Đồ án tính toán thiết kế động cơ đốt trong, tính toán hệ thống bôi trơn làm mát với đầy đủ các bước tính toán đồ thị công, momen, nhiệt, vận tốc, gia tốc. Tính toán hệ thống bôi trơn làm mát cưỡng bức của động cơ I6 trên xe Huyndai converse.
Tính tốn thiết kế động DD6-0519 Chương 1: ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC 1.Vẽ đồ thị công 1.1 Các thông số cho trước - Công suất cực đại động cơ: Nemax = 235 [kW] - Số vòng quay: n = 1846 [vòng/phút] - Tỷ số nén: = 16.8 - Đường kính xylanh: D = 130 [mm] - Hành trình piston: S = 155 [mm] - Tham số kết cấu: λ = 0,24 - Áp suất cực đại: pz = 9,5 [MN/m2] - Khối lượng nhóm piston: mpt = 1,9 [kg] - Khối lượng nhóm truyền: mtt = 2,4 [kg] - Góc phun sớm: φs = 150 - Góc phân phối khí: - Số xylanh: i=6 - Số kỳ: =4 1 = 170; 2 = 570; 3 = 680; 4 = 150 - Thứ tự làm việc: 1-5-3-6-2-4 1.1.2.Các thông số chọn - Áp suất môi trường: p0 = 0,1 [MN/m2] - Chỉ số nén đa biến trung bình: n1 = 1,35 - Chỉ số giãn nở trung bình: n2 = 1,26 - Áp suất cuối kì nạp: Động bốn kỳ tăng áp: [1] [2] [2] pa = (0,9 0,96)pk [MN/m2] [1] (100) Chọn: pa = 0,9.pk [MN/m2] Trong đó: pk – áp suất trước xupap nạp Đối với động tăng áp tuabin khí: pk = 0,14 0,4 [MN/m2] [2] Chọn pk = 0,2 ta có: pa = 0,9.0,2 = 0,18 [MN/m2] - Áp suất cuối kỳ nén: pc = pa.n1 [MN/m2] (1-1) [1] (128) [MN/m2] - Đối với động diesel, chọn tỷ số giãn nở sớm: = 1,5 [1] (180) - Áp suất cuối trình giãn nở: [MN/m2] (1-2) [1] (182) - Chọn áp suất khí sót: Phụ thuộc vào loại động Tốc độ trung bình động cơ: Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Cm S n 30 (1-3) Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa [1] (12) Tính toán thiết kế động DD6-0519 a piston xylanh Trong đó: S [m] – hành trình dịch chuyển củ n [vòng/phút] – tốc độ quay động Suy ra: [m/s] Vì Cm [m/s] nên động khảo sát động tốc độ cao, áp suất khí sót xác định: pr = (1,05 1,10).pth [1] (101) Trong đó: pth – áp suất khí thải trước tuốc bin Vì động tăng áp tuốc bin khí nên pth = (0,75 0,9)pk [1] (234) Chọn pth = 0,9.pk = 0,9.0,2 = 0,18 [MN/m2] Suy ra: pr = 1,10.pth = 1,10.0,18 = 0,198 [MN/m2] - Thể tích cơng tác: [dm3] [1] (15) - Thể tích buồng cháy: [dm3] (1-4) [1] (15) - Vận tốc góc trục khuỷu: [rad/s] (1-5) 1.1.3 Vẽ đồ thị công Để vẽ đồ thị công, ta cần xác định điểm đường nén đường giãn nở 1.1.3.1.Xây dựng đường nén: Theo [1] (127): Ta có phương trình đường cong nén đa biến: p.V n1 const Trong đó: p – áp suất biến thiên theo trình nén động V – thể tích biến thiên theo trình nén động n1 n1 Nếu gọi x điểm đường nén thì: pnx Vnx pc Vc (1-6) n1 �V � pnx pc � c � Vnx � � Suy ra: Vnx p pnx n1c Vc , ta có: i Đặt 1.1.3.2 Xây dựng đường giãn nở: Theo [1] (180): Ta có phương trình đường giãn nở đa biến: i p.V n const Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa (1-7) Tính tốn thiết kế động DD6-0519 Nếu gọi x điểm đường giãn nở ta có: n2 pgnx Vgnx pc Vzn2 (1-8) n2 pgnx Suy ra: �V � pz � z � � Vgnx � � � Mặt khác ta có: Vz = .Vc, Đặt pgnx i Vgnx Vc pz n2 i n2 Suy ra: 1.1.3.3 Biểu diễn thông số: - Biểu diễn thể tích buồng cháy: Vcbd = 15 [mm] Do đó, ta có: [dm3/mm] (1-9) [2] (15) Suy ra: [mm] - Biểu diễn áp suất cực đại: Pzbd = 200 [mm] Do đó, ta có: [MN/m2.mm] (1-10) [2] (15) 1.1.3.4 