Động cơ được khởi động bằng acquy. Khi khởi động acquy cung cấp năng lượng cho động cơ điện một chiều làm quay trục khuỷu động cơ. Động cơ điện khởi động sử dụng dịng 1 chiều cĩ điện áp 24V.
Nguyên lý hoạt động.
Khi khởi động khố 8 đĩng rơle điện 9 kiểu con trượt bị hút sang trái, sẽ đĩng tiếp điểm K – K. Tiếp điểm này đĩng sẽ đưa điện vào mạch nối tiếp stato 2 cổ gĩp 5 và rơto 3 của động cơ điện khởi động, làm động cơ điện quay. Đồng thời rơle 9 thơng qua cần dẫn động 10 đẩy khớp 11(đang quay) dịch về bên phải để ăn khớp với vành răng của bánh đà 1, do đĩ làm quay trục khuỷu của động cơ đốt trong đến tốc độ khởi động động cơ. Khi động cơ đã nổ, tốc độ vịng quay của động cơ và của bánh bị động 11 tăng lên rất nhanh, khi đĩ bi 13 tách khỏi bề mặt trụ bên trong của bánh 11gải phĩng liên kết giữa hai bánh 11 và 15 nên momen của động cơ đốt trong khơng truyền sang động cơ điện. Tốc độ của bánh 15 khi đĩ chỉ là tốc độ khơng tải của động cơ điện.
Sau khi động cơ đã nổ, khố khởi động 8 được mở ra. Do tác động của các lị xo hồi vị rơle 9 dịch chuyển về vị trí ban đầu. Khớp 11 tách ra khỏi vành răng bánh đà và tiếp điểm K – K cũng được mở ra, động cơ điện ngừng hoạt động.
PHẦN 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THUỶ HĨA ĐỘNG CƠ HINO D8A.
CHƯƠNG 1. KHẢ NĂNG THUỶ HĨA ĐỘNG CƠ DIESEL ƠTƠ.
Qua nghiên cứu một số đặc điểm cấu tạo, tính năng và điều kiện làm việc của động cơ Diesel ơtơ và động cơ Diesel dùng làm động cơ chính tàu thuyền cỡ nhỏ (Tàu sơng pha biển, tàu đánh cá…), cũng như được thực tế chứng kiến sự làm việc của động cơ Diesel ơtơ trên tàu. Em thấy về cơ bản động cơ Diesel dùng trên ơtơ là giống với động cơ Diesel dùng làm động cơ chính trên tàu nên cĩ thể thuỷ hố động cơ diesel ơtơ thành động cơ disel lắp trên tàu thuyền cỡ nhỏ. Tuy nhiên khi dùng động cơ ơtơ làm động cơ chính tàu thuỷ cần phải giải quyết 1 số vấn đề nhất định để đảm bảo chúng làm việc tốt, đạt độ an tồn và tin cậy cao trong điều kiện làm việc trên tàu: Giải quyết sự phù hợp về hệ thống làm mát, hệ thống bơi trơn, tốc độ trục chân vịt (hộp số ly hợp đảo chiều), hệ thống nạp xả khí…
Ở nước ta trong những năm vừa qua nhiều địa phương đã cĩ những cố gắng sử dụng động cơ ơtơ để đặt lên thuyền. như ở Quảng Ninh nhiều tàu sơng pha biển đã dùng động cơ xe IFA đặt xuống tàu thuyền, ở kiên giang thường sử dụng động cơ xe HINO,
MITSUBISHI…để làm động cơ chính cho tàu đánh cá. “Sử dụng động cơ ơtơ nhất là động cơ Diesel để đặt lên tàu thuyền đã được coi là một biện pháp kĩ thuật của ngành đường sơng trong những năm 80 (Trích báo cáo của cục đường sơng, báo giao thơng vận tải 30-5-1980)
Sử dụng động cơ ơtơ đặt lên tàu thuyền cũng đã đem lại hiệu quả kinh tế rất lớn. Với một sức ngựa động lực trên đường bộ chỉ kéo được 150kg, trên đường sắt kéo được 500kg nhưng trên đường thuỷ cĩ thể phát huy sức kéo lớn nhất tới 4000kg.
