4. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VAÌ NHIỆM VỤ CÁC BỘ PHẬN TRONG
2.2. GIỚI THIỆU CHUNG
Máy dùng để ủi, di chuyển và san phẳng đất gọi là máy ủi. Theo phương pháp truyền động máy ủi được phân ra làm 2 loại.
Loại truyền động cơ khí: sự truyền động được truyền trực tiếp từ động cơ chính đến tất cả các cơ cấu nhờ các trục, bánh răng, cặp bánh trục vít, xích và các cơ cấu truyền động cơ khí khác.
Loại truyền động thuỷ lực: sự truyền động đươc thực hiện bằng bơm thuỷ lực (một hoặc nhiều bơm), ống dẫn và động cơ thuỷ lực (mơtơ thuỷ lực hoặc xylanh thuỷ lực). Chất lỏng cơng tác lưu thơng tuần hồn trong ống dẫn, truyền năng lượng từ bơm đến các động cơ thuỷ lực làm chuyển động các cơ cấu cơng tác.
Ngồi sự phân loại theo đặc điểm trên máy ủi của mỗi loại trong các nhĩm đĩ cịn khác nhau về chức năng, kích thước và cơng suất.
7727 2 3965 7 8 1 3 4 5 6
Hình 2.1. Sơ đồ tổng thể máy ủi KOMATSU D275A-5
1-lưỡi ủi; 2- khung ủi; 3- thanh giằng; 4- xy lanh thuỷ lực; 5- động cơ; 6- ca bin; 7- bánh xích; 8- bộ phận xới đất.
Hình 2.2 Sơ đờ kí́t cđ́u của đợng cơ SA6D140E-3. 2.3. CÁC CƠ CẤU VAÌ HỆ THỐNG TRONG ĐỘNG CƠ SA6D140E-3. 2.3.1. Hệ thống làm mát.
Hệ thống làm mát thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy đến mơi chất làm mát để đảm bảo cho các chi tiết khơng bị quá nĩng nhưng cũng như khơng bị quá nguội. Sơ đồ hệ thống làm mát của động cơ SA6D140E-3.cĩ dạng như hình 2.3.
Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống làm mát
1- Bộ tản nhiệt; 2- Nhiệt kế; 3- Làm mát nước sau khi làm lạnh; 4- Làm mát dầu bơi trơn; 5- Bơm nước; 6- Máy nén; 7- Điện trở chống ăn mịn; 8-Làm mát quạt; A-
Đường dầu vào; B- Đường dầu ra.
Nước sử dụng trong hệ thống làm mát cĩ chứa mơi chất làm mát tên gọi là Motorcraft Super Plus 2000, nước này cĩ màu cam. Nước tuần hồn nhờ bơm 5 qua ống phân phối vào các khoang chứa của các xi lanh. Nước chứa dung dịch làm mát từ thân động cơ lên nắp xi lanh đi đến van hằng nhiệt . Nước từ van hằng nhiệt được chia ra thành hai dịng: một đi qua két làm mát và một dịng đi trở vào động cơ. Sự phân chia lưu lượng qua các dịng này phụ thuộc vào nhiệt độ của nước làm mát và do van hằng nhiệt tự động điều chỉnh.
Thơng số kỹ thuật hố chất chống đơng.
Dung mơi làm mát là Motorcraft Super Plus 2000 WSS M97 44-D. Tỷ lệ ước lượng hố chất chống đơng ( theo dung tích 40 %). Nước làm mát đơng đặc tại -30oC.
2.3.2. Hệ thống nhiên liệu động cơ SA6D140E-3.Hệ thống nhiên liệu cĩ nhiệm vụ: Hệ thống nhiên liệu cĩ nhiệm vụ:
Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong một khoảng thời gian quy định. Lọc sạch nước và các tạp chất cơ học cĩ lẫn trong nhiên liệu. Cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với chế độ làm việc quy định của động cơ. Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xy lanh theo trình tự làm việc quy định của động cơ. Cung cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ đúng lúc theo đúng quy luật. Phun tơi và phân bố đều nhiên liệu trong thể tích mơi chất trong buồng cháy, bằng cách phối hợp chặt chẽ hình dạng kích thước và phương hướng của các tia nhiên liệu với
hình dạng buồng cháy và cường độ vận động của mơi chất trong buồng cháy.