Lập bảng xác định điểm đường nén đường giãn nở Cho i tăng từ 1 = 16,8 từ ta lập bảng điểm đường nén đường giãn nở Bảng 1-1: Bảng giá trị đồ thị công động diesel i 1.5 10 11 12 13 14 15 16 v(dm3) v(mm) i^n1 1/i^n1 Pc/i^n1 Pn(mm) i^n2 1/i^n2 Pz/i^n2 0.13 15 1 8.12 170.9 1 0.19 19.5 1.43 0.58 4.70 98.8 1.67 0.59 9.5 0.26 30 2.55 0.39 3.19 67.04 2.40 0.41 6.612 0.39 45 4.41 0.22 1.84 38.78 3.99 0.25 3.967 0.52 60 6.49 0.15 1.25 26.3 5.73 0.17 2.761 0.65 75 8.78 0.11 0.92 19.46 7.60 0.13 2.084 0.78 90 11.23 0.08 0.72 15.21 9.56 0.10 1.656 0.91 105 13.83 0.07 0.59 12.35 11.61 0.08 1.364 1.04 120 16.56 0.06 0.49 10.32 17.73 0.07 1.153 1.17 135 19.41 0.05 0.42 8.80 15.93 0.06 0.994 1.30 150 22.38 0.04 0.36 7.63 18.19 0.05 0.87 1.43 165 25.46 0.03 0.32 6.71 20.51 0.04 0.772 1.56 180 28.63 0.03 0.28 5.96 22.89 0.04 0.692 1.69 195 31.90 0.03 0.25 5.36 25.32 0.03 0.625 1.82 210 35.25 0.02 0.23 4.84 27.8 0.03 0.569 1.95 225 38.70 0.02 0.21 4.42 30.33 0.03 0.522 2.08 240 42.22 0.02 0.19 4.04 32.89 0.03 0.481 Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa Tính tốn thiết kế động DD6-0519 16, 2.19 252 45.10 0.02 0,18 3.78 34,98 0.02 0.453 1.1.3.5 Xác định điểm đặc biệt: c (Vc, Pc) = (0,13; 8.11) r (Vc, Pr) = (0,13; 0,198) a (Va, Pa) = ( 2,187; 0,18) b (Va, Pb) = (2,187; 0,453) z (.Vc, Pz) = (0,195; 9,5) y (Vc, Pz) = (0,13; 9,5) Sau xác định điểm đặc biệt điểm trung gian ta tiến hành vẽ đồ thị cơng theo trình tự sau: - Vẽ hệ trục tọa độ P - V theo tỷ lệ xích: [dm3/mm] [MN/m2.mm] - Theo cách chọn tỷ lệ xích trên, tọa độ điểm đặc biệt trung gian là: c (Vc, Pc) = (15; 170,9) r (Vc, Pr) = (15; 4,168) a (Va, Pa) = ( 252; 3,789) b (Va, Pb) = (252; 9,528) z (.Vc, Pz) = (22.5; 200) y (Vc, Pz) = (15; 200) - Nối tất điểm trung gian đường nén đường giãn nở với điểm đặc biệt ta đồ thị công lý 1.1.3.6 Xác định điểm đặc biệt: Vẽ vòng tròn đồ thị Brich để xác định điểm đặc biệt: Điểm phun sớm: c’ xác định từ Brich ứng với φs = 150 Điểm mở sớm xu páp nạp: r’ xác định từ Brich ứng với 1 = 170 Điểm đóng muộn xu páp thải: r’’ xác định từ Brich ứng với 4 = 150 Điểm đóng muộn xu páp nạp: a’ xác định từ Brich ứng với 2 = 570 Điểm mở sớm xu páp thải: b’ xác định từ Brich ứng với 3 = 680 Điểm y (Vc, pz) Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa Tính tốn thiết kế động DD6-0519 Hình 1-1: Đồ thị cơng động p = f(V) - Hiệu chỉnh đồ thị công: Trên đoạn cy, lấy điểm c”: cc” = 1/3cy = 1/3.(200-170,9) = 9,7 [mm] Trên đoạn ab, lấy điểm b”: bb” = 1/2ba = 1/2.(9,528+3,789) = 6,6585 [mm] Trên đoạn yz, lấy điểm z”: yz” = 1/2yz Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa Tính tốn thiết kế động DD6-0519 1.2 Tính tốn động học động lực học cấu trục khuỷu truyền: Động đốt kiểu piston thường có vận tốc lớn nên việc nghiên cứu, tính toán động học, động lực học cấu trục khuỷu truyền cần thiết để tìm quy luật vận động chúng để xác định lực quán tính tác dụng lên chi tiết cấu trục khuỷu truyền nhằm mục đích tính tốn cân bằng, tính tốn bền chi tiết tính tốn hao mịn động cơ… Trong động đốt kiểu piston, cấu trục khuỷu truyền có hai loại: loại giao tâm loại lệch tâm Ta xét trường hợp cấu trục khuỷu truyền giao tâm 1.2.1 Động học cấu giao tâm: Cơ cấu trục khuỷu truyền giao tâm cấu mà