Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo LỜI NÓI ĐẦU Động đốt ngày phát triển mạnh, giữ vai trò quan trọng nhiều ngành kinh tế quốc dân nông nghiệp, giao thông vận tải đường bộ, đường sắt, đường biển, đường không nhiều ngành công nghiệp khác Sản lượng động đốt ngày giới ngày tăng cao Tuy nhiên, đường phát triển lên ngành động đốt nói chung ngành cơng nghiệp ôtô nói riêng nước khác Tùy thuộc chủ yếu vào lực ngành khí mức độ cơng nghiệp hố nước Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, người ta chia động đốt trong ôtô nhiều hệ thống hệ thống nhiên liệu, hệ thống bơi trơn, hệ thống làm mát Trong đó, hệ thống có tầm quan trọng định Hệ thống bơi trơn hệ thống động Việc khảo sát hệ thống động giúp cho sinh viên củng cố lại kiến thức học biết sâu tìm hiểu hệ thống khác Do vậy, đề tài khảo sát hệ thống bôi trơn động ôtô đề tài nói Được giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Xuân Tuyến, em hoàn thành đề tài Nhưng trình độ hạn chế, tài liệu khó khăn nên q trình thực khơng thể khơng có thiếu sót Kính mong bảo tận tình thầy khoa Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Xn Tuyến q thầy giáo khoa Đà Nẵng, ngày 30 tháng 05 năm 2007 Sinh viên thực Nguyễn Văn Tâm SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo MỤC ĐÍCH - Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Ngày nay, động đốt phát triển rộng khắp lĩnh vực: giao thông vận tải (đường bộ, đường sắt, đường thuỷ, hàng không, ), nông nghiệp, cơng nghiệp, xây dựng, quốc phòng Ngồi việc sử dụng song hành với loại động nhiệt khác số lĩnh vực, động đốt động chủ yếu sử dụng Tổng công suất động đốt tạo chiếm khoảng 90% công suất thiết bị động lực nguồn lượng tạo (bao gồm: nhiệt năng, thuỷ năng, lượng nguyên tử, lượng mặt trời ) Trong đó, động đốt loại pittơng có hiệu suất cao loại động đốt trong, chiếm số lượng lớn sử dụng rộng rãi Vì thế, thuật ngữ “động đốt trong” có ý dùng ngắn để động đốt loại pittơng, ngồi ý tổng quát động đốt Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, người ta phân động đốt làm nhiều hệ thống như: hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát, hệ thống nhiên liệu hệ thống có tầm quan trọng định Trong đó, hệ thống bơi trơn hệ thống động đốt Trong q trình học tập mơn học chun ngành động đốt trong, đồ án tốt nghiệp với đề tài khảo sát, mà cụ thể khảo sát hệ thống động đốt giúp cho sinh viên biết cách tìm hiểu hệ thống đó, sở khảo sát tương tự nắm bắt sâu hệ thống khác động đốt Ngoài ra, việc khảo sát giúp cho sinh viên có thêm kinh nghiệm, biết hướng để sâu tìm hiểu hệ thống đột đốt Do vậy, đề tài khảo sát hệ thống bôi trơn đề tài nói 2.GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ MAZDA WL TURBO Động MAZDA WL TURBO hãng MAZDA Nhật Bản sản xuất Động gồm xylanh thẳng hàng với thứ tự làm việc 1- 3- -2 Động dùng nhiên liệu điêzen phun nhiên liệu gián tiếp vào buồng cháy dự bị Không gian buồng cháy ngăn làm hai phần buồng cháy dự bị buồng cháy Đỉnh pittơng kht lõm lỗ thơng buồng cháy buồng cháy dự bị để đảm bảo trình cháy động cải thiện Do chế độ nhiệt buồng cháy dự SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo bị ổn định nên giảm thời gian cháy trễ, hạn chế tốc độ tăng áp suất, áp suất cực đại cháy đảm bảo cho động hoạt động ổn định điều kiện, động làm việc ồn Chất lượng q trình cháy nhạy cảm với tốc độ động cơ, hoạt động phạm vi tốc độ rộng mà không ảnh hưởng xấu tới hiệu suất động Vì tốc độ động MAZDA WL TURBO cao nN = 3500 vg/ph Tuy nhiên động MAZDA WL TURBO có nhược điểm động có buồng cháy ngăn cách như: suất tiêu hao nhiên liệu ge lớn, khó khởi động lạnh Vì vậy, động MAZDA WL TURBO có dùng thêm hệ thống sấy khởi động Kích thước động MAZDA WL TURBO nhỏ gọn công suất động đạt lớn Ne = 85 kW