21
dầu...Dưới tác dụng của tải trọng biến thiên và đổi chiều mà các vết nứt tế vi dần phát triển lớn lên đến lúc làm gãy trục, vết gãy phẳng. Thường xảy ra đối với các trục khuỷu:
- Có kếtcấu khơng hợp lý: ε=0 (khơng có độ trùng điệp).Ví dụ: động cơ
D6-3D12 (gãy 40÷50%).
- Có q trình gia cơng sửa chữa khơng đúng: khơng có góc lượn hoặc góc lượn khơng đúng, không làm cùn các cạnh sắc của lỗ dầu.
- Chế độ sử dụng không tốt: thay đổi tải đột ngột.
1.2.3.3. Hao mòn xéc măng
a. Điều kiện làm việc
- Chịu nhiệt độ cao: trong quá trình làm việc, xéc măng trực tiếp tiếp xúc với khí cháy, do piston truyền nhiệt cho xilanh qua xéc măng và do ma sát với vách xi lanh nên xéc măng có nhiệt độ cao, nhất là xéc măngthứ nhất. Khi xéc măng khí bị
hở, khơng khít với xi lanh, khí cháy thổi qua chỗ bị hở làm cho nhiệt độ cục bộ
vùng này tăng lên rất cao, có thể làm cháy xéc măng và piston. Nhiệt độ của xéc măng khí thứ nhất 623÷673K, các xéc măng khí khác 473÷523K, xéc măng dầu
373÷423K. Do nhiệt độ cao, sức bền cơ học bị giảm sút, xéc măng dễ bị mất đàn
hồi, dầu nhờn dễ bị cháy thành keo bám trên xéc măng và xi lanh, làm xấu thêm
điều kiện làm việc,thậm chí làm bó xéc măng.
- Chịu lực va đập lớn: khi làm việc, lực khí thể và lực quán tính tác dụng lên xéc măng, các lực này có giá trị rất lớn, ln thay đổi về trị số và chiều tác dụng nên gây ra va đập mạnh giữa xéc măng và rãnh xéc măng.
- Chịu mài mòn: khi làm việc, xéc măng ma sát với vách xi lanh rất lớn. Công ma sát của xéc măng chiếmđến 50÷60% tồn bộ cơng tổn thất cơ giới của động cơ đốt trong. Xéc măng sở dĩ ma sát lớn và mài mòn nhiều (nhất là xéc măng khí thứ
nhất) là do áp suấttiếp xúc của xéc măng tác dụng lên vách xi lanh lớn, tốc độ trượt lớn mà bôi trơn lại rất kém, bị ăn mịn hố học và mài mịn bởi các tạp chất sinh ra trong q trình cháy hoặc có lẫn trong khí nạp và trong dầu nhờn.
22
b. Hao mòn xéc măng
Xéc măng hao mòn ở phần miệng và phần lưng là nhiều nhất, hình1.12. Đối với xéc măng ô tô máy kéo khi khe hở miệng δ= 1,5÷2mm thì loại bỏ.
- Mịn theo chiều cao chủyếu mịn ở các góc.
Khi mịn nhiều lực bung giảm kiểm tra như hình1.13.
Thử bề dày xéc măng: lăn trong rãnh xéc măng không đảo là được…
1.3.Chức năng của dầu bôi trơn1.3.1. Chức năng bôi trơn 1.3.1. Chức năng bơi trơn
Trước tiên dầu nhớt có tác dụng bơi trơn, giúp cho piston di chuyển lên xuống một cách nhẹ nhàng trong xi lanh. Động cơ được cấu thành từ rất nhiều các tiết kim loại như piston, trục cam xu páp … Khi động cơ vận hành, tạo ra lực ma sát giữa các bộ phận rất lớn. Hệ thống bơm sẽ phun dầu nhớt vào mọi ngóc ngách bên trong động cơ để tạo thành lớp đệm trơn trên bề mặt tiếp xúc giữa các chi tiết làm giảm lực ma sát và tăng hiệu suất vận hành. Đồng thời, việc hạn chế tiếp xúc giữa các chi tiết giúp giảm thiểu sự mài mòn các bề mặt kim loại, có tác dụng bảo vệ và tăng tuổi thọ động cơ.