đường tâm xy lanh trực giao với đường tâm trục khuỷu điểm O – Giao điểm đường tâm xy lanh đường tâm trục khuỷu B – Giao điểm đường tâm truyền đường tâm chốt khuỷu A – Giao điểm đường tâm xy lanh đường tâm chốt piston R – Bán kính tay quay (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) ÐCT x A S ÐCD O' B R O Hình 1-2: Cơ cấu trục khuỷu truyền giao tâm 1.2.2 Xác định độ dịch chuyển x piston phương pháp đồ thị Brich: - Theo [3] (7) chuyển vị x piston tính theo cơng thức: Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa Tính toán thiết kế động DD6-0519 � x R� cos cos2 � � � � (1-11) - Phương pháp đồ thị Brich tiến hành sau: Chọn tỷ lệ xích: : [m/mm] = [độ/mm] - Lấy phía phải tâm O (phía ĐCD) AB đoạn OO’ cho: [mm] (1-12) [3] (13) - Từ tâm O’ đồ thị Brich, kẻ tia ứng với góc 0, 100, 200, …, 1800; tia cắt nửa vòng tròn Brich điểm tương ứng 0, 1, 2, …, 18 - Vẽ hệ trục vng góc S - phía ½ vịng trịn Trục O gióng từ điểm A biểu diễn giá trị Trục OS biểu diễn giá trị hành trình piston S - Từ điểm chia nửa vòng tròn Brich, ta kẻ đường thẳng song song với trục O từ điểm chia (có góc tương ứng) trục O, ta kẻ đường thẳng nằm ngang song song với OS Các đường cắt điểm 0, 1, 2, …, 18 Nối điểm lại ta có đường cong biểu diễn độ dịch chuyển x theo x = f() A x B λR/2 S=2R C O M O x=f( ) O' D S Hình 1-3: Phương pháp đồ thị Brich 1.2.3 Đồ thị biểu diễn tốc độ piston v = f( ): - Theo [3] (8) ta có vận tốc piston là: � � V R. � sin sin 2 � � � - Các bước xây dựng đồ thị: (1-13) Chọn tỷ lệ xích: v = S.ω = 6,5.10-4.193,32 = 0,1256 [m/s.mm] Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa Tính tốn thiết kế động DD6-0519 Vẽ vịng trịn tâm O bán kính R2 R. 2v [mm] R1 (1-14) R. v [mm] đồng tâm với nửa vịng trịn có bán kính (1-15) Theo [3] (15), Suy ra: [mm] [mm] Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R1 thành 18 phần đánh số thứ tự 0, 1, 2, …, 18 theo ngược chiều kim đồng hồ Chia vòng tròn tâm O bán kính R thành 18 phần đánh số thứ tự 0’, 1’, 2’, …, 18’ theo chiều ngược lại Từ điểm 0, 1, 2, … , 18 kẻ đường thẳng góc với AB cắt đường song song với AB kẻ từ 0’, 1’, …, 18’ điểm 0, a, b, …, q Nối 0, a, b, …, q đường cong ta đường biểu diễn trị số vận tốc piston V = f() Khoảng cách từ đường cong đến nửa đường trịn tâm O bán kính R biểu diễn trị số tốc độ piston ứng với góc tương ứng 0 17 16 O 15 14 13 12 18 10 11 17 16 15 14 13 10 11 12 Hình 1-4: Đồ thị chuyển vị vận tốc V = f() - Để khảo sát mối quan hệ hành trình piston vận tốc piston ta đặt chúng chung hệ trục tọa độ - Trên đồ thị chuyển vị S = f() lấy trục Ov bên phải đồ thị song song với trục O, trục ngang biểu diễn hành trình piston - Từ điểm 00, 100, …, 1800 đồ thị Brich ta gióng xuống đường cắt đường OS điểm 0, 1, …, 18 Từ điểm ta đặt đoạn tương ứng từ đồ Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa Tính tốn thiết kế động DD6-0519 thị vận tốc, nối điểm đầu lại đoạn ta có đường biểu diễn V = f(S) Hình 1-5: Đồ thị chuyển vị vận tốc V = f(S) 1.2.4 Đồ thị biểu diễn gia tốc j = f(x) Để vẽ đường biểu diễn gia tốc piston ta dùng phương pháp Tôlê - Theo [3] (8) ta có cơng thức tính gia tốc piston: j = R.ω2.