Tính toán kiểm nghiệm hệ thống bôi trơn động cơ d243

Từ những rãnh vòng ở nửa bạc trên của gối đỡ chính qua những rãnh khoan ngang 8 trong cổ chính và các rãnh khoan 9 ở các má khuỷu, dầu đi vào các hốc 11 ở cổ biên, sau khi được lọc ly tâ

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Khổng Vũ Quảng

1 Tên đề tài tốt nghiệp:

Tính Toán Kiểm Nghiệm Hệ Thống Bôi Trơn Động Cơ D243

2 Các số liệu ban đầu:

Số liệu của động cơ D243:

1Kiếu động cơD243Thẳng2Sổ kỳτhàngDiesel không tăng áp

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

1.1 C c u biên tay quay v c c u phân ph i khí ơ ấ à ơ ấ ố 6

1.3 H th ng bôi tr n ệ ố ơ độ ng c D243 ơ 8

1.4 H th ng l m mát ệ ố à độ ng c D243 ơ 10

CHƯƠNG 2 14

TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC .14

2.1.Các thông s ban ố đầ u .14

STTTên thông s Kí hi uGiá tr ố ệ ịĐơ n v Ghi chú1Ki u ị ể độ ng c D243Th ng ơ ẳ h ng iêsel không t ng áp2S k (4k 3S xi lanhI4_4Th t n 1-3-4- à Đ ă ố ỳ ỳ ố ứ ự ổ 2_5H nh trình pistonS125mm6 à Đườ ng kính xi lanhD110mm7Góc m s m ở ớ xupáp n p 110 ạ α độ 8Góc óng mu n xupáp n p 240 đ ộ ạ α độ 9Góc m s m xu ở ớ páp th i 140 ả β độ 10Góc óng mu n xupáp th i 210 đ ộ ả β độ 11Góc phun s m(s22 ớ độ 12Chi u d i thanh truy nLtt230mm13Công su t ề à ề ấ độ ng c Ne80mã l c14S vòng quay ơ ự ố độ ng c n2200vg/ph15T s ơ ỷ ố nén(16,4_16Su t tiêu hao nhiên li u nh nh tgemin183g/ml.h17Kh i l ấ ệ ỏ ấ ố ượ ng thanh truy nmtt3,9kg18Kh i l ề ố ượ ng pistonmpt2,2kg2.2 Các thông s c n ố ầ ch n ọ 14

2.2.1 Áp suất môi trường po 14

2.2.2 Nhiệt độ môi trường To 14

Lựa chọn nhiệt độ môi trường theo nhiệt độ bình quân cả năm 14

2.2.3 Áp suất cuối quá trình nạp pa 14

2.2.4 Áp suất khí thải pr 14

2.2.5 Mức độ sấy nóng môi chất .14

2.2.6 Nhiệt độ khí sót Tr 15

2.2.7 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt .15

2.2.8 Hệ số quét buồng cháy .15

2.2.9 Hệ số nạp thêm 15

2.2.10 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z .15

2.2.11 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b .15

2.2.12 Hệ số hiệu đính đồ thị công .15

2.3 Tính toán chu trình công tác 15

2.3.1 Quá trình nạp .15

2.3.2 Tính toán quá trình nén 16

2.3.3 Tính toán quá trình cháy 18

2.3.4 Tính toán quá trình giãn nở 19

2.3.5 Tính toán các thông số chu trình công tác 20

2.4.V v hi u ính ẽ à ệ đ đồ ị th công 21

2.4.1 Các số liệu đã có 21

2.4.2 Xác định quá trình nén a-c và quá trình giãn nở z-b 21

2.4.3 Vẽ đồ thị công 22

2.4.4 Hiệu đính đồ thị công 23

2.5.Các đườ ng bi u di n quy lu t ể ễ ậ độ ng h c ọ 24

2.5.1 Đường biểu diễn hành trình piston x=f(α) 24

2.5.2 Đường biểu diễn tốc độ piston v=f(α) 24

2.5.3 Đường biểu diễn gia tốc của piston j=f(x) 25

2.6 Tính toán độ ng l c h c ự ọ 26

2.6.1 Các khối lượng chuyển động tịnh tiến 26

2.6.2 Lực quán tính 26

2.6.3 Vẽ đường biểu diễn lực quán tính –pj=f(x) 26

2.6.4 Đường biểu diễn v = f(x) 27

2.6.5 Khai triển đồ thị công p-V thành pkt=f(α) 28

2.6.6 Khai triển đồ thị pj = f(x) thành pj = f(α) 28

2.6.7 Vẽ đồ thị p( = f(α) 28

2.6.8 Vẽ lực tiếp tuyến T= f(α) và đồ thị lực pháp tuyến Z = f(α) 28

2.6.9 Vẽ đường (T = f(α) 31

2.6.10 Vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 32

2.6.11 Vẽ đường biểu diễn Q = f(α) 33

2.6.12 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu 34

.35

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ 35

3.1 Gi i thi u v h th ng bôi tr n ớ ệ ề ệ ố ơ 35

3.1.1 Vai trò nhiệm vụ của hệ thống bôi trơn 35

3.1.2 Các phương án bôi trơn động cơ 36

3.3 Tính toán h th ng bôi tr n ệ ố ơ 43

3.3.1 Tính toán ổ trượt 43

3.3.2 Kiểm nghiệm bơm dầu 85

3.3.3 Tính toán bầu lọc ly tâm 87

3.3.4 Tính kiểm nghiệm két làm mát dầu 89

3.3.5 Lượng dầu chứa trong các te 90

4.2 Các nguyên nhân h h ng ư ỏ 91

4.3.1 Hư hỏng bơm dầu 93

4.3.2 Hư hỏng lọc dầu 93

4.4 Ki m tra, b o d ể ả ưỡ ng v s a ch a chi ti t cua hê thông bôi tr n ông à ử ữ ế ̉ ̣ ́ ơ đ ̣ c D243 ơ 94

4.4.1 Kỹ thuật bảo dưỡng hệ thống bôi trơn 94

4.4.2 Kiểm tra sửa chữa các bộ phận chính của hệ thống bôi trơn.98 4.4.2.4 Các b ướ c ti n h nh th b m, l c d u trên b ng th ế à ử ơ ọ ầ ă ử 104

Tài liệu tham khảo 109

µ §

LỜI NÓI ĐẦU

Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt tạo ra công cơ học bằng cách đốt nhiên liệu bên trong động cơ

Động cơ đốt trong ngày nay đang phát triển rất mạnh mẽ, giữ vai trò quan trọng trong nhiều ngành kinh tế quốc dân như nông nghiệp, giao thông vận tải đường bộ, đường biển, đường không cũng như nhiều ngành công nghiệp khác Tùy theo tình hình địa lí,kinh tế mà mỗi nước có một thế mạnh riêng, một hướng phát triển nghiên cứu riêng, trình độ kĩ thuật, nền công nghiệp cũng là những tiền đề vững mạnh để ngành động cơ đốt trong phát triển

Sản lượng động cơ đốt trong ngày nay trên thế giới đã đạt mức 30 triệu chiếc/ năm và sản lượng còn có thể tăng hơn nữa.Trong nhiều nước công nghiệp phát triển, ngành cơ khí năng lượng bao gồm cả công nghiệp ô tô,thường đứng ở vị trí thứ ba sau ngành điện tử công nghiệp và ngành hoá học Số lượng lao động trong ngành động cơ đốt trong và thiết bị liên quan đến động cơ đốt trong chiếm tỷ lệ cao trong lao động toàn xã hội.Qui mô nhiều xí nghiệp hết sức to lớn, trở thành những tập đoàn sản xuất liên lục địa như MAN, FIAT, FORJD, CRYSLER, MITSUBISI, TOYOTA

Với điều kiện nước ta như hiện nay, nền công nghiệp động cơ phát triển đóng góp một phần to lớn vào sự phát triển của đất nước Vì vậy việc nắm bắt nguyên lý, kết cấu cũng như những tiến bộ khoa học tiên tiến nhất hiện nay vào việc nâng cao hiệu quả hoạt động của động cơ đốt trong là hết sức quan trọng đối với một kỹ sư ngành động cơ

