NGHIÊN cứu KHẢ NĂNG cải TIẾN hệ THỐNG bôi TRƠN ĐỘNG cơ яm3 238 lắp TRÊN XE tải KHAI THÁC THAN QUẢNG NINH

Trong quá trình xe hoạt động với điều kiện làm việckhắc nghiệt, xe từ khi nhập về hoặc lắp ráp tại Việt Nam, việc khai thác thanlúc đầu vẫn đáp ứng được điều kiện làm việc của các phương

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-LÊ VĂN HÙNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CẢI TIẾN HỆ THỐNG BÔI

TRƠN ĐỘNG CƠ ЯM3-238 LẮP TRÊN XE TẢI

KHAI THÁC THAN QUẢNG NINH

MỤC LỤ

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1.Hướng phát triển động cơ trong nước và thế giới 4

1.1.1 Xu hướng phát triển ngành động cơ tại Việt Nam 4

1.1.2 Hướng phát triển động cơ trên thế giới 6

1.2 Cơ sở lý thuyết về vấn đề bôi trơn trong Động cơ đốt trong. 8

1.2.1 Lý thuyết chung về ma sát - mài mòn 8

1.2.2 Dầu bôi trơn và tính chất của dầu bôi trơn: 8

1.2.2.1 Các dạng bôi trơn 8

1.2.2.2 Sự hình thành màng dầu bôi trơn trong quá trình làm việc của bạc và trục……… 9

1.2.2.3 Tính chất dầu bôi trơn 10

1.2.3 Mài mòn, sự hao mòn, hư hỏng do mài mòn 13

1.2.4 Mài mòn trong động cơ 16

1.2.4.1 Hao mòn xy lanh 16

1.2.4.2 Hao mòn trục khuỷu 17

1.2.4.3 Hao mòn xéc măng 19

1.3.Chức năng của dầu bôi trơn…… 21

1.3.1 Chức năng bôi trơn 21

1.3.2 Chức năng làm mát 21

1.3.3 Chức năng lám kín 21

1.3.4 Chức nằng chống gỉ 21

1.4 Nội dung nhiệm vụ nghiên cứu của luận văn 21

1.4.1 Các thông số cơ bản của Động cơ ЯM3-238.M3-238. 22

CHƯƠNG II: VẤN ĐỀ BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ 24

2.1.Các hệ thống bôi trơn thường dùng. 24

2.1.1 Bôi trơn bằng phương pháp vung té: 24

2.1.3 Phương án bôi trơn cưỡng bức: 25

2.2 Hệ thống bôi trơn động cơ ЯM3-238.M 3-238. 29

2.2.1 Sơ đồ nguyên lý động cơ 29

2.2.2 Đặc điểm 30

2.2.3 Nguyên lý làm việc 30

2.3.Nhận xét ưu khuyết điểm của hệ thống bôi trơn động cơ ЯM3-238.M3-238. 31

2.4.Phương án cải tiến hệ thống bôi trơn động cơ ЯM3-238.M3-238. 32

2.4.1Sơ đồ cải hướng cải tiến hệ thống bôi trơn thạc sỹ Trần Văn Đăng. 32

2.4.2Nhận xét ưu nhược điểm của hệ thống bôi trơn theo phưong án cải tiến Thạc sỹ Trần Văn Đăng đưa ra: 34

2.5.Phương án cả tiến mói hệ thống bôi trơn động cơ ЯM3-238.M3-238 34

2.5.1.Căn cứ tính cấp thiết việc cải tiến hệ thống bôi trơn động cơ ЯM3-238.M3-238 34

2.5.2.Hướng cải tiến lý thuyết bôi trơn 35

2.6 Các bộ phận chính trong hệ thống bôi trơn 41

2.6.1 Bơm dầu nhờn 41

2.6.2 Bầu lọc thô 43

2.6.3 Bầu lọc li tâm 45

2.6.4 Két làm mát dầu nhờn 46

2.6.5.Thông gió các te 48

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG BÔI TRƠNĐỘNG CƠ ЯM3-238M3-238 49

3.1.Tính toán ổ trượt 49

3.2 Tính toán trạng thái nhiệt ở chốt khuỷu; 51

3.3 Chọn khe hở ∆ = 0,12 (mm) = 120 (µ m) 58

3.4 Điều kiện màng dầu chịu tải 68

3.5 Tính lưọng dầu trong hệ thống: 69

3.6 Kiểm tra hệ thống bôi trơn 71

3.7 Tính toán bầu lọc thô 73

3.8 Tính toán bầu lọc li tâm: 74

3.9 Tính két làm mát dầu 75

3.10 Tính cản hệ thống bôi trơn động cơ 76

3.10.1 Tính toán thủy lực ống 77

3.10.2 Xác định mức tổn thất áp suất trong ống dẫn 79

CHƯƠNG IV: KIỂM TRA BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG BÔI TRƠN 82

4.1 Các dạng hư hỏng, quy trình kiểm tra, sửa chữa, khắc phục hư hỏng của hệ thống………. 82

4.1.1 Những hư hỏng chính của hệ thống bôi trơn 82

4.1.2 Kiểm tra hệ thống bôi trơn 83

4.1.3 Bảo dưõng hệ thống bôi trơn động cơ ЯM3-238.M3 238 84

4.1.3.1 Yêu cầu chất lượng 84

4.1.3.2 Những công việc bảo dưỡng: 84

4.2 Các dạng hư hỏng và ảnh hưởng, quy trình kiểm tra, sửa chữa khắc phục hư hỏng của bơm dầu. 85

4.2.1Hư hỏng, nguyên nhân, ảnh hưởng của bơm dầu 85

4.2.2 Sửa chữa, khắc phục bơm dầu 86

4.3 Bầu lọc thô 87

4.3.1 Quy trình kiểm tra và bảo dưỡng bầu lọc ly tâm 87

4.4 Két làm mát dầu 89

4.5 Thông gió các te 89

4.6 Kiểm nghiệm các thông số kỹ thuật sau khi sửa chữa 90

4.6.1 Bơm dầu 90

4.6.2Mức dầu trong động cơ 90

4.6.3 Độ kín của động cơ 91

4.6.4 Áp suất dầu nhờn trong mạch chính 91

4.6.5 Nhiệt độ dầu 91

KẾT LUẬN 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Các dạng bôi trơn 8

9

Hình 12.2 Sự hình thành màng dầu 9

Hình 1.3 Ý nghĩa của các ký hiệu trên thùng dầu 11

Hình 1.4: Độ nhớt dầu động cơ được chọn 12

Hình 1.5: Quy luật phân bố áp suất khí trên xi lanh 16

Hình 1.6: Áp lực xéc măng tác dụng lên xi lanh 16

Hình 1.7: Phương của lực ngang tác dụng 16

Hình 1.8 Dạng mòn hướng trục của xi lanh 17

Hình 1.9 Dạng hao mòn hướng kính của xi lanh 17

Hình 1.10 Đồ thị lực tác dụng lên chốt khuỷu 18

Hình 1.11 Hao mòn trục khuỷu không có quy luật 19

Hình 1.12 Hao mòn xéc măng Hình 1.13 Kiểm tra lực bung của lực xéc măngq……….20

Hình 2.1 Bôi trơn bằng phương pháp vung té 24

Hình 2.2 Hệ thống bôi trơn các te ướt 26

Hình 2.3 Hệ thống bôi trơn các te khô 27

Hình 2.4: Sơ đồ bôi trơn động cơ ЯM3-238.M3-238 29

Hình 2.5: Sơ đồ bôi trơn động cơ ЯM3-238.M3-238 phương án cải tiến 32

Hình 2.7: Sơ đồ bôi trơn động cơ -ЯM3-238.M3-238 cải tiến mới theo phương án 2 38

:Hình 2.7.1: Sơ đồ bôi trơn động cơ -ЯM3-238.M3-238 cải tiến mới theo phương án 3 40 Hình 2.8: Bánh răng bơm dầu 41

Hình 2.9: Bầu lọc thô 43

Hình 2.10: Bầu lọc li tâm 45

Hình 2.11: Két làm mát dầu 47

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý các đoạn ống đi bôi trơn hệ thống bôi trơn ЯM3-238.M3-238 .77

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

N e : Công xuất động cơ

A : Hệ số liên quan đến độ phân vùng của ổ trục

αˊ : Hệ số liên quan đến sự phân vùng củ ổ trục và độ lệch tâm tương đối

C dn : Tỉ nhiệt của dầu nhờn (kcal/kg 0 C)