Hình 1.13. Kiểm tra lực bung của lực xéc măng
23
1.3.2. Chức năng làm mát
Khi động cơ hoạt động nhiệt lượng tỏa ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu là rất lớn. Nhờ qui trình luân chuyển liên tục, dầu nhớt sẽ có tác dụng làm mát, tránh được tình trạng động cơ bị quá nhiệt hay cháy piston.
1.3.4. Chức năng làm kín
Khi động cơ vận hành dầu nhớt như một lớp đệm mền khơng ổn định bịt kín khe hở giữa piston và thành xi lanh để áp suất sinh ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu khơng bị thất thốt.
1.3.5.Chức năng chống gỉ
Bề mặt của các chi tiết trong động cơ được bao bọc bằng một màng dầu mỏng có tác dụng hạn chế sự tiếp xúc với khơng khí, tránh được hiện tượng oxy hóa dẫn đến han gỉ.
1.4. Nội dung nhiệm vụ nghiên cứu của luận văn
Động cơ Diesel IAMZ 238 là động cơ đốt trong có cơng suất khá lớn được lắp đặt chủ yếu trên các loại xe.
+ Máy sơ mi rơ móc dùng làm đầu kéo
+ Máy “cạp’’ trang bị trong các cơ sở sản xuất san nền thủy lợi
+ Kraz 255 trang bị chủ yếu trong quân đội vàcác ngành khai thác mỏ than. Động cơ IAMZ 238 có nguồn gốc nhập ngoại chủ yếu là Liên xô cũ. Hiện nay Cơ khí Cẩm Phả nhập một dây chuyền lắp ráp xe Ơ tơ Kraz 255 của Ucraina.Trên loại xe này lắp đặt động cơ IAMZ 238 xe được sử dụng chủ yếu trong việc chuyên chở khai thác than ở vùng mỏ Quảng Ninh.
Trong quá trình xe hoạt động với điều kiện làm việc khắc nghiệt, xe từ khi nhập về hoặc lắp ráp tại Việt Nam, việc khai thác than lúc đầu vẫn đáp ứng được điều kiện làm việc của các phương tiện tham gia khai thác nhưng càng khai thác về sau thì điều kiện khai thác ngày một khó khăn. Xe chuyên chở than phải đi đường khuất
24
gió, leo dốc ngày một nhiều. Khi xe leo dốc, tải nặng tốc độ xe thì chậm nhưng mơ
men lớn dẫn đến việc làm mát động cơ đặc biệt làm mát dầu nhờn hoàn toàn dựa vào quạt gió, khơng đủ để làm mát động cơdẫn tới nhiệt độ dầu tăng nhanh, dầu bị
loãng độ nhớt và áp suất bôi trơn giảm. Không đảm bảo việc bôi trơn và làm mát
động cơ dẫn tới công suất và tuổi thọ động cơ giảm nhanh, các chi tiết làm việc sẽ bị nóng gây ra sự mài mịnvà phá hủy nhanh. Chính vì vậy chi phí bảo dưỡng hàng năm là rất lớn mà hiệu quả bảo dưỡng lại không cao, làm ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ động cơ.
Xuất phát từ những nhược điểm trên của với đề tài:" :Nghiên cứu khả năng cải tiến hệ thống bôi trơn động cơ IAMZ 238 lắp trên xe tải sử dụng ở Việt Nam ".
