Thiết kế và mô phỏng cơ cấu phân phối khí của động cơ duratec bằng phần mềm solidworks

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ MƠ PHỎNG CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ CỦA ĐỘNG CƠ DURATEC BẰNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG PHAN QUANG HÙNG Đà Nẵng, 2020 Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks TÓM TẮT Tên đề tài: “Thiết kế mơ cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks” Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Số thẻ SV: 103150043 Lớp: 15C4A Trong đề tài em sâu tìm hiểu tính thiết kế chi tết, lắp ráp cấu, mô động học với Solidworks thiết kế cấu phân khí động Duratec Ở chương đồ án em trình bày tổng quan cấu phối khí động đốt đồng thời giới thiệu cấu phân phối khí thay đổi góc phân phối khí Ở chương 2, mục trọng tâm đồ án em sâu phân tích kết cấu tính tốn chi tiết, phương án bố trí dẫn động xupáp, phương án bố trí trục cam dẫn động trục cam Đồng thời mục em sâu nghiên cứu kết cấu nguyên lý làm việc hệ thống thay đổi góc phân phối khí cấu phân phối khí động Duratec Chương mục thiết kế 3D mô chi tiết hệ thống phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks Chương đồ án em nêu số hư hỏng phương pháp sửa chữa chi tiết cấu phân phối khí Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng i Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks LỜI NÓI ĐẦU Đối với sinh viên kỹ thuật, đồ án tốt nghiệp đóng vai trị quan trọng Đề tài tốt nghiệp em Thiết kế mơ cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks Đây đề tài sinh viên mục đích đề tài thiết thực, khơng giúp cho em có điều kiện để chuẩn lại kiến thức học trường mà cịn hiểu biết thêm nhiều kiến thức đặc biệt phần mềm Solidworks phần mềm ứng dụng rộng rãi lĩnh vực thiết kế mô chi tiết máy cấu máy Bên cạnh q trình tìm hiểu động Duratec thật đem đến cho em nhiều điều hay bổ ích Được giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng, thầy cô khoa với việc tìm hiểu, tham khảo tài liệu liên quan vận dụng kiến thức học, em cố gắng hoàn thành đề tài Mặc dù vậy, kiến thức em có hạn lại thiếu kinh nghiệm thực tế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Em mong thầy góp ý, bảo thêm để kiến thức em ngày hồn thiện Cuối em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn PGS TS Trần Thanh Hải Tùng thầy cô khoa bạn nhiệt tình giúp đỡ để em hồn thành đồ án Sinh viên thực Phan Quang Hùng Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng i Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài tốt nghiệp em thực với hướng dẫn từ Thầy giáo – PGS TS Trần Thanh Hải Tùng Các nội dung nghiên cứu kết đề tài trung thực Trong trình thực có tham khảo số liệu tài liệu hướng dẫn từ nguồn khác tin tưởng trích dẫn, thích, nguồn gốc phần Tài liệu tham khảo Em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng kết đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực Phan Quang Hùng Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng ii Thiết kế mơ cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU i CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH ẢNH v MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA ĐỀ TÀI Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Nhiệm vụ cấu phân phối khí 1.2 Yêu cầu cấu phân phối khí 1.3 Phân loại cấu phân phối khí 1.3.1 Hệ thống phân phối khí dùng động hai kỳ 1.3.2 Hệ thống phân phối khí động bốn kỳ 1.4 Giới thiệu cấu phân phối khí phổ biến động đại 1.4.1 Cơ cấu phân phối khí MIVEC Mitsubishi 1.4.2 Cơ cấu phân phối khí VTEC Honda: 11 1.4.3 Cơ cấu VVT-i hãng Toyota 14 1.4.4 Cơ cấu phân phối khí VCT hãng Ford: 17 