KHẢO SÁT BƠM DẦU CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN CÁCTE ƯỚT TRÊN ĐỘNG CƠ XE KAMAZ 740

đồ án kết cấu ô tô trường cao đẳng Công nghệ Đà Nẵng

LỜI MỞ ĐẦU 3

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÔI TRƠN VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ HỆ THỐNG BÔI TRƠN CÁCTE ƯỚT TRÊN ĐỘNG CƠ XE 4

KAMAZ 740 4

1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÔI TRƠN 4

1.1.1 Công dụng 4

1.1.2 Yêu cầu 4

1.1.3 Một số đặc điểm của hệ thống bôi trơn 4

1.1.4 Các phương pháp bôi trơn trong động cơ đốt trong 5

1.1.4.1 Bôi trơn bằng phương pháp vung té dầu 5

1.1.4.2 Phương pháp bôi trơn bằng cách pha dầu vào nhiên liệu 5

1.1.4.3 Phương pháp bôi trơn cưỡng bức 6

1.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN CÁCTE ƯỚT TRÊN ĐỘNG CƠ XE KAMAZ 740 6

1.2.1 Sơ đồ của hệ thống bôi trơn các te ướt trên động cơ xe Kamaz 740 6

1.2.2 Nguyên lí làm việc của hệ thống 7

Chương 2 KẾT CẤU CỦA BƠM DẦU NHỜN 9

2.1 BƠM DẦU NHỜN 9

2.1.1 Kết cấu bơm bánh răng 9

2.1.2 Nguyên lý làm việc 12

2.1.3 Phương pháp tính toán lưu lượng của của bơm dầu 13

Chương 3 HƯ HỎNG VÀ SỬA CHỮA 16

3.1 NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN 16

3.1.1 Dầu không đủ, mức dầu xuống thấp 16

3.1.2 Dầu quá nhiều, mức dầu lên cao 16

3.1.3 Dầu quá loãng 16

3.1.4 Dầu bị bẫn, biến màu (đen), trong dầu có vụn kim loại 16

3.1.5 Dầu bị rò 16

3.1.6 Nhiệt độ dầu quá cao 16

3.1.7 Áp suất dầu giảm 16

3.1.8 Áp suất dầu tăng 16

3.2 HAO MÒN - HƯ HỎNG, KIỂM TRA, SỬA CHỮA, LẮP RÁP CỦA BƠM DẦU 17

3.2.1 Hao mòn – hư hỏng 17

3.2.1.1 Mài mòn do dầu bẩn 17

3.2.1.2 Mài mòn do các hạt kim loại 19

3.2.1.3 Hư hỏng do lắp ráp 21

3.2.1.4 Hư hỏng do dầu có lẫn khí bên trong hoặc do xâm thực 23

3.2.2 Kiểm tra, sửa chữa bơm dầu 24

3.2.3 Lắp ráp và kiểm tra 25

KẾT BÀI 27

LỜI MỞ ĐẦU

Động cơ đốt trong ngày nay đang phát triển rất mạnh, giữ vai trò quan trọng trongnhiều ngành quốc dân như , vận tải đường bộ, đường sắt, đường biển, đường không cũngnhư trong nhiều ngành công nghiệp khác

Sản lượng động cơ đốt trong ngày nay trên thế giới ngày càng tăng cao Tuy nhiên,con đường phát triển đi lên của ngành động cơ đốt trong nói chung và ngành công nghiệpôtô nói riêng của các nước rất khác nhau Tùy thuộc chủ yếu vào năng lực của ngành vàmức độ công nghiệp hoá của từng nước

Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, người ta chia ra trong động cơ đốt trong cũng nhưtrong ôtô ra nhiều hệ thống như hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát.Trong đó, mỗi hệ thống đều có tầm quan trọng nhất định Hệ thống bôi trơn là một trongnhững hệ thống chính của động cơ