(cos + λcos2) (1-16) - Các bước xây dựng đồ thị Tôlê sau: Vẽ hệ trục J – S, Lấy đoạn thẳng AB trục OS cho AB = S = 2R Từ A dựng đoạn thẳng AC phía AB, AC AB cho: AC = jmax = Rω2(1+λ) (1-17) 2 = 0,155/2.193,32 (1+0,24) = 3591,24 [m/s ] Từ B dựng đoạn thẳng BD phía AB, BD AB cho: BD = jmin = -Rω2(1-λ) (1-18) = -0,155/2.193,322.(1-0,24) = -2201,1 [m/s2] Nối CD cắt AB E Lấy EF = -3λRω2 (1-19) = -3.0,24.0,155/2.193,322= -2085,2 [m/s2] (1-16) Chọn giá trị biểu diễn jmax = 80 [mm] Chọn tỷ lệ xích: [m/s2.mm] Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa Tính tốn thiết kế động DD6-0519 o Vẽ hệ trục J – S, Lấy đoạn thẳng AB trục OS cho: AB = S = (1-20) o Từ A dựng đoạn thẳng AC phía AB, với AC AB cho: AC = [mm] o Từ B dựng đoạn thẳng BD phía AB, với BD AB cho: BD = [mm] o Nối CD cắt AB E, dựng EF thẳng góc với AB phía đoạn: EF = [mm] Phân đoạn CF DF thành đoạn nhỏ ghi số 1, 2, 3, 1’, 2’, 3’, 4’ Nối điểm chia 11’, 22’, 33’, 44’ Đường bao đoạn thẳng biểu thị quan hệ hàm số j = f(x) 1.2.5 Động lực học cấu trục khuỷu truyền Tính tốn động lực học cấu khuỷu trục truyền nhằm mục đích xác định lực hợp lực lực quán tính lực khí thể tác dụng lên chi tiết cấu vị trí khuỷu trục để phục vụ cho việc tính tốn sức bền, nghiên cứu trạng thái mài mịn chi tiết máy tính tốn cân động Trong trình làm việc cấu trục khuỷu truyền chịu lực sau: - Lực qn tính chi tiết có khối lượng chuyển động - Lực môi chất chịu nén giãn nở sinh gọi tắt lực khí thể - Trọng lực - Lực ma sát Trừ trọng lực chiều trị số lực khác thay đổi theo vị trí piston chu trình cơng tác động Trong lực nói trên, lực qn tính lực khí thể có trị số lớn nên q trình tính tốn sau người ta thường xét đến hai lực 1.2.6 Xác định khối lượng: 1.2.6.1 Khối lượng chi tiết chuyển động tịnh tiến: Khối lượng chi tiết cấu trục khuỷu truyền tham gia chuyển động tịnh tiến bao gồm: khối lượng nhóm piston khối lượng nhóm truyền qui đầu nhỏ Ta có: m = m1 + mpt (1-21) [3] (31) Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa 10 Tính tốn thiết kế động DD6-0519 1- Xecmăng lữa; 2- Xecmăng khí; 3- Xecmăng dầu; 4- Vòng chặn chốt piston; 5Chốt piston; 6- Piston Trong động hai kỳ, nhóm piston có tác dụng van trượt làm nhiệm vụ phối khí (đóng mở lỗ nạp, lỗ quét lỗ thải) từ giới thiệu phần động chung ta nói phần tương tự động piston xe hyunđai Piston động D6AB chế tạo hợp kim nhôm Do điều kiện làm việc piston trên, nên vật liệu dùng để chế tạo piston có độ bền cao, phải đảm bảo yêu cầu sau: Có sức bền lớn nhiệt độ cao tải trọng thay đổi, có trọng lượng riêng nhỏ, hệ số giãn nở nhỏ, hệ số dẫn nhiệt lớn, chịu tốt tron điều kiện bơi trơn nhiệt độ cao, chống mà mòn hóa học khí cháy Vật liệu chế tạo piston hiên thường gang hợp kim nhẹ, thép dùng để chế tạo piston, piston bố trí xéc măng lửa, xéc măng khi, xéc măng dầu Đường kính piston 130[mm] Trên piston khoét rãnh để lắp xéc măng: chiều cao rãnh để lắp xéc măng khí 4mm, chiều cao để lắp xéc măng dầu 5mm 2.2.2 Cơ cấu phân phối khí Cơ cấu phối khí kiểu trục cam đặt thân máy, có đũa đẩy cị mổ Bộ dẫn động dây đai truyền chuyển động từ bánh đai trục khuỷu qua dây đai lên bánh đai trục cam Kết hợp với bánh đai bơm nước để làm cấu căng đai Khi tháo lắp dây đai phải ý dấu bánh đai phải trùng với dấu hộp bảo vệ đai Trục cam có năm cổ trục lắp thẳng vào ổ đỡ nắp máy Đầu trục