Vì lý do đó, em đã dược giao nhiệm vụ tìm hiểu về hệ thống bôi trơn động cơ D243 Do thời gian tìm hiểu về động cơ có hạn,trình độ kiến thức còn kém để nghiên cứu sâu về động cơ này nên đồ án của em còn nhiều thiếu sót Em kính mong được các thầy cô giáo trong bộ môn cùng toàn thể các bạn trong lớp chỉ bảo,góp ý, bồ sung cho nội dung đồ án được hoàn thiện hơn

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sự giúp đờ tận tình của PGS TS Khổng

Vũ Quảng cùng các thầy cô trong bộ môn và các bạn nên em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh Viên

Nguyễn Xuân Huy

CHƯƠNG 1

Giới thiệu động cơ D243

Động cơ diesel D243 là động cơ 4 xilanh 4 kỳ 1 hàng có thứ tự nổ 1 - 3 - 4 - 2 được sử dụng lắp trên máy kéo có công suất 80 mã lực Một số thông số chủ yếu của động cơ:

Suất tiêu hao nhiên liệu: ge = 183 (g/ml.h)

Dưới đây là một số cơ cấu và hệ thống chính của động cơ

1.1 Cơ cấu biên tay quay và cơ cấu phân phối khí

Buồng cháy động cơ là buồng cháy thống nhất, đỉnh piston khoét lõm xuống dạng (, có 3 xéc măng hơi và 2 xécmăng dầu Thân thanh truyền có tiết diện chữ I, đầu nhỏ có khoan lỗ hứng dầu bôi trơn, mặt lắp ghép 2 nửa Trục khuỷu có số cổ khuỷu lớn hơn số chốt khuỷu là 1, trên trục có những lỗ khoan xiên dẫn dầu bôi trơn, chốt khuỷu làm rỗng Đối trọng bắt lên má đầu, giữa và cuối bằng bulông để giảm tải cho cổ giữa Bánh đà được bắt trực tiếp lên đuôi trục khuỷu Cơ cấu phân phối khí là loại xupáp gồm các chi tiết: Xupáp, đòn bẩy, đũa đẩy, con đội, cam Cả hai xupap nạp và thải đều chế tạo bằng thép cromniken, đường kính đĩa xupáp nạp lớn hơn xupáp xả để bảo đảm nạp đầy, mặt vát xupap được phủ một lớp hợp kim cứng Đầu trục cam bắt bánh răng để dẫn động từ trục khuỷu Để con đội mòn đều thì điểm lăn giữa cam và con đội không trùng với trục tâm con đội vì đáy con đội có độ lồi nhỏ, cam có độ côn nhỏ nên con đội có thể xoay quanh trục của nó

Hình 1.1: Mặt cắt dọc động cơ D243

1-Trục đòn bẩy; 2- Xupáp hút; 3: Xupáp xả; 4- Lò xo xupáp; 5- ống dẫn hướng; 6- Trụ trục đòn bẩy; 7- Đòn bẩy; 8- Mũ chụp hộp nắp xilanh; 9-: Hộp nắp xilanh; 10- Van hằng nhiệt ; 11- Đũa đẩy; 12- Nắp xi lanh; 13- Khối xi lanh; 14- Cánh quạt; 15- Bơm nước; 16- Nắp các bánh răng phân phối; 17 - Đệm giảm chấn giá đỡ trước động cơ; 18-Tấm các bánh răng phân phối; 19- Giá đỡ trước động cơ; 20- Puli trục khuỷu; 21- Bánh răng trung gian; 22- Vòng chắn dầu phía trước của trục khuỷu; 23 – Bánh răng trục phân phối ; 24 – Bánh răng phân phối của trục khuỷu ; 25 - Bánh răng chủ động của truyền động bơm dầu; 26- Vòng chắn dầu cao su phía trước của đáy cácte; 27- Đáy cácte; 28- Bánh răng truyền động bơm dầu; 29- Bơm dầu; 30- Nắp gối đỡ chính phía trước; 31- Lưới thu dầu; 32- Trục khuỷu; 33- Nắp gối đỡ chính thứ hai; 34- Con đội; 35- Biên; 36- Đối trọng trục khuỷu; 37- Xi lanh của khối động cơ; 38- Chốt pitông; 39- Xéc măng; 40- Vòng khít cao su của xilanh; 41- Vòng chắn dầu cao su phía sau của đáy cácte; 42- tấm phía sau; 43- Bánh đà và vành răng; 44- Vòng chắn dầu phía sau của trục khuỷu; 45- Vòng tựa bán nguyệt của gối đỡ chính; 46- Nắp gối đỡ chính phía sau của trục khuỷu; 47- Trục phân phối; 48- Bầu thông hơi; 49- Trụ phía sau của giàn cò; 50 - ống dẫn dầu

1.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ D243

1.2.1 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ D243

Nguyễn Xuân Huy Lớp:Động cơ -7 k10

Hình 1.2: Hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel D243 bao gồm:

đến trụ đòn bẩy

1.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel D243

Hệ thống cung cấp nhiên liệu có nhiệm vụ cung cấp không khí và nhiên liệu đã được lọc sạch vào trong xi lanh động cơ và chuẩn bị hỗn hợp làm việc Nhiên liệu cung cấp cho mỗi xi lanh có số lượng như nhau (phụ thuộc vào tải trọng của động cơ) Vào những thời điểm được quy định, chính xác, dưới áp suất cao cần thiết để phun tơi nhiên liệu

Từ sơ đồ chung của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ D243 được trình bày trên hình 3.1 ta có:

Không khí từ ngoài trời qua bình lọc 11 vào đường nạp rồi qua xupáp nạp đi vào xilanh động cơ Nhiên liệu ở trong thùng 1 tự chảy vào bình lọc thô 4 Bơm thấp áp 5 hút nhiên liệu đã được lọc từ bình lọc thô và đẩy nhiên liệu dưới một áp suất không lớn qua bình lọc tinh 10 vào bơm cao áp 7.Nhiên liệu được bơm cao áp đẩy vào vòi phun 15 và dưới một áp suất cao được phun vào trong xi lanh động cơ, còn nhiên liệu thừa theo ống dẫn 6 trở lại bơm thấp áp Nhiên liệu rò rỉ qua các khe hở trong các chi tiết vòi phun, từ vòi phun theo ống 13 về thùng nhiên liệu

Lượng nhiên liệu do bơm cao áp cung cấp cho mỗi chu kỳ, được điều chỉnh tự động với bộ điều tốc 8, khí đã làm việc từ các xi lanh theo ống xả 17, đi qua bộ tiêu âm

18 ra ngoài

Ngoài những bộ phận kể trên, trong hệ thống cung cấp nhiên liệu còn có bộ phận hâm nóng khí nạp bằng điện 12, cơ cấu để cho người lái máy gài cung cấp nhiên liệu và đặt chế độ tốc độ làm việc cần thiết của động cơ, các ống dẫn thấp áp 3 và cao áp 9

1.3 Hệ thống bôi trơn động cơ D243

- Nguyên lý: (hình1.3) Từ đáy cácte 1, qua lưới lọc dầu 5, dầu được bơm 6 hút vào

và theo ống dẫn 4, rãnh thẳng đứng 31 của khối động cơ được đẩy vào bình lọc dầu li tâm

37 Dầu sạch theo ống 25 đi vào két làm mát 24, được làm mát ở đây rồi theo ống 26

được đẩy vào rãnh 3 của vách ngăn giữa của khối động cơ Ở đây dòng dầu được phân

nhánh, một phần theo rãnh nghiêng 7 đi vào bôi trơn cho gối đỡ chính ở giữa, còn dòng

dầu chính đi vào rãnh dọc 13 gọi là mạch dầu chính Từ mạch dầu này, theo các rãnh

khoan trong các vách ngăn và thành khối động cơ, dầu đi vào những gối đỡ chính còn lại

