Đang tải... (xem toàn văn)
luận văn, tiến sĩ, thạc sĩ, báo cáo, khóa luận, đề tài
-1- Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học nông nghiệp I Lơng văn tiến Nghiên cứu ứng dụng thay thế động cơ diezel Nissan FD42 cho động cơ xăng V8 lắp trên xe ôtô tải ZIL 130 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Hà nội 2005 -2- Mở đầu Sự phát triển của x hội loài ngời hay sự văn minh của nhân loại đợc đánh giá bằng nhiều chỉ tiêu trong đó có đánh giá mức độ hiện đại của cơ sở vật chất hạ tầng nh nhà cửa đờng xá cầu cống và những phơng tiện đi lại, phơng tiện thông tin liên lạc. Từ khi ôtô ra đời nó giúp cho x hội loài ngời càng phát triển rất nhanh, ôtô chở ngời, ôtô chở vật t hàng hoá, thiết bị máy móc, ôtô phục vụ trong xây dựng, ôtô phục vụ trong giao thông vận tải, ôtô phục vụ trong du lịch, ôtô phục vụ trong vụ quân đội, có thể nói ôtô phục vụ tất cả các ngành trong nền kinh tế quốc dân Sự ra đời của ôtô gắn liền với sự ra đời của động cơ đốt trong. Trớc khi động cơ đốt trong ra đời đ có một loạt các động cơ khác dùng nguồn động lực khác nh: - Guồng chạy bằng sức nớc xuất hiện đầu thế kỷ 18. - Máy chạy bằng sức gió cho máy xay bột do nhà sáng chế Nga Bôzunốp chế tạo năm 1765. - Năm 1784 ữ 1790 nhà khoa học Anh tên là Jêm Oát sáng chế ra máy hơi nớc đầu tiên, sau đó thế kỷ thứ 19 tua bin hơi nớc ra đời ở Anh. - Năm 1799 một ngời Anh tên là Ber đ sáng chế ra đợc động cơ đốt trong chay bằng hỗn hợp khí than đợc trng cất từ gỗ. Cũng thời gian đó loại động cơ của Licôlôp sáng chế năm 1797 đợc sử dụng rộng ri vì có u điểm: nén khí trớc khi đa vào xi lanh nên hiệu suất động cơ đợc tăng lên. - Năm 1896 nhà bác học Đức Diezel phát minh ra loại động cơ tự cháy do nén khi ở điều kiện áp suất cao, theo nguyên lý nhiên liệu Diezel phun vào tự bốc cháy sinh công. Từ đó đến nay loại động cơ này không ngừng đợc cải tiến và hoàn chỉnh tiến đến mức hoàn hảo nh ngay nay. Động cơ này đợc -3- gọi là động cơ Diezel. - Nh vậy so với các loại động cơ khác: động cơ gió, động cơ hơi nớc, động cơ đốt trong ra đời muộn hơn nhng do có nhiều u điểm nh kích thớc nhỏ gọn, hiệu suất cao nên nó đợc sử dụng rộng ri trong tất cả các ngành của nên kinh tế quốc dân nh trong công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vân tải, du lich, quốc phòng và trong đời sống sinh hoạt hàng ngày. Từ khi động cơ đốt trong ra đời, con ngời ứng dụng thành tựu khoa học này chế tạo ôtô. Những năm đầu của thế kỷ 20 ôtô ra đời, lúc đầu nó chỉ chạy đợc hơn mời km/giờ. Sau vài chục năm hàng loạt ôtô ra đời trên khắp thế giới với đủ các kiểu dáng kích thớc và công suất khác nhau . Từ khi ôtô ra đời nó đóng vai trò hết sức quan trọng, ôtô là phơng tiện chính của giao thông đờng bộ. Giao thông vận tải là huyết mạch của các ngành kinh tế, nó nối liền giữa khu vực sản xuất, khu vực tiêu dùng, thành thị với nông thôn, miền xuôi với miền ngợc Có thể nói giao thông vân tải là mạch máu của nền kinh tế quốc dân, có liên quan trực tiếp đến sự phát triển của các ngành trong nền kinh tế quốc dân và các hoạt động x hội. Trong các hình thức vận tải nh: vận tải ôtô vận tải đờng thuỷ, vận