cam có lắp bánh đai để dẫn động trục cam Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa 31 Tính tốn thiết kế động DD6-0519 10 11 12 13 14 Hình 2.4: Sơ đồ dẫn động phối khí 1- Con đội; 2- Nắp chắn; 3- Đụa đẩy; 4- Vít điều chỉnh; 5- Bu lơng nắp máy; 6- Nắp ca bơ; 7- Cị mổ; 8- Móng hảm xupap; 9- Chén chận xupap; 10- Lị xo xupap; 11- Ống dẫn hướng xupap; 12- Lỗ lắp vòi phun; 13- Xupap nạp; 14- Xupap thải Xupap nạp xupap thải dẫn động từ cò mổ, trục cam dẫn động từ trục khuỷu Đường kính thân xupap : mm Khe hở ống dẫn hướng thân xupap: 0,08 mm Có turbo tăng áp kiểu hướng kính Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa 31 Tính tốn thiết kế động DD6-0519 Hình 2.5: Sơ đồ dẫn động cam 1- Dẫn động bơm dầu, 2- Bánh dẫn động trục cam, 3- Bánh dẫn động bơm nước, 4,8-Bánh dẫn động trung gian, 5-Bánh trục cân bằng, 6- Dẫn động bơm nhiên liệu, 7- Bánh trục khuỷu 2.2.3 HỆ THỐNG BÔI TRƠN LÀM MÁT 2.2.3.1 HỆ THỐNG LÀM MÁT Động D6AB có hệ thống làm mát nước kiểu vịng kín, tuần hồn cưỡng Bao gồm áo nước xy lanh, nắp máy, két nước, bơm nước, van nhiệt, quạt gió đường ống dẫn nước Hệ thống làm mát sử dụng nước nguyên chất, có pha chất phụ gia chống rĩ - Két làm mát lắp đầu xe, két làm mát có đường nước vào từ van nhiệt có đường nước đến bơm Trên két nước có dàn ống dẫn gắn cánh tản nhiệt -Bơm nước kiểu ly tâm dẫn động dây đai từ trục khuỷu -Quạt gió dẫn động dây đai, có đường kính 320-12A -Van nhiệt đóng nhiệt độ nhỏ 80OC bắt đầu mở nhiệt độ 85OC Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa 31 Tính tốn thiết kế động DD6-0519 10 11 Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống làm mát động D6AC 1- Két làm mát nước; 2- Van nhiệt; 3- Ống dẫn không khí; 4- Ống dẫn nước làm mát; 5-Nắp đậy; 6- Cảm biến mức nước; 7- Thùng chứa; 8- Ống dẫn nước ra; 9- Làm mát dầu; 10- Bơm nước; 11- Quạt gió 2.2.3.2 HỆ THỐNG BƠI TRƠN Ngun lý làm việc: Bơm dầu (3) hút dầu từ hộp cacte (1) sau lọc sơ lưới lọc (2) đặt trước cổ hút bơm dầu nhờn hộp cacte, đưa dầu đến làm mát dầu bôi trơn (5) Dầu bôi trơn sau làm mát (nếu nhiệt độ dầu lớn) qua bầu lọc dầu (7) đến đường dầu sau: + Bôi trơn cổ trục khuỷu, cổ trục đầu to truyền + Ống phun dầu lên phía piston để bôi trơn thành xilanh làm mát đỉnh piston + Bôi trơn chi tiết cấu phân phối khí: Trục cam, đội, cị mổ, + Bôi trơn tuabin tăng áp + Bôi trơn hệ bánh phối khí + Bơi trơn bơm cao áp Sau dầu bơi trơn từ trục khuỷu, hệ bánh phối khí, dầu từ cấu phân phối khí tự rơi hộp cacte Cịn dầu bơi trơn từ bơm cao áp tuabin tăng áp suất theo ống dẫn hộp cacte Trong trường hợp bơm dầu (3) làm việc với áp suất cao (có tượng bị tắc đường ống) đề phòng ống dầu bị vỡ, van an toàn Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa 31 Tính tốn thiết kế động DD6-0519 (4) mở (áp suất mở van cao 6,0 kg/c) dầu bơi trơn trở thùng cacte Trong trường hợp bầu lọc (7) bị bẩn, tắc, dầu bôi trơn bị thiếu Để đảm bảo đủ dầu bôi trơn cho hệ thống van (8) mở (khi áp suất lớn 2,5kg/) cho dầu thẳng vào đường dầu Trước làm mát có van (6) động khởi động, dầu bị lạnh dặc lại van (6) đóng đường dầu khơng cho qua làm mát chạy trực tiếp đến bầu lọc Còn động hoạt động, nhiệt độ dầu bôi trơn cao C van (6) mở đường dầu qua đường ống làm mát làm mát để đến