Đồ án động cơ 4 kỳ trung tốc hãng man

Ngày nay cùng với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật, nền công nghiệp đóng tàu nước ta đang có những bước phát triển mạnh mẽ. Chúng ta đã đóng và hạ thủy thành công những con tàu với tải trọng hàng chục ngàn tấn và đang bắt tay vào việc đóng những con tàu tải trọng lên đến hàng trăm nghìn tấn. Và cũng chính vì lí do đó mà yêu cầu nắm vững về đặc điểm cấu tạo cũng như tính năng kỹ thuật, việc vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa các động cơ có công suất lớn được trang bị trên tàu là rất quan trọng. Đề tài “ Động cơ 4 kỳ trung tốc hãng MAN ”.

TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ DIESEL CHO TÀU THỦY

Giới thiệu chung về động cơ

1.1 Sơ lược về hãng MAN B&W DIESEL:

Man B&W Diesel có hơn 100 năm kinh nghiệm về lĩnh vực tàu thủy và máy thủy Là nhà chế tạo động cơ Diesel thành công trong lịch sử

Trong lĩnh vực kinh doanh, Man B&W chuyên sản xuất các loại động cơ Diesel 2 kỳ, 4 kỳ với các mức tốc độ thấp, trung bình và cao, đáp ứng đa dạng nhu cầu vận hành Công ty còn cung cấp các loại máy tuabin tăng áp, chân vịt biến bước nhằm nâng cao hiệu suất hoạt động của tàu thuyền Với chất lượng vượt trội và công nghệ tiên tiến, sản phẩm của Man B&W luôn đảm bảo độ bền cao và tối ưu hóa hiệu quả vận hành trong ngành hàng hải.

Với mục tiêu mở rộng thị trường, Man B&W Diesel liên tục phát triển và mở rộng hoạt động trên toàn cầu, với văn phòng và nhà máy sản xuất tại Đức, Mỹ, Đan Mạch, Úc, Hồng Kông và Singapore Tại Việt Nam, Man B&W đã thiết lập văn phòng đại diện để tăng cường sự hiện diện và phục vụ khách hàng trong khu vực.

- Địa chỉ văn phòng: 93 Lý Tự Trọng, Q1, Tp Hồ Chí Minh

- Email: dhk@hcm.vnn.vn Dưới đây giới thiệu một số hình ảnh về hãng Man B&W

Cơ sở ManB&W tại Copenhagen-Đan Mạch

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019 3

Nhà máy MAN B&W tại Augsburg-Đức

1.2 Giới thiệu chung về dòng động cơ L23/30H:

➢ 23/30 : Tỉ số đường kính xi lanh và hành trình piston

Động cơ diesel bốn xi-lanh tăng áp, hoạt động theo nguyên lý pít-tông truyền động với đường kính xi lanh 225 mm và hành trình 300 mm, có tốc độ trục khuỷu từ 720 đến 900 vòng/phút Thiết kế động cơ phù hợp cho các loại xi-lanh thẳng hàng từ 5 đến 8 xi-lanh, với hệ thống tuabin khí lưu lượng hướng tâm và máy nén cùng dòng chảy để tối ưu hóa hiệu suất Bộ điều khiển lambda tích hợp giúp nâng cao khả năng đáp ứng tải và kiểm soát chỉ số dầu nhiên liệu trong quá trình khởi động cũng như chuyển đổi tải, từ đó giảm thiểu khí thải và khói bụi, đồng thời tiết kiệm nhiên liệu hiệu quả hơn Hệ điều hành động cơ tích hợp thống đốc khí cho phép thực hiện các bước tăng tải lên đến 50% một cách nhanh chóng, đảm bảo vận hành linh hoạt và tiết kiệm năng lượng.