tải hàng không vận tải đờng ống thì vận tải ôtô là một hình thức vận tải quan trọng, chiếm trên 80% tổng khối lợng vận tải. ở Việt Nam hiện nay, ôtô của các nớc x hội chủ nghĩa nh của Liên Xô cũ vẫn còn khá nhiều nh: xe ZIL 130, xe GAZ 53, xe UAZ 469. Các xe này vẫn là phơng tiện đắc lực để vận tải, đặc biệt là để để đào tạo lái xe. Với loại ôtô tải ZIL 130 do Liên Xô sản xuất sử dụng tại Việt Nam, sau thời gian dài sử dụng, chất lợng động cơ đ giảm sút nhiều. Việc thay động cơ là một điều cần thiết nhằm đảm bảo khả năng hoạt động cho phơng tiện. Do tiêu hao nhiên liệu của động cơ xăng lắp trên xe ZIL 130 cho 100 km lại lớn hơn nhiều lần so với động cơ Diezel Nissan FD 42 với công suất tơng đơng (30,5 lít xăng cho xe ZIL 130 nguyên thuỷ trong khi đó, chỉ có 14 lít dầu Diezel cho xe đ cải hoán). Vì vậy, quá trình dạy nghề lái xe của -4- Trờng phải chi phí cho học sinh về nhiên liệu là rất lớn. Do giá nhiên liệu (xăng) ngày một cao nên việc thay thế các loại xe chạy xăng thành chạy dầu (động cơ Diezel) rất có ý nghĩa đối với việc tiết kiệm nhiên liệu, giảm giá thành sản xuất. Để đáp ứng yêu cầu trên, chúng tôi thực hiện đề: Nghiên cứu ứng dụng thay thế động cơ Diezel Nissan FD42 cho động cơ xăng V8 lắp trên xe ô tô tải ZIL 130. Mục đích của đề tài: Nghiên cứu đặc tính kỹ thuật của một số loại động cơ Diezel để chọn ra một loại động cơ có đặc tính kỹ thuật phù hợp nhất thay cho động cơ xăng lắp trên xe tải ZIL 130. ý nghĩa của đề tài ý nghĩa khoa học: xây dựng cơ sở lý thuyết để tìm ra phơng pháp chung cho việc cải tạo và thay thế các loại động cơ Diezel cho động cơ xăng đang lắp trên một số loại xe tải. ý nghĩa thực tiễn: áp dụng cấu trúc hợp lý, tiên tiến nhằm đạt kết quả cao và thay thế cho loại động cơ ôtô đang dùng nhiên liệu xăng với chi phí cao bằng động cơ dùng nhiên liệu Diezel với chi phí thấp hơn. -5- Chơng 1 Tổng quan 1.1. Tổng quan về nền công nghiệp ôtô Việt Nam Sau hơn 10 năm ra đời, ngành công nghiệp ôtô Việt Nam đ có những bớc phát triển đáng kể, đặc biệt trong vài năm trở lại đây có sự tăng trởng cao về số lợng và chất lợng (theo thống kê năm 2001 ôtô tăng 40%, xe máy tăng 200%). Theo số liệu của Cục Đăng kiểm Việt Nam, tính đến ngày 31/12/2004 số xe ôtô đăng ký lu hành trên toàn quốc là 523.509 chiếc. Đến tháng 4/2005 số xe đang lu hành là 548.934 chiếc Dự báo trong giai đoạn 2001 ữ 2010, số lợng tăng thêm hàng năm là 12% thì năm 2010 ở Việt Nam số xe ôtô đăng ký lu hành sẽ là 1.100.000 xe. Từ đó ta thấy tổng nhu cầu ôtô vào năm 2010 sẽ khoảng 120.000 ữ 130.000 xe/năm. Trong đó: - Nhu cầu xe con chiếm 45 ữ 50%, tức khoảng 54.000 ữ 60.000 xe/năm; - Nhu cầu xe thơng dụng 50 ữ 55%, tức khoảng 60.000 ữ 66.000 xe/năm. - Tỷ lệ tăng trởng trung bình của xe con hàng năm là 6,7%, xe thơng dụng là 18%, từ đó ta thấy năm 2005 nhu cầu ôtô Việt Nam hàng năm là 81.000 xe/năm, trong đó 80% là xe thơng dụng (63.000 xe/năm) [5]. Với xu thế tất yếu theo hớng hội nhập vào nền kinh tế thế giới, ngành công nghiệp ôtô Việt Nam sẽ từng bớc trở thành một phần của ngành công nghiệp ôtô thế giới với 5 ữ 6 trung tâm ôtô hàng đầu. Do vậy, các nhà cung ứng