Nghiên cứu khả năng tối ưu hoá hệ thống bôi trơn động cơđ tiếng nga 6

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN HÀ THỌ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TỐI ƯU HỐ HỆ THỐNG BƠI TRƠN ĐỘNG CƠ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội – 2005 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN HÀ THỌ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TỐI ƯU HỐ HỆ THỐNG BƠI TRƠN ĐỘNG CƠ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHẠM VĂN THỂ Hà Nội - 2005 Trung tâm sau đại học Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Ch-ơng I Vấn đề ma sát, mài mòn động 1.1 Ma sát, mài mòn chung Qua thực tế nghiên cứu, nguyên nhân gây biến xấu tình trạng kĩ thuật chi tiết, cụm, tổng thành động hao mòn, kim loại bị mỏi, chi tiết bị biến dạng g·y G·y sai sãt cđa chÕ t¹o sai sót sử dụng, sửa chữa Các mối ngép bị lỏng, không đảm bảo khe hở cặp chi tiết tiếp xúc, không đảm bảo độ đồng tâm, vuông góc trục Tính chất lí hoá vật liệu bị biến chất, tạo cặn hệ thống bôi trơn, làm mát, tạo muội buồng cháy Trong nhiều nguyên nhân kể nguyên nhân hao mòn chi tiết quan trọng Trong trình sử dụng, bề mặt ma sát chi tiết máy bị thay đổi kèm theo đặc tính kích th-ớc hình học, cấu trúc, tính chất trạng thái ứng suất lớp bề mặt thay đổi, chúng bao gồm thể tích vĩ mô, vi mô, siêu vi mô, mức độ đáng kể Tính chất thay đổi phụ thuộc vào động học, chuyển động (loại ma sát lăn hay ma sát tr-ợt) điều kiện tải học, có mặt thành phần môi tr-ờng chất rắn, lỏng khí, dạng bôi trơn, nồng độ ôxi, vật liệu Những thay đổi có ích (làm bình th-ờng hoá ma sát giảm hao mòn tới mức nhỏ nhất) dẫn tới t-ợng h- hỏng rõ rệt không cho phép Để khống chế mòn có hiệu phải hiểu đ-ợc chất ma sát, trình mòn, quy luật mài mòn yếu tố định mòn Cần có phân định giới hạn xác hao mòn tất nhiên (lí thuyết), hao mòn thực tế t-ợng không bình th-ờng h- hỏng Việc nghiên cứu ma sát-mài mòn quan trọng cần thiết để nắm đ-ợc chất quy luật mài mòn chi tiết điều kiện Học viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Trung tâm sau đại học Tr-ờng ĐHBK Hà Nội làm việc cụ thể, đặc biệt chi tiết động nói riêng Từ giúp có biện pháp khắc phục để nâng cao tuổi bền sử dụng chúng 1.1.1 Khái niệm phân loại ma sát Nh- đà biết hoạt động nhiều cấu máy có liên quan trực tiếp đến chuyển động t-ơng đối bề mặt tiếp xúc chi tiết máy tạo nên ma sát bề mặt Trong đa số tr-ờng hợp, ma sát gây nên chi phí vô ích l-ợng động thời tạo nên hao mòn chi tiết máy Đà có nhiều giả thiết sở lí thuyết khác để giải thích nguồn gốc ma sát nh- thuyết học ma sát Thuyết giải thích nguyên nhân việc xuất ma sát độ nhám bề mặt tiếp xúc Thuyết phân tử ma sát: thuyết giải thích t-ợng ma sát dựa lực tác dụng phân tử xuất bề mặt Thuyết học-phân tử ma sát: thuyết kết luận ma sát có nguồn gốc hai mặt giải thích: xuất ma sát mặt xâm thực t-ơng hỗ gờ nhấp nhô riêng bịêt bề mặt khác tác dụng lực kéo phân tử hai vật Khi bề mặt có độ nhấp nhô lớn yếu tốc học đóng vai trò chính, đà bôi trơn nguyên nhân ma sátlà yếu tố phân tử Thuyết l-ợng ma sát: chất thuyết đ-ợc tóm tắt: trình chuyển động t-ơng đối hai chi tiết với nhau, môi tr-ờng bị ảnh h-ởng phân tử biến hoá không ngừng, l-ợng chuyển động tịnh tiến của vật thành l-ợng chuyển động dạng sóng