Tai lieu Ket cau dong co dot trong

Nếu tăng số vòng quay của trục khuỷu, sẽ làm tăng số vòng quay của bơm chuyển nhiên liệu 4, do đó làm tăng áp suất nhiên liệu trên đường ống C, mặt khác van trượt ly tâm[r]

CHƢƠNG 1: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN (KTTT) 1.1 ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU KTTT GIAO TÂM

Cơ cấu KTTT giao tâm cấu mà đường xuyên tâm xi lanh trực giao với đường tâm trục khuỷu điểm

1.1.1 Sơ đồ cấu

a) b)

Hình 1.1 a) Mơ tả hoạt động động đốt trong; b) Sơ đồ động học cấu khuỷu trục truyền giao tâm

O - Giao điểm đường tâm xi lanh đường tâm trục khuỷu C - Giao điểm đường tâm truyền đường tâm chốt khuỷu B' - Giao điểm đường tâm xi lanh đường tâm chốt piston A - Vị trí chốt piston piston ĐCT

B - Vị trí chốt piston piston ĐCD R - Bán kính quay trục khuỷu (m) l - Chiều dài truyền (m) S - Hành trình piston (m)

x - Độ dịch chuyển piston tính từ ĐCT ứng với góc quay trục khuỷu  (m)  - Góc lắc truyền ứng với góc  (độ)

1.1.2 Xác định động học piston phƣơng pháp giải tích

a Chuyển vị piston

Từ hình 1.1 b) ta có chuyển vị x piston:

x= AO - (B'D+DO) = [(R+l) - (lcos+Rcos )] (1.1)

Đặt l R



 tham số kết cấu động

                        

R 1 cos 1cos x

Xét tam giác OCB', theo quan hệ lượng giác ta có:

DC = R.sin DC = l.sin Như vậy:     sin sin

cos 1sin2 rút ra: cos  12sin2 Khai triển nhị thức Niutơn rút gọn thay vào (1.1) ta có cơng thức gần đúng:

   



     

 1 cos2

4 cos

1 R

x (1.2)

b Vận tốc piston

Đạo hàm chuyển vị theo thời gian ta biểu thức xác định vận tốc:

       d dx dt d d dx dt dx v (1.3) Với: dt d 

 Vận tốc góc trục khuỷu

Công thức gần đúng: 

         

 sin2

2 sin

R

v (1.4)

Khi thiết kế động người ta thường quan tâm đến tốc độ trung bình piston:

(m/s) 30

n S

vtb  (một số tài liệu ký hiệu Cm)

Trong S: hành trình piston(m); n số vịng quay trục khuỷu (v/ph) Động tốc độ thấp có vtb 3,56,5 (m/s)

Động tốc độ trung bình có vtb 6,59 (m/s) Động tốc độ cao có vtb 9 (m/s)

c Gia tốc piston

       d dv dt d d dv dt dv j (1.5)

Công thức gần đúng: jR2coscos2 (1.6) Gia tốc j đạt cực trị khi:

sin sin2  R

d

dj  2    



tương ứng với: 0 

 j0 R2(1)

180 

 j180 R2(1)

          arccos ) ( R j      

 trị số tồn

 

1.1.3 Động học truyền

a Góc lắc truyền

) sin

arcsin( 



 (1.7)

b Vận tốc góc truyền

               cos cos d d dt d d d dt d tt ;        2 tt sin cos (1.8)

Khi  =  = 180, vận tốc góc truyền đạt cực trị ttmax  

c Gia tốc góc truyền

           d d dt d d d dt

d tt tt tt

tt 2 2 3

2 ) sin ( sin ) (        

 (1.9)

Khi  = 900  = 2700, gia tốc góc truyền đạt cực trị ttmax 2

1 1      

1.2 Động học cấu KTTT lệch tâm

Cơ cấu KTTT lệch tâm cấu mà đường tâm xi lanh trực giao với đường tâm trục khuỷu không gian cách trục khuỷu khoảng e

a (thường kí hiệu e): gọi độ lệch tâm, có giá trị e  5mm, k 0,04 0,2

R

e   

gọi độ lệch tâm tương đối

Gọi k R

e 

hệ số lệch tâm

Và

l R



 tham số kết cấu

l: chiều dài truyền

R bán kính quay trục khuỷu

Hình 1.2 Cơ cấu trục khuỷu truyền lệch tâm

1.2.1 Mục đích cấu KTTT lệch tâm

- Tăng hành trình nạp lý thuyết, để thời gian nạp kéo dài nhằm tăng lượng nạp - Tăng hành trình piston, tăng thể tích cơng tác giữ nguyên bán kính quay R đường kính xi lanh D

- Giảm lực ngang N tác dụng lên thành xi lanh hành trình sinh cơng, giảm va đập, giảm mài mịn nhóm Piston, xi lanh

- Giảm tốc độ piston gần ĐCT, q trình cháy hoàn thiện

- Tăng khoảng cách đường tâm trục khuỷu đường tâm trục cam nên khả bố trí dẫn động cấu dễ ràng

Nhược điểm:

- Lực quán tính chuyển động thẳng tăng lên dẫn đến tăng hao mịn chi tiết, ảnh hưởng xấu đến tính cân động

- Để đơn giản hơn, người ta chế tạo lệch tâm chốt piston cách đường tâm piston khoảng a Như vậy, đường tâm piston trùng với đường tâm xi lanh cấu KTTT giao tâm

Với mục đích giảm lực N hành trình sinh cơng nên độ lệch tâm ln phía chiều quay trục khuỷu Trong động tàu thủy có cấu đảo chiều không dùng cấu KTTT lệch tâm

1.2.2 Góc lệch truyền vị trí điểm chết

1 góc hợp truyền với đường tâm xi lanh piston ĐCT 2 góc hợp truyền với đường tâm xi lanh piston ĐCD

R l e sin 1  

 viết:

1 k sin 1      R l e sin 2   

 rút ra:

l k sin 2      

1.2.3 Động học piston cấu KTTT lệch tâm

Dựa vào cơng thức tính gần giá trị x, v, j cấu KTTT giao tâm có xét đến hệ số lệch tâm k

a Độ dịch chuyển piston

  

        

 (1 cos2 ) k sin

4 ) cos ( R x

b Vận tốc piston

  

     

 sin k cos

4 sin R v

c Gia tốc piston

J = R2(cos + cos2 + ksin)

1.2.4 Động học truyền cấu KTTT lệch tâm dạng xác

Sin = (sin - k)

a Góc lắc

 = arcsin[(sin - k] (1.10)

b Vận tốc lắc

           cos cos cos cos dt d

tt ; tt 2 2

) k (sin cos       

 (1.11)

c Gia tốc lắc

với

R a

k  hệ số lệch tâm;

l R

 

 

 3

2 2 2 2 tt ) k (sin ) k (sin cos ) k (sin sin                  

 (1.12)

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG

   



     

 cos2

4 cos R x

a Giải thích thành phần công thức

b Thành lập công thức xác định vận tốc piston Vận tốc trung bình pison xác định

c Thành lập công thức xác định gia tốc piston

3 Vẽ sơ đồ động học cấu khuỷu trục truyền giao tâm thời điểm góc quay trục khuỷu 15 độ, cho bán kính khuỷu 150mm, chiều dài truyền 500mm:

CHƢƠNG 2: ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN 2.1 CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN

2.1.1 Lực khí thể

Áp suất buồng cháy tác dụng lên đỉnh piston sinh lực khí thể:

MN D p P kt kt 

 (2.1)

Áp suất khí thể thường tính áp suất dư, đó:

0 kt p p

p   (MN/m2) (2.2)

pkt - Áp suất khí thể tính theo áp suất dư (MN/m

) p - Áp suất khí thể đồ thị cơng (MN/m2) p0 - Áp suất khí trời (MN/m2)

Khai triển đồ thị công p - V thành p -  lấy p0 làm trục ngang hệ toạ độ p0 - đồ thị khai triển lực khí thể pkt = f() Để tính lực khí thể nhân áp suất khí thể với diện tích đỉnh piston:

4 D p F p P kt p kt kt  

 (2.3)

Hình 2.1 Khai triển lực Pkt, Pj, P1 theo góc quay trục khuỷu

2.1.2 Lực quán tính chuyển động thẳng

Các khối lượng dùng xác định lực quán tính thường tính tốn theo đơn vị diện tích đỉnh piston thứ nguyên kg/m2

a Khối lƣợng quán tính chuyển động thẳng

Do khối lượng chi tiết chuyển động thẳng dọc theo xi lanh với gia tốc j gây

m = mnp+ m1 (2.4)

Khối lượng nhóm piston (kg):

mnp = mp + mch + msm + mvh + mg (2.5)

Piston (mp), chốt piston (mch), sécmăng (msm), vòng hãm (mvh), guốc piston (mg)

Thanh truyền chuyển động song phẳng bao gồm chuyển động thẳng theo đường tâm xi lanh chuyển động quay theo trục khuỷu Người ta thường thay khối lượng truyền nhiều khối lượng tương đương với điều kiện sau:

Tổng khối lượng phần khối lượng truyền Trọng tâm hệ thay trùng với trọng tâm thực truyền

Mơ men qn tính khối lượng thay so với trọng tâm mơ men qn tính thực khối lượng truyền với trọng tâm

Tương đương với biểu thức:

                  n i G i i n i i i n i tt i I r m r m m m (2.6)

ri : khoảng cách từ khối lượng thứ i đến trọng tâm

IG : Mơ men qn tính truyền

Trong thực tế thường thay khối lượng truyền hai khối lượng, đó:

mtt = m1 + m2 (2.7)

m1 - khối lượng truyền

tham gia chuyển động thẳng

m2 - khối lượng truyền

tham gia chuyển động quay Động Ô tô máy kéo: m1 = (0,2750,35)mtt

m2 = (0,650,725)mtt

Động tàu thuỷ, tĩnh tại: m1 = (0,350,4)mtt

m2 = (0,650,6)mtt

Khối lượng chuyển động thẳng cấu khuỷu trục truyền là:

m = mnp + m1 (2.8)

Một số trường hợp chia khối lượng truyền thành khối lượng, dùng

Hình 2.2 Chia khối lượng truyền thành khối lượng (ít dùng)

b Biểu thức xác định lực quán tính chuyển động thẳng

) 2 cos (cos mR mj

Pj   2   (2.9)

Lực chia làm hai thành phần: 

 

 mR cos

 

 

 mR cos2

Pj2 , chu kỳ biến thiên 1/2 vòng quay trục khuỷu (lực quán tính chuyển động cấp 2)

Qui ước dấu hai thành phần sau: Chiều quay lên (li tâm tâm trục khuỷu) chiều (-), ngược lại chiều dương (+)

Hình 2.3 Xét dấu lực qn tính chuyển động tịnh tiến

2.1.3 Lực quán tính ly tâm

a Khối lƣợng chuyển động quay

Bao gồm khối lượng chuyển động quay khuỷu trục truyền Khuỷu trục bao gồm: chốt khuỷu, má khuỷu, cổ trục sơ đồ hình 2.4

Hình 2.4 Qui dẫn khối lượng khuỷu trục

Phần chuyển động quay theo bán kính R phần khối lượng chốt khuỷu mck

Phần chuyển động quay theo bán kính  phần khối lượng má khuỷu mm Nếu qui khối lượng mm tâm chốt khuỷu ta phải thay khối lượng tương đương mmR:

R m

mmR  m  (2.10)

Khối lượng chuyển động quay khuỷu trục với bán kính quay R là:

mk = mck + 2mmR (2.11)

 -+ ĐCT ĐCD 270 90 360 180

Pj1=Ccos

C=mR2 o o o o  -+ ĐCT ĐCD 270 90 360 180

Pj2=Ccos2

Khối lượng chuyển động quay cấu khuỷu trục truyền là:

mR = mk + m2 (2.12)

b Biểu thức xác định lực quán tính ly tâm

2 R R m R

P   (2.13)

2.2 HỆ LỰC VÀ MOMEN TÁC DỤNG LÊN CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN

2.2.1 Hệ lực tác dụng cấu khuỷu trục truyền

Hình 2.5

Sơ đồ lực tác dụng lên cấu KTTT

Đặt hợp lực quán tính chuyển động tịnh tiến Pj lực khí thể Pkt P1 Lực P1 phân thành hai lực:

kt j P P

P  

N P

P1  tt  (2.14)

Lực ngang:

 P.tg

N 1 (2.15)

Lực dọc đường tâm truyền:

  cos 1 . P

Ptt 1 (2.16)

Lực Ptt lại phân thành hai thành phần:

         cos ) sin( P ) sin( P

T tt 1 (2.17)

         cos ) cos( P ) cos( P

Z tt 1 (2.18)

Lực T,Z,N có giá trị thay đổi theo góc quay trục khuỷu Biểu diễn lực đồ thị

Lực quán tính khối lượng chuyển động quay lực ly tâm có chiều li tâm giá trị không đổi:

2 R

R m R

P   (2.19)

2.2.2 Mô men quay trục khuỷu

M = R.T (MN.m) (2.20)

Mô men cân với mô men cản Mc lực cản lực ma sát chi tiết chuyển động tác dụng lên bánh đà mô men sinh mô men quán tính J0 tất chi tiết chuyển động quay với gia tốc  qui tâm trục khuỷu Do đó:

M = Mc + J0 (2.21)

x B O S A Z Ptt T N PR P1 Ptt



ĐCT

2.3 HỆ LỰC VÀ MÔ MEN TÁC DỤNG LÊN TRỤC KHUỶU ĐỘNG CƠ MỘT HÀNG XI LANH

2.3.1 Góc cơng tác

Là góc quay trục khuỷu ứng với khoảng thời gian hai lần làm việc hai xi lanh, định tính đồng q trình làm việc động nhiều xi lanh

Góc cơng tác xác định theo công thức sau:

i 180 ct  

 (2.22)

Góc lệch cơng tác khơng phụ thuộc vào thứ tự làm việc mà phụ thuộc vào số kỳ số xi lanh

Góc lệch khuỷu k góc lệch hai khuỷu (góc kết cấu), góc phụ thuộc vào thứ tự làm việc xi lanh Lựa chọn thứ tự làm việc phải đảm bảo: phụ tải cổ bé nhất, hiệu trình nạp thải cao nhất, kết cấu trục khuỷu đơn giản, dễ chế tạo Một kết cấu trục khuỷu dùng cho nhiều thứ tự làm việc khác

2.3.2 Hệ lực mô men tác dụng lên trục khuỷu động hàng xi lanh

Lực tiếp tuyến T, pháp tuyến Z, lực qn tính ly tâm PR

Mơ men khuỷu phía trước Mi-1, mơ men lực T thân khuỷu Mi, mô men cổ trục sau Mi

Hình 2.6 Sơ đồ lực mơ men tác dụng lên trục khuỷu

2.4 CÂN BẰNG ĐỘNG CƠ

2.4.1 Mục đích cân động

Khi động làm việc trạng thái ổn định, lực mômen tác dụng lên động không thay đổi trị số chiều tác dụng động gọi cân

Khi động làm việc trạng thái không cân bằng, lực tác dụng lên động thay đổi khiến cho bulông bệ bị nới lỏng, động rung động phát sinh tiếng gõ, gây nên va đập, mài mòn nhiều tượng xấu khác

Nguyên nhân động cân lực quán tính chuyển động tịnh tiến, lực quán tính chuyển động quay mômen chúng sinh chưa cân Chính lực, mơmen tác dụng lên bệ máy thân máy khiến động rung động Một nguyên nhân khác động tồn mômen lật MN, trị số mômen luôn thay đổi nên gây rung động Vì vậy, muốn động cân bằng, phải thiết kế cho hợp lực lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp Hợp lực lực quán tính quay Mơmen qn tính sinh Như vậy, điều kiện cân động đốt thể phương trình sau:

pj1 0, pj2 0, pk 0

Mj1 0, Mj2 0 , Mk 0 (2.23)

T

Mi-1

PK

Mi

Z

Để đạt điều kiện cân trên, nhà thiết kế thường tăng số xy lanh, lựa chọn thứ tự làm việc tối ưu dùng đối trọng lắp trục khuỷu Ngoài ra, sản xuất cần đảm bảo điều kiện sau:

- Trọng lượng nhóm piston lắp xy lanh phải - Trọng lượng truyền phải nhau, trọng tâm - Dùng cân tĩnh cân động để cân trục khuỷu bánh đà

- Đảm bảo tỉ số nén nhau, dung tích xy lanh giống cấu phân phối khí hệ thống nhiên liệu phải điều chỉnh quy định kỹ thuật

- Góc đánh lửa sớm, phun sớm phải giống

Dưới xem xét tính cân loại động

2.4.2 Cân động xy lanh

Trong động xy lanh tồn lực sau chưa cân bằng:

1 Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp 1: 



mR cos

Pj1 (2.24)

2 Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp 2: 

 

 mR cos2

Pj2 (2.25)

Ở hai công thức khơng có dấu (-) chiều lực qn tính quy ước Các lực quán tính Pj1, Pj2 tác dụng đường tâm xy lanh, trị số chiều phụ thuộc vào góc 

3 Lực quán tính khối lượng chuyển động quay:

PR mRR2 const (2.26)

Tác dụng tâm chốt khuỷu theo chiều ly tâm

4 Mômen lật MN = -M = T.R tác dụng lên thân máy theo chiều ngược với mơmen chính

5 Mônmen truyền (do quy dẫn hai khối lượng)

a Cân lực qn tính chuyển động tịnh tiến

Hình 2.7.a) Sơ đồ động xy lanh có lắp đối trọng b) Sơ đồ động cân Lăngxetcherơ

Nếu phương kéo dài má khuỷu, ta đặt khối lượng m (vừa khối lượng tịnh tiến động cơ) cách tâm O khoảng cách bán kính quay R trục khuỷu (hình 2.7a) trục khuỷu quay với vận tốc góc  khối lượng m sinh lực ly tâm:

2 đ mR

P   (2.27)

Phân lực Pđ đường tâm xy lanh:

    

mR cos180 mR cos

Pđ1 2 (2.28)

Do phân lực hồn tồn triệt tiêu lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp phương đường tâm xy lanh Tuy nhiên phương nằm ngang lại xuất phân lực khác Pđ là:

    

mR sin180 mR sin

Pđ2 2 (2.29)

Phân lực tác dụng khác phương với Pj1 cực trị biên độ lại Vì vậy, thực chất đơn lắp đối trọng m phương kéo dài má khuỷu khơng thể cân lực qn tính chuyển động tịnh tiến mà chuyển chiều tác dụng lực từ phương thẳng đứng sang phương nằm ngang Áp dụng nguyên tắc này, ta dùng đối trọng để chuyển chiều tác dụng lực quán tính chuyển động tịnh tiến: chuyển tồn chuyển phần thực dễ dàng thực tế Nhiều động xy lanh thường chuyển nửa lực quán tính chuyển động tịnh tiến phương nằm ngang

cơ cấu Lăngxétcherơ có kính thước nhau, bánh lắp trục khuỷu quay với tốc độ góc  nên bánh 3, lắp trục 5,6 quay tốc độ góc 

Trên cặp bánh lắp đối trọng có khối lượng md, làm việc lực ly tâm bánh bằng:

2 d kd 4m

P   (2.30)

Trong rn khoảng cách từ tâm đối trọng mđ đến tâm bánh

Do cấu Lăngxétcherơ dùng bánh lắp trục nên hợp lực tất phân lực Pkd nên phương thẳng đứng bằng:

 



4P 4m r cos

Rj1 kd d n (2.31)

Để cân hồn tồn lực qn tính chuyển động tịnh tiến cấp 1, ta thiết kế cho Rj1=Pj1 Từ rút khối lượng đặt bánh phải thoả mãn phương trình sau:

   

 cos mR cos r

m

4 d n 2 (2.32)

Vì vậy: n n d r mR cos r cos mR m     

 (2.33)

Các phân lực Pkđ phương nằm ngang tự triệt tiêu nên hợp lực phương nằm ngang khơng

Tương tự ta cân hồn tồn lực qn tính chuyển động tịnh tiến cấp cách lắp thêm hai cặp bánh có đường kính nhỏ nửa đường kính bánh để đạt tốc độ góc 2 Trên cặp bánh ta gắn đối trọng cho hợp lực chúng sinh phương thẳng đứng thoả mãn phương trình:

4Pđ2= Pj2

 

  

) cos2 mR cos2

2 ( r m

4 'd n' 2 (2.34)

Từ rút ra:

n ' d ' r 16 mR

m   (2.35)

Cơ cấu cân Lăngxétcherơ cân hồn tồn lực qn tính chuyển động tịnh tiến Nhưng cấu dùng nhiều bánh nên kết cấu không gọn nhẹ tổn hao công suất lớn nên thức tế động sử dụng Một vài loại động xy lanh dùng nông nghiệp D12, Đông phong, Yanmar… dùng cấu cân Lăngxétcherơ để cân lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp mà thơi

b Cân lực qn tính chuyển động quay

Nếu phương kéo dài má khuỷu ta đặt khối lượng vừa khối lượng mr cách tâm trục khuỷu khoảch cách R, quay trục khuỷu quay với vận tốc , khối lượng sinh lực ly tâm bằng:

R r

dk m R P

P    (2.36)

Thơng thường ta đặt đối trọng bán kính R ảnh hưởng đến kính thước cácte Đối trọng mrx thường đặt bán kính rx< R hình 2.8a trường hợp khối lượng đối trọng mrx phải thoả mãn điều kiện cân sau đây:

Pđk= Pk

mrxrx r R m   

Do đó: mrx= x r

r R m

Như vậy, đối trọng đặt phương đường tâm má khuỷu cân hồn tồn lực qn tính chuyển động quay

Hình 2.8 Sơ đồ bố trí đối trọng cân lực qn tính ly tâm Pk

c Cân mơmen lực mômen truyền

Trong động xy lanh, không cân mômen lật mà bệ máy chịu đựng Mômen lật cân với mômen lực siết bulông bệ máy tạo

Mômen truyền trị số nhỏ mà lại khó cân nên bỏ qua khơng xét

2.4.3 Cân động xy lanh

Động xy lanh thường dùng số ôtô vận tải nhỏ, xe môtô phân khối lớn Kết cấu trục khuỷu loại động thường bố trí theo kiểu sau đây:

a Hai khuỷu có góc cơng tác ct 360o

Tâm chốt khuỷu nằm đường thẳng nên coi tập hợp động xy lanh hoàn toàn giống Ở góc quay  hợp lực lực qn tính tăng lên gấp đơi so với lực quán tính chưa cân động xy lanh Trong trường hợp trục khuỷu hình 2.9 ta có:

Hình 2.9 Sơ đồ trục khuỷu động xy lanh có 360  ct     

Pj1 2Pj1 2mR 2cos

    

Pj2 2Pj2 mR 2cos

2 r k

k 2P 2m R

P   



(2.37)

Do bố trí khuỷu đối xứng qua đường trục thẳng góc với tâm cổ nên mơmen qn tính lực quán tính sinh tự cân

b Hai khuỷu có góc lệch khuỷu o ct 180



Pj2

Pj2

Pj1 Pj1

G a

b G Pk Pj1 Pj2 Pj2 Pj1 α

Hình 2.10 Sơ đồ trục khuỷu động xy lanh có ct 180



Loại trục khuỷu khuỷu nằm chung mặt phẳng đối xứng qua điểm O Động kì xy lanh dùng loại trục khuỷu có chu kì cơng tác không đều; thời gian lần nổ liên tiếp xy lanh tính theo góc quay trục khuỷu 1800-5400

Từ hình 2.10 ta thấy góc quay  ta có: lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp xy lanh ln ngược chiều Lực qn tính chuyển động tịnh tiến cấp chiều với

Vì vậy: Pj1 P1j1P2j2 0

Pj2 2Pj2 2mR2cos2 (2.38) Do lực Pj1 xy lanh ngược chiều nên chúng tạo mômen quán tính cấp

 

a.m.R cos

Mj1 (2.39)

Trong đó: a khoảng cách đường tâm xy lanh, ta dùng đối trọng để giảm nhẹ chuyển chiều tác dụng mômen Mj1 Hợp lực lực quán tính chuyển động tịnh tiến Pj2 khơng cân

     

Pj2 Pj2 mR 2cos2 (2.40)

- Hợp lực tác dụng mặt phẳng chứa đường tâm xy lanh gây dao động phương thẳng đứng Các lực Pj2 không gây mômen nên Mj2 0

- Hợp lực lực li tâm Pk=0 lực li tâm tác dụng lên chốt khuỷu ngược chiều nên chúng sinh mômen:

2.4.4 Cân động xy lanh

Động xy lanh dùng nhiều ôtô máy kéo Trục khuỷu động có khuỷu nằm mặt phẳng, góc cơng tác

180 

CT

 bố trí đối xứng hình vẽ

Hình 2.11 Sơ đồ trục khuỷu động kỳ xy lanh, thứ tự làm việc 1-3-4-2 có góc cơng tác CT 1800

Tính cân động xy lanh tương đối tốt Từ sơ đồ lực quán tính đặt đường tâm xy lanh tâm chốt khuỷu ta dễ dàng đến kết luận:

0 Pj1 

 ; Pj2 0; Pk 0; Mj1 0; Mj2 0; Mk 0

(2.42) Hợp lực lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp tính theo phương trình sau:

Do hệ lực đối xứng qua đường trục qua tâm O thẳng góc với đường tâm trục khuỷu nên tổng mơmen Nếu lấy mômen với điểm A ta có kết tương tự Ví dụ: Tính tổng mơmen qn tính cấp MJ1 theo cách lấy mơmen thành phần lực qn tính điểm A:

0 )] 360 cos( ) a b c ( ) 180 cos( ) a b c ( ) 180 cos( ) a c ( cos c [ mR

Mj1 0

                   (2.43) Trong a, b, c khoảng cách đường tâm xi lanh

Các mômen khác chứng minh tương tự Mặc dù MK=0 Nhưng để giảm tải trọng cho cổ giữa, người ta thường đặt cặp đối trọng má khuỷu để triệt tiêu mômen thành phần lực quán tính chuyển động quay Pk gây khuỷu - 2, -

                

Pj2 mR 2[cos2 cos2( 1800) cos2( 1800) cos2( 3600)] mR 2cos2

2.4.5 Cân động xy lanh

Hình 2.12 Sơ đồ trục động kỳ, xy lanh có thứ tự làm việc 1-5-3-6-2-4; góc cơng tác ct 1200

0 P(3)j1 

 ; P(3)j2 0 ; P(3)k 0 (2.44)

Nên động xy lanh đương nhiên có:

0 P(6)j1 

 ; P(6)j2 0; P(6)k 0 (2.45)

ở động xy lanh mơmen qn tính chưa cân bằng:

M(3)j1 0 ; M(3)j2 0 ; M(3)k 0 (2.46)

Nhưng động xy lanh khuỷu bố trí đối xứng nên mơmen qn tính triệt tiêu lẫn Nên ta viết:

0 M(6)j1

 ; M(6)j2 0; M(6)k 0 (2.47)

Do ta thấy tính cân động xy lanh tốt Động vận hành ổn định rung động, lực tác động móng nhỏ

CÂU HỎI ƠN TẬP CHƢƠNG

1 Cho động kì xilanh, có đường kính xi lanh D = 80 mm, tỷ số nén  = 8, hành trình piston S = 72 mm, tốc độ động n = 2500 v/ph, chiều dài truyền L = 144 mm Khối lượng nhóm chi tiết chuyển động tịnh tiến m = kg, khối lượng quy dẫn truyền đầu to m2 = 0,7 kg, mch = 0,4 kg, mmkqd = 0,2 kg Xác định:

a) Thể tích cơng tác Vh thể tích buồng cháy Vc

b) Tham số kết cấu , tốc độ góc

c) Lực qn tính ly tâm PR, lực qn tính chuyển động tịnh tiến Pj góc quay trục

khuỷu 300 (cho cơng thức tính gia tốc jR2coscos2)

2 Vẽ sơ đồ lực mômen tác dụng lên cấu khuỷu trục truyền, tính lực mô men tác dụng lên cấu khuỷu trục truyền động bốn kỳ xi lanh, cho biết:

- Góc quay trục khuỷu thời điểm 30 độ, áp suất khí thể thời điểm 4MN/m2, đường kính piston 50mm, bán kính quay trục khuỷu 200mm, tham số kết cấu động 0.25, tốc độ động 2000 vịng/phút

- Khối lượng: Nhóm piston 0,3kg, nhóm truyền 0,6kg, trục khuỷu: má khuỷu, chốt khuỷu có khối lượng quy dẫn bán kính R 1kg

- Cơng thức tính gia tốc jR2coscos2

a Trình bày khái niệm cân động cơ, mục đích Nếu động khơng cân tốt nào?