Từ những rãnh vòng ở nửa bạc trên của gối đỡ chính qua những rãnh khoan ngang 8

trong cổ chính và các rãnh khoan 9 ở các má khuỷu, dầu đi vào các hốc 11 ở cổ biên, sau

khi được lọc ly tâm lần thứ 2, dầu theo các ống 12 đến bôi trơn cho bạc lót đầu to thanh

truyền Một phần dầu từ các gối đỡ chính trước, giữa và sau qua các rãnh khoan ở nửa

bạc trên theo các rãnh xiên của khối động cơ đi bôi trơn cho các cổ tựa tương ứng của

trục phân phối Khi trục cam quay, vào thời điểm rãnh khoan 21 ở cổ sau trùng với lỗ

khoan trên bạc, dầu được đẩy mạch,tống vào rãnh 18 của khối động cơ và rãnh 17 của

nắp xi lanh, vào ống dẫn 16 vào khoang 15 của trục đòn bẩy qua các rãnh khoan hướng

kính của trục, dầu vào những khe hở giữa trục đòn bẩy Dầu theo rãnh 27 trong đòn bẩy

đi bôi trơn cho mặt làm việc của vít điều chỉnh và cần đẩy Sau đó dầu theo cần đẩy qua

rãnh khoan 20 trong con đội chảy về đáy cácte sau khi bôi trơn cho các bề mặt làm việc

của con đội và cam Từ rãnh 10, một phần dầu phân nhánh vào rãnh khoan của trục bánh

răng trung gian để bôi trơn bạc trục, vào rãnh 28 bôi trơn bạc bánh răng truyền động bơm

cao áp, áp suất trong mạch dầu này được kiểm tra bằng áp kế 30

Dầu được vung lên do các chi tiết chuyển động tạo nên sương mù dầu đọng trên bề

mặt xi lanh, piston, con đội và các chi tiết khác để bôi trơn chúng Dầu vào lỗi khoan trên

đầu nhỏ biên bôi trơn chốt piston Dầu từ các chi tiết chảy xuống đọng lại ở đáy cacte

1.4 Hệ thống làm mát động cơ D243

Khi khởi động động cơ bằng đề cho máy nổ thì trong hệ thống làm mát xảy ra sự lưu thông xiphông nhiệt Nước nóng trong áo nước 27 của động cơ khởi động dâng lên theo ống dẫn 29 về áo nước của nắp xi lanh, qua ống 26 trở về áo nước 27 của ống khởi động

Khi động cơ diesel làm việc cũng như khi được quay bằng tay động cơ khởi động trong hệ thống xảy ra sự lưu thông cưỡng bức nước Bơm nước 13 đẩy nước qua rãnh phân phối 14 vào các lỗ 22 làm mát động cơ diesel Từ nắp khối động cơ nước đi vào van hằng nhiệt Nếu nhiệt độ nước dưới 700C thì nước không qua két làm mát mà theo ống 12 vào khoang hút của bơm nước đẩy vào áo nước và động cơ sẽ nóng nhanh Nếu nhiệt độ cao hơn 700C, một phần nước sẽ qua ống 32 đến két làm mát được làm mát rồi vào ống hút 20 của bơm nước Ở nhiệt độ 830C trở nên toàn bộ nước đều qua két làm mát

Van hằng nhiệt hoạt động dựa trên sự co giãn của ống đàn hồi do sự bay hơi hay ngưng tụ của chất lỏng làm thay đổi áp suất trong ống khi nhiệt độ nước thay đổi, làm đóng mở các cửa đường nước

Cánh quạt 11 và bơm nước 13 làm thành một cụm chung bắt vào thành trước của khối động cơ, nhận truyền động từ puli trục khuỷu qua đai truyền hình thang 16 Cấu trúc áo nước của khối và nắp xi lanh bảo đảm làm mát tốt những phần nóng nhất làm giảm ứng suất nhiệt ở các chi tiết Rănh phân phối nước 14 được bố trí để nước từ lỗ 22

đi ra được bơm đẩy vào đó, có hiệu quả vành đai trên của ống xi lanh, ở phần dưới tốc độ lưu thông giảm đi Nhờ có các gân lồi trên thành bên trái của khối động cơ, các xilanh được bao quanh một lớp nước có chiều dày như nhau tạo điều kiện làm mát đều khắp Nước theo các rãnh 24 đi vào áo nước của nắp xi lanh, các rãnh này hứng dòng nước đến

đoạn nối các đế xupáp chịu nóng nhất đến các cốc bằng đồng của vòi phun ngăn ổ phun

bị nóng quá và có nhiều muội than

Hình 1.4 : Sơ

đồ hệ thống làm mát của động

cơ D243

1 - Ống hơi không khí ; 2- Mặt ghi nhiệt

kế ; Nắp ; 4 –

3-Bộ cảm biến của nhiệt kế ; 5 – dây kéo ; 6 - Ống để luồn trục điều khiển ; 7 – Thùng trên của két làm mát ;

8 - Ống dẫn dầu ; 9 – Lõi két làm mát ; 10 – Vỏ cánh quạt ; 11 – Cánh quạt ;12 và 32 - Ống cao su ; 13 – Bơm nước ; 14 – Rãnh phân phối nước ; 15 – Két làm mát dầu ; 16 – Đai truyền hình thang ; 17 –Rèm che ; 18 – Khóa xả ; 19 – Thùng dưới két làm mát ; 20,26 và 28 – Các ống dẫn ; 21 – Đệm giảm trấn ;22 –Lỗ nối ; 23,25 và 27 – Các áo nước

của khối nắp xilanh và động cơ khởi động; 24 – Các rãnh nối ; 29 - Ống dẫn nước ra của động cơ khởi động ; 30 - Thân van hằng nhiệt ; 31 – Van hằng nhiệt

1.5 Hệ thống khởi động động cơ D243

Hình 1.5: Sơ đồ khởi động bằng động cơ xăng phụ

1 – Trục khuỷu động cơ khởi động ; 2,3,9,11 – Các bánh răng ; 4 – Tay gài li hợp ; 5 – Trục cơ cấu truyền lực ; 6 – Trục khuỷu động cơ diesel ; 7,8 – Đĩa bị động và chủ động của li hợp ; 10 – Vành răng bánh đà ;12 – Tay gài

Khởi động động cơ bằng động cơ xăng phụ: Động cơ khởi động được khởi động bằng tay hoặc bằng điện Chuyển động quay từ trục khuỷu 1 của nó được truyền đến trục khuỷu của động cơ diesel qua các bánh răng 2,3 và 9 , trục 5 và bánh răng 11 Bánh răng

11 theo rãnh khía của trục vào ăn khớp với vành răng 10 của bánh đà

Sau khi khởi động ,bánh răng 11 thôi không ăn khớp với vành răng 10 nhờ bộ phận

tự động ly khai hoạt động nhờ quả văng và lực đẩy của lò xo để kéo bánh răng 11 ra Động cơ diesel D243 dùng động cơ khởi động là động cơ xăng 2 kỳ П10Y có chế hòa khí Động cơ này có kích thước nhỏ :Đường kính xilanh 72 mm, hành trình piston

85 mm ;cấu tạo đơn giản chăm sóc dễ dàng , công suất 10 mã lực ở số vòng quay 3500 vòng/phút

Các vít cấy bắt nắp xilanh được bố trí đối xứng ,nhờ đó có thể xoay được ở một vị trí bất kỳ thuận tiện để nối ống nước làm mát Buồng đốt có hình chỏm cầu Thanh truyền bằng thép có tiết diện chữ I với đầu to không tháo được ,lắp với chốt khuỷu qua ổ đũa lăn Trục khuỷu là một tổ hợp được lắp cùng với biên và gối đỡ Các cổ chính cũng như các

cổ biên được ép vào các lỗ của má ,được chế tạo liền khối với các đối trọng Hệ thống làm mát thông với hệ thống làm mát của động cơ diesel Hệ thống cung cấp cũng gồm có

thùng nhiên liệu ,bình lọc lắng ,bộ chế hòa khí ,bình lọc không khí và các ống dẫn Để khởi động động cơ này dùng máy khởi động điện CT352П

CHƯƠNG 2

TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC

2.1.Các thông số ban đầu

STTTên thông sốKí hiệuGiá trịĐơn vịGhi chú1Kiểu động cơD243Thẳng hàngĐiêsel không tăng áp2Số kỳ(4kỳ3Số xi lanhI4_4Thứ tự nổ1-3-4-2_5Hành trình pistonS125mm6Đường kính xi lanhD110mm7Góc mở sớm xupáp

dài thanh truyềnL tt 230mm13Công suất động cơN e 80mã lực14Số vòng quay động cơn2200vg/ph15Tỷ số nén(16,4_16Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ

2.2.1 Áp suất môi trường po

Áp suất môi trường po là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ,

po = 0,1 MPa

2.2.2 Nhiệt độ môi trường To

Lựa chọn nhiệt độ môi trường theo nhiệt độ bình quân cả năm.

