Trong động cơ đốt trong dùng nhiều phương pháp bơi trơn :
Bơi trơn bằng phương pháp vung té dầu.
Phương pháp bơi trơn cưỡng bức.
Bơi trơn cưỡng bức cacte khơ.
Bơi trơn cưỡng bức cacte ướt.
Bơi trơn bằng cách pha dầu nhờn vào nhiên liệu
Động cơ DA4-0612 được lắp đặt hệ thống bơi trơn cưỡng bức với kiểu cưỡng bức cacte ướt. Hệ thống bơi trơn cưỡng bức cacte ướt bao gồm các bộ phận cơ bản sau: Thùng chứa dầu hoặc cácte, bơm dầu nhờn, các đường ống dẫn dầu, đồng hồ báo áp suất và đồng hồ báo nhiệt đơ ü dầu nhờn.
18 23 7 5 13 15 16 25 24 22 21 20 19 17 12 8 6 4 3 2 1 14 9 10 11
Hình 2 -12 Sơ đồ hệ thống bơi trơn cacte ướt
1-Các te chứa dầu. 2- Lưới lọc của bơm dầu.3-Bulong xả dầu. 4-Bơm dầu nhờn. 5- Van an tồn bơm dầu.6-Đường dầu tới bầu lọc. 7-Két làm mát dầu 8- Đường dầu qua két làm mát.9- Bầu lọc ly tâm. 10-Đường dầu chính.11- Đường dầu hồi về cacte
12-Đồng hồ đo áp suất.13- Thanh truyền.14-Chốt pistong.15-Pistong
16-Trục cị mổ.17-Đường dầu bơi trơn giàn cị mổ.18-Đũa đẩy.19-Đường dầu cung cấp cho trục cị mổ.20-Con đội.21-Trục cam. 22-Đường dầu chính.23-chốt khuỷu.24-khoang chứa dầu bơi trơn chốt khuỷu.25-trục khuỷu.
Nguyên lý làm việc
Dầu nhờn chứa trong cacte được bơm dầu hút qua phao hút (vị trí của phao hút bao giờ cũng nằm lập lờ ở mặt thống của dầu nhờn để hút dược dầu sạch và khơng cĩ khơng khí) đẩy qua bầu lọc ly tâm. Ở đây dầu được lọc sạch các tạp chất cơ học , sau đĩ dầu nhờn được đẩy vào đường dầu nhờn chính để chảy đến các ổ trục khuỷu, ổ rục cam v .v..Đường dầu trong trục khuỷu đưa dầu lên bơi trơn ổ chốt rồi theo đường dầu lên bơi trơn chốt pittơng. Nếu trên thanh truyền khơng cĩ đường dầu thì đầu nhỏ thanh truyền phải cĩ lổ hứng dầu.Trên đường dầu chính cịn cĩ các đường dầu đưa dầu đi bơi trơn cơ cấu phối khí v.v..Một phần dầu (khoảng 15-20% lượng dầu bơi trơn do bơm dầu cung cấp) đi qua lọc tinh rồi trở về cácte.Vị trí của lọc tinhbao giờ cũng lắp theo mạch rẽ .Áp suất và nhiệt độ của dầu nhờn đưowcj báo nhờ đồng hồ
Khi nhiệt độ của dầu nhờn lên cao quá 80oC, do độ nhớt giảm sút van điều khiển sẻ đĩng để dầu nhờn đi qua két làm mát. Khi bầu lọc ly tâm bị tắc, van an tồn bầu lọc được dầu nhờn đẩy mở ra, dầu sẽ khơng đi qua lọc nữa mà lên thẳng đường dầu chính . Van an tồn đảm bảo áp suất của dầu bơi trơn tồn hệ thống cĩ giá trị khơng đổi .
Ngồi việc bơi trơn các bộ phận trên. Để bơi trơn các bề mặt làm việc của xylanh, piston...Người ta kết hợp tận dụng dầu văng ra khỏi ở đầu to
thanh truyền trong một số ít động cơ, trên đầu to thanh truyền cĩ khoan một lỗ nhỏ để phun dầu về phía trục cam và xylanh.