Nhận xét chung: 20 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1: 20 Chương TÍNH TỐN, THIẾT KẾ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ 22 2.1 Giới thiệu động Duratec: 22 2.2 Khảo sát đặc điểm cấu phân phối khí động Duratec 25 2.2.1 Sơ đồ bố trí xupáp nguyên lý làm việc cấu phân phối khí: 25 2.2.2 Phương án dẫn động trục cam: 27 2.2.3 Kết cấu xupáp: 29 2.2.4 Đế xupáp: 31 2.2.5 Ống dẫn hướng xupáp: 32 2.2.6 Lò xo xupáp: 33 2.2.7 Kết cấu đội: 34 2.2.8 Kết cấu trục cam: 35 2.2.9 Hệ thống thay đổi góc phân phối khí: 37 2.2.10 Đặc điểm,kết cấu hệ thống thay đổi góc phân phối khí: 41 2.3 Tính tốn thơng số cấu phân phối khí 54 2.3.1 Xác định kích thước tiết diện lưu thông: 54 2.3.2 Phân tích chọn dạng cam: 57 Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng iii Thiết kế mơ cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks 2.3.3 Dựng hình cam lồi: 58 2.3.4 Động học đội đáy bằng: 63 2.4 Tính kiểm nghiệm chi tiết cấu phân phối khí động Duratec: 67 2.4.1 Quy dẫn khối lượng chi tiết máy cấu phối khí: 67 2.4.2 Tính tốn lị xo xupáp: 68 2.4.3 Tính tốn sức bền đội: 71 2.4.4 Tính tốn sức bền xupáp: 71 Chương 3: MƠ PHỎNG ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ DURATEC BẰNG SOLIDWORK 73 3.1 Giới thiệu phần mềm Solidworks 73 3.2 Q trình thiết kế mơ cấu phân phối khí Solidworks 74 3.2.1 Mục đích 75 3.2.2 Phương pháp 75 3.3 Thiết kế 3D xupáp cấu phân phối khí 75 3.4 Thiết kế 3D lò xo cấu phân phối khí động 77 3.5 Thiết kế 3D ống dẫn hướng cấu phân phối khí 78 3.6 Thiết kế 3D trục cam cấu phân phối khí 80 3.7 Thiết kế 3D xoay cam cấu phân phối khí 83 3.8 Thiết kế 3D đội cấu phân phối khí 85 3.9 Lắp ráp 3D cấu phân phối khí động Duratec 86 3.10 Mô động học cấu phân phối khí động Duratec 92 Chương 4: CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ DURATEC 96 4.1 Chẩn đoán hư hỏng: 96 4.1.1 Các chi tiết khí 96 4.1.2 Các chi tiết điều khiển 97 4.2 Phương pháp kiểm tra, sửa chữa hư hỏng: 98 4.2.1 Kiểm tra sửa chữa xupáp: 98 4.3.2 Kiểm tra sửa chữa ống dẫn hướng: 100 4.2.3 Kiểm tra sửa chữa đế xupáp: 100 4.2.4 Kiểm tra sửa chữa lò xo xupáp: 102 4.2.6 Kiểm tra sửa chữa trục cam: 104 4.2.7 Kiểm tra dắt cắm van dầu OCV: 106 KẾT LUẬN 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 108 Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng iv Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH ẢNH Bảng 2.1 - Thơng số động Duratec Bảng 2.2 - Các giá trị h; Pjx Plx theo a Bảng 3.1 - Số liệu Xupap Bảng 3.2 - Số liệu lò xo Xupap Bảng 3.3 - Số liệu ống dẫn hướng xupap Bảng 3.4 - Số liệu trục cam Bảng 3.5 - Số liệu đội xupap Hình 1.1 - Một số phương án quét thải động hai kỳ Hình 1.2 - Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt Hình 1.3 - Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo Hình 1.4 - Kết cấu xupáp treo dẫn động trực tiếp; Hình 1.5 - Cấu trúc hệ thống Mivec Hình 1.6 - Hệ thống điều khiển Hình 1.7 - Hoạt động hệ thống MIVEC Hình 1.8 - Cấu trúc hệ thống điều khiển Hình 1.9 - Cấu tạo cấu phân phối khí VTEC tốc độ thấp Hình 1.10 - Cấu tạo cấu phân phối khí VTEC tốc độ cao Hình 1.11 – Hệ thống VVT-i Hình 1.12 - Cấu tạo điều khiển VVT-i Hình 1.13 - Cấu tạo van điều khiển dầu phối khí trục cam Hình 1.14 - Van điều phối dầu vị trí phía làm sớm Hình 1.15 - Van điều phối dầu vị trí phía làm muộn Hình 1.16 - Van điều phối dầu vị trí ổn định Hình 1.17 - Hệ thống cấu phân phối khí VCT Hình 1.18 - Sơ đồ điều khiển điện tử Hình 1.19 - Làm sớm thời điểm phối khí Hình 1.20 - Làm sớm thời điểm phối khí Hình 1.21 - Thời điểm phối khí chuẩn sau điều chỉnh Hình 2.1 - Mặt cắt động Duratec Hình 2.2 - Sơ đồ bố trí xupáp Hình 2.3 – Hệ thống dẫn động trục cam Hình 2.5 - Kết cấu phần xupáp Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng v Thiết kế mơ cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks Hình 2.6 - Kết cấu đế xupáp Hình 2.7 - Kết cấu ống dẫn hướng Hình 2.8 - Kết cấu lị xo xupáp Hình 2.9 - Kết cấu đội Hình 2.10 - Kết cấu trục cam Hình 2.11 - Pha phân phối khí Hình 2.12 - Ảnh hưởng pha phân phối đến trình hoạt động động Hình 2.13 - Sơ đồ điều khiển hệ thống xoay cam nạp Hình 2.14 - Cấu tạo điều khiển Hình 2.15- Cấu tạo van điều khiển phối khí (OCV) Hình 2.16 - Cảm biến vị trí trục cam Hình 2.17 - Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam Hình 2.18 - Cảm biến vị trí trục khuỷu Hình 2.19 - Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu Hình 2.20 - Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Hình 2.21 - Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát Hình 2.22 - Kết cấu cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nóng Hình 2.23 - Sơ đồ mạch điện điều khiển cảm biến đo lưu lượng khí nạp Hình 2.24 - Sơ đồ điều khiển điện tử Hình 2.25 - Trạng thái điều khiển chế độ muộn Hình 2.26 - Sơ đồ điều khiển trạng thái giữ Hình 2.27 - Sơ đồ điều khiến chế độ mở sớm Hình 2.28 - Tiết diện lưu thơng qua xupáp Hình 2.29 - Dựng hình cam lồi cam nạp Hình 2.30 - Xác định bán kính cam nạp Hình 2.31 - Dựng hình cam lồi cam thải Hình 2.32 - Xác định bán kính cam thải Hình 2.33 - Động học đội đáy giai đoạn I Hinh 2.34 - Động học đội giai đoạn II Hình 2.35 – Đồ thị đặc tính lị xo Hình 3.1 – Các bước vẽ 3D Xupap động Duratec Hình 3.2 – Vẽ 3D lò xo xupap bước Hình 3.3 - Lị xo xupap động Duratec Hình 3.4 – Các bước vẽ ống dẫn hướng xupap Hình 3.5 – Vẽ 3D trục cam động Duratec bước 1,2,3 Hình 3.6 – Vẽ 3D trục cam động Duratec bước 4, 5, Hình 3.7 – Vẽ 3D trục cam động Duratec bước 7, Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng vi Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks Hình 3.8 – Vẽ 3D trục cam động Duratec bước Hình 3.9 – Vẽ 3D trục cam động Duratec bước 10 Hình 3.10 - Trục cam động Duratec Hình 3.11 – Vẽ 3D xoay cam động Duratec bước 1,2,3 Hình 3.12 – Vẽ 3D xoay cam động Duratec bước 4,5,6 Hình 3.13 – Vẽ 3D xoay cam động Duratec bước 7,8,9 Hình 3.14 – Các bước vẽ 3D Con đội động Duratec Hình 3.15 – Hộp thoại tạo file lắp ráp Hình 3.16 – Các chi tiết để lắp ráp Hình 3.17 – Lắp ráp cấu phân phối khí động Duratec bước Hình 3.18 – Lắp ráp cấu phân phối khí động Duratec bước 3,4,5 Hình 3.19 – Lắp ráp cấu phân phối khí động Duratec bước Hình 3.20 – Lắp ráp cấu phân phối khí động Duratec bước Hình 3.21 – Lắp ráp cấu phân phối khí động Duratec bước Hình 3.23 – Lắp ráp cấu phân phối khí động Duratec bước 10 Hình 3.24 – Lắp ráp cấu phân phối khí động Duratec bước 11 Hình 3.25 – Cơ cấu phân phối khí động Duratec Hình 3.26 - Biểu diễn vị trí xupáp trục cam trục cam 0° Hình 3.27 - Biểu diễn vị trí xupáp trục cam trục cam 90° Hình 3.28 - Biểu diễn vị trí xupáp trục cam trục cam 180° Hình 3.29 - Biểu diễn vị trí xupáp trục cam trục cam 270° Hình 4.1 - Kiểm tra xupáp Hình 4.2 - Kiểm tra khe hở thân xupáp ống dẫn hướng Hình 4.3 - Kiểm tra ống dẫn hướng Hình 4.4 - Kiểm tra đế xupáp Hình 4.5 - Kiểm tra chiều dài lị xo chịu nén Hinh 4.6 - Kiểm tra chiều dài lò xo Hình 4.7 - Kiểm tra độ vng góc lị xo Hình 4.8 - Kiểm tra đường kính lắp ghép đội Hình 4.9 - Kiểm tra đường kính đội Hình 4.10 - Kiểm tra độ cong trục cam Hình 4.11 - Kiểm tra chiều cao cam Hình 4.12 - Kiểm tra đường kính cổ trục cam Hình 4.13 - Kiểm tra điện trở jack cắm Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng vii Thiết kế