Chƣơng 3: KẾT CẤU NHÓM PISTON

Nhóm piston gồm piston, chốt piston séc măng

3.1 PISTON

Hình 3.1 Hình dạng bên số loại piston

3.1.1 Điều kiện làm việc vật liệu chế tạo piston

a Điều kiện làm việc piston

Piston có điều kiện làm việc nặng nhọc vừa chịu tải trọng học vừa chịu tải trọng nhiệt Ngồi piston cịn chịu ma sát ăn mịn

- Tải trọng học lớn thay đổi:

Trong q trình cháy, khí hỗn hợp cháy sinh áp suất lớn buồng cháy, chu kỳ cơng tác áp suất khí thể thay đổi lớn lực khí thể có tính chất va đập

- Tải trọng nhiệt lớn thay đổi:

Trong trình cháy piston trực tiếp tiếp xúc với sản vật cháy có nhiệt độ cao từ 2300K2800K

- Ma sát ăn mòn:

Trong trình làm việc piston chịu ma sát lớn thiếu dầu bôi trơn lực ngang N ép piston vào xi lanh, ma sát lớn piston bị biến dạng Ngoài đỉnh piston tiếp xúc trực tiếp với sản vật cháy nên bị sản vật cháy ăn mòn

b Vật liệu chế tạo piston

Vật liệu chế tạo piston phải có độ bền cao, chịu nhiệt độ cao, độ biến dạng dài nhỏ, ma sát nhỏ, khối lượng riêng nhỏ, phải có hệ số dẫn nhiệt lớn Tất nhiên khơng có loại vật liệu đáp ứng đồng thời yêu cầu trên:

- Gang: thường dùng gang xám, gang dẻo, gang cầu Gang có sức bền học cao, hệ số giãn nở dài nhỏ nên khó bị bó kẹt, dễ chế tạo rẻ, nhiên gang nặng nên lực quán tính piston lớn Do đó, gang dùng chế tạo piston động tốc độ thấp, mặt khác hệ số dẫn nhiệt gang nhỏ nên nhiệt độ đỉnh piston cao

- Thép: thép có sức bền cao nên piston nhẹ Tuy nhiên, hệ số dẫn nhiệt nhỏ đồng thời khó đúc nên dùng Một số hãng sử dụng thép để chế tạo piston Ford (Mỹ) hay Junker (Đức) chiến tranh giới thứ hai

Hình 3.2 Hợp kim nhơm có chứa phần tử silic

- Một số động xăng dùng piston ma sát thấp, làm hợp kim nhơm có chứa thành phần silic Sau đúc gia công bề mặt xong người ta dùng hố chất để ăn mịn phần nhơm bề mặt thân, làm xuất phần tử silic cứng, chịu mịn, giảm ma sát nhơm

3.2.1 Kết cấu piston

a Các phần piston

Piston gồm ba phần chính:

Hình 3.3 Các phần piston

1 Đỉnh piston; Đầu piston; Thân piston; Rãnh lắp xéc măng khí; Rãnh lắp xéc măng dầu; Bệ chốt piston; Chân piston; Vùng đai xec măng

- Đỉnh piston:

Là phần piston, với xi lanh nắp máy tạo thành buồng cháy

- Đầu piston:

Bao gồm đỉnh piston vùng đai lắp xéc măng dầu xéc măng khí làm nhiệm vụ bao kín buồng cháy

- Thân piston:

Phần phía rãnh xéc măng dầu cuối đầu piston làm nhiệm vụ dẫn hướng cho piston

b Phân tích đặc điểm kết cấu piston * Kết cấu đỉnh

piston:

Đỉnh piston có kết cấu đa dạng gồm đỉnh đỉnh lồi đỉnh lõm

- Đỉnh bằng: loại phổ biến nhất, có diện tích chịu nhiệt bé có kết cấu đơn giản dễ chế tạo

Hình 3.4 Các dạng đỉnh piston động xăng động diesel

- Đỉnh lồi: có độ cứng vững cao, khơng cần bố trí đường gân phía đỉnh nên trọng lượng piston giảm, kết muội than bề mặt chịu nhiệt độ lớn nên có ảnh hưởng xấu tới trình làm việc piston

Hình 3.5 Dịng nhiệt truyền piston

* Kết cấu đầu piston:

Nhiệm vụ chủ yếu đầu piston bao kín nơi bố trí rãnh xéc măng, số lượng rãnh xéc măng khí chọn từ 25, số lượng rãnh xéc măng dầu từ 1

Để giảm nhiệt cho xéc măng khí thứ cần bố trí xéc măng khí thứ gần khu vực nước làm mát tốt Chọn số xéc măng khí theo nguyên tắc: áp suất khí thể cao, tốc độ thấp, đường kính xi lanh lớn chọn số xéc măng khí nhiều

- Kết cấu thân piston:

Thân piston có tác dụng dẫn hướng cho piston chuyển động xi lanh chịu lực ngang N Để dẫn hướng tốt va đập khe hở thân piston xi lanh cần phải bé Chiều dài thân lớn dẫn hướng tốt áp suất tác dụng lên piston nhỏ, piston bị mịn Tuy nhiên, thân dài khối lượng piston lớn ma sát lớn

* Vị trí lỗ bệ chốt:

Khi chịu lực ngang chốt piston đặt thân trạng thái tĩnh áp suất phân bố Nhưng piston chuyển động lực ma sát tác dụng làm cho piston có xu hướng quay quanh chốt nên áp suất piston nén xi lanh phân bố khơng Vì thường đặt chốt vị trí cao hơn:

hchốt = (0,6 0,74)Hthân

Hình 3.6 Vị trí lỗ bệ chốt piston

e =1,5 ÷ 2,5 mm

Khi piston đặt lệch lực ngang phụ chuyển sang lực ngang vào cuối kì nén, gảm va đập

Hình 3.7 Sự tạo thành tiếng gõ piston đổi hướng

* Hình dạng thân piston:

Thân piston thường hình trụ mà tiết diện ngang thường có dạng ô van vát hai đầu bệ chốt piston Phải làm để piston bị biến dạng lực khí thể PZ, lực ngang N nhiệt tác dụng piston khơng bị bó kẹt xi lanh

Cả ba nguyên nhân làm cho piston biến dạng thành hình ơvan (trục lớn trùng với đường tâm chốt piston) Kết làm cho piston bị bó xi lanh

Để khắc phục làm thân piston có dạng van sẵn mà trục ngắn trùng với đường tâm chốt, tiện vát bớt mặt thân piston phía hai đầu bệ chốt

Hình 3.9 Trạng thái biến dạng piston chịu nhiệt, lực khí thể PZ lực ngang N

Hình 2.10 : Kết cấu độ côn ô van pitton

Hình 3.11 Dạng thân piston tiết diện ngang bệ chốt piston

t p z

- Chân piston:

Hình 3.12 Chân piston Hình 3.13 Kích thước phần piston

c Các biện pháp giảm nhiệt cho piston s c m ng

- Thiết kế đỉnh piston tương đối dày, bán kính góc lượn phần đỉnh phần đai xéc măng tương đối lớn, đai xéc măng tương đối dày để dẫn nhiệt xuống phần thân thuận lợi, kết cấu đỉnh piston có góc lượn lớn thích hợp với loại piston hợp kim nhẹ Nó đảm bảo tản nhiệt tốt nhiệt độ phần đỉnh piston hợp kim nhẹ giảm xuống thấp

Hình 3.14 Kết cấu đầu piston a Phần chuyển tiếp đỉnh đầu có bán kính R lớn

b Dùng gân tản nhiệt đỉnh piston

c Dùng rãnh ngăn nhiệt để giảm lượng nhiệt truyền cho xéc măng thứ nhất

d Làm mát đỉnh piston động ôtô IFAW50 Trong động cơ cỡ lớn, đỉnh piston làm mát dầu lưu thông

- Thiết kế đỉnh mỏng có gân tản nhiệt phía đỉnh để tăng diện tích tiếp xúc với khơng khí làm cho nhiệt lượng truyền cho khơng khí phía piston nhiều Gân tản nhiệt cịn làm tăng độ cứng vững đỉnh đầu piston

- Dùng rãnh tránh nhiệt nhiệt lượng phần đỉnh piston tản xuống xéc măng phía dưới, bảo vệ xéc măng khí thứ khỏi q nóng Vị trí xéc măng khí thứ tốt bố trí gần khu vực nước làm mát tốt Tuy nhiên, bố trí xéc măng khí thứ lùi sâu xuống chỗ gần nước làm mát phần đầu piston nặng nên khó thực

Hình 3.16 Vị trí xéc măng khí thứ

- Trong động tĩnh cỡ lớn, thường dùng cách đưa dầu nhờn vào phía đỉnh piston để làm mát đỉnh, hiệu lớn kết cấu phức tạp

- Dùng hợp kim nhơm có hệ số dẫn nhiệt cao để giảm nhiệt độ piston Gia cơng đỉnh piston bóng láng giảm truyền nhiệt từ khí cháy đến đỉnh

piston làm piston đỡ nóng

Hình 3.17 Làm mát dầu lưu thông

d Các biện pháp chống bó kẹt

Đối với piston hợp kim nhôm, hệ số giãn nở dài lớn nên dễ xảy bó kẹt Để khắc phục tượng bó kẹt piston người ta sử dụng biện pháp sau:

- Chế tạo piston có dạng van, trục ngắn trùng với tâm chốt

- Tiện vát mặt bệ chốt để lại cung 0

180

90 



 để

chịu lực mà không ảnh hưởng nhiều đến phân bố lực

- Xẻ rãnh giãn nở thân piston Khi xẻ rãnh người ta không xẻ hết để đảm bảo độ cứng vững cần thiết thường xẻ chéo để tránh cho xylanh bị gờ xước

Hình 4.18 Các biện pháp chống bó kẹt

Khi lắp phải ý để bề mặt thân xẻ rãnh phía lực ngang N nhỏ Loại piston có ưu điểm khe hở lúc nguội nhỏ, động không bị gõ, khởi động dễ dàng Nhưng xẻ rãnh, độ cứng vững piston giảm nên phương pháp sử dụng động xăng

3.2 XÉC MĂNG

Compression ring types

Oil ring types Ring diameter

Ring side

Ring face

Joint

Width

Tangential Tension Diametral Tension Radial thickness

Oil vents

Contacting lands Channel

Piston Combustion

gas

C

y

lin

d

er

Oil

C

y

lin

d

er

Piston

Hình 3.19 Kết cấu xéc măng

3.2.1 Điều kiện làm việc vật liệu chế tạo x c m ng

Xéc măng khí có nhiệm vụ bao kín buồng cháy, ngăn khơng cho khí cháy lọt xuống te, cịn xéc măng dầu có nhiệm vụ ngăn khơng cho dầu nhờn sục lên buồng cháy

a Điều kiện làm việc

Xéc măng khí làm việc điều kiện chịu nhiệt độ cao, áp suất va đập lớn, ma sát mài mòn nhiều chịu ăn mòn hố học Ngồi động làm việc xéc măng chịu ứng suất uốn

b Vật liệu chế tạo x c m ng

Với điều kiện làm việc xéc măng nên vật liệu chế tạo xéc măng phải có đầy đủ tính chất sau:

- Có sức bền độ đàn hồi cao ổn định điều kiện nhiệt độ cao - Có khả rà khít với mặt xi lanh cách nhanh chóng

Chọn gang hợp kim làm vật liệu chế tạo xéc măng có nhiều ưu điểm mà loại vật liệu khác khơng có như:

- Nếu mặt ma sát bị cào xước trình làm việc, vết xước dần, mặt ma sát khôi phục cũ

- Gơraphit hợp kim gang có khả bơi trơn mặt ma sát, làm giảm hệ số ma sát

- Ít nhạy cảm với ứng suất tập trung sinh vùng có vết xước

3.2.2 Kết cấu x c m ng

Xéc măng có kết cấu đơn giản Nó có dạng vịng, hở miệng Đường kính D xéc măng đường kính ngồi xéc măng trạng thái lắp ghép xi lanh Mặt mặt đáy, mặt mặt lưng mặt mặt bụng, chiều dày xéc măng khoảng cách hai mặt đáy

Theo nhiệm vụ xéc măng chia làm hai loại xéc măng khí xéc măng dầu Tuỳ theo phân bố áp suất xéc măng mà xéc măng có xéc măng đẳng áp khơng đẳng áp Do xéc măng đẳng áp bị mịn khơng khu vực gần miệng xéc măng bị mòn nhiều hơn, cịn xéc măng khơng đẳng áp xéc măng trạng thái tự có hình dạng định gia cơng theo phương pháp đặc biệt để có áp suất phần miệng xéc măng tương đối lớn, loại xéc măng sau thời gian sử dụng áp suất phần miệng có giảm giảm loại xéc măng đẳng áp Cho nên xéc măng không đẳng áp dùng nhiều

Hình 3.20 Xéc măng

1 Mặt đáy; Mặt lưng; Mặt bụng; Phần miệng; Khe hở miệng trạng thái

lắp ghép

a Kết cấu x c m ng khí

Xéc măng khí có nhiều kiểu tiết diện khác Ta chọn xéc măng có tiết diện kiểu hình thang hình 3.21 Bởi loại có kết cấu đơn giản lắp vào xi lanh mặt lưng bị vanh lên thành mặt cơn, xéc măng tiếp xúc với xi lanh phần mặt lưng xéc măng Vì áp suất tiếp xúc cao, lọt khí chóng rà khít

Hình 3.22 Biến dạng tiết diện xecmăng không đối xứng lắp vào xi lanh Và khe hở tăng lên piston đổi phía tiếp xúc

Hình 3.23 Miệng xéc măng khí Hình 3.24 Phân bố áp suất xéc măng đẳng áp xéc măng không đẳng áp a Phân bố áp suất xéc măng b Phân bố áp suất xéc măng bị mòn

1 Xéc măng không đẳng áp 2 Xéc măng đẳng áp

Hình 3.25 Xéc măng có thép vịng đồng vịng thiếc

Hình 3.26 Cố định xéc măng động kỳ 1 piston; Chốt; Xéc măng.

b Kết cấu x c m ng dầu

Hình 3.28 Kết cấu xecmăng dầu Hình 3.29 Xéc măng dầu tổ hợp vịng lị xo đệm 1 Xi lanh; Xéc măng; Vòng đệm đàn hồi; piston

Kết cấu xéc măng dầu có nhiều loại khác Các loại tiết diện hình thang, lưỡi dao, xéc măng tổ hợp dạng nhằm mục đích nâng cao áp suất tiếp xúc vách xi lanh

Hình 3.30 Lỗ dầu piston séc măng

- Xéc măng dầu thường có - cho piston, lắp bên xéc măng khí (trong khu vực phần dẫn hướng piston) Trên xéc măng dầu có phay rãnh dầu Xéc măng dầu kép hai xéc măng chồng lên nhau, rãnh thoát dầu nằm mặt tiếp xúc hai mặt xéc măng Một số động dùng xéc măng tổ hợp, hình 3.31b gồm hai vịng phẳng dẹt thép, hai vịng banh uốn sóng (một banh hướng kính banh hướng trục) Các vịng banh nhằm làm tăng lực tỳ vòng phẳng dẹt lên thành rãnh lên mặt gương xy lanh Nhờ tiếp xúc tốt hai vòng phẳng khiến xéc măng tổ hợp tiết kiệm dầu bôi trơn

Ngày người ta dùng xéc măng dầu tổ hợp gồm phần: Hai vòng phẳng phía và vịng banh đặt (banh hướng trục hướng kính xylanh), hình 3.32 Do có lị xo hình sóng ép hai vòng thép lên mặt đầu rãnh nên xéc măng dầu tổ hợp có tác dụng ngăn dầu giảm va đập tốt

Hình 3.32 Xéc măng dầu tổ hợp

c Khe hở miệng x c m ng

Với D đường kính ngồi xéc măng, tính khe hở miệng xéc măng sau:

Hình 3.33 Khe hở miệng xéc măng Miệng cắt thẳng

Xéc măng khí:

1000 D Kk 

Xéc măng dầu:

1000 D Kd  Miệng cắt xiên góc α

Xéc măng khí: K'k = Kksinα Xéc măng dầu: K'd = Kdsinα

d Lắp gh p s c m ng biện pháp nâng cao tuổi thọ

- Khi lắp xéc măng vào xy lanh cần làm cho miệng xéc măng đặt so le quanh chu vi, nhằm làm giảm lọt khí nhờ kéo dài hành trình dịng khí lọt

3.3 CHỐT PISTON

3.3.1 Nhiệm vụ, điều kiện làm việc vật liệu chế tạo chốt

a Nhiệm vụ

Chốt piston chi tiết nối piston truyền Tuy có kết cấu đơn giản chốt piston có vai trị quan trọng để bảo đảm điều kiện làm việc bình thường động

b Điều kiện làm việc

Chốt pison chịu lực va đập tuần hoàn, chịu mài mòn, chịu lực ma sát, chịu nhiệt độ cao điều kiện bơi trơn khó khăn

c Vật liệu chế tạo chốt piston

Chốt piston thường chế tạo từ thép cacbon thép hợp kim có thành phần Crơm, Mangan với thành phần cacbon thấp để tăng độ cứng vững cho bề mặt, tăng sức bền mỏi, chốt thấm than, Xianua hố, tơi cao tần mài bóng

3.3.2 Kết cấu chốt piston

Kết cấu chốt piston đơn giản, chốt piston có dang hình trụ rỗng (mặt ngồi hình trụ, mặt rỗng để làm nhẹ chốt)

Hình 3.34 Chốt piston

3.3.3 Các phƣơng pháp lắp gh p chốt piston

a Cố định chốt piston đầu nhỏ truyền

b Lắp cố định chốt piston bệ chốt piston

Hình 3.36 Lắp cố định chốt piston bệ chốt piston

c Chốt piston lắp gh p tự

Hình 3.37 Chốt piston lắp ghép tự

Do mối ghép động nên phải giải bôi trơn cho mối ghép Sau số phương án dùng thực tế Đối với bệ chốt thường khoan lỗ để dẫn dầu xéc măng dầu gạt về, hình 3.38a Hoặc khoan lỗ hứng dầu, hình 3.38b Cịn truyền, để bơi trơn người ta dùng lỗ hứng dầu, hình 3.38c bôi trơn cưỡng kết hợp với làm mát đỉnh piston dầu có áp suất cao dần từ trục khuỷ dọc theo thân truyền dùng động tơ IFAW 50 Zil130, hình 3.38d,e

3.3.4 Tải trọng biến dạng chốt piston

Hình 3.39 Ảnh hưởng dạng mép lỗ bệ chốt ứng suất tập trung chốt piston chịu uốn a) Lỗ không vát mép, b) Mép lỗ có góc lượn nhỏ; c) Lỗ có vát mép

d) Lỗ có vát mép bên ngồi có rãnh; e) Dạng mép lỗ có ứng suất tập trung nhỏ

Hình 3.40

Lỗ hứng dầu bơi trơn cho bệ chốt Hình 3.41 Sơ đồ lắp ghép trạng thái chịu lực chốt piston

Hình 3.42 Biến dạng chốt piston Hình 3.43 Quy luật phân bố lực chốt piston

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG

1 Nêu biện pháp giảm nhiệt chống bó kẹt cho piston, séc măng?

2 Nêu biện pháp lắp ghép chốt piston với đầu nhỏ truyền piston, trình bày ưu nhược điểm phương pháp lắp ghép đó?

4 Trình bày cách tính khe hở miệng séc măng

CHƢƠNG 4: KẾT CẤU NHÓM THANH TRUYỀN

Nhóm truyền gồm: Thanh truyền, bạc đầu to bu lông truyền

4.1 THANH TRUYỀN

4.1.1 Nhiệm vụ, điều kiện làm việc truyền

Nhiệm vụ:

- Thanh truyền dùng để nối piston trục khuỷu

- Biến chuyển động tịnh tiến piston thành chuyển động quay trục khuỷu ngược lại

Điều kiện làm việc:

- Chịu tác động lực khí thể

- Chịu tác động lực quán tính nhóm piston - Chịu tác động lực qn tính nhóm truyền

Các tải trọng tải trọng động, tác động đến truyền

Vật liệu chế tạo truyền:

Vật liệu chế tạo truyền phải có độ bền học, độ cứng vững cao, thông thường thép bon thép hợp kim:

- Loại động tĩnh tàu thuỷ, động tốc độ thấp thường dùng thép bon: 30, 35, 40, 45

- Loại động ô tô máy kéo động tốc độ cao thường dùng loại thép hợp kim: 40Cr, 40CrNi, 40CrMo, 18CrNi

Do tình trạng chịu lực phức tạp nên truyền chế tạo phương pháp rèn khuôn

4.1.2 Phân loại

Thanh truyền phân làm ba loại sau đây:

a Thanh truyền đơn

Thanh truyền đơn sử dụng động hàng xi lanh động chữ V kiểu truyền song song (tức hai truyền giống lắp chốt khuỷu)

b Thanh truyền kép

Hình 4.1 Thanh truyền kép

(thanh tuyền truyền trung tâm)

Loại truyền kép dùng cho động chữ V Thanh truyền có dạng chạc Thanh truyền trung tâm lắp vào chạc truyền Vì đầu to truyền trung tâm thường mỏng Bạc lót dùng cho loại truyền tráng hợp kim chịu mòn hai mặt Một mặt ăn khớp với chốt khuỷu cịn mặt ngồi ăn khớp với đầu to truyền trung tâm

Động học, động lực học hai truyền hai hàng xi lanh giống chốt khuỷu ngắn chốt khuỷu truyền lắp

Nhược điểm:

Chế tạo phức tạp, dùng bạc lót có kết cấu đặc biệt mặt mặt mặt làm việc bạt lót khó chế tạo

c Thanh truyền truyền phụ

Loại thường dùng cho động chữ V động hình Đặc điểm bật truyền phụ không lắp chốt khuỷu mà lắp chốt đầu to truyền Trong động hình sao, đầu to truyền có nhiều chốt, chốt lắp truyền phụ

Hình 4.2 Thanh truyền truyền phụ Ưu điểm: kết cấu nhỏ gọn, nhẹ,

giảm kích thước trọng lượng động cơ, đồng thời đảm bảo độ cứng vững đầu to truyền

Nhược điểm: động học piston truyền hàng xi lanh không giống nhau, làm việc, truyền cịn chịu thêm mơ men uốn truyền phụ gây

Hình 4.3 Thanh truyền truyền phụ dùng động chữ V

Trong động hình truyền xi lanh nằm chung chốt khuỷu nên không dùng kiểu truyền lắp truyền trung tâm Chốt khuỷu dài nên độ cứng vững kém, giảm khả chịu lực trục khuỷu

Trong động hình dùng cấu truyền lắp nhiều truyền phụ, truyền có kích thước lớn có độ cứng vững cao nên đầu to truyền có nhiều chốt lắp nhiều

thanh truyền phụ Thanh truyền truyền phụ động hình saoHình 4.4

4.1.3 Kết cấu truyền đơn

a Đầu nhỏ truyền

Đầu nhỏ truyền: Lắp ghép chốt piston Kết cấu đầu nhỏ

thanh truyền phụ thuộc vào kích thước chốt piston phương pháp lắp ghép chốt piston với đầu nhỏ truyền

- Đầu nhỏ truyền có dạng hình trụ rỗng

- Thanh truyền động cỡ lớn thường dùng đầu nhỏ dạng cung trịn đồng tâm, đơi dùng kiểu ô van để tăng độ cứng

đầu nhỏ Hình 4.6 Kết cấu dạng đầu nhỏ truyền

- Trong động máy bay, động xăng dùng tơ, đầu nhỏ truyền có dạng hình trụ mỏng

- Khi lắp chốt piston tự do: Do có chuyển động tương đối chốt piston đầu nhỏ nên phải ý bôi trơn mặt ma sát

Dầu bôi trơn đưa lên mặt chốt piston bạc lót đầu nhỏ đường dẫn dầu khoan dọc theo thân truyền

Hình 4.7 Kết cấu đầu nhỏ truyền đầu nhỏ lắp ghép tự do

Trong động ô tô máy kéo động nhỏ, bạc lót đầu nhỏ bơi trơn theo kiểu hứng dầu vung té

Trong động hai kỳ đầu nhỏ truyền ln chịu nén, dầu bơi trơn đưa lên bề mặt chốt piston phải có áp suất cao để giữ dầu bôi trơn, bạc lót đầu nhỏ truyền thường có rãnh chéo để chứa dầu nhờn

Ở số động hai kỳ tốc độ cao áp suất mặt chốt lớn khó bơi trơn nên người ta thường khơng dùng bạc lót mà dùng

bi đũa Hình 4.9 Đầu nhỏ truyền dùng ổ bi đũa (ổ kim)

Trong động làm mát đỉnh piston cách phun dầu nhờn vào mặt đỉnh piston, đầu nhỏ truyền phải bố trí lỗ phun dầu Dầu sau bôi trơn bề mặt bạc lót chốt piston phun qua lỗ phun vào mặt đỉnh piston để làm mát đỉnh

Trên đầu nhỏ kiểu lắp động (lắp tự do) có bạc đồng ép chặt vào lỗ đầu nhỏ Sau gia cơng xác, đảm bảo khe hở bạc chốt piston có trị số:

 = (0,0004  0,0015)dcp;

dcp - đường kính chốt piston

Chiều dày bạc đồng thường vào khoảng (0,08  0,085)dcp - Khi chốt piston lắp cố định chốt đầu nhỏ:

Có hai kiểu: lắp đối xứng không đối xứng

Trường hợp khác dùng đầu nhỏ dạng hình cầu, khơng có chốt piston dùng động tàu thuỷ

Hình 4.11 Đầu nhỏ truyền dạng hình cầu

b Thân truyền

Thân truyền: Là phần truyền nối đầu nhỏ đầu to Kết cấu thân truyền phụ thuộc vào tiết diện ngang thân truyền

- Loại thân truyền có tiết diện trịn: Thường dùng động tĩnh tàu thuỷ tốc độ thấp

Hình 4.12 Tiết diện thân truyền

Ưu điểm loại dễ chế tạo theo phương pháp rèn tự dễ gia công Khuyết điểm loại thân truyền sử dụng vật liệu không hợp lý

- Thân truyền có tiết diện chữ I: Được dùng nhiều động ô tô máy kéo loại động cao tốc Loại thân có tiết diện sử dụng vật liệu hợp lý, thường chế tạo theo phương pháp rèn khn, thích hợp với phương án sản xuất lớn

Ở vài động nhiều hàng xi lanh, dùng loại truyền có tiết diện chữ H để tăng bán kính chuyển tiếp từ thân đến đầu to truyền nhằm tăng độ cứng vững thân truyền

- Thân truyền có tiết diện hình chữ nhật hình van: Thường dùng động mô tô, xuồng máy, động cỡ nhỏ Loại thân kết cấu đơn giản dễ chế tạo

Đôi để tăng độ cứng vững dễ khoan đường dầu bơi trơn, thân truyền có gân gia cố suốt chiều dài thân

Đường kính lỗ dẫn dầu thường 48 mm Đường kính lỗ dẫn dầu phải bảo đảm cung cấp đầy đủ lượng dầu bơi trơn nhanh chóng đưa dầu lên bôi trơn khởi động

Chiều rộng h thân truyền tăng dần từ đầu nhỏ lên đầu to để phù hợp với quy luật phân bố lực quán tính tác dụng lên thân truyền mặt phẳng lắc Lực quán tính phân bố theo quy luật hình tam giác

c Đầu to truyền

Đầu to truyền: Lắp ghép truyền với chốt khuỷu

Yêu cầu:

- Có độ cứng vững lớn để bạc lót khơng bị biến dạng

- Kích thước nhỏ gọn, để:

+ Lực quán tính chuyển động quay nhỏ;

+ Giảm kích thước hộp trục khuỷu

- Chỗ chuyển tiếp thân đầu to phải có góc lượn lớn để giảm ứng suất tập trung

- Dễ lắp ghép cụm piston truyền với trục khuỷu

Kết cấu:

Hình 4.13 Kết cấu cố định bạc lót đầu to truyền

Vấu lưỡi gà định vị; Bạc lót

- Để lắp ráp với trục khuỷu cách dễ dàng đầu to truyền thường cắt làm hai nửa lắp ghép với bulơng hay vít cấy Do bạc lót phải chia làm hai nửa phải cố định lỗ đầu to truyền (Hình 4.13) thể dạng kết cấu gọi kiểu vấu lưỡi gà

- Đối với động cỡ lớn, để dễ chế tạo người ta chế tạo đầu to truyền riêng lắp với thân truyền (hình 4.14a) Bề mặt lắp ghép thân đầu to truyền lắp đệm thép dày 520 mm để điều chỉnh tỷ số nén cho đồng thành xylanh

Trong số trường hợp kích thước đầu to lớn nên đầu to truyền chia làm nửa mặt phẳng chéo để bắt lọt vào xylanh lắp ráph, nh 4.14b Khi mối ghép phải có kết cấu chịu lực cắt thay cho bulơng truyền vấu khía

- Để giảm kích thước đầu to truyền có loại kết cấu lề hãm chốt côn, hình 4.14c

- Một số động kỳ cỡ nhỏ có truyền khơng chia làm hai nửa phải dùng ổ bi đũa, hình 4.14d lắp dần viên

- Một số động xylanh kiểu chữ V hình sao, truyền hai hàng xylanh khác nhau, truyền phụ không lắp trực tiếp với trục khuỷu mà lắp với chốt phụ truyền chính, hình 4.14e

- Hai truyền lắp lồng với trục khuỷu nên truyền có đầu to dạng hình nạng, hình 4.14f

Hình 4.14 Một số dạng đầu to thay truyền dùng ô tô máy kéo

- Hình 4.14a,b phổ biến tăng tiết diện truyền, tăng đường kính trục cơ, dễ tháo lắp

Hình 4.15 Đầu to truyền động ô tô, máy kéo động tĩnh

Kích thước đầu to truyền phụ thuộc vào đường kính chiều dài chốt khuỷu

Hình 4.16

a Đầu to truyền cắt vát theo góc 450 b Đầu to truyền cắt vát theo góc 00

Hình 4.17

Hình 4.18 Đầu to truyền dùng chốt cơn Hình 4.19 Dịch tâm lỗ bu long

b Cách lắp ráp truyền đầu to nguyên

Hình 4.20 a Thanh truyền động mô tô, đầu to nguyên (không cắt rời)

4.2 BẠC ĐẦU TO 4.2.1 Nhiệm vụ

Giảm ma sát dễ thay trình sửa chữa, giảm giá thành chế tạo động

4.2.2 Vật liệu chế tạo

u cầu vật liệu:

- Có tính chống mòn, hệ số ma sát nhỏ - Sức bền nhiệt cao dẫn nhiệt tốt - Dễ rà khít với bề mặt trục

- Dễ đúc bám chặt vào vỏ thép

Bạc lót truyền bạc lót ổ trục khuỷu làm thép có tráng hợp kim chịu mịn Các loại hợp kim chịu mịn hợp kim Babít, hợp kim Đồng - chì, hợp kim nhơm dùng phổ biến

a Hợp kim Babít

Hợp kim Babít dùng phổ biến, tuỳ thuộc hàm lượng thiếc có Babít mà người ta chia hợp kim thành hai loại:

- Babít thiếc có 82  84% Sn; 12  14% Sb; 5,5  6,5% Cu lại chất khác Fe, Ni

- Babít chì có  11% Sn; 13  15% Sb; 70  75% Pb; lại chất khác Cd, Ni, As, Fe, Zn

Ưu điểm họ hợp kim Babít:

- Có tính chịu mịn cao, cơng nghệ đúc, cán dễ, độ bám gộp thép tốt - Độ cứng HB = 25  30 nên dễ rà khít với bề mặt trục

Nhược điểm hợp kim là:

Không chịu áp suất cao, áp suất tiếp xúc thường phải nhỏ 18 MN/m2 Độ bền nhiệt Khi nhiệt độ tăng từ 290K đến 373K độ cứng giảm 60-70%

b Hợp kim Đồng- chì

Loại hợp kim chịu áp suất lớn nên dùng nhiều động diesel Thành phần hợp kim Đồng- chì gồm: 69  72% Cu 31  28% Pb

Ưu điểm:

- Sức bền học cao, chịu nhiệt độ (đến 2000C), độ bền nhiệt lớn Khi nhiệt độ tăng, độ cứng giảm Độ cứng HB từ 28 đến 20 đơn vị

- Chịu áp suất tiếp xúc lớn, đến 35 MN/m2 - Dẫn nhiệt tốt nên nhiệt độ ổ trục thấp

Nhược điểm:

- Khó chế tạo tượng thiên tích nhiệt độ nóng chảy khối lượng riêng: + Chì có  = 11,34 nóng chảy 3260C

+ Đồng có  = 8,93 nóng chảy 10830C

Nên nấu luyện khó khống chế tốc độ làm nguội để chì phân bố thành dạng mạng đồng

c Hợp kim nhơm

Bạc lót hợp kim nhôm ngày dùng phổ biến có độ bền cao mà giá thành lại rẻ Tuỳ theo thành phần hợp kim chia hợp kim nhôm thành ba loại:

Hợp kim nhôm-đồng-thiếc:

Thường có thành phần hợp kim: 1,3  1,8% Cu; 5,5  13% Sn cịn lại nhơm tạp chất

Hợp kim nhơm-chì-ăngtimoan:

Thường có thành phần hợp kim:  6%Sb;  5% Pb cịn lại nhơm tạp chất khác

Hợp kim nhôm-kẽm-silíc:

Thường có thành phần hợp kim: 4,5  5,5%Zn;  2%Si cịn lại nhơm kim loại khác Cu, Pb, Mg

4.2.3 Đặc điểm kết cấu bạc lót

Hình 21 Bạc đầu to truyền

Tuỳ theo tính tốc độ động mà bạc lót có chiều dày khác Động tốc độ cao thường dùng bạc lót mỏng có chiều dày vỏ thép khoảng  mm; chiều dày lớp hợp kim chịu mòn khoảng 0,4  0,9 mm

Hình 4.22 Bạc lót truyền

1- Luỡi gà định vị bạc lót mỏng; 2- Rãnh vát chứa dầu chống biến dạng; 3- Vai bạc lót

Bạc mỏng có chiều dày vỏ thép 0,9 - 3mm, vật liệu chịu mòn dày khoảng 0,4 - 0,7 mm Ưu điểm loại bạc dễ sản xuất hàng loạt, tốn vật liệu chịu mòn, tiếp xúc tốt với lỗ đầu to nên truyền nhiệt tốt, giảm kích thước trọng lượng đầu to Yêu cầu chế tạo với độ xác cao

Để tránh cọ sát đầu to truyền với má khuỷu bạc đầu to có vai Khe hở bạc với chốt khuỷu thường khoảng (0,0045 - 0,0015)dch (mm) Khe hở mặt đầu bạc lót má khuỷu thường khoảng 0,15 - 0,25mm Định vị bạc thường dùng lưỡi gà

4.3 BU LÔNG VÀ GUDÔNG THANH TRUYỀN 4.3.1 Nhiệm vụ

Bulông truyền chi tiết ghép nối hai nửa đầu to truyền Nó dạng bulơng hay vít cấy (gudơng), có kết cấu đơn giản quan trọng nên phải quan tâm thiết kế chế tạo Nếu bulông truyền nguyên nhân bị đứt dẫn tới phá hỏng tồn động

Hình 4.23 a) Bulơng; b) gudơng

4.3.2 Điều kiện làm việc vật liệu chế tạo

Trong q trình làm việc, bu lơng truyền chịu lực sau: - Lực siết ban đầu lắp ghép

- Hợp lực lực quán tính chuyển động tịnh tiến lực quán tính quay phần đầu to truyền (không kể nắp đầu to)

Do bu lông truyền quan trọng nên phải dùng thép hợp kim dùng công nghệ tiên tiến để gia công nhằm tăng độ bền mỏi bu lông truyền

Các loại thép hợp kim thường dùng là: thép 40CrNi; 40Cr; 35CrNi

4.3.3 Kết cấu bu lông truyền

Bu lơng truyền có kết cấu đa dạng, hình 4.24

Hình dạng kết cấu, điều kiện lắp ghép, phương pháp gia công nhiệt luyện có ảnh hưởng lớn đến độ bền bu lơng truyền

Vì phải dùng biện pháp thiết kế, biện pháp công nghệ để tăng độ bền bu lông truyền

4.3.4 Biện pháp nâng cao sức bền bu lông truyền

a Các biện pháp thiết kế

- Đảm bảo bu lông truyền chịu lực kéo, không chịu lực cắt, uốn

Muốn phải thiết kế mặt tựa đầu bu lông vng góc với đường tâm bu lơng có diện tích tiếp xúc đối xứng qua tâm Mặt tựa đai ốc bu lơng truyền phải thẳng góc với tâm bu lông truyền để tránh mômen uốn truyền lắp ghép

- Tăng sức bền mỏi biện pháp kết cấu như:

+ Các vùng chuyển tiếp thân bu lông đầu bu lông, phần ren ốc, phần thay đổi đường kính v.v có góc lượn thích đáng Bán kính góc lượn thường từ 0,5  mm

Hình 4.25

a Đai ốc thường; b Đai ốc chịu kéo

+ Phần thân nối với ren thường làm thắt lại Chiều dài đường kính đoạn chuyển tiếp thường là:

l > (0,5  2)d

Trong d, dr - đường kính thân đường kính chân ren d = (0,85  0,95)dr

Dùng loại đai ốc chịu kéo hình để giảm ứng suất mối ren Loại đai ốc có rãnh khiến cho phần ren ốc khơng trực tiếp tiếp xúc với nắp đầu to, siết đai ốc, ren ốc trở thành vùng chịu kéo nên ứng suất phân bố Tăng độ cứng vững nắp đầu to Chính khơng dùng đệm vênh đệm phẳng để hãm đai ốc bu lông truyền

b Biện pháp công nghệ

Các biện pháp công nghệ thường dùng để tăng độ cứng bu lông truyền là: - Tạo phôi phương pháp cán rèn, không dùng phôi (thép cây) - Mài bóng tồn phần thân ren

- Dùng thép hợp kim tốt, nhiệt luyện đạt độ cứng HRC 26  32 ram nhiệt độ cao để đạt độ dẻo cần thiết

- Không tiện ren mà cán lăn ren để tăng độ bền ren - Làm chai bề mặt thân bu lông để tăng sức bền mỏi

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG

2 Trình bày đặc điểm cấu tạo ứng dụng loại truyền động đốt Vẽ hình trình bày đặc điểm kết cấu bạc đầu to truyền bạc cổ trục Vẽ kết cấu loại bu lông truyền, trình bày biện pháp nâng cao sức bền

cho bu lơng truyền

5 Phân tích đặc điểm loại đầu nhỏ truyền cho đây?

CHƢƠNG 5: TRỤC KHUỶU, BÁNH ĐÀ 5.1 Trục khuỷu

Trục khuỷu thường gọi trục hay cốt máy, đặt ổ trục thân máy

Trục khuỷu chi tiết quan trọng động Giá thành trục khuỷu từ 25 – 30 % giá thành toàn động cơ, khối lượng chiếm từ – 15 % khối lượng động

Hình 5.1 Hình dạng trục khuỷu động đốt

5.1.1 Nhiệm vụ, điều kiện làm việc yêu cầu trục khuỷu

a Nhiệm vụ

- Tiếp nhận lực khí thể truyền từ piston xuống thơng qua truyền để biến chuyển động tịnh tiến piston thành chuyển động quay kỳ sinh công, tạo mô men quay cho động

- Nhận mômen quay tích trữ bánh đà từ kỳ sinh cơng điều khiển di chuyển piston kỳ cịn lại để thực chu trình làm việc động

- Nhận lượng kỳ cháy truyền cho phận khác

- Ngồi ra, trục khuỷu cịn làm nhiệm vụ dẫn động cấu hệ thống động

cơ

b Điều kiện làm việc trục khuỷu

- Trục khuỷu chịu lực quán tính lực khí thể - Chịu tải nặng, va đập, chịu xoắn

- Mài mịn lớn, (khó bơi trơn tốc độ cao)

c Yêu cầu

Tuổi thọ động chủ yếu phụ thuộc vào tuổi thọ trục khuỷu, kết cấu trục khuỷu cần đảm bảo yêu cầu sau:

- Có độ cứng vững lớn, độ bền cao trọng lượng nhỏ

- Có tính cân tốt, khơng xảy cộng hưởng phạm vi tốc độ sử dụng - Độ xác, độ cứng, độ bóng bề mặt cao gia cơng khí

- Kết cấu trục khuỷu phải đảm bảo tính cân tốt tính đồng mômen (tĩnh động)

- Đơn giản, dễ chế tạo

5.1.2 Vật liệu công nghệ chế tạo trục khuỷu

a Vật liệu chế tạo trục khuỷu

- Loại vật liệu thường dùng để chế tạo phôi trục khuỷu thép cacbon có thành phần bon trung bình loại thép 35  50

- Các loại động cao tốc cường hoá thường dùng thép hợp kim Crôm - Niken loại 40Cr, 25CrNiV, 45Mn, 20CrNiMo, 30CrMo v.v

Các loại thép cacbon có ưu điểm rẻ có hệ số ma sát lớn thép hợp kim nên biên độ dao động xoắn nhỏ

- Ngoài người ta cịn dùng gang graphít cầu để đúc trục khuỷu Gang graphít cầu có nhiều ưu điểm rẻ tiền, tính lưu động tốt dễ đúc, hệ số ma sát lớn thép, chịu mòn tốt nhạy cảm với ứng suất tập trung

b Công nghệ chế tạo trục khuỷu

Công nghệ chế tạo phôi trục khuỷu thường theo hai phương pháp:

b1 Rèn tự rèn khuôn

Thường dùng để chế tạo phôi trục khuỷu thép cacbon thép hợp kim

- Phương pháp cơng nghệ rèn khn có suất cao, thường dùng sản xuất quy mô lớn

- Ngược lại phương pháp rèn tự thường dùng để chế tạo phôi trục khuỷu động tàu thuỷ tĩnh có cơng suất lớn

b2 Đúc

Vật liệu thường thép bon gang graphít cầu

- Ưu điểm phương pháp đúc phơi tạo độ xác cao kết cấu phức tạp mà công nghệ rèn không đạt

- Tuy nhiên phương pháp tạo phôi đúc tồn nhiều nhược điểm như:

+ Thành phần kim loại khó đồng đều, kết tinh phần không đồng làm giảm tính trục Đối với gang graphít cầu tỷ lệ cầu hố khơng đạt 95% độ bền trục giảm đáng kể

+ Dễ mắc khuyết tật rỗ, ngậm xỉ, rạn nứt ngầm

Chính khuyết điểm mà phương pháp cơng nghệ đúc dùng

5.1.3 Phân loại trục khuỷu

a Trục khuỷu nguyên đủ cổ

Dùng cho động cỡ nhỏ trung bình, cấu tạo trục khuỷu tùy thuộc vào loại kích cỡ động

Các phần đầu, đuôi, phần thân làm liện khối Phần thân gồm chi tiết sau: Cổ khuỷu, chốt khuỷu để lắp đầu to truyền, má khuỷu

b Trục khuỷu nguyên thiếu cổ

Trục khuỷu thiếu cổ có kích thước nhỏ gọn nên rút ngắn chiều dài thân máy giảm khối lượng động có độ cứng vững Vì thiết kế cần tăng kích thước cổ trục, chốt khuỷu đồng thời tăng chiều dày chiều rộng má khuỷu để tăng độ cứng vững cho trục khuỷu

Thường dùng động xăng ô tô máy kéo động diesel công suất nhỏ phụ tải tác dụng lên cổ trục nhỏ

Hình 5.3 Kết cấu trục khuỷu nguyên thiếu cổ

c Trục khuỷu nguyên động chữ V

Loại trục khuỷu thường dùng động có hai hàng xi lanh, góc lệch hai khuỷu 900

Trục khuỷu động chữ V thường dùng động có cơng suất cỡ trung bình lớn, kết cấu phức tạp khó chế tạo, giá thành cao

Hình 5.5 Kết cấu số loại trục khuỷu động chữ V

d Trục khủyu gh p

Hình 5.7 Kết cấu trục khuỷu ghép

Trục khuỷu ghép thường chế tạo riêng thành phận Cổ trục, má khuỷu, chốt khuỷu, ghép lại với làm cổ trục riêng ghép với khuỷu trục

Sử dụng nhiều động lớn, phức tạp động cỡ nhỏ như: xe mô tô, động xăng cỡ nhỏ, động cao tốc có công suất lớn

5.1.4 Kết cấu trục khuỷu nguyên

Trục khuỷu bao gồm: Đầu trục khuỷu; Khuỷu trục (cổ trục, chốt khuỷu, má khuỷu); Đối trọng; Đuôi trục khuỷu

a Đầu trục khuỷu

Hình 5.8 Kết cấu đầu trục khuỷu

Đầu trục khuỷu thường dùng để lắp bánh bánh đai dẫn động trục cam, dẫn động bơm nước, bơm dầu bôi trơn, bơm cao áp, bánh đai (puly) để dẫn động quạt gió đai ốc để khởi động động tay quay

Các bánh chủ động bánh đai dẫn động lắp đầu trục khuỷu theo kiểu lắp căng lắp trung gian lắp then bán nguyệt

Đai ốc hãm chặt bánh đai, phớt chắn dầu, ổ chắn dọc trục lắp đầu trục khuỷu Ngoài phận kể số động có lắp giảm dao động xoắn hệ trục khuỷu đầu trục khuỷu, dao động xoắn có tác dụng thu lương sinh mô men kích thích hệ khuỷu, dập tắt dao động gây mô men Bộ dao động xoắn thường lắp đầu trục khuỷu nơi có biên độ dao động xoắn lớn

b Khuỷu trục

Các cổ trục khuỷu gia cơng xác có độ bóng cao

Cổ trục khuỷu

Các cổ trục thường có đường kính (Đường kính cổ trục thường tính theo sức bền điều kiện hình thành màng dầu bôi trơn, quy định thời gian sử dụng thời gian sửa chữa động cơ)

Dầu nhờn từ thân máy dẫn tới cổ trục để bơi trơn cổ trục bạc lót

Trong vài động cổ trục làm lớn dần theo chiều từ đầu đến đuôi trục để đảm bảo sức bền khả chịu lực cổ trục đồng

Khi đường kính cổ trục tăng làm tăng thêm độ cứng vững trục khuỷu, mặt khác mơ men qn tính trục khuỷu tăng lên Độ cứng chống xoắn trục tăng lên mà khối lượng chuyển động quay hệ thống trục khuỷu không thay đổi

Tuy vậy, tăng kích thước cổ trục kích thước ổ bi trục tăng theo, đồng thời trọng lượng trục khuỷu lớn nên ảnh hưởng đến tần số dao động xoắn hệ trục xảy cộng

hưởng phạm vi tốc độ sử dụng Hình 5.9.Các dạng khuỷu trục

Chốt khuỷu

Dùng để gá lắp đầu to truyền, lấy đường kính cổ trục khuỷu Tuy nhiên, để tăng khả làm việc bạc lót chốt khuỷu người ta thường tăng đường kính chốt khuỷu

Như kích thước khối lượng đầu to truyền tăng theo, để giảm trọng lượng chốt khuỷu phải làm rỗng, chốt khuỷu rỗng có tác dụng chứa dầu bơi trơn, lỗ rỗng chốt khuỷu làm đồng tâm lệch tâm với chốt khuỷu

Má khuỷu

Má khuỷu phận nối liền cổ trục chốt khuỷu, hình dạng má khuỷu chủ yếu phụ thuộc vào dạng động cơ, trị số áp suất khí thể tốc độ quay trục khuỷu Má khuỷu có dạng hình elíp, hình trịn, hình chữ nhật, hình thang Phần tiếp giáp má khuỷu cổ trục có góc lượn

Hình 5.11 Các dạng má khuỷu

c Đối trọng

Đối trọng lắp trục khuỷu có hai tác dụng chủ yếu:

- Cân mô men lực qn tính khơng cân động cơ, chủ yếu lực qn tính ly tâm đơi dùng để cân lực quán tính chuyển động tịnh tiến động chữ V

Hình 5.12 Đối trọng cách lắp đối trọng với má khuỷu

lớn, dùng đối trọng mô men qn tính nói cân nên cổ trục khơng chịu ứng suất uốn lực qn tính mô men gây

d Đuôi trục khuỷu

Đuôi trục khuỷu thường lắp với chi tiết máy động để truyền dẫn công suất ngồi máy cơng tác

Trục thu cơng suất động thường đồng tâm với trục khuỷu dùng mặt bích trục khuỷu để lắp bánh đà có gia cơng lỗ để đỡ đầu trục sơ cấp hộp số

Hình 5.13 Đi trục khuỷu có mặt bích để lắp bánh đà 1- chốt định vị; 2- vành ngăn dầu

Hình 5.14 Đi trục khuỷu có mặt để lắp bánh đà

5.15 Đi trục khuỷu có bánh dẫn động cấu phụ

Ngoài kết cấu dùng để lắp bánh đà đỡ đầu trục sơ cấp hộp số trục khuỷu cịn có lắp phận đặc biệt:

+ Bánh dẫn động cấu phụ: Trong vài loại động đặc điểm kết cấu nên cần phải bố trí dẫn động cấu phụ muốn lắp bánh trục khuỷu phía trục khuỷu phải có mặt bích để lắp bánh

5.1.5 Biện pháp t ng độ bền cho trục khuỷu

Trục khuỷu chi tiết máy quan trọng nên thiết kế cần cố gắng tìm biện pháp để tăng độ bền cho trục khuỷu

a Các biện pháp thiết kế

Lựa chọn kết cấu hợp lý biện pháp có hiệu cao Để tăng độ bền trục khuỷu, người ta thường dùng biện pháp sau đây:

- Tăng độ trùng điệp  trục chốt khuỷu Theo thực nghiệm tăng , độ bền mỏi tăng nhiều:  = 10 mm độ bền mỏi tăng 3,5%;  = 20 mm, độ bền mỏi tăng 29%;  = 30 mm, độ bền mỏi tăng 75%

- Tăng bán kính góc lượn r cổ, chốt má khuỷu Bán kính góc lượn tổ hợp nhiều bán kính Tăng bán kính góc lượn, ứng suất tập trung vùng góc lượn giảm

- Tăng chiều rộng chiều dày má khuỷu Dùng dạng má khuỷu trịn có độ bền cao

- Khoét bỏ vùng kim loại chịu ứng suất lớn để phân tán đường sức đồng làm giảm ứng suất tập trung Dạng kết cấu thường dùng cho trục khuỷu đúc graphít cầu

- Bố trí lỗ dẫn dầu lên chốt lỗ dầu mặt chốt lệch khỏi mặt chịu ứng suất

lớn Hình 5.16 Bố trí góc lượn phần chuyển tiếp từ cổ trục, chốt khuỷu đến má khuỷu

b Các biện pháp công nghệ

Hình 5.17 Kết cấu trục khuỷu chế tạo theo phương pháp đúc (thép gang cầu)

- Làm chai bề mặt cách phun bi thép, cát thạch anh cán lăn

- Nhiệt luyện để bề mặt chốt cổ đạt độ cứng cao, có tổ chức kim cương tốt - Gia cơng đạt độ xác độ bóng cao

5.2 KẾT CẤU BÁNH ĐÀ 5.2.1 Công dụng bánh đà

Trong động đốt trong, bánh đà có cơng dụng chủ yếu tích trữ cơng dư q trình cơng tác để đảm bảo độ đồng tốc độ góc trục khuỷu

- Như ta biết mơmen động ln biến thiên theo góc quay trục khuỷu phụ thuộc nhiều vào số xi lanh, số kỳ thứ tự làm việc xi lanh

- Do mơmen ln thay đổi trị số nên thực tế tốc độ góc trục khuỷu khơng phải số, mà trục khuỷu quay có gia tốc Hiện tượng gây nên tải trọng phụ có tính va đập cấu động

- Để khắc phục tượng này, người ta dùng bánh đà để tích trữ lượng dư q trình sinh cơng để bù đắp cho lượng bị thiếu hụt t nh khác khiến cho trục khuỷu quay

Trong động xi lanh, bánh đà cịn tích trữ lượng khởi động khởi động tay

Ngồi ra, bánh đà thường có số kết cấu đặc biệt tuỳ thuộc chủng loại động như:

- Quạt gió ly tâm động làm mát gió xi lanh

- Dùng nam châm vĩnh cửu tạo nguồn điện phát điện bánh đà từ (vơ lăng manhêtíc)

- Nơi ghi ký hiệu: ĐCT, ĐCD, góc phun sớm, góc đánh lửa sớm - Các lỗ rãnh để quay bẩy bánh đà làm quay trục khuỷu

- Lắp ráp với cấu truyền lực ly hợp ma sát khô biến mô thuỷ lực; khớp nối cứng mềm để dẫn động máy công tác

5.2.2 Vật liệu chế tạo kết cấu bánh đà

Bánh đà động đốt tốc độ thấp trung bình thường đúc gang xám GX12 - 40 đến GX32 - 52

Bánh đà động cao tốc có số vịng quay n > 4500 vg/ph thường đúc thép bon có thành phần bon thấp

Kích thước bánh đà tuỳ thuộc vào kiểu loại số xi lanh động Động có số xi lanh ít, tốc độ thấp, cơng suất lớn bánh đà lớn

5.2.3 Phân loại bánh đà

Theo kết cấu bánh đà chia thành loại:

a Bánh đà dạng đĩa

Loại bánh đà thường dùng động ô tơ, có kết cấu đơn giản, mặt bánh đà mặt ma sát với đĩa ma sát ly hợp Trên bánh đà ép vành khởi động

b Bánh đà dạng chậu

Hình 5.18 Bánh đà dạng đĩa

1 Mặt ma sát; Vành khởi động; Mặt bích đi trục khuỷu

Hình 5.19 Bánh đà dạng chậu 1 Mặt ma sát; Vành khởi động

3 Lỗ thoát nhiệt; Lỗ thoát dầu.

c Bánh đà dạng vành

Phần vành bánh đà dày Loại bánh đà thường dùng cho động diesel dùng nông nghiệp động phát điện

Đối với loại động diesel phát điện cơng suất lớn, số vịng quay thấp bánh đà có kích thước lớn vài mét, người ta cịn thường dùng kiểu bánh đà dạng vành ghép bu lông có then định vị

Ngồi bánh đà ra, bánh đà từ động mô tô xe máy thường có dạng chậu, đúc hợp kim nhơm vành bánh đà có gắn cực nam châm

Bánh đà động có dùng biến mơ ly hợp thuỷ lực có kết cấu đặc biệt, bánh đà có đúc cánh bơm

Hình 5.20 Bánh đà dạng vành

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG

4 Trình bày cơng dụng bánh đà, đặc điểm kết cấu ứng dụng loại bánh đà động đốt

CHƢƠNG 6: THÂN MÁY, NẮP XI LANH VÀ CÁC DẠNG BUỒNG CHÁY 6.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG

Thân máy nắp xi lanh (nắp quy lát) chi tiết máy cố định có khối lượng lớn kết cấu phức tạp hầu hết cấu hệ thống động đốt lắp thân máy nắp xi lanh

Sơ đồ chi tiết cố định động giới thiệu hình 6.1

Tuỳ theo kiểu loại động mà sơ đồ thay đổi:

- Nắp đậy để che bụi ngăn dầu nhờn vung té

- Trong động công suất lớn, nắp xi lanh dùng riêng cho xi lanh, nắp đậy riêng, nắp xi lanh nắp đậy

- Trong động công suất nhỏ trung bình, nắp xi lanh chung nắp đậy chung

- Thân máy hộp trục khuỷu thường đúc liền (động ôtô máy kéo) đúc rời (động tĩnh tại, tàu thuỷ)

- Trong động ơtơ máy kéo cácte máng dầu làm thành (gọi chung cácte)

- Trong động tàu thuỷ tĩnh cácte lại trở thành bệ máy, trục khuỷu lắp đặt bệ cácte

Hình 6.1

Các chi tiết máy cố định động 1 Nắp đậy; Nắp xi lanh; Thân máy;4 Hộp trục khuỷu;

Cácte; Máng dầu

Thân máy nắp xi lanh phụ thuộc lớn vào kiểu làm mát Nếu động làm mát gió nắp xi lanh thân máy cịn có cánh tản nhiệt

Gaskets and oil seals

Engine seal kit Cylinder Head

Engine block

Oil pan

Cylinder head gasket

Liquid sealant

Oil seal Fire rings

6.1.1 Yêu cầu nắp xi lanh thân máy

- Có đủ độ cứng vững, chịu tải trọng lớn nhiệt độ cao, bị biến dạng làm ảnh hưởng đến chi tiết khác lắp thân máy nắp xi lanh

- Đảm bảo yêu cầu kỹ thuật riêng hệ thống bôi trơn làm mát

- Kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp điều chỉnh chi tiết máy, cấu, dễ chế tạo, có khối lượng nhỏ

6.1.2 Vật liệu phƣơng pháp chế tạo

Thân máy nắp xi lanh thường đúc gang xám GX15-32 đến GX24-44 - Dùng hợp kim nhôm động cỡ nhỏ, chế tạo phương pháp đúc

- Riêng loại thân động có cơng suất lớn (thường 10.000 mã lực) làm theo phương pháp hàn thép

6.2 THÂN MÁY 6.2.1 Nhiệm vụ

- Bố trí xi lanh

- Lắp đặt trục khuỷu, trục cam cấu phụ

- Bố trí đường dầu chính, đường nước làm mát cánh tản nhiệt

6.2.2 Phân loại thân máy

Thân máy chia làm hai loại chính: Thân liền hộp trục khuỷu thân rời

a Thân máy liền hộp trục khuỷu

Thường gọi loại "thân xi lanh - hộp trục khuỷu"

Đặc điểm kết cấu loại là:

Phần thân máy đúc liền với nửa hộp trục khuỷu, có độ cứng vững lớn cácte máng thép chứa dầu bôi trơn

Loại thân xi lanh - hộp trục khuỷu có ba kiểu chịu lực sau đây:

a1 Xi lanh chịu lực

Vỏ thân đúc liền với xi lanh

Vì lực khí thể tác dụng nắp xi lanh truyền qua gu dơng quy lát xi lanh vỏ thân chịu lực kéo

Loại thân máy kiểu thường dùng cho động xăng công suất nhỏ trung bình Ưu điểm có độ cứng vững cao, bao kín tốt (vì xi lanh đúc liền với thân) tính cơng nghệ đúc không tiết kiệm vật liệu

a2 Vỏ thân chịu lực

Hình 6.4 Thân máy kiểu vỏ thân chịu lực

Loại thân máy có đặc điểm là: Xi lanh đúc rời lắp vào thân máy Vì vậy, lực khí thể tác dụng lên thân có phần vỏ thân chịu kéo cịn xi lanh hồn tồn khơng chịu lực kéo

Loại thân máy dùng phổ biến cho động diesel động xăng đại Nó có ưu điểm lớn cải thiện cơng nghệ đúc thân máy tiết kiệm vật liệu quý Khi sửa chữa thay xi lanh dễ dàng

a3 Gu dông chịu lực

Đặc điểm kết cấu loại thân máy là:

Dùng gu dông dài để liên kết phần nắp xi lanh, thân máy với hộp trục khuỷu Vì lực khí thể tác dụng nắp xi lanh gu dơng chịu lực kéo mà phần thân xi lanh khơng chịu lực kéo

Hình 6.5 Thân máy kiểu gu dơng chịu lực Hình 6.6 Thân rời kiểu xi lanh chịu lực

b Thân rời

Hình 6.7 Thân rời kiểu vỏ thân chịu lực Hình 6.8 Động đầu máy diesel kiểu vỏ thân chịu lực

Phần thân máy đúc riêng thành khối, không liền với hộp trục khuỷu Thân rời có ba kiểu chịu lực thân liền:

b1 Xi lanh chịu lực

Kiểu thân máy dùng chủ yếu cho động làm mát gió

b2 Vỏ thân chịu lực

Kiểu thân rời dùng lót xi lanh lắp vào đoạn thân rời

b3 Gu dông chịu lực

Kiểu thân rời thường dùng phổ biến động diesel tàu thuỷ

Các phần nắp xi lanh, thân máy, nửa hộp trục khuỷu, nửa hộp trục khuỷu làm riêng khối

Hình 6.9 Thân máy kiểu gu dơng chịu lực

của động tàu thủy Hình 6.10 Thân máy kiểu gu dơng chịu lực

Nói chung thiết kế loại thân máy, việc xác định kích thước (dài, rộng, cao) đặc thù kết cấu (bố trí đường nước làm mát, đường dầu, ổ trục cam, ổ trục khuỷu ) hoàn toàn dựa vào thiết kế bố trí chung sở tham khảo công nghệ chế tạo phôi gia công

6.2.3 Đặc điểm kết cấu thân liền hộp trục khuỷu

Xi lanh liền ống lót, xung quanh có đường nước làm mát

Hình 6.12 Thân máy kiểu thân xi lanh - hộp trục khuỷu động xăng dùng xu páp treo 1 Ổ trục khuỷu; Ổ trục cam; 3,4,5 Đường dầu bôi trơn

A Mặt phân chia ổ trục; B Mặt lắp ghép

Hinh6.13 Hộp trục khuỷu liền khối động ô tô

Hình 6.14 Định vị nắp ổ trục

a) Dùng bulông dài; b) Dùng bulông ngắn; c) Dùng bạc định vị 1 Gu dông; 2,3 Bulông phụ; Vòng định vị; Mặt định vị

a Biện pháp nâng cao độ cứng vững thân

- Ổ trục khuỷu đúc liền với thân

- Nâng cao mặt phân chia ổ trục khuỷu cao mặt phân cách hộp trục khuỷu với cácte

- Hộp trục khuỷu liền khối, không phân chia hai nửa dùng loại ổ lăn, trục khuỷu tổ hợp, trục khuỷu lắp vào theo hướng trục

b Vị trí ổ trục cam

- Ổ trục cam phải nằm đường bao điểm biên phạm vi lắc truyền

- Phụ thuộc vào kiểu cấu phối khí

c Khoảng cách hai đƣờng tâm xi lanh, định chiều dài thân máy

- Số ổ trục, kích thước ổ trục, kết cấu ổ trục - Chiều dài chốt khuỷu

- Kiểu làm mát, kiểu lót xi lanh

6.2.4 Đặc điểm kết cấu kiểu thân rời

Thân máy làm riêng cho xi lanh nhóm xi lanh

Hình 6.15 Thân máy kiểu thân rời dùng nắp xi lanh riêng cho xi lanh

Hình 6.16 Thân rời dùng gu dông chịu lực

6.3 Ổ TRỤC VÀ BẠC LĨT

Hình 6.17 Bạc lót ổ trục khuỷu

Hình 6.18 Ổ trục khuỷu động

Hình 6.19 Bạc lót ổ trục khuỷu động diesel

Hình 6.20 Ảnh hưởng rãnh dầu bạc lót tới phân bố áp suất chêm dầu hướng kính hướng trục

6.4 LĨT XI LANH

Cịn gọi sơ mi xi lanh, chi tiết dạng ống lắp vào nhằm kéo dài tuổi thọ thân máy Trong động đốt trong, xi lanh đúc liền với thân máy mà khơng dùng lót xi lanh Tuy nhiên, để cải thiện công nghệ đúc thân kéo dài tuổi thọ thân máy, người ta thường dùng lót xi lanh

6.4.1 Yêu cầu vật liệu chế tạo lót xi lanh

a Yêu cầu loại lót xi lanh

- Có đủ sức bền chịu áp suất lớn khí cháy - Chịu mịn tốt điều kiện nhiệt độ cao - Tổn thất ma sát

- Khơng bị hở khí rị rỉ nước

- Giãn nở tự theo phương đường tâm xi lanh

b Vật liệu chế tạo lót xi lanh

- Lót xi lanh chế tạo gang hợp kim

- Mặt lót xi lanh mài bóng (gương xi lanh), độ côn ô van cho phép 0,01 – 0,06 (mm) Mặt gương mạ Crơm xốp chiều dày khoảng 0,05 – 0,25 (mm), cho phép tăng khả chịu mòn lên – lần

6.4.2 Phân loại lót xi lanh

Kết cấu lót xi lanh chia làm hai loại chính: Lót xi lanh khơ lót xi lanh ướt

a Lót xi lanh khơ

Lót xi lanh khơ có dạng ống trụ mỏng, mặt mặt ngồi ống lót gia cơng xác, có độ bóng cao

Lót xi lanh khơ ép vào đoạn xi lanh vùng chịu mòn lớn nhất, làm thành ống ép suốt chiều dài lỗ xi lanh động diesel hai kỳ quét thẳng

Ưu điểm loại lót xi lanh khơ là: - Lót xi lanh có độ cứng vững lớn ép tựa vào xi lanh thân máy Vì lót xi lanh khơ làm mỏng Chiều dày ống lót thường  mm

Hình 6.21 Lót xi lanh khơ Hình 6.22 Lót xi lanh động diesel kỳ - Lót xi lanh khơ khơng bị rị rỉ nước lọt khí

Khuyết điểm loại lót là:

Khó gia cơng ép vào xi lanh độ tiếp xúc mặt ngồi lót mặt lỗ xi lanh thường khó đạt 100%, ảnh hưởng đến truyền nhiệt

b Lót xi lanh ƣớt

Khi dùng lót xi lanh ướt, kết cấu thân máy vỏ thân chịu lực nên công nghệ đúc đơn giản

Khi lót xi lanh mịn, hỏng, việc thay ống lót dễ dàng Các động xăng diesel ngày thường dùng lót xi lanh ướt

Ưu điểm loại lót xi lanh ướt là:

- Do trực tiếp tiếp xúc với nước làm mát nên đảm bảo q trình truyền dẫn nhiệt tốt - Cải thiện cơng nghệ đúc thân máy, tiết kiệm nguyên vật liệu quý thay dễ dàng lót xi lanh bị mịn hỏng

Tuy nhiên loại lót xi lanh tồn khuyết điểm sau:

- Khó bao kín, dễ bị rị rỉ nước hở khí

- Độ cứng vững kém, dễ biến dạng chịu lực lớn Kết cấu điển hình ống lót xi lanh ướt giới thiệu hình (6.23)

Khi lắp lót xi lanh ướt vào thân máy, tuỳ theo kiểu loại mà phần vai tựa, mặt B phần mặt trụ định vị mặt A hình 6.24 bố trí vị trí khác

Loại hình (a) loại thường gặp Hình 6.23 Lót xi lanh ướt

Hình 6.24 Vị trí vai tựa lót xy lanh

- Để đảm bảo bao kín, mặt đầu lót xi lanh thường nhô cao mặt thân máy chừng 0,05  0,15 mm, phía ống lót có lắp loại gioăng nước (trịn, dẹt, hay nhiều gioăng ) hình 6.24c

- Trong kiểu gioăng nước có tiết diện trịn hình 6.24a dùng phổ biến

- Tiết diện gioăng thường chiếm khoảng 95  98% tiết diện rãnh - Rãnh lắp gioăng làm lót thân máy, hình 6.24b, c, d

Các kiểu lắp gioăng đặc biệt dùng nhiều gioăng có tiết diện khác nhau, hình 6.25c, dùng nhiều gioăng dẹt kết hợp với vành thép dùng đai ốc siết chặt hình 6.25e hay kiểu gioăng bao kín động diesel hai kỳ hình 6.25g dùng tuỳ thuộc tính nắp động

6.5 NẮP XI LANH VÀ DẠNG BUỒNG CHÁY

6.5.1 Nhiệm vụ, điều kiện làm việc yêu cầu nắp xi lanh

a Nhiệm vụ nắp xi lanh

Nắp xi lanh chi tiết máy có kết cấu phức tạp nắp xi lanh có lắp nhiều phận cấu như: đường thải, nạp, đường nước làm mát, vòi phun, buồng cháy, dàn cò mổ, bugi đánh lửa bugi sấy nóng, cấu giảm áp…

b Điều kiện làm việc nắp xi lanh vật liệu chế tạo

Điều kiện làm việc nắp xi lanh xấu:

Chịu ứng suất nhiệt lớn, nhiệt độ cao, áp suất lớn, biến dạng lắp ghép làm việc Vì việc tính sức bền nắp xi lanh thường khó khăn nhiều giả thiết gần

Khi thiết kế người ta thường ý đảm bảo tính công nghệ đúc phân bố kim loại thành vách đồng đều, tránh ứng suất tập trung Đồng thời đảm bảo tính lắp ghép đơn giản, đủ độ cứng vững cần thiết

Nắp xi lanh động làm mát nước động diesel thường đúc gang xám hợp kim

Nắp xi lanh động xăng dùng cho ô tô thường đúc hợp kim nhôm

Nắp xi lanh động làm mát gió đúc hợp kim nhơm (làm mát gió cỡ nhỏ)

c Yêu cầu nắp xi lanh

- Có dạng buồng cháy tốt;

- Đủ bền, độ cứng vững tốt, chịu tải trọng học tải trọng nhiệt cao; - Dễ tháo lắp điều chỉnh cấu lắp đó;

- Kết cấu đơn giản dễ chế tạo

6.5.2 Phân loại nắp xi lanh

Nắp xi lanh động làm mát nước phân thành loại chính: Nắp xi lanh hai lớp vách nắp xi lanh lớp vách

a Nắp xi lanh lớp vách

Đặc điểm kết cấu loại nắp xi lanh là:

- Trên tiết diện cắt ngang nắp có mặt nóng (là mặt tiếp xúc với khí cháy) mặt lạnh liên kết với thành vách Nắp xi lanh loại có kết cấu đơn giản

- Nắp có dạng hình hộp, khơng có đường nạp, thải, có khoang chứa nước làm mát - Mặt nóng tạo thành buồng cháy

- Vị trí lắp bugi đánh lửa tuỳ thuộc vào quan điểm thiết kế: đặt phía xupáp nạp dịch phía xupáp thải

- Các lỗ lắp gu dông quy lát xuyên qua khối trụ đặc mặt nắp xi lanh

b Nắp xi lanh lớp vách

Đặc điểm kết cấu loại nắp xi lanh là: - Trên nắp có bố trí đường thải, đường nạp

- Đối với động diesel có buồng cháy phụ cịn chứa buồng cháy, lỗ lắp vịi phun v.v Vì vậy, tiết diện ngang nắp xi lanh bốn lớp