φ : Góc chiếm chỗ của phiến gạt (độ)

F k : Diện tích tản nhiệt độ của két

t d : Nhiệt độ trung bình của dầu nhờn

T k : Nhiệt độ trung bình của môi chất làm mát

Q d : Nhiệt lượng của động cơ truyền cho dầu

T dtb Nhiệt độ trung bình của dầu trong két

LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp thì ngành công nghiệpôtô đóng vai trò rất quan trọng trong công cuộc xây dựng công nghiệp hóa hiệnđại hóa đất nước.Nhận thức được tầm quan trọng của ngành công nghiệp ô tô.Nhà nước ta đã có nhiều dự án đầu tư theo chiều sâu trong lĩnh vực nghiên cứu,cũng như chuyển giao công nghệ và xây dựng các nhà máy sản xuất động cơphụ tùng phụ kiện và các nhà máy lắp ráp ôtô Trong những năm gần đây nhucầu sử dụng động cơ là rất lớn, nhất là trong lĩnh vực giao thông vận tải đường

bộ, đường thuỷ.Các phương tiện ngày càng đòi hỏi khắt khe về tính kinh tế vàgiảm thiểu ô nhiễm môi trường Đây cũng là một vấn đề hết sức khó khăn cho

sự phát triển của ngành này, vì ngành công nghiệp cơ khí động cơ nói chung vàngành công nghiệp ô tô nói riêng ở nước ta là một ngành còn non trẻ, nên để đủsức cạnh tranh cũng như đáp ứng được các tiêu chuẩn chất lượng hiện naynhiều công ty tập đoàn sản xuất ô tô đã mở rộng thị phần, chuyển giao côngnghệ cho các liên doanh Hàng chục liên doanh đã ra đời sản xuất và lắp rápnhiều chi tiết, cụm chi tiết các hãng MERCEDEZ- BENZ, HONDA,SUZUKI,TO YOTA , TRƯỜNG HẢI, YAMAHA Công nghệ sản xuất của cáchãng này tương đối cao, sản phẩm làm ra đã được tiêu thụ nhiều nước trên thếgiới Với sản phẩm của các công ty đó đã cải thiện được một phần về các yêucầu cả về chất lượng và nhu cầu thị trường, đáp ứng được nhiều yêu cầu khắtkhe của người tiêu dùng trong nước cũng như ngoài nước.Với tầm quan trọngcủa ngành công nghiệp này chính phủ Việt Nam định hưởng ngành công nghiệp

ô tô sớm trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn vào năm 2020, dần từng bướcnâng cao tỷ lệ nội địa hóa ô tô trong nước và hướng tới xuất khẩu

* Lý do chọn đề tài:

Trong các ngành khai thác khoáng sản ở nước ta đặc biệt là khai thácthan đá ở các vùng mỏ hiện phụ thuộc rất nhiều vào việc sử dụng các loại động

cơ, cũng như các loại xe cỡ lớn có công xuất và tính việt dã cao, kinh tế bền bỉ

và tiết kiệm nhiên liệu.Động cơ.ЯM3-238.M3238 lắp trên xe Kpaz 255 là một loại động

cơ điển hình sử dụng rất nhiều trong việc vận chuyển và khai thác than đá ở cácvùng mỏ Quảng Ninh Trong quá trình xe hoạt động với điều kiện làm việckhắc nghiệt, xe từ khi nhập về hoặc lắp ráp tại Việt Nam, việc khai thác thanlúc đầu vẫn đáp ứng được điều kiện làm việc của các phương tiện tham gia khaithác nhưng càng khai thác về sau thì điều kiện khai thác ngày một khó khăn.Khi xe leo dốc, tải nặng tốc độ xe thì chậm nhưng mômen xe lớn dẫn đến sựlàm mát động cơ kém nhiệt độ tăng nhanh làm dầu mất độ nhớt và bị loãng lưulượng và áp xuất dầu đi bôi trơn không đảm bảo, các chi tiết làm việc bị nónggây ra sự mài mòn giảm công suất động cơ, tiêu tốn nhiên liệu làm tăng thờigian bảo dưỡng xe Chính vì vậy chi phí bảo dưỡng hàng năm là rất lớn mà hiệuquả bảo dưỡng lại không cao, làm ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ động cơ.

Xuất phát từ những nhược điểm trên của ngành khai thác than tác giả đã

chọn đề tài: “Nghiên cứu khả năng cải tiến hệ thống bôi trơn động cơ ЯM3-238M3-238 lắp trên xe tải khai thác than Quảng Ninh’’ Làm nội dung luận

văn của mình

Đề tài được thực hiện dựa vào kết quả phân tích và kết quả tính toán hệcủa hệ thống bôi trơn, và tính toán mới theo phương án cải tiến các đường ốngdẫn dầu trong hệ thống đưa ra số liệu về tính cản của hệ thống cũng như tổn haotrong quá trình bôi trơn là nhỏ nhất và tối ưu giúp tăng tính hiệu quả bôi trơn,tăng tuổi thọ động cơ, giảm chi phí sử dụng

Đối tượng nghiên cứu: Áp dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết phântích và tính toán hệ thống bôi trơn động cơ -ЯM3-238.M3 238 lắp trên xe tải

Phương pháp nghiên cứu: Từ lý thuyết chung về hệ thống bôi trơn động

cơ ôtô cùng với lý thuyết về ma sát - sự mài mòn, độ bền và tuổi thọ Tác giả đãnghiên cứu thiết kế cải mới các đường dầu bôi trơn trong hệ thống và đưa ra sốliệu tính toán hợp lý nâng cao hiệu qủa sử dụng động cơ và đảm bảo tối đa lunlượng dầu đi bôi trơn trong hệ thống bôi trơn động cơ ЯM3-238.M3 238

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: Kết quả nghiên cứu cùng với lý thuyết sẵn

có của hệ thống bôi trơn góp phần cải tiến hệ thống bôi trơn động cơ -ЯM3-238.M3 238lắp trên xe tải áp dụng theo phương án cải tiến mới các đường dầu bôi trơntrong

hệ thống giúp tăng tuổi thọ động cơ, và giảm chi phí bảo dưỡng, tăng hiệu quảkinh tế

- Trong thời gian thực hiện đề tài được giao, em đã được hỗ trợ, chỉ bảo,

siúp đỡ của toàn thể các thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy giáo hướngdẫn PGS.TS Phạm Văn Thể Cùng với sự cố gắng của bản thân đến nay em đãhoàn thành luận văn tốt nghiệp do bộ môn giao đúng thời hạn và hoàn thiện.Tuy nhiên, do thời gian làm luận văn có hạn, trình độ kiến thức còn hạn chế đểthực hiện luận văn Do vậy nên bản luận văn của em không tránh khỏi nhữngkhiếm khuyết Em kính mong được các thầy cô giáo trong bộ môn cùng toàn thểcác bạn trong lóp chia sẻ, góp ý, bổ sung cho nội dung bản luận văn được hoànthiện hơn

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Văn Thể cùng toànthể các thầy cô giáo đã dìu dắt, chia sẻ chúng em trong những năm học vừa qua

Em xin chân thành cảm ơn tập thể các học viên lớp Cao học kỹ thuật Cơ khí Động lực khoa 3 đã nhiệt tình giúp đỡ để em hoàn thành bản luận văn này

Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2015

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Hướng phát triển động cơ trong nước và thế giới

1.1.1 Xu hướng phát triển ngành động cơ tại Việt Nam.

Nền công nghiệp ôtô Việt Nam chính thức hình thành từ năm 1991 đượcđánh dấu bằng sự ra đời của công ty Mekong Auto, đã đặt nền móng cho sựphát triển nền công nghiệp ô tô nước nhà Sau gần 20 năm gây dựng và pháttriển chúng ta đã quy tụ được một số tập đoàn ô tô lớn trên thế giới như Ford,Mercedes,Toyota và cũng hình thành lên 18 doanh nghiệp, (DN) FDI và 38 DNtrong nước tham gia sản xuất với năng lực khoảng 460 nghìn xe một năm, baogồm đầy đủ các chủng loại xe con, xe tải, xe khách Mức độ nào đó cũng đápứng đủ nhu cầu ô tô trong nước theo mục tiêu đề ra