dao động cuả phân tử vật chất, từ xuất hiện t-ợng nhiệt-điện, t-ợng nhiệt t-ợng khác Qua việc giải thích thuyết trên, ta nhận thấy ma sát kết nhiều dạng t-ơng tác phức tạp khác diễn trình cơ, lí, hoá, điện Quan hệ t-ợng phức tạp, phụ thuộc vào đặc tính tải tác dụng, vật liệu chế tạo, môi tr-ờng Học viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Trung tâm sau đại học Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Phân loại ma sát: - Theo chuyển động t-ơng đối hai vật thể ta có: Ma sát tr-ợt (hình 1.1.a) Ma sát lăn (hình 1.1.b) Ma sát quay (hình 1.1.c) a b c Hình I.1 Phân loại ma sát theo chuyển động t-ơng đối hai vật Ví dụ: cụ thể động cơ, thể rõ ma sát tr-ợt pittông, xéc măng với bề mặt xi lanh Khi động làm việc, ma sát lăn, ma sát quay thể rõ trục khuỷu, trục cam với bạc lót ổ đỡ - Theo trạng thái bề mặt ma sát chi tiết tính chất vật liệu bôi trơn ma sát khô (ma sát ngoài) hệ số ma sát f=0,1 loại ma sát sinh hai bề mặt tiÕp xóc chØ cã mét líp kh«ng khÝ kh« VÝ dụ: ma sát đĩa ma sát khớp nối cắt nối động lực với bánh đà, má phanh tang trống Trong động th-ờng thành xi lanh với xéc măng khí Ma sát giới hạn (ma sát trong) hệ số ma sát f=0,001 loại ma sát phát sinh hai bề mặt chuyển động chi tiết có tồn lớp dầu bôi trơn mỏng ( 0,1K ) Lớp dầu tồn đ-ợc sức hút chúng phân tử kim loại So với ma sát khô ma sát giới hạn tốt hơn, nh-ng ma sát giới hạn lợi nên không để chi tiết máy làm việc lâu d-ới dạng ma sát Học viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Trung tâm sau đại học Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Ví dụ: ma sát phận động chế độ khởi động máy tốc độ quay chậm mà phụ tải lớn, cụ thể nh- ma sát thành xi lanh xéc măng khí phía d-ới động làm việc Ma sát -ớt (ma sát trong) gọi là ma sát thuỷ động học, hệ số ma sát f=0.0001 Loại ma sát phát sinh hai bỊ mỈt chi tiÕt tiÕp xóc cã mét lớp dầu nhờn K , tr-ờng hợp sức cản ma sát lớn hay bé tuỳ theo tính chất dầu nhờn mà không liên quan đến tính chất đặc tính bề mặt tiếp xúc Ví dụ: ma sát bạc ổ trục khuỷu, trục cam, xi lanh xéc măng dầu Ma sát nửa khô: hình thức ma sát hỗn hợp ma sát giới hạn ma sát khô, loại ma sát xuất phần xi lanh xéc măng hành trình nổ động Ma sát nửa -ớt hình thức ma sát hỗn hợp ma sát giới hạn ma sát -ớt, loại ma sát xuất gối đỡ trục khuỷu khởi động máy Ma sát Khô -ớt Giới hạn Nửa khô Nửa -ớt Hình I.2 Phân loại ma sát theo chất bôi trơn Học viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Trung tâm sau đại học Tr-ờng ĐHBK Hà Nội 1.1.2 Mài mòn, hao mòn, h- hỏng mài mòn Quá trình mòn trình phá hoại bề mặt lớp bề mặt kim loại chi tiết tiếp xúc chuyển động t-ơng đối kết kèm theo lực ma sát kèm theo trình lí hoá phức tạp Cũng cần có phân định giới hạn xác hao mòn tất nhiên (lí thuyết), hao mòn thực tế cho phép t-ợng không bình th-ờng h- hỏng Sự hao mòn: thay đổi kích th-ớc chi tiết, xảy có ma sát Hao mòn đ-ợc đánh giá trực tiếp độ thay đổi kÝch th-íc hay b»ng c¸c dÊu hiƯu gi¸n tiÕp Ng-êi ta phân biệt: - Hao mòn đ-ờng: xác định độ giảm kích th-ớc theo ph-ơng pháp tuyến bề mặt ma sát - Hao mòn khối: theo độ giảm thể tích - Hao mòn trọng l-ợng Ngoài thay đổi kích th-ớc chi tiết xảy thay đổi định cấu trúc tính chất lớp bề mặt chúng Trong giai đoạn làm việc cặp lắp