Tuỳ theo kiểu loại động mà người ta lựa chọn kết cấu khác

- Buồng cháy phụ kết cấu phức tạp buồng cháy thống vịi phun bố trí nghiêng bên, vịi phun buồng cháy thống lại bắt buộc phải bố trí nắp xi lanh, trùng với tâm đường kính xi lanh

- Vị trí lỗ nước tuỳ thuộc vào cách điều khiển chiều dòng nước làm mát; thường ưu tiên cho vùng có nhiệt độ cao buồng cháy, đế xupáp thải v.v

- Các lỗ gu dông quy lát xuyên qua khối trụ nắp bố trí xung quanh đường kính xi lanh

Ngồi cách phân loại trên, người ta phân loại nắp xi lanh theo hai kiểu: nắp đơn nắp chung

- Loại nắp đơn thường dùng cho động xi lanh (xăng diesel) động tĩnh tàu thuỷ có cơng suất lớn hàng vạn mã lực

- Loại nắp chung thường dùng cho động xăng diesel ôtô máy kéo, máy ủi, máy xúc, máy phát điện tàu sơng có công suất 500 mã lực

Trong loại nắp chung cịn chia thành nắp kép (dùng cho hai xi lanh) nắp chung xi lanh, nắp chung xi lanh chung xi lanh Để đảm bảo bao kín, loại nắp xi lanh có gioăng quy lát tương ứng Các loại gioăng gioăng đồng, amiăng, cao su, chất dẻo, nhôm vật liệu tổng hợp khác

c Nắp xi lanh động làm mát gió

Đặc điểm kết cấu loại nắp xi lanh dùng cánh tản nhiệt thay cho khoang chứa nước kết cấu phức tạp

Nắp xi lanh thường dùng kiểu nắp đơn lắp với thân máy đơn

Các cánh tản nhiệt tạo thành khoang thơng gió, bố trí thuận lợi với dịng chảy gió để tạo nhiệt độ phân bố đồng tránh làm biến dạng nắp xi lanh Diện tích, kích cỡ cánh tản nhiệt thiết kế phù hợp với điều kiện tản nhiệt trường nhiệt độ nắp xi lanh

6.3.2 Nắp xi lanh buồng cháy động x ng

a Theo số lƣợng xu páp xi lanh động

- Buồng cháy kiểu Bathtub, kiểu buồng đốt bố trí xú pap xả xú pap hút Đặc điểm hai xú pap bố trí lệch phía xú pap đặt thẳng đứng Kiểu có khuyết điểm đường kính đầu xú pap bị hạn chế nên việc hút xả

Hình 6.26 Buồng cháy kiểu Bathtub

Hình 6.27 Buồng cháy kiểu Pentroof

Hai trục cam bố trí nắp máy, trục điều khiển xú pap hút trục cam lại điều khiển xú pap xả

b Theo hình dạng buồng cháy động

- Buồng cháy dạng L: dùng động bố trí xu páp đặt, khơng dùng, có bề mặt tiếp xúc nhiệt lớn

Hình 6.28 Nắp xi lanh động xăng dùng cấu xu páp đặt

- Buồng cháy hình chêm:

Hình 6.29 Buồng cháy hình chêm kết cấu nắp xi lanh buồng cháy dạng hình chêm

này trục cam bố trí thân máy nắp máy Điều khiển đóng mở xu páp qua trung gian cị mổ

- Buồng cháy hình bán cầu:

Hình 6.30 Buồng cháy hình bán cầu

Loại có đặc điểm diện tích bề mặt buồng đốt nhỏ gọn Trong buồng đốt bố trí xu páp nạp xu páp thải, hai xu páp bố trí phía khác Trục cam bố trí nắp máy dùng cị mổ để điều khiển đóng mở xu páp Sự bố trí thuận lợi cho việc nạp hỗn hợp khí thải khí cháy ngồi

Hình 6.31 Nắp xi lanh có buồng cháy bán cầu

Hình 6.32 Nắp xi lanh động có buồng cháy van

Loại buồng cháy có hai diện tích chèn khí, diện tích chèn khí thứ tương đối lớn, diện tích chèn khí thứ hai tương đối nhỏ, nằm bugi

6.3.3 Nắp xi lanh buồng cháy động diesel

Buồng cháy gọi buồng đốt

a Buồng cháy động phun trực tiếp

- Buồng cháy thống nhất: dạng đĩa nông, dạng  nơng

Hình 6.33 Buồng cháy thống nhất

Hình 6.34 Các dạng buồng cháy thống nhất

Nhược điểm: Tỷ số nén cao, áp suất phun lớn, phải dùng kim phun có nhiều lỗ nên dễ bị nghẹt

- Buồng cháy khoét lõm sâu đỉnh piston: dạng cầu, dạng ; dạng lõm sâu

Hình 6.35 Buồng cháy khoét sâu đỉnh piston

b Buồng cháy động phun gián tiếp, buồng cháy ng n cách - Buồng cháy xoáy lốc

Buồng đốt thường chiếm từ 50 ÷ 80% thể tích buồng đốt, có dạng hình trụ hay hình cầu đặt nắp xy lanh Nó thơng với buồng đốt xy lanh hay vài đường thơng có tiết diện lớn đặt tiếp tuyến với buồng đốt xoáy lốc

Ưu điểm: Áp suất phun kim phun lỗ khó bị nghẹt, xốy lốc mạnh tạo điều kiện cháy trọn vẹn

Khuyết điểm: Tổn thất nhiều nhiên liệu,

khó khởi động Hình 6.36 Buồng cháy xốy lốc

- Buồng cháy dự bị

Loại có buồng đốt phụ đặt nắp máy, áp suất phun 25 ÷ 150 kg/cm2 đốt cháy 1/3 lượng nhiên liệu phun → áp suất tăng cao đột ngột đẩy phần nhiên liệu lại vào buồng đốt đốt cháy hồn tồn Do nhiên liệu cháy buồng đốt phụ mà buồng đốt số nhiên liệu sấy nóng, tán nhuyễn nên cháy tốt Bởi kim phun khơng cần có lỗ tia nhỏ để tạo sương Loại ứng dụng động caterpilat,

toyota, Hình 6.37 Buồng cháy dự bị

6.6 GIOĂNG MÁY

Hình 6.38 Gioăng nắp xi lanh

1 Lỗ khung thép; Tấm viền mép; Vành thép bảo vệ; 4 Vòng đệm đồng; Đệm cao su

Công dụng:

- Dùng để bao kín, tránh lọt khí chảy nước mặt lắp ghép nắp xi lanh với thân máy

- Gioăng nắp xi lanh cần có độ đàn hồi để dễ bịt kín mặt lắp ghép

- Kết cấu kiểu loại gioăng phụ thuộc vào kết cấu nắp xi lanh

Hình 6.39 Kết cấu phần gioăng nằm hai lỗ xi lanh

Nói chung động xăng thường dùng loại gioăng amiăng bọc đồng amiăng viền mép lỗ đồng thép

Động diesel loại gioăng amiăng bọc đồng thép ra, thường dùng loại gioăng đồng dạng vòng, nắp xi lanh cần vòng kết hợp với gioăng cao su để bao quanh lỗ nước

6.7 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA THÂN MÁY VÀ NẮP XI LANH LÀM MÁT BẰNG GIĨ

Hình 6.40 Động làm mát gió Tatơra

Hình 6.41

Kết cấu thân máy làm mát gió

Hình 6.43 Nắp xi lanh động làm mát gió

Hình 6.44 Các phương pháp bao kín mặt lắp ghép nắp xi lanh với xi lanh của động làm mát gió

CÂU HỎI ƠN TẬP CHƢƠNG

1 Trình bày yêu cầu, vật liệu phương pháp chế tạo thân máy, nắp máy Trình bày yêu cầu, vật liệu phương pháp chế tạo lót xi lanh

3 Vẽ hình trình bày đặc điểm chung phần thân máy, nắp máy hộp trục khuỷu

Chƣơng 7: HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ

Hệ thống phân phối khí thường gọi cấu phân phối khí, gồm: cấu phân phối khí động kỳ hệ thống quét thải động kỳ

7.1 NHIỆM VỤ, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI 7.1.1 Nhiệm vụ

Hệ thống phân phối khí có nhiệm vụ điều khiển q trình thay đổi mơi chất cơng tác động cơ, “Thải khí thải khỏi xi lanh nạp đầy hỗn hợp khơng khí vào xi lanh động cơ”

7.1.2 Điều kiện làm việc

- Tải trọng học cao - Nhiệt độ cao

- Tải trọng va đập lớn

7.1.3 Yêu cầu hệ thống phân phối khí

- Q trình thay đổi khí phải hồn hảo, thải sạch, nạp đầy - Đóng mở xu páp thời gian quy định

- Độ mở lớn để dòng khí dễ lưu thơng, trở lực

- Đóng xu páp phải kín nhằm bảo đảm áp suất nén, khơng bị cháy lọt khí, tránh lọt khí thải ngược đường nạp

- Ít va đập, tránh mòn

- Dễ dàng hiệu chỉnh, sửa chữa - Đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ

7.1.4 Phân loại

Để đảm bảo nhiệm vụ yêu cầu hệ thống phân phối khí phân thành loại sau:

a Hệ thống phân phối khí dùng cam, xu páp

Là loại hệ thống phân phối khí sử dụng phổ biến loại động đốt trong, có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ điều chỉnh, giá thành không cao

b Hệ thống phân phối khí dùng van

Là loại cấu có nhiều ưu điểm tiết diện lưu thơng lớn, dễ làm mát, tiếng ồn Nhưng kết cấu phức tạp, giá thành cao nên người ta sử dụng cho loại xe đặc biệt động xe đua

c Hệ thống phân phối khí dùng piston đóng mở cửa nạp cửa thải

Là loại hệ thống phân phối khí động hai kỳ quét vòng quét thẳng, quét thẳng qua xu páp xả cửa xả dùng piston đối đỉnh Hệ thống phân phối khí loại có kết cấu đơn giản, khơng phải điều chỉnh, sửa chữa chất lượng q trình trao đổi khí khơng cao Trong cấu loại piston động đóng vai trị van trượt, đóng mở cửa nạp cửa thải Loại động khơng có cấu dẫn động van trượt riêng mà chúng dùng cấu khuỷu trục truyền để dẫn động piston

d Hệ thống phân phối khí hỗn hợp dùng cửa nạp xu páp thải

Hình 7.1 Các loại hệ thống phân phối khí

a Hệ thống phân phối khí dùng piston đóng mở cửa nạp cửa thải b Hệ thống phân phối khí dùng cam, xu páp

c Hệ thống phân phối khí dùng van

d Hệ thống phân phối khí hỗn hợp dùng cửa nạp xu páp thải e, f, g Hệ thống phân phối khí dùng piston đóng mở cửa nạp cửa thải

7.2 HỆ THỐNG PHỐI KHÍ DÙNG TRÊN ĐỘNG CƠ HAI KỲ

Trong động hai kỳ, q trình nạp đầy mơi chất vào xi lanh chiếm khoảng 1200 đến 1500 góc quay trục khuỷu Quá trình thải động hai kỳ chủ yếu dùng khơng khí qt có áp suất lớn áp suất khí trời để đẩy sản vật cháy ngồi Ở q trình xảy hịa trộn khơng khí qt với sản vật cháy, đồng thời có khu vực chết xi lanh khơng có khí qt tới Chất lượng trình thải sản vất cháy nạp đầy môi chất động hai kỳ chủ yếu phụ thuộc vào đặc điểm hệ thống quét thải

7.2.1 Quét vòng

Là hệ thống quét thải vận hành theo nguyên lý dịng khơng khí qt đường vịng lúc đầu từ phía men theo thành xi lanh lên, tới nắp xi lanh dịng khí quay đổi chiều 1800 xuống ngược với chiều cũ Các cửa thải cửa quét hệ thống quét vòng đặt phần xi lanh việc đóng, mở cửa piston đảm nhiệm

Quét vòng đặt ngang:

Các cửa thải hệ thống đặt ngang đối diện với cửa quét

Quét vòng đặt bên:

Các cửa thải cửa quét đặt bên thành xi lanh

Quét vòng đặt xung quanh:

Các cửa thải cửa quét đặt khắp chu vi xi lanh động

Quét vòng đặt hỗn hợp:

Là dạng hỗn hợp hệ thống quét vòng đặt ngang, quét vòng đặt bên, qt vịng đặt xung quanh

Hình 7.2 Các phương án quét thải động hai kỳ a Qt vịng: khí đặt ngang theo hướng song

song

b Qt vịng: cửa khí đặt ngang theo hướng lệch tâm

c Quét thẳng; d Quét thẳng qua cửa xả dùng piston đối đỉnh

1 Cửa quét; Cửa xả; Piston; Xu páp xả

Dựa vào chiều cao tương đối cửa thải cửa quét dọc theo đường tâm xi lanh: Mép cửa thải cao cửa quét: Trong động tăng áp cửa thải phải có van xoay để tránh tổn thất khí quét Nếu động cỡ nhỏ khơng tăng áp khơng cần lắp van xoay để động đỡ phức tạp

Mép cửa thải ngang với mép cửa quét: Trong trường hợp phải lắp van chiều tự động cửa quét để tránh tượng sản vật cháy vào cửa quét

Mép cửa thải thấp mép cửa quét: Nếu có hàng cửa quét tất cửa quét phải lắp van chiều Nếu có hai hàng cửa qt cần lắp van chiều cho hàng cửa quét phía

Thực tế có nhiều cách bố trí phương hướng cửa quét, tất dựa sở phương án bố trí sau:

* Hướng song song:

Các cửa quét thải bố trí song song với mặt cắt ngang xi lanh Thường sử dụng cho động hai kỳ cỡ nhỏ

* Hướng tâm:

Thường sử dụng cửa thải hệ thống quét vòng đặt xung quanh hệ thống quét vòng đặt thẳng

* Hướng tiếp tuyến:

Đường tâm cửa khí đường tiếp tuyến với đường trịn có đường kính nhỏ đường kính xi lanh

Đường tâm cửa thải cửa quét tập trung vào vài điểm lệch tâm so với tâm xi lanh nằm bên bên xi lanh

7.2.2 Qu t thẳng

Dòng khí qt theo đường thẳng từ lên, hành trình xi lanh nửa so với quét vòng Các cấu quét thải hệ thống quét thẳng đặt hai đầu xi lanh Điều khiển đóng mở cửa khí piston xu páp dùng trục cam

7.3 HỆ THỐNG PHỐI KHÍ DÙNG TRÊN ĐỘNG CƠ BỐN KỲ

Hình 7.3

Trên động bốn kỳ việc thải khí thải nạp đầy môi chất thực cấu Cam, xu páp, cấu đa dạng

Camshaft: trục cam Valve lifter: đội Push rod: đũa đẩy Rocker arm: cò mổ

7.3.1 Phân loại hệ thống phân phối khí động kỳ

a Dựa vào cách bố trí xu páp

- Hệ thống phân phối khí xu páp treo

- Hệ thống phân phối khí xu páp đặt (xu páp đặt bên hông xi lanh) - Hệ thống phân phối khí hỗn hợp (có treo có đặt)

b Dựa vào cách bố trí cách dẫn động trục cam

Hình 7.4 Một số kiểu bố trí trục cam, xu páp 1,2,3 Cị mổ; Đũa đẩy, đội

a Hai trục cam bố trí nắp máy, xu páp kiểu treo (DOHC); b,d Một trục cam bố trí nắp máy, cò mổ, xu páp kiểu treo (SOHC); c Một trục cam bố trí nắp máy, cị mổ, xu páp kiểu treo(SOHC); e.Trục cam bố trí thân máy, xu páp kiểu treo (OHV); f.Trục cam bố trí thân máy xu páp kiểu đặt

- Trục cam dẫn động xu páp trực tiếp

- Phương án bố trí cam xu páp đỉnh piston

7.3.2 Đặc điểm kết cấu

a Đặc điểm kết cấu xu páp đặt

Giới thiệu kết cấu cách bố trí xu páp đặt Phương án bố trí xu páp tên kề hình 7.5

Hình 7.5 Hệ thống phân phối khí xu páp đặt

b Đặc điểm kết cấu xu páp treo

Hình 765 Hệ thống phân phối khí xu páp treo

Khi bố trí dãy, xu páp đặt xen kẽ hình 7.6 Kiểu bố trí đường nạp đường thải hình thường dùng cho động diesel Trong động xăng, đường thải đường nạp thường phải bố trí phía để ống thải sấy nóng ống nạp làm cho nhiên liệu dễ bay Ngược lại động diesel thường bố trí đường thải đường nạp hai phía để giảm sấy nóng khơng khí nạp, nâng cao hệ số nạp

Các động đốt có hệ thống phân phối khí dùng xu páp ngày bố trí xu páp theo phương án treo

Khi dùng hệ thống phân phối khí xu páp treo, buồng cháy gọn, diện tích mặt truyền nhiệt nhỏ, giảm tổn thất nhiệt

Bố trí hai dãy xu páp dùng hai trục cam, việc bố trí đường thải đường nạp thuận lợi, động diesel

Hình 7.7 Sơ đồ bố trí hai dãy xu páp

Khi bố trí kết cấu hệ thống phân phối khí phức tạp tăng tiết diện lưu thơng nhiều tăng khả cường hóa động

Trong động có đường kính xi lanh lớn động đại thường dùng bốn xu páp để tăng diện tích tiết diện lưu thơng để giảm đường kính nấm xu páp, khiến cho xu páp khơng bị q nóng tăng sức bền

Hình 7.8 Các chi tết hệ thống phân phối khí kiểu treo

7.3.3 Phƣơng án dẫn động trục cam

OHV (Overhead Valves): Trục cam nằm tác động vào van qua tay địn

Hình 7.9 Trục cam bố trí (phải); Truc cam bố trí (trên)

SOHC (Single Overhead Camshaft) nghĩa động có trục cam bố trí đỉnh máy, phía van Trục cam dẫn động trực tiếp xu-páp nạp xả thơng qua đội cị mổ SOHC cho phép bố trí van cho xi-lanh, dùng van, kết cấu truyền động phức tạp

DOHC (Double Overhead Camshaft) loại động sử dụng trục cam bố trí đỉnh xi-lanh Phương án bố trí van cho xi-lanh tương đối dễ dàng Động đạt tốc độ vòng quay lớn Đồng thời cho phép đặt xu-páp vị trí tối ưu tăng khả vận hành Tuy nhiên nhược điểm lượng hệ thống phân phối khí tăng, kết cấu phức tạp, tốn nhiều công suất quay trục cam giá thành cao

Hình 7.10 Bố trí trục cam kiểu SOHC DOHC

Variable Valve Timing interligent

- Phương án dẫn động bánh răng:

+ Dẫn động bánh trụ thẳng nghiêng + Dẫn động bánh côn

Ưu điểm lớn kết cấu đơn giản, cặp bánh phân phối khí thường dùng bánh nghiêng nên ăn khớp êm bền

Tuỳ vị trí trục cam xa gần trục khuỷu mà truyền động cặp bánh trụ hay qua bánh trung gian hay đai bánh côn phải bảo đảm vấn đề sau:

SOHC DOHC

OHC

Hình 7.11 Các phương án dẫn động trục cam a) Dẫn động trục cam dùng bánh côn; b) Dẫn động trục cam dùng bánh trung gian; e) Dẫn động trục cam dùng xích có phận căng xích + Giải vấn đề lực dọc trục cho bánh nghiêng, + Bảo đảm ăn khớp xác, lắp dấu

+ Làm bánh gỗ phíp để ăn khớp êm - Phương án dẫn động bằng xích:

+ Ưu điểm: gọn nhẹ, dẫn động trục cam khoảng cách lớn + Nhược điểm: đắt tiền so với dẫn động bánh

- Dẫn động đai:

+ Ưu điểm: truyền động êm, tiếng ồn, không cần bôi trơn, giá thành rẻ + Nhược điểm: phải định kì thay dây đai

Hình 7.12 Dấu cân cam

7.4 KẾT CẤU CỦA CÁC CHI TIẾT TRONG CƠ CẤU PHỐI KHÍ 7.4.1 Kết cấu xu páp chi tiết liên quan

Hình 7.13 Hình dạng xu páp Hình 7.14 Tiết diện thơng qua

Hình 7.15 Kết cấu xu páp

a Nấm xu páp

Mặt làm việc quan trọng nấm xu páp mặt cơn, có độ  từ 150-450 Góc  nhỏ tiết diện lưu thông lớn, nhiên  nhỏ, mặt nấm mỏng, độ cứng vững mặt nấm dễ bị cong vênh, tiếp xúc khơng kín khít với đế xu páp

Góc mặt nấm xu páp cịn thường làm nhỏ góc mặt côn đế xu páp khoảng 0,5-10 để xu páp tiếp xúc với đế theo vịng trịn mép ngồi mặt (nếu mặt đế xu páp rộng mặt côn xu páp) Làm bảo đảm tiếp xúc kín khít dù mặt nấm có bị biến dạng nhỏ

Kết cấu nấm xu páp thường có ba loại sau đây:

a1 Nấm

Ưu điểm loại xu páp nấm chế tạo đơn giản, dùng cho xu páp thải xu páp nạp Vì đa số động thường dùng loại xu páp

a2 Nấm lõm

Xu páp nấm lõm có đặc điểm bán kính góc lượn phần thân xu páp phần nấm lớn Kết cấu cải thiện tình trạng lưu thơng dịng khí nạp vào xi lanh đồng thời tăng độ cứng vững cho phần nấm xu páp Để giảm trọng lượng xu páp tăng bán kính góc lượn, mặt nấm khoét lõm sâu vào thành dạng loa kèn

Nhược điểm: chế tạo khó mặt chịu nhiệt xu páp lớn; xu páp dễ bị nóng Xu páp lõm thường dùng làm xu páp nạp động máy bay số động cường hố

Hình 7.17 Kết cấu số loại xu páp a) Xu páp nấm bằng; b)Xu páp nấm lõm;

c)Xu páp nấm lồi có chứa Natri d) Xu páp nấm lồi khóet lõm phía trên;

đ, e) Xu páp nấm lồi

a3 Nấm lồi

Do nấm lồi nên dịng khí thải khỏi xi lanh giảm tổn thất nên loại dùng cho xu páp thải Tuy nhiên làm lồi trọng lượng lớn, phải khoét bớt phần nấm nấm lồi diện tích truyền nhiệt lớn nên nóng Để giảm bớt nhiệt độ nấm phần nấm làm rỗng, bên có chứa Natri (Na) để chịu nhiệt, Na nóng chảy, thu nhiệt làm giảm nhiệt độ xu páp tăng cường khả truyền nhiệt lên thân xu páp

Nhược điểm: giống loại xu páp lõm khó chế tạo bề mặt chịu nhiệt lớn

b Thân xu páp

Thân xu páp có nhiệm vụ dẫn hướng xu páp Thân xu páp thường có đường kính vào khoảng dt =(0,16-0,25).dn Khi trực tiếp dẫn động xu páp, lực nghiêng tác dụng lên thân xu páp lớn, nên đường kính thân tăng lên đến dt =(0,3 - 0.4)dn Trong dn đường kính nấm xu páp

Để tránh tượng xu páp mắc kẹt ống dẫn hướng bị đốt nóng, đường kính thân xu páp phần nối tiếp với nấm xu páp thường làm nhỏ khoét rộng lỗ ống dẫn hướng phần

c Đuôi xu páp

Đuôi xu páp phải có kết cấu để lắp đĩa lị xo xu páp Thơng thường xu páp có rãnh vịng (như hình 7.18a) rãnh (như hình 7.18b) để lắp móng hãm Kết cấu đơn giản để lắp đĩa lò xo dùng chốt (như hình 7.18c)

+ Nhược điểm: tạo ứng suất tập trung Để đảm bảo an toàn, chốt phải chế tạo vật liệu có sức bền cao

Hình 7.18 Kết cấu đuôi xu páp

Để tăng khả chịu mịn, bề mặt xu páp số động tráng lên lớp thép hợp kim cứng (thép stenlit) chụp vào phần đuôi nắp thép hợp kim cứng (như hình 7.18c,d)

d Kết cấu đế xu páp

Để giảm hao mòn cho thân máy nắp xi lanh chịu lực va đập xu páp, người ta dùng đế xu páp ép vào họng đường thải đường nạp

Kết cấu đế xu páp đơn giản, thường vịng hình trụ có vát mặt để tiếp xúc với mặt côn nấm xu páp Một vài loại đế xu páp thường dùng giới thiệu hình 7.19

Mặt ngồi đế xu páp mặt trụ có tiện rãnh đàn hồi để lắp cho Có mặt ngồi có độ nhỏ (khoảng 120) Loại đế xu páp hình thường khơng ép sát đáy mà để khe hở nhỏ 0,04 mm Các loại đế giới thiệu hình 7.19.a,b,c thường gặp Một số loại đế lắp

ghép ren Hình 7.19 Một số dạng đế xu páp

Đế xu páp thường làm thép hợp kim gang hợp kim (gang trắng) Chiều dày đế nằm khoảng (0,08 0,15)d0 Chiều cao đế nằm khoảng (0,18  0.25)d0 (d0 đường kính họng đế) Đế xu páp thép hợp kim thường ép vào thân máy nắp xi lanh với độ dôi vào khoảng 0,0015  0,0035 đường kính ngồi đế

e Kết cấu ống dẫn hƣớng xu páp

Để dễ sửa chữa tránh hao mòn cho thân máy nắp xi lanh chỗ lắp xu páp, người ta lắp ống dẫn hướng xu páp chi tiết máy

- Xu páp lắp vào ống dẫn hướng theo chế độ lắp lỏng

- Bôi trơn ống dẫn hướng thân xu páp dùng phương pháp bôi trơn cưỡng dầu nhờn bơm dầu cung cấp áp suất định; bôi trơn cách nhỏ dầu vào ống dẫn hướng tiện rãnh hứng dầu để bôi trơn dầu vung té

Hình 7.20 ng dẫn hướng xu páp

Để ngăn bớt dầu nhờn, phải lắp mũ che đầu phần đuôi xu páp Kết cấu loại ống dẫn hướng thường dùng giới thiệu hình 7.7

f Lò xo xu páp

- Lò xo xu páp dùng để đóng kín xu páp đế xu páp

- Đảm bảo xu páp chuyển động theo quy luật cam phân phối khí

*Đảm bảo q trình mở, đóng xu páp khơng có tượng va đập mặt cam

Hình 7.21 Lị xo xu páp

Loại lò xo thường dùng nhiều lò xo xoắn ốc hình trụ Hai vịng hai đầu lị xo quấn sít mài phẳng để lắp ghép

Trong động cường hoá cao tốc, xu páp thường lắp 13 lò xo lồng vào - Các lị xo phải có chiều xoắn khác để làm việc khỏi kẹt vào Dùng nhiều lò xo xu páp có ưu điểm sau:

- Ứng suất xoắn lò xo nhỏ so với dùng lị xo Vì gãy lị xo

Để giảm kích thước hệ thống phân phối khí, người ta cịn thường dùng loại lò xo chịu xoắn dùng đàn hồi hình 7.22 Khi dùng kết cấu này, ta giảm chiều dài

thân xu páp Hình 7.22 Cơ cấu phối khí dùng lị xo chịu xoắn đàn hồi

7.4.2 Kết cấu trục cam

Hình 7.23 Một số trục cam động ô tô Trục cam dùng để dẫn động xu páp đóng mở theo quy luật

Trục cam thường bao gồm phần cam thải, cam nạp cổ trục Ngoài số động trục cam cịn có cam dẫn động bơm xăng, cam dẫn động bơm cao áp bánh dẫn động bơm dầu, chia điện.v.v

Hình 7.24 Đặc điểm trục cam

Cam thải cam nạp:

kích thước lớn cổ trục, loại trục cam thường lắp theo kiểu đặt vào ổ trục (ổ trục hai nửa) bên hông thân máy

Cam rời cần phải lắp trục định vị xác Vì thường dùng cách cố định then, then hoa, vít định vị, bulơng

Hình 7.25 Trục cam động tĩnh tàu thủy

Cổ trục ổ trục cam:

Trục cam hệ thống phân phối khí dẫn đơng gián tiếp thường lắp ổ trục thân máy, số cổ trục thường là:

1 2

 i

z zi1 Trong đó: i- Số xi lanh Ổ chắn dọc trục cam:

Hình 7.26 Các dạng ổ chắn dọc trục cam

1 Bánh cam; Bích chắn; Bulơng hãm bích; Vịng chắn;5 Trục cam; Vít điều chỉnh khe hở dọc trục; Vành tựa trục cam; Ổ đỡ trục cam; Nút hãm; 10 Nút trượt; 11 Nút tỳ

Trong trường hợp bánh dẫn động trục cam bánh côn bánh nghiêng, ổ chắn phải bố trí phía sau bánh dẫn động

Trong trường hợp dùng bánh thẳng, ổ chắn đặt vị trí trục cam trường hợp này, trục cam khơng chịu lực dọc trục dù trục cam hay thân máy có giãn nở khác khơng làm ảnh hưởng đến pha phân phối khí trường hợp dùng bánh nghiêng bánh côn

Cũng giống ổ chắn dọc trục trục khuỷu, ổ chắn dọc trục trục cam lợi dụng mặt bên cổ trục cam tỳ lên bích chắn thép đồng để khống chế khe hở dọc trục chịu lực chiều trục

Ổ chắn động ôtô máy kéo động xăng cỡ nhỏ trung bình kết cấu thường đơn giản dễ chế tạo Loại ổ chắn động xăng (Hình 7.26a) coi kết cấu điển hình ổ chắn dọc trục cam loại ôtô máy kéo

7.4.3 Con đội

Trong phương án dẫn động xu páp theo kiểu gián tiếp, đội chi tiết máy truyền lực trung gian, động thời đội chịu lực nghiêng cam phối khí gây q trình dẫn động xu páp, khiến cho xu páp hồn tồn khơng chịu lực nghiêng (trong Hệ thống phân phối khí xu páp đặt)

Kết cấu đội gồm hai phần: phần dẫn hướng (thân đội) phần mặt tiếp xúc với cam phối khí Thân đội có dạng hình trụ, cịn phần mặt tiếp xúc thường có nhiều dạng khác

Con đội chia làm ba loại đội hình nấm hình trụ; đội lăn; đội thủy lực

a Con đội hình nấm hình trụ

Con đội hình nấm hình trụ dùng nhiều Khi dùng loại đội này, dạng cam phân phối khí phải dùng cam lồi Đường kính mặt nấm tiếp xúc với trục cam phải lớn để tránh tượng kẹt

Loại đội hình nấm dùng nhiều Hệ thống phân phối khí xu páp đặt Thân đội thường nhỏ, đặc, vít điều chỉnh khe hở xu páp bắt phần đầu thân

Hình 7.28 Xác định đường kính mặt nấm Hình 7.29 Tiếp xúc đội với mặt cam khi đường tâm đội bị nghiêng

b Con đội l n

Con đội lăn dùng cho tất dạng cam, thường dùng với dạng cam tiếp tuyến cam lõm Do đội tiếp xúc với mặt cam lăn nên ma sát đội cam

ma sát lăn Hình 7.30 Quan hệ lắp ghép giữa đội cam

Hình 7.31 Con đội lăn

Vì vậy, ưu điểm loại đội ma sát nhỏ phản ảnh xác quy luật chuyển động nâng hạ cam tiếp tuyến cam lõm Nhược điểm loại đội kết cấu phức tạp

Hình 7.32 Bản chống quay dùng để định vị đội lăn

c Con đội thủy lực

Để tránh tượng có khe hở nhiệt gây tiếng ồn va đập, xe du lịch cao cấp người ta thường dùng loại đội thủy lực Dùng loại đội khơng cịn tồn khe hở nhiệt Khi trục cam quay đến vị trí nâng cao đội, thân đội xi lanh cam đẩy lên Dầu nhờn chứa khoang piston bị nén lại, bi van chiều đóng kín đế van ống Do piston bị đẩy lên mở xu páp Do lực lò xo xu páp tác dụng lên đầu piston nên trình đội lên dầu khoang phía piston bị nén, phần dầu rỉ qua khe hở piston xi lanh ngồi

Hình 7.33 a Con đội thủy lực dùng cho xu páp đặt; b Con đội thủy lực dùng cho xu páp treo 1-Piston; 2-Lò xo; 3-Lỗ dầu; 5-Van; 7-Con đội

páp Do Hệ thống phân phối khí khơng có khe hở nhiệt, piston bị lị xo đẩy lên, khoang chứa dầu phía piston có độ chân khơng Dầu nhờn qua lỗ ống đế van đẩy bị mở bổ sung vào khoang chứa dầu

Loại đội thuỷ lực dùng hệ thống phân phối khí xu páp treo giới thiệu hình 7.33 b có nguyên lý làm việc tương tự

+ Ưu điểm đặc biệt đội thuỷ lực tự động thay đổi trị số thời gian tiết diện hệ thống phân phối khí Vì tốc độ động tăng lên, khả rò rỉ dầu bị giảm nên xu páp mở sớm so với chạy tốc độ thấp, điều có lợi q trình

nạp động Hình 7.34 Nguyên lý hoạt động đội thủy lực + Nhược điểm đội thuỷ

lực là: Quá trình làm việc đội thuỷ lực tốt hay xấu phụ thuộc vào chất lượng dầu nhờn

Vì loại động có sử dụng đội thuỷ lực dầu nhờn động phải ln ln độ nhớt phải ổn định, thay đổi Để giảm tiếng va đập Hệ thống phân phối khí, số động người ta thường dùng lò xo chữ U hình 7.34

Hình 7.35 Trị số thời gian tiết diện thay đổi tốc độ dùng

đội thủy lực

Hình 7.36 Cơ cấu phân phối dùng lị xo dể

giảm va đập

Một đầu lò xo lắp vào đội, đầu lắp vào đế xu páp, lị xo có nhiệm vụ ép đội tì sát vào mặt cam Khi cam đẩy đội lên, lò xo đội làm cho đội tiếp xúc từ từ với đuôi xu páp nên làm giãn tượng va đập

7.4.4 Đũa đẩy

Đũa đẩy dùng hệ thống phân phối khí xu páp treo thường dài, đặc rỗng dùng để truyền lực từ đội đến đòn bẩy

Hình 7.37 Các dạng đũa đẩy

7.4.5 Kết cấu đòn bẩy

Đòn bẩy chi tiết truyền lực trung gian đầu tiếp xúc với đũa đẩy, đầu tiếp xúc với đuôi xu páp Khi trục cam nâng đội lên, đũa đẩy đẩy đầu đòn bẩy lên, đầu đòn bẩy nén lò xo xu páp xuống mở xu páp Do có địn bẩy, xu páp mở đóng theo pha phân phối khí

Hình 7.38 Các loại đòn bẩy thường dùng

Đầu tiếp xúc với đũa đẩy thường có vít điều chỉnh Sau điều chỉnh khe hở nhiệt, vít hãm chặt đai ốc Đầu tiếp xúc với đuôi xu páp thường có mặt tiếp xúc hình trụ tơi cứng Nhưng có dùng vít để mịn thay dễ dàng Mặt ma sát trục bạc lót ép địn bẩy bơi trơn dầu nhờn chứa phần rỗng trục Ngoài đòn bẩy người ta khoan lỗ để dẫn dầu đến bôi trơn mặt tiếp xúc với đuôi xu páp mặt tiếp xúc vít điều chỉnh

7.4.6 Cơ cấu giảm áp

Hình 7.39 Cơ cấu giảm áp

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG

1 Trình bày nhiệm vụ, điều kiện làm việc yêu cầu hệ thống phân phối khí? Trình bày đặc điểm kết cấu ứng dụng loại hệ thống phân phối khí?