Sơ đồ hệ thống nhiên liệu của động cơ SA6D140E-3.cĩ dạng như hình 2.4.
Hình 2.4. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu
1- Thùng dầu; 2- Bơm cao áp; 2B- Bơm cao áp; 2C- Bơm tay; 2D- Bơm chuyển; 2E- Van một chiều; 2F- Cảm biến; 2A- Nhánh bơm cao áp; 3- Lọc dầu; 4- Van an tồn; 5- Van phân phối nhiên liệu; 6- Ống dầu hối + Van an tồn; 7- Đường dâu cao
áp; 8- Vịi phun; 9- Bộ phận làm mát dầu; 10- Hệ thống điều khiển; 11Cảm biến. Trong hệ thống nhiên liệu gồm cĩ các bộ phận chính sau: Thùng chứa nhiên liệu, bơm cao áp kiểu phân phối, vịi phun, các cảm biến và bộ xử lý trung tâm.
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ trên
Nhiên liệu được bơm hút từ thùng chứa qua bầu lọc tinh đến cung cấp cho bơm cao áp kiểu phân phối. Nhiên liệu sau khi đi qua bơm cao áp là nhiên liệu cao áp. Từ đầu ra của bơm phân phối đến cung cấp nhiên liệu cho vịi phun của động cơ theo thứ tự nổ là 1 - 5 - 3 - 6 - 2 - 4.
Để đảm bảo cho thành phần nhiên liệu phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ. Trong hệ thống người ta cĩ lắp thêm các cảm biến: áp suất khí nạp, tốc độ, nhiệt độ nước làm mát, vị trí bàn đạp ga.... Các cảm biến này nhận tín hiệu và
chuyển về bộ xử lý trung tâm. Bộ xử lý trung tâm cĩ nhiệm vụ xử lý tín hiệu từ các cảm biến gởi về và sẽ phát ra tín hiệu điều khiển bơm cao áp. Các tín hiệu này sẽ quyết định lượng nhiên liệu mà bơm sẽ cung cấp cho các vịi phun.
Đặc điểm cấu tạo của bơm cao áp.
Đây là một loại bơm hồn tồn được điều khiển bằng điện tử, thuộc thế hệ thứ 4 của bơm phân phối vịi phun. Bơm đảm bảo những chức năng sau:
Điều khiển vịi khởi động và thời gian phun. Điều khiển chế độ khơng tải. Điều khiển chế độ chạy ổn định. Điều khiển chế độ tồn tải. Chẩn đốn trạng thái của bản thân. Truyền thơng tin chính xác, rõ ràng.
Trong động cơ, khi mở khố điện hệ thống quản lý động cơ sẽ chuyển năng lượng ( tín hiệu) qua EDC và rơ-le năng lượng mở.
Trong khi động cơ tắt khố điện thì EDC đĩng và dừng động cơ, bởi van đĩng ngắt điện lúc này bị mất năng lượng điện (tín hiệu) sẽ cắt rơ-le điện từ nhờ EDC.
Trong khi động cơ chạy thì EDC tiếp tục nhận những tín hiệu về trạng thái thực tế của động cơ và bơm từ các cảm biến và khố điện.
Các tần số tượng tự và tín hiệu từ khố cho biết quá trình tiến triển của động cơ và EDC sẽ so sánh đối chiếu với lập trình cho sẵn, và những tín hiệu riêng biệt để đưa ra sự chênh lệch. Từ những giá trị này để đưa ra những giá trị thích hợp để điều khiển động cơ.