ở Việt Nam cũng cần phải định hớng cung ứng và tiếp nhận sự hỗ trợ từ các trung tâm này thì mới đón đầu đợc sự phát triển về khoa học, công nghệ, mô hình quản lý tiên tiến trên thế giới và tạo ra những sản phẩm chi tiết có chất lợng cao đáp ứng nhu cầu của ngời tiêu dùng trong vòng 10 ữ 20 năm -6- nữa mà không phải đầu t xây dựng mới sau mỗi 3 ữ 5 năm. Đặc biệt là các sản phẩm đáp ứng tiêu chuẩn môi trờng tiên tiến phù hợp với xu thế phát triển của thời đại [5]. 1.2. Sự biến đổi trạng thái kỹ thuật của ôtô trong quá trình sử dụng 1.2.1. Những đặc trng của sự biến xấu trạng thái kỹ thuật của động cơ Trong quá trình sử dụng, các bộ phận và các chi tiết của động cơ dần dần thay đổi tính năng kỹ thuật theo thời gian sử dụng. Trạng thái kỹ thuật của động cơ luôn thay đổi theo chiều hớng xấu theo thời gian. Chất lợng khai thác động cơ sẽ bị giảm, biểu hiện dõ dệt bởi các đặc trng: a) Tính năng động học của động cơ: công suất của động cơ sẽ bị giảm, xe không đạt đợc tốc độ tối đa, thời gian gia tốc và qung đờng tăng tốc tăng lên, sức kéo của xe bị giảm sút; b) Tính năng kinh tế nhiên liệu: mức tiêu hao nhiên liệu của xe tăng lên (lít/1000km), lợng tiêu hao dầu nhờn trong động cơ tăng lên; c) Độ tin cậy của xe: khi làm việc, xe thờng xuyên có sự cố kỹ thuật, thời gian dừng xe để sửa chữa tăng lên; d) Chất lợng khí thải: màu sắc, thành phần khí xả không đạt tiêu chuẩn, gây ô nhiễm môi trờng. 1.2.2. Những nguyên nhân cơ bản gây biến xấu trạng thái kỹ thuật động cơ Có rất nhiều nguyên nhân gây nên sự thay đổi trạng thái kỹ thuật của động cơ theo chiều hớng xấu, nhng có thể kể đến một số nguyên nhân chính sau: a) ảnh hởng của điều kiện làm việc Các quá trình công tác xảy ra trong tất cả các bộ phận của động cơ có liên hệ mật thiết với nhau và đều kiên quan với một hoặc một số dạng năng lợng nhất định nh: cơ năng, nhiệt năng, áp năng của chất lỏng, chất khí -7- Quá trình thay đổi tính năng kỹ thuật của các bộ phận trong động cơ thể hịên dới hình thức thay đổi các dạng năng lợng nói trên, trong điều kiện làm việc bình thờng đều do nguyên nhân mài mòi các bề mặt làm việc và sự suy giảm độ bền do các quá trình hoá lý gây lên. Chúng ta đ biết khi hai chi tiết chuyển động tơng đối với nhau, trên các bề mặt làm việc của chúng xuất hiện lực ma sát. Do ma sát tiêu hao năng lợng vô ích và làm mài mòn các bề mặt tiếp xúc, làm tăng khe hở mối ghép. Nhiều công trình đ thực hiện các thí nghiệm và thu đợc kết quả chứng tỏ rằng, ngay trong các ôtô hiện đại, công ma sát vẫn còn tiêu hao tới hơn 20% công suất của động cơ, đó là một tổn hao rất đáng kể, ảnh hởng đến hiệu suất có ích của động cơ. Mặt khác, ma sát là nguyên nhân chính gây ra hiện tợng mài mòn các chi tiết máy và kéo theo nó là sự biến đổi theo chiều hớng xấu đi tính năng kỹ thuật của các chi tiết và bộ phận máy. Độ hao mòn là kết quả của sự mài mòn thể hiện ở sự thay đổi kích thớc nguyên thuỷ của chi tiết máy. Đó là quá trình không thuận nghịch, độ mài mòn diễn biến theo thời gian và điều kiện sử dụng. b) ảnh hởng của điều kiện công nghệ, chế tạo Bao gồm đặc điểm kết cấu, chất lợng của vật liệu và gia công