Mặt cắt ngang của họ động cơ L23/30H

1 Cácte ; 2 Bệ máy ; 3 Thân máy ; 4 Bầu góp khí xả

5 Cơ cấu phân phối khí ; 6 Piston ; 7 Thanh truyền ; 8 Trục khuỷu

Thông số kĩ thuật của động cơ

3 Đường kính xi lanh: D = 225 mm

8 Công suất tối đa: 1050 KW

KẾT CẤU ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY

Kết cấu các bộ phận động cơ

1.1 Phần tĩnh của động cơ: a) Bệ máy:

Bệ máy là nền móng cho động cơ và còn là cácte chứa dầu nhờn bôi trơn

Bệ máy liên kết chắc chắn thân động cơ với các chi tiết cố định và chịu đựng các lực tác dụng từ các bộ phận chuyển động Bệ máy có độ bền và độ cứng vững phù hợp để chịu lực uốn theo chiều dọc, đảm bảo sự ổn định và an toàn hoạt động của động cơ Đặc biệt, bệ máy của động cơ 6L23/30H được thiết kế đúc thành một khối liền mạch, tăng cường độ bền và độ chính xác trong vận hành.

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019 6 b) Ổ đỡ chính trục khuỷu:

Các ổ đỡ chính động cơ được làm từ gang Nó là rắn và được thiết kế rất cứng chắc

Các thanh giằng kéo dài từ mép dưới của đế treo nhằm tăng cường độ ổn định của ổ đỡ và đảm bảo kết cấu vững chắc Vỏ ổ trục của ổ trục khuỷu được liên kết chặt chẽ với các thành phần khác thông qua các thanh giằng ngang, tăng cường độ cứng và độ bền của hệ thống Ổ đỡ và vỏ giảm chấn rung được tích hợp trong hộp trục khuỷu, giúp giảm thiểu rung động và tối ưu hoá hiệu suất hoạt động của máy.

Kết cấu thân máy và ổ đỡ treo Kết cấu ổ đỡ chính, bệ và khung máy

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019 7 c) Sơ mi xi lanh:

Sơ mi xi lanh được chế tạo từ gang đặc biệt, với vòng đệm bằng than chì hình cầu ở phần trên nhằm tăng độ kín và giảm ma sát Phần thấp của sơ mi xi lanh được dẫn hướng chính bởi màng ngăn của trục khuỷu, đảm bảo hoạt động trơn tru và chính xác của động cơ Ngoài ra, còn có vòng trên cùng nằm trên cổ sơ mi xi lanh nhằm giữ cố định và ngăn tràn dầu, góp phần nâng cao hiệu suất vận hành của động cơ.

Việc phân chia thành ba thành phần chính – sơ mi xi lanh, vòng đệm và vòng trên cùng – giúp tối ưu hóa thiết kế, giảm thiểu biến dạng và nâng cao khả năng làm mát cho các bộ phận Các thành phần này còn đảm bảo duy trì nhiệt độ tối thiểu, từ đó cải thiện hiệu suất và độ bền của hệ thống Phương pháp phân chia này mang lại sự linh hoạt trong thiết kế và tối ưu hóa khả năng làm mát, giúp các bộ phận hoạt động ổn định trong điều kiện khắc nghiệt.

Sơ mi xilanh, vòng dự phòng và vòng hàng đầu đóng vai trò quan trọng trong hệ thống động cơ Sự kết hợp giữa vòng trên và piston giúp đảm bảo hoạt động hiệu quả và bền bỉ của động cơ Nắp xy lanh, nằm ở rìa của nắp, có các van dầu thử giữa các van đầu vào và đầu ra, được chèn trong tay áo làm mát bằng nước để duy trì nhiệt độ tối ưu cho buồng đốt.

Các kết nối giữa nắp xilanh và ống xả, cùng các kết nối trong hệ thống khí nạp và nguồn cấp nước làm mát, đều được thực hiện dễ dàng nhờ các thao tác đóng nhanh hoặc sử dụng kết nối kẹp và cắm Công nghệ này giúp giảm thời gian lắp đặt và bảo trì, nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống Việc sử dụng các kết nối linh hoạt và an toàn đảm bảo sự ổn định và bền bỉ của máy móc trong quá trình vận hành.