Mục đích để tối ưu hóa khả năng bơi trơn và làm mát cho động cơ IAMZ 238 lắp
trên xe tải ở Việt Nam nhằm sử dụng tối đa cơng suất của động cơ trong q trình
làm việc, tăng tuổi thọ động cơ, giảm chi phí cho việc đại tu bảo dưỡng sửa chữa động cơ kéo dài thời gian sử dụng mang lại hiệu quả kinh tế cao.
1.4.1 Các thông số cơ bản của Động cơ IAMZ 238
- Công suất động cơ: Ne = 240(ml)= 176,52 (kw).
- Số xylanh i= 8.
- Vị trí xylanh được bố trí hai hàng hình chữ V nghiêng 900. - Hành trình piston: S= 140 (mm).
- Đường kính xylanh: D= 150 (mm).
- Số vòng quay của trục khuỷu: n= 2100 (vịng/phút).
- Dung tích cơng tác: Vh= 14,86 (lit). - Tỷ số nén: ε= 16,5
- Thứ tự làm việc của các xylanh: 1-5-4-2-6-3-7-8.
- Suất tiêu hao nhiên liệu: ge= 175 (175g/ml.h).= 237,93 (g/kw.h)
- Góc phun sớm: φi= 20o.
25 - Góc đóng muộn của xupáp nạp: α= 56o - Góc mở sớm của xupáp xả: α= 560 - Góc đóng muộn của xupáp xả: α= 20o - Chiều dài thanh truyền: Ltt= 265 (mm)
- Khối lượng nhóm thanh truyền: mtt = 4,355 (kg)
26
CHƯƠNG 2: VẤN ĐỀ BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ2.1. Các hệ thống bôi trơn thường dùng 2.1. Các hệ thống bôi trơn thường dùng
2.1.1. Bôi trơn bằng phương pháp vung té
Là phương án thường dùng trong các động cơ cỡ nhỏ, công suất vài mã lực hoặc động cơ một xilanh kiểu nằm ngang, tốc độ thấp.
Dầu bôi trơn chứa trong cácte nằm ngay dưới trục khuỷu ở một khoảng cách thích hợp đủ để các thìa múc dầu gắn trên đầu to thanh truyền có thể tới được. Khi động cơ làm việc các thìa múc dầu lên vung té. Lúc này trong hộp trục khuỷu sẽ hình thành một khoảng khơng gian sương mù gồm các giọt dầu có kích thước lớn đến các hạt dầu lơ lửng có kích thước nhỏ. Các giọt dầu và hạt dầu sẽ bám lại trên bề mặt các chi tiết trong hộp trục khuỷu và bơi trơn chúng. Ví dụ như piston, xilanh,
ổ trục...
* Ưu - Nhược điểm:
Phương án này không đảm bảo lượng dầu bôi trơn và làm mát đối với tất cả các chi tiết trong động cơ đặc biệt là trong ổ trục khuỷu, trục cam... Chất lượng dầu bôi trơn cho các bề mặt ma sát kém do dầu không được lọc. Nhưng kết cấu của phương
27
pháp bôi trơn này đơn giản. Hiện nay phương pháp bôi trơn vung té ít được sử dụng.
2.1.2. Bôi trơn bằng phương pháp pha dầu trong nhiên liệu
Phương pháp này chỉ được dùng để bôi trơn các chi tiết máy trong động cơ xăng hai kỳ cỡ nhỏ, làm mát bằng gió hoặc khơng khí hoặc nước. Dầu nhờn được pha với xăng theo tỉ lệ 1/20 ÷ 1/25 thể tích. Hỗn hợp dầu nhờn và xăng sau khi pha trộn đi qua chế hồ khí được xé nhỏ cùng với khơng khí tạo thành hỗn hợp cháy,
hỗn hợp này được nạp vào các te của động cơ rồi theo lỗ quét đi vào xi lanh. Trong quá trình này các hạt dầu lẫn trong khơng khí được ngưng đọng bám vào các bề mặt ma sát để bôi trơn.