chế tạo. Sự thay đổi trạng thái kỹ thuật của các bộ phận trong động cơ, ngoài nguyên nhân nói ở trên, phần lớn còn do chịu ảnh hởng của điều kiện chế tạo và lắp ghép. Càng thu hẹp miền dung sai lắp ghép thì ảnh hởng của điều kiện chế tạo và lắp ghép đối với sự thay đổi trạng thái kỹ thuật càng ít. Tuy nhiên điều này lại làm tăng giá thành sản phẩm. Sự hoàn thiên không ngừng về kết cấu của động cơ và các chi tiết cũng làm tăng tuổi thọ của động cơ. Chất lợng vật liệu chế tạo các chi tiết có ảnh hởng lớn tới tính chịu mòn và tuổi thọ của nó. Ngày nay nhiều loại vật liệu mới nh: chất dẻo, gốm, cao phân tử, đợc sử dụng trong ngành chế tạo ôtô, đồng thời các nhà chế tạo còn sử dụng nhiều loại vật liệu hợp kim có độ bền -8- cao, các chế độ nhiên luyện, gia công cơ khí ở trình độ cao để chế tạo những chi tiết quan trọng, làm việc ở những chế độ khắc nghiệt Vì vậy, để hạn chế thấp nhất những h hỏng có thể xẩy ra trong quá trình sử dụng, các chi tiết, bô, phận máy của động cơ đều phải đợc chế tạo có độ chính xác cao, các mối ghép đảm bảo miền dung sai cho phép, việc thiết kế đảm bảo tối u cho quá trình gia công. c) ảnh hởng của điều kiện sử dụng Điều kiện sử dụng đặc trng bởi hai yếu tố là môi trờng sử dụng và trình độ sử dụng. Môi trờng sử dụng ở đây bao gồm hai khía cạnh: Thứ nhất là ảnh hởng của điều kiện khí hậu, địa hình tại nơi sử dụng, mức độ ăn mòn của chi tiết kim loại, khả năng thích hợp hay không thích hợp của các bộ phận, chi tiết đối với môi trờng hiện tại nh: nhiệt độ, độ ẩm, mật độ bụi, Thứ hai là điều kiện làm việc của động cơ và tổng thành ở khu vực nào đó là nhiều thời gian hay ít thời gian, ở chế độ bảo dỡng, sửa chữa ra sao, chế độ khai thác và vật liệu khai thác có đúng theo quy định hay không. Trình độ sử dụng phải kể đến yếu tố tác động của ngời lái xe, tuổi thọ của xe nói chung và của động cơ nói riêng hoàn toàn phụ thuộc vào tinh thần trách nhiệm, trình độ sử dụng của ngời lái xe. d) ảnh hởng của dầu nhờn Chất lợng của dầu nhờn có ảnh hởng rất lớn đến trạng thái ma sát giữa các bề mặt làm việc, do đó ảnh hởng đến cờng độ mài mòn của các chi tiết của động cơ. Các tính năng lý - hoá quan trọng của dầu nhờn có ảnh hởng lớn đến độ mài mòn là độ nhớt, độ axít, tạp chất cơ học và nớc, thành phần tro, tính nhờn, Độ nhớt của dầu nhờn thể hiện tính năng lu động của nó. Dầu có độ nhớt càng lớn thì càng khó lu động, ma sát càng lớn. Ngợc lại, dầu có độ nhớt càng nhỏ, càng long, khó hình thành màng dầu bôi trơn nên ma sát ở cổ trục cũng lớn. Chính vì vậy, mỗi loại động cơ đều quy định sử dụng dầu bôi trơn riêng, phù hợp với điều kiện làm việc của nó. -9- e) ảnh hởng của chế độ và nội dung bảo dỡng kỹ thuật Chế độ bảo dỡng kỹ thuật và sửa chữa định kỳ, chu kỳ và nội dung bảo dỡng kỹ thuật có ảnh hởng lớn đến cờng độ thay đổi trạng thái kỹ thuật. Theo kết quả thống kê cho thấy, chu kỳ sửa chữa phụ thuộc vào chu kỳ thay dầu bôi trơn, bơm mỡ, Các quy luật của quá trình thay đổi trạng thái kỹ thuật của ôtô có thể chia ra ba nhóm chính: - Các quy luật của nhóm thứ nhất đợc đặc trng bởi quá trình biến đổi tính năng kỹ thuật theo thời gian sử dụng