4. KHẢO SÂT HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ DIESEL D6AC
4.2. BƠM DẦU NHỜN BÔI TRƠN
3 4 5 2 6 Hình 4.2. Bơm bânh răng. 1- Mặt bích; 2- Bu lông; 3- Thđn bơm; 4- Bânh răng trung gian; 5- Bânh răng dẫn động; 6- Cặp bânh răng bơm. Nguyín lý lăm việc: Bơm bânh răng của động cơ D6AC gồm có 2 bânh răng dẫn động theo chiều nhất định, bânh răng củ động được dẩn
động bởi bânh răng 5. Bânh răng 4 lắp trín trục bị động khi trục chủ động 5 được trục khuỷu hoặc trục cam dẫn động.
Bânh răng chủ động 5 quay dẫn động bânh răng bị động 4 quay theo chiều ngược lại, dầu nhờn từ đường dầu âp suất thấp được hai bânh răng bơm dầu guồng sang đường dầu âp suất cao.
Để trânh hiện tượng chỉn dầu giữa câc răng của bânh răng 5 vă 4 khi ăn khớp trín mặt đầu của nắp bơm dầu có rảnh triệt âp. Bơm dầu nhờn lă một trong những bộ phận quan trọng nhất của động cơ nó có nhiệm vụ cung cấp liín tục dầu nhờn có âp suất cao đến câc mặt ma sât để bôi trơn.
4.3. BẦU LỌC DẦU BÔI TRƠN.Nguyín lý lăm việc: Nguyín lý lăm việc:
4 5
6 7 8
Hình 4.3. Bầu lọc dầu bôi trơn D6AC.
1- Nắp lọc; 2- Công tắc bâo động dầu trăn; 3- Vòng đệm; 4- Phần tử lọc; 5- Lò xo; 6- Võ bầu lọc; 7- Bu lông tđm; 8- Vòng đệm thẳng.
Bầu lọc thấm ngăy nay được sử dung rất rộng rải. Bầu lọc được lăm việc như sau. Khi dầu nhờn có âp suất cao thấm qua câc khe hở nhỏ của phần tử lọc do đó câc tạp chất có đường kính hạt lớn hơn kích thước khe hở đều bị giữ lại không chui qua phần tử lọc, vì vậy dầu được lọc sạch sau khi lọc sạch câc tạp chất lại thì dầu tiếp tục được đẩy lín câc đường dầu chính để đi bôi trơn cho câc bộ phận khâc trong hệ thống.
Bầu lọc thấm có ưu điểm lă lọc rất sạch nhưng bín cạnh đó nó có phần nhược điểm lă.
Kết cấu rất phức tạp vă thời gian sử dụng ngắn chỉ sử dụng được một lần. Hết định kỳ lă phải thâo gở để thay thế câi mới để đảm bảo cho dầu lín bôi trơn sạch sẽ.
Van an toăn có nhiệm vụ giữ cho âp suất của bơm không đổi. Khi vì một lý do năo đó âp lực trín đường đẩy của bơm tăng lín vượt quâ giâ trị định mức cho phĩp lúc đó tổng âp lực tâc dụng lín diện tích5 4
3
2
1 6
Hình 4.4. Van an toăn.
1- Bu lông; 2- Lò xo van an toàn; 3-Bu lông điều chỉnh; 4- Cửa thoát; 5- Cửa làm việc; 6- Bi an toàn.
Viín bi 6 lớn hơn lực lò xo 2 lúc đó viín bi 6 được tâch khỏi đế van dầu chảy qua khe hở giữa đế van vă viín bi về đường hút của bơm. Người ta vặn bulông 3 để diều chỉnh âp suất dầu trín đường ra của bơm.
4.5. KĨT LĂM MÂT DẦU BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ D6AC.
Nguyín lý lăm việc: Kĩt lăm mât dầu nhờn được đặt trong âo nước của động cơ dầu nhờn được bơm từ bơm qua kĩt lăm mât có cânh tản nhiệt bằng đồng. nhiệt của dầu nhờn được truyền qua cânh tản nhiệt vă truyền cho nước lăm mât.