Nắp xi lanh với van đầu vào và đầu ra cũng như van phun và van dầu đánh lửa Đầu xi lanh có van và phần ống khí nạp

1.2 Phần động của động cơ: a) Piston:

Piston gồm hai phần chính: phần dẫn hướng piston được làm từ sắt graphit hình cầu giúp đảm bảo độ bền và chịu áp lực cao, trong khi phần đỉnh piston được rèn từ vật liệu chất lượng cao để tăng cường khả năng chịu nhiệt và va đập Thiết kế vật liệu và cấu trúc của piston giúp đảm bảo khả năng chống chịu áp lực đánh lửa mạnh mẽ, đồng thời cho phép khe hở xuyên tâm của vòng piston hoạt động hiệu quả.

Các kết cấu đặc biệt của đỉnh piston được thiết kế giúp làm mát hiệu quả nhờ vào hiệu ứng lắc bên trong và bên ngoài, cùng với hàng lỗ khoan làm mát bổ sung ở phía ngoài Nhờ đó, nhiệt độ được kiểm soát tốt, giảm thiểu nguy cơ ăn mòn ướt trong các rãnh vòng của piston, nâng cao độ bền và hiệu suất hoạt động của động cơ.

Piston được làm mát hiệu quả nhờ hệ thống dầu được dẫn qua thanh nối, giúp duy trì nhiệt độ tối ưu trong quá trình vận hành Dầu chuyển từ thanh nối đến phần trên của piston thông qua một phễu đặt trên ổ bi lò xo trượt dọc theo đường viền ngoài của mắt thanh nối, đảm bảo phân phối dầu đều Đỉnh và phần dẫn hướng piston đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát chuyển động của piston, giảm ma sát và mài mòn Để kín piston khỏi sơ mi xi lanh, hệ thống sử dụng ba vòng kín gồm vòng kín khí và vòng kín dầu, trong đó vòng kín khí đầu tiên có lớp phủ chrome-gốm giúp chịu nhiệt cao và chống mài mòn, còn các vòng còn lại được mạ chrome để tăng khả năng chống mài mòn và làm mát hiệu quả, giúp duy trì độ kín khí và dầu tối ưu trong quá trình hoạt động.

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019 10 c) Thanh truyền:

Thanh truyền động cơ 6L23/30H được sản xuất từ thép cacbon, sử dụng phương pháp rèn hoặc đúc để đảm bảo độ bền và độ chính xác cao Đầu trên và đầu dưới của thanh truyền được chế tạo rời và ghép lại với nhau bằng các bulông, giúp dễ dàng lắp đặt và bảo trì khi cần thiết Sử dụng vật liệu chất lượng cùng kỹ thuật chế tạo tiên tiến giúp nâng cao hiệu suất hoạt động của động cơ và tuổi thọ của bộ phận.

Thanh truyền với 2 đầu biên d) Trục khuỷu:

Trục khuỷu được chế tạo từ loại thép đặc biệt, đảm bảo độ bền và độ chính xác cao Nó được sắp xếp trong vị trí treo, giúp giảm rung động và ổn định hoạt động của động cơ Mỗi xi lanh có hai đối trọng được giữ bằng bu lông nhằm cân bằng các khối dao động, nâng cao hiệu suất vận hành Các bánh xe dẫn hướng bao gồm hai phân đoạn và được cố định với nhau bằng 4 ốc vít tiếp tuyến, đảm bảo sự bền chắc và chính xác trong quá trình hoạt động Mặt bích ổ trục định vị được kết nối chắc chắn với bộ phận này bằng vít nắp, giúp duy trì ổn định và chính xác của hệ thống trục khuỷu.

Dao động xoắn có thể ảnh hưởng đến trục khuỷu, nhưng được giảm thiểu nhờ vào bộ giảm chấn rung lắp đặt ở đầu tự do của trục khuỷu Các rung động được truyền từ bên trong đến các gối của lò xo tay áo, nơi chúng được giảm bớt nhờ ma sát và tác động đệm của lò xo, giúp hạn chế sự ảnh hưởng của dao động xoắn và nâng cao tuổi thọ của các bộ phận máy móc.

