Đồ án tốt nghiệp khảo sát hệ thống bôi trơn động cơ trên ô tô hyundai

HỆ THỐNG BÔI TRƠN: Hệ thống bôi trơn động cơ D6AC kiểu cưỡng bức và vung toé dùng để đưa dầu đi bôi trơn các bề mặt ma sát và làm mát các chi tiết: Hệ thống bôi trơn gồm có: Bơmdầu, van

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn hiện nay ngành giao thông vận tải đang trên đà phát triểnmạnh mẽ, hoà nhập cùng với tốc độ phát triển sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đạihoá đất nước, đáp ứng nhu cầu về phương tiện đi lại và vận chuyển hàng hoá, phục

vụ đời sống sinh hoạt của xã hội

Xe HYUNDAI là loại xe do Hàn Quốc sản xuất và được sử dụng rất phổ biến

ở nước ta hiện nay Đó là loại xe có nhiều chủng loại dùng để chở hàng được thiết

kế và chế tạo khá hoàn thiện về mỹ thuật cũng như tính năng hoạt động Xe có động

cơ hiệu suất, độ bền và độ tin cậy cao, kết cấu cứng vững, gồm nhiều thiết bị đảmbảo an toàn cho người sử dụng trong các điều kiện đường sá khác nhau

Động cơ đốt trong ngày nay đang phát triển rất mạnh, giữ vai trò quan trọngtrong nhiều ngành kinh tế quốc dân như nông nghiệp, giao thông vận tải đường bộ,đường sắt, đường biển, đường không cũng như trong nhiều ngành công nghiệpkhác

Tuy nhiên, con đường phát triển đi lên của ngành động cơ đốt trong nói chung

và ngành công nghiệp ôtô nói riêng của các nước rất khác nhau Tuỳ thuộc chủ yếuvào năng lực của ngành cơ khí và mức độ công nghiệp hoá của từng nước

Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, người ta chia ra trong động cơ đốt trongcũng như trong ôtô ra nhiều hệ thống như hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, hêthống làm mát , mỗi hệ thống đều có tầm quan trọng nhất định Hệ thống bôi trơn

là một trong những hệ thống chính của động cơ Việc khảo sát một hệ thống bất kỳtrong động cơ sẽ giúp cho sinh viên củng cố lại những kiến thức đã học và biết đisâu tìm hiểu những hệ thống khác Do vậy, đề tài khảo sát hệ thống bôi trơn trênđộng cơ ôtô là một trong những đề tài đã nói trên Được sự giúp đỡ tận tình củathầy giáo hướng dẫn em đã hoàn thành đề tài này

Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều, tài liệu tham khảo ítnên đồ án tốt nghiệp không tránh khỏi những thiếu sót những vấn đề còn sơ sài.Kính mong được quý thầy cô chỉ bảo để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin gởi đến thầy giáo hướng dẫn và quý thầy cô giáo trong bộmôn sự biết ơn chân thành nhất

Đà Nẵng, Ngày Tháng Năm 2006

1 MỤC ĐÍCH - Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI:

1.1: Ý NGHĨA KINH TẾ:

Ngày nay, động cơ đốt trong đã phát triển rộng khắp trên mọi lĩnh vực: Giaothông vận tải (đường bộ, đường sắt, đường thuỷ, hàng không ), nông nghiệp, côngnghiệp, xây dựng, quốc phòng

Ngoài việc được sử dụng song hành với các loại động cơ nhiệt khác trong một

số lĩnh vực, cho đến nay động cơ đốt trong là động lực duy nhất được sử dụng Tổngcông suất do động cơ đốt trong tạo ra chiếm khoảng 90% công suất thiết bị động lực domọi nguồn năng lượng tạo ra (bao gồm: Nhiệt năng, thuỷ năng, năng lượng nguyên tử,năng lượng mặt trời ) Trong đó, động cơ đốt trong loại piston có hiệu suất cao nhấttrong các loại động cơ đốt trong, chiếm số lượng lớn nhất và được sử dụng rộng rãinhất Vì thế, thuật ngữ “động cơ đốt trong” còn có ý dùng ngắn ngọn để chỉ động cơđốt trong loại piston, ngoài ý chỉ tổng quát về động cơ đốt trong Để thuận tiện choviệc nghiên cứu, người ta phân ra trong động cơ đốt trong làm nhiều hệ thống như: Hệthống bôi trơn, hệ thống làm mát, hệ thống nhiên liệu mỗi hệ thống đều có tầm quantrọng nhất định Trong đó, hệ thống bôi trơn là một trong những hệ thống chính củađộng cơ đốt trong