nhờ hệ thống nạp sử dụng tuabin tăng áp Tóm lại, với ưu điểm như: kích thước động nhỏ, tính cao tốc tốt, gây nhiễm mơi trường, tiếng ồn nhỏ nên động MAZDA WL TURBO phù hợp sử dụng loại xe du lịch nhỏ, có tính động cao Vì hãng FORD chọn động MAZDA WL TURBO để lắp đặt xe FORD RANGER Những nét đặc biệt động MAZDA WL TURBO: + Quá trình làm việc cải tiến: - Buồng cháy ngăn cách, có tác dụng xốy lốc - xupáp xylanh + Giảm trọng lượng: - Nắp máy hợp kim nhôm - Nắp bảo vệ dây đai dẫn động cấu phân phối khí chất dẻo + Giảm tiếng ồn rung động làm việc: - Nắp xylanh che kín hồn tồn - Trục khuỷu cân hoàn toàn - Sử dụng puli giảm chấn xoắn (puli trục khuỷu) - Hai trục cân có tác dụng giảm dao động theo phương thẳng đứng SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật động MAZDA WL TURBO TÊN THƠNG SỐ Cơng suất có ích KÝ HIỆU THỨ NGUYÊN GIÁ TRỊ Ne kW 85 Tỷ số nén ε Số vòng quay n vòng/phút 3500 Đường kính xylanh D mm 93 Hành trình pittơng S mm 92 Số xilanh i Số kì τ Góc phun sớm ϕ Độ 10 Góc mở sớm xupáp nạp ϕ1 Độ 40 Góc đóng muộn xupáp nạp ϕ2 Độ 50 Góc mở sớm xupáp thải ϕ3 Độ 50 Góc đóng muộn xupáp thải ϕ4 Độ 40 19,8 Buồng cháy ngăn cách Số xupáp nạp Số xupáp thải Động tăng áp 3.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3.1 NHIỆM VỤ CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN Hệ thống bơi trơn động đốt có nhiệm vụ đưa dầu nhờn đến bôi trơn bề mặt ma sát Lọc chất cặn bẩn dầu nhờn dầu nhờn tẩy rửa bề mặt ma sát Ngồi ra, hệ thống bơi trơn có nhiệm vụ làm mát dầu nhờn để đảm bảo tính lý - hố chúng giới hạn cho phép, đảm bảo việc bơi trơn có hiệu Hệ thống bôi trơn sử dụng loại động đốt sử dụng dầu nhờn để làm tiêu hao công suất ma sát gây ổ trục Đưa nhiệt lượng ma sát sinh ra ngồi ổ trục, thải vào mơi trường xung quanh, nhờ làm giảm lượng mài mòn chi tiết máy, bảo vệ chi tiết máy động đốt không bị gỉ SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo Hệ thống bôi trơn động đốt có bốn nhiệm vụ sau đây: 3.1.1 Bôi trơn bề mặt ma sát, làm giảm tổn thất ma sát Hệ thống bôi trơn loại động đốt dùng dầu nhờn đệm vào bề mặt chuyển động tương nhau, nhằm mục đích ngăn cản giảm bớt tiếp xúc trực tiếp hai bề mặt ma sát Tuỳ theo chất lượng lớp dầu bôi trơn mà ma sát trượt chia làm ba loại: ma sát khơ (khơng có dầu), ma sát ướt (ln ln có dầu ngăn cách hai bề mặt ma sát ), ma sát tới hạn (nửa khô, nửa ướt) 3.1.2 Làm mát ổ trục Sau thời gian làm việc, công sinh từ trình cháy, tổn thất ma sát chuyển thành nhiệt Chính nhiệt làm cho nhiệt độ ổ trục tăng lên cao Nếu khơng có dầu nhờn, bề mặt ma sát nóng dần lên nhiệt độ giới hạn cho phép, làm nóng chảy hợp kim chống mài mòn, bong tróc, cong vênh chi tiết Dầu nhờn trường hợp đóng vai trò làm mát ổ trục, tải nhiệt ma sát sinh khỏi ổ trục, đảm bảo nhiệt độ làm việc bình thường ổ trục So với nước, dầu nhờn có nhiệt hố khoảng 4070 Kcal/kg Trong nhiệt độ hoá nước 590 Kcal/kg, khả dẫn nhiệt dầu nhờn nhỏ: 0,0005 cal/ 0C.g.s, nước 0,0015 cal/ 0C.g.s nghĩa khả thu thoát nhiệt dầu nhờn thấp so với nước Thế nhưng, nước thay chức dầu nhờn, phụ thuộc vào số đặc tính lý hố khác Vì lý đó, để dầu nhờn phát huy tác dụng làm mát mặt ma sát Đòi hỏi bơm dầu nhờn hệ thống bôi trơn phải cung cấp cho bề mặt ma sát lượng dầu đủ lớn 3.1.3 Tẩy rửa bề mặt ma sát Khi hai chi tiết kim loại ma sát với nhau, mạt kim loại sinh bề mặt ma sát, làm tăng mài mòn Nhưng nhờ có lưu lượng dầu qua bề mặt ma sát đó, mạt kim loại cặn bẩn bề mặt dầu mang đi, làm cho bề mặt sạch, giảm lượng mài mòn 3.1.4 Bao kín buồng cháy Do có lớp dầu hành xylanh pittông, xécmăng rãnh xécmăng nên giảm khả lọt khí xuống cacte Ngồi bốn nhiệm vụ trên, dầu nhờn có tác dụng lớp bảo vệ chống ăn mòn hố học SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo 3.2.CÁC