Trục khuỷu với bánh xe truyền động, định vị mặt bích ổ trục và đối trọng kèm theo

Trục khuỷu ở đầu tự do được trang bị bộ giảm xóc Pendulu và vành bánh răng, giúp giảm rung lắc và tăng độ ổn định của động cơ Động cơ có hai trục cam gồm các phần dài hình trụ, trong đó một trục kích hoạt trao đổi khí và trục còn lại điều khiển bơm phun nhiên liệu và bơm phun dầu thí điểm Giải pháp này cho phép điều chỉnh trục cam phun theo các điều kiện vận hành, giúp giảm dao động quay của trục cam nhờ vào hệ thống bơm phun nhiên liệu Các trục cam được hỗ trợ trong vòng bi đường hầm, sử dụng các ống lót chịu lực gồm một áo khoác bằng thép và lớp chì đồng mỏng, đảm bảo hoạt động trơn tru và bền bỉ của hệ thống.

Trục cam với thiết bị sang số

1.3 Các cơ cấu và thiết bị phục vụ động cơ: a) Các van:

Có 2 van đầu vào và 2 van xả trên mỗi đầu xi lanh Chúng được dẫn hướng bởi các van ép dẫn hướng vào nắp xi lanh b) Van gas: Ở chế độ nạp khí, khí đốt được thổi vào không gian xi lanh bằng van khí kích hoạt thủy lực Chúng được sắp xếp trong một đoạn chuyển tiếp và kết nối ống khí với ống dẫn khí trong đầu xi lanh Thời gian mở được điều khiển bởi các bộ tạo xung trên trục cam van

Van gas với bộ kích hoạt thủy lực c) Bơm nhiên liệu:

Các bơm phun nhiên liệu được đặt ở vị trí phía ống xả trên máng trục cam để tối ưu hóa hiệu suất động cơ Hệ thống truyền động nhiên liệu hoạt động qua các cam cam đặc trưng, truyền lực qua nồi tappet có con lăn theo dõi Chuyển động của nồi tappet được chuyển trực tiếp vào piston bơm lò xo, đảm bảo cung cấp nhiên liệu chính xác và hiệu quả cho quá trình đốt cháy.

Nhóm 1 – ĐH GTVT TP.HCM - 2019 14 d) Van phun nhiên liệu:

Các hệ thống phục vụ động cơ

Dầu nhiên liệu được cung cấp đến các bơm phun nhiên liệu qua một bộ lọc an toàn có chức năng lọc phân tách với độ mịn 50μ, giúp loại bỏ tạp chất hiệu quả Bộ lọc này được trang bị vòi ba chiều để dễ dàng điều chỉnh bằng tay ở cả phía đầu vào và đầu ra, đảm bảo quá trình truyền nhiên liệu diễn ra thông suốt và an toàn.

Hệ thống dầu nhiên liệu tích hợp bên trong như hình dưới bao gồm các phần sau:

• Thiết bị phun cao áp

• Hệ thống làm mát vòi phun bên trong

Hệ thống dầu nhiên liệu tích hợp

2.2 Hệ thống khởi động bằng khí nén:

Hệ thống phụ trợ chung được thiết kế dựa trên các điều kiện liên quan để hỗ trợ các động cơ chính 2 kỳ loại MC và 4 kỳ GenSets của MAN Diesel & Turbo Hai máy nén khí tự động khởi động và ngừng để duy trì áp suất khí khởi động ở mức 30 bar trong các bình chứa khí Khí nén áp suất 30 bar từ các bình chứa được cung cấp trực tiếp cho động cơ chính, đảm bảo nguồn khí ổn định Thông qua bộ giảm áp, áp suất khí nén được giảm xuống còn 7 bar, phục vụ như khí nén điều khiển hệ thống và khí nén an toàn trong các tình huống khẩn cấp.