bầu lọc Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa 31 Tính tốn thiết kế động DD6-0519 2.2.4 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU Hệ thống nhiên liệu động D6AB: chứa nhiên liệu dự trữ đảm bảo cho động hoạt động liên tục theo khoảng thời gian quy định Hệ thống nhiên liệu có nhiệm vụ lọc nước tạp chất học lẫn nhiên liệu, cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho chu trình ứng với chế độ làm việc động Cung cấp nhiên liệu đồng vào xy lanh theo trình tự làm việc quy định động cung cấp vào xy lanh lúc theo quy luật định Để đảm bảo chức trên, bầu lọc, bơm cung cấp nhiên liệu, thùng chứa hệ thống ống dẫn phải đảm bảo tốt Đóng vai trị quan trọng bơm cao áp phân phối Hình 2.8: Hệ thống nhiên liệu động D6AB 1-Thùng dầu; 2- Nắp thùng dầu; 3- Lọc thô; 4- Đường dầu thừa; 5- Buồng đốt động cơ; 6-Vòi phun; 7-Bơm tay; 8-Bầu lộc tinh; 9-Bộ điều tốc bơm cao áp; 10- Bơm thấp áp PHẦN 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÔI TRƠN-LÀM MÁT ĐỘNG CƠ Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa 31 Tính tốn thiết kế động DD6-0519 DR4-0519 3.1 Thiết kế hệ thống bơi trơn 3.1.1 Phân tích lựa chọn sơ đồ hệ thống bôi trơn - Hệ thống bôi trơn cưỡng loại đại làm việc chắn phức tạp Nguyên nhân việc dẫn dầu cưỡng đảm bảo có lớp dầu cần thiết đảm bảo việc dẫn nhiệt từ bề mặt làm việc tốt - Vì loại hệ thống thường ứng dụng động xăng động có số vịng quay cao, lực quán tính phận chuyển động qua lại lực qn tính ly tâm có trị số cao - Khi bôi trơn cưỡng bức, dầu dẫn đến gối đỡ với số lượng dư rửa cặn bẩn mạt kim loại, tạo điều kiện thuận lợi cho làm việc gối đỡ Do bơi trơn cưỡng bức, dầu tiếp xúc với chi tiết máy khơng khí nên dầu bị ơxy hố chậm hơn, mức tiêu thụ dầu nhờn thấp - Sau phân tích ưu nhược điểm hệ thống bôi trơn, với việc tham khảo số động tương tự thực tế em lựa chọn phương án thiết kế hệ thống bôi trơn cho động D6AB hệ thống bôi trơn cưỡng cácte ướt 3.1.2 Tính tốn hệ thống bôi trơn Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa 31 Tính tốn thiết kế động DD6-0519 3.1.2.1 Tính tốn bơm lọc dầu 3.1.2.1.1 Phân tích bơm dầu Hình 3-2: Kết cấu bơm bánh ăn khớp Bơm dầu loại bơm bánh ăn khớp ngồi gắn phần te, hoạt động bánh rang trục khuỷu Vỉ lọc dầu vị trí hút nên ngăn ngừa vật liệu lạ te ngăn khí Dầu chạy đến te ống dầu nối vị trí phân phối Bánh trục khuỷu vận hành bánh đệm bơm bánh bơm để vận hành bán truyền động bơm Trong bơm dầu bánh răng, bánh truyền động bơm dầu khớp với bánh bơm dầu Khi bánh truyền động bơm dầu quay bánh bơm dầu quay theo hướng ngược lại Khi bánh răn quay với trượt lên bề mặt phía thân bơm áp suất âm xt nên dầu vào bơm khoảng tạo thành hộp bị ép qua mặt phân phối Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa 31 Tính tốn thiết kế động DD6-0519 Bơm dầu hoạt động số vịng quay tương ứng với tóc độ động Do có van an tồn để phòng áp suất cao động phải nổ máy lạnh áp suất dầu lúc lên cao 3.1.2.1.2 Tính bơm dầu Việc tính tốn bơm dầu nhằm mục đích xác định thơng số bơm : + Lưu lượng bơm dầu Vb + Các thông số bánh chủ động bị động bơm: mođun, số vòng quay, chiều dày bánh răng, đường kính vịng đỉnh, chân + Áp suất đầu vào, đầu bơm: Pv, Pr + Công suất bơm: Nb Để xác định thơng số, kích