1.2: Ý NGHĨA VỀ KỸ THUẬT:

Trong quá trình học tập các môn học chuyên ngành về động cơ đốt trong, đồ ántốt nghiệp với đề tài khảo sát, mà cụ thể là khảo sát một hệ thống bất kỳ của động cơđốt trong giúp cho sinh viên biết cách tìm hiểu một trong các hệ thống đó, trên cơ sởkhảo sát tương tự sẽ nắm bắt sâu hơn các hệ thống khác của động cơ đốt trong Ngoài

ra, việc khảo sát này còn giúp cho sinh viên có thêm kinh nghiệm, biết hướng để đi sâutìm hiểu một hệ thống bất kỳ trong động cơ đốt trong và thêm nhiều kinh nghiệm saukhi ra trường Do vậy, đề tài khảo sát hệ thống bôi trơn là một trong những đề tài đãnói trên

2 KHẢO SÁT ĐỘNG CƠ D6AC:

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG XE HYUNĐAI.

Động cơ D6AC là một trong những động cơ Diesel hiện đại và được sử dụngrộng rải phổ biến nhất hiện nay Động cơ được lắp trên xe HYUNDAI 19 tấn

Xe HYUNDAI có công thức lốp 8 x 4 là loại dùng chở hàng hoá sạch (hoa quả,nước ngọt) chủ yếu chạy trong đường thành thị ngoài ra còn dùng chở khách vàphương tiện khác Xe có kết cấu cứng vững, độ bền và độ tin cậy cao, đầy đủ tiện nghicho người sử dụng đảm bảo an toàn, kết cấu và hình dáng bên ngoài và nội thất có tính

mỹ thuật tương đối cao Được nhập và sử dụng phổ biến ở việt nam trong những nămtháng gần đây

Với trình độ kỹ thuật sản xuất tiên tiến của hãng HYUNDAI đã cho ra đời loạiđộng cơ D6AC Xe có động cơ D6AC có hiệu suất cao công suất cực đại 340[PS](tương ứng ở số vòng quay 2200[vg/ph], Hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn đều được trang bị đầy đủ và tối ưu Với hệ thống làm mát một vòng tuần hoàn kín và

hệ thống bôi trơn cưỡng bức

2.2 BẢNG CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ D6AC:

2.2.1 Các thông số kỹ thuật của động cơ D6AC.

Công suất cực đại : 340/2200 vòng / phút

Mô men cực đại : 140 kg.m / số vòng quay 1400 vòng / phút

Khối lượng khô (chưa có dầu bôi trơn, nhiên liệu, nước làm mát): 990 kg

Khối lượng đầy đủ : 1035 kg

Kích thước bao chiều dài : 1338,6 mm

Kích thước bao chiều rộng : 1041,9 mm

Kích thước bao chiều cao : 1171,6 mm

Áp suất van an toàn : 12 kg / cm2

Có turbo tăng áp

Thông số Giá trị Đơn vị

chuyển động quay của trục khuỷu để đưa công suất ra ngoài (dẩn động các máy công

tác khác) Trạng thái làm việc của trục khuỷu là rất nặng Trong quá trình làm việc, trụckhuỷu chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính (quán tính chuyển động tịnh tiến vàquán tính chuyển động quay) những lực này có trị số rất lớn thay đổi theo chu kỳ nhấtđịnh nên có tính chất va đập rất mạnh Ngoài ra các lực tác dụng nói trên còn gây rahao mòn lớn trên các bề mặt ma sát của cổ trục và chốt khuỷu.Tuổi thọ của khuỷu trụcthanh truyền chủ yếu phụ thuộc vào tuổi thọ của trục khuỷu Có sức bền lớn, độ cứngvững lớn, trọng lượng nhỏ và ít mòn, có độ chính xác

trang 4

Hình 2.1 Kết cấu trục khuỷu động cơ D6AC.