Đặc điểm kết cấu của vịi phun.
Thân vịi phun: Trên thân vịi phun cĩ ống dầu đến ống dầu về. Trong thân vịi phun cĩ lị xo, đũa đẩy đè lên kim phun để đĩng kín van kim. Áp suất dầu điều chỉnh được nhờ thay đổi được lực ép của lị xo.
Đầu vịi phun: Chứa van kim, thơng với mạch dầu đến thân vịi phun nhờ rãnh trịn. Phần dưới đầu cĩ năm lỗ phun đường kính nhỏ và phân bố đều trên đầu vịi phun. Đầu vịi phun được lắp chặt vào thân vịi phun bằng răng ăn khớp với nhau. Vịi phun nhiên liệu được gắn chặt vào nắp động cơ bằng tấm kẹp. Đầu vịi phun cĩ dạng như hình 2.5.
Hình 25. Kết cấu đầu vịi phun kín cĩ kim. 1- Kim phun; 2- Thân kim phun; 3- Lỗ phun (5 lỗ).
Phần dưới van kim cĩ đoạn hình cơn. Đoạn cơn này dùng để đĩng kín van kim nhờ mặt tựa của van kim tì lên đế van trong thân kim phun.
Kim phun: Nơi đầu kim phun cĩ dạng hình kim dài và tì sát vào mặt cơn tạo ra ngăn cách giữa hai khoang nhằm tránh hiện tượng nhỏ giọt khi động cơ hoạt động, nhờ vậy các lỗ phun dầu ít bị nghẹt. Ngồi ra, đầu vịi phun với năm lỗ phun nên nhiên liệu được phun đều khắp khơng gian buồng cháy.
Kim phun tự động mở bởi nhiên liệu cao áp được bơm đến từ bơm cao áp phân phối, áp suất này đạt đến 270 [bar]. Những lị xo của vịi phun bị nén lại bởi nhiên liệu cao áp. Do đĩ sau một thời gian sử dụng độ căng của lị xo và độ mở của nhiên liệu cao áp giảm sút dưới giá trị xác định. Khi đĩ vịi phun cần phải thay mới.
Khi mức nhiên liệu tụt xuống cịn 2% của thùng nhiên liệu thì tín hiệu từ cảm biến báo mức nhiên liệu sẽ gởi về bộ điều khiển PCM, nĩ sẽ làm cho động cơ làm việc khơng bình thường.
Hệ thống nhiên liệu của động cơ SA6D140E-3 cĩ lắp bộ điều khiển động cơ EEC- V. Cơng việc chuẩn đốn được thực hiện bởi máy chuẩn đốn FDS 2000 hoặc WDS. Phun trực tiếp là tiêu chí cơ bản về chỉ tiêu kinh tế đối với động cơ Diesel. Hơn nữa bằng cách phun này cacbon dioxide trong khí xả giảm đến mức thấp nhất. 2.3.3. Hệ thống bơi trơn.
Hệ thống bơi trơn cĩ nhiệm vụ đưa dầu đến các bề mặt ma sát, đồng thời lọc sạch những tạp chất cĩ lẫn trong dầu nhờn khi dầu tẩy rửa các bề mặt ma sát này.
Động cơ được trang bị một hệ thống bơi trơn tuần hồn cưỡng bức, với bầu lọc và làm mát dầu tồn phần. Sơ đồ hệ thống bơi trơn cĩ dạng như hình 2.6.