Với sơ đồ nguyên lý làm việc như trên, hệ thống bơi trơn cưỡng bức cacte ướt cĩ những ưu, nhược điểm sau:
Ưu điểm:
Cung cấp lượng dầu bơi trơn khá đầy đủ cả về số lượng lẫn chất lượng, độ tin cậy làm việc của hệ thống cung cấp dầu tương đối cao.
Nhược điểm:
Do chứa dầu trong cacte và phao hút lấp lửng, hơn nữa diện tích mặt thống lớn, chiều cao thùng dầu tương đối thấp nên khi động cơ làm việc ở những độ nghiêng lớn, dầu sẽ dồn về một phía. Như vậy lượng dầu cung cấp sẽ khơng đảm bảo đúng yêu cầu.
Phạm vi sử dụng: được sử dụng rộng rãi trên những ơtơ làm việc ở địa hình tương đối bằng phẳng.
3, TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG BƠI TRƠN ĐỢNG CƠ DA4- 0612
3.1. Kết cấu các bộ phận chủ yếu trong hệ thống bơi trơn 3.1.1Thiết bị lọc dầu nhờn.
Để đảm bảo ổ trục ít bị mài mịn do tạp chất do tạp chất, dầu nhờn dùng để bơi trơn phải rất sạch. Trong quá trình làm việc dầy nhờn bị phân huỷ và nhiễm bẩn bởi các loại tạp chất như:
• Mạt kim loại do các mặt ma sát bị mịn, nhất là trong thời gian chạy rà động cơ mới và trong thời gian động cơ đã làm việc quá chu kỳ đại tu. • Các tạp chất lẩn trong khơng khí nạp như cát bụi và các chất khác. Các
tạp chất này theo khơng khí nạp vào xi lanh rồi lẫn với dầu nhờn, chảy xuống cácte.
• Muội than do nhiên liệu hoặc dầu nhờn cháy bám trên xilanh, theo dầu nhờn xuống cácte.
• Các tạp chất hố học do dầu nhờn biến chất, bị ơ xi hố hoặc bị tác dụng của các loại axít sinh ra trong quá trình cháy.
Thiết bị lọc dầu cĩ thể được lắp trực tiếp hoặc lắp theo mạch rẽ với đường dầu nhờn. Khi lắp trực tiếp, 100% dầu đều phải qua lọc. Vì vậy sức cản của bầu lọc này khơng được quá lớn, độ chênh lệch áp suất trước và sau bầu lọc khơng được vượt quá 0,1 MN/m2 (1 Kg/cm2). Loại bầu lọc này chỉ lọc được các chất cặn bẩn cĩ kích thước hạt lớn hơn 0,03mm. Vì vậy thường gọi là bầu lọc thơ. Các loại bầu lọc tinh lắp theo mạch rẽ vì sức cản của bầu lọc này rất lớn. Lượng dầu phân qua nhánh bầu lọc tinh khơng được vượt quá 20% lượng dầu trên tồn mạch. Các loại lọc tinh cĩ thể lọc sạch các tạp chất cĩ đường kính hạt nhỏ đến 0,1µm, các chất keo, nước và cả axit lẫn trong dầu nhờn. Dầu đi qua lọc tinh thường trở về cacte. Thiết bị lọc dầu của động cơ đốt trong ngày nay cĩ thể chia làm bốn loại chính .
Bầu lọc cơ khí.
.Bầu lọc li tâm.
Lọc từ tính.
Lọc hố chất.
Đối với động cơ DA4-0612 được trang bị hệ thống bầu lọc ly tâm . Bầu lọc ly tâm cĩ những ưu điểm sau:
-Do khơng sử dụng lõi lọc (các phần tử lọc) nên trong quá trình sử dụng, qua bảo dưỡng định kỳ khơng cần thay thế lõi lọc.
- Cĩ khả năng lọc tốt hơn nhiều so với loại lọc thấm dùng lõi lọc. - Hiệu quả lọc, tính năng sử dụng ít phụ thuộc vào mức độ cặn bẩn lắng đọng trong bầu lọc cũng như khả năng thơng qua của dầu nhờn khơng phụ thuộc vào số lượng tạp chất. Đây là ưu điểm mà bầu lọc thấm khơng cĩ được.