1-Cổ khuỷu; 2- Lỗ dầu bôi trơn; 3-Bánh răng dẫn động các cơ cấu khác; 4- Chốt khuỷu

Không xảy ra hiện tượng giao động Kết cấu trục khuỷu phải đảm bảo tính cânbằng và tính đồng đều, dể chế tạo Đó là nói chung cho động cơ đốt trong còn xeHYUNDAI nói riêng thì có các thành phần như sau, Trục khuỷu của động cơ D6ACđược chế tạo gồm một khối liền, vật liệu chế tạo bằng thép các bon có thành phần cácbon trung bình như các loại thép 40÷50, các bề mặt gia công đạt độ bóng cao Thứ tựlàm việc các xi lanh 1-5-3-6-2-4 Đường kính cổ trục khuỷu: 100 mm

2.3.2 Thanh truyền:

Thanh truyền là chi tiết nối piston với trục khuỷu hoặc guốc trượt của các piston(trong động cơ tỉnh tải tốc độ thấp) Nó có tác dụng truyền lực tác dụng trên pistonxuống trục khuỷu, để làm quay trục khuỷu Khi động cơ làm việc thanh truyền chịu tácdụng của các lực sau Lực khí thể trong xi lanh, lực quán tính chuyển động tịnh tiếncủa nhóm piston, lực quán tính của thanh truyền Đó là phần nói chung của phần thanhtruyền trong động cơ đốt trong còn với động cơ của HYUNDAI nói riêng cụ thể nhưsau

Thanh truyền của động cơ D6AC được chế tạo bằng thép các bon và thép hợpkim thép các bon được dùng rất nhiều vì giá thành rẻ dể gia công, đặc biệt gồm có cácthành phần như Mn, Ni,Vônphram, Tiết diện của thanh truyền có dạng chữ I, trênđầu to thanh truyền có khoan lỗ dầu để bôi trơn xilanh, bạc đầu to thanh truyền chế tạohai nữa lắp ghép lại với nhau nắp đầu to thanh truyền lắp với thanh truyền nhờ hai bulông Đường kính của chốt khuỷu lắp đầu to thanh truyền: 84 mm

Hình 2.2 Thanh truyền động cơ D6AC.

1- Đầu to thanh truyền; 2- Đầu nhỏ thanh truyền; 3- Thân thanh truyền

2.3.3 Piston:

Piston là một chi tiết quan trọng của động cơ đốt trong Trong quá trình làm

việc của động cơ, piston chịu lực rất lớn, nhiệt độ rất cao và ma sát mài mòn lớn, lựctác dụng và nhiệt độ cao do khí thể và lực quán tính sinh ra gây nên ứng suất cơ học vàứng suất nhiệt trong piston, còn mài mòn là do thiếu dầu bôi trơn mặt ma sát của pistonvới xilanh khi chịu lực Piston có nhiệm vụ quan trọng như sau:

Đảm bảo bao kín buồng cháy, giữ không cho khí cháy trong buồng cháy lọtxuống các te (hộp trục khuỷu) và ngăn không cho dầu nhờn từ hộp trục khuỷu súc lênbuồng cháy

Tiếp nhận lực khí thể và truyền lực ấy cho thanh truyền (trong quá trình cháy vàgiản nở) để làm quay trục khuỷu nén khí trong quá trình nén, đẩy khí thải ra khỏixilanh trong quá trình thải và hút khí nạp mới vào buồng cháy trong quá trình nạp.Trong động cơ hai kỳ, nhóm piston có tác dụng như một van trượt làm nhiệm vụ phốikhí (đóng mở lỗ nạp, lỗ quét và lỗ thải)

Từ giới thiệu phần động cơ chung như thế thì ta đã nói ra phần tương tự củađộng cơ piston xe HYUNDAI như sau

Hình 2.3 Kết cấu piston động cơ D6AC.

1- Xec măng lửa 2- Xec măng khí 3- Xec măng dầu 4- Vòng chặn chốt piston 5- Chốt piston 6- Piston

Piston của động cơ D6AC được chế tạo bằng hợp kim nhôm Do điều kiện làmviệc của piston như trên, nên vật liệu dùng để chế tạo piston có độ bền cao, phải đảmbảo các yêu cầu sau

Có sức bền lớn ở nhiệt độ cao và khi tải trọng thay đổi, có trọng lượng riêngnhỏ, hệ số giản nở nhỏ, hệ số dẫn nhiệt lớn, chịu mòn tốt trong điều kiện bôi trơn kém

và nhiệt độ cao, chống được sự mài mòn hoá học của khí cháy Vật liệu chế tạo pistonthường dùng hiện nay là gang và hợp kim nhẹ, thép ít được dùng để chế tạo piston,trên piston được bố trí 1 xec măng lữa 1 xéc măng khí và một xéc măng dầu Đườngkính của piston: 130 [mm] Trên piston được khoét rãnh để lắp xéc măng: chiều caorãnh để lắp xéc măng khí 4 mm, chiều cao để lắp xéc măng dầu là 5 mm

2.4 CƠ CẤU PHỐI KHÍ:

Cơ cấu phân phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí Thải sạch khíthải khỏi xilanh và nạp đầy khí hổn hợp hoặc không khí mới vào xilanh để động cơ làmviệc liên tục Động cơ đốt trong thường dùng các loại cơ cấu phân phối khí sau đây

123

Hinh 2.4 Cơ cấu phân phối khí động cơ D6AC.