Việc khảo sát một hệ thống bất kỳ trong động cơ và các bộ phận chính bên trong hệthống sẽ giúp cho sinh viên củng cố lại những kiến thức đã học và biết đi sâu tìm hiểunhững hệ thống khác Do vậy, đề tài của em là: KHẢO SÁT BƠM DẦU CỦA HỆTHỐNG BÔI TRƠN CÁCTE ƯỚT TRÊN ĐỘNG CƠ XE KAMAZ 740

Do đây là đồ án đầu tiên trong quá trình học tập nên chúng em gặp rất nhiều khókhăn Vì thế trong đồ án vấn đề sai sót là không tránh khỏi, kính mong thầy chỉ bảo đểchúng em có thể khắc phục những khuyết điểm, những khúc mắc còn tồn tại và có thêmkiến thức để tiếp tục thực hiện các đề tài sau này

Em xin chân thành cảm ơn thầy!

Đà Nẵng, ngày 17 tháng 04 năm 2013 Sinh viên thực hiện

NGUYỄN QUANG LUÂN

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÔI TRƠN VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ

HỆ THỐNG BÔI TRƠN CÁCTE ƯỚT TRÊN ĐỘNG CƠ XE

KAMAZ 740 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÔI TRƠN

- Bao kín khe hở giữa các chi tiết hoặc cụm chi tiết chính xác ví dụ giữa piston và xilanh công tác bảo vệ chi tiết khỏi oxi hóa (kết gỉ) bề mặt

- Làm mát động cơ, tạo điều kiện thuận lợi cho việc khởi động động cơ lạnh

1.1.2 Yêu cầu

- Đưa dầu tới các bề mặt ma sát để bôi trơn liên tục

- Lọc sạch tạp chất lẫn trong dầu và tẩy rửa các bề mặt ma sát

- Làm mát các bề mặt ma sát và làm mát dầu nhờn để đảm bảo tính năng lý, hóa

1.1.3 Một số đặc điểm của hệ thống bôi trơn

- Tính chất quan trọng nhất liên quan đến chất lượng dầu bôi trơn là độ nhớt của nó.Mỗi loại động cơ yêu cầu dầu bôi trơn có một độ nhớt nhất định, phù hợp với điều kiện làmviệc của động cơ Nếu dầu quá nhớt (đặc) thường khó lưu động trong hệ thống bôi trơn.Nên trong giai đoạn khởi động động cơ, dầu khó đến được tất cả các bề mặt làm việc củachi tiết đặc biệt là các bề mặt ma sát ở xa bơm dầu Do đó một số bề mặt ma sát có thể thiếudầu khi khởi động dẫn đến nhanh bị mài mòn, nhanh hỏng

- Các loại dầu bôi trơn thường có ký hiệu và chỉ số trên bao bì thể hiện tính năng vàphạm vi sử dụng của chúng Hiện nay dầu nhờn dùng cho động cơ đốt trong có rất nhiềuchủng loại, mang các nhãn hiệu thương phẩm của rất nhiều hãng nổi tiếng trên thế giới như:

tiêu chuẩn quốc gia, tiêu chuẩn hiệp hội ôtô…ví dụ các loại dầu MA, MB, ME (theo tiêuchuẩn quốc gia Nga); SAE, API, ASTM (Mỹ); MOT (Đức); BPS (Bungari)…

- Các chỉ số của dầu chủ yếu dựa trên tiêu chuẩn của các tổ chức Hoa Kỳ Có 2 thông

số quan trọng để đánh giá đó là chỉ số SAE và chỉ số API

1.1.4 Các phương pháp bôi trơn trong động cơ đốt trong

1.1.4.1 Bôi trơn bằng phương pháp vung té dầu

- Là phương pháp bôi trơn nhờ tác dụng quay và va đập vào dầu của một số chi tiếtlàm cho dầu vung ra, rơi vào các bề mặt làm việc của động cơ

