hoàn thành tốt đồ

án của mình

Cẩm Phả, ngày tháng 06 năm

2009 Sinh viên thực hiện

Hoàng Tiến Hiệp

PHẦN 2

TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỤC HỌC ĐỘNG CƠ

A CAC THONG SO KY THUAT DONG CO M3 240:

Động cơ AM3 240 la dong co Diezel 4 ky khong tang áp

Công suất động cơ: N, = 360 mã lực = 264,78 (KW)

Số vòng quay trục khuyu: n = 2100 (vòng/ph)

Duong kinh xilanh: D = 130 (mm)

Hanh trinh piston: S = 140 (mm)

14 Góc đóng muộn xu pap thải: @, = 20°

15 Chiều dài thanh truyền: l = 280 (mm)

16 Khối lượng nhóm piston: m,, = 2,780 (kg)

17 Khối lượng nhóm thanh truyền: M, = 4,520 (kg)

Đồ án tốt nghiệp Trường Đai học Bách Khoa - Hà Nội

Véi C,, = 9,8 m/s = 6,5 m/s

Động cơ ñM3 240 là động cơ cao tốc

1 Áp suất môi trường pạ:

Là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ, pạ thay đổi theo độ cao, ở nước ta có thể chọn:

Py = 0,1 (MPa)

2 Nhiệt độ môi trường: Tọ

Lựa chọn nhiệt độ theo nhiệt độ trung bình cả năm

Nước ta có thể chọn: Tạ = 24°C = 297°K

3 Áp suất cuối quá trình nạp: P,

Áp suất P, phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: thông số chủng loại động cơ, tính năng tốc độ, đường nạp, tiêt diện lưu thông,

Đối với động cơ không tăng áp: P, = (0,8 + 0,9)P,

Đối với động cơ Diezel: T, = (700 + 900)K

7 Hé s6 hiéu dinh dé thi céng: A,

Tỷ nhiệt của môi chất công tác thay đối rất phức tạp nên ta thường phải

căn cứ vào hệ số dư lượng không khí À để hiệu đính với động cơ Diezel có À;¿

= 1,2+1,8

Vay chon: A, = 1,1

8 Hé sé quyét buéng chay: A,

Với động cơ không tang ap: A, = 1

9 Mức độ sấy nóng môi chất: AT

Chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành khí hỗn hợp bên ngoài hay bên trong xilanh:

Với động cơ Diezel: AT = 20K + 40K

Với động cơ AM3 240 chon: AT = 30K

10 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z: &

Thể hiện lượng nhiệt phát ra của nhiên liệu dùng để sinh công và tăng nội năng ở điểm Z„ với lượng nhiệt phát ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên

liệu

Do đó É„ phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ

Động cơ Diezel có É„ = 0,65 + 0,85

Ta chọn: É„ = 0,83

11 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b: é,

Môi chất được nhân nhiệt lên É, bao giờ cũng lớn hơn É„

Thông thường với động cơ Diezel: É, = 0,8 + 0,9

Chọn Š, = 0,86

Đồ án tốt nghiệp Trường Đai học Bách Khoa - Hà Nội

12 Hệ số hiệu đính đồ thị công Ø¡

Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động

cơ với chu trình công tác thực tế do đó không xét đến pha phối khí, tốn thất lưu động của dòng khí, thời gian cháy và độ tăng áp suất Sự sai lệch giữa chu trình thực tế và chu trình lý thuyết của động cơ Diezel lớn hơn động cơ xăng vi thế hệ số (p„ của động cơ Diezel thường chọn trị số nhỏ, trong khoảng

on = Mr = 95723 — 1451 M, 0,496

Đồ án tốt nghiệp Trường Đai học Bách Khoa - Hà Nội

2.2 Chỉ số nén đa bién trung binh: n,

Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc rất nhiều vào thông số kết cấu

và thông số vận hành như kích thước xilanh, loại buồng cháy

Tuy nhiên n; lại tăng giảm theo quy luật: tất cả các nhân tố làm cho mỗi chất mất nhiệt sẽ làm chỉ số n, giảm