Tàu thuyền dùng động cơ Diesel ơtơ sẽ tận dụng được những ưu điểm của cơng nghiệp chế tạo động cơ ơtơ: Hồn chỉnh và cơng nghệ chế tạo, sản xuất hàng loạt lớn nên giá thành thấp hơn động cơ chuyên dùng của tàu thuỷ. Khả năng cung cấp các phụ tùng lắp lẫn cho nhau là rất lớn nên rất thuận lợi trong việc tiến hành bảo dưỡng, sửa chữa.
Thời gian cần thiết để hốn cải động cơ ơtơ và lắp trên tàu thuyền tương đối ngắn, cĩ thể thực hiện trong phạm vi các sưởng nhỏ ở địa phương. Hiện nay các động cơ ơtơ, máy kéo, các hộp số trên thị trường là rất nhiều, với nhiều kích cỡ khác nhau. Nếu khéo tận dụng ta cĩ thể dễ dàng tìm được động cơ thích hợp để làm động cơ chính dẫn động chân vịt với giá thành thấp, nhưng vẫn đảm bảo khả năng làm việc tốt với hiệu suất cao.
Tuy nhiên khi dùng động cơ ơtơ làm động cơ chính tàu thuyền ta phải đặc biệt chú ý tới những đặc điểm, cũng như điều kiện làm việc hoạt động trên đường thuỷ.
Trên tàu thuyền động cơ thường phải làm việc ở chế độ đầy tải với cơng suất dự trữ (10 – 15)% dành cho khi làm việc ở điều kiện khắc nghiệt sĩng to giĩ lớn, bão tố…nhằm bảo đảm độ bền cho đơng cơ.
Động cơ tàu thường làm việc với tải ổn định và hoạt động liên tục trong thời gian dài. Tàu thuyền trên sơng phải quay trở, tiến lùi luơn bởi vậy động cơ phải kèm theo những thiết bị cho phép dễ khởi động, chạy tiến, chạy lùi, chuển về chạy khơng tải dẽ dàng. Trong số các thiết bị đĩ cĩ ly hợp hộp số đảo chiều cho phép thay đổi chiều quay của chân vịt trong khi khơng thay đổi chiều quay của trục khuỷu động cơ.
Tàu thuền hoạt động đạt được hiệu quả kinh tê’ cao phần lớn tuỳ thuộc vào việc chọn tốc độ quay của chân vịt, tốc độ quay của chân vịt thường nhỏ hơn nhiều so với tốc độ quay của trục khuỷu động cơ. Bởi vậy giữa động cơ và trục chân vịt phải cĩ hộp số để hạ thấp tốc độ quay của động cơ khi truyền đến trục chân vịt sao cho phù hợp, giúp đạt hiệu suất cao nhất. Nếu trên đường trục chân vịt khơng cĩ ổ chặn thì động cơ chính sẽ chịu lực đẩy của chân vịt. Bởi vậy tại ly hợp hoặc hộp số phải cĩ ổ đỡ chặn.
Ngồi ra động cơ chính tàu thuyền thường khơng đặt nằm ngang mà phải đặt nghiêng một gĩc µ so với đường cơ bản của tàu. Trong quá trình làm việc lại xẩy ra trường hợp tàu thuyền bị nghiêng ngang, nghiêng dọc. Buồng máy nằm sâu bên trong nên khơng thể dùng khơng khí để làm mát động cơ. Do vậy nên cần hết sức chú ý tới việc làm mát và bơi trơn cho động cơ.
Ở trên là những thuận lợi, cũng như những khĩ khăn trong qúa trình làm việc khi đưa động cơ Diesel ơtơ xuống sử dụng cho tàu thuỷ và những điều cần chú ý để khắc phục những điểm chưa phù hợp ở động cơ ơtơ khi hoạt động trên tàu thuyền.