bơm dầu bơi trơn, ta phải xác định lưu lượng dầu bôi trơn cần thiết để bôi trơn bề mặt ma sát Vd, từ xác định lưu lượng bơm dầu cần cung cấp Vb Từ lưu lượng bơm ta sử dụng cơng thức tính liên quan để xác định kích thước chi tiết bơm a, Lượng nhiệt dầu mang - Lưu lượng dầu dùng để bôi trơn bề mặt ma sát xác định phương pháp cân nhiệt động theo tài liệu [2], nhiệt lượng dầu nhờn tải phụ thuộc nhiều vào trạng thái nhiệt ổ trục tổng nhiệt lượng nhiên liệu cháy xilanh sinh Qt - Theo số liệu thực nghiệm, loại động đốt ngày nay, nhiệt lượng dầu đem Qd thường chiếm khoảng 1,5÷2% tổng nhiệt lượng nhiên liệu cháy xylanh sinh Qt Vì xác định Qd theo công thức sau: Qd = (0,0150,02).Qt [kcal/h] (3-1), [3] Chọn : Qd = 0,016.Qt Qt : Lượng nhiệt nhiên liệu cháy sinh trình cháy phụ thuộc vào công suất động Ne hiệu suất động ηe xác định theo phương trình sau: Qt = [kcal/h] (3-2),[3] Với ηe – Hiệu suất có ích động đốt trong: ηe = (0,25 ÷ 0,35), Chọn ηe = 0,3 Suy : Qd =0,016.632.235/0,3= 7921[kcal/h] Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa 31 Tính tốn thiết kế động DD6-0519 Do dầu phun làm mát đỉnh piston nên Chọn Qd = 100*Ne = 23500 [kcal/h] b , Lượng dầu cần thiết để bôi trơn bề mặt ma sát - Lưu lượng dầu cần thiết để bôi trơn bề mặt ma sát phụ thuộc vào nhiệt lượng dầu bôi trơn mang Qd, khối lượng riêng dầu bôi trơn , tỷ nhiệt dầu Cd, xác định thông qua công thức sau : Vd = [l/h] t = (1015) [0C] Với: (3-3), [3] : Khoảng chênh nhiệt độ Cd = 0,5 [kcal/kg0C] : Tỷ nhiệt dầu 0,85 [kg/l] => : Khối lượng riêng dầu [3] [3] [3] Vd=23500*/(0,85.0,5.12)= 528.7 [l/h] Do dầu phun làm mát đỉnh piston => Vd = (15-20)*Ne Chọn Vd = 15*Ne = 15*235 = 3525 [l/h] c , Xác định lưu lượng bơm dầu - Để đảm bảo cung cấp lượng dầu bôi trơn tới bề mặt ma sát nói bơm dầu cần phải cung cấp lưu lượng Vb’ dầu lớn gấp vài lần Do lưu lượng Vb’ [lít/h] bơm dầu xác định theo công thức kinh nghiệm : Vb’ = (2÷3,5).Vd (3-4), [2] Đối với động diesel : Vb’ = (20÷40).Ne [3] Ta chọn : Vb’ = 4700 đến 9400 [l/h] Chọn Vb’ = 6500 [l/h] Lưu lượng dầu bôi trơn bơm cung cấp Vb’ phụ thuộc vào lưu lượng lý thuyết bơm Vb hiệu suất thủy lực bơm theo công thức : Vb Vb ' b Vb’ = b Vb => [l/h] Vì ta sử dụng bơm bánh nên bơm có hiệu suất thủy lực là: b = 0,7 ÷ 0,8 [2] Vb = Vb’/b = 6500/0,8= 8125[l/h] (3-5), [3] d , Xác định kích thước bơm dầu Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa 31 Tính tốn thiết kế động DD6-0519 - Gồm thông số: + Môdun bánh : m [mm] + Số vòng quay bánh chủ động : n [vg/ph] + Chiều dày bánh : b [mm] + Đường kính vịng trịn lăn : Do + Đường kính vịng đỉnh : De [mm] + Chiều cao : [mm] + Đường kính chân : Dc [mm] + Áp suất đầu bơm : Pr [MN/m2] + Áp suất đầu vào bơm : Pv [MN/m2] + Công suất bơm : Nb [kW] h [mm] - Sau xác định lưu lượng lý thuyết bơm Vb thơng số tính tốn ta thiết kế cho kích thước bơm nhỏ mà đảm bảo lưu lượng dầu cần thiết cung cấp cho bề mặt ma sát , Vb bơm phụ thuộc vào thông số chi tiết như: mođun, số vòng quay, chiều dày, số bánh chủ động, xác định theo công thức sau : Vb = m2.Z.b.nb.60.10-6 [l/h] (3-7), [3] Trong : + Z : Số [mm] Chọn số bánh chủ động z1 = 9; bánh bị động z2 = + m : Modun bánh [mm], theo tiêu chuẩn chọn m = mm + nb : số vòng quay bơm dầu [vg/ph] + b : độ dày bánh [mm], chọn b = 45 [mm] + nb : số vòng quay bơm [vg/ph] , Do bánh dẫn động bơm dẫn động từ bánh trục khuỷu nên số vòng quay bơm tương ứng với tốc độ động Ta có: Tốc độ động 1846 [vòng/ phút] Số bánh trục khuỷu 63 Số bánh dẫn động bơm 53 => nb = 2194 [ vòng/phút] Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa 31 Tính tốn thiết kế động DD6-0519 => Vb = 5^2.9.45.2194.60.10^-6 = 8374[l/h] > 8125 [l/h] - Xác định kích thước bánh : (thỏa mãn) + Đường kính vịng chia : D1 = z1.m = 9.5 = 45 [mm] Theo tài liệu thiết kế chi tiết máy Suy : + Đường kính vịng đỉnh : De = 55 [mm] + Đường kính vịng chân : Dc = 32.5 [mm] e , Xác định công suất dẫn động bơm dầu - Lưu lượng bơm phụ thuộc nhiều vào công suất bơm, công suất bơm dầu lại thay đổi theo thông số: + Lưu lượng lý thuyết bơm : Vb [l/h] + Áp suất đầu vào : Pv [kg/cm2] + Áp suất đầu bơm : Pra [kg/cm2] Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa 31 Tính toán thiết kế động DD6-0519 + Hiệu suất giới : ηm - Cơng suất dẫn động bơm tính theo cơng thức sau : Nb 1 Vb ( pr pv ) m 27000 ( HP) (3-9), [3] - Trong đó: + ηm : hiệu suất giới bơm dầu dầu nhờn, xét đến tổn thất ma sát thủy động lấy: ηm = 0,85÷ 0,9; chọn : ηm = 0,85 [3] pr : áp suất đầu Chọn pr = pv : áp suất đầu vào Chọn pv = 1,1 kg/cm2 [3] kg/cm2 [3] Vb = 8374 [l/h] Vậy cơng suất bơm : Nb=1/(0,85.27000).8374.(4-1,1)=1.06(HP)=0.79(kW) 3.1.2.2 Tính lọc dầu 3.1.2.2.1 Phân tích chọn loại bầu lọc Thiết bị lọc dầu loại động đốt ngày chia làm loại chính: - Bầu lọc khí: dùng phần tử lọc khí, loại dùng - Bầu lọc thấm: bầu lọc thấm dùng rộng rãi, nguyên lý làm việc bầu lọc thấm cụ thể sau : Dầu nhờn có áp suất cao thấm qua khe hở nhỏ ( khe hở nhỏ đến 0,1m) phần tử lọc Do phần tử có đường kính lớn kích thước khe hở bị giữ lại dầu nhờn lọc Bầu lọc thấm thường dùng loại lõi lọc : kim loại, giấy, len dạ, hàng dệt Ưu điểm bầu lọc thấm khả lọc tốt, lọc sạch, sử dụng rộng rãi Nhưng nhược điểm thời gian sử dụng ngắn Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa 31 Tính tốn thiết kế động DD6-0519 - Bầu lọc ly tâm: năm gần đây, bầu lọc ly tâm dùng rộng rãi chúng có ưu điểm sau: + Do không dùng lõi lọc nên bảo dưỡng không cần thay phần tử lọc + Tính lọc phụ thuộc vào mức độ cặn bẩn lắng đọng bầu lọc + khả lọc tốt nhiều so với loại lọc thấm dùng lõi lọc - Lọc từ tính: lọc từ tính chủ yếu dùng để lọc mạt sắt dầu nhờn, loại lọc thường dùng nam châm lắp nút dầu đáy cacte,do hiệu cao nên dùng rộng rãi - Lọc hóa chất: loại chủ yếu dùng hóa chất cácbon hoạt tính, phèn chua để hấp thu tạp chất, không dùng loại 3.1.2.2.2 Tính tốn bầu lọc Tính tốn bầu lọc dùng lõi giấy khó thường khơng xác định xác khả thơng qua bầu lọc Khi thiết kế ta tham khảo bầu lọc động có cơng suất tương đương Căn vào dung tích cơng tác động 1.597 lít nên ta chọn bầu lọc có kích thước sau : Đường kính lõi lọc : 116 [mm] Chiều cao lõi lọc : 126 [mm] 3.1.2.3 Tính lượng dầu chứa các-te - Lưu lượng dầu các-te Vct xác định theo cơng thức kinh nghiệm sau: Đối với động Diesel : Vct = (0,10,15)Ne Chọn Vct = 0,1.Ne = 0,13.235 = 23.5 (lít) Vậy lượng dầu chứa các-te 23.5 (lít) Sinh viên thực hiện: Đỗ Hữu Trác Hướng dẫn: Th.s Dương Đình Nghĩa 31 Tính tốn thiết kế động D44-0614