Ưu điểm: Của loại năy nhiệt độ của nước vă dầu xấp xỉ bằng nhau vă đảm bảo cho động cơ lăm việc tốt. Nhiệt độ của nước vă dầu khoảng 80oc, trín kĩt lăm mât còn có gắn van an toăn, khi động cơ mới khởi động nhiệt độ dầu nhờn còn thấp nhiệt độ nước cao hơn nhiệt độ dầu nhờn, dầu nhờn nhận nhiệt từ nước để đảm bảo độ nhớt cần thiết.
Nhược điểm: Kĩt lăm mât được đặt trong âo nước nín kiểm tra sữa chữa kĩt âo nước
B
Hình 4.5. Sơ đồ kĩt lăm mât dầu nhờn động cơ D6AC
1- Vỏ kĩt lăm mât; 2- Nắp kĩt lăm mât;3- Cânh tản nhiệt; 4- Van hằng nhiệt; 5- Lò xo van hằng nhiệt; 5- Nắp van hằng nhiệt; A- Đường dầu văo; B- Đường dầu ra; C- Nước lăm mât dầu
Thông số kỹ thuật cơ bản:
- Đối với van hằng nhiệt: Nhiệt độ mở van
Nhiệt độ mở van hoăn toăn Hănh trình mở van
- Đối với bộ phận tản nhiệt: Diện tích tiếp xúc không khí Nhiệt lượng trao đổi
: 850 C
: 1000 C : 8mm : 0,986 m2 : 29000Kcal/h
Như ta đê khảo sât, trong khi động cơ lăm việc, nhiệt độ của dầu nhờn sẽ tăng dần lín không ngừng. Nguyín nhđn chính lăm tăng nhiệt độ dầu nhờn lă:
Do nhiệm vụ lăm mât ổ trục, câc bề mặt ma sât, dầu nhờn phải tải nhiệt do ma sât sinh ra đi ra ngoăi. Dầu nhờn phải trực tiếp tiếp xúc với câc chi tiết mây có nhiệt độ cao, nhất lă trong khi phun dầu để lăm mât đỉnh piston hay lăm mât piston- xilanh. Để đảm bảo độ nhớt dầu nhờn, đảm bảo khả năng bôi trơn vă câc đặc tính lý hoâ khâc, cần phải lăm mât dầu nhờn để đảm bảo cho nhiệt độ dầu được ổn định. Thông thường người ta lăm mât dầu nhờn. Kĩt lăm mât dầu nhờn được đặt trong âo nước của động cơ. Lăm mât dầu nhờn bằng nước dựa trín nguyín lý trao đổi nhiệt bằng câch truyền nhiệt.
Khi nhiệt độ dầu còn thấp, dầu bị lạnh đặc lại thi van 3 mở. Dầu được bơm lín ống qua cửa A mă không qua bộ lăm mât, đi trực tiếp ra cửa B. Khi động cơ đê lăm việc nhiệt độ dầu lín cao (hơn 850 C
) lúc đó do kết cấu của van hằng nhiệt (3) lăm bằng vật liệu giên nở nín thđn van sẽ nở ra vă đóng van lại cho dầu đi văo câc đường ống lăm mât của bộ lăm mât vă sau đó đi ra cửa B.
5. KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ D6AC:5.1.1. Câc thông số cơ bản của ổ trượt: 5.1.1. Câc thông số cơ bản của ổ trượt:
D, d - Đường kính ổ, trục.
∆ - Khe hở ổ trục ∆
= D-d. δ - Khe hở bân kính, δ = ∆/2.
ψ - Khe hở tương đối, ψ = ∆/d = δ/r.
l/d - Chiều dăi tương đối ổ trục.
Hình 9.22.
Sơ đồ ổ trượt bôi trơn thuỷ động
Hình 5.1 Sơ đồ ổ trượt bôi trơn thuỷ động
e - Khoảng lệch tđm của trục vă ổ khi bôi trơn ma sât ướt.