Ở nước ta chọn To = 297K

2.2.3 Áp suất cuối quá trình nạp pa

Do động cơ là động cơ không tăng áp nên chọn pa = (0,8 - 0,9 )po

Với động cơ điezen α > 1,4 nên ta chọn = 1,1

2.2.8 Hệ số quét buồng cháy

Với động cơ không tăng áp = 1

2.2.9 Hệ số nạp thêm

Phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí Thông thường

= (1,02- 1,07 )

Ở đây ta chọn = 1,02

2.2.10 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z

Thể hiện lượng nhiệt phát ra của nhiên liệu đã cháy ở điểm z so với lượng nhiệt phát

ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu

Đối với động cơ diesel = (0,70-0,85) Ở đây ta chọn = 0,79

2.2.11 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b

Đối với động cơ diesel = (0,80- 0,90)

Ở đây ta chọn = 0,89 (Tại điểm b lượng nhiệt trao đổi với vách xi lanh ra môi trường ngoài lớn =

2.3.1.6 Hệ số dư lượng không khí α

Đối với động cơ điezen D243: α = =

2.3.2 Tính toán quá trình nén

2.3.2.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí( khí nạp mới )

( kJ/kmol.độ)

2.3.2.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy( khí sót)

Với hệ số dự lượng α > 1 Ta tính theo công thức :

(kJ/kmol.độ)

2.3.2.4 Chỉ số nén đa biến trung bình n 1

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

số vận hành như kích thước xy lanh, loại buồng cháy, số vòng quay, phụ tải, trạng thái nhiệt của động cơ…Tuy nhiên n1 tăng giảm theo quy luật, tất cả các nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n1 giảm Giả thiết quá trình nén là đoạn nhiệt ta xác định n1 theo phương trình sau:

2.3.2.5 Áp suất cuối quá trình nén p c tính theo công thức sau

2.3.3 Tính toán quá trình cháy

2.3.3.1 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết β o

2.3.3.5 Nhiệt độ tại điểm z T z

Nhiệt độ Tz được tính bằng cách giải phương trình sau :

Trong đó : QH : nhiệt trị thấp của dầu diezen QH = 42500(kJ/kmol)

: tỷ nhiệt mol đẳng áp trung bình tại điểm z và được tính:

Thay (10),(12) vào (28) rút gọn ta được

Giải phương trình ta được Tz = 2142K

2.3.3.6 Áp suất tại điểm z p z

Với động cơ điesel Tb = thay vào ta có :

là nhiệt trị thấp của nhiên liệu, với động cơ diesel =42500 (kJ/kmol)

Thay n2 = 1,2319 vào vế phải phương trình ta tính được n2 vế trái = 1,23 16

Ta tính được sai số < 0,2% thỏa mãn điều kiện Vậy ta chọn n2 = 1,2319

2.3.4.4 Áp suất của quá trình giãn nở

== 0,347 ( MPa)

2.3.4.5 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở

Tb = = = 1236 (K)

2.3.4.6 Kiểm tra nhiệt độ khí sót

Ta có nhiệt độ của khí thải được tính theo công thức sau:

2.3.5.5 Áp suất tổn thất cơ giới pm

Áp suất này được biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính đối với tốc độ trung bình của piston,với vận tốc trung bình của piston được tính theo công thức:

vtb = (m/s)

Với động cơ điezen cao tốc ta sử dụng công thức:

pm= 0,09+ 0,0138 vtb = 0,2 (MPa)

- Áp suất quá trình nạp: pa = 0,09(MPa)

-Áp suất quá trính thải: pr = 0,111 (MPa)

-Áp suất tại điểm z: pz = 6,448 (MPa)

-Áp suất tại điểm b: pb = 0,347 (MPa)

- Áp suất tại điểm c: pc = 4,1452 (MPa)

- Chỉ số nén đa biến n1: n1 = 1,3697 ;

- Chỉ số giãn nở đa biến n2: n2 = 1,2319

2.4.2 Xác định quá trình nén a-c và quá trình giãn nở z-b

Dung tích buồng cháy:

Vc=0,077

Để xác định các quá trình nén và giãn nở ta lập bảng sau:

2.4.3 Vẽ đồ thị công

Sau khi lập bảng tính quá trình nén và quá trình giãn nở ta tiến hành vẽ theo số liệu của bảng trên, và vẽ tiếp quá trình nạp và quá trình thải lý thuyết bằng 2 đường song song với trục hoành đi qua 2 điểm pa và pr Sau khi vẽ xong ta phải hiệu đính đồ thị công chỉ thị

Ta tính được đoạn OO’ là:

OO’ = =8,492 (mm)

Và giá trị biểu diễn đoạn OO’ trên đường tròn Brick tính được theo công thức:

gtrịOO’= = 15,6 (mm)

2.4.4 Hiệu đính đồ thị công

2.4.4.1 Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp (điểm a)

Từ điểm O’ của đồ thị brick xác định góc đóng muộn β2 = 10o của xupap thải, bán kính náy cắt vòng Brick ở a’, từ a’ gióng đường song song với tung độ cắt pa ở d.Nối điểm r trên đường thải với a Ta có đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp

2.4.4.2Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén (điểm c)

Áp suất cuối quá trình nén thực tế do có sự phun sớm nên thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết pc đã tính.Theo kinh nghiệm, áp suất cuối quá trình nén thực

tế pc’ có thể xác định theo công thứ sau :

pc’ = pc += 4,152 + = 4,917 (MPa)

Giá trị biểu diễn c’ trên đồ thị = = 190,6 (mm)

2.4.4.3 Hiệu đính điểm phun sớm (c”)

Do có hiện tượng phun sớm nên đường nén trong thực tế tách khỏi đường nén lý thuyết tại điểm c” Điểm c” được xác định bằng cách: Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc phun sớm =22o, bán kính này cắt vòng tròn Brick tại 1 điểm c’’’ Từ điểm này

ta gióng song song với trục tung cắt đường nén tại điểm c” Nối điểm c” đến điểm c’ ta được đường nén thực tế

2.4.4.4 Hiệu đính điểm đạt pzmax thực tế

Áp suất pzmax thực tế trong quá trình cháy giãn nỡ không đạt trị số lý thuyết như trong động cơ xăng Theo thực nghiệm, điểm đạt trị số áp suất cao nhất là từ 12o-15o sau ĐCT của quá trình cháy giãn nở.Điểm pzmax được xác định như sau: Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc 15o trước điểm chết trên theo góc quay trục khuỷu, cắt đường tròn tại 1 điểm Từ điểm này gióng song song với trục tung cắt đường pz tại điểm z” chính là điểm pmax

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

Do cú hiện tượng mở sớm xupỏp thải nờn trong thực tế quỏ trỡnh thải thực sự diễn ra sớm hơn lý thuyết Ta xỏc định điểm b’ bằng cỏch: Từ điểm O’ trờn đồ thị Brick ta xỏc định gúc mở sớm xupỏp thải β1 = 40o, bỏn kớnh này cắt đường trũn Brick tại 1 điểm Từ điểm này ta giúng đường song song với trục tung cắt đường gión nở tại điểm b’.