Ngành công ngiệp ô tô đã đóng góp phần không nhỏ trong công cuộcphát triển công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, và đã giải quyết công ăn việclàm cho khoảng 80 nghìn lao động Bên cạnh đó cũng đáng ghi nhận trong thờigian qua ngành này cũng tích lũy được nhiều kinh nghiệm trong việc lắp ráp ô

tô và sản xuất phụ tùng, linh kiện phù hợp với lộ trình phát triển của ngànhcông nghiệp này.Nâng cao tỷ lệ nội địa hóa trong tương lai và sản xuất ô tôtrong nước không bị lệ thuộc vào nhập khẩu linh kiện, phụ tùng của các doanhnghiệp nước ngoài

Điển hình như Công ty CP ô tô Trường Hải (Thaco) với quyết tâm vượtkhó để có một sản phẩm mang thương hiệu Madein Vietnam và đã đạt tỷ lệ nộiđịa hóa bình quân từ 15 đến 18% đối với xe con và khoảng 33% đối với xe tảinhẹ và từ năm 2006 với một dây chuyền sản xuất và lắp ráp xe bus tại nhà máy

xe tải (Chu Lai - Trường Hải), THACO đã khởi đầu nghiên cứu và sản xuất xekhách giường nằm đầu tiên theo đơn đặt hàng của Công ty vận tải Hoàng Long

Và từ đó, sản phẩm xe khách giường nằm do THACO sản xuất đã được kháchhàng ưa chuộng và trở thành phương tiện chính yếu phục vụ hành khách đườngdài

Đặc biệt sau Công ty Hoàng Long, hầu hết các công ty vận tải hànhkhách hàng đầu ở Việt Nam đều đã sử dụng các sản phẩm xe bus của THACO.Dòng xe giường nằm của THACO đã chiếm 95% thị phần trên cả nước.THACO đã không ngừng cải tiến, nâng cao công nghệ, tăng cường tỷ lệ nội địahóa lên đến 40,19% Nhà máy Thaco Bus công suất 3.000 xe/năm, giải quyếtviệc làm cho hơn 600 lao động tại địa phương.

Bên cạnh đó chúng ta cũng nâng cao năng lực phát triển sản xuất chế tạocác loại máy động lực, máy nông nghiệp thời gian vừa qua VEAM Việt Nam đãthực hiện hàng loạt dự án nâng cao khả năng chế tạo phôi liệu đúc rèn, gia công

cơ khí đến lắp ráp các đơn vị như: VIKYNO và VINAPPRO: phụ tùng 1;DISOCO; Cơ khí Trần Hưng Đạo; NAKYCO; Công ty đúc số 1 khôngnhững bảo đảm cho nhu cầu phát triển của doanh nghiệp trong tương lai, màcòn nâng cao mặt bằng công nghệ chung của ngành cơ khí nông nghiệp ViệtNam

Với chiến lược kinh doanh - quy hoạch đầu tư và điều hành đồng bộ cácsản phẩm động cơ và máy nông nghiệp của VEAM có thể chiếm từ 50 -60% thịphần nội địa trong vòng 3 đến 5 năm tới, giai đoạn đến năm 2015, sản xuất đápứng đủ nhu cầu trong nước về trang bị máy kéo hai bánh đến 12 mã lực, bướcđầu sản xuất có hiệu quả máy kéo bốn bánh công suất 35-40 mã lực

Chú trọng hiệu quả hoạt động theo chỉ tiêu thị phần và sổ lượng bán hàngvới các sản phẩm máy nông nghiệp Đưa mục tiêu tăng thị phần các doanhnghiệp trong nước từ 35% lên 50% vào năm 2015 Sau năm 2015, nâng caomức độ hiện đại cho phần lớn các sản phẩm động cơ máy nông nghiệp với mẫu

mã đa dạng và giá cả phù hợp đủ sức cạnh tranh trong nước và xuất khẩu

Ngành động cơ đốt trong đại diện là công nghiệp ô tô hiện nay ở nước tavới xu hướng phát triển lớn mạnh về số lượng và chất lượng, hiện là ngànhcông nghiệp rất quan trọng cần được ưu tiên phát triển để góp phần phục vụ có

hiệu quả quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá và xây dựng tiềm lực an ninh,quốc phòng của đất nước.

Phát triển nhanh ngành công nghiệp ô tô trên cơ sở thị trường và hộinhập với nền kinh tế thế giới; lựa chọn các bước phát triển thích hợp, khuyếnkhích chuyên môn hoá – hợp tác hoá nhằm phát huy lợi thế, tiềm năng của đấtnước; đồng thời tích cực tham gia quá trình phân công lao động và hợp tác quốc

tế trong ngành công nghiệp ô tô

Phát triển ngành công nghiệp ô tô trên cơ sở tiếp thu công nghệ tiên tiếncủa thế giới, kết hợp với việc đẩy mạnh hoạt động nghiên cứu - phát triển trongnước và tận dụng có hiệu quả cơ sở vật chất, trang thiết bị hiện có, nhằm nhanhchóng đáp ứng nhu cầu trong nước về các loại xe thông dụng với giá cả cạnhtranh, tạo động lực thúc đẩy các ngành công nghiệp hỗ trợ trong nước phát triểnnhằm đẩy nhanh quá trình sản xuất linh kiện, phụ tùng trong nước

Việt Nam đang từng bước xây dựng và phát triển ngành công nghiệp ô tô

để đến năm 2020 trở thành một ngành công nghiệp quan trọng của đất nước, cókhả năng đáp ứng ở mức cao nhất nhu cầu thị trường trong nước và tham giavào thị trường khu vực và thế giới

1.1.2 Hướng phát triển động cơ trên thế giới.

Những năm gần đây trên thế giới nhu cầu giảm tiêu thụ nhiên liệu cũnggiúp tăng lượng xe sử dụng động cơ diesel Tại Mỹ việc sử dụng động cơ dieselhứa hẹn một nguồn nhiên liệu thay thế trước đây người Mỹ thường phụ thuộcquá nhiều vào nhiên liệu của nước ngoài Theo ước tính của EPA nếu 1/3 số xechở khách tại Mỹ chạy bằng Diesel Mỹ có thể tiết kiệm 1,4 triệu thùng dầu mỗingày, tương đương lượng dầu nhập khẩu từ Ả Rập Xê Út Hiện nay các nhà sảnxuất ô tô đang ngày càng quan tâm tới diesel.Volkswagen và Mercedes- Benđang nỗ lực nghiên cứu động cơ diesel sạch nhằm giảm khí thải Mercedes chobiết hãng sẽ bán model này tại 50 bang ở MỸ vào năm tới Big Three cũngtrang bị động cơ diesel hầu hết tập chung vào xe tải Việc đăng ký xe diesel

cũng tăng mạnh trong vài năm qua, phần lớn dành cho xe tải Theo R.L.Polk vàdiesel Techonology Forum từ năm 2000 đến năm 2005, lượng đăng ký đã tăng80% từ 300 000 lên đến gần 545 000 xe; đặc biệt là thị trường xe tải nhẹ tăng5%và riêng năm 2005 tăng 31% Và châu Á trong thời gian qua Nhật Bản vớihãng TOYOTA hãng xe nổi tiếng về vấn đề cam kết sẽ phát triển xe hybridnhằm giảm ô nhiễm môi trường cũng như tiết kiệm chi phí cho khách hàng Tuynhiên cách đây không lâu , hãng xe Nhật bản TOYOTA đã giới thiệu đến côngchúng mẫu xe Verso 2014, một sản phẩm hợp tác với hãng xe Đức BMW Xeđược trang bị động cơ diesel của BMW, động cơ diesel trên chiếc xe Verso

2014 có dung tích 1,6 lít ,sản sinh công xuất 110 mã lực và mô men xoắn cựcđại 270 Nm Một số thông tin cho biết Verso không phải là mẫu xe cuối cùngcủa Tyota được trang bị động cơ diesel của BMW, thêm vào đó theo thỏa thuậngiữa toyota và BMW các mẫu xe toyota sớm được trang bị tất cả các loại động

cơ diesel trục khuỷu ngang mà BMW đang sở hữu Nhật Bản, với tỷ lệ xe chạydầu hiện mới chiếm khoảng 3% đến 5% số xe lưu hành, cũng đang trở thành thịtrường mục tiêu cho những nhà sản xuất xe động cơ diesel