CHƯƠNG II. GIẢI PHÁP THUỶ HỐ ĐỘNG CƠ DIESEL ƠTƠ VAØ ĐẶC ĐIỂM CỦA MỖI GIẢI PHÁP.
Tuỳ theo khối lượng và độ phức tạp của cơng việc thuỷ hố (hốn cải) động cơ Diesel ơtơ thành động cơ chính tàu thuyền mà ta chia làm 3 cấp độ hốn cải sau: I. Hốn cải nhỏ:
- Với khối lượng cơng việc ít nhất, lúc sử dụng động cơ trên tàu thuyền sẽ cĩ nhiều điều bất tiện, hiệu suất khơng cao… nhưng bù đắp lại là cơng việc hốn cải dễ dàng, nhanh, rẻ tiền, cĩ thể được tiến hành ở các xưởng nhỏ ở địa phương.
- Cơng việc hốn cải gồm:
Cơ câu’ ly hợp thường tận dụng hộp số ơtơ hoặc máy kéo sẵn cĩ. Động cơ được gắn trực tiếp vối bệ máy bằng các lỗ cĩ sẵn ở chân máy hoặc lắp thêm chân giả vào động cơ để gắn xuống bệ. Động cơ được làm mát bằng nước hút từ ngồi sơng vào nhờ các bơm do động cơ kéo. Hệ thống bơi trơn của động cơ khơng thay đổi, động cơ chỉ được đặt nghiêng nhiều nhất là 5°¸ 6° để khơng ảnh hưởng tới việc bơi trơn những xylanh đầu tiên tính từ mũi tàu. Ở động cơ bơi trơn cưỡng bức cần phải đặt 2 bơm dầu bố trí dọc ở hai đầu tại vị trí thấp nhất của đáy cacter để phịng ngừa khi tàu thuyền làm việc với sĩng to giĩ lớn làm cho tàu bị nghiêng dọc, nghiêng ngang với những gĩc lớn… miệng hút của bơm khơng hút được dầu, làm cho sự bơi trơn kém đi và gây hao mịn mạnh các chi tiết.
Hệ thống khởi động, điều khiển, kiểm tra hoạt động của động cơ được giữ nguyên khơng thay đổi. Bầu khí xả được tách ra, cịn ống xả được làm mát bằng nước bên ngồi. II. Hốn cải trung bình:
- Để đảm bảo tàu thuyền hoạt động bình thường trên sơng nước. Thêm vào động cơ ơtơ những cụm chi tiết và chi tiết cĩ kết cấu tương đối phức tạp để bảo đảm cho động cơ làm việc tốt, an tồn, đạt hiệu suất cao. Do các cơ quan chuyên mơn thiết kế và chế tạo.
- Cơng việc hốn cải gồm:
Cơ cấu ly hợp hộp số cùng với ổ đỡ chặn được lắp liền thành khối với động cơ (đơi khi lắp riêng như trong trường hợp dùng đảo chiều và giảm tốc kiểu gập gĩc). Tuỳ theo việc lựa chọn số vịng quay tối ưu của chân vịt mà dùng ly hợp đảo chiều – hộp số với các cấp tỷ số truyền khác nhau. Hệ thống làm mát là hệ thống được hốn cải khá lớn.
Thay cho két làm mát nước vịng trong bằng khơng khí, động cơ tàu thuyền được trang bị hệ thống làm mát kiểu hở hoặc kín. Trong hệ thống làm mát kiểu kín cĩ bơm nước ngọt vịng trong do động cơ kéo thơng qua truyền động dây đai hoặc được nối trực tiếp với động cơ, bình trao đổi nhiệt dùng để làm mát nước ngọt bằng nước ngồi mạn.
Hệ thống bơi trơn cũng được cải tiến lại. Thêm vào bơi trơn hộp giảm tốc đảo chiều, bộ phận làm mát dầu bơi trơn. Hệ thống khởi động và điều khiển động cơ, ngồi bộ phận ở ngay bên cạnh động cơ cịn cĩ bộ phận điều khiển từ xa kiểu đơn giản.