- Phương pháp bôi trơn này thường dùng trong các động cơ xi lanh nằm ngang có kếtcấu rất đơn giản, hoặc một vài loại động cơ một xi lanh kiểu đứng, dùng phương pháp vung

té và nhỏ giọt như động cơ Becna, Slavia kiểu cũ…

+ Ưu điểm: Phương pháp này đơn giản, dễ bố trí

+ Khuyết điểm: Dầu không có áp lực nên ổ trục thường không được bôi trơn đầy đủ,mặt khác do va đập dầu thường bị lão hóa nhanh, suất tiêu hao dầu nhờn cao

1.1.4.2 Phương pháp bôi trơn bằng cách pha dầu vào nhiên liệu

- Cách bôi trơn này chỉ dùng cho động cơ xăng hai kỳ cỡ nhỏ, làm mát bằng khôngkhí hoặc nước Dầu nhờn được pha vào trong xăng theo tỷ lệ (1/20-2/25) thể tích

- Hỗn hợp của dầu nhờn và xăng sau khi qua bộ chế hòa khí được xé thành các hạtnhỏ, cùng với không khí nạp tạo thành khí hơn hợp vào cácte rồi theo lỗ quét vào xi lanh

- Quá trình di chuyển các hạt dầu lẫn trong không khí hỗn hợp ngưng đọng bám trên

bề mặt các chi tiết máy để bôi trơn các mặt ma sát Bôi trơn này không cần “hệ thống bôitrơn” nhưng do dầu theo khí hỗn hợp vào buồng cháy nên tạo thành muội than bám trênđỉnh piston

- Tỷ lệ dầu càng nhiều, trong buồng cháy càng nhiều muội, làm cho piston khôngthoát

nhiệt, quá nóng, dễ gây ra hiện tượng cháy sớm, kích nổ và ngắn mạch do bugi bị bám muộithan.

- Ngược lại pha ít dầu, bôi trơn kém, ma sát lớn dễ làm cho piston bị bó kẹt trong xilanh, nhanh nóng máy

1.1.4.3 Phương pháp bôi trơn cưỡng bức

- Là phương pháp bôi trơn dùng bơm dầu để đẩy dầu bôi trơn đi khắp hệ thống vớimột áp suất nhất định Do sự tuần hoàn có áp lực nên hệ thống bôi trơn đảm bảo các nhiệm

vụ đề ra như: bôi trơn, làm mát, tẩy rửa, bao kín, làm sạch

- Theo chỗ chứa dầu, phương pháp bôi trơn cưỡng bức chia thành hai loại:

+ Bôi trơn cácte ướt (dầu chứa trong cácte)

+ Bôi trơn cácte khô (dầu chứa trong thùng dầu bên ngoài cácte)

1.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN CÁCTE ƯỚT TRÊN ĐỘNG CƠ XE KAMAZ 740

1.2.1 Sơ đồ của hệ thống bôi trơn cácte ướt trên động cơ xe Kamaz 740

1 2

15

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống bôi trơn cưỡng bức các te ướt

1- Phao hút dầu; 2,13- Van an toàn của bơm dầu; 3,12- Bơm dầu; 4- Bầu lọc thấm; Van an toàn của bầu lọc thấm; 6- Đường dầu chính; 7- Bầu lọc tinh; 8- Bầu lọc ly tâm; 9- Van an toàn của bầu lọc ly tâm; 10- Van khống chế dầu qua két làm mát; 11- Két làm mát dầu; 14- Đồng hồ đo áp suất dầu; 15- Đồng hồ đo nhiệt độ dầu.