3 Vẽ hình ghi tên phần xu páp nấm bằng?

CHƢƠNG HỆ THỐNG BÔI TRƠN

8.1 NHIỆM VỤ CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN VÀ CÔNG DỤNG CỦA DẦU BÔI TRƠN

Động xăng áp suất dầu đường dầu khơng nhỏ - kg/cm2

Động Diesel áp suất dầu đường dầu khơng nhỏ - kg/cm2

1 - Bôi trơn mặt ma sát, làm giảm công ma sát:

Khi bôi trơn bề mặt ma sát, dầu nhờn đóng vai trị chất đệm ngăn cách hai mặt ma sát không trực tiếp tiếp xúc với

Căn vào tính chất phân loại ma sát trượt ổ trục thành loại: - Ma sát khô (khi bề mặt ma sát khơng có dầu)

- Ma sát ướt (khi bề mặt ma sát có đủ dầu) - Ma sát nửa khô (khi bề mặt ma sát thiếu dầu)

- Ma sát tới hạn (khi bề mặt ma sát tồn màng dầu cực mỏng)

Hệ thống bôi trơn đảm bảo cung cấp dầu để ổ trục làm việc trạng thái ma sát ướt Hệ số ma sát ướt thường nhỏ hệ số ma sát khơ từ đến lần Ví dụ trạng thái ma sát ướt, hệ số ma sát ướt thép với babít 0,05 ma sát khô 0,25

Hệ số ma sát thép với đồng ma sát khô 0,15 ma sát ướt giảm xuống 0,01

2 - Làm mát bề mặt ma sát:

Trong q trình làm việc cơng ma sát chuyển thành nhiệt làm nóng ổ trục làm giảm độ nhớt dầu nhờn gây bó, cháy ổ trục Vì lưu lượng dầu qua ổ trục đem nhiệt ổ trục làm mát ổ trục đảm bảo nhiệt độ làm việc ổ trục

3 - Tẩy rửa mặt ma sát:

Trong trình làm việc, mặt ma sát cọ xát với nhau, mạt kim loại rơi dầu nhờn đưa khỏi mặt ma sát khiến mặt ma sát giảm ma sát mạt kim loại gây

4 - Bao kín khe hở piston với xéc măng, piston với xi lanh làm giảm khả lọt khí

5 - Bảo vệ bề mặt khỏi ô xy hóa

8.2 DẦU NHỜN DÙNG TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Dầu nhờn dùng cho động đốt có nhiều chủng loại, mang nhãn hiệu thương phẩm nhiều hãng tiếng giới như: SHELL, CASTROL, MORIC, CALTEX mang nhãn hiệu phân loại theo tiêu chuẩn quốc gia, tiêu chuẩn hiệp hội ôtô, tiêu chuẩn viện nghiên cứu dầu mỏ ví dụ loại dầu MA, MB, M, ME (theo tiêu chuẩn quốc gia Nga); SAE, API, ASTM (Mỹ); MOT (Đức); A AD (Séc); BPS (Bungari); MB (Hungari); PN (Ba lan)

Dù cho nhãn hiệu có khác nhau, nước thống phân loại dầu theo độ nhớt dầu chất phụ gia dầu nhờn Theo định nghĩa thơng dụng: Độ nhớt dầu nhờn tính vật lý thể khả chống đối lưu động dầu nhờn

Ngoài độ nhớt ra, tiêu tính khác độ bén lửa, độ tro, thành phần lưu huỳnh, độ axit (hoặc độ kiềm tổng) có quy định chặt chẽ

Từ năm 1958 quan nghiên cứu châu Mỹ API, ASTM, SAE, châu Âu CEC, CCMC, MBM, VW hợp tác nghiên cứu theo thử nghiệm mang kí hiệu Sequence L, thống phân loại dầu nhờn theo hai phương pháp sau đây:

8.2.1 Phân cấp theo độ nhớt

Theo tiêu chuẩn SAE-J300-6-89, có hiệu lực từ tháng - 1989 tiêu chuẩn sử dụng toàn giới Theo tiêu chuẩn này, dầu nhờn phân cấp theo độ nhớt thành 11 loại sau đây: 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W, 20, 30, 40, 50 60 Trong loại dầu có chữ W dầu có độ nhớt thấp, dùng cho vùng có nhiệt độ mơi trường thấp Dầu 0W có độ nhớt 1000C 38 cst, dầu 25W có độ nhớt 9,3 cst, loại dầu 20 có độ nhớt từ 5,6  9,3 cst 1000C, dầu 60 có độ nhớt 21,9  26,1 cst 1000C

Các loại dầu thơng dụng, thích hợp với nước ta loại dầu SAE 40 có độ nhớt 12,5  16,3 cst 1000C

Tiêu chuẩn SAE phân loại dầu theo loại đa dùng dầu khơng theo mùa Các loại dầu đồng thời mang hai kí hiệu:

8.2.2 Phân cấp dầu theo tính n ng, phẩm chất

Theo tiêu chuẩn API, dầu nhờn dùng cho động xăng phân thành nhóm: SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG, SN Dầu nhờn dùng cho động diesel phân thành nhóm: CA, CB, CC, CD, CDII, CE Các cấp cuối có phẩm chất cao

Ví dụ: loại dầu dùng cho động xăng có cấp phẩm chất API SF SG có chất lượng cao nhất, dầu dùng cho động diesel API CD CE có cấp phẩm chất cao Ngồi cịn hai loại dầu có phẩm chất đặc biệt ECOI ECOII dùng cho động cường hoá cao

Từ tháng 8-1993, viện nghiên cứu dầu mỏ Mỹ API kiến nghị sử dụng vòng tròn phẩm chất in bao bì tất loại dầu nhờn Trên vòng tròn ghi đầy đủ cấp phẩm chất API, cấp độ nhớt SAE mực tiết kiệm nhiên liệu

Tuy nhiều hãng sản xuất dầu nhờn ghi nhãn mác riêng mình, ví dụ: ESSO-10, ESSO-EXTRA 10w/30, Shell X-100, BP Super-V, Castrol,4T, Castrol-2T, MOT-8HD, MOT-12HD, MB10 VIDAMO-DREAM

8.3 CÁC PHƢƠNG ÁN BÔI TRƠN TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Chọn phương án bôi trơn tùy thuộc vào tính tốc độ, cơng suất, mức độ phụ tải ổ trục công dụng động đốt Nói chung, thiết kế chọn phương án bơi trơn đây:

8.3.1 Bôi trơn phƣơng pháp vung t dầu

Hình 8.1 Sơ đồ nguyên lý bôi trơn vung té dầu

a Trong động nằm b Trong động đứng c Bơi trơn vung té có bơm dầu đơn giản 1 Bánh lệch tâm; Piston bơm dầu; Thân bơm; Các te; Điểm tựa; Máng dầu phụ

Phương án bôi trơn thường dùng động xi lanh nằm ngang có kết cấu đơn giản, vài loại động xi lanh kiểu đứng, dùng phương pháp vung té nhỏ giọt động Becna, Slavia kiểu cũ

Nguyên lý làm việc phương pháp bôi trơn kiểu vung té dầu sau:

Các te chứa đầy dầu Đầu to truyền quay hắt dầu vung té bôi trơn chi tiết xung quanh

+ Ưu điểm: phương án đơn giản, dễ bố trí

8.3.2 Các phƣơng pháp bôi trơn cƣỡng

Dầu nhờn từ te bơm dầu đẩy đến bề mặt ma sát bôi trơn rửa cặn, hấp thụ nhiệt quay te thành chu trình tuần hồn khép kín

Theo chỗ chứa dầu nhờn, phương pháp bôi trơn cưỡng chia thành hai loại: - Bôi trơn te ướt (dầu chứa te)

- Bôi trơn te khô (dầu chứa thùng dầu bên te)

Theo hình thức lọc, phương pháp bơi trơn cưỡng lại chia thành hai loại: - Bôi trơn dùng lọc thấm

- Bơi trơn dùng lọc ly tâm (tồn phần khơng tồn phần)

a Bơi trơn cƣỡng te ƣớt

Sơ đồ hệ thống bôi trơn cưỡng te ướt giới thiệu hình (8.2)

Hình 8.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống bôi trơn cưỡng te ướt

1 Phao hút dầu; Bơm dầu nhờn; Lọc thô; Trục khuỷu; Đường dầu lên chốt khuỷu; Đường dầu chính; Ổ trục cam; Đường dầu lên chốt piston; Lỗ phun dầu; 10 Bầu lọc tinh;

11 Két làm mát dầu; 12 Thước thăm dầu; 13 Đường dẫn dầu

a Van an toàn bơm dầu; b Van an tồn lọc thơ; c Van khống chế dầu qua két mát; T Đồng hồ nhiệt độ dầu nhờn; M Đồng hồ áp suất

Nguyên lý làm việc sau:

Khi nhiệt độ dầu lên cao 800C, độ nhớt giảm, van điều khiển c mở để dầu nhờn qua két làm mát Khi bầu lọc thô bị tắc van an toàn b dầu nhờn đẩy mở ra, dầu không qua lọc thô mà lên thẳng đường dầu Van an tồn a đảm bảo áp suất dầu bơi trơn tồn hệ thống không đổi

Để bôi trơn bề mặt làm việc xi lanh, piston v.v đầu to truyền khoan lỗ nhỏ để phun dầu bôi trơn cho trục cam cho xi lanh

+ Ưu điểm: cung cấp đầy đủ dầu bôi trơn số lượng chất lượng, độ tin cậy làm việc tương đối cao

+ Nhược điểm: động làm việc độ nghiêng lớn, dầu dồn phía khiến cho phao hút dầu bị hụt hẫng Vì lưu lượng dầu cung cấp không đảm bảo yêu cầu

b Bôi trơn cƣỡng te khơ

Hình 8.3 giới thiệu sơ đồ làm việc hệ thống bôi trơn cưỡng te khơ:

Hình 8.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống bôi trơn cưỡng te khô

Sự khác hệ thống bôi trơn te khô so bôi trơn te ướt bôi trơn te khô dùng thêm hai bơm dầu phụ 15 để hút hết dầu te thùng chứa 14, sau bơm hút dầu từ thùng chứa bôi trơn

Hệ thống động diesel dùng ôtô, máy kéo, máy ủi hay làm việc độ nghiêng lớn thường dùng hệ thống bôi trơn te khô

Van d hệ thống đóng lại nhiệt độ dầu cao, áp suất đóng mở van thường điều chỉnh vào khoảng 0,15 ÷ 0,2 MN/m2 (1,5 ÷ 2kg/cm2)

Hệ thống bôi trơn máy tĩnh tàu thủy có bơm tay bơm điện cung cấp dầu nhờn đến mặt ma sát điền đầy đường ống dẫn trước khởi động động Để đảm bảo bôi trơn cho mặt làm việc xi lanh thường dùng van phân phối cấp dầu nhờn vào số điểm chung quanh xi lanh Lỗ dầu thường khoan lót xi lanh

Dầu nhờn theo đường khoan thân máy lên trụ địn bẩy sau theo đường dầu khoan đòn bẩy phun vào lị xo xu páp bơi trơn đầu đũa đẩy

Bơi trơn cưỡng hay bơi trơn có áp suất đảm bảo bôi trơn tốt ổ trục kết cấu phức tạp

+ Ưu điểm: không sợ thiếu dầu bôi trơn xe làm việc độ nghiêng lớn thùng dầu nơi chứa dầu để bơi trơn cịn cacte hứng chứa dầu tạm thời

8.3.4 Bôi trơn cách pha dầu nhờn vào nhiên liệu

Cách bôi trơn dùng để bôi trơn động xăng hai kỳ cỡ nhỏ, làm mát khơng khí nước Dầu nhờn pha vào xăng theo tỷ lệ 1/20 ÷ 1/25 thể tích

Hỗn hợp dầu nhờn xăng sau qua chế hồ khí xé thành hạt nhỏ, với khơng khí nạp tạo thành khí hỗn hợp vào te theo lỗ quét vào xi lanh

Quá trình di chuyển hạt dầu lẫn khơng khí hỗn hợp ngưng đọng bám bề mặt tiết máy để bôi trơn mặt ma sát Bôi trơn không cần "hệ thống bôi trơn" dầu theo khí hỗn hợp vào buồng cháy nên tạo thành muội than bám đỉnh piston

Tỷ lệ dầu nhiều, buồng cháy nhiều muội, làm cho piston khơng nhiệt, q nóng, dễ xẩy tượng cháy sớm, kích nổ ngắn mạch bugi bị bám muội than

Ngựơc lại pha dầu nhờn, bơi trơn kém, ma sát lớn dễ làm cho piston bị bó kẹt xi lanh, nhanh nóng máy

8.4 CÁC CỤM CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG BƠI TRƠN 8.4.1 Lọc dầu nhờn

Nhiệm vụ:

Lọc dầu dùng để lọc tạp chất dầu Trong trình làm việc, dầu bị phân huỷ nhiễm bẩn nhiều loại tạp chất như:

- Mạt kim loại trôi từ bề mặt ma sát, thời gian chạy rà động thời gian sử dụng chu kỳ đại tu

- Tạp chất khí nạp cát, bụi chất khác

- Tạp chất hoá học dầu nhờn biến chất, bị oxy hoá bị tác dụng loại axit sinh trình cháy

Loại bỏ tạp chất cách lọc dầu nhờn qua hệ thống lọc thô lọc tinh Lọc dầu lắp nối tiếp lắp song song (theo mạch rẽ) với đường dầu Lắp nối tiếp 100% dầu phải qua lọc, lực cản loại lọc phải thiết kế không lớn quá, độ chênh lệch áp trước sau bầu lọc thường không vượt 0,1MN/m2 (1kg/cm2) Kiểu lọc giữ cặn bẩn có kích thước hạt lớn 0,03 mm nên gọi lọc thô Lọc tinh thường lắp theo mạch rẽ sức cản bầu lọc lớn nên bầu lọc tinh không lọc 20% lượng dầu hệ thống Lọc tinh lọc tạp chất có đường kính hạt nhỏ đến 0,1m, chất keo, nước lã chí axit lẫn dầu nhờn Sau qua lọc tinh dầu trở te dầu

Phân loại theo nguyên lý lọc kết cấu lõi lọc, lọc dầu chia làm loại sau đây:

a Bầu lọc khí

Lưới lọc đồng thép mắt lưới lớn đến 1x1mm, chủ yếu dùng để lọc bọt bẩn tạp chất có kích thước lớn Phao hút dầu lắp với ống dẫn dầu khớp động phao lắc góc định, nhờ động động làm việc độ nghiêng khác nhau, phao hút dầu lúc mặt dầu, không bị hẫng khỏi mặt dầu te

Hình 8.4 Phao hút dầu bầu lọc khí 1 Bầu phao; Lưới lọc; Khớp động; ng

dẫn dầu

b Bầu lọc thấm

Bầu lọc thấm ngày dùng rộng rãi Bầu lọc thấm làm việc sau: dầu nhờn có áp suất cao thấm qua khe hở nhỏ (đến 0,1m) phần tử lọc, tạp chất có đường kính hạt lớn kích thước khe hở bị giữ lại không cho chui qua phần tử lọc, dầu nhờn lọc

b1 Bầu lọc thấm dùng lọc kim loại

Trên hình 8.5 bầu lọc thấm dùng lọc kim loại Các lõi lọc xếp xen kẽ với tạo thành khe lọc có kích thước chiều dày Khe hở lọc bầu lọc thường 0,07  0,08 mm nên thường có độ dày 0,07  0,08 mm Các có độ dày khoảng 0,3  0,35mm Các gạt cặn có chiều dày với Các lọc lắp trục 3, gạt lắp trục cố định nắp bầu lọc

Hình 8.5 Bầu lọc thấm dùng kim loại

1 Tấm lọc; Trục lõi lọc; Tấm gạt cặn bẩn; Trục lắp tấm gạt; Van an toàn; Khoang chứa dầu sạch; Đường dầu

vào lọc; Tay gạt xoay lõi lọc

Dầu bẩn theo đường vào khơng gian phía bầu lọc Dầu nhờn có áp suất cao chui qua khe hở lọc (theo chiều mũi tên hình vẽ) lên khoang sau bơi trơn Khi xoay tay gạt trục làm lõi lọc quay theo, phiến gạt gạt tạp chất bám phía ngồi lõi lọc

b2 Bầu lọc thấm dùng dải lọc kim loại

Hình 8.6a Bầu lọc dùng dải lọc kim loại 1 ng lõi; Dải kim loại; Vỏ bầu lọc; Đế

bầu lọc; Van an tồn

Hình 8.6b Bầu lọc dùng lưới đồng

Nguyên lý làm việc loại bầu lọc giống bầu lọc thấm dùng lọc kim loại Các dải lọc quấn quanh ống lõi tạo thành lõi lọc lồng vào hình 8.6a Các dải dọc có kết cấu đặc biệt, dải dập lõm xuống thành rãnh dẫn dầu, quấn sít với tạo thành khe lọc Kích thước khe lọc thường 0,01  0,09mm

b3 Bầu lọc thấm dùng lưới lọc đồng

Bầu lọc thường dùng động tàu thủy tĩnh tại, lõi lọc gồm có khung lọc lưới đồng ép sít hai trục bầu lọc, hình 8.6b

Lưới đồng dệt dày lọc tạp chất có kích thước hạt 0,1  0,2mm

Ba loại lọc thấm giới thiệu thường dùng làm lọc thô

Bầu lọc thấm dùng làm lọc tinh thường dùng loại lọc giấy len, dạ, hàng dệt

b4 Bầu lọc thấm dùng lọc giấy

Trên hình 8.7 giới thiệu bầu lọc thấm dùng lọc giấy Các lọc xếp xen kẽ nhau, có rãnh dầu ép lõm xuống Dầu nhờn sau thấm qua khe lọc tập trung rãnh chảy vào khoang sau theo đường dầu trục chảy te

Hình 8.7 Bầu lọc thấm dùng lõi giấy 1 Tấm lọc; Rãnh dẫn dầu; Trục lõi lọc;

5 Lỗ dầu trục; Khoang chứa dầu sạch

Hình 8.8 Bầu lọc thấm dùng lõi 1 ng dẫn dầu vào; Đồng hồ đo áp suất; Lõi lọc; Vòng lọc; Vỏ bầu lọc; Trục

bầu lọc; ng dẫn dầu bôi trơn.

b5 Bầu lọc thấm dùng lõi lọc

Lõi lọc loại bầu lọc làm vòng ép chặt với hình (8.8) Dầu nhờn sau thấm qua lõi lọc chui vào lỗ trục bầu lọc bôi trơn

Động diesel 2B 10,5/13 nhà máy khí Trần Hưng Đạo sản xuất, dùng loại lọc dầu kiểu lắp nối tiếp mạch dầu nhờn Áp suất dầu vào lọc 0,3MN/m2 (3kg/cm2)

Một số động dùng xe tơ cịn dùng bầu lọc tổ hợp gồm lọc thô lọc tinh Kết cấu bầu lọc tổ hợp giới thiệu hình 8.9

Lõi lọc thơ dùng lưới lọc; Lõi lọc tinh dùng lõi giấy

Lọc thơ bao phía bên ngồi dùng dải lọc lưới lọc Lọc phía bên lọc giấy lọc Bầu lọc tổ hợp giới thiệu hình 8.9 dùng xe ô tô MA3

Các loại lọc thấm có ưu điểm lọc dầu nhờn, kết cấu phức tạp lõi lọc chóng hỏng, chất bẩn bám đầy, lọc dễ bị tắc khiến cho bầu lọc tác dụng

c Lọc ly tâm

Lọc ly tâm dùng rộng rãi có ưu điểm sau đây: - Không dùng lõi lọc (các phần tử lọc)

nên bảo dưỡng định kỳ không cần thay phần tử lọc

- Khả lọc tốt nhiều so với loại lọc thấm dùng lõi lọc

- Tính lọc phụ thuộc vào mức độ lắng đọng bầu lọc

- Khả thông qua không phụ thuộc vào số lượng tạp chất đọng bầu lọc

Hình 8.10 trình bày kết cấu bầu lọc ly tâm Rôto lắp lỏng trục Trên đế rơto có hai vịi phun lắp phía ống dẫn Đầu ống dẫn lọc lưới lọc dầu

Dầu nhờn có áp suất cao vào bầu lọc theo khoang rỗng ống trụ (xem mũi tên hình vẽ) đẩy rơto theo hai ống dẫn phun vào vịi phun Khi có tia phun, phản lực làm quay rơto với tốc độ cao từ 5000  6000 v/ph Dầu bên rôto quay theo Lực ly tâm làm bắn cặn bẩn phía vỏ rơto

Hình 8.10 Sơ đồ nguyên lý bầu lọc ly tâm 1 Vịi phun; Rơ to; Lỗ dầu; Bạc lót; ng dẫn; ng dẫn dầu bôi trơn; Trụ bầu lọc; Van an tồn; Vít điều chỉnh khe hở dọc

trục ro to

Do khối dầu gần sát trục rôto lọc Dầu theo lỗ dầu chảy qua ống dẫn đến đường dầu để bơi trơn (nếu bầu lọc ly tâm toàn phần) chảy te hình 8.10 (lọc ly tâm khơng tồn phần)

Lượng dầu sau phun khỏi vòi phun chảy te, tạp chất khối dầu tác dụng trọng lực ly tâm tích tụ, bám đế rơto theo hình parabol

Theo cách lắp bầu lọc ly tâm hệ thống bôi trơn, người ta phân thành loại:

c1 Bầu lọc ly tâm khơng hồn tồn (khơng tồn phần)

Trong hệ thống bơi trơn dùng lọc ly tâm khơng hồn toàn bầu lọc ly tâm lắp song song với mạch dầu chính, hình 8.11

Bầu lọc ly tâm có tác dụng bầu lọc tinh kiểu thấm

Lọc ly tâm khơng hồn tồn thường dùng số động diesel máy kéo động CMD - 7, CMD - 14, D.54A, MT 3-50, MT 3-52, MT 3-60, MT 3-62 v.v Trong hệ thống bơi trơn lọc ly tâm khơng tồn phần dầu qua bầu lọc ly tâm khoảng 10  15% lượng dầu bơm cung cấp vào đường dầu Tồn lượng dầu đưa bôi trơn mặt ma sát qua lọc thơ, cịn dầu qua bầu lọc ly tâm

thì trở te dùng lọc ly tâm khơng hồn tồn Hình 8.11 Sơ đồ hệ thống bôi trơn 1 Bơm dầu; Lọc thô; Lọc ly tâm

c2 Bầu lọc ly tâm hoàn toàn

Bầu lọc lắp nối tiếp mạch dầu sơ đồ hình (8.12) Tồn dầu nhờn bơm dầu cung cấp qua bầu lọc ly tâm

Khoảng 15 20% dầu phun qua lỗ phun làm quay rôto trở te, Phần lớn dầu nhờn lại lọc theo đường dầu bầu lọc ly tâm vào đường dầu để đến ổ trục Hệ thống bôi trơn không cần dùng bầu lọc thô hệ thống bôi trơn lọc ly tâm khơng hồn tồn

Dầu đến vịi phun dẫn động rơto bố trí theo hai cách hình (8.13)

Cách thứ (hình 8.13a) dầu qua lỗ phun lọc sạch, phương án thứ hai (hình 8.13b) dầu qua lỗ phun không lọc

Ở phương án thứ hai, dịng dầu rơto tốt giảm kích thước rơto tăng hiêụ suất lọc Điều có ý nghĩa lớn động cường hố có lưu lượng dầu nhờn tuần hồn lớn

Hình 8.12 Sơ đồ hệ thống bơi trơn dùng lọc ly tâm hồn toàn

1 Bơm dầu; Bầu lọc ly tâm; Két làm mát dầu nhờn; Van an tồn

Hình 8.13 Cách bố trí vịi phun lọc ly tâm

c3 Bầu lọc ly tâm lắp bù

Bơm bơm dầu vào bầu lọc ly tâm 3, lọc xong dầu chảy vào đường hút dầu bơm dầu vào đường dầu Khi lượng dầu lọc ly tâm cấp không đủ, bơm hút thêm dầu te đường dầu phụ Khi bầu lọc ly tâm cấp thừa dầu, đường dầu phụ đưa dầu lọc te Phương án lắp bầu lọc theo kiểu bù đảm bảo lượng dầu bôi trơn cho ổ trục ổ trục bị mài mịn

nhiều Hình 8.14 Sơ đồ hệ thống bơi trơn dùng bộ lọc li tâm lắp bù dầu 1 Bơm dầu; Bầu lọc ly tâm; Đường

dầu phụ

d Lọc từ tính

Dùng nam châm nhỏ lắp nút dầu lắp đắy te Nam châm hút mạt sặt dầu Ngày phương pháp dùng rộng rãi

e Lọc hoá chất

Lọc dầu kiểu chủ yếu dùng hố chất cácbon hoạt tính, phèn chua v.v để hấp thụ tạp chất nước, oxyt, axit yếu v.v có lẫn dầu Ngày nay, loại bầu lọc sử dụng

8.4.2 Bơm dầu nhờn

Bơm dầu nhờn có nhiệm vụ cung cấp lượng dầu nhờn có áp suất cao để bôi trơn, làm mát tẩy rửa mặt ma sát ổ trục Bơm dầu dùng động đốt loại bơm thể tích Dầu chuyển áp suất thủy tĩnh loại bơm piston, bơm bánh bơm trục vít Loại bơm bánh dùng phổ biến nhỏ gọn, áp suất đẩy dầu cao, làm việc an toàn, tuổi thọ lớn Động đốt thường dùng loại bơm dầu sau:

a Bơm bánh r ng

Hình 8.15 Bơm bánh sơ đồ nguyên lý làm việc

1 Bánh dẫn động tên trục chủ động; Trục chủ động; Vòng đệm chặn lực dọc trục; Bánh chủ động; Bánh bị động; Trục bị động; Thân bơm; Nắp bơm dầu : Van an tồn; 10 Lị xo van an toàn; 11 Đường dẫn dầu; 12 Nắp van an toàn; 13 Rãnh triệt áp bơm dầu; a Đường dầu áp

Nguyên lý làm việc kết cấu bơm bánh răng:

Hai bánh bơm dầu (số thường 17) ăn khớp thường xuyên quay theo chiều định Bơm dầu trục khuỷu hay trục cam dẫn động, làm bánh chủ động quay dẫn động bánh bị động Dầu nhờn từ đường dầu áp suất thấp a hai bánh bơm dầu guồng sang đường dầu áp suất cao b theo chiều mũi tên Rãnh triệt áp 13 chống tượng chèn dầu bánh

Khi áp suất đường dầu vượt qua trị số cho phép, dầu đẩy van an toàn mở để chảy đường dầu áp suất thấp a Điều chỉnh áp suất dầu bôi trơn ốc điều chỉnh 12

Lưu lượng hiệu suất bơm phụ thuộc nhiều vào khe hở hướng kính đỉnh với mạt lỗ khoang lắp bánh khe hở dọc trục mặt đầu bánh với mặt đầu nắp bơm dầu Các khe hở không vượt 0,1mm

Bơm bánh dùng động đốt dùng cặp bánh (bơm đơn) nhiều cặp bánh (bơm nhiều cấp), cặp bánh lắp nhiều trục lắp hai trục Mỗi cấp bơm làm nhiệm vụ riêng biệt Một vài loại bơm bánh thường dùng động đốt dùng cặp bánh (bơm cấp) nhiều cặp bánh (bơm nhiều cấp) Các cặp bánh lắp nhiều trục lắp hai trục Mỗi cấp bơm có nhiệm vụ riêng biệt

Cấp thứ hút dầu từ te đưa dầu nhờn qua bầu lọc để bôi trơn Cấp bơm thứ hai đưa dầu làm mát (đưa vào két làm mát dầu)

Động diesel tàu thủy có trục khuỷu động quay hai chiều nên bơm dầu nhờn động đảo chiều phải đảm bảo dù quay theo chiều bơm dầu nhờn cung cấp dầu đến mặt ma sát mà không bị hút chảy ngược te

Trong số động dùng xe du lịch, yêu cầu kết hợp gọn nhẹ nên bơm dầu thường dùng loại bơm bánh ăn khớp Loại bơm làm việc theo nguyên lý tượng tự bánh ăn khớp ngoài:

+ Ưu điểm: nhỏ gọn, chắn, có áp suất cao + Nhược điểm: chế tạo khó

b Bơm bánh r ng n khớp

Ngày số động xăng cường hoá, tốc độ cao, người ta thường dùng loại bơm bánh ăn khớp hình (8.16) Loại bánh làm việc theo nguyên lý tương tự bánh ăn khớp

+ Ưu điểm: nhỏ gọn, áp suất cao + Nhược điểm: chế tạo bánh khó

c Bơm phiến trƣợt (cánh gat)

Bơm phiến trượt (hình 8.17) có trục bơm phay rãnh hướng kính lắp phiến trượt (số phiến từ  20 tuỳ theo kích thước bơm) Trục bơm lắp lệch tâm với vỏ bơm tạo nên khoang chứa dầu áp suất thấp áp suất cao

Van an toàn bơm phiến trượt giống loại bơm bánh Nguyên lý làm việc bơm phiến trượt: Khi trục bơm quay lực ly tâm làm phiến trượt văng ép sát với vỏ bơm tạo độ chân không khoang hút

áp suất khoang đẩy 1 Phiến trược; Trục bơm; Van an tồnHình 8.17 Bơm phiến trượt Các phiến trượt gạt vào đường dầu áp suất cao lên đường dầu Bơm kết cấu nhỏ gọn, tạo áp suất dầu nhờn cao, lưu lượng lớn nên hiệu suất bơm cao Tuy nhiên bơm mòn nhanh

d Bơm trục vít

Bơm trục vít (hình 8.18) Bơm gồm trục vít chủ động ăn khớp với hai bốn trục vít bị động Khi trục chủ động quay; trục vít guồng dầu nhờn từ khoang dầu áp suất thấp a, sang khoang dầu áp suất cao b