ghép, ng-êi ta th-êng thÊy cÊu tróc vµ tÝnh chÊt cđa lớp bề mặt thay đổi nhiều Khi hao mòn đà ổn định trình thay đổi nhỏ tập trung lớp bề mặt vô mỏng Mòn tuyệt đối kích th-ớc th-ờng dùng đơn vị ( K ), trọng l-ợng dùng (mmg), tỉ sốgiữa l-ợng hao mòn tuyệt chiều dài mặt ma sát gọi c-ờng độ mòn (hay tốc độ mòn) Sự h- hỏng mài mòn: trình thay đổi rõ rêt không đồng trạng thái hình học bề mặt ma sát nh- cấu trúc tính chất lớp bề mặt Ng-ời ta phân chia hao mòn h- hỏng dựa dấu hiệu biểu lộ rõ rệt bên ngoài, có chế phát triển nội chúng đặc thù Những nguyên tắc sở để phân loại: Học viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Trung tâm sau đại học Tr-ờng ĐHBK Hà Nội - Nghiên cứu chất trình phá hoại quan sát thấy chi tiết máy làm việc - Lặp lại trình xảy nghiên cứu điều kiện thí nghiệm - Nghiên cứu hao mòn h- hỏng trình phát triển chúng, mối liên hệ với chuyển động tới hạn từ dàn sang dạng khác phụ thuộc vào tác dụng học bên ngoài, vào yếu tố môi tr-ờng tính chất vật liệu chế tạo chi tiết chịu ma sát Cũng theo điều kiện ma sát, môi tr-ờng vật liệu, ng-ời ta phân tách đ-ợc trình chủ yếu đ-ợc xác định dứt khoát Bên cạnh trình chủ yếu (chính), có t-ợng kèm theo gây ảnh h-ởng đến phá hoại bề mặt Thực chất chi tiết làm việc hay cặp liên kết hai chi tiết có dạng hao mòn hay h- hỏng chính, định giới hạn tuổi thọ độ tin cậy sử dụng chi tiết, cặp liên kết, đồng thời có phá hoại bề mặt phụ, có ảnh h-ởng đến hoạt động cặp lắp ghép Về bản, dạng hao mòn h- hỏng phụ thuộc vào động học ma sát tức loại ma sát Các dạng phá hoại ma sát: + Cho phép (hao mòn) hao mòn hoá bình th-ờng ô xi hoá, hao mòn hoá bình th-ờng bong dần (các lớp màng mỏng có nguồn gốc khác ô xít) Dạng hoá mài mòn + Không cho phÐp (h- háng): + Trãc lo¹i + Trãc lo¹i + Quá trình Fretting (tróc ô xi hoá động) + Cắt x-ớc (dạng học mài mòn) + Mõi ma sát lăn + Các dạng h- hỏng khác (ăn mòn, xói mòn, bào mòn) Để phân loại mài mòn có nhiều trị số ảnh h-ởng đến trị số mòn tính chất hao mòn phân loại mòn nh- sau: Học viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Trung tâm sau đại học Tr-ờng ĐHBK Hà Nội *Mòn giới: - Mòn hạt mài, hạt bé cứng nằm hai bề mặt tiếp xúc gây nên, kết tạo vết x-ớc vẹt sâu xuống Nguồn hạt mài từ lọt vào nh- bụi, cát theo không khí dầu bôi trơn vào, tồn bề mặt chi tiết chất l-ợng gia công chi tiết C-ờng độ mòn phụ thuộc vào vật liệu chế tạo, độ cứng, kích th-ớc hạt mài, tốc độ tr-ợt, áp lực bề mặt tiếp xúc - Mòn biến dàn dẻo: tác dụng tải trọng lớn lên bề mặt chi tiêt làm thay đổi hình dáng kích th-ớc chúng, nh-ng trọng l-ợng chúng không thay đổi - Mòn phá hoại dòn: ma sát lớp kim loại bề mặt chi tiết tiếp xúc bị trai cứng dòn đến giới hạn mà bị bong lớp kim loại dòn Lớp kim loạị lại tiếp tục bị trai cứng dòn lại bong tróc trình tiếp diễn - Mòn chi tiết chịu ứng suất cao, tác động có chu kì, mặt chi tiết xuất vết nứt Dạng mòn th-ờng gặp bề mặt bánh truyền lực * Mòn phân tử giới: Nó phát sinh bám dính phân tử kim loại số chỗ cục bề mặt ma sát chi tiết, sau đo chỗ bám dính lại bị phá hoại tác dụng giới nơi có phụ tải lớn, màng đâu bị phá hoại, tốc độ tr-ợt lớn, nhiệt độ cao, dầu bị bốc hơi, kim loại bị dính vào sau lại bị rời ra, kết bề mặt sinh lồi, mặt chi tiết bị lõm Thực chất di chuyển kim loại từ chi