Giả thiết quá trình nén là đoản nhiệt, ta có thể xác định n, như sau:

1,368 -1 = 19,838, + 0,00211.342,3.(16,5"°" 53% 1,368-1 +1)

0,368 = 0,368

VT =VP

Vay chon n, = 1,368 la duoc

2.3 Áp suất cuối quá trình nén: p,

3 Tính toán quá trình cháy:

3.1 Hệ số thay đổi phần tử lý thuyết: F,

3.5 Nhiệt độ tại điểm Z-

Tinh T, bằng cách giải phương trình cháy của động cơ

Đối với động cơ Diezel ta có:

Đồ án tốt nghiệp Trường Đai học Bách Khoa - Hà Nội

mC)_ là tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy tại Z, pz

Xác định tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình tại điểm Z:

Giải phương trình được: T; = 2192 K

Đối với động cơ Diezel có T; = (1800 + 2200)K

T, = sẽ : nhiệt độ tại điểm B (K)

Đồ án tốt nghiệp Trường Đai học Bách Khoa - Hà Nội

II Tính toán các thông số của chu trình công tác:

1 Áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết: P,

5 Áp suất tổn thất cơ giới trung bình: P„,

Áp suất này được biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình cua piston

Đối với động cơ Diezcl:

So với đường kính ban đầu thi sai léch 0,01 < 0,1 là đảm bảo

IV Vẽ và hiệu đính đồ thị công:

* Giả thiết quá trình nạp áp suất bang hang sé; P, = 0,088 (MPa)

* Giả thiết quá trình thải áp suất bằng hằng số: P, = 0,11 (MPa)

1 Xác định quá trình nén ac; quá trình giấn nở Z,

Đồ án tốt nghiệp Trường Đai học Bách Khoa - Hà Nội

Py = P, c

Ị

Bảng xác định quá trình nén và quá trình giãn nở

Quá trình nén Quá trình giãn nở

Từ các thông số được chon: việc vẽ đồ thị so với lý thuyết phải tương đối chính xác nên sau khi vẽ xong ta phải hiệu đính lại số điểm trên đồ thị

140 mm

= — = 0,648(— 216 Cm

8,75 0,648

00,4 = = 13,5(mm)

2 Vẽ đường nén và đường giãn nở:

Vẽ trên giấy ôly

- Trục tung thể hiện áp suất p (MPa)

- Trục hoành thể hiện dung tích công tác: V (dm”)

- Duong P, trùng với đường đậm trên giấy vẽ

- Vẽ hai đường nạp và thải bằng 2 đường song song với trục hoành va di

Đồ án tốt nghiệp Trường Đai học Bách Khoa - Hà Nội

3 Hiệu đính các điểm trên đồ thị công:

Trước khi hiệu đính đồ thị công ta phải xây dựng đồ thị Brick đặt phía trên đồ thị công

- Xác định tâm của Brick: (0)

3.1 Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp: điểm (a)

Từ 0 của đồ thị Brick xác định góc đóng muộn xupap thải Ö; = 20, bán kính này cất vòng Brick ở a, từ a dòng xuống đường song song với trục tung cắt đường P, ở a

Nối điểm r trên đường thải với a, ta có đường chuyển tiếp từ đường thải

sang đường nạp

3.2 Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén: (C)

áp suất cuối quá trình nén P được xác định

áp suất P„„„„ trong thực tế không duy trì hằng số, đoạn từ 1V, đến pV,

như trên đồ thị công lý thuyết (đoạn Z⁄Z)

Theo thực nghiệm điểm P,„„ là tại 372° + 375° tức là 12° + 15” sau

DCT của quá trình cháy giãn nở

Trên đồ thị Brick ta kẻ góc 15” rồi dóng xuống đồ thị công cắt tại Z Dùng 1 cung thích hợp nối điểm C với điểm Z và đường cháy giãn nở