Hình 2.13. Bầu lọc ly tâm
. 1- Thân bình lọc; 2,3,24 và 28 -các rảnh; 4-đế van; 5 - tiết lưu; 6 - ống; 7 - khoang xả; 8 và 18 các đệm làm khít; 9 - vịng cao su; 10 - cốc; 11 và 20 lổ dẫn dầu đêïn và dẫn dầu ra; 12 - thân rơto; 13- trục; 14 - nắp chụp; 15 , 16 và 17 - đai ốc; 19 - vịng đệm chặn; 21 - phểu hình cơn; 22 - lưới; 23 - tấm ngăn dầu; 25- tấm che; 26 - ổ phun; 27 - lị xo; 29 - xupáp an tồn .
Cấu tạo và nguyên lý làm việc:
Thân 1 bình lọc được bắt vào thành trước của động cơ để các rảnh dẫn vào 2 và dẫn ra 28 trùng với các rảnh tương ứng của khối động cơ. Rơto quay trên trục 13 cĩ nắp chụp 14 đậy kín, nhờ đai ốc 17 nắp được bắt chặt vào thân. Cốc 10 và thân 12 đúc bằng hợp kim nhơm của rơto được siết chặt bởi đai ốc 15 vặn vào trụ giữa của thân, vịng cao su 9 và đệm 18 bảo đảm làm khít tốt những chổ nối .
Dầu chưa lọc đi vào rơto qua các lổ 11 trong trục và trụ giữa dưới tâm ngăn dầu 23. Dầu đi theo các rảnh 24 qua lưới 22 đến lổ phun 26,
lưới 22 giữ được những cặn bẩn lớn trong dầu. Từ lổ phun dầu phụt vào khoang 7 của thân. Tấm che 25 khơng cho phép dầu lọt qua lưới nắp chụp cĩ thể làm hãm rơto. Dầu đã lọc sạch từ rơto đi qua các lổ 20 theo ống 6 và rảnh 28. Lổ khoan định cở của tiết lưu 5 hạn chế dịng dầu và như vậy giữ được áp suất cần thiết trong rơto. Ba cổ trục của trục 13 được mài láng: cổ trên và cổ dưới dùng làm ổ tựa của rơto, cịn cổ giữa ngăn cách dịng dầu đã lọc sạch và chưa lọc trong trụ giữa. Vịng đệm 19 hạn chế độ nâng của rơto trên trục trong giới hạn khe hở 0,6-1,25 mm.
3.1.2 Bơm dầu nhờn
3.1.2.1 Cơng dụng, yêu cầu của bơm dầu nhờn
+ Cơng dụng
Bơm dầu nhờn cĩ nhiệm vụ cung cấp một lượng dầu nhờn liên tục dưới áp suất cao tới các bề mặt ma sát để bơi trơn, làm mát, và tẩy rửa các bề mặt ma sát. +Yêu cầu
- Phải cung cấp lưu lượng dầu thích hợp tới các bề mặt ma sát
- Bơm phải cung cấp một lượng dầu nhờn đồng đều theo thời gian.
- Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, dễ bảo dưỡng sửa chữa, cĩ độ bền cao, chịu được
mài mịn rung xĩc, tính kinh tế cao.
3.1.2.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc
+ Kết cấu 19 20 21 11 12 13 14 15 16 17 18 Hình 2.14: Bơm dầu nhờn
11-Bánh răng chủ động, 12-then, 13-trục chủ động, 14-khoang dầu vào, 16-bánh răng bị động, 17-trục bánh răng bị động, 18-khoang dầu ra, 19-bi van một chiều, 20-lị xo, 21-nắp van một chiều
+ Nguyên lý làm việc
Bơm dầu được dẩn động từ bánh răng được truyền cơng suất từ động cơ,dầu được đi vào theo khoang 5 theo các rảnh của cặp bánh răng ăn khớp và đi ra theo khoang 8,trong quá trình bơm dầu nếu bơm dầu bị qua tải thì dầu đi theo van 9 và đi về khoang hút của bơm.