tiết sang chi tiết kia, trình lặp lặp lại Loại mòn th-ờng thấy bề mặt chịu phụ tải lớn, bề mặt bạc, trục * Mòn hoá học-cơ giới Học viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Trung tâm sau đại học Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Do ăn mòn hoá học giới tác dụng chi tiết làm việc điều kiện môi tr-ờng có tồn chất ăn mòn nh- xút, axit, không khí ẩm -ớt Khi có tác dụng ma sát giới lớp hợp chất hoá học dễ dàng bị phá hoại đi,sau lại sinh lớp màng ô xít khác trình ăn mòn hoá học-cơ giới tiếp diễn Trong động loại mòn phổ biến nghiêm trọng trình làm việc sản phẩm cháy th-ờng có: CO, CO2, SO3, NO2 dễ dàng hợp với n-ớc tạo thành a xít t-ơng ứng, tạo thành chất ăn mòn hoá học 1.2 Mài mòn động 1.2.1 Quy luật mài mòn hai chi tiết tiếp xúc Phần lớn cặp chi tiết tiếp xúc chịu nhiều hình thức mòn khác dẫn tới hao mòn bề mặt tiếp xúc, làm cho khe hở cặp chi tiết rộng ra, phụ thuộc vào nhân tố gia công sử dụng Qua thí nghiệm ta thấy quy luật làm tăng khe hở hai chi tiÕt tiÕp xóc cã mèi quan hƯ phơ thc vµo thời gian làm việc chúng Nói chung điều kiện bình Hao mòn th-ờng chi tiết mòn theo quy luật mòn định àK Sđ S1 S2 l0 l1 l2 QuÃng đ-ờng (Km) Thời gian sử dụng (h) Hình I-2 quy luật hao mòn tự nhiên cặp chi tiết tiếp xúc Học viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Trung tâm sau đại học 80 Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Việt Nam, cïng víi sù ph¸t triĨn chung cđa thÕ giíi vài chục năm gần đây, ngành động đốt có b-ớc phát triển đáng kể: đà tập trung nghiên cứu sản xuất đ-ợc số chủng loại động điezen có dải công suất từ nhỏ tới trung bình nhà máy điezen Sông Công sản xuất Việc đáp ứng nhu cầu nguồn động lực phục vụ sản xuất, phát triển kinh tế nhỏ bé Hầu hết động đốt đ-ợc nhập từ bên ngoài, từ đặc thù sử dụng nhiều chủng loại động ph-ơng tiện trang bị động nhiều n-ớc Năng lực sản xuất chế tạo n-ớc ch-a có đáng kể t-ơng lai ngành chế tạo động đốt gắn chặt với phát triển lên ngành khí chế tạo máy nói chung Ngành khí phải đ-ợc cải tạo, xây dựng lại, tăng tốc tiếp thu kinh nghiệm thành tựu tiên tiến giới tiến kịp trình độ kĩ thuật công nghệ khu vực Đông Nam đáp ứng đ-ợc đòi hỏi công khí hoá, đại hoá kinh tế n-ớc nhà Từ đặc điểm hoàn cảnh trên, việc khai thác sử dụng có hiệu chủng loại cũ đà đ-ợc sử dụng qua nhiều năm tr-ớc đòi hỏi yêu cầu cần thiết đặt đội ngũc cán quản lí chuyên môn kĩ thuật với ph-ơng châm nghiên cứu cải tiến cho phù hợp với điều kiện sử dụng Việt Nam, kéo dài tuổi thọ động Qua thực tế nhiều năm khai thác sử dụng động Liên Xô cũ sản xuất đà chứng minh đ-ợc tính -u việt, hiệu sử dụng t-ơng đối cao, đ-ợc dùng tổ máy phát điện cung cấp nguồn điện phục vụ cho nhà máy xí nghiệp, điều kiện nguồn điện cung cấp không đ-ợc ổn định Bên cạnh đó, đ-ợc lắp đặt tàu đẩy, xà lan chạy sông biển, cầu tời tự hành phạm vi sử dụng loại động t-ơng đối rộng nhiều lĩnh vực khác nhau, việc cải tiến, sửa chữa bảo d-ỡng kịp thời nhằm nâng cao tuổi thọ thời hạn sử dụng động nói riêng loại động công suất nhỏ, động trục khuỷu treo nói chung cần thiết có ý nghĩa mặt lí thuyết thực tiễn Qua thực tiễn nhiều năm sử dụng động D cho thấy loại động bộc lộ nhiều nh-ợc điểm, nh-ợc điểm lớn khả chất l-ợng làm việc hệ thống bôi trơn Đặc biệt việc bôi trơn