Khảo sát đường cản hệ thống bôi trơn động cơ d240

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN NGỌC DỰ KHẢO SÁT ĐƯỜNG CẢN HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ D240 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Người hướng dẫn: PGS.TS Phạm văn Thể Hà Nội – Năm 2014 Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU: CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU: 1.1.Hướng phát triển ngành động đốt trong nước tình hình ngoại nhập: 1.2 Nội dung nhiệm vụ luận văn: 1.3 Động D240 thông số kỹ thuật: 1.3.1 Các thông số kỹ thuật động D240: 1.3.2 Các cấu hệ thống động D240: CHƯƠNG II: VẤN ĐỀ BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ: 13 2.1 Vấn đề ma sát mài mòn: 13 2.1.1 Các tượng mòn hỏng chi tiết: 13 2.1.2 Các hình thức mài mòn: 14 2.1.3 Các giai đoạn mài mòn chi tiết: 15 2.1.4 Các sai hỏng biện pháp kéo dài tuổi thọ chi tiết: 17 2.2 Vấn đề bôi trơn phụ gia: 17 2.2.1 Chức dầu bôi trơn: 17 2.2.2 Các chất phụ gia: 18 2.3 Các nguyên lý bôi trơn thường dùng: 23 2.3.1 Bôi trơn phương pháp vung té dầu: 23 2.3.2 Bôi trơn cách pha dầu nhờn vào nhiên liệu: 24 2.3.3 Phương pháp bôi trơn cưỡng bức: 24 2.4 Hệ thống bôi trơn động thiết bị kèm theo 25 2.4.1 Hệ thống bôi trơn động D240 thiết bị kèm theo 25 2.4.2 Đặc điểm kết cấu phận bôi trơn động D240 27 CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG BÔI TRƠN 31 3.1 Tính toán ổ trượt 31 3.1.1.Tính toán ổ đầu to truyền 31 3.1.2.Tính toán cổ trục khuỷu 52 Học viên: Nguyễn Ngọc Dự Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp 3.2 Khảo sát, kiểm nghiệm bơm dầu bôi trơn 80 3.3 Tính toán, khảo nghiệm bơm dầu bôi trơn 82 3.4 Khảo sát, kiểm nghiệm két làm mát dầu bôi trơn 85 3.5 Lượng dầu chứa te 86 CHƯƠNG IV: KHẢO SÁT ĐƯỜNG CẢN HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ D240 87 4.1.Đại cương ống dẫn dầu 87 4.1.1 Đường thông áp suất qui ước 87 4.1.2 Cơ sở thiết kế tính ống 89 4.1.3 Vật liệu làm ống 90 4.2 Tính cản hệ thống bôi trơn động 91 4.2.1 Tính toán thủy lực ống dầu 91 4.2.2 Xác định mức tổn thất áp suất ống dẫn 95 KẾT LUẬN 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 Học viên: Nguyễn Ngọc Dự Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU: Hình 1.1: Mặt cắt dọc động D240 Trang Hình 1.2: Mặt cắt ngang động D240 Trang Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động D240 Trang Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống bôi trơn cưỡng Trang 11 Hình 1.5: Sơ đồ hệ thống làm mát động D240 Trang 11 CHƯƠNG II: VẤN ĐỀ BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ: Hình 2.1: Đồ thị mài mòn Trang 15 Hình 2.2: sơ đồ bôi trơn phương pháp vung té Trang 24 Hình 2.3: Hệ thống bôi trơn động D240 Trang 26 Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống bôi trơn động D240 Trang 27 Hình 2.5: Bầu lọc ly tâm động D240 Trang 28 Hình 2.6 : Bơm dầu động D240 Trang 29 Hình 2.7: Két làm mát dầu Trang 30 CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG BÔI TRƠN Hình 3.1: Đồ thị trị số trung bình màng dầu Trang 41 Hình 3.2: Đồ thị trị số trung bình màng dầu Trang 51 Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn phụ tải tác dụng lên cổ trục Trang 52 Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn phụ tải tác dụng lên cổ trục Trang 53 Hình 3.5: Đồ thị vec tơ tác dụng lên cổ trục Trang 56 Hình 3.6: Đồ thị vec tơ tác dụng lên cổ trục Trang 60 Hình 3.6: Đồ thị vec tơ tác dụng lên cổ trục Trang 61 Hình 3.8: Đồ thị trị số trung bình màng dầu Trang 69 Hình 3.9: Đồ thị trị số trung bình màng dầu Trang 78 CHƯƠNG IV: KHẢO SÁT ĐƯỜNG CẢN HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ D240 Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống bôi trơn động D240 Học viên: Nguyễn Ngọc Dự Trang 92 Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ne- Công suất động i - Số xi lanh S - Hành trình piston D - Đường kính xilanh n – Số vòng quay trục khuỷu  - Tỉ số nén Lms – Công ma sát ổ trục F – Lực ma sát V0 - Vận tốc ổ ổ trục Pb – Áp suất bơm