Từ các bình chứa khí nén, có một đường dẫn khí đặc biệt đến thiết bị van kiểm tra

Hệ thống khí nén khởi động

Theo tiêu chuẩn, hệ thống dầu bôi trơn được dựa trên dạng bôi trơn lắng ướt

Tất cả các bộ phận chuyển động của động cơ được bôi trơn bằng dầu lưu thông dưới áp lực trong một hệ thống tích hợp kín

Dầu bôi trơn được sử dụng nhiều hơn cho mục đích làm mát các piston

Hệ thống tiêu chuẩn được trang bị tích hợp:

• Bơm dầu bôi trơn được điều khiển bằng động cơ

• Sinh hàn làm mát dầu bôi trơn

• Van điều chỉnh nhiệt độ dầu bôi trơn

• Bộ lọc dạng lắng đọng sâu

• Bơm dầu bôi trơn chuẩn bị

Hệ thống dầu bôi trơn

Chú thích đường ống dầu đến động cơ

Hệ thống dầu bôi trơn trong thiết bị phân tách bao gồm các đường chính như C3 và C4, đảm bảo dầu bôi trơn được cung cấp đến thiết bị phân tách hiệu quả Đường C7 và C8 dẫn dầu bôi trơn từ bộ lọc phân tách, giúp duy trì chất lượng dầu và bảo vệ các bộ phận bên trong hệ thống Đường C9 dẫn dầu bôi trơn từ bộ lọc chung trở lại hệ thống, đảm bảo tuần hoàn liên tục và ổn định Ngoài ra, đường C13 chịu trách nhiệm xả hơi dầu, giảm thiểu áp lực dư thừa và duy trì hoạt động tối ưu của hệ thống bôi trơn.

C15 Đường dầu bôi trơn tràn C16 Đường cấp dầu bôi trơn

Hệ thống nước biển làm mát

Sơ đồ này thể hiện các điều kiện cần thiết để thiết kế hệ thống làm mát chung cho động cơ chính 2 kỳ MC và động cơ 4 kỳ GenSets của MAN Diesel & Turbo Việc hiểu rõ các yếu tố này giúp đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu và độ bền của hệ thống làm mát đối với các loại động cơ công nghiệp này Thiết kế hệ thống làm mát phù hợp là yếu tố quan trọng để duy trì nhiệt độ vận hành an toàn, nâng cao tuổi thọ của động cơ và giảm thiểu sự cố kỹ thuật trong quá trình vận hành.

Hệ thống nước biển làm mát hoạt động ở nhiệt độ thấp để đảm bảo hiệu quả làm mát Để duy trì độ nhớt phù hợp của dầu bôi trơn nhằm truyền nhiệt tối ưu, hệ thống sử dụng van điều chỉnh nhiệt độ để kiểm soát quá trình tuần hoàn và điều chỉnh nhiệt độ nước làm mát Điều này giúp đảm bảo nhiệt độ đầu vào của nước làm mát không giảm xuống dưới 10°C, từ đó duy trì hiệu suất vận hành của hệ thống.

2.5 Hệ thống xả khí thải:

Hệ thống xả khí thải

Khí xả từ các van xả được dẫn đến bầu góp khí xả, nơi áp suất dao động từ các xi lanh được cân bằng, giúp duy trì sự ổn định của hệ thống Từ bầu góp, khí xả được dẫn thêm vào bộ tăng áp dưới áp suất không đổi để tối ưu hiệu suất động cơ Sau quá trình tăng áp, khí xả tiếp tục được dẫn đến hệ thống ống xả để thải ra ngoài môi trường một cách hiệu quả.

TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ

Các thông số ban đầu

1 Thành phần hóa học của nhiên liệu:

• Chọn dầu HFO có thành phần hóa học:

2 Nhiệt trị thấp của nhiên liệu:

• Chọn nhiên liệu nặng cho động cơ : dầu HFO :

C, H, O, S là thành phần nhiên liệu tính theo %

• Chọn thông số phù hợp với điều kiện khí hậu khai thác hiện tại:

4 Tốc độ trung bình của piston:

S là hành trình piston [m] ; n là vòng quay động cơ [vòng/phút]

6 Hệ số dư lượng không khí α:

• Chọn hệ số dư lượng không khí α = 1,8

Quá trình nạp

1 Áp suất cuối quá trình nạp P a :