cho trục khuỷu có nhiều Học viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Trung tâm sau đại học 81 Tr-ờng ĐHBK Hà Nội hạn chế Chính đà làm ảnh h-ởng trực tiếp tới tuổi thọ tăng giá thành sử dụng động Xuất phát từ yêu cầu thực tế đà chọn đề tài Nghiên cứu khả tối -u hoá hệ thống bôi trơn động D6 Đây đề tài mang tính tổng hợp, vấn đề đề cập nghiên cứu, vừa phải đảm bảo tính hệ thống, vừa phải giải vấn đề cụ thể nhằm đánh giá đ-ợc ảnh h-ởng ma sát, mài mòn, chất lỏng bôi trơn, hệ thống bôi trơn tới chất l-ợng làm việc cụm chi tiết động thời hạn sử dụng chúng Trong đề tài tập trung nghiên cứu nguyên lí bôi trơn động nói chung hệ thống bôi trơn động D6 nói riêng Từ việc nghiên cứu tìm hạn chế hệ thống đề xuất ph-ơng án cải tiến cụ thể Qua việc nghiên cứu giúp cho trình khai thác sử dụng chủng loại động đạt hiệu cao hơn, đồng thời làm sở để đánh giá tính -u việt động gắn với điều kiện sử dụng, vận hành cụ thể Luận văn đ-ợc thực khoa khí động lực tr-ờng Đại học Bách khoa Hà Nội Trong thời gian thực đề tài, em đà đ-ợc hỗ trợ, bảo, giúp đỡ toàn thể giáo viên môn, đặc biệt giáo viên trực tiếp h-ớng dẫn Phạm Văn Thể Các cán kĩ thuật nhà máy Z551 Bộ quốc phòng đà truyền đạt cho em nhiỊu kinh nghiƯm thùc tÕ v« cïng quy báu Tuy nhiên thời gian lẫn đề tài có hạn, nhiều trở ngại khách quan, chủ quan, trình độ kiến thức nghèo nàn, hạn chế nên đề án nhiều sai sót, em kính mong thầy cô giáo bảo, góp y bổ xung cho nội dung luận văn đ-ợc hoàn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Văn Thể toàn thể thầy cô đà dìu dắt, dạy bảo em năm học vừa qua Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2005 Học viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội 82 Trung tâm sau đại học Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Mục lục Trang Ch-ơng I: Vấn đề ma sát, mài mòn động 1.1 Ma sát, mài mòn chung 1.2.3 Khái niệm phân loạ ma sát 1.1.2 Mài mòn, hao mòn, h- hỏng mài mòn 1.3 Mài mòn động 1.3.1 Quy luật mài mòn hai chi tiết tiếp xúc 1.3.2 Đặc tính mòn chi tiết động 10 1.2.3 Quy luật mài mòn điều kiện sử dụng thực tế 12 1.2.4 Hao mòn nhóm xilanh, pittông, trục khuỷu 14 Hao mòn xilanh 14 Hao mòn vòng găng 16 Hao mßn cđa piston 18 4.Hao mßn trơc khủu bạc lót 18 1.2.5 ảnh h-ởng hao mòn đến hoạt động động 19 1.2.6 ảnh h-ởng hao mòn nhóm xylanh, trục khuỷu 20 1.3 Dầu nhờn dùng động chất phụ gia dầu 21 1.3.1 Dầu nhờn dùng động đốt 21 1.3.2 Các chất phụ gia dầu nhờn-chức phụ gia 25 Ch-ơng II:Các ph-ơng án bôi trơn th-ờng dùng động đốt - cải tiến hệ thống bôi trơn động 2.1 Các nguyên lý bôi trơn thông dụng 30 2.2.1 Bôi trơn ph-ơng pháp vung té dầu 30 4.2.2 Bôi trơn pha dầu nhờn vào nhiên liệu 2.2 Một số nguyên lý bôi trơn điển hình Học viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội 31 36 Trung tâm sau đại học 83 Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Học viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Trung tâm sau đại học 84 Tr-ờng ĐHBK Hà Nội 2.1.1 Sơ đồ hệ thống bôi trơn c-ỡng động xe YA3-31512 36 2.1.2 Sơ đồ hệ thống bôi trơn c-ỡng động M3- 740 37 2.2.3 Sơ đồ hệ thống bôi trơn c-ỡng động M3- 238 38 2.1.4 Nguyên lý làm việc hệ thống bôi trơn 39 2.1.5 Nhận xét -u nh-ợc điểm hệ thống bôi trơn điển hình 39 2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống bôi trơn động 40 2.2.1 Giải thích sơ đồ nguyên lý 41 2.2.2 Nguyên lý làm việc hệ thống bôi trơn động 41 2.2.3 Nhận xét -u khuyết điểm hệ thống bôi trơn động 42 2.4 Ph-ơng án cải tiến hệ thống bôi trơn Động 45 2.4.1 Căn tính cấp việc cải tiến hệ thống bôi trơn động 45 2.4.2 H-ớng cải tiến theo lí thuyết bôi trơn 46 2.4 Ph-ơng án cải tiến đ-ờng dầu bôi trơn cổ trục , cổ chốt khuỷu khả công nghệ thực đ-ờng dầu bổ xung 48 2.4.1 Ph-ơng án cải tiến đ-ờng dầu bù bôi trơn cổ trục , cổ chốt khuỷu 48 2.4.2 Khả quy trình công nghệ thực 50 Ch-ơng iii : tính toán hệ thống bôi trơn động 3.1 Tính ổ trơc chèt khủu 54 3.2 TÝnh ỉ tr-ỵt cỉ trơc khuỷu 55 3.3 Tính l-u l-ợng dầu cổ trục cổ chốt khuỷu 56 3.3.1 Tính l-u l-ợng dầu cổ chốt khuỷu 56 3.6.2 L-u l-ợng dầu bôi trơn cổ trục khuỷu 57 3.7 57 Tính toán trạng thái nhiệt ổ tr-ợt 3.4.1 Trạng thái nhiệt ổ chốt khuỷu 57 3.4.2 Trạng thái nhiệt cổ trục 60 3.8 61 Tính bơm dầu nhờn Học viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Trung tâm sau đại học 3.9 85 Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Tính két mát dầu 62 Ch-ơng IV: Chuẩn đoán tình trạng kĩ thuật cụm chi tiết động Chuẩn đoán bảo d-ỡng hệ thống bôi trơn động 4.2 Khái niệm, vị trí, vai trò công tác chuẩn đoán kĩ thuật động 4.6 64 Những h- hỏng ảnh h-ởng xấu đến tình trạng kĩ thuật động 65 4.6.1 Giảm độ kín buồng cháy 65 4.6.2 Giảm chất l-ợng nạp hỗn hợp thải khí xả 66 4.6.3 Tăng tồn hao 66 4.7 Thiết bị chuẩn đoán tổng hợp tình trạng kĩ thuật động 67 4.8 Kiểm tra, chuẩn đoán, bảo d-ỡng kĩ thuật cấu trục khuỷu-thanh truyền, piston-xi lanh cấu phối khí 4.8.1 Kiểm tra chuẩn đoán tình trạng kĩ thuật 68 69 4.8.2 Bảo d-ỡng cấu trục khuỷu-thanh truyền,piston-xi lanh cấu phối khí 72 4.9 73 Chuẩn đoán bảo d-ỡng kĩ thuật hệ thống bôi trơn Kết luận 76 Tài liệu tham khảo 78 Học viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội 86 Trung tâm sau đại học Tr-ờng ĐHBK Hà Nội PH LC Kt qu phn tớnh tốn nhiệt động Д - 1.1 Các thơng số động 1.1.1 Kiểu động cơ: Động Д - 6, xy lanh, bố trí hàng 1.1.2 Thứ tự nổ 1–5–3–6–2–4 1.1.3 Công suất động Ne = 150 (ml) 1.1.4 Số vòng quay n =1500 vòng / phút) 1.1.5 Suất tiêu thụ nhiên liệu ge = 180 (g/ml.h) 1.1.6 Số kỳ τ=4 1.1.7 Đường kính xy lanh D =150 (mm) 1.1.8 Hành trình piston S =180 (mm) 1.1.9 Tỷ số nén ε = 14.5 1.1.10 Số xi lanh i=6 1.1.11 Chiều dài truyền lt= 320 (mm) 1.1.12 Trọng lượng nhóm piston mpt = 3.2 (kg) 1.1.13 Trọng lượng truyền mtt = 5.62 (kg) 1.1.14 Góc mở sớm xupáp nạp α1= 200 1.1.15 Góc đóng muộn xupáp nạp α2= 480 1.1.16 Góc mở sớm xupáp thải β1= 480 1.1.17 Góc đóng muộn xupáp thải β2 =480 1.1.18 Góc phun sớm φi = 300 1.1.19 Đường kính cổ chốt Dck = 85mm 1.1.20 Chiều dài cổ chốt Lck = 50mm 1.1.21 Đường kính cổ trục Dcc = 95mm 1.1.22 Chiều dài cổ trục Lct = 50mm 1.2 Cỏc thụng s chn Học viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội 87 Trung tâm sau đại học Tr-ờng ĐHBK Hà Nội 1.2.1 Áp suất nhiệt độ môi trường pk = 0,1 MPa Tk = 297 K 1.2.2 Áp suất cuối trình nạp pa = (0,94 ÷ 1,1)pk  chọn pa = 0.08 (MPa) 1.2.3 Áp suất nhiệt độ khí sót pr = (1,1 ÷ 1,15).pk = (1,1 ÷ 1,15).0,1  chọn pr = 0,11 (MPa) Tr = (700 ÷ 1000) K, chọn Tr = 800 K 1.2.4 Độ tăng nhiệt độ sấy nóng khí nạp T = 20 ÷ 40, chọn T = 