Những năm gần đây, nhiều tập đoàn ô tô lớn trên thế giới đã cho ra đờinhững động cơ diesel thế hệ mới phun dầu trực tiếp hết sức hiện đại như CRDicủa Hyundai, hay CDi của Mercedes Động cơ thế hệ mới này sử dụng bơm cao

áp với áp suất lớn gấp 4-5 lần động cơ diesel cũ, cùng với phun dầu điện tử đađiểm và hệ thống tubo tăng áp thế hệ mới giúp hoàn thiện quá trình phun nhiênliệu, làm tăng 30% công suất và giảm mức tiêu hao nhiên liệu so với thế hệ cũ.Nhược điểm cố hữu của động cơ diesel là tiếng ồn lớn và khí xả nhiều cũng đãđược khắc phục.Động cơ thế hệ mới hoạt động êm ái không kém gì động cơxăng và không nhìn thấy khí xả bằng mắt thường Độ bền động cơ được tăngcao Đến nay, động cơ diesel cũns đã được áp dụng các tiêu chuẩn như Eurol,Euro2, Euro3 và Euro4 Động cơ diesel thể hệ mới giảm lượng khí NOX gâyhại môi trường, lượng ppm có trong nhiên liệu diesel đã được giảm từ500ppm(phần triệu) xuống 50 ppm vào cuối năm 2004 tại một số quốc gia

Ma sát ướt (a)

Ma sát nửa ướt

Theo tính toán, xe dùng động cơ diesel tiết kiệm nhiên liệu trung bình từ25% đến 40% so với động cơ xăng Dầu diesel được trộn với không khí và nénvới áp suất lớn khi phun vào buồng đốt, làm tăng hiệu suất của động cơ, tiếtkiệm nhiên liệu do tỷ lệ trộn là tối ưu Ngoài ra, động cơ diesel tạo mômen xoắnlớn, giúp xe có sức kéo mạnh hơn, khả năng leo dốc và vượt địa hình phức tạpcao và khả năng tăng tốc nhanh Độ bền của động cơ diesel được tăng cườngnhờ áp dụng công nghệ mới Những lợi thế trên khiến các xe trang bị động cơdiesel càng ngày càng thu hút được sự quan tâm của nsười sử dụng trên toàn thếgiới

1.2 Cơ sở lý thuyết về vấn đề bôi trơn trong động cơ đốt trong.

1.2.1 Lý thuyết chung về ma sát - mài mòn.

1.2.2 Dầu bôi trơn và tính chất của dầu bôi trơn:

1.2.2.1Các dạng bôi trơn.

Tuỳ theo tính chất bôi trơn cho các bề mặt ma sát mà ta có phương án bôi trơn thích hợp thông thường có 3 dạng sau:

a) Bôi trơn ma sát ướt:

Là dạng bôi trơn mà giữa hai bề mặt của

cặp lắp ghép luôn luôn được duy trì

bằng một lớp dầu bôi trơn ngăn cách

Trong động cơ đốt trong bôi trơn ma sát

ướt xảy ra tại cổ trục và bạc cổ trục

b): Bôi trơn ma sát nửa ướt

Là dạng bôi trơn mà giữa hai bề mặt

của cặp lắp ghép được duy trì bằng một

Ma sát khô

Hình 1.1 Các dạng bôi trơn

a) Bôi trơn ma sát ướt

b) Bôi trơn ma sát nửa ướt

c) Bôi trơn ma sát khô

lớp dầu bôi trơn ngăn cách không liên

tục, mà chủ yếu là nhờ độ nhớt của dầu

để bôi trơn Ma sát này có mặt tại xéc

măng dầu và thành xy lanh động cơ

c): Bôi trơn ma sát khô

Là dạng bôi trơn mà ở bề mặt lắp ghép

của hai chi tiết có chuyển động tương

đối với nhau mà không có chất bôi trơn

Ma sát khô sinh ra nhiệt làm nóng các

bề mặt, ma sát, khiến chúng nhanh mòn

hỏng, có thể gây ra mòn dính Nhiệt độ

buồng đốt của động cơ rất lớn vì vậy

xéc măng trên cùng sẽ khó khăn về bôi

trơn và dầu bôi trơn thường rất ít dẫn

đến vật liệu chế tạo xéc măng cũng

được ma sát tối đa Vùng làm việc tối ưu khi trục quay tạo được đệm dầu nângtrục lên đồng tâm với bạc

1.2.2.3 Tính chất dầu bôi trơn.

Dầu bôi trơn là sản phẩm được chế biến từ dầu mỏ, có pha chế thêm cácchất phụ gia để nâng cao chất lượng dầu Hầu hết các nhiệm vụ của hệ thốngbôi trơn do dầu bôi trơn đảm nhận Sự làm việc tốt hay xấu của hệ thống bôitrơn quyết định phần lớn là do chất lượng của dầu bôi trơn,

a) Tính chất của dầu bôi trơn:

* Độ nhớt:

Là tính năng vật lý đặc trưng cho khả năng lưu động của dầu bôi trơn Nhờđặc tính này mà màng dầu bôi trơn được dính trên bề mặt ma sát Khi nhiệt độtăng độ nhớt của dầu sẽ giảm và ngược lại Ngoài ra, độ nhớt xác định điều kiệncủa động cơ có thể khởi động dễ dàng hon khi trời lạnh, độ nhót đánh giá độ kíncủa dầu, mức độ tiêu hao và thấm thoát Độ nhớt là một trong những chỉ tiêuquang trọng trong việc theo dõi và đánh giá chất lượng của dầu cũng như củathiết bị trong quá trình sử dụng

Đối với một số động cơ đặc biệt là động cơ ôtô độ nhớt cũng là yếu tố ảnhhưởng đến sự dễ dàng khởi động và tốc độ quay của trục khuỷu Độ nhớt quácao sẽ gây ra sức cản nhớt lớn khi nhiệt độ xung quanh thấp làm giảm tốc độtrục khuỷu do đó làm tăng khả năng tiêu hao nhiên liệu Độ nhớt thấp sẽ làmchóng mài mòn các chi tiết và tăng lượng tiêu hao dầu

- Độ nhớt quy ước: là tỷ số thời gian dầu nhót chảy qua thiết bị đo so với

cùng một thể tích nước cất ở nhiệt độ 200C

+ Đặc tính chống các bon hoá (độ tro than).

Nhiệt độ thành xilanh cao lên dầu bôi trơn dễ bị cháy thành cácbon.Cácbontích luỹ sẽ làm xécmăng bị dính kết, vách xilanh bị trầy xước.Bụi than lẫn vàodầu bôi trơn sẽ làm tắc mạch dầu Do đó dầu bôi trơn phải có khả năng chốngcácbon hoá

Động cơ xăng: SG là loại dấu đáp ứng các yêu cáu bảo hành các xe đởi 1989 w

Động cơ diesel: CF, dẩu thích hợp các động cơ nạp khí ỉự nhiên, nạp cao áp, hoặc nạp turbo.

CH: đáu dùng cho động cơ nộp cao áp hoặc nạp tưrtso.

CF: đáu dộng cơ 4-íhl lốc dộ cao

Dáu tiết kiệm nầng lượng, giâm tón thất công suất do nội ma sál Tiết kíộm ktioảng 1.5 - 2.7% nniên liệu

Dầu đa cấp.W nghĩa là dầu làm việc tốt ở mùa đông.Nhóm số thứ hai biểu thị

độ nhớt ở thời tiết nóng.