Hình 8.18 Bơm trục vít dùng cho động diesel

8.4.3 K t làm mát dầu nhờn

Trong trình làm việc, nhiệt độ ma sát từ ổ trục truyền cho dầu nhờn, khiến nhiệt độ dầu tăng ảnh hưởng đến độ nhớt dầu Vì dầu nhờn hệ thống bôi trơn cần làm mát để giữ nhiệt độ làm mát ổn định Các loại động diesel tĩnh tàu thủy thường dùng két làm mát nước Kết cấu điển hình loại két giới thiệu hình (8.19)

Két làm mát dầu loại thường thùng có ống dẫn nước lồng ngăn Dòng nước thẳng qua ống dòng dầu lượn qua lỗ vách ngăn 2, hình (8.19)

Loại két làm mát dầu nhờn động xăng, động ơtơ, thường có kết cấu giống két nước, dùng gió để làm mát thường đặt trước két nước Quạt gió hút gió qua két để làm mát dầu Loại két làm mát dầu thường có kết cấu thơng dụng hình (8.19)

Hình 8.19

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG

1 Trình bày nhiệm vụ hệ thống bơi trơn công dụng dầu bôi trơn

CHƢƠNG HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 9.1 NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI

9.1.1 Nhiệm vụ hệ thống làm mát

Thực việc truyền nhiệt nhanh từ khí cháy đến mơi chất làm mát để đảm bảo chi tiết có chế độ nhiệt tối ưu làm việc, tránh tượng bị bó kẹt, bị cháy hỏng giảm tính lý

9.1.2 Yêu cầu hệ thống làm mát

Cường độ làm mát phải đảm bảo không để chi tiết động khơng q nóng q nguội

Nếu nóng, độ nhớt dầu bơi trơn giảm, ma sát tăng, giãn nở nhiệt mà bó piston, dễ kích nổ động xăng, gây phụ tải nhiệt làm giảm độ cứng, độ bền tuổi thọ chi tiết

Nếu nguội tổn thất nhiệt nhiều, nhiệt lượng dùng sinh cơng ít, hiệu suất động thấp, nhiên liệu ngưng tụ thành xi lanh làm cho màng dầu bôi trơn bị nhiên liệu rửa sạch, thành phần lưu huỳnh nhiên liệu tạo axit ăn mòn nhanh kim loại

9.1.3 Phân loại

Phân loại theo môi chất làm mát hệ thống làm mát phân thành loại sau đây: - Hệ thống làm mát chất lỏng

- Hệ thống làm mát khơng khí

Hệ thống làm mát chất lỏng theo cách làm mát chia làm loại:

a Loại bốc hơi;

b Loại đối lưu tự nhiên; c Loại tuần hồn cưỡng bức;

Theo số vịng kiểu tuần hoàn hệ thống làm mát nước phân thành hai loại:

a Một vịng tuần hồn kín;

b Hai vịng tuần hồn (một kín hở)

Theo nhiệt độ làm mát chất lỏng

a Làm mát nhiệt độ thấp; b Làm mát nhiệt độ cao

9.2 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG CHẤT LỎNG 9.2.1 Làm mát kiểu bốc

Sơ đồ hệ thống làm mát kiểu bốc giới thiệu trên, hình 9.1

Làm mát nước nhờ bốc loại đơn giản Hệ thống không cần bơm, quạt

Khoang chứa nước có hai phần: khoang chứa nước làm mát thân máy khoang chứa nước bốc thùng nước lắp với thân

Khi động làm việc, nước bao bọc xung quanh buồng cháy sơi Nước sơi lên mặt thống thùng chứa bốc ngồi Nước nguội có tỷ trọng lớn xuống điền chỗ cho nước nóng lên tạo thành đối lưu tự nhiên Nguyên lý làm mát lợi dụng nước thu nhiệt, hoá để đưa nhiệt

Khi làm mát cách bốc hơi, cần có nguồn nước bổ sung kịp thời mức nước thùng chứa Vì kiểu làm mát bốc khơng thích hợp loại động dùng cho phương tiện vận tải

+ Ưu điểm: có kết cấu đơn giản đặc tính lưu động đối lưu tự động thay đổi theo phụ tải Tuy hệ thống dùng nông nghiệp

+ Nhược điểm: tiêu hao nước nhiều hao mịn thành xi lanh khơng đều, dầu bơi trơn chóng lão hố

Hình 9.1 Sơ đồ hệ thống làm mát bốc 1 Khoang chứa nước bốc hơi; Khoang chứa nước thân máy; Các te chứa dầu; Thùng nhiên liệu

9.2.2 Hệ thống làm mát đối lƣu tự nhiên

Nguyên lý hoạt động:

Làm mát phương pháp đối lưu tự nhiên, nước lưu động tuần hoàn nhờ độ chênh áp lực hai cột nước nóng nước lạnh

Ưu nhược điểm:

Do chênh lệch nhiệt độ nước vào nước lớn nên thành xi lanh làm mát không Muốn giảm nhiệt độ chênh lệch nước vào phải tăng kích thước thùng chứa, kết cấu cồng kềnh Vì vậy, kiểu làm mát tuần hoàn đối lưu tự nhiên thường gặp động tĩnh tại, hình 9.2

Hình 9.2 Sơ đồ hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên 1 Đường nước; Xi lanh; Đường nước vào két làm mát;

Két làm mát; Đường nước lạnh; Quạt gió

9.2.3 Hệ thống làm mát tuần hoàn cƣỡng

Nguyên lý làm việc:

Do lưu tốc nước hệ thống làm mát tuần hoàn đối lưu bé, nên để tăng lưu tốc nước, người ta thường dùng hệ thống tuần hồn cưỡng Trong nước lưu động sức đẩy bơm nước

Van xả nước làm việc áp suất lớn 0,115  0,125 MN/m2 (1,15  1,25 kg/cm2), hình 9.4a Cịn van hút khơng khí mở áp suất từ 0,095  0,09 MN/m2 (0,95  0,9 kg/cm2), hình 9.4b Làm mát kiểu tuần hồn kín có áp suất hệ thống làm mát cao hiệu suất làm mát tốt so với làm mát tuần hoàn hở

Hình 9.3 Sơ đồ làm mát tuần hồn cưỡng

1 Két làm mát; Van nhiệt; Nhiệt kế; ng dẫn bọt nước; ng dẫn nước nóng vào két nước; ng dẫn nước nhiệt độ thấp;

Bơm nước; ng phân phối nước; Van xả nước; 10 Bình làm mát dầu nhờn; 11 Đường nước bơm; 12 Quạt gió

Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng phân làm hai loại:

- Hệ thống làm mát tuần hồn kín: nước bơm đẩy từ khoang nước thân máy, qua két làm mát trở bơm, tạo thành vòng tuần hồn kín

- Hệ thống làm mát tuần hoàn hở: nước bơm hút từ nguồn nước từ bên động để làm mát động Sau làm mát động nước Hệ thống làm mát thường dùng cho trạm phát điện diesel động tàu thủy Trong hệ thống tuần hồn, nắp két làm mát có hai van: van xả van hút khơng khí Kết cấu giới thiệu hình 9.4

Hình 9.4 Nắp két nước

Động tàu thủy dùng hai hệ thống làm mát: tuần hoàn hở, hình 9.5 tuần hồn kín hình 9.6

Trong kiểu tuần hoàn hở, nước bên thành tàu bơm vào làm mát cho động lại đổ ngồi Trên hình 9.5, bơm hút nước bên tàu qua lưới lọc 1, bầu lọc 2, đường ống bình làm mát dầu theo đường ống 10 vào làm mát động cơ, sau làm mát, phần nước nóng qua van đổ tàu, phần qua van nhiệt trở lại ống để vào bơm Sơ đồ hệ thống làm mát tuần hồn kín giới thiệu hình 9.6; Trong kiểu tuần hồn kín, nước làm mát theo chu trình sau: Bơm 13 - đường ống 11 - động - thùng giản nở 10 - két Nước làm mát nước tàu bơm vào bơm 3, qua lưới lọc 1, lọc , qua bình làm mát 5, làm mát dầu bình làm mát làm mát nước qua van để đổ tàu Khi động khởi động, nhiệt nước cịn thấp, van nhiệt đóng đường qua bình làm mát nước 9; nước làm mát vịng làm mát ngồi theo ống qua van ngồi Có thể đặt van nhiệt mạch nước để nhiệt độ nước thấp, đóng đường nước vào bình làm mát Sau làm mát động qua van nhiệt theo đường ống 12 trở bơm nước 13 bơm trở lại động

Theo dõi áp suất nhiệt độ nước áp kế M nhiệt kế T

Hệ thống làm mát hở động tàu thủy có kết cấu đơn giản hơn, nhiệt độ nước làm mát phải giữ khoảng 500C  600C để giảm bớt kết tủa muối thành xi lanh Do nhiệt độ làm mát thấp nên ứng suất nhiệt tăng lên Vách áo nước bị đóng cặn muối nên truyền nhiệt từ xi lanh vào nước làm mát kém, nhiệt độ nước tàu thay đổi nên nhiệt độ nước hệ thống hở dao động lớn, cửa nước vào động cơ, khơng có lợi cho chế độ làm mát

Hình 9.5 Sơ đồ hệ thống làm mát tuần hoàn hở

Hình 9.6 Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng tuần hồn (một kín hở)

9.2.4 Làm mát nhiệt độ cao

Trong hệ thống làm mát nhiệt độ cao, nước làm áo nước làm mát (bốc bên trong); thiết bị riêng (tạo bên ngồi)

Hình 9.8 hệ thống làm mát nhiệt độ cao bốc bên lợi dụng nhiệt nước làm mát nhiệt khí thải Hai vịng tuần hồn:

Vịng I: Bộ tách - bơm tuần hoàn 14 động diesel - tăng nhiệt trước nước tuần hoàn - bướm tiết lưu 7- tách Nước tuần hoàn hệ thống làm mát kín nhờ bơm 11, bơm lấy nước từ tách với áp suất p1 đưa vào động áp suất p2 Từ động nước lưu thông với áp suất p2 nhiệt độ tra vào tăng nhiệt 5, nhiệt độ nâng lên t’ra > tra Nhưng áp suất nước p2 tương ứng với nhiệt độ sôi t2 > t’ra > tra nên nước không sôi động diesel tăng nhiệt Nước sôi tách sau qua bướm tiết lưu, áp suất giảm từ p2 xuống p1 với nhiệt độ t1

Hình 9.7 Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng nhiệt độ cao kiểu bốc bên

1 Động cơ; Van tiết lưu; Bộ tách hơi; 4 Bộ ngưng tụ nước; Quạt gió; Bơm nước

Hình 9.8 Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt nước nhiệt khí thải

1 Động cơ; Tuốc bin tăng áp; Đường thải; Bộ tăng nhiệt cho nước; Bộ tăng nhiệt cho nước ra; Bộ tăng nhiệt cho nước trước vào tách nước; ,9 Van tiết lưu; Bộ tách nước; 10

Tuốc bin hơi; 11 Bộ ngưng tụ; 12, 14, 16 Bơm nước; 13 Thùng chứa nước

Nâng cao nhiệt độ nước làm mát áp dụng động diesel tàu thủy động tĩnh mà ứng dụng động diesel xăng ô tô máy kéo

+ Ưu điểm:

- Nâng hiệu suất làm việc động lên  7% - Giảm tiêu hao nước khơng khí làm mát

- Đốt cháy nhiều lưu huỳnh nhiên liệu nặng

+ Nhược điểm:

- Nhiệt độ chi tiết máy tương đối cao Do đó, cần ý đảm bảo khe hở công tác chi tiết cần phải dùng loại dầu bôi trơn cho động có tính chịu nhiệt tốt

- Ngoài ra, động xăng cịn phải ý chống tượng cháy kích nổ

- Khi tăng áp suất để tăng nhiệt độ nước làm mát hệ thống, cần phải ý đảm bảo mối nối đường ống, tản nhiệt phải chắn (nhất mối hàn) bơm nước phải có áp suất cao

9.2.5 Kết cấu số phận hệ thống làm mát nƣớc

a K t làm mát (k t nƣớc)

Két làm mát dùng để hạ nhiệt độ nước từ động lại đưa trở vào làm mát động

Trong động ô tô máy kéo, két làm mát gồm phần: ngăn chứa nước nóng, ngăn chứa nước nguội giàn ống truyền nhiệt nối ngăn ngăn với Ống tản nhiệt két làm mát giới thiệu

trên hình 9.9 Hình 9.9 kết cấu két nước

Dùng ống dẹt có sức cản khơng khí diện tích tản nhiệt lớn khoảng  lần ống trịn, ống loại ống khơng bền có nhiều mối hàn khó sửa chữa, kiểu ống trịn hình 9.10g, 9.10h đơn giản dễ sửa làm ống tháo lắp mà không hàn vào hai ngăn Nếu gió qua giàn ống truyền nhiệt lớn hiệu truyền nhiệt loại ống tròn tốt Kết kiểu ống tròn sử dụng phổ biến loại két nước xe vận tải

Két nước hay dùng kiểu ống dẫn nước dẹt, bố trí nhiều hàng so le, tản nhiệt Kiểu ống trịn, gió qua ống cịn nước chảy bên ngồi ống nói chung dùng Tuy loại két nước có

+ Ưu điểm: đường nước hẹp, diện tích thơng gió lớn làm mát tốt,

+ Nhược điểm: hay bị tắc cặn bẩn nước đọng lại Ống nước dùng nhiều mối hàn nên khơng bền, khó sửa chữa, giá thành cao

Hình 9.10 Kết cấu giàn ống truyền nhiệt két nước dùng cho loại động ôtô máy kéo a M20; b A3-51; c A3-12; d -150 -151; e Z C-110; g T-54; h K-35

Tản nhiệt phụ thuộc vào yếu tố sau đây:

1- Tản nhiệt từ nước vào khơng khí ống tản nhiệt, 2- Lưu tốc nước khơng khí làm mát

Vật liệu làm ống tản nhiệt phải dẫn nhiệt tốt (đồng hay đồng thau tốt thép)

tăng diện tích tản nhiệt, nên dùng loại ống nước dẹt nhiều tản nhiệt khoảng cách là: 2,5  4,5 mm Lưu tốc phụ thuộc vào lưu lượng nước Ống bé lưu tốc xác định, muốn tăng lưu lượng nước phải tăng số ống lên Ống chắn gió phải bố trí cách khoảng 10  15 mm bố trí thêm nhiều hàng ống theo chiều gió qua két làm mát

Chất lượng két làm mát thể hệ số truyền nhiệt k két Hệ số liên quan mật thiết với cách bố trí ống dẫn nước, lưu tốc nước, tốc độ gió qua két làm mát, sức cản thủy khí v.v

b Bơm nƣớc

Trong hệ thống làm mát nước, bơm nước cho có nhiệm vụ cung cấp nước cho hệ thống làm mát với lưu lượng áp suất định Lưu lượng nước làm mát tuần hoàn cần cho loại động thay đổi phạm vi: 68  245 l/kWh (50  180 l/ml h) với số lần tuần hoàn  12 l/ph

Các loại bơm nước thường dùng hệ thống làm mát động là: bơm ly tâm, bơm piston, bơm cánh, bơm bánh răng, bơm guồng v.v

Dưới trình bày kết cấu nguyên lý làm việc loại bơm thông dụng kể

b1 Bơm ly tâm

Bơm ly tâm dùng nhiều hệ thống làm mát động ô tô, máy kéo; động tĩnh tàu thuỷ

Loại bơm ly tâm có đặc điểm chung trục với quạt gió bố trí đầu thân máy

Vỏ bơm chế tạo gang hay hợp kim nhơm có mặt bích lắp ghép với đầu thân máy, cánh bơm thường chế tạo gang, đồng chất dẻo

Để đảm bảo hiệu suất bơm khe hở hướng kính bánh công tác thân bơm không lớn 1mm khe hở chiều trục không 0,2mm Khi trục bơm quay, tác động lực ly tâm phân tử nước bị dồn từ với áp suất cao nên nước bơm Trong động ô tô máy kéo, cột áp suất toàn phần bơm khoảng 0,05  0,15 MN/m2 (5 15 mH2O) Tốc độ nước vào bơm bơm tầng không 2,5  m/s Trục bơm quạt gió (chung trục) lắp với bánh đai dẫn động đai truyền hình thang với tỷ số truyền từ trục khuỷu đến trục bơm khoảng 

b2 Bơm piston

Thường dùng làm mát động tàu thủy tốc độ thấp Ở tốc độ cao để tránh lực qn tính lớn khối lượng chuyển động quay tránh tượng nước va đập cấp nước không liên tục bơm nên người ta dùng loại bơm

Hình 9.12 bơm piston loại động tàu thủy tĩnh Piston bơm đồng chuyển động hai xi lanh dẫn hướng nối với truyền chuyển động nhờ trục khuỷu Khi piston xuống, nước qua van vào khoang chứa bên piston Khi piston lên, nước khoang bị đẩy qua van vào hệ thống làm mát

Hình 9.12 Bơm nước kiểu piston

1,3 Xi lanh dẫn hướng; Piston; Vỏ bơm; Thanh truyền; 6 Trục khuỷu; 7,8 Van nước; Lò xo van nước; 10 Nắp van

b3 Bơm cánh hút

Hình 9.13 Sơ đồ kết cấu nguyên lý làm việc bơm cánh hút 1, Ổ trục; 2, Hai nửa thân bơm; Bánh công tác; 6, Rãnh chứa nước;

Trục bơm; Bánh dẫn động; 10 Cửa nước vào; 11 Cửa nước

Kết cấu bơm gồm nửa trước nửa sau Các nửa vỏ bơm lắp với hai nắp trục bulông Bánh cánh cố định trục Trục dẫn động bánh côn Nửa vỏ sau có cửa vào 10 nửa vỏ trước có cửa 11 Bên nửa vỏ có rãnh vòng cung (rãnh 7) Chiều sâu rãnh thay đổi: rãnh có chiều sâu lớn chiều sâu giảm dần đến không hai phía đầu mút rãnh hình 9.13b

b4 Bơm guồng

Hình 9.14 Sơ đồ kết cấu bơm guồng

1 Nắp bơm; Bánh công tác (bánh guồng); Vỏ bơm; Cửa thoát; Rãnh xoắn ốc; Rãnh guồng; Cánh guồng; Cửa hút

Bơm guồng dùng để cấp nước hệ thống làm mát tuần hồn hở Bơm guồng có cột nước cao Hình 9.14 kết cấu loại bơm guồng dùng động diesel 20 mã lực nhà máy khí Trần Hưng Đạo

Bơm gồm có: Bánh cơng tác (bánh guồng) quay vỏ nắp Bánh guồng phay rãnh hướng kính Vỏ nắp làm rãnh xốy thơng với cửa hút cửa thoát Khi bánh công tác quay, nước vào rãnh tác dụng lực ly tâm, phần tử nước chuyển động từ quay theo cánh theo rãnh xoắn ốc vỏ bơm qua cửa thoát vào hệ thống làm mát động

b5 Bơm bánh

Trong hệ thống làm mát động diesel tàu thủy có dùng bơm nước loại bánh hình 9.15 Để bánh làm việc êm đỡ bị mịn, đỡ bị rỉ nước mặn, người ta thường chế tạo bánh bị động chất dẻo Hiệu suất bơm bánh thường vào khoảng b = 0,6  0,7

Hình 9.15 Bơm bánh 1 Vỏ bơm; Bánh chủ động; 3 Bánh thụ động; Phớt bao kín;

c Quạt gió

Quạt gió dùng để tăng tốc độ lưu động khơng khí qua két tản nhiệt để tăng hiệu làm mát

Quạt gió hệ thống làm mát nước thường quạt chiều trục Hiệu suất quạt phụ thuộc vào số vòng quay, đặc điểm kết cấu quạt (số cánh, chiều dài, chiều rộng góc nghiêng cánh) khoảng cách từ quạt đến két tản nhiệt

Hình 9.16a cho thấy tăng góc nghiêng cánh tăng số vịng quay quạt cơng suất dẫn động quạt tăng lên Theo thực nghiệm, hiệu suất quạt tăng tăng số cánh quạt, không cần vượt Góc nghiêng tốt mặt cánh quạt phẳng khoảng 40  450 với cánh quạt lồi khoảng 350 Ảnh hưởng góc nghiêng cánh quạt giới thiệu hình 9.16b

Cánh quạt lồi làm tăng hiệu suất không mà làm tăng độ cứng vững

Tăng đường kính ngồi Dq chiều dài l hay chiều rộng b cánh quạt, hiệu suất cánh quạt tăng

Hình 9.16 Cơng suất dẫn động quạt biến thiên theo góc nghiêng số vòng quay

a Quan hệ cơng suất dẫn động quạt gió với số vịng quaycủa quạt cánh quạt có góc nghiêng

khác nhau;

b Quan hệ góc nghiêng cánh với tốc độ của gió số vòng quay khác Khoảng cách mép cánh quạt đến mặt két tản nhiệt thường khoảng  40 mm Giảm khoảng cách hiệu suất quạt tăng

Cánh quạt làm thép dày từ 1,25  1,8 mm đúc hợp kim nhôm hay chất dẻo Cánh đúc định hình có dạng khí động học tốt, chịu tải trọng lớn tiếng ồn nhỏ so với cánh dập tôn Để giảm dao động tiếng ồn, kiểu quạt bốn cánh thường đặt theo hình chữ X với góc hai cánh 70  1100, quạt dẫn động đai truyền hình thang vận tốc đai truyền khoảng 10  20 m/s

d Van nhiệt

Van nhiệt có tác dụng rút ngắn thời gian chạy ấm máy để giảm hao mịn động đảm bảo q trình cháy tốt Nguyên lý làm việc van nhiệt điều chỉnh lượng nước qua két làm mát theo nhiệt độ nước làm mát Khi động có khởi động, nhiệt độ nước làm mát thấp, van nhiệt đóng đường nước làm mát vào két nước, nước tuần hồn khơng qua két làm mát Khi nhiệt độ nước tăng lên đến 600C van bắt đầu mở dần để phần nước qua két, nhiệt độ nước đạt 800C, van nhiệt mở hoàn toàn đường nước qua két làm mát

Hình 9.17 Van nhiệt kiểu lị xo xoắn

a Kết cấu van nhiệt; b Đường đặc tính van nhiệt Loại van dùng chất lỏng dùng

rất phổ biến Trong hộp xốp đồng thường chứa khoảng 1/3 dung tích hộp xếp loại chất lỏng dễ bay cồn, ête Khi nhiệt độ nước tăng, hộp xếp giãn nở nhờ tác động bay chất lỏng đẩy nắp có trụ van lên để mở dần van

Van nhiệt dùng lò xo lưỡng kim Đồng-Niken giãn nở đẩy van tiết lưu mở dần đường nước qua két nước

Ngoài hai loại van nhiệt nói trên, ngày người ta cịn dùng loại van nhiệt kiểu bột nở có kết cấu nhỏ gọn Sơ đồ nguyên lý làm việc kết cấu loại van nhiệt giới thiệu hình 9.18

Hình 9.18 Van nhiệt kiểu hộp xếp chứa chất lỏng

a Đường đặc tính van nhiệt; b Kết cấu van nhiệt 1 Giá treo; Hộp xếp; Trục cam;

Nắp van; Đế van Loại bột nở thường dùng

hỗn hợp gồm bột đồng trộn với chất xêrêdin có độ giãn nở thể tích lớn phạm vi nhiệt độ 70  800C

Do đặc điểm kết cấu gọn nhẹ độ tin cậy làm việc cao, độ bền lớn nên loại van nhiệt dùng phổ biến, thay dần hai loại van kiểu cũ giới thiệu

Hình 9.19 Van nhiệt dùng bột nở a Van đóng; b Van mở

1 Thân van nhiệt; ng chuyển; ng nhánh nối vào bơm; Lò xo van chuyển;

9.3 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ BẰNG GIÓ

Hệ thống làm mát động khơng khí bao gồm ba phận chủ yếu: phiến tản nhiệt thân máy nắp xi lanh; quạt gió hướng gió Hiệu làm mát hệ thống làm mát gió phụ thuộc nhiều vào hình dạng, số lượng cách bố trí phiến tản nhiệt thân máy nắp xi lanh

Hình 9.20 mặt cắt ngang động làm mát gió Có quạt gió ly tâm thổi gió qua phiến tản nhiệt Quạt gió hệ thống làm mát gió phận quan trọng Nó cung cấp lượng gió cần thiết, có tốc độ cao để làm mát động

Để nhiệt độ chi tiết động tương đối đồng đều, người ta dùng hướng gió để hướng luồng gió làm mát chi tiết để phân bố tốc độ gió thích hợp với chế độ nhiệt khác chi tiết

Hình 9.20 Sơ đồ mặt cắt ngang của động làm mát gió

1 Nắp xi lanh; Thân máy; Quạt gió ly tâm; Bản dẫn gió

Hình 9.20a giới thiệu hướng lưu động luồng gió làm mát động bốn xi lanh dùng quạt gió hướng trục

Nhờ có hướng gió nên dịng khơng khí làm mát dược phân chia cho xi lanh, khiến cho nhiệt độ xi lanh đồng đều, ưu tiên cho dịng khơng khí đến làm mát vùng nóng (xu páp thải, buồng cháy )

Bản hướng gió chế tạo tơn dày 0,8  1mm lắp cố định vào thân máy để tránh rung ồn

Chất lượng hướng gió đánh giá theo tiêu sau đây:

- Sự đồng nhiệt độ điểm khác theo thân máy nắp xi lanh theo vị trí xi lanh

- Trị số sức cản khí động dịng khí liên quan đến cơng suất tổn thất cho làm mát

.

Hình 9.21 Hệ thống làm mát gió động xi lanh a Hệ thống làm mát gió dùng quạt hướng trục

b Quạt gió hướng trục

1 Bánh công tác; Đệm đầu trục; Bu lông;

4 Trục quạt gió; Bánh đai truyền; Tang trống có cánh dẫn

Theo sơ đồ hình 9.21a, dịng khơng khí làm mát sát phần lớn chu vi thành xi lanh; phía gió vào, phiến tản nhiệt làm mát tốt Vì gây tượng làm mát khơng chu vi Sơ đồ có đặc điểm nhiệt độ khơng khí làm mát cao sức cản khí động lớn

Dạng hướng gió phổ biến giới thiệu hình 9.22b Loại thường dùng cho động có phiến tản nhiệt khơng lớn

Bố trí hướng gió theo sơ đồ giới thiệu hình 9.22c dịng khơng khí làm mát vào cửa gió hẹp phân đến phiến tản nhiệt Khi va đập vào thành xi lanh, dịng khí tạo thành xốy tạo điều kiện cho phiến tản nhiệt cách dễ dàng

Các hướng gió có kết cấu phức tạp để tổ chức luồng gió làm mát phân bố đến xi lanh giới thiệu hình 9.22d

Trong động có nhiều xi lanh, bố trí luồng gió làm mát cho nhiệt độ xi lanh chênh lệch việc khó Do kết cấu hướng gió, vị trí gió vào cửa gió quan trọng, có ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt độ xi lanh, hình 9.22 phương án bố trí hướng gió Khơng khí thổi quạt gió đặt phía trước động thổi vào phiến tản nhiệt quạt đặt phía bánh đà hút qua

Các số liệu thí nghiệm cho thấy hiệu hệ thống làm mát dùng quạt thổi cao hơn: lưu lượng không khí tiêu hao sức cản khí động dịng khí dùng quạt hút cao  12  23% công suất tổn thất cho làm mát trường hợp tăng lên  15  32% Nhiệt độ thành xi lanh tăng khoảng  60C

Hình 9.22 Sơ đồ phân bố dịng khơng khí làm mát nắp xi lanh và thân máy động làm mát gió

a b - Cửa gió vào rộng cửa

c - Cửa gió vào hẹp, hướng gió gãy góc tạo xốy lốc cho luồng gió d - Bố trí cửa gió động nhiều xi lanh

Hình 9.23 kiểu bố trí quạt gió động hàng xi lanh hình 9.24 giới thiệu bố trí quạt gió động chữ V

Hình 9.24 Bố trí quạt gió hướng gió động làm mát gió, xi lanh bố trí theo hình chữ V

Quạt gió động hàng xi lanh động xi lanh bố trí theo hình chữ V dẫn động nhiều cách: bánh hình 9.24a, xích hình 9.24b), đai truyền hình 9.24c, dẫn động trực tiếp trục khuỷu hình 9.24d

Dẫn động quạt gió theo hai cách đầu tốt so với cách thứ ba khơng bị trượt dùng đai truyền dù bánh xích có bị mịn, rão Mặt khác tỷ số truyền trục khuỷu trục cánh quạt khơng đổi, nên tốc độ quạt gió thay đổi theo thay đổi số vòng quay trục khuỷu Tuy vậy, khoảng cách hai trục truyền động lớn, mà bố trí dẫn động quạt gió theo phương án sử dụng bánh phải bố trí nhiều cặp bánh răng, kết cấu động cồng kềnh làm việc phát sinh tiếng ồn Dẫn động quạt gió bánh thường dùng động có số xi lanh đường kính xi lanh nhỏ 120mm

bị mòn rão nên sinh tiếng ồn lớn Người ta thường dùng bánh căng xích để tránh tượng xích bị chùng mịn rão Phần lớn động làm mát gió thường dẫn động quạt gió đai truyền Phương án dẫn động đơn giản, êm tương đối bền Nhưng đai truyền để dẫn động quat gió, đai truyền thường chóng bị rão gây nên tượng trượt đai ảnh hưởng đến số vòng quay quạt Do dùng đai truyền để dẫn động quạt gió phải dùng bánh căng đai để đảm bảo lực căng định đai truyền

Hình 9.25 Sơ đồ phương án dẫn động quạt gió động làm mát gió

Ở động cơng suất nhỏ làm mát khơng khí có số xi lanh quạt gió thường dẫn động trực tiếp đuôi trục khuỷu Phương án dẫn động đơn giản bánh cơng tác quạt khơng cần có ổ đỡ riêng mà đúc liền hay ghép trực tiếp với bánh đà

Khi thiết kế hệ thống làm mát gió phải ý đến vấn đề làm mát cho cụm phụ như: chế hồ khí, hệ thống đánh lửa, bơm nhiên liệu, vòi phun, máy phát điện, máy khởi động điện

9.4 SO SÁNH PHƢƠNG ÁN LÀM MÁT BẰNG NƢỚC VÀ LÀM MÁT BẰNG KHƠNG KHÍ

Yêu cầu hệ thống làm mát:

1- Động làm việc tốt chế độ khí hậu điều kiện đường sá (đối với động đặt xe)

2- Tiêu hao cơng suất cho làm mát:

3- Kết cấu hệ thống làm mát phải gọn nhẹ;

4- Đơn giản dễ chế tạo lắp ráp sửa chữa; vật liệu phải đảm bảo truyền nhiệt tốt rẻ tiền

Động làm mát nước so với động làm mát khơng khí có ưu điểm sau đây:

- Độ dài thân động làm mát nước ngắn động làm mát khơng khí khoảng 10  15% Trọng lượng nhỏ  10% Sở dĩ ta đúc xi lanh liền thành khối nên khoảng cách xi lanh giảm xuống đến mức tối thiểu Thân động ngắn nên tăng độ cứng vững

- Động làm mát nước có tiếng ồn nhỏ

- Tổn thất cơng suất để dẫn động quạt gió động làm mát nước nhỏ động làm mát gió

Làm mát nước có nhược điểm sau đây:

- Kết cấu thân máy nắp xi lanh phức tạp, khó chế tạo;

- Phải dùng két nước tản nhiệt đồng Kết cấu két nước phức tạp, khó chế tạo dùng nhiều vật liệu quí đồng thiếc v.v

- Dễ bị rị rỉ nước xuống te nên ảnh hưởng xấu đến chất lượng dầu nhờn te;

- Khi động làm việc vùng có nhiệt độ thấp, nước bị đóng băng két nước áo nước làm vỡ hệ thống làm mát, thường phải dùng hỗn hợp nước có hồ trộn glyxêrin hay glycơn để hạ thấp nhiệt độ đông đặc nước làm mát Dung dịch chứa glycôn glyxêrin, tùy theo thành phần dung dịch mà điểm đơng đặc hạ thấp xuống đến - 450C

- Phải thường xuyên súc rửa hệ thống làm mát nước bẩn nước cứng đóng cặn làm giảm khả truyền nhiệt

- Không thuận lợi dùng vùng nước

CÂU HỎI ƠN TẬP CHƢƠNG

1 Vẽ hình, trình bày nguyên lý làm việc hệ thống làm mát cưỡng chất lỏng vịng kín So sánh với loại cưỡng vịng kín vịng hở

2 Cho sơ đồ hệ thống làm mát: a Giải thích nguyên lý làm việc ?

b Để giảm tổn thất lượng nước làm mát cần có biện pháp nào?