* Ưu - Nhược điểm:
Phương án tuy đơn giản nhưng khơng an tồn do khó đảm bảo đủ lượng dầu bơi trơn cần thiết. Mặt khác, do dầu bôi trơn trong hỗn hợp bị đốt cháy vùng nhiên liệu nên sẽ tạo muội than bám trên đỉnh piston ngăn cản quá trình tản nhiệt của piston.
Dầu pha với tỉ lệ càng lớn thì khả năng muội than hình thành càngnhiều khiến piston bị q nóng dẫn đến xảy ra cháy sớm, kích nổ, buzi bị đoản mạch. Động cơ khó khởi động do dầu bị lắng xuống đáy buồng phao nhất là khi trời lạnh.
Ngồi ra khí thải do dầu bị đốt cháy do q trình cháy thải ra mơi trường gây ơ nhiễm. Ngược lại pha ít dầu bơi trơn thì sẽ làm piston bị bó kẹt trong xilanh hoặc khơng đảm bảo việc bôi trơn piston.
2.1.3. Phương án bôi trơn cưỡng bức
Hầu hết các động cơ đốt trong ngày nay đều sử dụng phương án bôi trơn cưỡng bức. Dầu bôi trơn trong hệ thống bôi trơn được bơm dầu đẩy đến các bề mặt ma sát dưới 1 áp suất nhất định.
Do đó có thể đảm bảo được yêu cầu bôi trơn, làm mát, tẩy rửa bề mặt ma sát. Thơng thường tuỳ theo vị trí chứa dầu. Hệ thống bơi trơn cưỡng bức chia làm hai loại là hệ thống bôi trơn cácte ướt và hệ thống bôi trơn cácte khơ.
28
+ Sơ đồ ngun lý:
Hình 2.2. Hệ thống bôi trơn các te ướt+ Nguyên lý làm việc: + Nguyên lý làm việc:
Khi động cơ làm việc bơm dầu được dẫn động lúc này dầu trong cácte 1 được hút qua phao lọc dầu 2 đi vào bơm. Sau khi qua bơm dầu có áp suất cao khoảng 2÷6
kg/cm2. Khi nhiệt độ của dầu cao quá mức quy định thì dầu bơi trơn được đẩy đến két 12, tại đây dầu được làm mát rồi trở về cácte.
Khi nhiệt độ của dầu đạt mức quy định thì dầu đi qua bầu lọc thơ 5 đến đường dầu chính 8. Từ đường dầu chính dầu theo nhánh 9 đi bơi trơn ổ trục khuỷu, sau đó lên bơi trơn đầu to thanh truyền qua lỗ khoan chéo xuyên qua má khuỷu (khi lỗ đầu
to thanh truyền trùng với lỗ khoan trong cổ biên dầu sẽ được phun thành tia vào ống lót xilanh). Dầu từ đầu to thanh truyền theo đường dọc thân thanh truyền lên
bơi trơn cho chốt piston.
Cịn dầu ở mạch chính theo nhánh 10 đi bơi trơn trục cam...cũng từ đường dầu chính một đường dầu khoảng 15 ÷20% lưu lượng của nhánh dầu chính dẫn đến bầu lọc tinh 11. Tại đây những phần tử tạp chất rất nhỏ được giữ lại nên dầu được lọc rất sạch. Sau khi ra khỏi bầu lọc tinh với áp suất còn lại rất nhỏ dầu trở về cácte 1.
29
Van ổn áp 4 của bơm dầu có tác dụng giữ cho áp suất dầu ở đường ra khỏi bơm khơng đổi trong phạm vi tốc độ vịng quay làm việc của động cơ. Khi bầu lọc thô 5
bị tắc van an toàn 6 sẽ mở, phần lớn dầu sẽ không đi qua bầu lọc mà lên thẳng đường dầu chính bằng đường dầu qua van để đi bơi trơn, tránh hiện tượng thiếu dầu cung cấp đến các bề mặt ma sát cần bôi trơn.