χ - Độ lích tđm tương đối, χ = e/δ. ϕ1, ϕ2 - Góc tương ứng với với điểm bắt đầu vă kết thúc chịu tải của măng dầu.
hmin, hmax - Chiều dăy nhỏ nhất vă lớn nhất của măng dầu, hmin = δ - e
5.1.2. Xâc định âp suất tiếp xúc bề mặt trục:
Khi tính toân ổ trượt ta đê có câc thông số: -Chiều dăi ổ trượt l,
-Đường kính trục d,
Kết quả tính toân động lực học cho phụ tải trung bình Qtb vă phụ tải trung bình vùng phụ tải lớn Q’tb câc hệ số ktb vă k’tb xâc định theo công thức:
Qtb
k tb = , dùng để xâc định nhiệt độ trung bình măng dầu. l d.
Q'tb
nhất của măng dầu. l d.
Hình 5.2 Đồ thị phụ tải tâc dụng lín đầu to thanh truyền
Chọn âp suất bôi trơn vă nhiệt độ của dầu văo ổ trượt:
Nhiệt độ dầu văo ổ trượt có thể chọn trong phạm vi: 70 ÷ 75 0C. Âp suất bôi trơn có thể lựa chọn:
- Động cơ xăng pb= 0,2 ÷ 0,4 MN/m2;
- Động cơ diíden tốc độ trung bình pb = 0,2 ÷ 0,8 MN/m2; - Động cơ điíden tốc độ cao, cường hoâ pb = 0,6 ÷ 0,9 MN/m2; Lựa chọn loại dầu nhờn:
Thường chọn theo những động cơ cùng loại, cùng cỡ công suất. Từ đấy xâc định sơ bộ độ nhớt dùng để tính toân ổ trượt.
Xâc định hệ số phụ tải:
k ⎛∆⎞2 −42 φ= ⎜ ⎟ .10 d- (cm); ∆ - (µm); µ - Độ nhớt
của dầu (KG.s/m ). µω⎝d ⎠
Sau khi có hệ số phụ tải φ, qua đồ thị 9-3 xâc định χ theo tỷ số l/d. Âp suất tiếp xúc k tính theo âp suất trung bình ktb.
-Khe hở ∆ ta có thể chọn một câch sơ bộ: Với đường kính trục từ 50 ÷
100 mm có thể chọn theo công thức kinh nghiệm sau:
- Đối với ổ trục dùng hợp kim babit
-Đối với ổ trục dùng hợp kim đồng chì ∆ = (0,7 ÷ 1,0) .10-3d
5.1.3. Kiểm nghiệm trạng thâi nhiệt ổ trượt:
Xâc định nhiệt độ của măng dầu bôi trơn dựa trín phương trình cđn bằng nhiệt, nhằm xâc định chính xâc nhiệt độ lăm việc măng dầu, để xâc định độ nhớt của dầu.
Nhiệt lượng Qms do ma sât ổ trục gđy ra sẽ cđn bằng với lượng nhiệt do dầu nhờn đem đi khỏi ổ trục (Qdm) vă lượng nhiệt do ổ trục truyền cho môi chất chung quanh (Qtn) Qms = Qdm + Qtn (5-1) trục (m/s); v 0 = theo mm). ω= Khi đó Qms được tính: Qms = 1,17.10-5 ktbd2lωf (5-2) Hệ số ma sât f có thể xâc định theo quan hệ sau:
Nhiệt lượng do ổ trục phât ra: Qms = Trong đó: sât của ổ trục; F - lực ma sât (kG) : F = f.P = f.Qtb (f - hệ số ma sât); v0 - vận tốc vòng ngoăi của
Hình 5.3 Quan hệ biến thiín của
hăm số χ=f(φ) a, Đối với loại có độ lệch tđm tương đối trung bình. b, Đối với loại có độ lệch tđm tương đối lớn.
Hình 5.4. Biến thiín của hệ số β theo χ vă l/d.
phụ thuộc văo độ lệch tương đối χ vă tỷ số l/d. Quan hệ biến thiín của β theo χ vă l/d giới thiệu trín hình (5-4).
Hình (5.4) cho thấy độ chính lệch tương đối χ vă tỷ số l/d căng lớn thì hệ số β căng giảm.