• Động cơ 4 kỳ tăng áp: Pa = (0.90 – 0.96)Ps

Với Ps = 3.1 (tài liệu hãng [2])

2 Thông số trạng thái của khí sót:

• Nhiệt độ khí sót thường trong khoảng 700 o K - 800 o K ( Trang 18 – [1] )

• Hệ số khí sót : Động cơ 4 kì tăng áp: Chọn γ r = 0,044 (0,02÷0,044) ( Trang 17 – [1] )

• Áp suất khí sót: Pr = 3

3 Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a :

• Đối với động cơ tăng áp : 0

- T lm [20-50 0 C] là độ giảm nhiệt độ khí nạp sau khi đi qua sinh hàn gió tăng áp

- T sn [10-20 0 C] là độ tăng nhiệt độ không khí khi tiếp xúc với thành vách xilanh Chọn ΔTsn = 17 o C = 290 o K

T = T [ k 0 p 0 ] là nhiệt độ không khí sau máy nén với m (1,5÷1,8) là chỉ số đoạn nhiệt của máy nén Chọn m = 1,5 và có πk = 2 mà πk = k

0 p p Với Po = 1 nên ta có Pk = 2

 Khi ấy ta tính được nhiệt độ cuối quá trình nạp :

Nhiệt độ khí nạp: Chọn Ts = 50 o C

• Đối với động cơ 4 kỳ : 1

Quá trình nén

1 Chỉ số nén đa biến n 1 : n1= 1.33 ÷1.37 (Trang 26 – [1])

2 Áp suất cuối quá trình nén P c :

3 Nhiệt độ cuối quá trình nén T c :

Quá trình cháy

1 Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu L o :

Với:  : độ ẩm của không khí,  = 0,85

Ph : áp suất bão hoà Ph = 0,057(kG/cm 2 )

2 Lượng không khí thực tế L:

3 Lượng mol sản phẩm cháy khi cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu:

4 Lượng mol sản phẩm cháy tăng lên:

5 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết β 0 :

6 Hệ số thay đổi phân tử thực tế:

7 Hệ số sử dụng nhiệt tại điểm b:

• Động cơ 4 kỳ trung tốc: ξb = 0,86  0,95 Chọn ξb = 0,9 (Trang 35 – [1])

8 Hệ số sử dụng nhiệt tại điểm z:

• Động cơ 4 kỳ trung tốc: ξz = 0,7  0,85 Chọn ξz = 0,84 (Trang 35 – [1])

9 Hệ số thay đổi phân tử tại điểm z:

10 Tỷ nhiệt mol trung bình của không khí và sản phẩm cháy: [kcal/kmol 0 K]

• Tỷ nhiệt mol trung bình đẳng tích cùa không khí :

• Tỷ nhiệt mol trung bình đẳng tích của khí sót :

• Tỷ nhiệt mol trung bình đẳng áp của khí cháy :

11 Áp suất cháy cực đại P z và tỷ số tăng áp suất λ:

12 Phương trình cân bằng nhiệt tại điểm z:

• Dạng rút gọn: AT z 2 + BT z + C = 0 [***]

13 Tính nhiệt độ khí xả tại điểm z:

• Giải phương trình [***] và chọn nghiệm Tz > 0

14 Tỷ số giãn nở sớm:

15 Tỷ số giãn nở sau:

Quá trình dãn nở

1 Chỉ số giãn nở đa biến n 2 :

2 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở:

3 Áp suất cuối quá trình giãn nở:

4 Kiểm nghiệm lại theo nhiệt độ khí sót Tr:

• Tính nhiệt độ khí sót theo công thức :

Sai số 8,6% không quá 15% kết quả tính toán có thể chấp nhận được

Các thông số đặc trưng

1 Áp suất chỉ thị bình quân lý thuyết:

2 Hệ số lượng góc đồ thị ξ chọn theo hướng dẫn:

• Đối với động cơ 4 kỳ : ξ = 0.95 ÷ 0.97 Chọn ξ = 0.96

3 Áp suất chỉ thị bình quân thực tế:

5 Áp suất có ích bình quân P e :