s – Khe hở bán kính  - Độ lệch tâm tương đối  - Vận tốc góc  - Khe hở trục  - Hệ số phụ thuộc vào độ lệch tâm tương đối tỉ số 1/d  - Độ nhớt dầu nhờn A: - Hệ số liên quan đến độ phân vùng ổ trục α’: - Hệ số liên quan đến độ phân vùng ổ trục độ lệch tâm tương đối Cdn: - Tỉ nhiệt dầu nhờn (kcal/kg0C)  : - Mật độ dầu nhờn (kg/1) Qdm – Lượng nhiệt dầu mang khỏi ổ trục xác định Qtn - Lượng nhiệt ổ trục truyền cho môi chất xung quanh Qms – Lượng nhiệt ổ bạc phát Học viên: Nguyễn Ngọc Dự Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp V – Lưu lượng dầu nhờn qua ổ trục H – Hệ số an toàn  - Khe hở lọc  - Góc chiếm chỗ phiến gạt (độ) Fk – Diện tích tản nhiệt độ két Kd – Hệ số truyền nhiệt tổng quát dầu nhờn môi chất làm mát td – Nhiệt độ trung bình dầu nhờn Tk – Nhiệt độ trung bình môi chất làm mát Qd – Nhiệt lượng động truyền cho dầu Tdtb – Nhiệt độ trung bình dầu két Kd – Hệ số truyền nhiệt tổng két Học viên: Nguyễn Ngọc Dự Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Động đốt đóng vai trò quan trọng công công nghiệp hóa, đại hóa đất nước nước ta Nhận thức tầm quan trọng ngành khí nói chung động đốt trọng nói riêng, nhà nước ta có nhiều dự án đầu tư theo chiều sâu lĩnh vực nghiên cứu, chế tạo động xây dựng phòng thí nghiệm để phục vụ công tác giảng dạy, nghiên cứu, ứng dụng với trang thiết bị đại, công nghệ tiên tiến Trong năm gần đây, nhu cầu sử dụng động đốt ngày cao, lĩnh vực giao thông đường bộ, đường thuỷ, phương tiện ngày đòi hỏi khắt khe tính kinh tế giảm thiểu ô nhiễm môi trường Ngành khí nói chung khí động lực nói riêng nước ta chưa đáp ứng vấn đề Với nhạy bén kinh tế thị trường, nhiều tập đoàn sản xuất lớn lâu đời mở rộng thị phần, chuyển giao công nghệ cho liên doanh Hàng chục liên doanh đời sản xuất lắp ráp nhiều chi tiết, cụm chi tiết hãng TOYOTA, MERCEDEZ-BENZ, FORD, HONDA, SUZUKI, YAMAHA, TRƯỜNG HẢI… Công nghệ sản xuất hãng tương đối cao, sản phẩm làm tiêu thụ nhiều nước giới Với sản phẩm công ty cải thiện phần yêu cầu chất lượng nhu cầu thị trường, đáp ứng nhiều yêu cầu khắt khe người tiêu dùng nước nước Tính kinh tế động tăng cao, khả giảm ô nhiễm môi trường được trọng Đối với nước phát triển Việt Nam ta việc sản xuất hoàn chỉnh loại động mục tiêu phấn đấu tương lai Hướng trước mắt mở rộng đầu tư liên doanh, liên kết với tập đoàn nước có truyền thống phát triển lâu đời với nhiều trang thiết bị đại, học hỏi nước bạn để nâng cao sản lượng, chất lượng sản phẩm làm ra, đầu tư nghiên cứu thử nghiệm Gia tăng tỷ lệ nội địa hoá chi tiết, cụm chi tiết Có nhiều nhà máy cờ đầu nước ta nhiều năm chọn cho hướng nghiên cứu, hướng cho riêng Công ty DIESEL SÔNG CÔNG ví dụ điển hình, công ty Ô tô 1-5 ngày phát triển mạnh mở rộng Công ty DIESEL SÔNG CÔNG xây dựng lắp đặt dây chuyền sản xuất vào năm 80 giúp đỡ Học viên: Nguyễn Ngọc Dự Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp nước bạn Liên Xô (cũ) Các loại máy động lực công ty làm có giá trị lớn sản xuất nông nghiệp với địa lý khí hậu nước ta Công ty sản xuất, chế tạo hầu hết loại phụ tùng, sản phẩm công ty có mặt khắp miền đất nước xuất sang nhiều nước giới Cùng với việc phát triển sản xuất máy móc phục vụ cho nông nghiệp, công ty đầu tư sản xuất phương tiện giao thông vận tải đường bộ, đường thủy nội địa Cải tiến chủng loại động có sẵn để phù hợp với nhu cầu sử dụng nước ta hướng phát triển Khảo sát đường cản hệ thống bôi trơn động D240, số liệu dựa tài liệu công ty DIESEL-SÔNG CÔNG phòng thí nghiệm, thư viện môn Động đốt Viện Cơ khí Động lực Trường đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ, luận văn tốt nghiệp em Hệ thống bôi trơn hệ thống chuyên sâu mà em cần khảo sát kiểm nghiệm, tính toán Trong thời gian thực đề tài giao, em hỗ trợ, bảo, giúp đỡ toàn thể thầy cô giáo môn, đặc biệt thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Phạm Văn Thể Cùng với cố gắng thân đến em hoàn thành luận văn tốt nghiệp môn giao thời hạn hoàn thiện Tuy nhiên, thời gian làm luận văn có hạn, trình độ kiến thức hạn chế để thực luận văn