mơ cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA ĐỀ TÀI Với phát triển không ngừng khoa học công nghệ đặc biệt lĩnh vực điều khiển số tin học Ngày có nhiều phần mềm hỗ trợ cho công việc người kỹ sư thiết kế Giúp cho công việc người thiết kế trở nên thuận lợi tiết kiệm nhiều thời gian Trong đề tài em tập trung vào vấn đề kết cấu nguyên lý hoạt động chi tiết hệ thống phân phối khí động Duratec, tính tốn thơng số kích thước bản, phân tích nguyên nhân hư hỏng biện pháp khắc phục hư hỏng mô động học cấu phân phối khí Solidworks Phần mềm Solidworks thiết kế mô cấu máy phần mềm hỗ trợ cho người học tập làm việc lĩnh vực thiết kế chi tiết cấu máy Và phần mềm phần mềm ứng dụng phổ biến Thông qua việc làm đề tài góp phần cho em củng cố lại kiến thức học tập cho em cách nghiên cứu làm việc độc lập tạo điều kiện thuận lợi cho công việc sau người kỹ sư tương lai Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks 4) Ứng với góc quay trục khuỷu từ 540°-720° tương ứng góc quay trục cam từ 270°-360°, thì: xi lanh I kỳ Nén, xi lanh II kỳ Cháy - Giản Nở, xi lanh III kỳ Nạp, xi lanh IV kỳ Thải Hình 3.29 - Biểu diễn vị trí xupáp trục cam trục cam 270° Cơ cấu phân phối khí động dùng xupáp treo cấu phân phối khí có nhiều ưu điểm so với cấu phân phối khí xupáp đặt Mỗi xilanh động bố trí xupáp (2 hút, xả) làm tăng diện tích tiết diện lưu thơng, hệ số nạp tăng lên  7% giảm đường kính nấm xupáp, khiến cho xupáp khơng bị q nóng tăng sức bền Các xupáp bố trí thành dãy (một dãy xupáp nạp dãy xupáp xả) Các đường ống nạp ống thải bố trí phía để ống thải sấy nóng ống nạp khiến nhiên liệu dễ bay * Quá trình làm việc: Nguyên lý làm việc cấu phân phối khí chia làm hai trình sau: Quá trình vấu cam đẩy mở xupáp q trình lị xo giãn đóng kín xupáp Quá trình vấu cam đẩy mở xupáp: Khi động làm việc trục khuỷu quay làm cho bánh xích dẫn động cấu phân phối khí lắp đầu trục khuỷu quay theo, thơng qua truyền động xích trung gian dẫn động bánh xích lắp đầu trục cam làm cho trục cam đóng mở xupáp quay Khi vấu cam tiếp xúc với đội Con đội bắt Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng 94 Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks đầu chuyển động xuống tác động vào đuôi xupáp ép lò xo xupáp nén lại đồng thời xupáp chuyển động xuống làm mở cửa nạp (nếu giai đoạn nạp khí vào xilanh động cơ) cửa thải (trong trình thải) thực trình nạp mơi chất thải khí cháy ngồi Q trình lị xo giãn đóng kín xupáp: Khi trục cam tiếp tục quay, vấu cam di chuyển theo đỉnh vấu cam vượt qua đường tâm đội Lúc đội bắt đầu di chuyển lên, lò xo xupáp từ từ giãn nhờ vào đế chặn lị xo với móng hãm đẩy xupáp tịnh tiến vị trí ban đầu thực q trình đóng kín xupáp Chu trình đóng mở lặp lặp lại tuân theo chu kì làm việc pha phân phối khí Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng 95 Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks Chương 4: CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ DURATEC 4.1 Chẩn đốn hư hỏng: 4.1.1 Các chi tiết khí Cơ cấu phân phối khí dẫn động từ trục cam đến xupáp làm việc điều kiện chịu nhiệt độ cao, chịu lực ma sát lớn làm việc chịu nhiều va đập nên thường bị mòn Sự mài mòn chi tiết cấu dẫn đến tượng xupáp đóng mở không yêu cầu, gây ảnh hưởng xấu đến q trình làm việc động Chúng ta chẩn đoán hư hỏng cấu phân phối khí phương pháp chẩn đốn theo tiếng ồn khí Do mài mịn, khe hở chi tiết tăng lên gây va đập, ngun nhân gây ồn Do điều kiện làm việc cấu phối khí tiết cấu thường xảy hư hỏng sau: + Xupáp đế xupáp chi tiết làm việc điều kiện khắc nghiệt vừa chịu lực ma sát lại vừa chịu va đập Thường xuyên tiếp xúc với nhiệt độ cao đặt biệt