Dầu đơn cấp thường chỉ sử

Đây là chỉ số phân loại dầu

SAE lớn là độ nhớt của dầu

Cao và ngược lại Chỉ số

SAE cho biết cấp độ nhớt (gồm

*Độ ăn mòn:

Đây là chỉ số đặc trưng cho khả năng ăn mòn các hợpkim màu của dầu bôi trơn

+ Chỉ số axít:

Đây là chỉ số được tính bằng miligam, là lượng KOH cần thiết để trung hoà

lượng axít có trong 1 gam dầu bôi trơn

* Độ chứa cốc và độ mòn:

Hai chỉ số này đặc trưng cho khả năng hình thành muội than và cặn (hay

tro)trong dầu bôi trơn.Sau một thời gian sử dụng trong dầu bôi trơn sạch lượng

cốc và cặn thường rất nhỏ.Theo hàm lượng của chúng trong dầu sạch có thể

đánh giá chất lượng lọc dầu

Ngoài ra dầu bôi trơn động cơ còn được đánh giá theo nhiều chỉ số chất

lượng khác nhau như: độ kiềm, lượng tạp chất cơ học và nước, nhiệt độ bén

lửa

b) Ký hiệu và sử dụng dầu bôi trơn động cơ:

Thông thường trên bao bì sản phẩm đầu ghi rõ kí hiệu thể hiện các tính năng và

phạm vi sử dụng của từng loại dầu bôi trơn Hiện nay, quy cách kỹ thuật chủ

yếu dựa trên các tiêu chuẩn của tổ chức Hoa Kỳ Khi sử dụng nên dựa vào hai

chỉ số ghi trên bao bì sản phẩm là SAE và API

Chỉ số SAE:

Đây là chỉ số phân loại dầu

SAE lớn là độ nhớt của dầu

Cao và ngược lại Chỉ số

SAE cho biết cấp độ nhớt (gồm

hai loại)

+ Loại đơn cấp: được chia thành dầu dùng trong mùa đông gồm SAEOW,SAE5W, SAE10W, SAE15W, SAE20W Còn dầu sử dụng khác với mùa đônggồm SAE20, SAE30, SAE40, SAE5.Chữ số càng cao dầu càng đặc

+ Loại đa cấp: là loại được pha chế thêm phụ gia để giữ cho độ nhớt ít thay đổitheo nhiệt độ Ví dụ SAE5W - 30 tương đương với hai loại dầu đơn cấpSAE5W lúc lạnh và SAE30 cho lúc nóng Các xe đời mới hầu hết đều dùng dầu

đa cấp, (hình trên giới thiệu các loại dầu phù hợp với nhiệt độ môi trường sử

dụng động cơ).Dầu thường dùng ở nước ta là loại SAE 20W - 40.

- Dầu dùng trên động cơ xăng: SA, SB, SC, SE, SF, SG, SH.

- Dầu dùng trên động cơ điezel là CA, CB, CD, CE, CF.

Hình 1.4: Độ nhớt dầu động cơ được chọn

Dầu bôi trơn cũng có loại dùng cho cả động cơ xăng và động cơ diezelnhư SG/CE hoặc SG/CF Nghĩa là dùng cho động cơ xăng với chất lượng

G còn dùng cho động cơ diezel với chất lượng E Chỉ số cho động cơ nào

viết trước/ (S hay C) có nghĩa ưu điểm dùng cho động cơ đó.

Khi sử dụng phải tuân thủ hướng dẫn của nhà chế tạo động cơ về chỉ sốSAE và API và thời gian thay dầu Phải sử dụng dầu có đúng chỉ số SAE theoyêu cầu, còn chỉ số API càng cao có nghĩa chất lượng dầu càng tốt Thời gianthay dầu càng lâu, số lần thay dầu ít hơn

Sau một thời gian động cơ làm việc dầu biến chất và mất dần đặc tính, khôngcòn bảo đảm các công dụng thông thường nên phải thay kịp thời.Nếu chế độlàm việc của động cơ khắc nghiệt hơn so với bình thường hoặc nếu động cơ cũthì nên rút ngắn thời gian thay dầu

1.2.3 Mài mòn, sự hao mòn, hư hỏng do mài mòn.

Trong quá trình làm việc bề mặt một số chi tiết có sự ma sát với nhau hoặcchịu nhiệt độ cao hay va đập mạnh làm cho các chi tiết chóng bị mòn hỏng, màimòn là quá trình thay đổi dần về kích thước của các chi tiết có chuyển độngtưng đối với nhau Tình trạng kỹ thuật của ô tô và tính chịu mòn của nó phụthuộc vào những thiếu sót về cấu tạo và những hư hỏng phát sinh trong quátrình sử dụng điều kiện sử dụng

Trong quá trình sử dụng, sự tồn tại đó dẫn đến sự thay đổi tình trạng kỹthuật của các chi tiết cụm máy và tổng thành.Các chi tiết của máy móc thường

bị mòn hỏng với các hiện tượng mòn hỏng tự nhiên và mòn hỏng đột biến

Sự hao mòn: là sự thay đổi dần dần các kích thước của chi tiết, xảy ra khi

có ma sát Hao mòn được đánh giá trực tiếp bằng sự thay đổi các kích thướcthay bằng các dấu hiệu gián tiếp Người ta phân biệt:

- Hao mòn đường: xác định bằng độ giảm kích thước theo phương pháp

tuyến bề mặt ma sát

- Hao mòn khối: theo độ giảm thể tích.

- Hao mòn trọng lượng.

Ngoài sự thay đổi kích thước của các chi tiết còn xảy ra những sự thay đổinhất định về cấu trúc và tính chất của các lớp bề mặt của chúng.Trong giai đoạnlàm việc đầu tiên của các cặp lắp ghép, người ta thường thấy cấu trúc và tínhchất của lớp bề mặt thay đổi nhiều hơn cả.khi hao mòn đã ổn định quá trình thayđổi này sẽ nhỏ nhất và tập trung trong những lớp bề mặt vô cùng mỏng

Hao mòn tuyệt đối về kích thước thường dùng đơn vị (ΜK), trọng lượngdùng (mmg), tỉ số giữa lượng hao mòn tuyệt đối với chiều dài của mặt ma sátgọi là cường độ mòn (hay tốc độ mòn)

Sự hư hỏng do mài mòn: là quá trình thay đổi rõ rệt và không đồng đều vềtrạng thái hình học của các bề mặt ma sát cũng như về cấu trúc và tính chất củacác lớp bề mặt Người ta phân chia sự hao mòn và hư hỏng dựa trên các dấuhiệu và biểu lộ rõ rệt bên ngoài, có các cơ chế của sự phát triển nội tạng củachúng là đặc thù

Những nguyên tắc là cơ sở để phân loại:

Nghiên cứu bản chất của các quá trình phá hoại quan sát thấy khi các chitiết máy làm việc

Lập lại các quá trình sảy ra và nghiên cứu trong điều kiện thí ngiệm

Nghiên cứu sự hao mòn và hư hỏng trong quá trình phát triển của chúng,trong mối liên hệ với những sự chuyển động tới hạn từ một dạng này sang mộtdạng khác phụ thuộc vào tác động cơ học bên ngoài, vào các yếu tố môi trường

và tính chất của vật liệu chế tạo các chi tiết tạo ma sát Cũng theo điều kiện masát, môi trường và vật liệu, người ta sẽ phân tách được các quá trình chủ yếuđược xác định dứt khoát Bên cạnh các quá trình chủ yếu(chính), có những hiệntượng kèm theogây ảnh hưởng ít hơn đến sự phá hoại bề mặt Thực chất mỗichi tiết làm việc hay mỗi cặp liên kết của hai chi tiết bất kỳ đều có một dạng

hao mòn hay hư hỏng chính, quyết định tuổi thọ và độ tin cậy sử dụng của chitiết, cặp liên kết, đồng thời còn có thể có những phá hoại về mặt phụ, có ảnhhưởng ít hơn đến hoạt động của cặp lắp ghép, về cơ bản, các dạng hao mòn và

hư hỏng chính phụ thuộc vào hoạt động học của ma sát tức là loại ma sát Cácdạng phá hoại khi ma sát:

Cho phép (hao mòn) hao mòn cơ hóa bình thường do ôxi hóa, hao mòn cơhóa bình thường do bong dần (các lớp màng mỏng có nguồn gốc khác ôxit).Dạng cơ hóa của mài mòn

Để phân loại mài mòn có rất nhiều trị số ảnh hưởng đến trị số mòn và tínhchất hao mòn có thể phân loại mòn như sau:

*Mòn cơ giới:

Mòn do hạt mài, do những hạt bé và cứng nằm giữa hai bề mặt tiếp xúcgây nên, kết quả tạo ra những vết xước vệt sâu xuống Nguồn hạt mài có thể từngoài lọt vào như bụi, cát theo không khí hoặc dầu bôi trơn vào, cũng có thể tồntại ngay trên bề mặt chi tiết do chất lượng gia công chi tiết Cường độ mòn phụthuộc vào vật liệu chế tạo, độ cứng, kích thước vật mài, tốc độ trượt, áp lực trên

bề mặt tiếp xúc

Mòn do biến dạng dẻo; do tác dụng của tải trọng lớn lên các bề mặt chi tiếtlàm thay đổi hình dáng và kích thước của chúng, nhưng trọng lượng của chúngkhông thay đổi