Nhiệt lượng do dầu nhờn mang đi khỏi ổ trục: Q dm = Cdn V’ρ. 10-3 (tr- tv);
Trong đó:
Cdn - Tỷ nhiệt của dầu nhờn, (kcal/kg0c); V’- Lưu lượng dầu nhờn đi qua ổ trục (cm3/s) ρ - Khối lượng riíng của dầu (kg/l); tr vă
Nhiệt độ của dầu nhờn khi đi ra khỏi ổ trục vă khi văo ổ trục (0C).
Mật độ của dầu nhờn ở 200C có thể lấy bằng 0,9 ÷ 0,92. Tỷ nhiệt có thể chọn trong phạm vi 0,45 ÷ 0,50 kcal/ kg0C.
Khi nhiệt độ tăng lín, độ nhớt giảm theo nhưng tỷ nhiệt lại tăng lín.Trong phạm vi lăm việc của ổ trục, có thể coi quan hệ tăng giảm của chúng lă tuyến tính vă do đó tích cdn ρ có thể coi như không thay đổi. Trị số của nó thường văo khoảng 0,43÷0,45.
Lưu lượng của dầu nhờn chảy qua khe hở trục V’ có thể xâc định như sau:
V’= V’1+ V’2
Trong đó:
V’1 - Lưu lượng dầu nhờn chảy qua vùng chịu tải trọng
V’2- Lưu lượng dầu nhờn chảy qua vùng không chịu tải trọng.
Lưu lượng dầu V’1 xâc định như sau: V’1=ξd2ω∆; (cm3/s)
Trong đó:
của chúng giới thiệu trín hình 9.5. d - Đường kính trục (cm); ω - Vận tốc góc (1/s);
∆- Khe hở ổ trục (µm).
Lưu lượng dầu nhờn chảy qua vùng không chịu tải trọng xâc định như sau:
V2 =
lµ Trong đó: pp - âp suất bơm dầu (kG/cm3); l vă d -Chiều dăi vă đường kính ổ trục (cm). µ - Độ nhớt của dầu nhờn (kG.s/m2).
∆- Khe hở ổ trục (µm).
A - Hệ số liín quan đến sự phđn vùng chịu tải của ổ trục;
α‘- Hệ số liín quan đến sự phđn vùng chịu tải của ổ trục vă độ lệch tđm tương
đối.
Khi vùng không chịu tải lă 2400: A= 8,73.10-10;
α‘ = 1+0,62χ + 0,1285χ2 +0.0088χ3 (5-7)
Khi vùng không chịu tải lă 2300: A= 8,35.10-10
α‘ = 1+ 0,574χ + 0,11χ2 + 0,007χ3 (5-8)
Nhiệt lượng Qtn do ổ trượt truyền cho môi chất chung quanh: Theo thực nghiệm Qtn thường chiếm khoảng (0,10 ÷ 0,15) Qms. Do đó có thể coi : Qtn = (0,10 ÷ 0,15 )
Để tăng hệ số an toăn cho ổ trượt, người
Qms. ta có
Khi giải bằng đồ thị, ta thường chọn trước 3 giâ trị nhiệt độ lăm việc của măng dầu trong ổ trục.
Ở mỗi nhiệt độ năy ta tiến hănh xâc định câc giâ trị của Qms, Qdm, Qtn
Xđy dựng câc đồ thị biểu diễn quan hệ của Qms, Qdm, Qtn văo nhiệt độ lăm việc của măng dầu.
Hoănh độ giao điểm của đường cong Qms vă Qdm, Qtn sẽ lă nhiệt độ lăm việc của măng dầu.
Nếu kết quả xâc định trín đồ thị nhiệt độ trung bình của măng dầu vượt quâ 1100C thì phải lựa chọn lại khe hở ổ trục vă loại dầu bôi trơn rồi tính lại.
5.1.4. Xâc định chiều dăy măng dầu:
Xâc định hệ số phụ tải ứng với phụ tải trung bình cực đại.
k ⎛∆ ⎞2 −4
dầu (KG.s/m ).
µω⎝d ⎠
Sau khi có hệ số phụ tải φ, qua đồ thị hình 9.3 xâc định χ theo tỷ số l/d. Âp suất ở đđy được tính theo âp suất k’tb.