Do nên luận văn em không tránh khỏi khiếm khuyết Em kính mong thầy cô giáo môn toàn thể bạn lớp chia sẻ, góp ý, bổ sung cho nội dung luận văn hoàn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Văn Thể toàn thể thầy cô giáo dìu dắt, chia sẻ chúng em năm học vừa qua Em xin chân thành cảm ơn tập thể học viên lớp Cơ khí Động lực 2012AHY nhiệt tình giúp đỡ để em hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 12 tháng năm 2014 Học viên: Nguyễn Ngọc Dự Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Hướng phát triển ngành động đốt trong nước tình hình nhập ngoại Trong năm qua xu hướng sử dụng động Diesel Việt Nam gia tăng mạnh số lượng chủng loại Hiện ngành công nghiệp ôtô Việt Nam quy tụ số tập đoàn ôtô lớn giới Ford, Mercedes, Toyota… “hình thành” lên 18 doanh nghiệp FDI 38 doanh nghiệp nước tham gia sản xuất với lực khoảng 460 nghìn xe/năm, bao gồm đầy đủ chủng loại xe con, xe tải, xe khách… đáp ứng đủ kịp thời nhu cầu ôtô nước theo mục tiêu đề mặt “số lượng” Ngành công nghiệp ô-tô đóng góp nguồn thu đáng kể cho ngân sách nhà nước, bình quân khoảng tỷ USD/năm giải công ăn việc làm cho khoảng 80 nghìn lao động Đồng thời ngành công nghiệp tích lũy nhiều kinh nghiệm việc lắp ráp ôtô sản xuất số phụ tùng, linh kiện… Đây có lẽ “tiền đề quan trọng” cho việc xây dựng phát triển ngành sản xuất - chế tạo ôtô theo định hướng quy hoạch tương lai! Một điều đáng ghi nhận từ cố gắng Công ty CP Ô-tô Trường Hải (Thaco) với tâm vượt khó khăn để có sản phẩm mang thương hiệu Made in Vietnam đạt tỷ lệ nội địa hóa bình quân từ 15 đến 18% xe khoảng 33% xe tải nhẹ Bên cạnh định hướng phát triển sản phẩm máy động lực song song với việc phát triển sản phẩm - thị trường việc đầu tư chiều sâu, nâng cao lực chế tạo cho tất đơn vị tham gia chế tạo loại máy động lực, máy nông nghiệp quan trọng Thời gian vừa qua, VEAM thực hàng loạt dự án từ nâng cao khả chế tạo phôi liệu đúc, rèn, gia công khí đến lắp ráp đơn vị, như: VIKYNO&VINAPPRO; Phụ tùng 1; DISOCO; Cơ khí Trần Hưng Đạo; NAKYCO; Cty Đúc số bảo đảm cho nhu cầu phát triển doanh nghiệp tương lai, mà nâng cao mặt công nghệ chung ngành Cơ khí nông nghiệp Việt Nam Học viên: Nguyễn Ngọc Dự Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp Với chiến lược kinh doanh - qui hoạch đầu tư điều hành đồng trên, sản phẩm động máy nông nghiệp VEAM chiếm từ 50 - 60% thị phần nội địa vòng 3-5 năm tới Hiện nay, thị trường động diesel nhỏ (dưới 30 mã lực), máy kéo máy nông nghiệp phân làm mảng chính: Sản phẩm nội địa, sản phẩm Trung Quốc, sản phẩm loại máy cũ nhập từ Nhật, Hàn Quốc Sản phẩm nội địa chủ yếu đơn vị Tổng công ty Máy Động lực Máy Nông nghiệp Việt Nam (VEAM) sản xuất lắp ráp có tính chất công nghiệp, có kiểm định Sản phẩm Trung Quốc gồm hai dòng chính, nhập từ nhà sản xuất thống nhập biên mậu từ nhà sản xuất tư nhân chủ yếu máy nhái, máy giả nhãn hiệu nhà sản xuất thống Ngoài ra, có số doanh nghiệp nước lắp ráp máy nông nghiệp, động Trung Quốc dạng CKD Duy trì đẩy mạnh sản xuất, kinh doanh đầu tư nỗ lực không ngừng doanh nghiệp sản xuất máy nông nghiệp Tuy nhiên, doanh nghiệp vấp phải không khó khăn, thách thức, biến động thị trường tiêu thụ sản phẩm, thị trường vốn, giá yếu tố đầu vào cho sản xuất Xét vị trí cạnh tranh đơn vị sản xuất máy động lực tính chất công nghiệp (tức có chi tiết nội địa hoá 60%) VEAM đơn vị đứng đầu máy động lực máy nông nghiệp sản xuất nước Tuy nhiên, thị phần nay, doanh nghiệp nước chiếm khoảng 30% (trong VEAM chiếm 25%) Để phát triển sản phẩm máy động lực cần thực theo định hướng sau: - Cần vươn lên chiếm thị phần số máy nông nghiệp Việt Nam mục tiêu chiếm 50% - 60% thị phần vào năm 2015 - Giai đoạn đến năm 2015, sản xuất đáp ứng đủ nhu cầu nước trang bị máy kéo hai bánh đến 12 mã lực, bước đầu sản xuất có hiệu máy kéo bốn bánh 1825 mã lực thay nhập khẩu, sở đó, bước nâng cao khả sản xuất máy kéo bốn bánh công suất 35-40 mã lực Tìm kiếm, hợp tác với nước để lắp ráp sản xuất máy kéo bốn bánh 50-80 mã lực, trước hết chế tạo chi tiết, phụ tùng, dần làm chủ công nghệ chế tạo đồng loại máy Học viên: Nguyễn Ngọc Dự Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp +) áp suất dầu nhờn cần thiết vào bầu lọc ly tâm là:     n  2 2 V     R  r0 1 f    30    P1   2 8.1 f1 1     Thay số ta có:  3  0, 0534.10  P1       5583  2 6    0, 0267  0, 01 0,8 0,95.10  30    P1  0, 659.10 N / m2    8.0,8 0,95 1  0,3    900   So với áp suất bơm Pb>P1 Vậy lọc ly tâm thoả mãn yêu cầu bôi trơn 3.4 Khảo sát, kiểm nghiệm két làm mát dầu Khảo sát két làm mát dầu để xác định diện tích làm mát (diện tích tiếp xúc với môi chất làm mát) két Chọn thông số két làm mát dầu sau: + Số ống : l = 18 + Chiều dài ống l = lm + Đường kính ống dn= 15mm + Bề dầy ống  = 0,6 mm => Diện tích tản nhiệt két:   Fk   d l.i  3,14.0,015.18.1  0,85 m2 - Nhiệt lượng động truyền cho dầu nhờn: Qd  Vd .Vd tdv  tdr  Kcal / h - Nhiệt lượng cân với nhiệt lượng két làm mát dầu tản ra,vì viết Qd  Cd .Vk tdvk  tdrk  Kcal / h Trong +Vk Vd lưu lượng dầu nhờn chảy động chảy két  Vk  Vd  0,519.103 cm3 / s  + tdv tdr:nhiệt độ dầu vào khỏi động + tdvk Và tdrk: nhiệt độ dầu vào khỏi két làm mát dầu Học viên: Nguyễn Ngọc Dự 85 Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp +Cd: tỉ nhiệt dầu nhờn + :mật độ dầu nhờn Tương tự phần tính ổ trước ta có : Cd. = 0,45 Vậy: Qd  Cd .Vk tdvk  tdrk   0,45.0,519.103.30  7,0065.103  Kcsl / h  Diện tích làm mát tính theo phương trình truyền nhiệt sau: Fk  Qd K d  tdtb  tmtb  Trong : + Kd: Hệ số truyền nhiệt chung + Kd= 100  300 (Kcal/m2.h.0C) = (l00-300) =160  350(J/m2.h.0C) Chọn Kd=300 (J/m2.h.0C) +td tk: nhiệt độ trung bình dầu nhờn két môi chất làm mát td   tdvk  tdrk  / tk   tvk  trk  / Chênh lệch nhiệt độ dầu két làm mát thường chọn chênh lệch nhiệt độ dầu vào khỏi động Do ta có: td  tk   tdv  tdr  với động Diesl tdv  tdr  = 20  400C Thay số tính Fk: Fk  Qd K d  tdtb  tmtb     7006,5  0, 7785 m 300.30 So sánh với diện tích làm mát thực tế két Fk = 0.85(m2) ta thấy két làm việc an toàn 3.5 Lượng dầu chứa cácte Lượng dầu nhờn chứa cácte (máng dầu) Vct xác định theo công thức kinh nghiệm sau: Đối với động Diesel ôtô: Vct   0,1  0,15 Ne 1 Học viên: Nguyễn Ngọc Dự 86 Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp CHƯƠNG IV: KHẢO SÁT ĐƯỜNG CẢN CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ D240 Đại cương hệ thống ống dầu 4.1.1 Đường thông áp suất quy ước Để động đốt nói chung động điêzen nói riêng làm việc bình thường cần phải cung cấp số môi chất công tác định như: Nhiên liệu, dầu bôi trơn, nước làm mát, khí nén để khởi động, khí nạp khí thải Các hệ thống cung cấp môi chất gọi hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát, hệ thống khởi động khí nén hệ thống nạp thải Các hệ thống thuộc hệ thống động phục vụ trực tiếp cho động Còn hệ thống khác hệ thống cứu hỏa, hệ thống gió, hệ thống điều hòa nhiệt độ, hệ thống chưng cất nước (trong động Tàu thủy)… Không thuộc hệ thống động lực mà gọi hệ thống chung Trong trang bị hệ thống động lực, thiết bị phụ với thiết bị phụ với động quan hệ hệ thống ống nối Thí dụ: Trong hệ thống nhiên liệu ống nối từ thùng chứa nhiên liệu đến thiết bị lọc, bơm chuyển, bơm cao áp, vòi phun động cơ; hệ thống bôi trơn; ống nối từ bể chứa dầu tuần hoàn đến bơm, lọc dầu, két làm mát dầu đến động cơ; hệ thống khởi động khí nén: ống nối từ máy nén khí hay van trích đến bình chứa, van khởi động, van phân phối đến xylanh động cơ,.v.v v.v Ngoài để điều chỉnh thông số môi chất công tác lưu lượng, áp suất, nhiệt độ, tốc độ dòng chảy… tuyến ống dẫn có bố trí van với chức khác (van chiều, van ba ngả, van điều chỉnh, van điều tiết, van giảm áp …) Để dễ công lắp ráp, ống thường chế tạo thành đoạn nối ghép với nhờ khớp, khuỷu… Vậy hệ thống ống dẫn bao gồm ống, cút, thiết bị gia cố, kiểm tra điều chỉnh nhằm bảo đảm cho việc vận chuyển môi chất công tác đến nhu cầu động Với trang bị động lực điêzen tàu thủy hay trạm phát điện công suất lớn, việc tập hợp hệ thống ống dẫn với môi chất công tác khác như: nước, dầu, nhiên liệu, không khí, nước, khí