6 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị:

9 Công suất chỉ thị của động cơ:

10 Công suất có ích của động cơ:

Xây dựng đồ thị công chỉ thị

1 Các thông số cơ bản xây dựng đồ thị công chỉ thị:

• Thông số tại các điểm đặc trưng: a, c, z1, z, b

- Điểm a (Pa, Ta): Pa = 2,976 bar; Ta = 306 o K

- Điểm c (Pc, Tc): n1 = 1,37; Pc = 121,58 bar; Tc = 833,4 o K

- Điểm b (Pb, Tb): n2 = 1,25; Pb = 7,92 bar; Tb = 1050,8 o K

• Tính toán thể tích các điểm đặc trưng:

2 Lập bảng tính toán xây dựng đồ thị công chỉ thị P-V:

• Lấy trục hoành là V, trục tung là P

• Bảng tính được xây dựng trên cơ sở các hàm như sau:

- Áp suất nén: Pn = Pc.(Vc/V) n 1 = 121,58.(0,85/V) 1,37

- Áp suất giãn nở: Pgn = Pz.(Vz/V) n 2 = 182,44.(1,037/V) 1,2

V Pn = Pc.(Vc/V) n 1 Pgn = Pz.(Vz/V) n 2

3 Xây dựng đồ thị công chỉ thị P-V:

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN

Đánh giá chung về động cơ cho thấy sự lựa chọn khá hợp lý, vì sau khi thực hiện kiểm nghiệm nhiệt, các thông số kỹ thuật đều nằm trong giới hạn sai số cho phép, đảm bảo hiệu suất hoạt động ổn định và đáng tin cậy.

Vì vậy động cơ làm việc an toàn , không bị quá tải , ít hỏng hóc , tần suất cũng như hiệu suất làm việc ổn định

2 Nhận xét về thông số đã tính toán:

Công suất có ích của động cơ sau khi tính là 930,56 kw nhỏ hơn công suất thông số của nhà chế tạo nên có thể chấp nhận được

Tính kiểm nghiệm là nhiệt độ khí sót Tr có sai số 8,6% không quá 15% theo yêu cầu

Các thông số sau khi tính đảm bảo nằm trong giới hạn qui định và hợp lí

Động cơ có thể được sử dụng rộng rãi nhờ vào tính nhỏ gọn, tiện lợi và hiện đại, dễ vận hành Tuy nhiên, do công suất không lớn, chỉ khoảng 1050KW, phù hợp để sử dụng trên những tàu nhỏ hoặc làm máy lai phát điện, máy đèn Để sử dụng làm máy chính, cần lắp đặt từ hai động cơ trở lên để đảm bảo công suất hoạt động phù hợp.

Khi khai thác tàu, việc nắm vững kiến thức chuyên môn về vận hành động cơ là yếu tố quan trọng để đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn Việc vận hành đúng khả năng của động cơ không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất kinh tế mà còn góp phần kéo dài tuổi thọ và độ bền của tàu Do đó, hiểu rõ các nguyên tắc vận hành phù hợp giúp tối ưu hóa hoạt động và giảm thiểu rủi ro hỏng hóc trong quá trình khai thác.

Dù đã có nhiều cố gắng nhưng khả năng nhận thức hạn chế và thiếu kinh nghiệm thực tế ảnh hưởng đến quá trình nghiên cứu động cơ này Các tài liệu viết về chủ đề còn rất ít, chủ yếu bằng tiếng Anh, khiến việc thực hiện đề tài gặp nhiều khó khăn Tôi mong nhận được ý kiến đóng góp từ thầy và các bạn để hoàn thiện đồ án một cách tốt nhất.

Xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Vang và các bạn đã tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện tốt nhất giúp em hoàn thành xuất sắc đề tài này.