III. Hốn cải lớn.
- Thực chất là tạo ra động cơ thuỷ chuyên dùng, dựa trên động cơ ơtơ đã cĩ. - Hầu như tồn bộ các chi tiết và cụm chi tiết của động cơ đều được sửa đổi lại, chỉ giữ nguyên các quá trình nhiệt của động cơ đã được thử thách, kiểm tra trong thực tế, cùng với vài chục chi tiết như piston , xecmăng, chốt piston, thanh truyền…cơng việc này thường do nhà máy chế tạo động cơ thực hiện. Ví dụ: Động cơ Diesel của hãng General Motor (Mĩ)
là loại tiêu chuẩn hố dùng trong nhiều ngành cơng nghiệp và được cơng ty Gray Marine cải tiến thành động cơ thuỷ chuyên dùng GM (gọi tắt là máy Grây).
Ở nước ta hiện nay cũng đã cĩ 1 số nhà máy chế tạo động cơ đã thực hiện tốt vấn đề này mà đi đầu là nhà máy chế tạo động cơ Diesel Sơng Cơng. Trước kia động cơ Diesel Sơng Cơng chỉ dùng lắp trên các loại xe tải, xe ủi, máy kéo…đến nay nhà máy đã thực hiện việc thuỷ hố một số động cơ, nên sản phẩm của nhà máy cũng được lắp đặt, sử dụng rộng rãi trên các phương tiện tàu thuyền cỡ nhỏ, tàu đánh cá…
IV. Các vấn đề cần giải quyết khi thực hiện thuỷ hố động cơ.
Để thực hiện việc thay đổi động cơ D8A một cách cĩ hiệu quả nhất khi chuyển động cơ xuống hoạt động trên tàu. Ta cần tìm hiểu về cấu tạo cũng như hoạt động của một số động cơ thuỷ chuyên dùng như của hãng: VOLVO PENTA, YANMAR,CUMINS…, để từ đĩ xác định những vấn đề cần phải giải quyết nhằm làm cho động cơ D8A đạt được hiệu quả cao nhất cĩ thể khi hoạt động trên tàu thuỷ. Ơ dưới đây là 2 động cơ thuỷ của hai hãng VOLVO PENTA và YANMAR, cĩ cơng suất tương đương với động cơ D8A ta đang xét.
Kiểu động cơ D8A 6HA-HTE3 TAMD102A
Số xylanh 8 6 6
Dung tích xylanh 16.031 dm3 11.946 dm3 9.6 dm3
Đường kinh1xhành
trình, mmxmm 235 x 140 130 x 150 120.65 x 140
Cơng suất max,
Ps/vph 320/2200 320/2170 360/2000
Trong lượng khơ. kg 1120 1495 1190
Hệ thống làm mát Cưỡng bức tuần hồn
kín một vịng Cưỡng bức hai vịng Cưỡng bức hai vịng Hệ thống bơi trơn Bơi trơn cưỡng bức Bơi trơn cưỡng bức Bơi trơn cưỡng bức Hệ thống khởi động Motor điện(DC 24V) Motor điện(DC 24V) Motor điện(DC 24V) A. Vấn đề làm mát cho động cơ Diesel ơtơ khi đưa xuống tàu thuyền.
- Khi động cơ làm việc, các chi tiết của động cơ nhất là các chi tiết trong buồng cháy tiếp xúc với khí cháy nên cĩ nhiệt độ rất cao. Để đảm bảo cho động cơ làm việc bình thường ta cần phải làm mát cho động cơ, hạ thấp nhiệt độ làm việc của các chi tiết xuống (lấy đi khoảng 25 – 35% nhiệt lượng sinh ra trong quá trình làm việc).