PHƯƠNG ÁN BÔI TRƠN TRÊN ĐỘNG CƠ ÔTÔ 3.2.1.Yêu cầu Trong động đốt trong, có nhiều bề mặt chuyển động tương tạo thành cặp trục khuỷu - đầu to truyền, chốt pittông - đầu nhỏ truyền, pittông- xylanh, cặp bánh Kết cấu cặp chi tiết, số lượng, cách bố trí động khác Do vậy, để cung cấp đủ dầu nhờn cách liên tục đến bề mặt ma sát chi tiết máy làm việc có chuyển động tương đối động cơ, ta lựa chọn phương án bơi trơn, cách bố trí hệ thống bơi trơn khác Lựa chọn phương án bôi trơn cho cụm chi tiết phải dựa vào tính tốc độ, công suất, mức phụ tải tác dụng lên ổ trục, công dụng động Mỗi phương án bơi trơn có ưu, nhược điểm riêng nên ta phải dựa vào yêu cầu cụ thể điều kiện làm việc động mà lựa chọn cho hợp lý 3.2.2 Bôi trơn phương pháp vung té dầu SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo a) b) c) Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý bôi trơn phương pháp vung té dầu a- Bôi trơn vung té động nằm; b- Bôi trơn vung té động đứng; c- Bơi trơn vung té có bơm dầu đơn giản 1- Cácte; - Bulông truyền; - Thanh truyền; - Thìa múc dầu; - Bánh lệch tâm; - Máng dầu phu; - Điểm tựa; - Thân bơm; - Pittông bơm dầu Nguyên lý làm việc: Dầu nhờn chứa cácte.Khi động làm việc nhờ vào thìa múc dầu lắp đầu to truyền, dầu múc tung lên lúc truyền dao động lắc Nếu mức dầu cácte bố trí xa thìa múc có thêm bơm dầu có kết cấu SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo đơn giản để bơm dầu lên máng phụ 6, sau dầu nhờn hắc tung lên Cứ vòng quay trục khuỷu, thìa múc hắc dầu lên lần Các hạt dầu vung té bên không gian cácte rơi tự xuống bề mặt ma sát cổ trục Để đảm bảo cho ổ trục không bị thiếu dầu, vách ngăn ổ trục thường có vách ngăn hứng dầu dầu tung lên Phương pháp bôi trơn đơn giản hiệu kém, dầu chóng bị hố già Do dùng, dùng động nhỏ kiểu cũ 3.2.3 Bôi trơn phương pháp cưỡng Trong động đốt nói chung động ơtơ nói riêng dùng phương án bôi trơn cưỡng Dầu nhờn hệ thống bôi trơn, từ nơi chứa dầu bơm đẩy đến bề mặt ma sát áp suất định cần thiết, gần đảm bảo yêu cầu bôi trơn làm mát tẩy rửa bề mặt ma sát ổ trục hệ thống bôi trơn Hệ thống bôi trơn cưỡng gồm thiết bị sau: thùng chứa dầu cácte, bơm dầu, bầu lọc thô, bầu lọc tinh, két làm mát dầu nhờn, đường ống dẫn dầu, đồng hồ báo áp suất, nhiệt độ dầu, ngồi có van Tuỳ theo vị trí chứa dầu đưa dầu bơi trơn, người ta chia hệ thống bôi trơn cưỡng làm hai loại: hệ thống bôi trơn cưỡng cácte ướt hệ thống bôi trơn cưỡng cácte khô a.Hệ thống bôi trơn cưỡng cácte ướt Nguyên lý làm việc: Dầu nhờn chứa cácte bơm dầu 11 hút qua phao lọc 10 đến bầu lọc thô 13 theo đường dầu để bơi trơn ổ trục khuỷu, trục cam Khi dầu qua bầu lọc thơ 13 dầu lọc sơ chất cặn bẩn có kích thước hạt lớn Một phần dầu (khoảng 15÷ 20%) lượng dầu bơi trơn bơm cung cấp qua bầu lọc tinh trở lại cácte 14 SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 13 12 Trang 11 10 Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống bôi trơn cưỡng cácte ướt 1- Đồng hồ áp suất; 2- Đường dầu chính; 3- Đường dầu lên chốt khuỷu; 4- Trục khuỷu; 5- Bầu lọc tinh; 6- Két làm mát dầu nhờn; 7- Van nhiệt độ; 8- Đồng hồ đo nhiệt độ dầu; 9- Cácte; 10- Phao hút dầu; 11- Bơm dầu; 12- Van an toàn bơm; 13- Bầu lọc thơ; 14- Van an tồn hệ thống bơi trơn Chú ý lọc tinh lắp gần lắp xa lọc thô lắp theo mạch rẽ so với lọc thô Khi nhiệt độ dầu bôi trơn lên 800C, độ nhớt dầu giảm sút, van nhiệt mở để dầu nhờn qua két làm mát Van chiều 12, 14 có tác dụng van an toàn mở hệ thống làm việc q tải Ngồi việc bơi trơn phận trên, để bôi trơn bề mặt làm việc xylanh, pittông Người ta kết hợp tận dụng dầu văng khỏi đầu to truyền Trong số động cơ, đầu to truyền có khoan lỗ nhỏ để phun dầu phía trục cam xylanh Với sơ đồ nguyên lý làm việc trên, hệ thống bơi trơn cưỡng cácte ướt có ưu, nhược