1- Trục cam 2- Đũa đẩy 3- Trục cò mổ 4- Cò mổ 5- Lò xo xupap 6- Xupap

Cơ cấu phân phối khí dùng xupap, van trượt, cơ cấu phân phối khí dùng xupapđược dùng rất rộng rải trong động cơ bốn kỳ vì nó kết cấu đơn giản và làm việc rất tốt

Cơ cấu phân phối khí dùng van trượt tuy có nhiều ưu điểm như: Có thể bảo đảm tiếtdiện lưu thông lớn, dể làm mát cơ cẤu phân phối khí, ít tiếng ồn nhưng do kết cấuquá phức tạp, giá thành chế tạo đắt nên cũng rất ít khi dùng Trong một số động cơ hai

kỳ nạp thải khí bằng lỗ (quét vòng ), piston của chúng làm nhiệm vụ của van trượt,đóng mở lỗ thải và lỗ nạp, loại động cơ này không có cơ cấu dẫn động van trượt nênvẫn dùng cơ cấu khuỷu trục, thanh truyền dẫn động piston Cơ cấu phân phối khí hổnhợp thường dùng lỗ để nạp và xupap để thải khí Cơ cấu phân phối khí, cẩn bảo đảmcác yêu cầu sau:

Đóng mở đúng thời gian quy định, độ mở lớn để dòng khí dể lưu thông, đóngkín xupap thải không tự mở trong quá trình nạp, ít mòn, tiếng kêu bé, dể điều chỉnh vàsữa chữa, giá thành chế tạo rẽ Cơ cấu phối khí kiểu một trục cam đặt ở thân máy Có

đũa đẩy và cò mổ Bộ dẫn động bánh răng truyền chuyển động từ bánh răng, trục

khuỷu qua bánh răng trung gian đến bánh răng trục cam

Khi tháo lắp bánh răng cần chú ý dấu trên các bánh răng phải trùng nhau Trụccam được chế tạo bằng thép bề mặt làm việc của các cam và cổ trục cam đều được tôi

cao tần Trục cam có 3 cổ trục lắp thẳng vào lốc máy, đầu trục cam có lắp bánh răng đểdẫn động trục cam Xu páp nạp và xu páp thải được dẫn động từ cò mổ, trục cam lạiđược dẫn động từ trục khuỷu Đường kính của thân xu páp 8 mm Khe hở giữa ống dẫnhướng và thân xu páp 0,08 mm Có turbô tăng áp kiểu hướng kính.

Hình 2.5: Sơ đồ dẫn động cam động cơ D6AC.

1- Dẫn động bơm dầu, 2- Bánh răng dẫn động trục cam, 3- Bánh răng dẫn độngbơm nước, 4,8- Bánh răng dẫn động trung gian, 5-Bánh răng trục cân bằng, 6-Dẫn động bơm nhiên liệu, 7- Bánh răng trục khuỷu

2.5 HỆ THỐNG LÀM MÁT :

Động cơ D6AC có hệ thống làm mát bằng nước kiểu một vòng kín

Tuần hoàn cưỡng bức bao gồm: Áo nước xi lanh, nắp máy, két nước, bơm nước, vanhằng nhiệt, quạt gió và các đường ống dẫn nước Hệ thống làm mát sử dụng nướcnguyên chất có pha chất phụ gia chống gỉ Két làm mát lắp trên phía đầu xe, két làmmát có đường nước vào từ van hằng nhiệt và có đường nước ra đến bơm, trên két nước

có các giàn ống dẫn nước gắn cánh tản nhiệt

7

54

Bơm nước kiểu ly tâm được dẫn động bằng dây đai từ trục khuỷu Quạt gióđược dẫn động bằng dây đai Van hằng nhiệt đóng khi nhiệt độ nhỏ hơn 870C và bắtđầu mở ở nhiệt độ 980C Quạt nước  320-12A.

Hình 2.6: Sơ đồ khối hệ thống làm mát động cơ D6AC.