5-1.2.2 Nguyên lí làm việc của hệ thống

- Dầu từ các te được bơm dầu (3) hút qua phao hút dầu (1), dầu được bơm đẩy tới bầulọc thấm (4) và được lọc sạch nhờ hai bộ lọc thấm, sau đó đi vào đường dầu chính (6) Từđây dầu sẽ vào các đường dầu của thân máy và nắp xy lanh đi bôi trơn các ổ đỡ trục khuỷu,trục cam, bạc trục cò mổ.v.v…bôi trơn ổ chốt Một phần dầu (khoảng 15 ÷ 20% lượng dầubôi trơn do bơm dầu cung cấp) đi qua bầu lọc tinh (7) rồi về lại cacte Khi phao hút dầu đưadầu đi bôi trơn đồng thời được bơm dầu (12) đẩy dầu tới bầu lọc ly tâm (8), sau đó một

phần dầu trở về các te để thực hiện nhiệm vụ đi bôi trơn, phần dầu còn lại chạy qua két làmmát dầu (11) để dầu có đươc nhiệt độ phù hợp rồi trở về các te.

- Khi nhiệt độ của dầu lên cao quá 800C, độ nhớt giảm, van điều khiển (10) sẽ đóng đểdầu nhờn đi qua két làm mát Khi đường dẫn sau bơm dầu (3) và (12) bị tắc thì van an toàn(2) và (13) được dầu nhờn đẩy mở ra, dầu sẽ không đi bôi trơn mà trở về các te Khi bầu lọcthấm (4) bị tắc thì van an toàn (5) được dầu đẩy mở ra, dầu sẽ không qua bầu lọc mà lênthẳng đường dầu chính (6)

Chương 2 KẾT CẤU CỦA BƠM DẦU NHỜN

2.1 BƠM DẦU NHỜN

- Bơm dầu nhờn là một trong những bộ phận quan trọng của động cơ, có nhiệm vụ

cung cấp liên tục dầu nhờn có áp suất cao đến các mặt ma sát để bôi trơn, làm mát và tẩyrửa các mặt ma sát

- Trên động cơ đốt trong, bơm dầu nhờn đều là các loại bơm thể tích chuyển dầu

bằng áp suất thủy tĩnh bơm piston, bơm phiến trượt, bơm bánh răng và bơm trục vít Mỗiloại bơm đều có đặc điểm kết cấu riêng, do đó ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng cũngkhác nhau

- Trên động cơ ô tô, đa số sử dụng bơm bánh răng Ở đây ta khảo sát loại bơm điểnhình đó là bơm bánh răng Cụ thể hơn là loại bơm bánh răng ăn khớp ngoài

- Bơm bánh răng ăn khớp ngoài được sử dụng rộng rãi vì nó có các ưu điểm sau:+ Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo

+ Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ gọn

+ Số vòng quay và công suất trên một đơn vị trọng lượng lớn

+Có khả năng chịu quá tải trong thời gian ngắn

- Các ưu điểm này cần thiết đối với một bơm dùng trong hệ thống truyền động thủylực Nó được sử dụng trong hệ thống thủy lực có áp suất trung bình Trong những hệ thốngthủy lực có áp suất cao, bơm bánh răng thường được dùng làm bơm sơ cấp Bơm bánh răng

là loại bơm không điều chỉnh được lưu lượng và áp suất khi số vòng quay cố định

2.1.1 Kết cấu bơm bánh răng

- Bơm bánh răng được chế tạo từ gang xám hay thép đúc, gồm hai cặp bánh răng,

số răng thường ít hơn 17 răng Hai bánh răng chủ động được lắp trên trục chủ động, cácbánh răng được lắp trên trục bằng then bán nguyệt Bơm dầu được dẫn động từ trục khuỷuđộng cơ qua một bánh răng thẳng Trên bơm lắp hai van an toàn để đảm bảo áp suất làmviệc của bơm đúng trị số cho phép

Lò xo van an toàn; a- Đường dầu áp suất thấp; b- Đường dầu áp suất cao

- Thông số kĩ thuật cơ bản của bơm :

+ Chiều rộng cặp bán răng ăn khớp : 54 (mm)