nh các quy luật về mài mòn chi tiết máy, quy luật đóng bám cặn bẩn trong hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn, Nghiên cứu những quy luật này phải tiến hành trên từng xe, từng nhóm xe và thời gian quy định. - Các quy luật của nhóm thứ hai đợc đặc trng bằng sự tản mạn tất nhiên của các thông số trạng thái kỹ thuật trong thời điểm hoặc cự ly hành trình nào đó. Đó là những trị số cá biệt của các đại lợng ngẫu nhiên. Khi nghiên cứu những quy luật này nhất thiết phải chú ý đến sự phân bố (hàm phân bố) của các đại lợng ngẫu nhiên này. Thí dụ xác suất của chu kỳ phát sinh sự cố của một cụm máy nào đó, hoặc sự xuất hiện thông số cá biệt của tính năng kỹ thuật của cụm máy. - Các quy luật của nhóm thứ ba đợc đặc trng bởi sự phát sinh và khắc phục các h hỏng, sự cố kỹ thuật của ôtô hoặc của một cụm máy nào đó. Thông số cơ bản của các quy luật nhóm thứ ba là thông số dòng sự cố, xác định bằng số lợng các h hỏng (mật độ sự cố) trong một đơn vị thời gian khác đơn vị hành trình. Mật độ sự cố có thể xác định bằng công thức sau: 1 1 2 1 .( ) m h N l l = (1-1) Trong đó, h 1 : mật độ sự cố trong khoảng hành trình (l 2 l 1 ); (l 2 l 1 ): khoảng hành trình; -10- m 1 : tổng sự cố trong N đối tợng khảo sát; N: tổng số đối tợng khảo sát (xe hoặc cụm máy). Nghiên cứu quy luật của nhóm thứ ba này có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với việc tổ chức bảo dỡng và sửa chữa, đối với việc lập kế hoạch, tính toán lợng phụ tùng dự trữ cũng nh dối với việc lựa chọn công nghệ, kỹ thuật bảo dỡng, sửa chữa hay thay thế động cơ ôtô [6,18]. 1.3. Kiến thức chung về ôtô 1.3.1. Phân loại Ôtô là phơng tiện vận tải tự hành, dùng để vận chuyển hàng hoá, ngời và để hoàn thành những nhiệm vụ riêng. Tuỳ theo công dụng và công việc cần hoàn thành, ôtô chia làm các loại: Ôtô vận tải: dùng để vận chuyển hàng hoá. Ôtô vận tải có thể có thùng xe và sử dụng nh là phơng tiện vận chuyển vạn năng để chuyên chở những hàng hoá khác nhau và có thể là loại chuyên dùng có thùng xe thích hợp để chuyên chở những hàng hoá nhất định. Ngoài loại thùng xe ra, ôtô vận tải còn đợc phân loại theo trọng lợng và tính việt d. Ôtô hành khách: gồm có ôtô du lịch, dùng để vận chuyển từ 1 đến 6 hành khách và xe ôtô buýt để vận chuyển công cộng. Tuỳ theo công dụng, ôtô còn có ôtô buýt liên tỉnh và ôtô buýt thành phố. Ôtô du lịch đợc xếp vào một nhóm riêng. Tuỳ theo lợng chở khách, ôtô buýt chia ra ôtô buýt có sức chứa bé, trung bình và lớn. Ôtô chuyên dùng: dùng để hoàn thành một nhiệm vụ nào đó. Loại ôtô gồm: ôtô chữa cháy, ôtô cứu thơng, ôtô phun nớc, ôtô có thang, ôtô sửa chữa và những ôtô khác. Các ôtô đua dùng cho các cuộc đua thể thao đợc xếp vào một nhóm riêng 1.3.2. Cấu tạo chung của ôtô Ôtô gồm có các cụm máy và tổng thành, hợp thành ba phần chính là sátxi, thân xe và động cơ. . đáp ứng yêu cầu trên, chúng tôi thực hiện đề: Nghiên cứu ứng dụng thay thế động cơ Diezel Nissan FD42 cho động cơ xăng V8 lắp trên xe ô tô tải ZIL 130. . nhiệm vụ nào đó. Loại tô gồm: tô chữa cháy, tô cứu thơng, tô phun nớc, tô có thang, tô sửa chữa và những tô khác. Các tô đua dùng cho các cuộc đua thể