xupáp thải Do bề mặt làm việc xupáp đế xupáp khơng bị mịn mà cịn bị cháy rỗ dẫn đến đóng khơng kín gây lọt khí làm giảm công suất, tăng lượng tiêu hao nhiên liệu động + Ống dẫn hướng xupáp mòn nhiều gây va đập xupáp làm tăng mài mòn thân xupáp đồng thời gây lọt dầu vào xilanh động làm tăng tiêu hao dầu bơi trơn kết muội than buồng đốt + Các chi tiết dẫn động xupáp đòn bấy, lăn, lò xo chi tiết lắp ghép chúng bị mòn biến dạng ảnh hưởng đến làm việc xupáp + Đối với trục cam vấu cam phân phối khí ln tiếp xúc tỳ vào đế đội nên bị mòn nhiều bị biến dạng ma sát Nếu vấu cam bị mòn nhiều làm giảm hành trình đội làm giảm độ mở xupáp Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng 96 Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks + Con đội bị mòn nhiều phần thân đáy Bôi trơn cưỡng nên khe hở phần thân phần dẫn hướng làm giảm áp lực dầu bơi trơn Con đội khí có mài mịn bề mặt tiếp xúc làm giảm khe hở miệng xupáp + Bộ phận dẫn động trục cam: Các gân bánh răng, bánh xích, bi dây đai bị mài mòn làm sai lệch pha phân phối khí động tức thời điểm đóng mở xupáp không yêu cầu đồng thời gây nên tiếng ồn gõ trình làm việc 4.1.2 Các chi tiết điều khiển Các chi tiết cảm biến, van phân phối OCV có vai trị vơ quan trọng Vì chi tiết không may hư hỏng, sai lệch ảnh hưởng khơng nhỏ tới tính kinh tế nhiên liệu Chúng ta chuẩn đốn hư hỏng qua đèn tín hiệu phần mềm chuyên dùng OBD Do điều kiện làm việc cấu phân phối khí tiết điều khiển thường xảy hư hỏng như: + Mất tín hiệu cảm biến áp suất khí nạp: tín hiệu từ cảm biến này, lượng phun xăng khơng tính kết động bị chết máy khó khởi động + Cảm biến vị trí trục khủy: Cảm biến vị trí trục khuỷu có chức xác định tốc độ động vị trí piston Đồng thời làm việc với trục cam giúp máy tính vừa nhận biết vị trí piston, vừa nhận biết vị trí xupap để tính tốn thời điểm đánh lửa lượng nhiên liệu phun vào cách hợp lý Khi cảm biến bị lỗi xe có số dấu hiệu : Sáng đèn Check Engine, động bị rung ngừng hoạt động + Cảm biến vị trí trục cam: có chức xác định vị trí trục cam cung cấp thông tin cho xử lý trung tâm ECU để tính tốn thời điểm phun nhiên liệu hợp lý Khi cảm biến vị trí trục cam bị lỗi xe có số dấu hiệu : Sáng đèn Check Engine, khó khởi động xe máy nguội, động chết đột ngột, bỏ máy không đáp ứng tăng tốc, tốc độ cầm chừng khơng đều, máy rung đánh lửa sai + Cảm biến nhiệt độ nước làm mát: tín hiệu ECU hiểu nhiệt độ nước < -50°C hay >139°C Điều làm tỉ lệ hịa khí trở nên giàu nghèo Kết động bị chết máy chạy không êm Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng 97 Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks + Van điều khiển phối khí: có chức nhận tín hiệu từ ECU đóng mở phù hợp với chế độ động Nếu xảy hư hỏng van điều khiển dẫn đến việc phối khí khơng phù hợp làm xoay cam cơng dụng Việc khiến nhiên liệu đậm nhạt Kết động chết máy 4.2 Phương pháp kiểm tra, sửa chữa hư hỏng: 4.2.1 Kiểm tra sửa chữa xupáp: Kiểm tra xupáp thường dùng mắt thường tượng cháy, rổ, xước, mòn sâu mặt nấm, mặt tiếp xúc với móng hãm bị mịn q nhiều xupáp cần thay Nếu xupáp hư hỏng không thấy rõ mắt phải dùng thiết bị chuyên dùng để kiểm tra trước định sửa chữa thước panme, đồng hồ so… Hình 4.1 - Kiểm tra xupáp Hình a) Kiểm tra chiều dày mép nấm xupáp Nếu chiều dày mép nấm xupáp nhỏ giá trị cho phép phải thay xupáp Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng 98 Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks - Chiều dày mép nấm xupáp nạp 1,62 (mm) - Chiều dày mép nấm xupáp thải 1,82 (mm) Hình b) Kiểm tra chiều dài xupáp Nếu kích thước xupáp đo nhỏ giá trị nhỏ cần phải thay xupáp - Chiều dài xupáp nạp l = 101,6 (mm) - Chiều dài xupáp thải l = 102,6 (mm) Hình c) Kiểm tra độ mịn thân xupáp Dùng thước panme ta tiến hành kiểm tra vị trí hình minh họa - Đường kính nhỏ cho phép thân xupáp nạp d = 5,47 (mm) - Đường kính nhỏ cho phép thân xupáp thải d = 5,465 (mm) * Việc kiểm tra đánh giá khe hở lắp ghép thân xupáp ống dẫn hướng, cho phép đánh giá hao mòn thân xupáp, nhiên theo cách kiểm tra này, độ tin cậy không cách trên, có hao mòn ống dẫn hướng, đầu xupáp cao mặt phẳng thân máy nắp máy khoảng 10 mm Dùng đầu tiếp xúc đồng hồ so chạm vào mép xupáp, lắc tán xupáp quan sát dịch chuyển kim đồng hồ ta có kết đo Khe hở lớn cho phép ống dẫn hướng thân xupáp 0,1(mm) Hình 4.2 - Kiểm tra khe hở thân xupáp ống dẫn hướng + Sửa chữa xupáp: - Nếu bề mặt làm việc nấm xupáp bị cháy rỗ nhẹ, dùng phương pháp xốy thủ cơng để đạt độ bóng theo yêu cầu xupáp Xupáp sau sửa chữa phải đảm bảo độ côn, độ ô van, độ cong thân xupáp nằm giới hạn cho phép Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng 99 Thiết kế mơ cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks - Nếu xupáp bị bám muội than: Tẩm dầu diezel (để vài phút), dùng mũi cạo nhẹ tránh trầy xước bề mặt Sau dùng xăng rửa 4.3.2 Kiểm tra sửa chữa ống dẫn hướng: Ống dẫn hướng phải kiểm tra sửa chữa cần thay Ống dẫn hướng chi tiết chuẩn để gia công sửa chữa thay xupáp đế xupáp Thơng thường ống dẫn hướng mòn thân xupáp Khe hở cho phép chi tiết không lớn 0,1(mm) Nếu lớn cần thay Dụng cụ kiểm tra độ mòn thực dưỡng, kiểm tra sử dụng thước panme để đo dưỡng Khi kiểm tra tiến hành đo vị trí hình 4.3 Hình 4.3 - Kiểm tra ống dẫn hướng Công việc sửa chữa ống dẫn hướng khơng đáng kể thường thay sau kiểm tra khe hở làm việc với thân xupáp không đạt yêu cầu Việc thay ống dẫn hướng chủ yếu ép dụng cụ trung gian tarôren lắp bulông dùng búa máy ép để tháo lắp 4.2.3 Kiểm tra sửa chữa đế xupáp: - Phương pháp kiểm tra: + Dùng mắt thường để quan sát vết rỗ mòn đế xupáp, dùng bột phấn để kiểm tra vết nứt đế + Dùng dầu hỏa để kiểm tra độ kín đế xupáp Phương pháp kiểm tra độ kín đế xupáp xupáp cách đổ dầu hỏa vào cổ hút cổ xả để thời gian từ đến 10 phút không thấy dầu ngấm qua đế xupáp xupáp kín Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng 100 Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks Hình 4.4 - Kiểm tra đế xupáp + Kiểm tra vị trí tiếp xúc xupáp : bơi lớp mỏng PRUSSAIAN BLUE (hay chì trắng) vào bề mặt xupáp tiêu chuẩn, lắp xupáp, ấn nhẹ xupáp để khơng xoay xupáp sau quan sát xupáp màu xanh xuất 3600 xung quanh đế xupáp đế xupáp đồng tâm Nếu khơng ta phải tiến hành doa lại đế xupáp - Phương pháp sửa chữa: + Nếu đế xupáp bị cháy rỗ, mòn thành gờ sâu bề mặt làm việc bị nứt ghép lỏng với nắp xilanh cần phải thay Trường hợp đế không bị cháy rỗ xoáy nhiều lần làm cho đế xupáp bị tụt sâu 1,5 (mm) so với ban đầu cần phải thay đế + Bề mặt làm việc đế xupáp phải mài đá mài định hình (có góc góc cần mài đế) để doa mài mặt đế có góc theo yêu cầu với độ đồng tâm cao cần chọn đá mài có góc nghiêng đường kính phù hợp + Rà xupáp với đế xupáp: Xupáp đế xupáp sau mài cần phải rà để đạt độ kín khít Nguyên lý rà tạo chuyển động bề mặt với Rà xupáp thực tay tiết bị rà lồng nấm xupáp lị xo mềm để nâng xupáp Khi rà khơng nên bơi q nhiều bột rà lọt xuống ống dẫn hướng gây nên mòn ống dẫn hướng * Chú ý thay đế xupáp: Khi khoét lỗ để thay đế xupáp, trục dao khoét phải dẫn hướng lỗ dẫn hướng xupáp Chọn đế phải đảm bảo có độ dơi để lắp ghép theo u cầu Có thể ngâm vịng đế vào nước đá 30 phút cho co lại ép vào cho dễ Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng 101 Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks dàng 