3.1.3 Két làm mát dầu
3.1.3.1. Cơng dụng, yêu cầu
+ Cơng dụng
Trong quá trình làm việc của động cơ nhiệt độ của dầu nhờn tăng lên khơng ngừng do dầu nhờn phải làm mát ổ trục, tải nhiệt lượng sinh ra do quá trình ma sát của ổ trục ra ngồi. Dầu nhờn tiếp xúc với các chi tiết máy cĩ nhiệt độ cao, nhất là lượng dầu nhờn phun ra để làm mát đỉnh piston. Để đảm bảo nhiệt độ làm việc của dầu nhờn ổn định, giữ cho độ nhớt của dầu khơng đổi, đảm bảo khả năng bơi trơn, người ta dùng két làm mát dầu nhờn để làm mát dầu nhờn.
+ Yêu cầu
- Làm mát dầu nhờn hiệu quả
- Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, dễ bảo dưỡng sửa chữa, cĩ độ bền cao, tính kinh
tế cao.
3.1.3.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc
+ Kết cấu 3 5 7 6 8 4 9 10 B B B B 1 2 Hình 2.15: Két làm mát dầu nhờn
1-Đường nước ra; 2-khoang dầu ra; 3-ống làm mát; 4-giá đỡ ống; 5-vỏ két làm mát; 6-vị trí lắp bu lơng; 7-khoang nước vào; 8-đường dẩn nước vào; 9-
mặt bích; 10-đường dầu vào
0 30 60 1 2 3 4 5 6 7 8
Dầu nhờn mang nhiệt độ chảy vào khoang 10 thơng qua các ống đồng 3 để đi ra khoang ra 2,tại trong két làm mát này lượng nhiệt truyền từ ống đồng 3 đi ra mơi trường nước bên ngồi. Nước từ bơm nước được bơm vào qua ống dẩn 8 và đi vào bên trong két và đi qua cửa 1.
Quá trình tra đổi nhiệt được diển ra bên trong két và như vậy nhiệt từ dầu nhờn sẽ được nước làm mát động cơ mang đi ra ngồi.
Két làm mát này cĩ các van xả dầu và van xả nước để nhằm mục đích vệ sinh két làm mát dầu.
3.1.4 Đồng hồ báo áp suất dầu+ Sơ đồ + Sơ đồ
Hình 2.16. Sơ đồ mạch điện đồng hồ
đo áp suất.
1- Ắc quy. 2- Cơng tắc. 3-Cuộn
từ. 4-kim. 5- Biến trở. 6-Tiếp điểm trượt kim.
7-Tấm màng. 8-Đường dầu vào.
+ Nguyên lý làm việc
- Áp suất từ bơm tác dụng đẩy màng dầu lên. Chuyển động của màng điều khiển tiếp điểm dọc theo dây biến trở.
- Khi áp suất tăng màng điều khiển cho tiếp điểm trượt chuyển về phía tăng điện trở, làm giảm dịng điện qua mạch đĩ. Do dịng qua biến trở giảm làm cho dịng qua cuộn từ bên phải tăng nên sinh ra từ lực mạnh và hút kéo kim về phía áp suất cao.
- Khi áp suất dầu giảm, màng điều khiển cho tiếp điểm trượt về phía giảm điện trở làm tăng dịng điện qua mạch đĩ. Do dịng qua điện trở tăng nên giảm dịng qua cuộn từ bên phải dẫn đến giảm lực từ của nam châm điện và kéo kim về chỉ số cĩ áp suất nhỏ hơn.
-Trên hệ thống này cịn cĩ đèn báo áp suất dầu để báo cho tài xế biết áp suất dầu đang ở tình trạng nào trong động cơ,khi hoạt động nếu áp suất dầu quá thấp so với sự cho phép thì đèn này sẽ sang báo cho người lái cần phải khắc phục.
3.1.5. Van an tồn.
Van an tồn cĩ nhiệm vụ giữ cho áp suất của bơm khơng đổi. Khi vì một lý do nào đĩ áp lực trên đường đẩy của bơm tăng lên vượt quá giá trị định mức cho phép lúc đĩ tổng áp lực tác dụng lên diện tích viên bi 3 lớn hơn lực lị xo 1 lúc đĩ viên bi 3 được đẩy lên, dầu chảy qua khe hở giữa đế van và viên bi về đường hút của bơm.