nạp, khí thải Do tính đa dạng Học viên: Nguyễn Ngọc Dự 87 Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp loại động lực, với kích cỡ khác nên cấu trúc hệ thống ống dẫn phức tạp Để thuận lợi đơn giản hóa công việc sửa chữa thay lắp ghép, đồng thời giảm giá thành cho việc thiết kế, chế tạo sử dụng hình dáng, kích thước vật liệu chế tạo thiết bị ống dẫn (cả ống, van, khớp nối) quy chuẩn thống theo ngành, theo quốc gia hay khối quốc gia (như khối CEF trước đây) Những thông số kỹ thuật mang đặc tính chung cho toàn hệ thống ống dẫn đường thông áp suất quy ước * Đường thông quy ước Đường thông quy ước ký hiệu Dq, ví dụ: ống có đường thông quy ước 5, 10, 50mm ký hiệu Dq5, Dq10, Dq50… thông số đặc trưng cho toàn hệ thống ống dẫn có liên quan đến kích thước tuyến nối ống van Đối với thiết bị nối ống van đường thông trùng với đường kính Riêng ống dẫn ruột đường thông trùng với đường thông tương ứng với ruột đường kính ngoài, chiều dày thành ống phụ thuộc vào áp suất môi chất vận chuyển ống, phương pháp gia công, tính chất hóa lý môi chất mà có giá trị khác nên có nhiều đường kính khác Như việc quy ước đường thông cho phép ta trực tiếp tính toán đường ống dẫn, tuyến nối, van phần định hình hay theo đường thông quy ước mà chọn ống phụ tùng tương ứng Dưới số đường thông quy ước dùng trang bị động lực điêzen ( giá trị tính mm): Dq: 3, 6, 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 60, 70, 80, 100, 125, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 600,700, 800, 900, 1000mm * Áp suất quy ước: (Pq) Áp suất quy ước áp suất công tác lớn cho phép môi chất nhiệt độ định mà đặc tính bền vật liệu chế tạo ống không giảm điều kiện sử dụng lâu dài Thí dụ: Đối với ống phụ tùng lâu đồng, nhiệt độ môi chất phải nhỏ 120oC, ống phụ tùng thép bon nhiệt độ nhỏ 200oC Học viên: Nguyễn Ngọc Dự 88 Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp Do đặc tính bền vật liệu giảm nhiệt độ tăng nên áp suất công tác môi chất có nhiệt độ cao (ống dẫn hơi) phải chọn nhỏ áp suất quy ước Áp suất quy ước ký hiệu Pq, số kèm theo áp suất quy ước tính theo đơn vị KG/cm2, thí dụ: Pq5, Pq10, Pq20… 4.1.2 Cơ sở thiết kế tính ống: Đối với hệ động lực công suất lớn định sẵn diện tích không gian buồng máy, để bố trí hợp lý tối ưu toàn hệ thống ống dẫn, nhằm cung cấp đầy đủ môi chất công tác cho động thường toán phức tạp Để tránh chồng chéo ống dẫn, giảm chiều dài tổng ống dẫn, giảm mối nối gấp khúc (nhằm giảm cản chung hệ thống ống dẫn), hệ thống động lực cụ thể hệ thống ống dẫn thường mô hình trước hệ thống ống nhựa (nhất hệ động lực tàu thủy) Nói chung việc thiết kế tính ống dẫn thường tiến hành theo 10 bước sau Khởi thảo sơ đồ nguyên lý chung cho tất loại ống dẫn (nước, nhiên liệu, dầu nhờn, khí nén…) phạm vi khoang máy định sẵn không gian phụ thuộc vào phân bố trước thiết bị phụ (bơm, máy nén, két làm mát…) Chọn loại ống, đường thông, vật liệu chế tạo, độ dày sở tính chọn sơ phụ thuộc vào tính chất: áp suất, nhiệt độ, tính xâm thực Chọn phụ tùng ống: Các loại van, phương pháp dẫn động điều khiển khớp nối, khuỷu góc Định vị trí quy hoạch cụm hệ thống ống dẫn Tính thủy lực hệ thống ống dẫn để xác định đường ống trong, chiều dày tổng cản chung hệ thống ống dẫn Tính bền hệ thống ống dẫn Xác định mức biến dạng chọn phương pháp bù Quy định vị trí lắp ống van, chọn phương pháp gia cố Chọn phương pháp cách nhiệt tính chiều dày giới hạn 10 Chuẩn hóa sơ đồ nguyên lý thiết bị theo tiêu chuẩn quy định Trên trình tự bước tiến hành thiết kế hệ thống ống dẫn Song thực tế phổ biến nước ta, máy nhập hệ thống ống dẫn, ống dẫn thất lạc hay bị mất, việc thiết kế bổ sung không bảo đảm đủ lưu Học viên: Nguyễn Ngọc Dự 89 Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp lượng (do đường thông nhỏ hay cản thủy lực tăng) dẫn đến thiếu nhiên liệu, thiếu nước, thiếu dầu bôi trơn làm cho máy nóng, công suất giảm (nhất động hoán cải để thích ứng làm việc với loại nhiên liệu khác nhiên liệu sinh học) việc tính toán kiểm nghiệm lại, cản thủy lực cần thiết Động D240 nguyên dùng cho máy kéo nông nghiệp Việc hoán cải để sử dụng cho lĩnh vực khác tàu thủy cần phải khảo sát ống dẫn hệ thống dầu bôi trơn, mục đích để kiểm tra xem lưu lượng áp suất dầu có đến bề mặt động cần bôi trơn không? 