1- Két làm mát, 2- Van hằng nhiệt, 3- Đường ống dẫn dầu, 4- Nước về két làm mát,

5- Bơm nước, 6- Cánh quạt

2.6 HỆ THỐNG BÔI TRƠN:

Hệ thống bôi trơn động cơ D6AC kiểu cưỡng bức và vung toé dùng để đưa dầu

đi bôi trơn các bề mặt ma sát và làm mát các chi tiết: Hệ thống bôi trơn gồm có: Bơmdầu, van an toàn, lọc dầu, các te dầu và đường ống dẫn dầu Dầu từ các te được hút

bằng bơm qua bầu lọc vào đường dầu dọc trong thân máy vào trục khuỷu lên trục cam,

17

12 15 14

13

Hình 2.7 Sơ đồ hệ thống bôi trơn động cơ D6AC

1- Hộp cácte; 2- Lưới lọc; 3- Bơm dầu; 4- Van an toàn; 5- Bộ làm mát dầu nhờn; Van hằng nhiệt; 7- Lọc dầu; 8- Van an toàn; 9- Trục khuỷu; 10- Ông phun dầu làm mátpiston; 11- Piston; 12- Trục cam; 13- Con đội; 14- Dàn mò mổ; 15- Xupap;16- Bánh răng dẫn động trục cam; 17- Tuabin tăng áp; 18- Bơm cao áp

6-Nguyên lý làm việc:

Bơm dầu (3) hút dầu từ hộp cacte (1) sau khi đã được lọc sơ bộ tại lưới lọc (2)đặt trước cổ hút bơm dầu nhờn trong hộp cacte, đưa dầu đến bộ làm mát dầu bôi trơn(5) Dầu bôi trơn sau khi được làm mát (nếu nhiệt độ của dầu quá lớn) qua bầu lọc dầu(7) đi đến các đường dầu chính như sau:

+ Bôi trơn các cổ trục khuỷu, cổ trục đầu to thanh truyền

+ Ống phun dầu lên phía dưới piston để bôi trơn thành xilanh và làm mát đỉnhpiston.

+ Bôi trơn các chi tiết của cơ cấu phân phối khí: Trục cam, con đội, cò mổ, + Bôi trơn tuabin tăng áp

+ Bôi trơn hệ bánh răng phối khí

+ Bôi trơn bơm cao áp

Sau đó dầu bôi trơn từ trục khuỷu, hệ bánh răng phối khí, dầu từ cơ cấu phânphối khí sẽ tự rơi về hộp cacte Còn dầu bôi trơn từ bơm cao áp và tuabin tăng áp sẻtheo các ống dẫn về hộp cacte Trong trường hợp bơm dầu (3) làm việc với áp suất quácao (có hiện tượng bị tắc đường ống) đề phòng ống dầu bị vỡ, van an toàn (4) mở (ápsuất mở van cao hơn 6,0 kg/cm2) dầu bôi trơn sẽ thoát trở về thùng cacte Trongtrường hợp bầu lọc (7) bị bẩn, tắc, dầu đi bôi trơn sẽ bị thiếu Để đảm bảo đủ dầu bôitrơn cho hệ thống thì van (8) sẽ mở (khi áp suất lớn hơn 2,5kg/cm2) cho dầu đi thẳngvào các đường dầu chính Trước bộ làm mát có van (6) khi động cơ mới khởi động,dầu bị lạnh dặc lại thì van (6) đóng đường dầu không cho đi qua bộ làm mát và chạytrực tiếp đến bầu lọc Còn khi động cơ hoạt động, khi nhiệt độ dầu bôi trơn cao hơn

xe HYUNDAI thì được trình bày như sau:

Hệ thống nhiên liệu của động cơ D6AC chứa nhiên liệu dự trữ đảm bảo chođộng cơ hoạt động liên tục trong khoảng thời gian quy định, lọc sạch nước và tạp chất

cơ học lẫn trong nhiên liệu, cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứngvới chế độ làm việc qui định của động cơ, cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xylanh theo trình tự làm việc của động cơ và cung cấp vào các xy lanh động cơ đúng lúctheo một quy luật đã định Để đảm bảo được chức năng trên bầu lọc, bơm cung cấp

nhiên liệu, thùng chứa phải đảm bảo tốt đóng vai trò quan trọng hơn đó là bơm cao ápphân phối PE.

Hình 2.8 Hệ thống nhiên liệu động cơ D6AC.