2.4.4.6 Hiệu đớnh điểm kết thỳc quỏ trỡnh gión nở (điểm b”)

Áp suất cuối quỏ trỡnh gión nở thực tế p”b thường thấp hơn ỏp suất cuối quỏ trỡnh gión nở lý thuyết do xupỏp thải mở sớm Theo cụng thức kinh nghiệm ta cú thể xỏc định được:

= 0,229 (MPa)

Vậy giỏ trị biểu diễn của điểm b” = = 8,9 (mm)

Sau khi xỏc định được cỏc điểm b’, b” ta dựng cung thớch hợp nối với đường thải

2.5.Cỏc đường biểu diễn quy luật động học

2.5.1 Đường biểu diễn hành trỡnh piston x=f(α)

a Chọn tỉ lệ xớch dùng tỉ lệ xích 0,6 (mm/độ)

b Chọn hệ trục toạ độ như trong hỡnh vẽ

c Từ tõm O’ của đồ thị Brick kẻ cỏc bỏn kớnh ứng với 100,20 0 1800

d Giúng cỏc điểm đó chia trờn cung Brick xuống cỏc điểm 100,20 0 1800 tương ứng trờn trục tung của đồ thị x=f(α) ta được cỏc điểm xỏc định chuyển vị x tương ứng với cỏc gúc 100,20 0 1800

e Nối cỏc điểm xỏc định chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ x=f(α)

2.5.2 Đường biểu diễn tốc độ piston v=f(α)

5 Nối các điểm a,b,c tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ piston thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ các điểm cắt đường tròn bán kính

R tạo với trục hoành góc α đến đường cong a,b,c

2.5.3 Đường biểu diễn gia tốc của piston j=f(x)

Thay giá trị vào ta được:

Vậy ta được giá trị biểu diễn jmin là:

2.6 Tính toán động lực học

2.6.1 Các khối lượng chuyển động tịnh tiến

- Khối lượng nhóm pittong : mnp=2,2 kg

- Khối lượng nhóm thanh truyền : mtt=3,9 kg

Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt piston có thể tính theo công thức kinh nghiệm với động cơ ô tô m1 = (0,275 0,285) mtt

Pj01,271,471794831-57,151,2621,462523683-

51,5251,1081,284054073-49,8301,0011,160052462-45,0350,9121,056910934-

41,0400,8130,942180471-36,5450,7070,819337753-31,8500,5960,690700567-

26,8550,4810,557427806-21,6600,3650,422996152-16,4650,2190,253797691-0,2074419498,090-0,275-0,31869573112,495-0,355-0,41140721716,0100-0,428-

9,8700,1350,156450632-6,175-0,025-0,0289723391,180-0,08-0,0927114853,685-0,179-0,69070056726,8120-0,635-0,73589741628,5125-0,666-0,77182311629,9130-0,69-0,79963656231,0135-0,707-0,81933775331,8140-0,719-0,83324447532,3145-0,727-0,84251562432,7150-0,731-0,84715119832,8155-0,733-0,84946898532,9160-0,738-0,85526345333,2165-0,732-0,84831009232,9170-0,731-0,84715119832,8175-0,73-0,84599230532,8180-0,73-0,84599230532,8

0,49600644719,2105-0,493-0,57133452922,2110-0,549-0,63623256924,7115-0,596-2.6.3 Vẽ đường biểu diễn lực quán tính –pj=f(x)

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn lực quán tính theo phương pháp Tôlê như sau:

1 Chọn tỉ lệ xích để vẽ đường pj là (p = 0,025792 (MPa/mm),

(x = (s= 0,5435 (mm/mm)

Vậy ta được giá trị biểu diễn Pjmin là:

Giá trị đoạn EF:

=

Giá trị biểu diễn của EF:

3 Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy AC=pjmax, từ điểm B tương ứng điểm chết dưới lấy BD=pjmin; nối CD cắt trục hoành ở E; lấy EF về phía BD Nối CF và FD, chia các đoạn này ra làm 4 phần, nối 11,22,33,44,55,66,77 Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11,22,33,44,55,66,77 ta được đường cong biểu diễn quan hệ -Pj =f(x)

2.6.4 Đường biểu diễn v = f(x)

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn quan hệ v=f(x) dựa trên hai đồ thị là đồ thị x=f( α)

và đồ thị v=f(α) Ta tiến hành theo trình tự sau:

1 Từ tâm các điểm đã chia độ trên cung của đồ thị Brick ta gióng các đường song song với trục tung tương ứng với các góc quay α=100,200 1800

2 Ta lấy giá trị của vận tốc v từ đồ thị v=f(α) tương ứng với các điểm 1,2 18 trên vòng tròn bán kính R và đặt lên trên các đường song song trục tung tương ứng ta sẽ được các điểm nằm trên đồ thị

3 Nối các điểm nằm trên đồ thị ta được đường biểu diễn quan hệ v=f(x)

Hình 1.6 :Đồ thị động học2.6.5 Khai triển đồ thị công p-V thành pkt=f(α)

Ta tiến hành khai triển đồ thị công p-V thành đồ thị pkt=f(α) để thuận tiện cho việc tính toán sau này Ta tiến hành khai triển đồ thị công theo trình tự sau:

1 Chọn tỉ lệ xích (α = 20/1mm Như vậy toàn bộ chu trình 7200 sẽ tương ứng với 360mm

2 Chọn tỉ lệ xích (p = 0,025792(MN/mm)

3 Từ các điểm chia trên đồ thị Brick ta xác định trị số của pkt tương ứng với các góc

α rồi đặt các giá trị này trên toạ độ p-α

4 Nối các điểm xác định được theo một đường cong trơn ta thu được đồ thị biểu diễn quan hệ pkt=f(α)

Hình 1.7 : Đồ thị khai triển

2.6.8 Vẽ lực tiếp tuyến T= f(α) và đồ thị lực pháp tuyến Z = f(α)

Ta có công thức xác định lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến như sau:

Bảng 2.3 Bảng tính lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến

ΑGTBD 56,72,704612,70460,2202-12,50,9766-55,420-52,55,332825,33280,4297-22,60,9078-47,730-

2,7046187,2954-0,1271-4,0-0,9930-31,620032,2-5,3328194,6672-0,2543-8,2-0,9716-31,321032,3-7,8089202,1911-

4,0330340,9670-0,3269-18,30,947753,235084,3-2,7046347,2954-0,2202-18,60,976682,3355110,3-

1,3571353,6429-0,1108-12,20,9941109,7360134,90,0000360,00000,00000,01,0000134,9365156,81,3571366,35710,110817,40,9941155,937 0173,82,7046372,70460,220238,30,9766169,7375183,64,0330379,03300,326960,00,9477174,03801805,3328385,3 3280,429777,40,9078163,4385146,76,5945391,59450,527477,40,8575125,8390108,57,8089397,80890,618867,10,7 97586,5395848,9669403,96690,702859,00,728661,240058,510,0595410,05950,778745,60,652038,141037,212,014 8422,01480,902833,60,479817,842028,613,6113433,61130,987128,20,29038,343027,914,7944444,79441,030028,7 0,09382,644030,615,5221455,52211,033031,6-0,0999-3,145033,415,7678465,76781,000033,4-0,2824-

40,554038,80,0000540,00000,00000,0-1,0000-38,855036,8-2,7046547,2954-0,1271-4,7-0,9930-36,556036,2-10,0595569,9405-0,5069-16,9

-0,8801

-29,3

Trong đó ta có: ( là số kỳ của động cơ (=4.

i là số xylanh của động cơ i=4

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn (T = f(α) cũng chính là ta vẽ đường biểu diễn (M= f(α) (do ta đã biết (M = (T.R).Các bước tiến hành như sau:

1 Ta có bảng xác định các góc αi ứng với các khuỷu theo thứ tự làm việc của động

cơ D243 ; động cơ 4 kỳ, 4xylanh có thứ tự làm việc 1-3-4-2 là:

1NạpNénCháy, giãn nởThảiα1=002NénCháyThảiNạpα2=54003ThảiNạpNénCháyα3=18004CháyThảiNạpNénα4

=3600

Ta có bảng tính (T = f(α):

α1T1α2T2α3T3α4T49,2200-8,238077,437,430-28,5570-13,3210-12,339067,113,040-29,2580-16,9220-

∑T005400180036000,010-12,5550-4,7190-437038,317,120-22,6560-32,670-7,3610-21,8250-21,843028,7-22,2802,7620-18,9260-19,944031,6-4,59011,4630-13,4270-15,445033,416,010017640-4,8280-8,946034,838,111020,16505,3290-

16,140045,6-16,650-25,1590-20,1230-19,541033,6-31,160-17,2600-22240-21,642028,2-0,947033,758,212020,566015,23005,348030,971,913018,967023,33108,849027,178,114015,968027,63206,650021,972,015012,169027,2330-1,251016,354,41608,270021,7340-8,852010,731,8170471012350-18,65305,22,618007200360054000,0 ∑T=383,6

Từ bảng số liệu trên ta vẽ đường đồ thị (T = f(α)

Hình 1.8 :Đồ thị z = f(α),T = f(α), ΣT = f(α)

∑Ttb đại diện cho mômen cản Độ dài đoạn biểu diễn ∑Ttb trên đồ thị là:

(MPa)Trong đó (T là tỷ lệ xích của lực tiếp tuyến

Tiếp đến ta tính (Ttb theo công suất của động cơ :

Sai số trị (Ttb và (Ttbt là % thỏa mãn

2.6.10 Vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

Ta tiến hành vẽ đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu theo các bước:

1 Vẽ hệ trục toạ độ T-Z và dựa vào bảng tính T=f(α) và Z=f(α) đã tính ở bảng trên

ta xác định được các điểm 00 là điểm có toạ độ T0, Z0; điểm 1 là điểm có toạ độ T10, Z10…điểm 72 là điểm có toạ độ T720, Z720

Đây chính là đồ thị ptt biểu diễn trên toạ độ T-Z do ta thấy tính từ gốc toạ độ tại bất

kỳ điểm nào ta đều có:

2 Tìm gốc toạ độ của phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu bằng cách đặt vecto pko (đại diện cho lực quán tính ly tâm tác dụng lên chốt khuỷu) lên đồ thị Ta có công thức xác định lực quán tính ly tâm tác dụng lên chốt khuỷu:

Trong đó, m2 là khối lượng thanh truyền quy dẫn về tâm chốt khuỷu trên đơn vị diện tích đỉnh piston:

m2 = mtt – m1

Thay số vào ta xác định được:

Vậy ta xác định được gốc 0 của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Nối 0 với bất cứ điểm nào trên đồ thị ta đều có:

2.6.11 Vẽ đường biểu diễn Q = f(α)

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn Q = f(α) theo trình tự các bước sau:

Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta lập được bảng giá trị của Q theo góc quay α của trục khuỷu như sau:

Bảng 2.5 Bảng tính đường biểu diễn Q

f(a)093,519069,1365119,855074,01093,620069,2370137,856073,22088,021068,7375149,257071,13079,422067,3380147,958068,84068,423065,4385117,559066,35056,624061,939083,260062,36045,825056,939563,661056,97038,826050,940045,662050,18037,827044,441038,963043,39042,228039,342040,564038,210048,629037,343045,165038,211055,230039,344051,466044,612060,531043,045057,567055,013064,432043,446064,268066,514066,833035,847069,569077,415068,234020,748073,770086,016069,234524,249077,071091,617069,135048,650078,672093,518069,235573,351079,1 36097,552079,1 53078,1 54076,2

Hình 1.9 : Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

Từ bảng trên ta vẽ được đường biểu diễn Q = f(α), và dực vào đồ thị ta xác định được giá trị Qtb bằng cách tính diện tích bao quanh bởi Q= f(a) và trục hoành, rồi chia cho chiều dài trục hoành :

Vậy ta có hệ số va đập : < 4

2.6.12 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu

Hình 2.0 : Đồ thị mài mòn

Đồ thị mài mòn chốt khuỷu biểu diễn trạng thái mài mòn lý thuyết của chốt khuỷu từ đó

có thể xác định miền phụ tải bé nhất để khoan lỗ dầu bôi trơn chốt khuỷu

Ta gọi là đồ thị mài mòn lý thuyết vì khi vẽ ta đã dùng các giả thiết sau:

- Phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu là phụ tải ổn định ứng với công suất Ne và tốc độ n định mức

- Lực tác dụng có ảnh hưởng đều trong miền 1200

- Độ mòn tỉ lệ thuận với phụ tải

- Không xét đến các điều kiện công nghệ và sử dụng, lắp ghép… ví dụ không xét đến vật liệu, độ cứng bề mặt, độ bóng, độ chặt lỏng, dầu mỡ bôi trơn…

Trên cơ sở đó ta tiến hành vẽ đồ thị mài mòn lý thuyết theo các bước sau:

1 Chia vòng tròn tượng trưng mặt chốt khuỷu thành 24 phần, đánh số thứ tự từ 0,1,2 23

2 Từ các điểm chia 0,1,2 23 trên vòng tròn tâm O, gạch các cát tuyến 0.0,1.0,2.0 23.0 cắt đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu ở các điểm a,b,c

3 Ta xác định được tổng phụ tải tác dụng trên điểm sẽ là:

Gía trị của và các giá trị khác được ghi trong bảng sau:

Bảng 2.6:Bảng giá trị của

23273362,52117 434045703281199,524,022 273362,521 47434045703281229,524,621 2 73362,5 5747434045703281265,525,320 273 7457474340457032897719,519 10 97457474340457032881316,318 15410974574743404570 63912,817 1441541097457474

34045 71314,316 1021441541097457474340 77015,415 6310214415410974574743 793 15,914 6163102144154109745747 81116,213 2761631021441541097457 79115,812

2127616310214415410974 75515,111 1721276163102144154109 69814,010 1517212761

63102144154 60412,19 14151721276163102144 4649,38 1614151721276163102 3 366,77 171614151721276163 2515,06 211716141517212761 2094,25 362,521171614151

72127 510,510,24273362,521171614151721 756,515,13273362,5211716141517 3281063,521,32273362,52117161415 703281116,522,31273362,521171614 45703281 146,522,90273362,5211716 4045703281172,523,5 ΣQ0ΣQ1ΣQ2ΣQ3ΣQ4ΣQ5ΣQ6ΣQ7ΣQ8ΣQ9ΣQ10ΣQ1

1ΣQ12ΣQ13ΣQ14ΣQ15ΣQ16ΣQ17ΣQ18ΣQ19ΣQ20ΣQ21ΣQ22ΣQ23ΣQ∆i

4.Chọn tỉ lệ xích và từ đó tính các giá trị biểu diễn tổng phụ tải và thể hiện trên đồ thị ta được đồ thị mài mòn chốt khuỷu

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG

BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ

3.1 Giới thiệu về hệ thống bôi trơn

3.1.1 Vai trò nhiệm vụ của hệ thống bôi trơn

Vai trò nhiệm vụ chính của nó là bôi trơn các bề mặt ma sát, nhằm tăng hiệu suất cơ giới và tuổi thọ các chi tiết bằng cách ngăn cản sự tiếp xúc trực tiếp các bề mặt ma sát

Hệ thống bôi trơn còn có nhiệm vụ chính nữa là đưa dầu bôi trơn lên các bề mặt ma sát, đồng thời lọc sạch các tạp chất lẫn trong dầu khi dầu nhờn tẩy rửa các bề mặt ma sát này

và làm mát dầu nhờn để đảm bảo tính năng lý hóa của nó Ngoài ra nó bảo vệ các chi tiết trong động cơ không bị ôxi hóa