+ Đường kính bánh răng chủ động và bị động : 55 (mm)

+ Đường kính trục bánh răng chủ động và bị động : 18 (mm)

+ Khe hở giữa bánh răng với vỏ bơm : 0,01 (mm)

+ Khe hở giữa bánh răng chủ động và bị động : 0,36 ÷ 0,6 (mm)

+ Chiều dài lò xo van một chiều : 49,1 (mm)

- Đặc điểm kết cấu:

+ Khi bơm bánh răng làm việc, lưu lượng và hiệu suất bơm phụ thuộc chủ yếu vàokhe hở hướng kính giữa đỉnh răng với mặt lỗ khoang lắp bánh răng cùng khe hở dọc trụcgiữa mặt đầu bánh răng và mặt đầu nắp bơm dầu Thông thường các khe hở này không vượtquá 0.1mm

+ Về nguyên lý, nếu bơm tuyệt đối kín nghĩa là giữa khoang hút và khoang đẩykhông có sự rò rỉ chất lỏng qua nhau hoặc rò rỉ chất lỏng ra ngoài thì áp suất của bơm chỉphụ thuộc vào tải Nhưng trong thực tế, bơm không thể hoàn toàn kín do khả năng chế tạohoặc nhiều trường hợp người ta phải cố ý tạo ra sự thoát lưu lượng nào đó thì áp suất khôngphải thuần túy chỉ tăng theo tải Để hạn chế áp suất làm việc tối đa của bơm cần bố trí mộtvan an toàn trên ống đẩy Van sẽ tự mở cho chất lỏng trở về bể hút khi trên đường ống đẩy

bị tắc hoặc áp suất vượt quá mức quy định

phía dầu ra do hai bánh răng vào khớp nên thể tích sẽ giảm nên áp suất tăng tạo lực đẩy dầu

ra khỏi bánh răng ở vùng này được gọi là khoang đẩy, nhờ vào nguyên lý ăn khớp bánhrăng này mà đường dầu ra có áp suất lớn hơn dầu vào của bơm nên dễ dàng phân phối đibôi trơn động cơ Áp suất đi bôi trơn phải có tính ổn định, do đó trong bơm dầu phải cóthêm van an toàn (8) Khi lượng dầu cung cấp cho hệ thống đã đủ nhưng bơm dầu vẫn hoạtđộng nên áp suất trong hệ thống sẽ tăng thắng được lực lò xo của van an toàn, ép van antoàn mở ra, lúc đó dầu được bơm từ bơm lên sẽ trở lại ngay thùng cácte Khi áp suất dầu lớnthắng được lực lò xo van an toàn thì van an toàn sẽ mở ra và dầu trở về thùng cacte để giữ

áp suất dầu không đổi và không bị hư hỏng hệ thống Trên bơm còn có vít điều chỉnh (11)

để điều chỉnh áp suất dầu bôi trơn khi cần thiết

2.1.3 Phương pháp tính toán lưu lượng của của bơm dầu

- Bơm chuyển được chất lỏng từ khoang hút qua khoang đẩy là vì chất lỏng chứa dầytrong các rãnh giữa các răng của bánh răng này đến khi chuyển đến vùng ăn khớp bị răngcủa bánh răng kia chiếm chổ và dồn vào ống đẩy Ở bơm bánh răng này là hai bánh răngđồng cấp nên số răng Z của hai bánh răng là như nhau và thể tích của một rãnh bằng thể tíchcủa một răng thì lượng chất lỏng mà bơm chuyển được trong một vòng quay của bánh răngbằng tổng thể tích của các răng

D

D e

Hình 2.3 Sơ đồ ăn khớp giữa hai bánh răng

- Gọi a là thể tích của một răng: a ≈ t

2hb Trong đó: t là bước của răng: t = πDD Z

D là đường kính vòng lăn = 55 (mm)