30 (K) 1.2.5 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt t = 1,1 (do α >1,4) 1.2.6 Hệ số quét buồng cháy 2 = 1.2.7 Hệ số nạp thêm 1 = 1,02 ÷ 1,07  chọn 1 = 1,04 1.2.8 Hệ số lợi dụng nhiệt z b z = 0,70 ÷ 0,85  chọn z = 0,75 b = 0,80 ÷ 0,90  chọn b = 0,85 1.3 Tính tốn q trình cơng tác 1.3.1 Q trình nạp 1.3.1.1 Hệ số khí sót r  2 Tk  T  pr Tr pa 1  p m  1  t 2  r   pa  Chỉ số dãn nở đa biến m = 1,45 ÷ 1,5, chn m = 1,5 Học viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội 88 Trung tâm sau đại học Tr-ờng ĐHBK Hà Nội r  0,041 1.3.1.2 Nhiệt độ cuối hành trình nạp p  (T0  T )  t  r Tr  a   pr  Ta  1  r m1 m  Ta  345K 1.3.1.3 Hệ số nạp  p Tk pa  v    1  t 2  r   Tk  T pk   Pa   m        v  0,738 1.3.1.4 Lượng khí nạp 432.103.Pk v M1  (*) g e pe Tk Ta có: Pe  N e 30. i.Vh n Trong Vh = D S = 3.1 (dm3)  M1 = 0,875 (kmol/kgnl) 1.3.1.5 Lượng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy kg nhiên liệu M0 = C H O     (kmol/kgnl) 0,21  12 32  Đối với nhiên liệu điêzen C=0,87; H=0,126; 0= 0,004 M0 = 0,496 (kmol/kgnl) 1.3.1.6 Hệ số dư lượng khơng khí α  M1 = 1,764 M0 Học viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội 89 Trung tâm sau đại học Tr-ờng ĐHBK Hà Nội 1.3.2 Quỏ trỡnh nộn 1.3.2.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí nạp mcv  19,806  0,00209T (kj/kmolđộ) 1.3.2.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí sót '' mcv  20,793  0,00266.T  av  bv T 1.3.2.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí hỗn hợp công tác mc   r mcv mcv  v 1  r '' ' ' mcv  19,844  0,00211.T  av ' bv ' T 1.3.2.4 Chỉ số nén đa biến trung n1 8,314 n1   a'v  '   bv Ta  n1 1  Qua nhiều lần chọn lặp lặp lại tìm n1 = 1.369 1.3.2.5 Áp suất cuối trình nén pc  pa  n1  0,1.141,3706  3,723(MPa) 1.3.2.6 Nhiệt độ cuối trình nén Tc  Ta  n1  928 (K) 1.3.2.7 Lượng mơi chất cơng tác q trình nén Mc =M1 + Mr = M1(1+r) = 0,91 (kmol/kgnl) 1.3.3 Quá trình cháy 1.3.3.1 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết H    32 M Học viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội 90 Trung tâm sau đại học Tr-ờng ĐHBK Hà Nội 0  1,0361 1.3.3.2 Hệ số thay đổi phân tử thực tế  0   r 1  r   1,0347 1.3.3.3 Hệ số thay đổi phân tử z z  1 xz = 0 1 x z 1  r z  0.882 b   z  1,0306 1.3.3.4 Nhiệt độ z   ' ''  z QH  mcvc  8,314 Tc   z mc pz Tz (**) M 1   r  Trong QH nhiệt trị thấp QH = 42,5.103 kJ/kgmol mcvc '  av' bv' Tc  19,835  0,00211.Tc mc pz "  mcvz "  8,314 r    1  x z .mcv '         x z  r   1  x z  0   '' '' mcvz    mcv  x z  = 20,7869 +0,00266.Tz = avz’’ + bvz’’.Tz  mc pz "  mcvz "  8,314  29,1009  0,00266.Tz Thay tất vào (**) giải phương trình ta c: Tz = 1894 K Học viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội 91 Trung tâm sau đại học Tr-ờng ĐHBK Hà Nội 1.3.3.5 Tỷ số tăng áp suất  = 1,77 1.3.3.6 Áp suất điểm z pz = pc = 6,56 (Mpa) 1.3.3.7 Hệ số giãn nở sớm  = z Tz =1,237 .Tc 1.3.3.8 Hệ số giãn nở sau =  =11.722  1.3.4 Quá trính giãn nở 1.3.4.1 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2   8,314 b   z .Q H '' ''  avz  bvz Tz  Tb  M 1   r . Tz  Tb  * Trong đó: Tb = Tz  n2 1  Tz 10,2738n2 1 Tính lặp nhiều lần n2 = 1,22 1.3.4.2 Áp suất cuối trình giãn nở pb = pz n  0,3088 (MPa) 1.3.4.3 Nhiệt độ cuối trình giãn nở Tb = Tz  n 1 = 1050 