Bên cạnh những nhiệm vụ chính đó hệ thống bôi trơn còn có những nhiệm vụ sau:

Làm mát ổ trục và các chi tiết bôi trơn khác trong động cơ: Trong quá trình làm việc do tổn thất ma sát chuyển thành nhiệt năng và nhiệt từ buồng cháy nên các chi tiết nóng lên rất nhanh Đây là nguyên nhân của hiện tượng tróc nhiệt và làm tăng quá trình ô xi hóa quá mức cần thiết làm cho bề mặt ma sát nhanh chóng bị hỏng Bởi vậy mà dầu nhờn hoàn toàn trong hệ thống sẽ mang nhiệt từ các chi tiết làm đi làm mát Mặc dù khản năng dẫn nhiệt của dầu nhỏ hơn nước nhiều nhưng nước không thể thay thế được dầu ở một số

bộ phận đặc biệt: Trên một số động cơ có diện tích tiếp xúc đỉnh piston lớn( thường là động cơ diesel), người ta phải phun dầu lên đỉnh piston nhằm giảm nhiệt độ piston xuống còn đảm bảo, tốt cho quá trình cháy tối ưu và chống bó kẹt Vì vậy để dầu phát huy được tác dụng làm mát thì hệ thống bôi trơn phải cung cấp một lưu lượng dầu khá lớn

Tẩy rửa bề mặt ma sát: Trong quá trình làm việc, các bề mặt ma sát cọ sát với nhau gây

ra mài mòn, tạo ra các hạt kim loại, hay do yếu tố nào đó mà các hạt bụi xâm nhập vào bề mặt ma sát Đây là nguyên nhân gây ra hiện tượng mài mòn do tạp chất cơ học Do dầu nhờn tuần hoàn nên nó cuốn theo các tạp chất trên bề mặt ma sát, vì vậy luôn đảm bảo các bề mặt ma sát luôn sạch, tránh hiện tượng mài mòn do tạp chất cơ học

Bao kín buồng cháy: Nhờ có màng dầu giữa piston và xi lanh, giữa piston và xec măng… khiến khản năng lọt khí qua các khe hở này giảm đi

- Rút ngắn quá trình chạy rà động cơ:

Dùng dầu bôi trơn có độ nhớt nhỏ, pha một số chất phụ gia đặc biệt có tác dụng làm mềm tổ chức tế vi kim loại một lớp rất mỏng trên bề mặt chi tiết ( các chi tiết chóng rà khít ( rút ngắn thời gian và chi phí chạy rà

3.1.2 Các phương án bôi trơn động cơ

Để đáp ứng được những nhiệm vụ nói trên , có rất nhiều phương pháp bôi trơn khác nhau, tùy thuộc vào tính năng tốc độ, công suất, mức độ phụ tải trên ổ trục và công dụng của động cơ Dưới đây là một số phương pháp bôi trơn động cơ:

3.1.2.1 Bôi trơn bằng phương pháp vung té dầu

Hình 2.1 Sơ đồ các hệ thống bôi trơn vung té

Phương án không có bơm dầu để đưa đi bôi trơn, nó thường dùng trong các động cơ một

xi lanh nằm ngang có kết cấu đơn giản như D6, D75, T62… hoặc trên động cơ kiểu đứng như động cơ Becna, wiscoxin…

Sơ đồ nguyên lý bôi trơn bằng phương pháp vung té dầu

a) Bôi trơn vung té trong động cơ nằm ngang

b) Bôi trơn vung té trong động cơ đứng

c) Bôi trơn vung té có bơm dầu đơn giản

Dầu nhờn được chứa trong cacte(4),khi động cơ làm việc nhờ vào thìa múc dầu lắp trên đầu to thanh truyền (7) múc hắt tung lên

Nếu múc dầu trong cacte bố trí cách xa thìa múc thì hệ thống bôi trơn có dùng thêm bơm dầu kết cấu đơn giản để bơm dầu lên máng dầu phụ(6), sau đó dầu nhờn mới được hắt tung lên Cứ mỗi vòng quay của trục khuỷu thìa hắt dầu múc dầu lên một lần Các hạt dầu vung té ra bên trong khoảng không gian của cacte sẽ rơi tự do xuống các mặt ma sát của

ổ trục Để đảm bảo cho các ổ trục không bị thiếu dầu,trên các vách ngăn bên trên ổ trục thường có các gân hứng dầu khi dầu tung lên

Ưu điểm: Kết cấu của hệ thống bôi trở rất đơn giản,dể bố trí

Nhược diểm: Phương án bôi trơn này rất lạc hậu, không đảm bảo lưu lượng dầu bôi trơn

của ổ trục, tuổi thọ dầu giảm nhanh, cường độ dầu bôi trơn không ổn định nên ít dùng

3.1.2.2 Bôi trơn bằng dầu pha trong nhiên liệu

Phương án bôi trơn này chỉ dùng để bôi trơn các chi tiết máy của động cơ xăng hai kỳ

cỡ nhỏ, làm mát bằng không khí hoặc nước Dầu nhờn được pha vào trong xăng theo tỷ lệ 1/20-1/30 thể tích Hỗn hợp của dầu nhờn và xăng đi qua bộ chế hoà khí,được xé nhỏ,cùngvới không khí tạo thành khí hổn hợp Khí hỗn hợp này được nạp vào cácte của động cơ rồi theo lỗ quét đi vào xilanh Trong quá trình này,các hạt dầu nhờn l trong khí hỗn hợp ngưng đọng bám trên bề mặt các chi tiết máy để bôi trơn các mặt ma sát

Cách bôi trơn này thực tế không cần hệ thống bôi trơn, thực hiện việc bôi trơn các chi tiết máy rất đơn giản, dễ dàng nhưng do dầu nhờn theo khí hỗn hợp vào buồng cháy nên

dễ tạo thành muội than bám trên đỉnh piston,pha càng nhiều dầu nhờn,trong buồng cháy càng nhiều muội than,làm cho piston nhanh nóng,quá nóng,dể xảy ra hiện tượng cháy sớm,kích nổ và đoản mạch do buji bị bám bụi than

Ngược lại,pha ít dầu nhờn,bôi trơn kém, ma sát lớn dễ làm cho piston bị bó kẹt trong xilanh

Phương án này rất đơn giản nhưng lại nhiều nhược điểm Ngày nay,người ta quan tâm nhiều về vấn đề môi trường nên các loại động cơ này ít dùng và hệ thống bôi trơn kiểu này cũng không còn phổ biến

3.1.2.3 Bôi trơn cưỡng bức (dùng bơm dầu)

Trong các động cơ đốt trong hiện nay, gần như tất cả đều dùng phương án bôi trơn cưỡng bức, dầu nhờn trong hệ thống bôi trơn từ nơi chứa dầu, được bơm dầu đẩy đến các

bề mặt ma sát dưới một áp suất nhất định cần thiết, gần như đảm bảo tốt tất cả các yêu cầu về bôi trơn, làm mát và tẩy rửa các bề mặt ma sát ổ trục của hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn cưỡng bức của động cơ nói chung bao gồm các thiết bị cơ bản sau: Thùng chứa dầu hoặc cácte, bơm dầu, bầu lọc thô, bầu lọc tinh, két làm mát dầu nhờn, các đường ống dẫn dầu, đồng hồ báo áp suất và đồng hồ báo nhiệt độ của dầu nhờn, ngoài ra còn có các van

Tuỳ theo vị trí chứa dầu nhờn,người ta phân hệ thống bôi trơn cưỡng bức thành hai loại:

Hệ thống bôi trơn cácte ướt (dầu chứa trong cácte) và hệ thống bôi trơn cácte khô (dầu chứa trong thùng dầu bên ngoài cácte)