4.2.4 Kiểm tra sửa chữa lị xo xupáp: Hình Dùng dụng cụ chun dùng có đồng hồ đo để kiểm tra chiều cao lò xo bị nén Lực nén lớn để kiểm tra 390 N chiều cao tương ứng 26,68 (mm) Nếu lị xo khơng đạt u cầu cần phẩi thay Hình 4.5 - Kiểm tra chiều dài lò xo chịu nén - Dùng thước cặp để kiểm tra chiều dài lò xo trạng thái tự - Chiều dài tự nhiên lò xo l = 40,9 (mm) Hinh 4.6 - Kiểm tra chiều dài lò xo - Dùng êke để kiểm tra độ vng góc lị xo Đặt thước phẳng, dựng đứng lò xo phẳng dịch chuyển lị xo sát vào góc vng thước sau xoay lị xo ý khoảng cách vòng dây lò xo với thước Nếu độ khơng vng góc α vượt q 20 phải thay Khi lắp lị xo xupáp vào nắp xi lanh ý đầu lị xo có vịng dây cuộn xít phải lắp phía nắp máy Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng 102 Thiết kế mơ cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks Hình 4.7 - Kiểm tra độ vng góc lị xo 4.2.5 Kiểm tra sửa chữa đội xupáp: - Thông thường đội không sửa chữa mà thay kiểm tra thấy độ mòn vượt giới hạn cho phép - Các hư hỏng thường gặp đội mòn, vỡ , gãy Sự mòn đội nguyên nhân sau: Lò xo xupáp căng., độ rơ dọc trục cam lớn,… - Kiểm tra đường kính chỗ lắp ghép đội nắp máy Kiểm tra vị trí hình Đường kính nằm giới hạn cho phép d = 34 – 34.03 (mm) Hình 4.8- Kiểm tra đường kính lắp ghép đội - Kiểm tra đường kính ngồi đội Dùng thước panme đo vị trí hình Đo đường kính cho phép nằm giới hạn sai số = 0,02 – 0,03 (mm) Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng 103 Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks Hình 4.9 - Kiểm tra đường kính đội - Với cách đo ta xác định khe hở cho phép đội lỗ lắp đội nắp máy: Khe hở cho phép 0,02 – 0,06 (mm) Nếu khe hở có giá trị vượt giới hạn này, cần thay đội 4.2.6 Kiểm tra sửa chữa trục cam: - Việc kiểm tra trục cam trước tiên phải thực quan sát để phát hư hỏng như: xước, rổ, mẻ bề mặt cam, rãnh then bị biến dạng Nếu trục cam khơng có hư hỏng nặng cần kiểm tra độ cong vênh trục, độ mòn cổ trục vấu cam để sửa chữa - Công việc kiểm tra trục cam thực sau: + Nếu kiểm tra độ cong phải đặt trục giá V dùng đồng hồ so để kiểm tra Gá trục cam lên hai khối V sau gá đồng hồ so vào cổ trục cam tiến hành xoay trục cam 3600 quan sát đồng hồ so Lấy giá trị đồng hồ so trừ độ ô van cổ trục chia đôi ta độ cong trục cam Yêu cầu độ cong trục cam không lớn 0,02 (mm) lớn phải nắn lại trục Hình 4.10 - Kiểm tra độ cong trục cam + Kiểm tra độ đảo trục cam: Đặt trục cam lên hai khối V Sử dụng đồng hồ so, đo độ Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng 104 Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks đảo cổ trục Nếu thấy độ đảo vượt giới hạn phải thay trục cam + Kiểm tra chiều cao vấu cam Dùng thước panme đặt vào đầu vấu cam hình Xác định giá trị cần đo Chiều cao vấu cho phép nhỏ Đối với cam nạp h = 42,44 (mm) Đối với cam thải h = 41,18 Nếu xác định nhỏ giá trị cần thay cam phục hồi lại biên dạng độ bóng bề mặt cam (hàn đắp gia cơng khí) việc sửa chữa để đảm bảo góc đóng mở xupáp Hình 4.11 - Kiểm tra chiều cao cam + Kiểm tra cổ trục cam: Dùng thước kẹp đo cổ trục theo phương X Y hình 22 Đường kính cổ trục nhỏ cho phép 24,95 (mm) Nếu nhỏ giá trị cần sửa chữa Khi trục cam bị mịn sửa chữa gia cơng khí theo cốt Việc mài cổ trục thực máy mài chuyên dùng trục cam định vị mũi tâm, dẫn động tốc kẹp Bạc cam thay theo kích thước cốt sửa chữa tương ứng cổ trục cam Hình 4.12 - Kiểm tra đường kính cổ trục cam - Sửa chữa thay bạc trục cam: Bạc trục cam thường chế tạo theo kích thước cổ trục Khi trục sửa chữa người ta ép bạc cũ kiểm tra bề mặt lắp ghép dùng trục dẫn để ép bạc vào Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng 105 Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks + Trước thay bạc cần kiểm tra thực bước: Vệ sinh bạc cần ép Kiểm tra kích thước lỗ cần lắp bạc, kiểm tra mật độ xước, đảo bề mặt so với đường tâm chung Xác định xác thứ tự bạc kích thước cổ trục cam khác nhỏ dần từ ổ đến ổ cuối cùng, chọn trục dẫn có kích thước phù hợp để lắp bạc Chú ý ép bạc vào vị trí cho lỗ dầu trùng với lỗ dầu thân máy Sau lắp xong cần kiểm tra độ thẳng tâm chúng 4.2.7 Kiểm tra dắt cắm van dầu OCV: + Kiểm tra dắt cắm van điều khiển OCV: Ngắt nguồn điện van OCV Dùng ôm kế đo điện trở điểm A B van Nếu giá trị điện trở đo không nằm khoảng cho phép (6,9 – 7,9) ơm, phải thay Hình 4.13 - Kiểm tra điện trở jack cắm Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng 106 Thiết kế mơ cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks KẾT LUẬN Sau thời gian tập trung nghiên cứu tài liệu, khảo sát, tính tốn, tìm hiểu cộng với giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng thầy khoa Cơ Khí Giao Thơng, em hồn thành đồ án: “Thiết kế mơ cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks” đủ khối lượng, tiến độ thời gian Với nhiệm vụ giao đồ án em thực công việc sau: - Tổng quan cấu phân phối khí - Tính tốn, thiết kế cấu phân phối khí - Thiết kế, lắp ráp, mô hệ thống lái trợ lực điện phần mềm SolidWorks Qua đồ án tốt nghiệp giúp em hiểu biết thêm nhiều phần mềm SolidWorks khả ứng dụng thiêt kế khí nói chung ngành động lực nói riêng, em hiểu sâu tầm quan trọng cấu phối khí, điều nhà chun mơn ln nghiên cứu tìm cách nâng cao tính động nhằm phục vụ cho nhu cầu đời sống Do thời gian hạn chế, nhiều phần chưa trang bị thời gian học tập trường, tài liệu tham khảo hạn chế chưa cập nhật đủ thông tin nên cần phải hoàn thiện thêm Qua đề tài bổ sung cho em thêm nhiều kiến thức chuyên ngành động đốt phần mềm SolidWorks, hiểu sâu động Duratec đặc biệt hệ thống phân phối khí Sau em mong góp ý bảo thầy cô giáo để em hoàn thiện kiến thức đề tài Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng 107 Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] HỒ TẤN CHUẨN, NGUYỄN ĐỨC PHÚ, TRẦN VĂN TẾ, NGUYỄN TẤT TIẾN (1979), Kết Cấu Và Tính Tốn Động Cơ Đốt Trong, NXB Đại học trung học chuyên nghiệp [2] TRẦN THANH HẢI TÙNG (2007), Tính Toán Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong, Tài liệu lưu hành nội Khoa Cơ khí Giao thơng - Đại học Bách khoa – ĐHĐN [3] TRẦN THANH HẢI TÙNG (2010), Chẩn Đoán Kỹ Thuật Động Cơ, Tài liệu lưu hành nội Khoa Cơ khí Giao thơng - Đại học Bách khoa – ĐHĐN [4] NGUYỄN TẤT TIẾN (1994), Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong, NXB Giáo dục, Hà Nội [5] DƯƠNG VIỆT DŨNG (2007), Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong, Tài liệu lưu hành nội Khoa Cơ khí Giao thơng - Đại học Bách khoa – ĐHĐN [6] TRUNG TÂM ADVANCE (2013), Giáo trình solidworks tiếng việt [7] Ford Escape Overhaul Manual, Tài liệu sửa chữa hãng Ford [8] Ford Escape Training Manual, Tài liệu sửa chữa hãng Ford [9] http://www.danaford.com.vn Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng 108 ... 24 Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks 2.2 Khảo sát đặc điểm cấu phân phối khí động Duratec Hệ thống phân phối khí động Duratec dùng xupáp treo Gồm trục cam dẫn động. .. 3.3 Thiết kế 3D xupáp cấu phân phối khí 75 3.4 Thiết kế 3D lị xo cấu phân phối khí động 77 3.5 Thiết kế 3D ống dẫn hướng cấu phân phối khí 78 3.6 Thiết kế 3D trục cam cấu phân. .. Tùng Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks trí xupáp trục cam, người ta chia cấu phân phối khí động bốn kỳ thành nhiều loại khác cấu phối khí dùng xupáp treo, cấu phối khí