Hình 2.6. Sơ đồ hệ thống bơi trơn
1- Hộp các te; 2- Lưới lọc; 3- Bơm dầu; 4- Van an tồn; 5-Bộ dầu làm nhờn; 6- Van hằng nhiệt; 7- Lọc dầu; 8- Van an tồn; 9Trục khuỷu; 10-Ống phun dầu làm mát piston; 11- Piston; 12- Trục cam; 13- Con đội; 14- Dàn cầu mổ; 15- Xupap; 16- Hệ
Nguyên lý làm việc của sơ đồ hệ thống trên như sau:
Dầu từ cacte 1 được bơm 3 hút cung cấp cho hệ thống. Dầu sau khi qua bơm 3 sẽ đi vào hai dịng. Một dịng đi vào két làm mát dầu sau đĩ trở về cacte. Một dịng đi vào bầu lọc thơ rồi cung cấp cho mạch dầu chính. Từ mạch dầu chính này sẽ cĩ các mạch dầu phụ đi đến bơi trơn các cổ trục khuỷu, đầu to, chốt piston và hai trục cam dẫn động cị mổ của cơ cấu phân phối khí. Để bơi trơn đầu nhỏ thanh truyền và làm mát piston người ta dùng ống phun dầu cưỡng bức. Dầu sau khi đi bơi trơn các chi tiết trên một phần rơi xuống cacte, phần cịn lại đi đến bầu lọc tinh 7. Sau đĩ quay về cacte.
Két làm mát cĩ nhiệm vụ làm mát dầu khi nhiệt độ của dầu vượt quá nhiệt độ cần thiết. Sự điều khiển này làm việc tự động nhờ van nhiệt 6.
2.3.4. Cơ cấu phân phối khí.
Cơ cấu phân phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí. Thải sạch khí thải ra khỏi xi lanh và nạp đầy khơng khí mới vào xi lanh.
Cơ cấu phối khí của động cơ SA6D140E-3 sử dụng phương án bố trí xupáp treo. Động cơ sử dụng 24 xupáp, gồm 12 xupáp thải và 12 xupáp nạp để điều khiển việc nạp và thải. Để dẫn động các xupáp, động cơ dùng hai trục cam bố trí trên thân máy được dẫn động từ trục khuỷu thơng qua bộ truyền xích. Các xupáp được bố trí thành hai dãy dọc theo thân máy, xupáp được dẫn động từ trục cam thơng qua cị mổ. Vị trí bố trí cị mổ và xupáp như hình 2.7.
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Hình 2.7. Sơ đồ vị trí bố trí cị mổ và xu páp.
1- Cam; 2- Con đội; 3- Đũa đẩy; 4- Trục cam; 5- Vít điều chỉnh; 6- Cị mổ; 7- vít điều chỉnh khe hở nhiệt; 8- Chén chặn; 9- Xu páp; 10- Ống dẫn hướng.
Trục cam bao gồm 7 cổ trục để lắp vào nắp xylanh. Bên trong trục cam cĩ đường dầu để bơi trơn, tẩy rửa và làm mát các bề mặt ma sát trong cơ cấu phân phối khí. Từ đường dầu chính trong trục cam cĩ các đường dầu nhỏ để phân phối dầu bơi trơn đến mặt cam. Hình 2.8 giới thiệu kết cấu của trục cam và bố trí đường dầu bơi trơn cấu phân phối khí.
918
Hình 2.8. Sơ đồ kết cấu của trục cam. 2.3.5. Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền.
Trục khuỷu là một trong những chi tiết quan trọng nhất, cĩ cường độ làm việc lớn nhất và giá thành cao nhất của động cơ.
Trục khuỷu của động cơ SA6D140E-3 được chế tạo một khối liền, vật liệu chế tạo bằng thép hợp kim, các bề mặt làm việc gia cơng đạt độ bĩng cao. Thứ tự
làm việc các xi lanh 1 - 5 - 3 - 6 - 2 - 4. Bên trong trục khuỷu cĩ khoan các đường dầu bơi trơn. Kết cấu chính của trục khuỷu thể hiện ở hình 2.9.
330 8 1 2 90 120 6
Hình 2.9. Sơ đồ kết cấu trục khuỷu. 1- Rảnh then; 2- Lổ dẩn dầu bơi trơn.