PHẦN 1: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ DIESEL CHO TÀU THỦY 2

1 Giới thiệu chung về động cơ: 2

1.1 Sơ lược về hãng MAN B&W DIESEL: 2

1.2 Giới thiệu chung về dòng động cơ L23/30H : 3

2 Thông số kĩ thuật của động cơ : 4

PHẦN 2: KẾT CẤU ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY 5

1 Kết cấu các bộ phận động cơ: 5

1.1 Phần tĩnh của động cơ: 5 a) Bệ máy: 5 b) Ổ đỡ chính trục khuỷu: 6 c) Sơ mi xi lanh: 7 d) Nắp xi lanh: 7

1.2 Phần động của động cơ: 8 a) Piston: 8 b) Xéc măng: 9 c) Thanh truyền: 10 d) Trục khuỷu: 10 e) Trục cam: 11

1.3 Các cơ cấu và thiết bị phục vụ động cơ: 12 a) Các van: 12 b) Van gas: 12 c) Bơm nhiên liệu: 13 d) Van phun nhiên liệu: 14

2 Các hệ thống phục vụ động cơ: 14

2.2 Hệ thống khởi động bằng khí nén: 15

2.5 Hệ thống xả khí thải: 19

PHẦN 3: TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ 20

A Các thông số ban đầu: 20

1 Thành phần hóa học của nhiên liệu: 20

2 Nhiệt trị thấp của nhiên liệu: 20

4 Tốc độ trung bình của piston: 20

6 Hệ số dư lượng không khí α: 20

1 Áp suất cuối quá trình nạp P a : 20

2 Thông số trạng thái của khí sót: 21

3 Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a : 21

1 Chỉ số nén đa biến n 1 : 22

2 Áp suất cuối quá trình nén P c : 22

3 Nhiệt độ cuối quá trình nén T c : 22

1 Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu L o : 22

2 Lượng không khí thực tế L: 22

3 Lượng mol sản phẩm cháy khi cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu: 22

4 Lượng mol sản phẩm cháy tăng lên: 22

5 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết β 0 : 22

6 Hệ số thay đổi phân tử thực tế: 22

7 Hệ số sử dụng nhiệt tại điểm b: 23

8 Hệ số sử dụng nhiệt tại điểm z: 23

9 Hệ số thay đổi phân tử tại điểm z: 23

10 Tỷ nhiệt mol trung bình của không khí và sản phẩm cháy: [kcal/kmol 0 K] 23

11 Áp suất cháy cực đại P z và tỷ số tăng áp suất λ: 23

12 Phương trình cân bằng nhiệt tại điểm z: 23

13 Tính nhiệt độ khí xả tại điểm z: 24

14 Tỷ số giãn nở sớm: 24

15 Tỷ số giãn nở sau: 24

1 Chỉ số giãn nở đa biến n 2 : 24

2 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở: 24

3 Áp suất cuối quá trình giãn nở: 24

4 Kiểm nghiệm lại theo nhiệt độ khí sót Tr: 24

F Các thông số đặc trưng: 25

1 Áp suất chỉ thị bình quân lý thuyết: 25

2 Hệ số lượng góc đồ thị ξ chọn theo hướng dẫn: 25

3 Áp suất chỉ thị bình quân thực tế: 25

5 Áp suất có ích bình quân P e : 25

6 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị: 25

9 Công suất chỉ thị của động cơ: 25

10 Công suất có ích của động cơ: 25

G Xây dựng đồ thị công chỉ thị: 26

1 Các thông số cơ bản xây dựng đồ thị công chỉ thị: 26

2 Lập bảng tính toán xây dựng đồ thị công chỉ thị P-V: 26

3 Xây dựng đồ thị công chỉ thị P-V: 27

PHẦN 4: NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN 28

Tiêu đề	Đồ án động cơ 4 kỳ trung tốc hãng MAN
Tác giả	Nguyễn Đình Đoàn, Nguyễn Thành Danh, Phan Thị Hà Giang, Huỳnh Trọng Hào, Nguyễn Công Chánh
Người hướng dẫn	Lê Văn Vang, Giảng Viên
Trường học	Trường Đại học Giao thông Vận tải TP.HCM
Chuyên ngành	Kỹ thuật hàng hải, Động cơ tàu thủy
Thể loại	Đồ án
Năm xuất bản	2019
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	33
Dung lượng	1,49 MB