- Ở động cơ ơtơ ta đang xét cĩ hệ thống làm mát kiểu ”Làm mát cưỡng bức tuần hồn 1 vịng kín”
H.3-1 HỆ THỐNG
LAØM MÁT
1. Thân máy 2. Nắp xylanh 3. Ống dẫn bọt nước 4. Van hằng nhiệt
5. Nắp rĩt nước 6. Két làm mát 7. Quạt giĩ 8. Ống nước nối tắt về bơm 9. Đường nước vào động cơ 10. Bơm 11. Két làm mát dầu
12. Ống phân phối nước
Nước làm mát cĩ nhiệt độ thấp được bơm 10 hút từ bình chứa phía dưới của két nước 7 qua đường ống 9 rồi qua két 11 để làm mát dầu sau đĩ vào động cơ làm mát cho sơ mi xylanh. Sau khi làm mát xylanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường ống ra khỏi động cơ với nhiệt độ cao đến van hằng nhiệt 4. Khi van hằng nhiệt mở, nước qua van vào bình chứa phía trên của két nước. Tiếp theo, nước từ bình phía trên đi qua các ống mỏng cĩ gắn các cánh tản nhiệt, xuống bình chứa phía dưới của két. Tại đây nước được làm mát bởi dịng khơng khí qua két do quạt 7 tạo ra. Quạt được dẫn động bằng trục khuỷu động cơ. Nước từ bình chứa phía dưới của két cĩ nhiệt độ thấp lại tiếp tục đi làm mát cho động cơ.
+ Van hằng nhiệt cĩ tác dụng điều tiết nhiệt độ nước đi làm mát cho động cơ ở nhiệt độ cĩ lợi nhất. Khi mới khởi động nhiệt độ nước làm mát cịn thấp, để động cơ nhanh chĩng đi vào chế độ làm việc ổn định, van hằng nhiệt sẽ đĩng lại để nước sau khi làm mát cho động cơ sẽ qua van hằng nhiệt đi trực tiếp vào đường ống 8 tiếp tục đi làm mát cho động cơ
Khi nhiệt độ nước làm mát tăng cao đến mức nhất định, van hằng nhiệt sẽ mở từ từ để nước sau khi ra khỏi động cơ đi vào két làm mát 6 để hạ bớt nhiệt độ rồi tiếp tục qua đường ống 9 đi làm mát cho động cơ.
Ở động cơ ơtơ, nước làm mát vịng trong được làm mát bằng dịng lưu động khơng khí qua két làm mát.
- Khi đưa xuống hoạt động trên tàu thuỷ, động cơ được đặt sâu trong hầm tàu do đĩ việc dùng khơng khí để giải nhiệt cho nước làm mát là khơng cịn hiệu quả. Do đĩ để cho
7 8 9 10 11 6 4 5 3 12 1 2
động cơ hoạt động tốt ta cần cĩ những thay đổi ở hệ thống làm mát, để thay đổi hệ thống làm mát của động cơ 1 cách hiệu quả ta xét sẽ tìm hiểu hệ thống làm mát của 1 động cơ thuỷ chuyên dùng.
- Ví dụ: Ta xét hệ thống làm mát của động cơ VOLVOPENTA TAMD102A: Động cơ này sử dụng hệ thống làm mát cưỡng bức 2 vịng.
+ Vịng hở: Nước biển được bơm đẩy vào bình làm mát khí nạp sau đĩ nước biển đi ra ngồi theo đường ống vào bình sinh hàn làm mát nước ngọt. Từ bình sinh hàn ra nước biển theo đường ống vào bình sinh hàn làm mát dầu bơi trơn của hộp số, sau đĩ nước biển đi ra ngồi, kết thúc vịng tuần hồn
hở.
1. Đường nước biển ra từ bình làm mát khơng khí nạp. 2. Bình làm mát (Nước - nước).
3. Bơm nước biển.
H.3-2: Vịng làm mát hở của động cơ VOLVOPENTA TAMD102A
+ Vịng kín: Bơm nước ngọt đẩy nước từ két chứa đi làm mát cho các nắp xylanh, tiếp tục nước từ các nắp xylanh được tập trung vào 1 ống dẫn, từ đĩ nước đi xuống làm mát cho khối xylanh và tuabin tăng áp, khi làm mát cho các xylanh tuabin song nước đi vào một đường ống khác rồi trở về bình chứa. Tại đây nếu nhiệt độ nước tăng quá mức cho phép thì bộ điều