điểm sau: * Ưu điểm: Cung cấp lượng dầu bôi trơn đầy đủ số lượng lẫn chất lượng, độ tin cậy làm việc hệ thống tương đối cao * Nhược điểm: SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo Do chứa dầu cácte phao hút lấp lửng, diện tích mặt thống lớn lại khó bố trí chiều cao tầng dầu nên động làm việc độ nghiêng lớn, dầu dồn phía Như vậy, lượng dầu cung cấp không đảm bảo yêu cầu Phạm vi sử dụng: sử dụng rộng rãi ôtô làm việc địa hình tương đối phẳng b.Hệ thống bôi trơn cưỡng cácte khô 11 10 Hình 3.3 Sơ đồ hệ thống bôi trơn cưỡng cacte khô 1- Đồng hồ đo áp suất; 2- Két làm mát dầu; 3- Van nhiệt độ; 4- Đồng hồ nhiệt độ; 5- Nút xả dầu; 6- Bơm chuyển; 7- Van an toàn bơm; 8- Bơm dầu; 9- Bầu lọc thô; 10-Van an toàn; 11- Phao hút dầu Nguyên lý làm việc: Chỉ khác hệ thống bôi trơn cưỡng cácte ướt hệ thống bơi trơn có thêm hai bơm hút dầu từ cácte thùng chứa Sau đó, hai bơm dầu chuyển dầu bôi trơn Trong hệ thống bôi trơn cưỡng cácte ướt, cácte chứa dầu bơi trơn thùng chứa * Ưu điểm: SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 10 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo 14 13 12 11 10 15 16 17 18 19 20 21 22 23 ÂÄƯ THË MI MN CHÄÚ T KHUY ÍU Hình 5.11.Đồ thị mài mòn chốt khuỷu TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG BƠI TRƠN 6.1.TÍNH TỐN Ổ TRƯỢT Khi tính tốn ổ trượt động đốt (thiết kế động kiểm nghiệm động có) thường phải vào kết tính tốn phần động lực học để xác định lực tác dụng lên ổ trục (ổ đầu to truyền ổ đầu to trục khuỷu) Đồng thời, vào kết tính tốn sức bền trục khuỷu kết việc thiết kế bố trí chung, ta xác định kích thước ổ trục: chiều dài l đường kính d ổ trục Vì vậy, hồn tồn tính tốn kiếm nghiệm ổ trượt cách gần theo áp suất trung bình Ktb, áp suất cực đại Kmax hệ số va đập Tuy nhiên, việc kiểm nghiệm theo Ktb, Kmax gần đúng, phương pháp tính tốn dựa vào điều kiện tương tự thông số ổ trục (chiều dài, đường kính, khe hở) thơng số sử dụng (tốc độ tiếp tuyến, áp lực, nhiệt độ ổ trục, loại dầu bôi trơn ) ổ trục Trong thực tế, điều kiện tương tự khó xác định đơi khơng tồn Vì vậy, ngồi việc tính tốn kiểm nghiệm để so sánh Ktb, Kmax theo lý thuyết thuỷ động lực học xác định thông số tối ưu ổ trượt Phương pháp tính tốn bơi trơn theo lý thuyết thuỷ động lực học có vấn đề sau SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 55 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo 6.1.1 Các thông số ổ trượt hình trụ Hình 6.1 Vị trí trục ổ trục phân bố áp suất thuỷ động lực học màng dầu Ổ trượt phần lớn động đốt ổ trượt hình trụ (ổ đầu to truyền, ổ trục khuỷu, ổ trục cam ) Trong điều kiện lý tưởng-bôi trơn ma sát ướt, tác dụng lực P hình thành chêm dầu, tâm trục lệch đoạn e áp suất thuỷ động lực học màng dầu phân bố hình 6.1 Trong đó: - ϕ1 , ϕ : Góc ứng với điểm bắt đầu chịu tải điểm kết thúc chịu tải màng dầu - ∆ : Khe hở ổ trục ∆ = D−d - δ : Khe hở bán kính δ = R−r = ∆/2 - Ψ : Khe hở tương đối tính đơn vị đường kính ổ trục ψ = ∆/d =δ /r - l/d: Chiều dài tương đối ổ trục - e: Độ lêch tâm tuyệt đối - χ : Độ lệch tâm tương đối χ = e/δ - h min: Chiều dày nhỏ màng dầu SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 56 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo h = δ − e = δ − δ χ = δ (1 − χ ) - h max: Chiều dày lớn màng dầu h max = δ + e = δ + δ χ = δ (1 + χ ) 6.1.2 Điều kiện hình thành màng dầu chịu tải Khi động chưa làm việc, trục tiếp xúc với ổ trục điểm a (hình 6.1), điểm thấp ổ trục, lúc chưa hình thành màng dầu Vì vậy, giai đoạn động bắt đầu làm việc, ma sát trục ổ trục ma sát khô Sau bơm dầu hoạt động, dầu cung cấp hình thành ma sát ướt Giả sử rằng, trình làm việc động cơ, lực Q tác dụng lên ổ trục có trị số hướng khơng đổi (nhưng thực tế phụ tải thay đổi) Khi trục quay, lớp dầu bám