Trục khuỷu của động cơ SA6D140E-3 bao gồm 7 cổ khuỷu và 6 chốt khuỷu. Đầu trục khuỷu cĩ phay hai rảnh then để lắp bánh răng dẫn động bơm cao áp, puly dẫn động bơm nước, máy phát và bơm dầu trợ lực. Bánh đà được lắp ở đuơi trục khuỷu bằng các bulơng.
Thanh truyền của động cơ SA6D140E-3 được chế tạo bằng thép hợp kim đặc biệt gồm cĩ các thành phần như Mn, Ni,Vơnfram, ... Tiết diện của thanh truyền cĩ dạng chữ I. Đầu to thanh truyền được chế tạo thành hai nữa và lắp ghép vào chốt khuỷu bằng hai bulơng thanh truyền.
Kết cấu nhĩm piston- thanh truyền thể hiện trên hình 2.10.
274 R26 R 28,7 R47,5 R45 5 4 3 2 1
1- Lổ hứng dầu; 2- Bạc lĩt đầu nhỏ thanh truyền; 3- Lổ dẩn dầu bơi trơn; 4- Bu lơng thanh truyền; 5- Bạc lĩt đầu to thanh truyền.
Piston được đúc bằng hợp kim nhơm, do đĩ khối lượng của pittơng tương đối nhẹ. Trên pittơng cĩ 3 rãnh để lắp xécmăng, trong đĩ cĩ hai xécmăng khí và một xécmăng dầu. Đỉnh piston được khoét lõm ở giữa hình ơmêga. Dịng khí khi nạp vào cĩ mức độ xốy lốc cao tạo điều kiện tốt cho quá trình hồ trộn nhiên liệu.
Xécmăng được chế tạo bằng gang hợp kim. Tiết diện xécmăng khí cĩ dạng hình chữ nhật, miệng xécmăng được cắt bằng.
Chốt pittơng được chế tạo bằng thép hợp kim. Mặt bên trong chốt pittơng cĩ dạng hình trụ rỗng. Chốt pittơng được lắp tự do trên bệ chốt và đầu nhỏ thanh truyền. Sử dụng hai vịng khố để hãm hai đầu chốt pittơng nhằm chống chuyển động dọc trục. Chốt pittơng được bơi trơn bằng phương pháp phun dầu từ dưới lên qua một ống nhỏ.
2.4. TÍNH TỐN NHIỆT ĐỘNG CƠ SA6D140E-3.
1. Lưu lượng khơng khí vào máy nén (Gk) hay suất tiêu hao khơng khí qua máy nén được xác định theo khối lượng khơng khí cần thiết để đốt cháy nhiên liệu trong xi lanh động cơ [3]:
3600 . . . . . e k 0 b e K m M N g G = αϕ (kg/s) (2.1) Trong đĩ:
ge- suất tiêu hao nhiên liệu cĩ ích, ge = 0,224 (Kg/Kwh). Ne- Cơng suất cĩ ích của động cơ, Ne = 306 (Kw).
α- Hệ số dư lượng khơng khí, α = 1,65
Mo- Lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy một kg nhiên liệu [2]: Mo = 0,49464 Kmol khơng khí/kg nhiên liệu.
mb- Khối lượng 1 kmol khơng khí, mb = 28,95 (kg/kmol) Thay các giá trị vào (4.1), ta được:
512 , 0 3600 95 , 28 . 49464 , 0 . 14 , 1 . 65 , 1 . 306 . 224 , 0 = = K G (kg/s)
2. Lưu lượng khí qua tuabin (GT) hay suất tiêu hao khí xả qua tuabin: Suất tiêu hao khí xả qua tuabin lớn hơn suất tiêu hao khơng khí một lượng bằng suất tiêu hao nhiên liệu [kg/s] [3]:
GT =ges + 3600 ) 1 . . . .( . 0 + = e e b k K m M N g G α ϕ (2.2) Trong đĩ:
ges- Suất tiêu hao nhiên liệu trong một giây, kg/s