Vậy: t = 3,14.54,99Z (mm)

h là chiều cao ăn khớp = 2m

m là mô đun của bánh răng = D Z (mm)

b là chiều dài răng ( Chiều rộng bánh răng ) = 54 (mm)

D là đường kính vòng đỉnh

Vậy : a ≈ πD D

2h

Z2 (m3¿

khoang hút đến khoang đẩy ) là 2Za Vậy lưu lượng của bơm với số vòng quay n (v/ph) là:

+ Trong đón Qlà hiệu suất lưu lượng, kể tới các tổn thất lưu lượng của bơm và được xác định bằng thực nghiệm Thông thường n Q=¿0,8÷0,9.

Chương 3 HƯ HỎNG VÀ SỬA CHỮA

3.1 NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP CỦA HỆ THỐNG BÔI TRƠN

3.1.1 Dầu không đủ, mức dầu xuống thấp

- Nguyên nhân là do châm dầu không đủ, bị rò rĩ dầu hoặc động cơ có hiện tượng lênnhớt

3.1.2 Dầu quá nhiều, mức dầu lên cao

- Động cơ quay yếu, thải ra khói đặc màu xanh xám Nguyên nhân do dầu vào quánhiều, màng bơm xăng rách, xăng chảy vào các te dầu

3.1.3 Dầu quá loãng

- Nguyên nhân do sử dụng dầu không đúng, màng bơm xăng rách, xăng chảy vào cácte

3.1.4 Dầu bị bẫn, biến màu (đen), trong dầu có vụn kim loại

- Nguyên nhân do dùng dầu không sạch, chi tiết máy bị mòn, bụi và hơi nước lọt qua

hệ thống thông gió

3.1.5 Dầu bị rò

- Nguyên nhân do các bu lông bị lỏng, ống dẫn dầu bị nứt, phốt dầu bị hỏng

3.1.6 Nhiệt độ dầu quá cao

- Nguyên nhân do khe hở vách xy lanh lớn

3.1.7 Áp suất dầu giảm

- Nguyên nhân do đường ống dẫn chính bị rò, bơm và các ổ trục bị mòn, độ nhớtkhông đúng, van điều áp bị kẹt mở

3.1.8 Áp suất dầu tăng

3.2.1.1 Mài mòn do dầu bẩn

- Dầu bẩn là nguyên nhân thường gặp nhất gây ra hư hỏng bơm bánh răng mà biểu hiện của nó là khi công suất và tốc độ làm việc của hệ thống bơm thủy lực bị yếu đi và chậm lại.Dầu bẩn gây ra hư hỏng ở toàn bộ các chi tiết của bơm bánh răng, đặc biệt là ở bạc

số 8, buồng bơm, các ổ bi-lạc, bề mặt răng và cổ trục

Các hạt bẩn có thể ở sẵn trong thùng dầu hoặc đi vào trong hệ thống khi làm việc như qua phớt đầu trục (bị mòn, hỏng) khi bơm hoạt động ở môi trường bụi bẩn

Hình 3.1 Bề mặt răng bị mài mòn.

Hình 3.2 Cổ trục bánh răng bị mài mòn

3.2.1.2 Mài mòn do các hạt kim loại

- Các hạt kim loại có trong dầu thường là do từ các chi tiết bị hư hỏng va có trong hệ thống

mà không súc rửa hết Hư hỏng do hạt kim loại gây ra thường làm cho bơm nhanh chóng bị

hư hỏng tùy thuộc vào số lượng và kích thước hạt kim loại có sẵn trong hệ thống thủy lực

Hư hỏng do nguyên nhân này thường được nhận biết bởi rất nhiều các vết cày trầy xước sâuxoáy tròn trên bề mặt của bạc số 8 Nếu bơm hoạt động nhiều hoặc không phát hiện hưhỏng để dừng lại ngay thì bề mặt bạc số 8 sẽ bị trầy xước hoàn toàn, ráp và sắc