trục quay theo với vận tốc vận tốc ngồi vòng trục Lớp dầu xa bề mặt trục vận tốc nhỏ, trường vận tốc phân bố hình 6.1 Khi lớp dầu bị vào khe hở hẹp, tính chất khơng chịu nén dầu nhờn nên lớp dầu có xu hướng lưu động dọc trục để khỏi khe hở Nhưng nhờ lực ma sát dầu nhờn cản khơng cho lưu động dọc trục Vì khiến áp suất thuỷ động lực học lớp dầu lớn, gần h lớn Khi vận tốc cuả trục đạt đến gần vị trí đó, tổng lực phương thẳng đứng áp suất thuỷ động lực học cân với tải trọng Q lúc trục bắt đầu nâng lên không tiếp xúc với bạc lót Giữa hai bề mặt ma sát hình thành lớp ngăn cách khơng cho chúng tiếp xúc với Ổ trục lúc làm việc với chế độ bơi trơn ma sát ướt hồn tồn Như vậy, điều kiện chủ yếu để hình thành lớp dầu bôi trơn ma sát ướt phương pháp thuỷ động là: - Giữa hai bề mặt phải có khe hở hình chêm - Dầu phải có độ nhớt định liên tục chảy vào khe hở - Vận tốc tương đối hai bề mặt phải có phương, chiều thích hợp trị số vận tốc đủ lớn để áp suất sinh lớp dầu đủ khả cân với tải trọng ngồi 6.1.3 Tính kiểm tra màng dầu Muốn đảm bảo điều kiện bôi trơn ma sát ướt, tức không để xảy tượng tiếp xúc trực tiếp trục bạc lót thời điểm q trình làm việc, điều kiện cần phải có là: SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 57 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo hmin  hth_+hp Ở đây: - hmin: Chiều dày màng dầu tối thiểu - hth: Chiều dày tới hạn lớp dầu chịu tải hth = ∆ o + ∆ t + ∆ hd - hp: Chiều dày công tác tối thiểu màng dầu Chọn hp = 0,002 (mm) Trong đó: - ∆ o : Độ nhấp nhơ bề mặt bac lót - ∆ t : Độ nhấp nhô bề mặt trục - ∆ hd : Sai lệch hình dáng, khó xác định nên bỏ qua Suy ra: hth = ∆ o + ∆ t Do trục đánh đá mài khôn nên chọn ∆ o = 0,0004 (mm) Bạc hợp kim tráng Babit nên chọn ∆ t = 0,001 Vậy : (mm) hth+hp = 0,0004 + 0,001+0,002 = 0,0034 (mm) Để an tồn hệ số tin cậy bơi trơn: K= hmin ≥ 1,5 hth (6.1) Tuy xác định trị số h theo cách tính tốn hồn toàn chưa xét đến trạng thái nhiệt ổ trục Trong thực tế ổ trục chịu nhiệt, sức bền hợp kim chịu mòn khả chịu mỏi giảm sút nhiều Vì dù ổ trục có trị số hmin đảm bảo điều kiện an tồn ổ trục bị bó kẹt cháy Trạng thái nhiệt ổ trục thể rõ nhiệt độ màng dầu bôi trơn Nói chung, ổ trục dùng kim loại đồng chì làm hợp kim chịu mòn, nhiệt độ trung bình ổ trục không cao 110 0C, ổ trục dùng hợp kim babit không cao 1000C Tương ứng với trạng thái nhiệt độ này, độ hâm nóng dầu nhờn qua ổ trục nằm phạm vi 20÷ 500C SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 58 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo Căn vào lý thuyết bôi trơn thuỷ động lực kết thực nghiệm, người ta xác định quan hệ biến thiên độ lệch tâm tương đối χ áp suất bình quân ktb, khe hở tương đối φ độ nhớt màng dầu µ vận tốc góc ωvà tỷ số l d Đối với ổ trục thông số kết cấu xác định ta có quan hệ hàm số sau đây: φ = f( Đại lượng Kψ ) µ ϖ Kψ khơng có thứ ngun gọi hệ số phụ tải φ µ ϖ Hình 6.2 Quan hệ biến thiên hàm số χ = f(φ) a) Đối với độ lệch tâm tương đối trung bình b) Đối với độ lệch tâm tương đối lớn Biến thiên hàm χ = f(φ,l/d) biểu diễn theo hình 6.2 Hệ số phụ tải tính theo cơng thức sau: SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 59 Trang Đồ án tốt nghiệp φ= Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo K tb ∆ ( ).10-4 µ ϖ d (6.2) Ở : µ : Độ nhớt dầu nhờn theo nhiệt độ µ =1,35.10-3 (kg.s/m2) ∆ : khe hở ổ trục ∆ =0,5.10 −3 d=0,5.10 −3 55=27,5( µm ) ω= π n : Tần số góc quay trục khuỷu [ rad/s] 30 ω= 3,14.3500 = 366,3 [ rad/s] 30 K’tb - Áp suất trung bình bề mặt trục K’tb = Q ' tb Fpt d l (6.3) Fpt - Diện tích đỉnh pittông π D 3,14.932 = = 6789,465 (mm2) Fpt = 4 Q’tb - Phụ tải bình quân vùng chịu tải lớn xác định từ đồ thị khai triển phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Q’tb = 7,21 (MN/m2) Thay