Mòn do phá hoại dòn; do ma sát lớp kim loại bề mặt của chi tiết tiếp xúc bịtrai cứng và dòn đến giới hạn nào đó mà bị bong ra và đó là lớp kim loại kémdòn hơn Lớp kim loại này lại tiếp tục bị trai cứng và dòn lại bong tróc quátrình cứ tiếp diễn

Mòn do mỗi chi tiết chịu ứng suất cao, tác động có chu kỳ, trên bề mặt chitiết xuất hiện vết nứt Dạng mòn này thường gặp trên bề mặt bánh răng truyềnlực chính

*Mòn phân tử cơ giới:

Nó phát sinh do sự bám dính của các phân tử kim loại ở một số chỗ cục bộtrên bề mặt ma sát của chi tiết, sau đó chỗ bám dính lại bị phá hoại vì tác dụng

cơ giới Ở những nơi có phụ tải lớn, màng dầu bị phá hoại tốc độ trượt lớn,nhiệt độ cao, dầu bị bốc hơi,kim loại bị dính vào nhau sau đó lại bị rời ra, kếtquả là một bề mặt sinh ra lồi, một mặt chi tiết kia bị lõm Thực chất là dichuyển kim loại từ chi tiết này sang chi tiết kia, quá trình cứ lặp đi lặp lại Loạimòn này thường thấy ở các bề mặt chịu phụ tải lớn, các bề mặt bạc, trục

*Mòn hóa học cơ giới:

Do ăn mòn hóa học và cơ giới tác dụng các chi tiết làm việc trong điều kiệnmôi trường có tồn tại các chất ăn mòn như xút, axit, không khí ẩm ướt khi cótác dụng ma sát cơ giới những lớp hợp chất hóa học này dễ dàng bị phá hủy, sau

đó lại sinh ra lớp màng oxít khác và quá trình ăn mòn hóa học - cơ giới cứ tiếpdiễn Trong động cơ loại mòn này phổ biến và nghiêm trọng vì quá trình làmviệc của sản phẩm cháy thường có: CO, CO2, SO3, NO2 dễ dàng hợp với hơinước tạo thành axit tương ứng, tạo thành các chất ăn mòn hóa học

1.2.4 Mài mòn trong động cơ.

1.2.4.1 Hao mòn xy lanh.

a Điều kiện làm việc

- Chịu nhiệt độ cao và biến thiên không đều

Động cơ xăng: Tmax =2800 0K

Động cơ Diesel: Tmax = 2200 0K

Vùng trên chịu nhiệt độ cao hơn vùng dưới

và thay đổi trong một chu kỳ

- Chịu ma sát lớn, đặc biệt đối với động cơ

Hình 1.6: Áp lực xéc măng tác dụng lên xi lanh

Hình 1.7: Phương của lực ngang tác

dụng

cao tốc Ở khu vực sát buồng cháy thường phải

chịu ma sát khô và tới hạn, vùng dưới ma sát tới

hạn và ma sát ướt

Môi trường: sản vật cháy chứa các chất ăn mòn

như: CO2, NO, SO2- kết hợp với nước tạo thành

các axit

- Chịu tải trọng lớn và thay đổi theo chu kỳ.

Ma sát giữa xéc măng và xi lanh

phụ thuộcvào lực ép của xéc măng lên xi lanh:

Pxi=Px + ki.Pkt

Pxi = lực của xéc măng thứ i tác dụng lên xi lanh

Px-lựcbung hướng kính của xéc măng Pkt-lực

b Hao mòn xy lanh theo phương dọc trục

Hình 1.5: Quy luật phân bố áp suất khí trên xi lanh.

19

Hình 1.9 Dạng hao mòn hướng kính của xi lanh

Hình 1.8 Dạng mòn hướng trục của xi lanh

d Hao mòn không theo qui luật

Trong vùng nhiều bụi, khoảng giữa xilanh mòn

nhiều do bụi (hạt mài tỷ lệ với vận tốc trượt) Bụi

càng nhiều qui luật mòn càng tăng về phía dưới

- Mòn nhiều theo phương vuông góc lực ngang N thì

lý do là piston bị nghiêng

- Đối với động cơ xăng: vùng đối diện xupáp nạp

thường mòn nhiều, lý do là khí nạp rửa sạch màng

dầu

bôi trơn hoặc do ngưng tụ sản phẩm gây mòn

1.2.4.2 Hao mòn trục khuỷu

a Điều kiện làm việc.

- Trục khuỷu làm việc trong điều kiện bôi trơn ma sát ướt, nhưng có khi

ma sát khô hoặc tới hạn (lúc khởi động hoặc tắt máy, tăng giảm đột ngột vận

tốc góc, khi khe hở trục bạc lớn)

- Chịu nhiệt độ từ 150-K25-C, do nhiệt truyền từ buồng cháy qua piston

thanh truyền hoặc do bản thân ma sát giữa trục và bạc

- Chịu ma sát lớn.

Hình 1.10 Đồ thị lực tác dụng lên chốt khuỷu

- Tải trọng biến thiên, có tính chất va đập và phân bố không đều.

- Vận tốc trưọt khá lớn: 5 -10m/s.

- Chịu mài mòn: do lọc dầu không sạch hoặc do các hạt mài

b Hao mòn trục khuỷu có qui luật

Hao mòn, hư hỏng bình thường do qui luật làm việc

của trục khuỷu

Theo đồ thị vùng trên số lần tác dụng ít, vùng dưới tác

dụng nhiều.Dưới tác dụng của lực ly tâm các cổ trục của

trục khuỷu nhiều xi lanh chịu phụ tải không đều

Động cơ 1 xi lanh mòn cổ chính bằng 1/2 lượng mòn cổ

biên

Động cơ nhiều xi lanh cổ giữa thường mòn nhiều hơn

Tiếp xúc trục bạc, nếu có hạt mài thì hạt mài

đọng lại gây hao mòn ở giữa nhiều hơn

Giả sử hao mòn tỷ lệ thuận với lực tác dụng (áp lực) và thời gian (số lần)tác dụng của nó thì qui luật hao mòn của chốt khuỷu và cổ trục chính của động

cơ xăng khác động cơ diesel Sở dĩ vậy, là vì đồ thị phụ tải tác dụng lên chốtkhuỷu của hai loại động cơ này là khác nhau:

Động cơ xăng cao tốc: phần đầu to lực quán tính lớn và tác dụng nhiều lần,phần đuôi mặc dù có trị số lớn hơn, nhưng chỉ một lần tác dụng Do đó, chốtkhuỷu mòn phía dưới nhiều hơn và cổ trục chính mòn phía trên nhiều hơn

Do đó chốt khuỷu và cổ trục chính mòn đều hơn

c Hao mòn trục khuỷu không có quy luật

Hao mòn, hư hỏng không bình thường, do các dạng kết cấu đặc biệt của

trục khuỷu.

- Do thanh truyền chế tạo lệch tâm nên phân bố lực không đều (dạng hình

thang) Do đó, hao mòn không đều

Hình 1.11 Hao mòn trục khuỷu không có quy luật

- Khoan lỗ dầu không hợp lý: do quán tính ly tâm mà các cặn dầu bám vào

thành và đem sang phía trái (hình 1.11) Vì vậy, ở phía trái chốt khuỷu mònnhiều hơn ở phía phải

d Hỏng do mỏi.

Xuất hiện các vết nứt tế vi ở nơi tập trung ứng suất: góc lượn, cạnh sắc lỗdầu Dưới tác dụng của tải trọng biển thiên và đổi chiều mà các vết nút tế vidần phát triển lớn lên đến lúc làm gãy trục, vết gãy phẳng Thường xảy ra đốivới các trục khuỷu:

- Có kết cấu không hợp lý:  = 0 (không có độ trùng điệp) Ví dụ: động

cơ D6- 3D12 (gãy 40÷50%)

- Có quá trình gia công sửa chữa không đúng: không có góc lượn hoặc góc

lượn không đúng, không làm cùn các cạnh sắc của lỗ dầu

- Chế độ sử dụng không tốt: thay đổi tải đột ngột.