CHƢƠNG 10 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG DÙNG BỘ CHẾ HÕA KHÍ

10.1 GIỚI THIỆU MỘT SỐ BỘ CHẾ HÕA KHÍ

a Sơ đồ nguyên lý chế hịa khí K129

b Sơ đồ ngun lý chế hịa khí hai họng hút xuống, động Toyota 4A – F Hình 10.1 Một số chế hịa khí

10.2 KẾT CẤU BỘ CHẾ HÕA KHÍ

Vật liệu chế tạo chi tiết chế hịa khí

Hầu hết chi tiết chế hịa khí dùng kim loại màu để tránh rỉ

27000 MN/m2; độ cứng Brinen  73 ứng với lực ép 9810N đường kính viên bi 10mm, chiều dài L = 5d (d - đường kính mẫu kéo); độ giãn nở tương đối  4,2% thân chế hịa khí phức tạp nên phải dùng phương pháp đúc áp lực hợp kim kẽm

- Phao xăng: Hầu hết chế tạo đồng thanh, gần dùng chất dẻo polycaprolactam nhựa tổng hợp MCH hai loại đảm bảo cho phao đạt chất lượng tốt Phao làm chất dẻo giảm thể tích phao từ giảm thể tích buồng phao (vẫn đảm bảo sức ép lên van kim), sức bền học tốt hơn, giá thành chế tạo thấp (khoảng  2,5 lần so với đồng thanh) Ngồi người ta cịn dùng chất dẻo làm họng vài chi tiết chế hịa khí

- Các giclơ, thân van kim, piston thường làm đồng C59 - Bướm gió bướm ga làm đồng 63

- Thân buồng hỗn hợp đúc gang xám C 18-36 C 21-14

10.2.1 Họng

Theo đặc điểm kết cấu họng có hai loại: Khơng thay đổi tiết diện lưu thơng có thay đổi tiết diện lưu thông

- Loại không thay đổi tiết diện lưu thơng cần đảm bảo hình dạng chất lượng họng, có họng đến họng (thường họng) Dùng nhiều họng nhằm làm tăng độ chân không họng (nhỏ nhất, chỗ đặt vịi phun hệ thống phun chính), mà sức cản chế hịa khí khơng lớn

- Loại họng có thay đổi tiết diện lưu thơng u cầu gia cơng tỉ mỉ hình dạng họng, ví dụ chế hịa khí động xe máy, thuyền máy mở hết bướm ga chế hịa khí khơng có họng, cịn chế độ đóng nhỏ bướm ga hình dạng họng khơng có ý nghĩa Có loại thay đổi tiết diện lưu thông cách tự động cưỡng

Kết cấu họng: Thường chế tạo thành cụm chi tiết rời, (được sử dụng nhiều) Hoặc họng đúc liền với thân chế hịa khí (ít dùng) Kết cấu họng chế hịa khí thể hình 10.2

10.2.2 Buồng hỗn hợp

Hình 10.3 Các dạng buồn hỗn hợp chế hịa khí

a Loại buồng tô; b Loại buồng ô tô; c Loại hút xuống ô tô d Loại dùng xe máy; e Loại dùng xuồng máy; f Loại dùng cưa máy

- Phần lớn buồng hỗn hợp làm thành cụm chi tiết riêng, lắp buồng hỗn hợp với thân chế hịa khí phải có đệm cách nhiệt giảm nhiệt độ cho thân chế hịa khí Có trường hợp buồng hỗn hợp đúc liền với thân

- Để đảm bảo cung cấp lượng hỗn hợp đến xi lanh (về lượng chất) chế hịa khí hai buồng hỗn hợp có hai bướm ga lắp trục hai trục riêng, phải dẫn động cho hai bướm ga có độ mở

- Đơi cịn có hệ thống xả xăng để dẫn xăng chưa kịp bay đọng thành ống trở thùng chứa

10.2.3 Giclơ vòi phun

- Trong chế hịa khí có giclơ nhiên liệu giclơ khơng khí u cầu giclơ đảm bảo mối quan hệ ổn định lưu lượng độ chênh áp suất trước sau giclơ

- Trước lắp giclơ vào chế hịa khí, phải kiểm tra kích thước kiểm tra lưu lượng thiết bị đo lưu lượng (xác định lượng nước 200C chảy qua giclơ phút với

độ chênh áp 1m cột nước)

- Có thể tính lưu lượng giclơ biết mối quan hệ hệ số lưu lượng độ chênh lệch áp suất trước sau giclơ Các nhà máy chế tạo chế hịa khí khơng tính lưu lượng mà xác định kích thước hình dạng giclơ thực nghiệm khó xác định hệ số lưu lượng, hệ số lưu lượng giclơ thường có thay đổi có sai lệch nhỏ (nằm giới hạn cho phép thiết kế) kích thước, hình dạng, độ bóng giclơ, ảnh hưởng chúng tới hệ số lưu lượng phụ thuộc vào tỷ số lg/dg (lg - chiều dài giclơ; dg - đường kính giclơ) Nếu tỷ số lg/dg =  hệ số lưu lượng d lớn, giclơ thay đổi

- Dựa vào sai lệch giới hạn lưu lượng, giclơ có ba cấp xác: cấp (1  1,5)%, cấp hai (2  2,5)%, cấp ba (4  5)% Trong có sai số dụng cụ đo 1% lưu lượng định mức

- Các chế hịa khí nay, lưu lượng giclơ khoảng 150  640 cm3/phút, phụ thuộc vào cấu tạo chế hịa khí

- Khi kiểm tra hiệu chỉnh chế hịa khí thực nghiệm phải làm cho giclơ đảm bảo quy luật lưu động cần thiết kể mối liên hệ qua lại với giclơ khác ảnh hưởng thơng số đường xăng, vịi phun, ống dẫn bọt khí xăng, giclơ khơng khí tới lưu lượng giclơ

Chế tạo giclơ thành chi tiết riêng giclơ vòi phun thành cụm Để cải thiện chất lượng hỗn hợp, người ta đặt vòi phun tâm họng cách làm địn ngang trước họng sau họng vịi phun chế tạo

riêng liền với họng Hình 10.4 Cấu tạo điển hình giclơ vịi phun a, b Giclơ nút; c Khối giclơ; d Giclơ vòi phun; e

Giclơ đòn ngang đặt trước họng

g Vòi phun đặt họng nhỏ liền với họng; h Giclơ vòi phun địn ngang đặt sau họng;

h Giclơ có tiết diện lưu thông thay đổi

10.2.4 Buồng phao

Hình 10.5 dạng buồng phao

a Sơ đồ tính tốn cấu phao; b Buồng phao dẫn xăng vào phía c Buồng phao dẫn xăng vào phía dưới; d.Buồng phao dẫn xăng vào phía ngang

e Buồng phao chế hịa khí xe máy

- Buồng phao thường đúc liền với thân chế hịa khí đúc liền với chi tiết thân

- Vị trí buồng phao phần lớn gắn liền bên sườn thân chế hịa khí Nếu đặt buồng phao phía trước chế hịa khí (theo chiều chuyển động ơtơ) tốt ơtơ lên dốc hỗn hợp đậm

- Khi thiết kế chế hịa khí phải tính tốn thiết kế phao, từ xác định kích thước chi tiết buồng phao

10.3 KẾT CẤU LỌC GIĨ

Bầu lọc gió có nhiệm vụ lọc khơng khí nạp trước qua BCHK để vào động Bầu lọc gió có loại sau:

- Lọc qn tính; Lọc khơ; Lọc ướt; Lọc liên hợp

Hình 10.6 Bầu lọc gió dầu quán tính 1 Bể dầu; Lõi lọc; Nắp; Đai ốc tai; 5 Vít kéo; ng dẫn gió tới máy nén;

7 Vịng chắn dầu

Hình 10.7 Bầu lọc gió có lõi lọc khơ 3 Nắp; Đai ốc tai; 8,11 ng gom gió;

9 Lõi lọc khô; 10 Thân bầu lọc; 12,13 ng thông gió cho cacte

Hình 10.8 Lọc gió qn tính A Gió chứa bụi; B Lỗ bụi 1 Đường dẫn khơng khí từ lọc ra;

2 Cánh dẫn hướng dịng khơng khí; 3 Thân lọc; Đáy lọc;5 Bình chứa bụi; Quai

Hình 10.9 Bình lọc khơng khí loại liên hợp khô 1 Thân; ng hút bụi; ng xốy lốc;

Khơng khí hút vào quán tính bụi to lao xuống chậu bị giữ lại Khơng khí cịn chứa bụi nhẹ hút ngược lên phía Khi qua cuộn sợi kim loại có tẩm dầu, hạt bụi nhỏ bám vào đó, cịn khơng khí hút vào ống trung tâm vào phía cửa gió

10.4 KẾT CẤU LỌC XĂNG

Bình lọc xăng cốc lắng có nhiệm vụ lọc nước tạp chất học lẫn xăng trước vào động Lưới lọc lắp miệng ống đổ nhiên liệu thùng nhiên liệu, nắp vỏ bơm nhiên liệu thùng nhiên liệu, nắp vỏ bơm nhiên liệu ống nối buồng phao

Hình 10.10 Bầu lọc nhiên liệu a Bầu lọc thô; b Bầu lọc tinh

1 Bầu lọc thô; Lỗ chảy nhiên liệu; Các lõi lọc; Nút xả; 5 Lõi lọc sứ; Đai ôc; Quai để lắp bầu lọc lắng

10.5 KẾT CẤU BƠM XĂNG

a Bơm màng khí

Hình 10.11 Bơm xăng

1 Cần bơm; Tay bơm; Trục bơm; Đệm làm kín; Lị xo; Thân dưới; 7 Thân trên; Van hút; lưới lọc; 10 Nắp; 11 Van xả; 12 Màng bơm;

Nguyên lý hoạt động

Hình 10.12 Q trình hút bơm

Khí động quay làm cho bánh lệch tâm quay làm cho cần bơm lắc, kéo trục bơm xuống, màng xuống, van hút mở, van xả đóng Đây trình hút bơm

Hình 10.13 Quá trình đẩy bơm

Khi vấu bánh lệch tâm rời khỏi cần, lò xo hồi vị đưa cần vị trí ban đầu Đồng thời tác động lị xo, màng cong lên phía trên, áp suất nhiên liệu làm đóng van hút, mở van xả Đẩy nhiên liệu buồng phao chế hòa khí Đây q trình đẩy

b Bơm màng điện

Bơm màng điện hoạt động nhờ bình ắc qui

Khi bơm nghỉ, lị xo R đẩy màng M trung xuống, cần T kéo tiếp điểm C đóng mạch, điện ắc quy qua C vào B mát Cuộn B phát từ trường hút miếng thép S, kéo màng bơm lên, xăng hút từ thùng chứa qua nắp hút H vào bơm

Khi miếng thép S màng M hút lên, cần T đẩy tiếp điểm C mở cắt mạch điện nên cuộn B sức hút, lò xo R đẩy M trở xuống dồn xăng qua nắp thoát T lên BCHK

Hình 10.14 Kết cấu bơm màng điện

C Tiếp điểm; T Cần điều khiển tiếp điểm; R Lò xo; S Miếng sắt; M Màng bơm; H Nắp hút; Th Nắp

thoát

c Bơm rơto điện

Hình 10.15 Bơm điện kiểu phiến gạt dạng lăn

a: Đường xăng vào; Van khống chế áp suất, Bơm phiến gạt; 4 Ro to động điện; Van chiều; Đường xăng

Khi có dịng điện 12 vơn cung cấp cho động điện làm cho rotor động điện quay, dẫn đến lăn văng ép sát vào vỏ bơm làm kín khoảng không gian lăn Khoảng không gian hai lăn quay tích tăng dần mạch hút bơm, khoảng khơng gian tích giảm dần mạch bơm

Lượng nhiên liệu từ bơm cung cấp qua kẽ hở rotor stator động điện, tác dụng áp suất nhiên liệu làm van chiều mở nhiên liệu cung cấp vào hệ thống Van an tồn bố trí bên bơm có chức giới hạn áp suất cung cấp nhiên liệu bơm nhằm kéo dài tuổi thọ bơm xăng

10.6 KẾT CẤU THÙNG XĂNG

Hình 10.16 Thùng nhiên liệu

1,2 Bộ truyền dẫn báo mức nhiên liệu; Nắp; Lưới lọc; 5 ống khóa; Nút xả; ống đổ nhiên liệu; Tấm ngăn

Thùng chứa nhiên liệu dùng để chứa xăng dầu đủ cho động hoạt động thời gian Cỡ thùng lớn nhỏ tùy theo cơng suất đặc tính hoạt động động Thùng đập thép lá, bên có ngăn để nhiên liệu bớt dao động Nắp thùng có lỗ thơng Ống hút nhiên liệu bố trí cao đáy thùng khoảng 3cm Phần lõm lắng cặn chất bẩn nước, nơi đáy thùng có nút xả

Nếu thùng chứa đặt cao động phải có van khóa tắt máy Nếu đặt thấp thua động phải có van khóa tắt máy Nếu đặt thấp thua động phải có van bố trí nơi bầu lọc sơ cấp ngăn khơng cho dầu tụt máy ngừng

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 10

1 Cho chế hịa khí

a Chú thích chi tiết phận chế hịa khí

CHƢƠNG 11: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL

11.1 KẾT CẤU BƠM CAO ÁP THAY ĐỔI LƢỢNG NHIÊN LIỆU CHU TRÌNH BẰNG VAN PISTON

11.1.1 Bơm cao áp PF (Bơm cá nhân)

Hình 11.1 Kết cấu bơm cao áp PF

- Bơm cao áp PF gọi bơm cá nhân, bơm cung cấp nhiên liệu cho xi lanh động Nếu động có hai xi lanh phải cần bơm cao áp PF

- Bên thân bơm PF khơng có trục cam, bơm hoạt động nhờ trục cam động Thiết kế có hai ưu điểm:

+ Ống dẫn nhiên liệu cao áp từ bơm đến kim phun ngắn có chiều dài + Có thể tiến hành sửa chữa bơm lúc bơm lại hoạt động

11.1.2 Bơm cao áp PE

Hệ thống nhiên liệu bơm cáo áp PE dùng phổ biến động diesel ô tô máy kéo MTZ, IFA, KAMAZ, TOYOTA, MERCEDECER, REO I, HYNO, ISUZU Có áp suất phun:

2500 3000 PSI

17.250.000 20.700.000 N/m2

Hình 11.2 Bơm cao áp PE

1 Trục cam; Bơm cao áp; Răcco; c xả gió; Bộ điều tốc; Cần ga; 7 Đường dầu vào; Bơm tiếp vận; Bơm tay; 10 ng dầu

Cấu tạo bơm cao áp PE

Động Diesel có xi lanh thi bơm PE có nhiêu phần tử bơm

Hình 11.3 Kết cấu bơm cao áp PE có phần tử bơm - Cấu tạo phần tử bơm

Hình 11.4 Cấu tạo phần tử bơm 1 Bệ van;

2 Racco ống đồng; 3 Van cao áp; 4 Racco ống dầu cao áp;

5 Lị xo; 6 Vít; 7 Đĩa chận; 8 ng xoay piston; 9 c khóa vít chỉnh;

10 Lị xo; 11 Đĩa chận;

12 Con lăn; 13 Trục; 14 Ổ bi; 15 Con đội;

10 Piston; 11 Xi lanh; 18 Vòng răng; 19 Thanh

a Bộ đôi piston xi lanh bơm cao áp (bộ đơi siêu xác)

Kết cấu kích thước piston:

Kết cấu ti bơm PE giống bơm PF, thuộc loại móc rãnh xoay để thay đổi lưu lượng nhiên liệu Nơi đầu ti bơm có rãnh đứng, rãnh ngang rãnh xiên Rãnh xiên đầu ti bơm có kiểu sau đây:

Hình 11.5 Các dạng ti bơm

- Rãnh xiên phía dưới: Thay đổi thời điểm kết thúc cung cấp - Rãnh xiên phía trên: Thay đổi thời điểm bắt đầu cung cấp

- Hai rãnh xiên ti bơm: Thay đổi thời điểm bắt đầu kết thúc cung cấp

- Riêng với piston bơm cao áp vạn có hai gờ xoắn dốc hai phía khác (một gờ xoắn phải, gờ xoắn trái) để thích ứng với trường hợp lắp điều tốc hai đầu khác bơm

Hình 11.6 Kết cấu khai triển đầu piston

Để đáp ứng đủ lượng nhiên liệu cấp cho chu trình, người ta quy định số dãy kích thước cho bơm cao áp đường kính hành trình piston Phải đảm bảo hành trình có ích piston từ chế độ tồn tải đến chế độ khơng tải tương tự Muốn bước xoắn gờ xoắn piston phải Trên hình (11.12) ta có:

 - Góc nghiêng gờ xoắn, h - Bước xoắn,

dp - Đường kính piston

Nếu bước xoắn h khơng đổi góc nghiêng  phải tăng dp giảm Nhưng góc nghiêng  ảnh hưởng lớn tới khả chống mòn bơm cao áp, gờ xoắn rãnh vát nơi dễ mòn Qua hình 11.6 ta có:

a - Chiều rộng mài mòn mặt gờ xoắn,

b - Hành trình tổn thất ứng với chiều rộng vết mịn a

Như  lớn hành trình tổn thất b lớn cần phải giới hạn đường kính nhỏ piston dãy kích thướcdo piston bơm cao áp sản xuất hàng loạt, thường  nhỏ

Vật liệu chế tạo

Piston xi lanh bơm cao áp phải có hình dạng hình học xác chống mịn tốt - Vật liệu chế tạo đôi piston xi lanh phải thép hợp kim làm ổ bi dụng cụ cắt gọt X15, XB, 25X5M Thép X15 có cấu trúc tế vi ổn định thép XB nên chế tạo thép X15 kích thước hình học chi tiết ổn định Nếu chế tạo thép 25X5M piston phải thấm Nitơ

- Phải nhiệt luyện để đạt yêu cầu mặt ma sát cặp đơi piston xi lanh có độ cứng không nhỏ HRC58, mặt đầu không nhỏ 55 HRC

Các điều kiện kỹ thuật đôi:

tg h

dp 

 

Hình 11.7 Bản vẽ chi tiết đôi piston - xi lanh bơm cao áp

- Độ bóng mặt ma sát đơi khơng nhỏ 11, độ bóng mặt đầu xi lanh (mặt tiếp xúc với đế van cao áp) không nhỏ 10

- Các mép gờ (gờ xoắn, gờ mặt đỉnh đầu piston gờ lỗ hút, xả xi lanh) phải sắc cạnh

- Sai lệch hình dáng hình học quy định gờ xả đầu piston không vượt 0,02 mm chiều dài mặt làm việc gờ

- Độ côn piston xi lanh không 0,0006 mm chiều dài 20 mm bề mặt làm việc - Độ ô van không 0,0005 mm

- Khơng có vết xước, hằn bề mặt ma sát chi tiết đôi

- Khe hở hướng kính đơi piston xi lanh nhỏ phụ thuộc vào đường kính piston Kiểm tra khe hở đôi thường phương pháp đo độ kín thủy lực băng thử

- Khi thay phải thay đôi piston xi lanh

b Bộ đôi van cao áp đế van cao áp

Hình 11.8 Các loại van cao áp

a Van cao áp có vành giảm áp; b Van kiểu lá; c Van trụ lắp lị xo chìm;

d Van hiệu chỉnh đặc tính tốc độ có vành giảm áp; e Van hình nấm khơng vành giảm áp

Nhiệm vụ:

- Ngăn không cho khí thể từ xi lanh động vào xi lanh bơm cao áp dùng vòi phun hở

- Làm ổn định trình cung cấp nhiên liệu dùng vịi phun kín

- Giảm áp đường cao áp kết thúc trình cung cấp nhiên liệu để tránh tượng phun rớt

- Hiệu chỉnh đặc tính tốc độ bơm cao áp - Dập tắt dao động áp suất đường ống cao áp

Kết cấu van cao áp:

Van cao áp có van đế van:

- Van: Dạng hình nấm có mặt tì dạng với góc  = 900 Thân van để dẫn hướng, có tiết diện hình chữ thập hình trụ vát hai bên để dẫn nhiên liệu

- Đế van: Có mặt tì dạng 900, thân có ren để tháo (nhờ vặn ren)

- Vành giảm áp: Vành hình trụ van, ngăn cách với đường ống cao áp với khơng gian xi lanh phía piston bơm cao áp, làm giảm áp suất đường ống cao áp, việc cung cấp nhiên liệu kết thúc dứt khoát, tránh phun rớt

Vật liệu chế tạo

- Vật liệu: thép hợp kim X15, XB

- Độ cứng sau nhiệt luyện: độ cứng van phải đạt HRC 56  62, đế van HRC 60  64

Điều kiện kỹ thuật đôi:

- Cặp van cao áp đôi xác nên có u cầu cao như đôi piston xi lanh bơm cao áp

- Van đế van phải mài rà với

- Kiểm tra độ kín khít van cao áp, thường dùng khơng khí nén với áp suất dư 0,4  0,5 MN/m2, nhúng van vào thùng dầu hoả, khơng sủi bọt khí

- Khi hỏng phải thay cặp

c Cam nhiên liệu

- Dạng cam định quy luật cung cấp nhiên liệu bơm cao áp

- Hệ số tốc độ Co thay đổi theo góc quay trục cam c Là tốc độ chuyển động piston

bơm cao áp số vòng quay trục cam nc = 1000 v/ph

- Tốc độ chuyển động piston bơm cao áp: Cp = 0,001 Co.nc

- Đối với động khơng cường hố Cp = 0,7  m/s, cịn với động cường hố Cp =  3,2 m/s

- Cam dẫn động bơm cao áp cam lồi, cam tiếp tuyến mở rộng cung đỉnh thường cam đối xứng nên làm việc theo chiều quay khác

Hình 11.9 Các dạng cam

I,II Dạng cam lồi dạng cam tiếp tuyến;

III Dạng cam lõm; IV Cam có tốc độ nâng ban đầu tương đối nhỏ

11.2 KẾT CẤU BƠM CAO ÁP PHÂN PHỐI

Bơm cao áp phân phối loại bơm cao áp dùng hai cặp piston – xi lanh, đồng thời dùng cách phân phối định lượng thích hợp để đưa nhiên liệu cao áp đến xi lanh động nhiều xi lanh

Ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ, gọn nhẹ, làm việc tin cậy, ồn - Ít cặp chi tiết địi hỏi độ xác cao

- Phân phối nhiên liệu đồng - Bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng

11.2.1 Bơm cao áp PSB

Bơm cao áp PSB, PSJ, PSU thuộc nhóm PS sử dụng động Reo II, III, GMC, ONAN nguyên lý cấu tạo nguyên lý làm việc Riêng bơm PSB gắn động Reo II, III (Continental) loại bơm sử dụng nhiều loại nhiên liệu khác xăng (chỉ số ốc tan thấp) diesel fuel (W-F-800) CITE fuel (MIL F- 46005) có thêm phận điều hồ tỷ trọng Thế nên người ta gọi loại động đa nhiên liệu

Gồm phận sau:

- Đầu dầu: gồm hai chi tiết chủ yếu

Hình 11.10 Đầu dầu bơm cao áp PSB với chi tiết chủ yếu

+ Ti bơm: tiếp xúc với trục cam bơm nhờ đệm đẩy có lăn Dọc theo đường tâm ti bơm có lỗ xuyên tâm tiếp xúc với lỗ ngang Nhiên liệu cao áp theo lỗ ngang trở khâu phân lượng mở lúc dứt bơm Đầu ti bơm có rãnh phân phối thơng với rãnh tròn Bánh phân bố ráp vào chân ti bơm xoay ti bơm để phân phối nhiên liệu đến mạch thoát

- Trục cam bơm: Dẫn động nhờ trục cam động

+ Cam mấu cho động xi lanh, cam mấu cho động xi lanh

+ Bánh dẫn động bơm chuyển vận

+ Trục giảm tốc xoay ti bơm

Hình 11.12 Kết cấu trục cam bơm

- Bơm chuyển vận nhiên liệu

- Bộ phun dầu sớm tự động

Cơng dụng tăng thêm góc phun sớm theo vận tốc trục khuỷu

Trục cam bơm quay chậm, lò xo đẩy ống nối trượt qua trái làm cho ba tạ cụp vào, chưa phun dầu sớm

Hình 11.13 Cơ cấu phun dầu sớm tự động

1 Trục phun sơm; Đoạn xiên trục nối; Quả tạ; Đĩa tròn;5 ng trượt; Lò xo; Trục cam bơm; Mâm tiếp động

Tăng tốc, trục cam quay nhanh, lực ly tâm mạnh lò xo, bung tạ đẩy ống nối trượt qua phía phải làm cho trục cam bơm phải xoay lên trước góc độ để phun dầu sớm

- Bộ điều tốc

Hình 11.14 Bộ cân tỷ trọng nhiên liệu

1 Khe hở; 2,3 Vít lỗ chỉnh áp; Giá hướng dẫn; Thanh tựa nghiêng; 6 Lỗ nạp nhiên liệu từ bơm chuyển vận; Van điều áp; 8,9 Xi lanh piston; 10 Lị xo

Cơng dụng thay đổi lượng nhiên liệu phun tối đa tùy theo loại nhiên liệu nhằm đảm bảo công suất tối đa động

Nhiên liệu từ bầu lọc tinh qua van điều áp đến piston nâng piston lên, lên qua khe hở piston xi lanh đến kim chỉnh áp khỏi cấu cân tỷ trọng

Nhiên liệu có tỷ trọng nhẹ, độ nhớt thấp, sức đẩy nhiên liệu yếu, lò xo đẩy piston xuống làm cho cần lắc xê dịch qua phía tăng thêm nhiên liệu

Nhiên liệu có tỷ trọng lớn, độ nhớt cao hơn, sức đẩy phía piston mạnh hơn, nâng piston lên cao, điều khiển cần lắc bớt lượng nhiên liệu

11.2.2 Bơm cao áp VE

a Cấu tạo chung

- Đầu công tác (piston xi lanh) bơm cao áp nằm trục với trục dẫn động - Cơ có phận sau:

+ Bơm chuyển nhiên liệu kiểu phiến gạt + Bơm cao áp với đầu phân phối

+ Bộ điều chỉnh tốc độ động (bộ điều tốc) + Bộ cúp dầu

+ Bộ phun dầu sớm thủy lực

Hình 11.15 Cấu tạo bơm cao áp VE

1 Trục tuyền động; Bơm chuyển nhiên liệu; Bánh truyền động; 4 Vòng lăn; Con lăn; Đĩa cam; Bộ điều khiển phun sớm; 8 Lò xo hồi vị piston; Bạc điều chỉnh nhiên liệu; 10 Xi lanh; 11 Piston;

12 Van phân phối; 13 Chốt M2; 14 Cần khởi động; 15 Cần điều khiển; 10 Vít điều chỉnh tồn tải; 11 Cần hiệu chỉnh; 18 Đường dầu hồi; 19 Vít cữ khơng tải; 20 Lị xo điều tốc; 21 Vít cữ tồn tải; 22 Cần ga;

23 ng trượt điều tốc; 24 Quả văng; 25 Thân điều tốc

b Kết cấu đôi piston xi lanh bơm phân phối

Hình 11.16 Bộ đơi piston xi lanh bơm cao áp phân phối

1 Đuôi piston; Phần trụ lắp; Cửa cắt nhiên liệu; Rãnh chia nhiên liệu 5 Rãnh nạp; Mặt đầu piston; Vị trí lắp đệm piston; Rãnh định vị 9 Rãnh thoát dầu; 10 Rãnh cân bằng; 11 Thân piston; 12 Lỗ dọc; 13 Cửa dầu vào

14 Lỗ chia nhiên liệu; 15 Lỗ thoát dầu

Bơm phân phối so với bơm cụm cấu tạo đơn giản, số chi tiết, khối lượng kích thước bơm nhỏ (khoảng 1/2 bơm cụm), phân phối nhiên liệu cho xi lanh đồng đều, thời điểm bắt đầu cung cấp vào xi lanh xác hơn, mức độ mài mịn đơi piston xi lanh gây ảnh hưởng tới độ đồng lượng nhiên liệu cấp vào xi lanh động

11.2.3 Bơm phân phối DPA (Bơm Roosa Master)

Hình 11.17 giới thiệu hình dạng bề ngồi bơm phân phối DPA

Hình 11.17 Cụm bơm phân phối

1- trục bơm; 2- cần điều khiển; 3- đầu nối ống nhiên liệu cao áp ra; 4- đầu nối ống nhiên liệu vào

Chi tiết quan trọng bơm rô to dẫn động từ trục khuỷu động Ở phần rô to có lỗ trụ ngang xác, lắp hai pít tơng tạo thành hai cặp pít tơng-xi lanh bơm cao áp đối đỉnh Đầu ngồi hai pít tông tỳ lên hai đội lăn 15 (Hình 11.18c d) lăn hai đội lại tỳ lên vấu cam vành cam 14

Phần rơ to có đường nạp nhiên liệu đường cấp nhiên liệu Trên thân có cửa nạp đường nhiên liệu cao áp với số lượng số xi lanh động phân bố quanh chu vi lỗ lắp rô to thân đặt so le Các cửa nạp thông với khoang nhiên liệu thấp áp có áp suất khoảng 5-6 kg/cm2

qua van tiết lưu 13 cấu điều khiển

Hình 11.18 Sơ đồ nguyên lý hoạt động bơm phân phối DPA

(a) Nạp nhiên liệu; (b) Bơm nhiên liệu; (c) Điều khiển tồn tải; (d) Điều khiển tải

1- pít tơng bơm; 2- đường nạp rơ to; 3- cửa nạp thân; 4- thân bơm; 5- rô to; 6- đường phân phối nhiên liệu cao áp; 7- đường nhánh phân phối nhiên liệu ra; 8- nhiên liệu thấp áp cấp từ bơm chuyển; 9-

cấu điều khiển; 10- rãnh xả nhiên liệu từ cấu điều chỉnh góc phun sớm; 11- rãnh cấp nhiên liệu đến cấu điều chỉnh góc phun sớm; 12- đường nhiên liệu thấp áp đến đường nạp bơm cao áp;13- van tiết lưu

điều chỉnh lượng nạp chu trình; 14- vành cam; 15- đội lăn; 16- xi lanh-pít tơng cấu tự động

1

3 2

4

2 3

4 5 6 7

1 1

(a)

8 9

12 11 10

14 15

5

1 13

Rơ to mang pít tơng đội quay q trình làm việc Khi rơ to quay đến vị trí mà đường nạp trùng với cửa nạp thân nhiên liệu khoang thấp áp với áp suất 5-6kg/cm2

bơm chuyển nhiên liệu tạo qua van tiết lưu 13 đường nhiên liệu thấp áp 12 nạp vào không gian hai đỉnh pít tơng đẩy hai pít tơng hai phía (Hình 11.18a) Rơ to quay tiếp đóng kín cửa nạp 3, sau vấu cam đẩy hai pít tơng

1 vào thực q trình bơm, lúc đường phân phối nhiên liệu đầu rô to trùng với đường nhiên liệu thân đưa nhiên liệu cao áp đến vòi phun cấp cho xi lanh tương ứng động Tiếp theo, đường nạp lại thông với cửa nạp thân bơm để thực chu trình nạp cấp nhiên liệu cho vòi phun xi lanh

Việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp chu trình thực nhờ van tiết lưu 13 cấu điều khiển Khi van mở to, nhiên liệu nạp vào nhiều đẩy hai pít tơng xa hơn, cịn van mở nhỏ ngược lại, hai pít tơng gần Do thấy thay đổi lượng cấp chu trình thời điểm bắt đầu cấp nhiên liệu thay đổi, thời điểm kết thúc cấp khơng đổi Tải nhỏ cấp muộn, cịn tải lớn cấp sớm Do đó, có vấn đề động chạy không tải tải nhỏ thời điểm cấp nhiên liệu muộn so với yêu cầu động Để khắc phục tượng này, bơm DPA có cấu tự động điều chỉnh góc phun sớm (thời điểm cấp nhiên liệu) theo tải Khi giảm tải, cấu làm quay vành cam góc ngược chiều quay rơ to để cấp nhiên liệu sớm lên, khắc phục tượng cấp muộn nói Cơ cấu hoạt động nhờ điều khiển nhiên liệu vào khỏi xi lanh cấu điều chỉnh 16 nhờ van điều khiển Khi chạy toàn tải (lượng cấp lớn) đường nhiên liệu xi lanh điều khiển 16 nối vào đường hút bơm chuyển nhiên liệu, xả hết nhiên liệu cấu, làm cho pít tơng cấu 16 nằm sát bên trái (Hình 11.18c) Khi chạy tải, đường nhiên liệu cấu 16 thông với

khoang chứa nhiên liệu bơm có áp suất 5-6 kg/cm2

làm nhiên liệu bơm vào cấu 16, đẩy pít tơng dịch vào làm cho vành cam quay góc ngược chiều quay rơ to (Hình 11.18d)

11.3 BƠM CAO ÁP VÕI PHUN (KIM BƠM LIÊN HỢP GM)

Bơm cao áp vịi phun lắp liền (khơng có đường ống cao áp)

Hình 11.19 Bơm cao áp vịi phun

- Phần bơm cao áp: gồm ti bơm, xi lanh bơm, đuôi ti bơm ráp vào khe ống đẩy, lị xo ln ln kéo lên Chốt chận cài bên lò xo để giữ ống đẩy khơng bung Vịng ráp đoạn lớn ti bơm ăn khớp với