Van nhiệt 13 chỉ hoạt động (đóng) khi nhiệt độ dầu lên quá cao khoảng 800C.
Dầu sẽ qua két làm mát 12 trước khi về cácte. * Ưu - Nhược điểm:
Do tồn bộ dầu bơi trơn chứa trong cácte nên cácte phải sâu để có dung tích lớn do đó làm tăng chiều cao động cơ. Ngoài ra dầu trong cácte ln ln tiếp xúc với khí cháy có nhiệt độ cao lọt từ buồng cháy xuống mang theo hơi nhiên liệu và hơi axít sẽ làm giảm tuổi thọ của dầu. Không phù hợp cho các xe hoạt động ở vùng đồi núi có độ dốc lớn, dầu bơi trơn sẽ bị dồn lên bơm dầu không thể hút được dầu, gây thiếu dầu.
b. Hệ thống bôi trơn cácte khô:
+ Sơ đồ nguyên lý
30
1. Các te dầu 8. Đường dầu chính
2,5. Bơm dầu 9. Đường dầu đến ổ trục khuỷu 3. Thùng dầu 10. Đường dầu đến ổ trục cam 4. Phao hút dầu 11. Bầu lọc tinh
6. Bầu lọc thô 12. Đồng hồ báo nhiệt độ dầu 7. Đồng hồ báo áp suất 13. Két làm mát dầu
+ Nguyên lý làm việc:
Hệ thống bôi trơn cácte khô khác cơ bản so với hệ thống bơi trơn cácte ướt ở chỗ có thêm từ 1 đến 2 bơm dầu số 2, làm nhiệm vụ chuyển dầu sau khi bôi trơn rơi xuống cácte. Từ cácte qua két làm mát 13 sau đó dầu trở về thùng chứa 3 bên ngoài động cơ. Từ đây dầu được bơm lấy đi bôi trơn giống như ở hệ thống bôi trơn cácte ướt.
* Ưu - Nhược điểm:
Do phần lớn lượng dầu được chứa trong thùng 3 ngồi cácte của động cơ nên hệ thống bơi trơn cácte khô khắc phục được những nhược điểm của hệ thống bôi trơn cácte ướt. Cụ thể là động cơ thấp hơn, tuổi thọ dầu bơi trơn được kéo dài nên chu kì thay dầu bơi trơn dài hơn. Ngồi ra động cơ làm việc lâu dài ở địa hình dốc mà khơng sợ bị thiếu dầu do phao không hút được dầu. Nhưng hệ thống bôi trơn này phức tạp hơn vì có thêm bơm dầu và thường được sử dụng cho động cơ điezen lắp trên máy ủi, xe tăng hoặc các xe quân sự khác...
31
2.2 Hệthống bôi trơn động cơ IAMZ 238 2.2.1. Sơ đồ nguyên lý động cơ 2.2.1. Sơ đồ nguyên lý động cơ
1. Phao hút dầu 10. Bơm cao áp 2. Các te 11. Đũa đẩy 3. Bơm bánh răng 12. Cò mổ 4. Van an tồn 13. Trục cam 5. Đường dầu chính 14. Thanh truyền 6. Lọc thô 15. Piston
7. Lọc tinh 16. Trục khuỷu.
8. Két làm mát dầu bôi trơn 17. Đường dầu từ két làm mát về 9. Đồng hồ áp lực 18. Đường dầu lên két làm mát.
32
2.2.2. Đặc điểm
Hệ thống bôi trơn động cơ thuộc loại bôi trơn tuần hồn có áp suất và một phần vung té dầu.
Hệ thống bôi trơn bao gồm: Bơm dầu bánh răng, bầu lọc thô, bầu lọc tinh, két làm mát và các đường dẫn dầu, các dụng cụ đo kiểm áp suất.
Bơm dầu kiểu bánh răng bao gồm có hai cặp bánh răng, một cặp bánh răng