3.4 Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình thải thực tế (b):

Căn cứ vào góc mở sớn xupáp thải , = 56” Xác định ÿ, trên Brick dóng song song trục tung cắt đường thải ở đâu thì điểm đó là điểm (b)

Xác định điểm (b) áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế (Pb') thường

thấp hơn áp suất của quá trình giãn nở lý thuyết do xupap thải mở sớm

Sau khi x4c dinh duoc va b ding cung thich hợp để nối lại Như vậy đã

có đồ thị công chi thị dùng cho phần tính toán động lực học

Đồ án tốt nghiệp Trường Đai học Bách Khoa - Hà Nội

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC

I Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học:

Các đường này đều được vẽ trên 1 hoành độ thống nhất ứng với hành trình piston: S = 2R Vì vậy đồ thị đều lấy hoành độ ứng với V, của đồ thị

công (từ điểm 1V, + e V,)

1 Đường biểu diễn hành trình piston: x = ƒ(œ)

Vẽ theo phương pháp đồ thị dùng vòng tròn Brick đã vẽ ở phần hiệu

đính để vẽ

+ Chọn tỷ lệ xích: 0,6 mm/độ -> “, =0,6 (mm/d6)

+ Chọn gốc toạ độ cách góc đồ thị công là 180 mm ở phía dưới

+ Từ tâm O' của đồ thị Brick vẽ các bán kính ứng với các góc 107, 20°, 307, 180” tương ứng trên trục tung của đồ thị x = /(z) để xác định chuyển vị

x tương ứng

Cách vẽ:

+ Từ các góc 10”, 20”, 307, ,180” trên vòng tròn (O) kéo ra cắt vòng tròn (O) ở đâu thì dòng song song trục tung xuống phía dưới Từ các góc tương ứng trên trục tung dòng song song với trục hoành cắt các đường dóng trên Brick xuống

+ Nối các điểm cắt nhau đó ta được 1 đường thể hiện hành trình piston

2 Đường biểu diễn tốc độ piston: v= ƒ (œ)

- Vẽ đường biểu diễn tốc độ piston theo phương pháp đồ thị vòng

- Từ các điểm chia trên vòng tròn (O,R) kẻ các đường song song với trục tung, các đường này sẽ cắt các đường song song với trục hoành xuất phát

từ các điểm chia tương ứng trên vòng tròn (O,ÀR/2) tại các điểm a, b, c,

- Nối các điểm a, b, c, tạo thành các đường cong giới hạn trị số của

tốc độ thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với trục tung tính từ điểm cắt

nửa vòng tròn (O,R) của bán kính này tạo thành với trục hoành các đường cong abc

- Dùng đồ thị v= /(z) và Brick dé vé v= f(a)

+ Từ đường tròn Brick ứng với góc œ (theo điểm chia) ta xác định được

các giá trỊ Xa

+ Từ v= ƒ(z)ứng với góc œ ta xác định được các gid tri Vo,

+ Trên toạ độ V-X ta đặt các điểm cé toa dé (Va, Xa)

+ Nối các điểm đó ta được đồ thị v = ƒ(z)

3 Đường biểu diễn gia tốc piston: J = ƒ(œ)

- Vẽ đường này theo phương pháp TôIê

- Chọn cùng hoành độ với trục x = ƒ/(z) Vẽ theo các bước sau:

Đồ án tốt nghiệp Trường Đai học Bách Khoa - Hà Nội

Từ điểm B tương ứng với ĐCT lấy BD = J,„„

Nối C với D cắt trục hoành tại E, lấy EF về phía BD Nối C với F và F

với D; đẳng phân định hướng CF và ED như hình vẽ, nối các điểm 11, 22,

33, Vẽ đường bao trong với tiếp tuyến 11, 22, 33, ta có đường cong biểu diễn J = f(x)

Hinh 2.2 Dé thị động lực