Tính khe hở nhỏ nhất của măng dầu:hmin = δ(1- χ)
Đối với động cơ ô tô mây kĩo hmin= 0.005 ÷ 0.006 mm. Hệ số an toăn để bảo đảm điều kiện ma sât ướt:
hmin
H= ≥1,5
hminth
Trong đó: hminth - Chiều dăy tới hạn của măng dầu hminth = h1 + h2 + ∆0
Trong đó : h1, h2 - Độ nhấp nhô bề mặt trục vă ổ (bạc lót).
∆0 - Sai số công nghệ gia công.
Đối với động cơ ô tô mây kĩo hminth = 0,003 ÷ 0,004 mm
Lượng dầu bôi trơn vă lăm mât ổ trục phụ thuộc số ổ trục vă tổng diện tích ma sât. Có thể xâc định lượng dầu nhờn qua ổ trục bằng phương phâp tính toân nhiệt của ổ trượt, rồi tổng hợp lại để tìm lưu lượng dầu nhờn cần cung cấp cho câc mặt ma sât của động cơ.
Thực nghiệm cho thấy nhiệt lượng do dầu đem đi Qd thường chiếm khoảng 1,5
÷2% tổng nhiệt lượng do nhiín liệu chây trong xylanh sinh ra. Vì vậy có thể xâc định Qd
như sau:
Qd = (0,015 ÷ 0,020) Qt. kcal/h
Nhiệt do nhiín liệu chây sinh ra trong một giờ xâc định theo phương trình sau: Qt =632 Ne/ηe. kcal/h
Trong đó : ηe - Hiệu suất có ích của động cơ đốt trong: ηe = 0,25 ÷ 0,35; Do đó:
Qd =
Trong những động cơ dùng dầu nhờn để phun lín lăm mât đỉnh pittông, có thể chọn Qd= (100 ÷ 110) Ne.
Từ đó có thể tính lưu lượng cần thiết của dầu bôi trơn cung cấp cho câc mặt ma sât:
Vd =
Trong đó :
ρ- Khối lượng riíng dầu nhờn; ρ ≈ 0,85kg/l. Cd- Tỷ nhiệt của dầu nhờn.
Cd = 0,5 kcal/kg0C
∆t = 10 ÷ 15 0C;
Thay (9-9) văo (9-10) ta có : Vd = (7 ÷ 10)Ne, l/h
Nếu lăm mât đỉnh : Vd = (20 ÷ 15 ) Ne, l/h
Muốn đủ lượng dầu nói trín, bơm dầu thường phải tăng lưu lượng lớn gấp văi lần. Do đó lưu lượng V’b của bơm dầu có thể xâc định theo (5-13).
Đối với động cơ xăng:
V’b= (14÷20) Ne ;
l/h (5-14) Đối với động cơ diíden :
V’b= (20 ÷ 40)Ne; l/h (5-15)
Trong hệ thống câcte khô, lưu lượng của câc bơm hút Vhu thường chọn lớn hơn lưu lượng của câc bơm đẩy Vbđ:
Vhu = (2÷2,5)Vbđ
Nếu xĩt đến hiệu suất của bơm, lưu lượng lý thuyết của bơm dầu xâc định theo công thức sau đđy:
Vb =V b / (5-17)
ηb Trong đó: ηb - Hiệu suất cung cấp của bơm dầu:
Bơm bânh răng ηb = 0,7 ÷ 0,8 Bơm phiến trượt ηb = 0,8 ÷ 0,9
Căn cứ văo câc thông số kích thước của bânh răng bơm dầu, có thể xâc định Vb
theo công thức sau đđy:
Vb = π d0 h b nb60.10-6; l/h Trong đó :
d0
h - Chiều cao của răng (mm); nb - Số vòng quay của bơm dầu (vg/ph); Đối với bơm phiến trượt :
Vb= 0,12 F b nb.10-6; l/h (5-19)
Trong đó : F - Diện tích chứa dầu của bơm (mm2); b - Chiều dăi
Hình 5.7. Quan hệ của hiệu suất bơm η với câc thông số sử dụng của
bơm bânh răng.
Khi thiết kế bơm dầu cần lựa chọn kích thước vă tỷ số truyền sao cho kích thước