4.1.3 Vật liệu làm ống Vật liệu để chế tạo ống, đường kính chiều dày ống phụ thuộc vào tinh hóa lý chất chảy ống như: Áp suất, nhiệt độ, tốc độ dòng chảy tính xâm thực chất Trong trang bị động lực diesel thường dùng phổ biến ống kim loại có tiết diện hình tròn Vật liệu thường dùng thép bon, thép hợp kim, đồng hợp kim đồng – niken Ống liền (ống không mối hàn) kéo cán thép bon thép hợp kim Khi nhiệt độ môi chất đến 425oC người ta dùng thép bon Khi nhiệt độ lớn 425oC ống thép hợp kim Thành phần hợp kim chủ yếu crôm + môlipđen crôm + môlipđen + vanađi Ống làm thép bon dùng Pq  16 KG/cm2 t < 425oC Khi Pq  KG/cm2 nhiệt độ đến 500oC dùng ống hàn ống thép dày 1,2 – 1,5 mm (ống thải) Ống đồng dùng nhiệt độ chất đến 250oC chủ yếu cho ống dẫn dầu bôi trơn, ống dẫn nước hệ thống làm mát động với tốc độ v  1,2m/s Ống đồng – niken dùng với nhiệt độ môi chất đến 350oC chủ yếu để dùng nước biển hay nước cứng hệ thống làm mát với v  1,2m/s Ống lưỡng kim liền thép bon hay thép hợp kim có phủ bên lớp đồng dày 0,6 - 0,8mm, dùng nhiệt độ môi chất công tác đến 350oC Dùng ống lưỡng kim cho phép giảm lượng tiêu hao đồng đắt khan để chế tạo ống Học viên: Nguyễn Ngọc Dự 90 Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp Ống nhôm hợp kim nhôm dùng nhiệt độ môi chất đến 150 oC chủ yếu tàu biển cao tốc, máy bay mà thân động chế tạo hợp kim nhôm Ống Poolime Trong thời gian gần người ta sử dụng chất dẻo để chế tạo ống, ống chất dẻo có khả chống ăn mòn xói mòn cao nước làm mát, nước biển gây ra, có khối lượng riêng nhỏ (khoảng 7- 10 lần, nhẹ kim loại) Nhược điểm vật liệu độ bền thấp tính chịu nhiệt nên việc sử dụng chất dẻo để chế tạo ống trang bị động lực diesel bị hạn chế 4.2 Tính cản hệ thống bôi trơn động Do tính cản động D240 thiết kế chế tạo nên mục đích luận văn đưa phương pháp tính toán kiểm nghiệm cản hệ thống ống dẫn dầu bôi trơn nhằm đánh giá khả bơm dầu có đủ đảm bảo cho động làm việc điều kiện khắc nhiệt động tàu thủy chịu tác động chòng chành sóng biển Trên hình 4.1 giới thiệu sơ đồ nguyên lý hệ thống bôi trơn động D240 xây dựng từ sơ đồ kết cấu động đo đạc thực tế hệ thống bôi trơn động D240 Để tiện theo dõi tính toán, sơ đồ chia thành đoạn thẳng (đặc trưng cho cản ống thẳng) cản cục (đặc trưng cho cản van, khuỷu, đoạn thắt…) 4.2.1 Tính toán thủy lực ống dầu Tính toán thủy lực ống dầu xác định: đường kính đoạn ống, tốc độ dòng chảy mức tổn thất áp suất ống dẫn *Đường kính đoạn ống thẳng Theo sơ đồ nguyên lý ta có đoạn ống (hình 4.1) Học viên: Nguyễn Ngọc Dự 91 Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp E D g G 10 11 e f1 d 14 13 12 f2 f3 f4 f5 C B c b a A H Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống bôi trơn động D240 1- Khuỷu góc đường hút bơm dầu; (2 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,11,12,13,14)-Các khuỷu góc đường đẩy bơm dầu; L0-1 L2-9 L9-10 L10-14 Lf1=lf2 L13-14 L04-8 Chiều dài(mm) 250 250 150 500 150 250 1200 Đường kính ống (mm) 15 15 15 15 6 15 Lưu lượng(kg/s) 0,801 0,801 0,4005 0,4005 0,66075 0,06675 0,4005 Tốc độ trung bình(m/s) 0,5 0,5 0,5 0,5 1,2 1,2 0,5 Chiều dày tính toán ống 2,0 1,5 1,5 1,5 1,0 1,0 1,5 Tổn thất áp suất đoạn 2,8125 2,812 1,6875 5,625 24,3 40,5 13,5 ống (KG/m2) Bảng 4.2 Học viên: Nguyễn Ngọc Dự 92 Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp Đường kính ống dẫn có xác định theo cách: + Cách thứ đo trực tiếp + Cách thứ xác định theo công thức: d= 1,129 G v (m) Trong đó: G- Lưu lượng dầu (kg/s) γ – tỉ trọng dầu nhờn (kg/m3) v- Tôc độ trung bình dòng dầu (v= 0,2-1,2 m/s) *xác định chiều dày tính toán thành ống dẫn Đối với ống dẫn vận chuyển môi chất có áp suất nhiệt độ thấp dầu bôi trơn, chiều dày ống chọn theo tiêu chuẩn, phụ thuộc vào đường kính trong: s = 0,005d Chiều dày tính toán tối thiểu