giá trị tìm vào cơng thức (6.3), ta có: K’tb = 7,21.6789,465 = 29,47 (MN/m2) 30,2.55 Thay giá trị tìm vào cơng thức (6.2), ta có : 29,47.27,52.10−4 = 0,15 φ= 1,35.366,3.5,52 Qua đồ thị hình 6.2 ta xác định χ theo tỉ số l/d χ = 0,3 Vậy chiều dày nhỏ màng dầu h = δ − e = δ − δ χ = δ (1 − χ ) 0,5.10−3.55 (1 − 0,3) =0,009 (mm) = SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 60 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo Thế số liệu tìm vào cơng thức (6.1), ta có: K= 0,009 = 6,42 > 1,5 (thỏa mãn điều kiện) 0,0014 Vậy màng dầu bơi trơn hmin thoả mãn 6.2.TÍNH TỐN BƠM DẦU 6.2.1.Các thơng số bơm dầu Đường kính trục: d=15 (mm) Đường kính đỉnh răng: Dd=42 (mm) Đường kính chân răng: Dc=22 (mm) Chiều cao răng: h=10(mm) Đường kính vòng chia: Do =33(mm) Số răng: Z=10 Chiều dài răng: bc=39 (mm) 6.2.2 Tính lưu lượng bơm dầu Lượng dầu bôi trơn làm mát ổ trục phụ thuộc vào số ổ trục tổng diện tích ma sát Do dầu nhờn có nhiệm vụ làm mát ổ trục nên xác định lượng dầu nhờn qua ổ trục phương pháp tính tốn nhiệt ổ trượt Sau tổng hợp lại để tìm lưu lượng dầu cần cung cấp cho mặt ma sát động Cũng xác định lưu lượng dầu nhờn theo phương pháp tính cân nhiệt động Vì nhiệt lượng dầu nhờn tải phụ thuộc nhiều vào trạng thái nhiệt ổ trục, trạng thái nhiệt trạng thái công suất động Theo thực nghiệm: Qd = (0,015 ÷ 0,020).Qr Chọn Qd = 0,018.Qr Ở đây: Qd - Nhiệt lượng dầu nhờn đem Qr - Nhiệt lượng nhiên liệu cháy sinh Qr = = 632.Ne = ηe 632.85 = 1790666,7 0,3 (kcal/h) η e - Hiệu suất có ích động SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 61 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo η e = (0,25  0,350) Chọn ηe = 0,3 Suy ra: Qd =0,018.1790666,7 = 30441 (kcal/h) Lưu lượng cần thiết dầu bôi trơn cung cấp cho mặt ma sát Vd = Qd ρ Cd ∆t (6.4) Trong đó: ρ - Khối lượng riêng dầu ρ = 0,85 (kg/l) Cd -Tỷ nhiệt dầu nhờn Cd = 0,5 (kcal/kg OC) ∆ t = (10 15) (oC) Chọn ∆ t = 13 (oC) Thế số liệu vừa tìm vào cơng thức (6.4), ta có: Vb = 30441 = 550 (lít/h) 0,85.0,5.13 Để đảm bảo cung cấp đủ lượng dầu bơi trơn nói trên, bơm dầu thường phải cung cấp lưu lượng lớn gấp vài lần Do lưu lượng Vb bơm dầu là: Vb, = ( ÷ 3,5)Vd Động MAZDA WL TURBO động diesel hàng xylanh nên : Vb, = 3,0.Vd = 3,0.550 = 1650 (lít / h) Nếu xét đến hiệu suất bơm, lưu lượng lý thuyết bơm dầu xác định theo công thức: Vb = V 'b (lít / h) ηb (6.5) Ở : ηb : Hiệu suất cung cấp bơm dầu Chọn η b= 0,7 Vb = 1650 =2357 (lít / h) 0,7 SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 62 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo Từ kích thước thực tế bơm bánh ta áp dung công thức để tính tốn kiểm tra lưu lượng bơm dầu Căn vào thơng số kích thước bánh bơm dầu, xác định Vb theo cơng thức Vb = π.do.h.b.nb.60.10-6 (lít / h) (6.6) Ở đây: - d0 : Đường kính vòng chia (mm) - h : Chiều dày bánh (mm) - nb : Số vòng quay bơm dầu (vg/ph) - b: Chiều dài Thay giá trị tìm vào cơng thức (6.6), ta có: Vb=3,14.34.10.39.1200.60 10−6 =2997,8 (lít/h) Vậy vượt 6,4 % nằm pham vi cho phép 6.3 TÍNH TỐN KÉT LÀM MÁT DẦU Tính tốn két làm mát dầu bao gồm việc xác định bề mặt tản nhiệt để truyền nhiệt từ môi trường dầu môi trường xung quanh nước Xác định két làm mát dầu dựa sở lý thuyết việc truyền nhiệt Quá trình truyền nhiệt bao gồm giai đoạn Từ dầu đến mặt thành ống bên Q lmd = α F1 ( t d − tδ ) (J/s) Qua thành ống Q lmd = λ F1 ( t δ − t δ ) (J/s) δ Từ mặt thành ống đến nước Q lmd = α F2 ( tδ − t kk ) (J/s) Ở đây: - Q lmd : Nhiệt lượng động truyền cho dầu trình làm việc nhiệt lượng dầu dẫn qua két làm mát SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 63 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo - α : Hệ số tản nhiệt từ dầu đến thành ống - λ : Hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm ống - δ : Chiều dày thành ống - α : Hệ số tản nhiệt từ thành ống vào nước - F : Diện tích mặt tiếp xúc với dầu - F : Diện tích bề mặt tiếp xúc với nước - tδ , tδ : Nhiệt độ trung bình mặt ngồi mặt thành ống - t d , t kk : Nhiệt độ trung bình dầu làm mát tản nhiệt nước qua tản nhiệt Diện tích tản nhiệt cần thiết két làm mát dầu xácđịnh theo công thức: Qd Fk = K (t − t d d k ) (m) (6.7) Ở đây: - Fk : Diện tích làm mát dầu - Kd: Hệ số truyền nhiệt tổng quát dầu nhờn môi chất Động MAZDA WL TURBO có kiểu ống cong tạo dòng chảy xốy lốc nên Kd ≈ ( 700 ÷ 1000) (kcal/m h o C ) Chọn Kd = 700 (kcal/m h.o C ) Kd=700.4,178 (kcal/m h.o C )=2924,6 (KJ/m h.o C ) - td , tk : Nhiệt độ trung bình dầu két mơi chất cơng tác Chọn td = 85 ( 0C ) , tk = 45 ( 0C ) - Qd: Nhiệt lượng động truyền cho dầu Qd = Cd ρ Vk ( t dth − t mth ) (6.8) Trong đó: - Cd: Tỷ nhiệt dầu Cd = 0,5 (Kcal/kg o C ) - ρ : Khối lượng riêng dầu nhờn ρ = 0,85 (kg/l) - Vk: Lưu lượng dầu nhờn tuần hoàn két Vk = Vh = 0,198 (l/giây) SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 64 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo Thế số tìm vào cơng thức (6.8), ta có: Qd = 0,5.0,98.0.198.(85 - 30) = 4,628 (Kcal/giây) = 19377,48 (J/giây) Thế Qd vào cơng thức (6.7), ta có: Fk = 19377,48 = 0,12 (m ) 2924,6.55 6.4 TÍNH LƯỢNG DẦU TRONG CÁCTE Lượng dầu chứa cacte xác định cơng thức thực nghiệm sau: Vì động Diêzen ô tô nên : Vct= (0,1- 0,15) Ne Với Ne công suất động cơ.Ne = 85 (KW) Vct=0,12 85=10,2 (lít) CÁC HỎNG HĨC CỦA HỆ THỐNG BƠI TRƠN, CÁCH SỬA CHỮA VÀ BẢO DƯỠNG 7.1 ÁP SUẤT DẦU BƠI TRƠN GIẢM - Có thể dầu đuờng ống dẫn dầu bị rò, bơm dầu ổ trục khuỷu trục cam bị mòn - Mức dầu cacte thấp, không đủ dầu cung cấp Dầu q lỗng khơng phù hợp - Van giảm áp bơm bị kẹt vị trí mở, dầu khơng cung cấp cho hệ thống - Độ nhớt dầu thấp, dầu bị lọc qua khe trục - Động nóng làm giảm độ nhớt dầu 7.2 ÁP SUẤT DẦU BƠI TRƠN TĂNG Áp suất dầu bơi trơn tăng thường xảy ra, trường hợp có đường ơng dẫn dầu bị tắc Sử dụng dầu có độ nhớt cao Van giảm áp bị kẹt vị trí đóng Đồng hồ báo áp suất dầu bị hỏng SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 65 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo 7.3 HỎNG BƠM DẦU Bơm dầu hỏng gây nên giảm áp suất hệ thống bôi trơn làm giảm lưu lượng bơm dầu Các dạng hỏng bơm dầu: - Các bánh bơm bị mòn, tróc rổ - Mặt làm việc bên thân bơm bị mòn - Van điều chỉnh áp suất dầu bôi trơn bị mòn - Lổ, bệ van bị mòn, xước, lổ ren bị hỏng - Các bạc lót gối đỡ trục bị mòn - Lò xo van giảm áp bị yếu gãy - Thân bơm bị nứt, vỡ 7.4 HỎNG LƯỚI LỌC VÀ BẦU LỌC 7.4.1.Các dạng hỏng - Lưới lọc đặt đường ống hút thường bị thủng tắc lỗ lưới - Thân bầu lọc bị bứt vặn bị cháy hỏng 7.4.2.Sửa chữa Nếu lưới lọc bị tắc đem ngâm vào xăng thời gian, sau dó súc rửa thổi khí nén Bầu lọc bị tắc ta thường thay bầu lọc 7.5 HỎNG KÉT LÀM MÁT 7.5.1 Các dạng hỏng Đường ống ruột két bị bẩn, tít Két làm mát bị thủng 7.5.2 Sửa chửa Ống làm mát bị bẩn, tít thơng que thơng với khí nén dầu hỏa Két bị thủng thi dùng phương pháp hàn đắp 7.6 CÁC NGUYÊN NHÂN KHÁC ĐẾN HỎNG HỆ THỐNG BƠI TRƠN 7.6.1 Thiếu dầu bơi trơn Có ba yếu tố ảnh hưởng đến tiêu hao dầu Tốc độ động SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 66 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo Tốc độ cao tạo nhiệt độ cao hạ thấp nhiệt độ dầu, làm cho dầu bôi trơn co thể vào buồng cháy động Tốc độ cao gia tăng độ ly tâm thành xylanh tăng lên Tốc độ động cao làm cho vòng dầu piston bị rung, lắc nên dầu qua vòng dầu vào buồng đốt Sự làm kín động Khi đệm kín bị hư hỏng dầu rò rỉ ngồi Có thể dùng thuốc nhuộm chovào dầu dùng đèn cực tím chiếu lên động để xác định nơi rò rỉ Sự mài mòn động Khi chi tiết động bị mòn, tiêu hao dầu gia