11.4 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÕI PHUN

Hình 11.20 : Các loại đầu kim (đót kim )

A : Loại có chi có lỗ tia phụ; 1- Tia chính; 2- Tia phụ; 3- Dấu để lắp B : Loại đót kín có lỗ tia hở nhiều lỗ tia C : Loại đót kín lỗ tia hở lỗ tia

a Vòi phun hở

Hình 11.21 Cấu tạo vịi phun hở

1 Thân vòi phun; Êcu tròng; Đầu vòi phun

- Cấu tạo đơn giản nhất: Có hai lỗ phun Số lỗ phun, đường kính hướng lỗ tuỳ thuộc vào hình dạng buồng cháy vận động mơi chất buồng cháy động (đường kính lỗ phun dl thường 0,3  1,2 mm) Cấu tạo vòi phun hở gồm thân vòi phun 1, đầu vòi phun 3, êcu tròng 2, phần đầu thân có ren để bắt với đường ống cao áp

- Nhược điểm vòi phun hở:

Trong khoảng thời gian hai lần phun, nhiên liệu vòi phun bị chèn ép nhỏ dọt vào xi lanh động cơ, đồng thời khí từ xi lanh động vào khơng gian vịi phun gây khó khăn cho việc phun nhiên liệu tải nhỏ, tốc độ nhỏ

Đầu cuối trình phun nhiên liệu, chất lượng phun áp suất vòi phun thấp

Sau lần phun nhiên liệu nhỏ dọt qua lỗ phun gây kết cốc đầu vòi phun

b Vòi phun kín có van

Hình 11.22 Vịi phun kín có van

Vịi phun kín có hai van nên có hai mặt tiết lưu tương tự vịi phun kín tiêu chuẩn Đặc điểm loại chiều mở van chiều với chiều vận động nhiên liệu nên lị xo van khơng cần lực ép lớn, mặt khác lực khí thể xi lanh động có tác dụng ép van tỳ lên đế van

- Ưu điểm: Có kích thước nhỏ gọn, cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo

- Nhước điểm: Đầu vịi phun tiếp xúc với khí nóng xi lanh động cơ, nóng làm thay đổi khe hở đầu vòi phun làm vòi phun cong vênh, làm kênh van gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng phun nhiên liệu

c Vòi phun kín có kim phun (vịi phun kín tiêu chuẩn)

- Kết cấu vịi phun có nhiều chi tiết: đơi xác kim phun thân kim phun 17 (gọi đầu vòi phun) bắt chặt lên thân nhờ êcu tròng Phía thân vịi phun có cốc để lắp vít 10 (điều chỉnh lực căng lị xo 8) êcu hãm 11, lực lò xo qua đĩa 7, đũa đẩy ép kim tỳ lên đế (đế kim phun nằm thân kim phun 17) Trên nắp bảo vệ 13 có lỗ ren 12 để lắp đường dẫn nhiên liệu rò rỉ qua khe hở kim phun thân kim phun Lỗ thân vòi phun để lắp ống cao áp dẫn nhiên liệu tới vòi phun có đặt lưới lọc 14

Hình 11.23 Vịi phun kín tiêu chuẩn

1 Lỗ phun; Đế kim; Kim phun; Êcu tròng; Chốt; Đũa đẩy; Đĩa lò xo; 8 Lị xo; Cốc; 10 Vít điều chỉnh; 11 Êcu hãm; 12 Đầu nối; 13 Chụp; 14 Lưới lọc;

Kim phun thân kim phun (đầu vịi phun) u cầu có hình dạng xác, chống mòn chống rỉ tốt

Vật liệu chế tạo thép hợp kim như: X15, XB, P18 Sau nhiệt luyện phải đạt độ cứng HRC 58  60

Gia cơng phải đạt độ bóng cao ( 12) bề mặt ma sát phần dẫn hướng kim phun lỗ thân kim phun bề mặt làm việc (mặt côn kim phun thân kim phun) Khe hở phần dẫn hướng hai chi tiết khoảng  m, phụ thuộc vào kích thước đường kính kim phun Trên thực tế xác định khe hở theo thời gian làm giảm áp suất thử vòi phun băng thử với lực ép định lò xo

- Thân kim phun: Thân kim phun có phần lỗ dẫn hướng kim phun, khoang chứa nhiên liệu từ bơm cao áp tới, mặt (góc khoảng 50  700); lỗ dẫn nhiên liệu Phần thân kim phun nhô vào buồng cháy (đầu vịi phun) có dạng chỏm cầu lồi, chỏm cầu khoan lỗ phun nghiêng so với đường tâm thân kim phun Số lỗ phụ thuộc vào dạng buồng cháy động (số lỗ phun từ  10 lỗ), nhiều 10 lỗ tia nhiên liệu giao khu vực gần lỗ phun, ảnh hưởng xấu tới chất lượng tạo hỗn hợp trình cháy động Số lỗ phun đường kính lỗ phun có quan hệ mật thiết với nhau; số lỗ phun nhiều đường kính lỗ phun nhỏ (đường kính lỗ phun nằm khoảng 0,127  0,86 mm) Các lỗ phun gia công khoan phương pháp điện hồ quang

- Kim phun: kim phun có phần hình trụ dẫn hướng, phần hình trụ có rãnh hình vành khăn để giảm bớt nhiên liệu qua khe hở phần dẫn hướng kim phun thân kim phun Có mặt để áp suất nhiên liệu tác dụng nâng kim phun (thường 600), mặt côn mũi kim tỳ lên đế

d Vịi phun kín có chốt kim phun

Trong vịi phun kín có kim phun đơi kim phun thân kim phun đơi xác

Hình 11.26 Vịi phun kín có chốt kim phun 1 Thân kim phun; Kim phun

Loại vòi phun kết cấu, nguyên tắc làm việc tượng tự vịi phun kín tiêu chuẩn Đặc điểm kết cấu phần kim phun có chốt hình trụ, tiếp hai hình (nón cụt) có chung đáy nhỏ Trên thân kim phun có lỗ phun tâm có đường kính 1,5  mm, mặt tựa kim phun (bề mặt làm việc) che kín tiết diện lỗ phun hình 11-22e Khi lắp kim phun thân kim phun kim phun nhơ khỏi lỗ phun 0,4  0,5 mm

- Khi kim phun nâng lên, phần chốt kim phun chuyển động lỗ phun tạo đường thơng nhiên liệu hình vành khăn có nhiều tiết diện tiết lưu, nhiên liệu phun tạo tia nhiên liệu có hình rỗng, góc phun tia phụ thuộc vào hình dạng chốt kim phun hành trình kim phun (góc biến động khoảng từ 00 đến 50  600) Hành trình nâng kim phun hạn chế vịi phun kín tiêu chuẩn (hành trình nâng kim phun xác định khe hở mặt kim phun với mặt phẳng thân vòi phun thường 0,3  0,5 mm)

- Vịi phun có chốt kim phun sử dụng rộng rãi động Diesel có buồng cháy ngăn cách

- Loại tiết lưu phần chốt kim phun kéo dài, đồng thời lỗ phun kéo dài, phần chốt nằm lỗ phun tạo khe hở Dùng tiết lưu để giảm tốc độ cung cấp nhiên liệu giai đoan đầu làm êm trình cháy

- Hình dạng hình học bề mặt chi tiết phải đảm bảo yêu cầu: độ ô van lỗ thân kim phun (phần dẫn hướng kim phun) không 0,0005 mm, độ thắt độ phình mặt trụ kim phun thân kim phun không 0,001 mm, độ nhấp nhơ bề mặt khơng q 0,0001 mm, độ côn bề mặt làm việc không 0,002 mm, kim phun phải dịch chuyển nhẹ nhàng êm thân kim phun (khi kéo kim phun khỏi thân kim phun phần ba chiều dài phần dẫn hướng kim phun, nghiêng thân kim phun khoảng 450

so với mặt phẳng ngang trọng lượng thân, kim phun trượt từ thân với vị trí kim phun xoay kim phun thân Khe hở kim phun thân phần dẫn hướng phụ thuộc vào đường kính kim phun dao động phạm vi  m Trên thực tế kiểm tra khe hở theo thời giam giảm áp suất thử vòi phun băng thử với lực ép định lò xo

11.5 CƠ CẤU PHUN DẦU SỚM TỰ ĐỘNG

11.5.1 Cơ cấu phun dầu sớm tự động kiểu ly tâm

a Đặc điểm kết cấu

Hình 11.27 Cơ cấu điều chỉnh góc phun sớm kiểu ly tâm a Cấu tạo; b Sơ đồ hoạt động

1 Nửa khớp chủ động; lò xo; Trục văng; Quả văng; Nửa khớp thụ động; 6 Vịng khít; 7,9 Vịng chán dầu; Thân; 10 Vít chìm; 11 Vịng đệm điều chỉnh;

α Góc quay hai nửa khớp

I Vị trí ban đầu văng; II Vị trí văng tăng số vòng quay động

- Nửa khớp bị động bắt lên đầu trục bơm cao áp nhờ then đai ốc Hai văng lắp trục tự Nửa khớp chủ động có hai vấu làm nhiệm vụ liên kết phận truyền động bơm chốt tựa Hai chốt tựa nằm lọt vào rãnh văng nhờ lò xo 2, chúng ép vào bề mặt cong văng

- Khi nửa khớp chủ động quay, hai chốt ép lên mặt văng qua hai trục văng làm quay nửa khớp bị động trục bơm

b Nguyên lý hoạt động

các chốt vừa ép vào mặt cong văng vừa kéo trục 3, lò xo làm cho nửa khớp bị động trục bơm cao áp quay góc so với nửa khớp chủ động làm tăng góc phun sớm Khi số vịng quay tăng tới cực đại văng bung tỳ vào thành thân lúc góc phun sớm lớn

- Khi số vòng quay giảm, văng cụp lại, nửa khớp bị động lực đẩy lị xo quay ngược lại làm giảm góc phun sớm

11.5.2 Cơ cấu phun dầu sớm tự động kiểu thủy hãng CAV

a Nguyên lý kết cấu

Cơ cấu gồm có: Thân 5, đầu táo vặn vào vòng cam 4, piston 3, lò xo lắp piston

Hình 11.28 Cơ cấu điều chỉnh góc phun sớm kiểu thủy lực 1 Đầu táo; Cam; Piston; Vòng cam;

Hình 11.29

b Nguyên lý hoạt động

Nhiên liệu với áp suất từ bơm chuyển vào bên vít rỗng, vít bắt phận điều chỉnh tự động vào thân bơm Nhiên liệu vào thân tác dụng lên mặt phẳng piston 6, làm xê dịch piston cam nhờ táo, lực chống lại áp lực lò xo

Khi áp suất bơm đẩy tăng dần lên (tùy theo số vòng quay động cơ) piston xê dịch xi lanh, ép lò xo đẩy vòng cam vị trí phun sớm Khi số vịng quay động giảm, lò xo đẩy piston vịng cam vị trí phun muộn

11.6 BỘ ĐIỀU TỐC

11.6.1 Bộ điều tốc khí

Hình 11.30 Bộ điều tốc khí nhiều chế độ

1- pít tơng bơm cao áp; 2- răng; 3- lị xo điều tốc; 4, 5- cấu cần nối; 6, 7, 8- vị trí tay điều khiển tồn tải, tải khơng tải; 9- văng; 10- cần bẩy; 11- trục trượt; 12- trục điều tốc

Hình 11.30 sơ đồ nguyên lý hoạt động điều tốc khí nhiều chế độ dùng cho bơm cao áp Bosch kiểu bơm dãy Các phận điều tốc gồm văng 9, trục trượt 11, cấu cần nối 4, lò xo điều tốc

Khi cần tăng tốc độ động cơ, gạt tay điều khiển lên làm cần quay quanh chốt A đẩy bơm cao áp sang trái làm xoay pít tơng bơm theo hướng tăng nhiên liệu cấp động tăng tốc độ Khi tốc độ động tăng, hai văng văng làm cần bẩy 10 đẩy trục trượt toàn cấu cần nối 4, sang phải kéo căng lò xo cân với lực li tâm văng trì tốc độ động ổn định

Nếu không tác động vào tay điều khiển tải bên động thay đổi điều tốc giữ tốc độ động ổn định cách tự động thay đổi lượng nhiên liệu cấp Giả sử tải bên giảm, trước hết làm tốc độ động tăng cản, văng bị văng xa đẩy trục trượt 10 cần nối 4, sang phải kéo hướng giảm nhiên liệu cấp làm cho tốc độ động giảm trở lại để trì tốc độ ổn định Khi tải bên ngồi tăng diễn biế xảy theo hướng ngược lại chuyển động sang trái tăng nhiên liệu cấp để động phát công suất lớn để khắc phục sức cản lớn tải bên tăng

1 2 3

4

7 6

8 9

10 11

12

A

11.6.2 Bộ điều tốc ly tâm nhiều chế độ

Hình 11.31 Bơm phân phối VE với điều tốc khí nhiều chế độ

1- trục bơm; 2- trục điều tốc; 3- văng; 4- cấu điều khiển; 5- lò xo điều tốc; 6- ống trượt; 7- khoang nhiên liệu thấp áp; 8- cấu cần nối điều tốc; 9- chốt quay; 10- ga; 11- pít tơng bơm

Hình 11.31 giới thiệu bơm phân phối VE lắp điều tốc khí nhiều chế độ Ứng với vị trí tay điều khiển 4, động làm việc ổn định tốc độ định Khi tải động giảm (sức cản giảm), tốc độ động tăng lên làm văng văng đẩy ống trượt sang phải làm cần nối quay quanh chốt gạt ga 10 sang trái để giảm nhiên liệu cấp nên tốc độ động trở lại giá trị ổn định ban đầu Nếu tải tăng hoạt động điều tốc theo hướng ngược lại để tăng nhiên liệu cấp, giữ cho tốc độ động ổn định

Xoay tay điều khiển theo chiều kéo căng lò xo điều tốc làm tốc độ động tăng lên ngược lại tốc độ động giảm

1

2 3

4

5 6 7

8

9

10

11.6.3 Bộ điều tốc chân không

a Nguyên lý kết cấu

Chi tiết điều tốc chân khơng màng điều tốc gắn vào đầu Màng chia phòng điều tốc thành hai phòng A B Phòng A thơng với áp suất khí trời, phịng B liên lạc với ống khuếch tán hút khơng khí nhờ ống nối mềm Lị xo điều tốc ln ln đẩy màng bơm cao áp phía lưu lượng tối đa Nút kéo tắt máy tác động trực tiếp lên răng, kéo phía phải để cúp nhiên liệu

Hình 11.32 Bộ điều tốc chân không

b Nguyên lý hoạt động

b.1 Mở lớn cánh bướm gió

Trong lúc động nổ chậm, ta ấn bàn đạp ga, cánh bướm gió mở lớn, sức hút phịng B giảm, lò xo thắng sức hút đẩy màng qua phía trái làm tăng lượng nhiên liệu bơm để tăng tốc tăng công suất động Khi sức hút phòng B cân với lực lò xo, màng thành ổn định vị trí tăng thêm lượng nhiên liệu cần thiết

Hình 11.33 Vị trí màng điều tốc mở lớn cánh bướm gió

b.2 Đóng bớt cánh bướm gió

Muốn giảm tốc, ta bng bàn đạp ga, cánh bướm gió đóng bớt đường ống hút gió, sức hút phịng B tăng mạnh lực căng lò xo, kéo màng phía phải, giảm bớt nhiên liệu để giảm tốc độ xe

Hình 11.34 Lúc đóng cánh bướm gió

b.3 Cánh bướm gió cố định, mức tải giảm đột xuất

Trường hợp cánh bướm gió mở cố định mức mà động kéo tải Bất ngờ mức tải giảm đột ngột, động trở nên nhẹ hơn, tốc độ trục khuỷu tăng vọt lên Lúc sức hút phòng B tăng mạnh nên kéo màng phía giảm nhiên liệu Khi đạt cân sức hút với lò xo, màng ổn định mức giảm ga mới, không cho tốc độ động tăng vọt

b.4 Cánh bướm gió cố định, mức tải tăng đột xuất

Trường hợp cánh bướm gió động kéo tải Nếu tăng thêm tải cho động cơ, vận tốc trục khuỷu giảm, sức hút phòng B giảm, lò xo đẩy màng phía trái, tăng nhiên liệu, tăng vận tốc trục khuỷu lên mức cũ đảm bảo công suất cần thiết cho mức tải

Muốn tắt máy ta kéo nút tắt máy làm dịch tối đa phía phải, ép lị xo lại

11.6.4 Bộ điều tốc thủy lực

a Nguyên lý kết cấu

Hình 11.36 Bộ điều tốc thủy lực

A Không gian rôto; B Đường nhiên liệu ra; C Đường nhiên liệu vào; D Đường nhiên liệu

1 Rơto; Van trượt ly tâm; Lị xo; Bơm chuyển nhiên liệu; Van ; Xi lanh điều tốc; 7 Van; Chốt kéo; Piston; 10 Lò xo; 11 Bơm cao áp ; 12 Tay đòn điều khiển

b Nguyên lý hoạt động

Nếu tăng số vòng quay trục khuỷu, làm tăng số vòng quay bơm chuyển nhiên liệu 4, làm tăng áp suất nhiên liệu đường ống C, mặt khác van trượt ly tâm chạy xa tâm quay làm tăng áp suất nhiên liệu xi lanh công tác điều tốc Do áp suất nhiên liệu tăng, nên piston bị đẩy sang phải ép lò xo 10 làm xoay van phía giảm nhiên liệu Có thể dùng tay điều khiển 12 để thay đổi biến dạng ban đầu lị xo 10 Vì điều tốc điều tốc nhiều chế độ Khi độ nhớt nhiên liệu thay đổi, van trượt ly tâm thể tự động thay đổi tiết diện đường B đường C cho áp suất nhiên liệu không gian A phụ thuộc vào số vòng quay động

11.7 BƠM CHUYỂN NHIÊN LIỆU

11.7.1 Bơm chuyển nhiên liệu kiểu piston

a Kết cấu

Hình 11.38 Bơm chuyển nhiên liệu kiểu piston

1 Thân bơm; 2,9 Van nhiên liệu; Núm; Nắp xi lanh bơm tay; 5 Cần bơm; Xi lanh bơm tay; Piston bơm tay; Lò xo; 10 Thân đội;

11 Rãnh nhiên liệu; 12 Piston bơm; 13 Cần đẩy; 14 Con lăn

1 2 3 4 5

6

7

8 9

4 7

10

6

13

7 4

11 12

(a) (b) (c)

Hình 11.37 Bơm chuyển nhiên liệu kiểu pít tơng (a), kiểu bánh (b) kiểu cánh gạt (c) 1- cam; 2- đội lăn đẩy; 3- lò xo bơm; 4- cửa cấp nhiên liệu; 5,8- van chiều; 6- bơm tay kiểu pít tơng (bơm mồi); 7- cửa hút nhiên liệu; 9- pít tơng bơm; 10- cặp bánh

Gồm thân gang, piston bơm 12, lò xo, cần đẩy 13, đội, rãnh hút rãnh đẩy, bơm tay Để cho nhiên liệu rị rỉ qua khe hở ngồi, thân bơm có rãnh xả 11

Cần 13 tì vào đội gồm có thân đội 10, trục lăn 14 Lò xo ép đội vào trục cam bơm Con lăn giữ cho khỏi rơi nhờ chốt

Trong bơm chuyển nhiên liệu có đặt van hình nấm Các van ép vào thân bơm lò xo

b Nguyên lý hoạt động

Hình 11.39 Sơ đồ nguyên lý làm việc bơm chuyển nhiên liệu kiểu piston 2,9 Van nhiên liệu; Núm; Piston bơm tay; 10 Con đội;

12 Piston bơm; 15 Nút thân; 10 Lò xo; 11 Cam

- Ở hành trình cam đội: piston dịch chuyển lên van nạp đóng lại, van nén mở nhiên liệu từ bơm tiếp vận nạp vào không gian bên piston để chuẩn bị cho chu trình cấp nhiên liệu

- Trong trường hợp không tiêu thụ hết nhiên liệu (do hành trình đẩy piston cung cấp), hành trình hút piston (do lị xo) dừng lại (piston bị treo, không hết hành trình), áp suất nhiên liệu đường ống tới bình lọc (khơng gian phía piston) tác dụng lên piston cân với lực lò xo ép lên piston Và lượng nhiên liệu cung cấp bơm chuyển điều chỉnh qua hành trình hút piston

- Bơm chuyển nhiên liệu loại tạo áp suất không lớn (thường 0,15  0,2 MN/m2), van xả (van tràn) nhiên liệu thùng chứa phải điều chỉnh để hệ thống làm việc áp suất tương đối thấp, khơng khơng có nhiên liệu tuần hồn

- Trên bơm chuyển có lắp bơm tay, để bơm đầy nhiên liệu vào hệ thống trước khởi động

11.7.2 Bơm chuyển nhiên liệu kiểu bánh r ng

Hình 11.40 Bơm chuyển nhiên liệu kiểu bánh

1 Thân bơm; Bánh chủ động; Trục chủ động; Bánh thụ động; 5 Rãnh dẫn nhiên liệu vào; Rãnh thoát nhiên liệu; Van giảm áp;

8 Rãnh dẫn nhiên liệu; Đệm làm kín; 10 Thân vịng đệm; 11 ng dẫn nhiên liệu rò rỉ

11.7.3 Bơm chuyển nhiên liệu kiểu rôto - cánh gạt

Hình 11.41 Các chi tiết bơm chuyển kiểu rôto-cánh gạt 1 Rôto; Cánh gạt; Bạc

Bạc bơm chuyển nhiên liệu lắp cố định phía đầu rơto bơm cao áp, tiếp giáp với van điều hịa bơm Rơto bố trí quay lệch tâm so với bạc bơm Mặt đầu rơto có rãnh sâu hình chữ thập để lắp hai cánh gạt Hai cánh gạt có dạng hình chữ U đặt chéo Khi rôto quay, độ lệch tâm rôto bạc rãnh cánh gạt rộng nên cánh gạt vừa quay vừa xê dịch dọc, chúng gạt dầu rãnh hở rôto bạc từ phía hút (phía trên) xuống phía đẩy (phía dưới)

11.8 BÌNH LỌC NHIÊN LIỆU 11.8.1 Bầu lọc thô

a Bầu lọc thô kiểu rãnh khe hở

Lõi lọc thô chồng phiến kim loại mỏng, phiến tròn phiến hình xếp xen kẽ (phiến trịn dày 0,15 mm, xung quanh có lỗ van; phiến hình dày 0,07 mm) tạo khe hở 0,07 mm, nhiên liệu lọc qua khe hở này, chiều cao lõi lọc phụ thuộc lượng nhiên liệu qua

Nhiên liệu chảy vào cốc qua khe hở phần tử lọc Những hạt bụi có kích thước từ 0,04 ÷ 0,09 giữ lại bề mặt phần tử lọc Sau nhiên liệu theo khe hở lên khỏi bầu lọc, sau lọc Nước chứa nhiên liệu lắng đọng cốc Theo định kỳ mở nút 12 để xả nước

Hình 11.43 Bầu lọc kiểu rãnh khe hở 1,2,6 Các đệm làm kín; Đai ốc; Giá đỡ;

Nắp bầu lọc;

7 Phần tử lọc loại khe; Cốc; Bulong siết; 10 Vòng phớt; 11 Lò xo; 12 Nút xả

b Bầu lọc thô kiểu khe hở

Phần tử lọc gồm lõi lục lăng có cạnh, theo thứ tự lắp đồng thau hình đồng thau hình đĩa Khe hở đĩa khơng áp sát vào vành đai Ở dạng lắp ghép với có khe hở kích thước chiều dày đĩa

Nhiên liệu chảy vào cốc chuyển động theo khe hở phần tử lọc để lại bề mặt phần tử lọc tạp chất có kích thước lớn chiều dày đĩa Sau nhiên liệu lên theo rãnh hàng lỗ tạo thành khỏi bầu lọc

Hình 11.44 Bầu lọc thô kiểu khe hở 1 Phiến hình sao; Phiến trịn; Cốc; Phiến

kim loại; Nắp bầu lọc; Đầu nối ống ra; 7 Gugiông; Đầu nối ống vào; Lõi lục lăng; 10

c Bầu lọc thơ kiểu lƣới

Hình 11.43 Bầu lọc thô kiểu lưới

1 Phần tử lọc; Đĩa phân phối; Lỗ dẫn nhiên liệu vào; Lỗ dẫn nhiên liệu ra; 5 Đệm; Bulong bắt ống dẫn nhiên liệu; Bạc; Nắp bầu lọc; Đệm;

10 Vòng ép; 11 Cốc; 12 Phễu làm lặng; 13 Nút xả

11.8.2 Bầu lọc tinh

Hình 11.44 Bầu lọc tinh

1 Nút xả; Cốc; Phần tử lọc; 4,13 Bulong; Đai ốc; Van đổi hướng; Van; Nắp; Đệm; 10 Gugiông; 11 Lỗ xã cặn; 12 Van bi; 14 Đường nhiên liệu ra; 15 Đường nhiên liệu vào

11.8.3 Bộ lọc cao áp

Hình 11.45 Bộ lọc cao áp loại khe rãnh

Bộ lọc gồm có thân lõi lọc lắp thân Đầu lọc có dạng hình cầu để ép vào đế tựa đầu nối Thanh lọc có hai vành đai đầu đầu dưới, hai vành đai tỳ sát thân Bên sườn lọc người tap hay rãnh nằm xen kẽ có kích thước nhỏ Khi nhiên liệu qua khe hở tạp chất học giữ lại rãnh ăn thông với bơm cao áp nhiên liệu lọc

Hệ thống nhiên liệu cao áp kiểu Common Rail động diesel có đặc điểm gần giống với hệ thống phun xăng điện tử động xăng nhiên liệu tích áp

của hệ thống Common Rail trì ổn định áp suất cao, 800 đến 1600 bar

Hình 11.46 giới thiệu sơ đồ khối hệ thống điều chỉnh phun nhiên liệu kiểu điện tử hệ thống nhiên liệu Common Rail Hệ thống gồm hai mạch mạch điều khiển mạch cung cấp nhiên liệu

11.9.1 Mạch điều khiển điện tử

Gồm cảm biến, điều khiển trung tâm ECU phận chấp hành

Các cảm biến làm thành cụm chi tiết riêng lắp động vị trí thuận lợi để đo thơng số xác định tình trạng đặc điểm làm việc động liên quan đến thời điểm lượng cấp nhiên liệu chu trình biến thơng số thành tín hiệu điện áp gửi xử lý trung tâm ECU

Bộ xử lý trung tâm thiết bị máy vi tính thu nhỏ có vi xử lý, biến đổi tín hiệu nhớ làm gọn hộp kín Bộ xử lý trung tâm liên tục tiếp nhận tín hiệu điện áp từ cảm biến, so sánh tín hiệu với thơng số chuẩn lưu trữ nhớ xử lý phát tín hiệu điều khiển thích hợp

Hình 11.46. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển phun nhiên liệu Common Rail với xử lý điều khiển trung tâm ECU

- mũi tên hướng vào ECU tín hiệu vào; - mũi tên hướng từ ECM tín hiệu điều khiển

Bơm thấp áp, lọc nhiên liệu

Bơm cao áp

Bộ tích áp (đường nl cao áp chung)

Bộ ổn định áp suất phun Các vòi phun

Van điều chỉnh lưu lượng BCA Van điều chỉnh luân

hồi khí thải Van ổn định áp suất

bộ tích áp CẢM BIẾN BỘ PHẬN CHẤP

HÀNH

MẠCH NHIÊN LIỆU

Lưu lượng khí nạp

Nhiệt độ nước làm mát

Nhiệt độ dầu bôi trơn

Nhiệt độ nhiên liệu

áp suất nhiên liệu phun

áp suất ống nạp MAP Tốc độ động

Vị trí tốc độ tăng bàn đạp ga

BỘ XỬ LÝ VÀ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM

ECU

Các hệ thống khác

Thùng nhiên liệu

dạng điện áp dòng điện để điều khiển phận chấp hành gồm vòi phun, van ổn áp phận khác

Việc điều chỉnh vòi phun điều chỉnh thời điểm độ dài thời gian phun nhiên liệu thực thơng qua việc điều chỉnh đóng mở van điện từ vòi phun nhờ xung điện áp điều khiển hình chữ nhật

11.9.2 Mạch cung cấp nhiên liệu

Hình 11.13-16 1.13-17 giới thiệu sơ đồ mạch cung cấp nhiên liệu Common Rail vòi phun động diesel xi lanh chữ V

Hình 11.47 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Common Rail

1 Buồng tích nhiên liệu; Bơm gom nhiên liệu; Bơm chuyển nhiên liệu sơ cấp; Van xả kiểu điện từ; 5 Bộ lọc; Bơm chuyển nhiên liệu thứ cấp; Van điều chỉnh lưu lượng bơm cao áp; Bơm cao áp; Bộ tích áp; 10 Van điều chỉnh áp suất cao; 11, 12 Các đường nhiên liệu cao áp chung block xi lanh

động cơ; 13 Vòi phun; 14 Bộ làm mát nhiên liệu nước; 15 Van nhiệt; 10 Bộ làm mát nhiên liệu bằng khơng khí; 11 Van nhiên liệu hồi

Nguyên lý hoạt động hệ thống sơ đồ Hình 11.47 sau:

Nhiên liệu thấp áp từ buồng tích nhiên liệu thùng nhiên liệu lọc chuyển đến bơm cao áp nhờ bơm thấp áp 3, lọc Tại đây, nhiên liệu thấp áp bơm cao áp bơm với áp suất cao lên tích áp 10, 11, 12 Nhiên liệu tích áp điều chỉnh ổn định áp suất cao (tới 1600 bar suốt trình làm việc động nhờ van điều áp 10 theo đường ống cao áp tới thường trực vòi phun 13 trước lỗ phun Nhiên liệu cao áp chờ vòi phun điều khiển phun vào động từ điều khiển trung tâm ECU Bộ điều khiển cấp tín hiệu điện áp điều khiển tới vòi phun để điều khiển đóng mở kim phun đảm bảo phun góc phun sớm lượng nhiên liệu phun yêu cầu (độ dài thời gian phun) phù hợp với chế độ làm việc động

Khác với vòi phun xăng làm việc với áp suất phun không cao (2,5-3 bar), vòi phun Common Rail động diesel làm việc với áp suất phun cao (800-1600 bar) nên

2 4

3 5

6 7

9

11 12

13

10

14

15

16

17

trong vòi phun thường cấu điện từ điều khiển để trực tiếp nâng kim phun mở lỗ phun mà điều khiển để đóng mở van dầu cao áp để nâng kim phun

Vịi phun Hình 11.48 làm việc sau:

Khi tín hiệu điện áp điều khiển chưa có (bằng 0) (Hình 11.49) cấu điện từ chưa

mở van Lúc nhiên liệu cao áp từ tích áp thơng với khơng gian phía đẩy kim phun khơng gian kim phun phía đẩy tạo áp lực đẩy cân nên kim phun bị lò xo kim phun ép tỳ lên đế đóng kín lỗ phun khơng cho nhiên liệu phun

2 4 5 6 7 1 8 Hình 11.48 Vịi phun Common Rail

1 Van áp suất

2 Cơ cấu điện từ

3 Đầu nối tín hiệu điều khiển từ ECU Lỗ xả

5 Lỗ tiết lưu

6 Khoang áp suất

7 Kim phun

8 Chùm tia phun

3

Hình 11.49. Xung điện áp hai cực vòi phun chế độ tải nhỏ (a) tải lớn (b)

Độ dài thời gian phun tpb>tpa Thời

gian Điện áp (V)

0 15

-5

Thời gian lần đóng ngắt

Khi ECU cấp tín hiệu điều khiển đến cáu điện từ hút van lên làm mở lỗ thoát nhiên liệu khoang làm nhiên liệu khoang thoát ra, áp lực phía đẩy giảm nhanh, lúc này, nhiên liệu cao áp khoang kim phun thắng lực lò xo đẩy kim phun lên, mở lỗ phun nhiên liệu cao áp chờ sẵn khoang kim phun phun vào xy lanh Khi tín hiệu điều khiển ngắt q trình phun kết thúc

Tín hiệu điều khiển phun nhiên liệu cung cấp điều khiển trung tâm ECU tín hiệu điện áp dạng xung hình chữ nhật độ nâng kim phun hoàn toàn phụ thuộc vào dạng xung này, túc có quy luật tương tự quy luật xung điện áp điều khiển

Để ổn định trình cung cấp nhiên liệu, hệ thống cịn có thiết bi sấy nóng làm mát nhiên liệu để trì nhiệt độ nhiên liệu ổn định suốt trình làm việc động chế độ khác

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 11

1 Hãy cho biết đặc điểm nguyên lý kết cấu loại bơm: Bơm FP, bơm VE

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Bộ môn Máy động lực, Kết cấu tính tốn động cơ, Giáo trình Đại học Bách khoa Đà Nẵng, 2006

của động