làm kim loại xác định theo biểu thức S= d p  c (mm)  200   k  p Trong đó: d- Đường kính ống p- Áp suất tính toán ống dẫn  - Hệ số bền, chọn  =  k  k - Ứng suất kéo cho phép vật liệu làm ống (KG/mm2) c- Hệ số phụ thuộc vào phương pháp chế tạo + c= 1,5 ống cán nguội kéo nguội + c = 2,0 ống cán nóng kéo nóng *Lưu lượng dầu chảy ống G=k Qd cd  d Td Trong đó: k- hệ số dư lượng bơm dầu, k chọn 1,2 - 1,6 để đảm bảo áp suất dầu ổn định cd - tỉ nhiệt dầu kcal/kgoC Học viên: Nguyễn Ngọc Dự 93 Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp γd- Tỉ trọng dầu, chọn 900kg/m3  Td- Hiệu nhiệt độ dầu khỏi động vào động  Td= (8-12)0C Qd = qd.ge.Ne.Qp – nhiệt lượng mà dầu mang từ tổng lượng nhiệt nhiên liệu cháy Theo kết tính toán phần chương 3: Qd = 432 KJ/ s Và lưu lượng bơm dầu lý thuyết: V0 = Qd S d C d t d Trong đó: Sd = 900kg/m3 - khối lượng riêng dầu Cd= 2,094KJ/kg0C- tỉ nhiệt dầu  Td= 120C - Độ chênh lệch nhiệt độ dầu trước vào khỏi động V0 = Q 4,32 900 2094 12  0,191 10 3 m / s Muốn đủ lượng dầu để bôi trơn bơm dầu phải tăng lưu lượng gấp 2-3,5 lần lưu lượng lý thuyết N d  (2  3,5)V0  3,5 0,191.10-3 = 0,67.10-3 m3/s Hiệu suất bơm dầu:  b = 0,7 - 0,8; chọn  b = 0,75 Lượng dầu thực tế để bôi trơn Vd  Vd b  0,67.103  0,89.103 m3 / s 0,75 Chuyển đổi sang lưu lượng: Gd = 0,89.10-3 900 = 0,8 kg/s Như đoạn ống – có lưu lượng 0,8 kg/s Do đoạn ống -8 đoạn ống -10 10 -14 có đường kính nên dòng dầu phân làm dòng có lưu lượng 0,4 kg/s Vì đoạn ống có đường kính nhau: df1 = df2= df3 = df4 = df5 = dg Nên lưu lượng dòng dầu qua ống nhánh 1/6 lượng dầu vào đường dầu ( 0,0667kg/s) Học viên: Nguyễn Ngọc Dự 94 Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp Tốc độ dầu chảy ống nằm khoảng (0,2-1,2)m/s Dựa vào đường kính đoạn ống, chọn tốc độ tương ứng dầu theo đoạn ống nêu bảng 4.2.2 Xác định mức tổn thất áp suất ống dẫn a Trong ống thẳng Mức tổn thất áp suất môi chất chảy theo ống dẫn phụ thuộc vào tốc độ, tính xâm thực môi chất kích thước (đường kính ống dẫn) Trong trường hợp chảy tầng tốc độ môi chất công tác thành ống Hướng tâm ống theo tiết diện ngang tốc độ tăng dần theo đường cong parabôn Tốc độ trung bình theo tiết diện ngang lấy nửa tốc độ cực đại tâm ống Trong trường hợp chảy rối, gần thành ống hình thành lớp biên với dòng chảy tầng Tốc độ dòng chảy từ lớp biên đến tâm ống tăng dần lên coi tốc độ chảy rối tốc độ trung bình nửa tốc độ cực đại tâm ống Đặc tính dòng chảy (tầng hay rối) xác định số Rênôn Re  v.d  Trong đó: v – tốc độ trung bình dòng chảy (m/s)  - độ nhớt động học (m/s2) d- Đường kính ống dẫn (m) Nếu Re < 2520 dòng chảy gọi chảy tầng, Re > 2520 dòng chảy bắt đầu chảy rối Vì vậy, tổn thất áp suất đoạn ống thẳng trường hợp chảy rối có dạng chung là: l v2 Pe    KG/m2 d 2g Trong đó: l - chiều dài đoạn ống thẳng g- gia tốc trọng trường (9,81 m/s2) λ- hệ số cản đường ống thẳng Học viên: Nguyễn Ngọc Dự 95 Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Đối với ống dẫn dầu:   Luận văn tốt nghiệp 0,582 0,6  0,06 t Trong đó: t- nhiệt độ trung bình dầu, chọn t = 650C Nên λ = 0,0147 Qua công thức ta thấy tổn thất tỉ lệ thuận với bình phương tốc độ Tổn thất áp suất đoạn ống thẳng trường hợp chảy tầng xác định gần chảy rối (nhất với dòng dầu nhớt) Các kết giới thiệu bảng 4.2 *Tổn thất áp suất cục bộ: Tổn thất áp suất cục xác định theo biểu thức Pc   2 2g  (KG/m2) Trong đó:  - hệ số cản cục Hệ số tra cứu theo tài liệu chuyên ngành chi tiết: Ví dụ: - Đối với van bi: 2,0 – 5,0 - Đối với van then: 1,0 – 1,5 - Đối với khuỷu góc: 0,09 – 0,35 - Đối với ba ngả: 0,5 - 2,1 Theo sơ đồ nguyên lý giới thiệu hình 4-1 ta có khuỷu góc 900 là:  ,  , 9 , 10 khuỷu ngả: 1 ,  ,  ,  ,  , 11 , 12 , 13 , 14 Cả khuỷu góc tốc độ Còn khuỷu góc có loại: - Loại với tốc độ 0,5 m/s khuỷu: 1 ,  ,  ,  ,  - Loại với tốc độ 1,2 m/s khuỷu: 11 , 12 , 13 , 14 + Tổn thất áp suất cục khuỷu góc 900 gọi nhóm I PI   v2 0,5   0,3 900  13,7755 KG/m2 2g 2.9,81 + Tổn thất áp suất cục khuỷu ngả với tốc độ 0,5 m/s gọi nhóm II PII   v2 0,5   2,0 .900  114 ,796 KG/m2 2g 2.9,81 Học viên: Nguyễn Ngọc Dự 96 Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp + Tổn thất áp suất cục khuỷu ngả với tốc độ 1,2 m/s gọi nhóm III PIII   v2 1,2   2,0 .900  528 ,4404 KG/m2 2g 2.9,81 *Tổng tổn thất áp suất hệ thống ống dẫn dầu bôi trơn + Tổng tổn thất đoạn ống thẳng:  P  P l 01  P29  P910  P1014  5. f  P1314  P48 = 2,8125 + 2,8125 + 1,6875 + 5,625 + 24,3 + 40,5 + 13,5 = 2,8125 + 2,8125 + 1,6875 + 5,625 + 121,5 + 40,5 + 13,5 PL = 188,4375 KG/m2 + Tổng tổn thất cục bộ:  Pc = PI + PII + PIII = 13,7715+114,796+528,4404 = 657,0079 KG/m2 + Tổng tổn thất đường ống dẫn dầu  P = P l + Pc = 188,4375+657,0079= 845,4454 KG/m2 + Tổng tổn thất hệ thống ống dẫn dầu (lý thuyết)  P lt = P0 + PK + Ploc Trong đó: PK - tổn thất áp suất qua két làm mát dầu Tra bảng PK = 0,2 – 0,3 KG/cm2 = 2000 – 3000 KG/m2 Ploc - tổn thất áp suất qua lọc dầu thô Tra bảng Ploc = 0,3 - 0,35 KG/cm2 = 3000 – 3500 KG/m2 Vì Vậy:  P hay lt = 845,4454+3000+3500= 7345,4454 KG/m2  P lt = 0,7345 KG/cm2 + Tổng tổn thất thực tế hệ thống ống dẫn dầu  P =  P lt k Trong k = 1,2-1,5 Hệ số tính đến ảnh hưởng dòng chảy (rối) ảnh hưởng đến cản cục khác mà lý thuyết chưa tính đến  P = 0,7345 x1,5 = 1,10175 KG/cm2 Học viên: Nguyễn Ngọc Dự 97 Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp + So với áp suất bơm dầu kiểu bánh động D240 ta thấy áp suất bơm tạo lớn tổng tổn thất cản Pb = 3-5 KG/cm2 >  P = 1,10175 KG/cm2 Kết luận: Với luận văn tốt nghiệp: "khảo sát đường cản hệ thống bôi trơn động D240" Liên Xô sản xuất, dựa số liệu lấy từ thực tế mà em đo đạc đường dẫn dầu bôi trơn động Quá trình học tập em phần lớn học lý thuyết nên kiến thức thực tế hạn chế, Với luận văn tốt nghiệp em gần xây dựng sở thực tế, em gặp nhiều khó khăn tính kỹ thuật, công nghệ, dụng cụ để thực xác, kiến thức tính toán chi tiết hệ thống bôi trơn động Nhưng hướng dẫn tận tình PGS.TS Phạm Văn Thể bảo chúng em sai sót trình thực luận văn nên em hoàn thành nội dung đề tài tốt nghiệp Đối với động nhỏ, thấp động D240 nên chọn bơm dầu kiểu bánh áp suất thấp khoảng 3-5 KG/cm2 Tổn thất áp suất cục lớn nhiều so với tổn thất áp suất đoạn ống thẳng Tổn thất áp suất ống nhánh nhỏ với tốc độ cao, lớn áp suất cục ống lớn có tốc độ nhỏ Để giảm tổn thất cục nên hạn chế ống phức tạp có nhiều khuỷu chạc hay nhiều Hướng hoàn thiện: Khảo sát xác hệ số cản khuỷu góc khuỷu ba chạc Cần khảo sát tổn thất cục nhánh vòng qua van két lọc thô Học viên: Nguyễn Ngọc Dự 98 Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn tốt nghiệp TÀI IIỆU THAM KHẢO GS.TS Nguyễn Tất Tiến-Nguyên lý động đốt NXBGD, Hà Nội, 2000 Trần Văn Tế, Nguyễn Đức Phú- Thiết kế tính toán động đốt trong, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1996 Trần Văn Tế- Động lực học dao động động đốt GS.TS Phạm Minh Tuấn- Động đốt trong- Nhà xuất khoa học kỹ thuật GS.TS Nguyễn Tất Tiến - GVC Đỗ Xuân Kính- Giáo rình kỹ thuật sửa chữa ôtô, máy nổ- Nhà xuất giáo dục GS.TS Phạm Văn Thể- Trang bị động lực Điezen tàu thủy- NXBKHKT- Hà Nội Sổ tay sử dụng dầu mỡ bôi trơn(1991), NXBKHKT, Hà Nội Cù Huy Thành, Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật hoàn thiện động D243 sông công thủy hóa, đề tài nghiên cứu sinh, học viện KTQS B M GHENMAN, M V MOXCOVIN –Máy kéo nông nghiệp- Đinh Văn Khôi dịch , NXB Nông nghiệp – Hà Nội Học viên: Nguyễn Ngọc Dự 99 Lớp 12ACKĐL-HY ... Trang 78 CHƯƠNG IV: KHẢO SÁT ĐƯỜNG CẢN HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ D240 Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống bôi trơn động D240 Học viên: Nguyễn Ngọc Dự Trang 92 Lớp 12ACKĐL-HY Bộ môn: Động Đốt Luận văn... suất dầu toàn hệ thống không đổi 2.4 Hệ thống bôi trơn động D240 thiết bị kèm theo 2.4.1 Hệ thống bôi trơn động D240 2.4.1.1 Sơ đồ kết cấu hệ thống bôi trơn động D240 (Hình 2.3) Học viên: Nguyễn... lực quan trọng Trên sở nội dung Khảo sát đường cản hệ thống bôi trơn động D240 chưa có đề tài đề cập tới Vì cần phải khảo sát đường ống dẫn hệ thống dầu bôi trơn, mục đích để kiểm tra xem lưu