tăng Các bạc lót bị mòn làm văng nhiều dầu lên thành xylanh Các xylanh bị mòn ngăn cản hoạt động bình thường vòng dầu, chúng khơng thể gạt hết dầu bám thành xylanh Làm cho dầu vào buồng cháy bị đốt cháy tạo thành muội than buồng cháy động 7.6.2.Thừa dầu bôi trơn 7.6.3.Dầu đen, dầu cặn bẩn nhiều mạt kim loại Do khí cháy lọt xuống cácte Muội than đóng nhiều đỉnh piston Dùng nhiên liệu có nhiều tro Các bạc trục khuỷu, trục cam, đệm vòng chns dọc trục bị mài mòn cào xước có khe hở lớn Các nguyên nhân ảnh hưởng lớn đến chất lượng bơi trơn cúa động làm nóng máy, tăng nhanh hao mòn cho động làm giảm công suất máy 7.7 BẢO DƯỠNG Kiểm tra mực dầu: Đậu xe nơi phẳng, tắt máy đợi vài phút để dầu trở máng dầu Tháo que thăm dầu lau Cắm que thăm dầu trở vào lấy xem mực dầu bám que để biết có cần thiết thêm dầu hay khơng Chú ý tình trạng dầu để xác định xem có bị bẩn, lỗng hay đặc Có thể nhỏ vài giọt dầu lên ngón tay miết hai ngón tay vào để biết dầu có bụi hay khơng Thay dầu: SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 67 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo Thay bị nhiễm bẩn Dầu bơi trơn động trở nên bẩn hình thành muội than buồng đốt Sự nhiễm dầu xảy hạt bụi nhỏ qua lọc khí hạt kim loại mài mòn động Mặc dù lọc dầu lọc hạt nhỏ khơng thể lọc hồn tồn Các nhà sản xuất xe ôtô thường giới thiệu cho khách hàng (bằng tài liệu kèm theo) lịch trình thay dầu bôi trơn Tuy nhiên, thời hạn thay dầu phụ thuộc chủ yếu vào tình trạng sử dụng xe Những cơng việc bảo dưỡng khác: Lọc dầu thay định kỳ theo hướng dẫn nhà sản xuất Thường lọc dầu thay lần thay dầu sau vài lần thay dầu Nói chung phụ thuộc vào điều kiện sử dụng xe Bơm dầu không cần thiết phải bảo dưỡng điều kiện vận hành bình thường Nếu bơm bị mòn, khơng giữ áp lực tháo bơm để sửa chữa thay Van an tồn áp lực khơng khuyến khích điều chỉnh sửa chữa, khơng hoạt động tốt nên thay Các thiết bị báo áp lực dầu không cần thiết bảo dưỡng, chúng hư hỏng thay thiết bị KẾT LUẬN Qua đề tài ” Khảo sát hệ thống bôi trơn động MAZDA WL TURBO” Em có nhận xét sau: Bơm dầu sử dụng động MAZDA WL TURBO loại bơm bánh cấp, dẫn động trục khuỷu với ưu điểm sau: kết cấu bơm gọn nhẹ, lưu lượng lớn, độ an toàn cao Bầu lọc sử dụng động loại bầu lọc tổ hợp, có lõi lọc giấy Có ưu điểm lọc cặn bẩn, vừa làm nhiệm vụ lọc thô lọc tinh Đây loại bầu lọc có độ an tồn tin cậy cao Đáp ứng yêu cầu làm việc khắc khe hệ thống bơi trơn Có kết cấu nhỏ gọn, bảo dưỡng, sữa chữa không cần thay phần tử lọc Động sử dụng két làm mát dầu nhờn nước làm việc dựa nguyên lý trao đổi nhiệt Loại két có kết cấu nhỏ gọn, khả làm mát tốt SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 68 Trang Đồ án tốt nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo Qua đề tài này, giúp cho em củng cố lại kiến thức học, hệ thống bôi trơn động Mặc dầu, với nổ lực thân với giúp đỡ, hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Xuân Tuyến, kiến thức lẫn kinh nghiệm thực tế hạn chế Do vậy, q trình thực khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong bảo tận tình q thầy mơn Em xin chân thành cảm ơn ! SVTH: Nguyễn Văn Tâm - Lớp 02C4 69 Trang ... nghiệp Khảo sát hệ thống bôi trơn động Mazda WL Turbo Hệ thống bơi trơn động đốt có bốn nhiệm vụ sau đây: 3.1.1 Bơi trơn bề mặt ma sát, làm giảm tổn thất ma sát Hệ thống bôi trơn loại động đốt... Khi bôi trơn cưỡng (đặc biệt dùng hệ thống bôi trơn cưỡng cácte khô hệ thống có tản nhiệt) dầu ln ln lọc làm nguội thời gian sử dụng dài 4.KHẢO SÁT HỆ THỐNG BÔI TRƠN TRÊN ĐỘNG CƠ MAZDA WL TURBO. .. cứu, người ta phân động đốt làm nhiều hệ thống như: hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát, hệ thống nhiên liệu hệ thống có tầm quan trọng định Trong đó, hệ thống bơi trơn hệ thống động đốt Trong q