1.3.4.4 Kiểm tra nhiệt độ khí sót p  Tr (tính) = Tb  r   pb  m 1 m = 745,5 K Kiểm tra: Häc viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Trung tâm sau đại học Tr = 92 Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Tr Tr (chon) 100 % = 6,8% < 15 % Tr Vậy Tr chọn hợp lý 1.3.5 Tính tốn thơng số chu trình cơng tác 1.3.5.1 Áp suất trung bình thị lý thuyết pi’ = 0,68 (MPa) 1.3.5.2 Áp suất trung bình thị thực tế pi = pi’.d  pi = 0,659 (Mpa) 1.3.5.3 Suất tiêu hao nhiên liệu thị 432.103 po v gi   199,16( g / kwh) M pi T0 1.3.5.4 Hiệu suất thị 3,6.103 i   0,42 gi QH 1.3.5.5 Áp suất tổn thất khí pm = 0,09 + 0,0138.vtb vtb = S.n/30 vtb = (m/s) pm = 0,198 (Mpa) 1.3.5.6 Áp suất có ích trung bình pe = pi - pm = 0,471 (MPa) 1.3.5.7 Hiệu suất giới m = pe/pi = 0,715 1.3.5.8 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge = gi/m = 258,56 (g/kw.h) 1.3.5.9 Hiệu suất có ích Häc viªn: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Trung tâm sau đại học 93 Tr-ờng ĐHBK Hµ Néi e = i m = 0,331 1.3.5.10 Kiểm nghiệm đường kính xylanh Vh  30 N e (dm3) Pe i.n Dtính tốn = 1,4988 (dm) D = 0,12 (mm) 1.4 Kết tính tốn động lực học 1.4.1 Khối lượng chuyển động piston - Khối lượng píston: mpt = 237 kg - Khối lượng truyền mtt = 5,62 kg - Đầu to truyền: mdt = 0,7.mtt = 4,215 kg - Đầu nhỏ truyền: mdn = mtt - mdt= 1,405 kg - Khối lượng chuyển động tịnh tiến: mt = mpt + mdn = 3,775 kg - Khối lượng chuyển động tịnh tiến đơn vị diện tích: Mtt = mtt = Fpt mtt = 213,72 kg/m2 D2  - Khối lượng trục khuỷu: mk = mc + 2mr + 2ms = 7,482 kg - Khối lượng chuyển động quay: Mr = mdc + mk = 11,69 kg 1.4.2 Xác định lực quán tính - Pj = Mtt.j = 0,0333 (MPa/mm) - Lực quán tính cực đại: Pjmax = jmax Mtt = 0,607 (MPa) - Lực quán tính cực tiểu: Pjmin = jmin Mtt = 0,34 (MPa) 1.4.3 Xác định lực tác dụng lên cổ khuỷu - Vẽ đồ thị đường cong T-Z ta có: Q = Pt + Pkm2 = T + Z + Pkm2 Trong Pkm2 = -m2.R  m2 = mdt = 238,6(kg/m2) Fpt Häc viªn: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Nội Trung tâm sau đại học 94 Tr-ờng ĐHBK Hµ Néi ω = 157(1/s) R = 90 mm Thay số được: Pkm2 = 0,53 (MPa) Chọn tỷ lệ xích μQ = μP = 0,03333 (MPa) Thay vào ta có: lpkm2 = 15,9 mm - Triển khai đồ thị Q = f(α) Từ đồ thị T-Z lấy tâm O’ ta đo tia O0' , O10' , O20' đặt lên tọa độ Q-α, chọn 0 μQ = μP = 0,03333 (MPa), μα = 20/mm Ta đồ thị: Q = f(α) Phụ tải trung bình: Qtb = 0,942 (MPa) Qtb' = 2,5112 (MPa) Áp lực tác dụng lên bề mặt chốt Ktb = K’ tb = Qtb Fpt d c lc Qtb' Fpt d c lc = 2,794 (MPa) = 16,38 (MPa) Hệ số va đập: χ = K tb' = 5,9 K tb Học viên: Trần Hà Thọ - Cao Học 2005 Bộ môn: Động đốt - Khoa khí - Tr-ờng ĐHBK Hà Néi ... mòn tăng So sánh với hệ thống bôi trơn số lọai động khác nh- động YA331512, động M3-238, động M3-740 động hệ thống bôi trơn có -u điểm v-ợt trội chất l-ợng bôi trơn, bôi trơn cho cổ trục cổ chốt... tiên bôi trơn, van an toàn giữ cho áp suất dầu bôi trơn hệ thống không cao mức qui định để đảm bảo an toàn cho hệ thống bôi trơn 2.1.5 Nhận xét -u nh-ợc điểm hệ thống bôi trơn điển hình Đây hệ thống. .. thứclọc, hệ thống bôi trơn c-ỡng lại phân thành loại: Hệ thống bôi trơn dùng lọc thấm hệ thống bôi trơn dùng lọc ly tâm (toàn phần không toàn phần) Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống bôi trơn c-ìng