Dạng hao mòn

Mòn P= 3÷5k

Mòn lưng

1.2.4.3 Hao mòn xéc măng

a.Điều kiện làm việc

- Chịu nhiệt độ cao: trong quá trình làm việc, xéc măng trực tiếp tiếp xúc

với khí cháy, do piston truyền nhiệt cho xi lanh qua xéc măng và do ma sát vớivách xi lanh nên xéc măng có nhiệt độ cao, nhất là xéc măng thứ nhất Khi xécmăng khí bị hở, không khít với xi lanh, khí cháy thổi qua chỗ bị hở làm chonhiệt độ cục bộ vùng này tăng lên rất cao, có thể làm cháy xéc măng và piston.Nhiệt độ của xéc măng khí thứ nhất 623÷673K, các xéc măng khí khác473÷523K, xéc măng dầu 373÷423K Do nhiệt độ cao, sức bền cơ học bị giảmsút, xéc măng dễ bị mất đàn hồi, dầu nhờn dễ bị cháy thành keo bám trên xécmăng và xilanh, làm xấu thêm điều kiện làm việc, thậm chí làm bó xéc măng

- Chịu lực va đập lớn: khi làm việc, lực khí thể và lực quán tính tác dụng

lên xéc măng, các lực này có giá trị rất lớn, luôn thay đổi về trị số và chiều tácdụng nên gây ra va đập mạnh giữa xéc măng và rãnh xéc măng

- Chịu mài mòn: khi làm việc, xéc măng ma sát với vách xi lanh rất lớn.

Công ma sát của xéc măng chiếm đến 50÷60% toàn bộ công tổn thất cơ giới củađộng cơ đốt trong Xéc măng sở dĩ ma sát lớn và mài mòn nhiều (nhất là xécmăng khí thứ nhất) là do áp suất tiếp xúc của xéc măng tác dụng lên vách xilanh lớn, tốc độ trượt lớn mà bôi trơn lại rất kém, bị ăn mòn hoá học và mài mònbởi các tạp chất sinh ra trong quá trình cháy hoặc có lẫn trong khí nạp và trongdầu nhờn

Hình 1.12 Hao mòn xéc măng Hình 1.13 Kiểm tra lực bung của lực xéc măng

Xéc măng hao mòn ở phần miệng và phần lưng là nhiều nhất, hình 1.12.Đối với xéc măng ô tô máy kéo khi khe hở miệng= 1,5÷ 2mm thì loại bỏ

- Mòn theo chiều cao chủ yếu mòn ở các góc.

Khi mòn nhiều lực bung giảm kiểm tra như hình 1.13

Thử bề dày xéc măng: lăntrong rãnh xéc măng không đảo là được

1.3 Chức năng của dầu bôi trơn.

1.3.1 Chức năng bôi trơn.

Trước tiên dầu nhót có tác dụng bôi trơn, giúp cho piston di chuyển lênxuống một cách nhẹ nhàng trong xi lanh Động cơ được cấu thành từ rất nhiềucác tiết kim loại như piston, trục cam xu-páp Khi động cơ vận hành, tạo ralực ma sát giữa các bộ phận rất lớn Hệ thống bơm sẽ phun dầu nhớt vào mọingóc ngách bên trong động cơ để tạo thành lớp đệm trơn trên bề mặt tiếp xúcgiữa các chi tiết làm giảm lực ma sát và tăng hiệu suất vận hành Đồng thời,việc hạn chế tiếp xúc giữa các chi tiết giúp giảm thiểu sự mài mòn các bề mặtkim loại, có tác dụng bảo vệ và tăng tuổi thọ động cơ

1.3.2 Chức năng làm mát.

Khi động cơ hoạt động nhiệt lượng tỏa ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu

là rất lớn.Nhờ qui trình luân chuyển liên tục, dầu nhót sẽ có tác dụng làm mát,tránh được tình trạng động cơ bị quá nhiệt hay cháy piston

1.3.3 Chức năng lám kín.

Khi động cơ vận hành dầu nhót như một lóp đệm mền không ổn định bịtkín khe hở giữa piston và thành xi lanh để áp suất sinh ra trong quá trình đốtcháy nhiên liệu không bị thất thoát

1.3.4 Chức nằng chống gỉ.

Bề mặt của các chi tiết trong động cơ được bao bọc bằng một màng dầumỏng có tác dụng hạn chế sự tiếp xúc với không khí, tránh được hiện tượngoxy hóa dẫn đến han gỉ

1.4 Nội dung nhiệm vụ nghiên cứu của luận văn.

Động cơ Diesel ЯM3-238.M3-238 là động cơ đốt trong có công suất khá lớn được lắp đặt chủ yếu trên các loại xe

+ Máy sơ mi rơ móc dùng làm đầu kéo

+ Máy “cạp” trang bị trong các cơ sở sản xuất san nền thủy lợi

+ Kraz 255 trang bị chủ yếu trong quân đội và các ngành khai thác mỏ than đá

Động cơ –ЯM3-238.M3-238 có nguồn gốc nhập ngoại chủ yếu là Liên Xô cũ Hiệnnay Cơ khí Cẩm Phả nhập một dây chuyền lắp ráp xe ô tô Kraz 255 củaUcraina.Trên loại xe này lắp đặt động cơ ЯM3-238.M3-238 xe được sử dụng chủ yếutrong việc chuyên chở khai thác than ở vùng mỏ Quảng Ninh

Trong quá trình xe hoạt động với điều kiện làm việc khắc nghiệt, xe từ khinhập về hoặc lắp ráp tại Việt Nam, việc khai thác than lúc đầu vẫn đáp ứngđược điều kiện làm việc của các phương tiện tham gia khai thác nhưng càngkhai thác về sau thì điều kiện khai thác ngày một khó khăn Xe chuyên chở thanphải đi đường khuất gió, leo dốc ngày một nhiều Khi xe leo dốc, tải nặng tốc độ

xe thì chậm nhưng mômen xe lớn dẫn đến sự làm mát động cơ đặc biệt làm mátdầu nhờn hoàn toàn dựa vào quạt gió làm mát như vậy gió sẽ không đủ để làmmát động cơ và dẫn tới nhiệt độ tăng nhanh làm dầu mất độ nhớt và bị loãng,các chi tiết làm việc sẽ bị nóng gây ra sự mài mòn Chính vì vậy chi phí bảodưỡng hàng năm là rất lớn mà hiệu quả bảo dưỡng lại không cao, làm ảnhhưởng trực tiếp đến tuổi thọ động cơ Xuất phát từ những nhược điểm trên của

với đề tài: “Nghiên cứu khả năng cải tiến hệ thống bôi trơn động cơ

ЯM3-238M3-238 lắp trên xe tải sử dụng ở Việt Nam” Mụcđích để tối ưu hóa khả năng bôi

trơn và làm mát cho động cơ ÌIM3 238 lắp trên Việt Nam nhằm tăng hiệu suấttăng tuổi thọ động cơ, giảm chi phí cho việc đại tu bảo dưỡng sửa chữa động cơkéo dài thời gian sử dụng mang lại hiệu quả kinh tế cao

1.4.1 Các thông số cơ bản của Động cơ ЯM3-238M3-238.

- Công suất động cơ: Ne = 240(ml)= 176,52 (kw).

- Số xylanh i= 8.

- Vị trí xylanh được bố trí hai hàng hình chữ V nghiêng 900

- Hành trình piston: S= 140 (mm).

- Đường kính xylanh: D= 150 (mm).

- Số vòng quay của trục khuỷu: n= 2100 (vòng/phút).

- Dung tích công tác: Vh= 14,86 (lit)

- Tỷ số nén: = 16,5

- Thứ tự làm việc của các xylanh: 1-5-4-2-6-3-7-8.

- Suất tiêu hao nhiên liệu: ge= 175 (175g/ml.h).= 237,93 (g/kw.h)

- Góc phun sớm: (i= 200

- Góc mở sớm của xupáp nạp: α= 200

- Góc đóng muộn của xupáp nạp: α= 560

- Góc mở sớm của xupáp xả: α= 560

- Góc đóng muộn của xupáp xả: α – 200

- Chiều dài thanh truyền: Ltt= 265 (mm)

- Khối lượng nhóm thanh truyền: mtt = 4,355 (kg)

- Khối lượng nhóm piston: mtt = 3,524 (kg)

- Kiểu động cơ không tăng áp.