Căn cứ vào hình thức lọc, hệ thống bôi trơn cưỡng bức lại phân thành hai loại: Hệ thống bôi trơn dùng lọc thấm và hệ thống bôi trơn dùng lọc ly tâm (toàn phần và không toàn phần)

3.2.Sơ đồ hệ thống bôi trơn động cơ D243

Bơm dầu được dẫn động từ trục khuỷu hoặc trục cam Dầu trong các te 1 được bơm hút vào bơm qua phao hút dầu 2 Phao 2 có lưới chắn để lọc sơ bộ những tạp chất có kích thướs lớn Ngoài ra, phao có khớp tuỳ động nên luôn luôn nổi trên mặt thoáng để hút được dầu kể cả khi động cơ bị nghiêng Sau bơm, dầu có áp suất cao (có thể đến 10 kG/cm2) chia thành hai nhánh Một nhánh đến két 12, tại đây dầu được làm mát rồi trở về các te Nhánh kia đi qua bầu lọc thô 5 đến đường dầu chính 8 Từ đường dầu chính, dầu theo đường nhánh 9 đi bôi trơn trục khuỷu sau đó lên bôi trơn đầu to thanh truyền và chốt piston và theo đường nhánh 10 đi bôi trơn trục cam

Hình 2.2: Hệ thống bôi trơn các te ướt

1: các te dầu, 2: phao hút dầu, 3: bơm, 4: van an toàn bơm dầu, 5: bầu lọc thô, 6: van an toàn lọc dầu, 7: đồng hồ báo áp suất dầu, 8: đường dầu chính, 9: đường dầu bôi trơn trục

khuỷu, 10: đường dầu bôi trơn trục cam, 11 thước thăm dầu, 12: két làm mát dầu, 13: van

khống chế lưu lượng dầu qua két làm mát, 14: đồng hồ báo nhiệt độ dầu, 15: nắp rót dầu

( Đặc điểm kết cấu

- Phao tùy động: luôn bám mặt thoáng

- Van an toàn 4: giữ cho áp suất dầu không đổi trong vùng tốc độ làm việc

- Van an toàn 6: khi bầu lọc bị bí tắc, van 5 mở, phần lớn dầu sẽ không qua lọc thô lên thẳng đường dầu chính đi bôi trơn, tránh hiện tượng thiếu dầu cung cấp đến các bề mặt cần bôi trơn.

- Van 13: khi nhiệt độ dầu lên cao quá (khoảng 80oC), do độ nhớt giảm, sẽ mở để dầu qua két làm mát rồi lại trở về các te

- Thước thăm dầu 16: dầu bị hao hụt do bay hơi và các nguyên nhân khác nên phải thường xuyên kiểm tra lượng dầu trong các te Khi mức dầu ở vạch dưới phải bổ sung thêm dầu

Kết cấu chủ yếu của bộ phận bôi trơn

*Phao hút dầu

Hình 2.3 Phao hút dầu

Phao hút dầu gồm có hai phần đó là bầu phao và lưới lọc thô Bầu phao giúp cho phao hút dầu luôn nổi lập lờ trong mặt thoáng dầu nên nó hút dầu sạch mà không lẫn bọt khí Lưới lọc thô bằng đồng hoặc bằng thép,cỡ mắt lưới lớn đến 1mm2,chủ yếu là để lọc sạch bụi bẩn và tạp chất cơ học có kích thước lớn

Phao hút dầu được lắp với ống dẫn dầu 4 bằng khớp động nên có thể lắc lên xuống một góc nhất định,nhờ vậy mà khi động cơ làm việc ở độ nghiên thay đổi thì phao hút vẫn nổi trên mặt thoáng dầu,không bị hẫng ra khỏi mặt thoáng dầu trong cácte,do đó đảm bảo hút

đủ dầu

* Bơm dầu

Bơm thể tích ( p cao

µ §

Hình 2.4: Bơm dầu bánh răng ăn khớp ngoài

1: thân bơm, 2: bánh răng bị động, 3: rãnh giảm áp, 4: bánh răng chủ động, 5: đường dầu

ra, 6: đường dầu vào, 7: đệm làm kín, 8: nắp van điều chỉnh, 9: tấm đệm điều chỉnh, 10:

lò xo, 11: van bi

Bơm bánh răng ăn khớp ngoài như thể hiện trên hình 2.4

Bánh răng chủ động 4 được dẫn động từ trục khuỷu hay trục cam Khi cặp bánh răng quay, dầu bôi trơn từ đường dầu áp suất thấp được guồng sang đường dầu áp suất cao

theo chiều mũi tên Để tránh hiện tượng chèn dầu giữa các răng khi vào khớp, trên mặt đầu của nắp bơm có phay rãnh triệt áp 3 Van an toàn gồm lò xo 10 và bi cầu 11 Khi áp suất trên đường ra vượt quá giá trị cho phép, áp lực dầu tháng sức căng lò xo 10 mở bi 11

để tạo ra một dòng dầu chảy ngược về đường áp suất thấp Đối với kiểu bơm này, lưu lượng và hiệu suất bơm phụ thuộc rất nhiều vào khe hở hướng kính giữa đỉnh răng với thân bơm và khe hở hướng trục giữa mặt đầu bánh răng và nắp bơm Thông thường các khe hở này không vượt quá 0,1 mm

*Bầu lọc ly tâm

Trên hình 3-5 trình bày kết cấu điển hình của bầu lọc ly tâm Dầu có áp suất cao theo đường 3 vào rô to 7 của bầu lọc Rô to được lắp trên vòng bi đỡ 6 và trên rô to có các lỗ phun 11 Dầu trong rô to khi phun qua các lỗ phun 11 tạo ra ngẫu lực làm quay rô to với tốc độ có thể đạt 5000 đến 6000 v/ph, sau đó chảy trở về các te theo đường 2 Dưới tác dụng của phản lực, rô to bị nâng lên và tỳ vào vít điều chỉnh 9 Do ma sát với bề mặt trong của rô to nên dầu cũng quay theo Cặn bẩn trong dầu có tỷ trọng lớn hơn trọng lượng riêng của dầu sẽ văng ra xa sát vách rô to (theo dạng đường parabol) nên dầu càng gần tâm rô to càng sạch Dầu sạch theo đường ống 10 đến đường dầu 5 đi bôi trơn

Theo thời gian làm việc, cặn bẩn lưu giữ trong bầu lọc làm giảm dần khả năng lọc của bầu lọc Để đánh giá mức độ bẩn của bầu lọc có thể căn cứ vào thời gian từ lúc dừng động cơ đến khi không nghe thấy tiếng quay của rô to Thời gian này càng ngắn, chứng tỏ lọc càng bị bẩn Đến một thời gian nhất định (do nhà chế tạo qui định) bầu lọc được bảo dưỡng để làm sạch cặn bẩn đọng bám trên vách rô to

µ §

Hình 2.5: Lọc ly tâm

1: thân bầu lọc, 2: đường dầu về các te 3: đường dầu vào lọc, 4 van an toàn, 5: đường dầu đi bôi trơn, 6: vòng bi đỡ, 7: rô to, 8: nắp bầu lọc, 9: vít điều chỉnh, 10: ống lấy dầu sạch, 11: lỗ phun

Tuỳ theo cách lắp bầu bầu lọc ly tâm trong hệ thống bôi trơn, người ta phân biệt bầu lọc

ly tâm toàn phần và bầu lọc ly tâm bán phần

Bầu lọc ly tâm toàn phần được lắp nối tiếp trên mạch dầu Toàn bộ lượng dầu do bơm

cung cấp đều đi qua lọc Một phần dầu (khoảng 15-20%) qua các lỗ phun ở rô to rồi chảy trở về các te Phần còn lại theo đường dầu 5 đi bôi trơn Bầu lọc trình bày trên hình 2.5 chính là bầu lọc ly tâm toàn phần Bầu lọc ly tâm trong trường hợp này đóng vai trò của lọc thô VD: Máy kéo MTZ 50