1 2
3
Hình 2.17. Van an tồn.
1- Lị xo; 2- Thân van; 3- Bi cầu
3.2 TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG BƠI TRƠN TRƠN
3.2.1 Các thơng số cơ bản của ổ trượt:
Hình 3.1. Vị trí của trục trong ổ trục và sự phân bố của áp suất thuỷ động lực học trong màng dầu.
Ổ trượt của phần lớn động cơ đốt trong là ổ trượt hình trụ (ổ đầu to thanh truyền, ổ trục khuỷu, ổ trục cam....). Trong điều kiện lý tưởng-bơi trơn ma sát ướt, dưới tác dụng của lực P và sự hình thành chêm dầu, tâm trục lệch đi một đoạn e và áp suất thuỷ động lực học trong màng dầu phân bố như hình 3.13.
Chiều dài l và đường kính d của ổ trục. Theo tài liệu [2] tập 2, ta cĩ: d = (0,7÷ 0,8).D
l = (0,8÷ 1,0) d Chọn
Đường kính chốt khuỷu d = 0,7.92= 64,4[mm] Chiều dài ổ trượt :
l = 0,9.64,4=57,96 [mm] Khe hở ổ trục : ∆
Đối với ổ trục dùng hợp kim đồng chì ∆ = (0,7÷1,0)10-3d, tài liệu [2] tập 3 trang 212 Chọn ∆ = 0,9.10-3.64,4= 0,05796 [mm]=57,96 [µm]
3.2.2Xác định áp suất tiếp xúc bề mặt trục
Theo tài liệu [2], tập 3 trang 210 ta cĩ:
Áp suất tiếp xúc vùng chịu tải trung bình: Ktb= d l Qtb . .Fp = 0,88275.6644,2464,4.57,96 =1,57 [MN/m2] = 15,7 [Kg/cm2] tb
Q : Phụ tải bình quân của động cơ trong một chu kỳ cơng tác
Áp suất tiếp xúc vùng chịu tải lớn nhất : K’ tb= d l Qtb . ' .Fp= 6,275.6644,2464,4.57,96 = 11,7 [MN/m2] =117[Kg/cm2] tb
Q' : Phụ tải bình quân của vùng chịu tải lớn nhất trong một chu kỳ cơng tác
3.2.3 Chọn áp suất dầu và nhiệt độ dầu bơi trơn:
Nhiệt độ dầu vào: tdv=750C Áp suất dầu vào : Pb
Động cơ điêzel Pb= 0,2÷0,4 [MN/m2]
Động cơ điêzel cao tốc Pb= 0,6÷0,9 [MN/m2] Chọn Pb= 0,2 [MN/m2]
tr:Nhiệt độ dầu ra [0C] Chọn loại dầu bơi trơn AK-10
Giả sử chọn tr của dầu ứng với khe hở ∆ = 57,96 [µm] là: tr1= 850C ,tr2= 950C ,tr3= 1050C
Từ những tr đã chọn ta tìm những giá trị của độ nhớt µ = f(tr), tài liệu [2], tập 3 Ta cĩ: tr1= 850C ⇒µ1 =1,35.10-3 [kgs/m2] tr2= 950C ⇒µ2 =0,95.10-3 [kgs/m2] tr3= 1050C ⇒µ3 =0,7.10-3 [kgs/m2] 3..2.4 Xác định hệ số phụ tải: φ = µ.ϖ tb K ( d ∆ ).10-4 Trong đĩ:
Ktb = 15,7 [Kg/cm2] : Áp suất trung bình vùng chịu tải lớn nhất µ = f(t0c) : Độ nhớt dầu nhờn theo nhiệt độ
ω =
30 .n
π
=3,14.1950
30 = 204,1[ rad/s]: Tần số gĩc quay của trục khuỷu Suy ra : φ = µ15,7.240,1(57,9664,4 )2.10-4 = 12,717µ 10-4