- Buồng cháy kiểu thống nhất

CHƯƠNG II: VẤN ĐỀ BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ

2.1 Các hệ thống bôi trơn thường dùng.

2.1.1 Bôi trơn bằng phương pháp vung té:

Là phương án thường dùng trong các động cơ cỡ nhỏ, công suất vài mã lựchoặc động cơ một xilanh kiểu nằm ngang, tốc độ thấp

Dầu bôi trơn chứa trong cácte nằm ngay dưới trục khuỷu ở một khoảng cáchthích hợp đủ để các thìa múc dầu gắn trên đầu to thanh truyền có thể tớiđược.Khi động cơ làm việc các thìa múc dầu lên vung té.Lúc này trong hộp trụckhuỷu sẽ hình thành một khoảng không gian sương mù gồm các giọt dầu cókích thước lớn đến các hạt dầu lơ lửng có kích thước nhỏ.Các giọt dầu và hạtdầu sẽ bám lại trên bề mặt các chi tiết trong hộp trục khuỷu và bôi trơn chúng

Ví dụ như piston, xilanh, ổ trục

Hình 2.1.Bôi trơn bằng phương pháp vung té.

* Ưu - Nhược điểm:

Phương án này không đảm bảo lượng dầu bôi trơn và làm mát đối với tất cảcác chi tiết trong động cơ đặc biệt là trong ổ trục khuỷu, trục cam Chất lượngdầu bôi trơn cho các bề mặt ma sát kém do dầu không được lọc Nhưng kết cấucủa phương pháp bôi trơn này đơn giản Hiện nay phương pháp bôi trơn vung té

ít được sử dụng

2.1.2 Bôi trơn bằng phương pháp pha dầu trong nhiên liệu:

Phương pháp này chỉ được dùng để bôi trơn các chi tiết máy trong động

cơ xăng hai kỳ cỡ nhỏ, làm mát bằng gió hoặc không khí hoặc nước Dầu nhờnđược pha với xăng theo tỉ lệ 1/20 ÷ 1/25 thể tích Hỗn hợp dầu nhờn và xăngsau khi pha trộn đi qua chế hoà khí được xé nhỏ cùng với không khí tạo thànhhỗn hợp cháy, hỗn hợp này được nạp vào các te của động cơ rồi theo lỗ quét đivào xi lanh Trong quá trình này các hạt dầu lẫn trong không khí được ngưngđọng bám vào các bề mặt ma sát để bôi trơn

* Ưu - Nhược điểm:

Phương án tuy đơn giản nhưng không an toàn do khó đảm bảo đủ lượngdầu bôi trơn cần thiết Mặt khác, do dầu bôi trơn trong hỗn hợp bị đốt cháyvùng nhiên liệu nên sẽ tạo muội than bám trên đỉnh piston ngăn cản quá trìnhtản nhiệt của piston

Dầu pha với tỉ lệ càng lớn thì khả năng muội than hình thành càng nhiềukhiến piston bị quá nóng dẫn đến xảy ra cháy sớm, kích no, buzi bị đoản mạch.Động cơ khó khởi động do dầu bị lắng xuống đáy buồng phao nhất là khi trờilạnh

Ngoài ra khí thải do dầu bị đốt cháy do quá trình cháy thải ra môi trườnggây ô nhiễm Ngược lại pha ít dầu bôi trơn thì sẽ làm piston bị bó kẹt trongxilanh hoặc không đảm bảo việc bôi trơn piston

2.1.3 Phương án bôi trơn cưỡng bức:

Hầu hết các động cơ đốt trong ngày nay đều sử dụng phương án bôi trơncưỡng bức Dầu bôi trơn trong hệ thống bôi trơn được bơm dầu đẩy đến các bềmặt ma sát dưới 1 áp suất nhất định

Do đó có thể đảm bảo được yêu cầu bôi trơn, làm mát, tẩy rửa bề mặt masát Thông thường tuỳ theo vị trí chứa dầu Hệ thống bôi trơn cưỡng bức chialàm hai loại là hệ thống bôi trơn cácte ướt và hệ thống bôi trơn cácte khô

a Hệ thống bôi trơn các te ướt:

Khi nhiệt độ của dầu đạt mức quy định thì dầu đi qua bầu lọc thô 5 đếnđường dầu chính 8 Từ đường dầu chính dầu theo nhánh 9 đi bôi trơn ổ trụckhuỷu, sau đó lên bôi trơn đầu to thanh truyền qua lỗ khoan chéo xuyên qua má

khuỷu (khi lỗ đầu to thanh truyền trùng với lỗ khoan trong cổ biên dầu sẽ được

phun thành tia vào ống lót xilanh) Dầu từ đầu to thanh truyền theo đường dọc

thân thanh truyền lên bôi trơn cho chốt piston

Còn dầu ở mạch chính theo nhánh 10 đi bôi trơn trục cam cũng từ đườngdầu chính một đường dầu khoảng 15 ÷20% lưu lượng của nhánh dầu chính dẫnđến bầu lọc tinh 11 Tại đây những phần tử tạp chất rất nhỏ được giữ lại nên dầu

Hình 2.3 Hệ thống bôi trơn các te khô

1 3 Thùng dầu8 Đường cầu chính 2,.Bơm dầu9 Đường dầu đến ổ trục khuỷu 4 Phao hút dầu 10 Đường dầu đến ổ trục cam5.

được lọc rất sạch.Sau khi ra khỏi bầu lọc tinh với áp suất còn lại rất nhỏ dầu trở

về cácte 1

Van ổn áp 4 của bơm dầu có tác dụng giữ cho áp suất dầu ở đường ra khỏibơm không đổi trong phạm vi tốc độ vòng quay làm việc của động cơ Khi bầulọc thô 5 bị tắc van an toàn 6 sẽ mở, phần lớn dầu sẽ không đi qua bầu lọc màlên thẳng đường dầu chính bằng đường dầu qua van để đi bôi trơn, tránh hiệntượng thiếu dầu cung cấp đến các bề mặt ma sát cần bôi trơn

Van nhiệt 13 chỉ hoạt động (đóng) khi nhiệt độ dầu lên quá cao khoảng

800C.Dầu sẽ qua két làm mát 12 trước khi về cácte

*Ưu - Nhược điểm:

Do toàn bộ dầu bôi trơn chứa trong cácte nên cácte phải sâu để có dungtích lớn do đó làm tăng chiều cao động cơ Ngoài ra dầu trong cácte luôn luôntiếp xúc với khí cháy có nhiệt độ cao lọt từ buồng cháy xuống mang theo hơinhiên liệu và hơi axít sẽ làm giảm tuổi thọ của dầu Không phù hợp cho các xehoạt động ở vùng đồi núi có độ dốc lớn, dầu bôi trơn sẽ bị dồn lên bơm dầukhông thể hút được dầu, gây thiếu dầu

a Hệ thống bôi trơn cácte khô:

+ Sơ đồ nguyên lý

+ Nguyên lý làm việc:

31

1 3 Thùng dầu8 Đường cầu chính

2,.Bơm dầu9 Đường dầu đến ổ trục khuỷu 4 Phao hút dầu 10 Đường dầu đến ổ trục cam5 5 Bơm dầu11 Bầu lọc tinh

6 Bầu lọc thô12 Đồng hồ báo nhiệt độ dầu

7 Đồng hồ báo áp xuất13 Két làm mát dầu

+ Nguyên lý làm việc

Hệ thống bôi trơn cácte khô khác cơ bản so với hệ thống bôi trơn cácte ướt

ở chỗ có thêm từ 1 đến 2 bơm dầu số 2, làm nhiệm vụ chuyển dầu sau khi bôitrơn rơi xuống cácte.Từ cácte qua két làm mát 13 sau đó dầu trở về thùng chứa

3 bên ngoài động cơ.Từ đây dầu được bơm lấy đi bôi trơn giống như ở hệ thốngbôi trơn cácte ướt

*Ưu - Nhược điểm:

Do phần lớn lượng dầu được chứa trong thùng 3 ngoài cácte của động cơnên hệ thống bôi trơn cácte khô khắc phục được những nhược điểm của hệthống bôi trơn cácte ướt Cụ thể là động cơ thấp hơn, tuổi thọ dầu bôi trơn đượckéo dài nên chu kì thay dầu bôi trơn dài hon Ngoài ra động cơ làm việc lâu dài

ở địa hình dốc mà không sợ bị thiếu dầu do phao không hút được dầu Nhưng hệthống bôi trơn này phức tạp hơn vì có thêm bom dầu và thường được sử dụngcho động cơ điezen lắp trên máy ủi, xe tăng hoặc các xe quân sự khác