1- Kim phun; 2- Đường dầu hồi; 3- Giá kẹp ống nhiên liệu; 4- Ống hồi; 5- Bình dầuhồi; 6- Thùng chứa nhiên liệu; 7- Bầu lọc nhiên liệu; 8- Bộ hạn chế tốc độ; 9- Bơm tay;10- Trục dẫn động bơm; 11-Van giãm áp; 12- Đường ống chính của nhiên liệu

loại này có đặc điểm:

 Mỗi xi lanh có một phần tử bơm nhiên liệu riêng

 Để thay đổi lưu lượng cung cấp cho chu trình thông qua cơ cấu thanh răng đểxoay piston

3 ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG:

3.1.YÊU CẦU CHUNG VỀ HỆ THỐNG BÔI TRƠN TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐTTRONG

Bôi trơn tốt các bề mặt ma sát, bảo vệ cho bề mặt kim loại, tẩy rửa đi các hạtkim loại bong ra trong quá trình ma sát, nhằm giúp làm kín giữa các piston và xilanhngoài ra còn tạo chêm dầu giữa các bề mặt ma sát để tránh mài mòn và tránh va đậptrong động cơ khi động cơ làm việc và làm mát động cơ, giúp cho động cơ làm việc

4

567

89

10

11

12

tốt hơn và đảm bảo cho động cơ làm việc ở nhiệt độ cho phép Nhiệt độ dầu bôi trơnkhoảng 801600c nếu lớn hơn nhiệt độ trên dầu sẻ bốc cháy Nhưng nếu dầu bôi trơnlàm mát nhiều quá thì sẽ làm mất hiệu suất nhiệt của động cơ Yêu cầu công suất động

cơ hệ thống bôi trơn không được vượt quá 35%, dầu bôi trơn dể tìm, dễ thay thế, thờigian sử dụng lâu dài

3.1.1 Bôi trơn các bề mặt ma sát, làm giảm tổn thất ma sát.

Hệ thống bôi trơn của các loại động cơ đốt trong đều dùng dầu nhờn đệm vàogiữa các bề mặt chuyển động tương đối với nhau, nhằm mục đích ngăn cản hoặc giảmbớt sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai bề mặt ma sát Tuỳ theo chất và lượng của lớp dầu bôitrơn ma sát trượt được chia làm ba loại: ma sát khô (không có dầu), ma sát ướt (luônluôn có dầu ngăn cách hai bề mặt ma sát), ma sát tới hạn (nửa khô, nửa ướt)

Ma sát nửa khô, nửa ướt.

Xảy ra khi màng dầu nhờn ngăn cách bề mặt ma sát bị phá hoại Mặt ma sát tiếpxúc cục bộ ở những nơi màng dầu nhờn bị phá hoại

Ma sát tới hạn.

Là trạng thái ma sát trung gian giữa ma sát ướt và ma sát khô Khi xảy ra ma sáttới hạn, trên bề mặt ma sát tồn tại một lớp dầu nhờn, nhưng lớp dầu này rất mỏng.Màng dầu này chịu tác dụng của lực phân tử của bề mặt kim loại nên bám chặt trên bềmặt kim loại và mất đi khả năng di động Vì vậy, trong trường hợp này, lực ma sátquyết định bởi quá trình sản sinh do kết quả của lực tương tác giữa bề mặt ma sát vớimàng dầu nhờn bám lên nó

Hệ số ma sát.

Tuỳ thuộc vào vị trí và điều kiện làm việc cụ thể của ổ trục mà ta chọn vật liệu

chế tạo ổ trục ứng với hệ số ma sát, hoặc ngược lại cho hợp lý Hệ số ma sát của các loại vật liệu ổ trục trong điều kiện ma sát khô và ma sát ướt bảng 3.1:

Bảng 3.1 Hệ số ma sát của một số loại vật liệu.

Gang với gangGang với đồngThép với thépThép với đồngThép với babítThép với nhôm

0.150.150.20.150.150.25 0.280.26

0.070.120.07 0.150.050.10.010.150.050.10.050.1

3.1.2 Làm mát ổ trục.

Sau một thời gian làm việc, công sinh ra từ quá trình cháy, do tổn thất ma sát sẽchuyển thành nhiệt năng Chính nhiệt năng này làm cho nhiệt độ của ổ trục tăng lên rấtcao Nếu không có dầu nhờn, các bề mặt ma sát nóng dần lên quá nhiệt độ giới hạn chophép, sẽ làm nóng chảy các hợp kim chống mài mòn, bong tróc, cong vênh chitiết Dầu nhờn trong trường hợp này đóng vai trò làm mát ổ trục, tải nhiệt do ma sátsinh ra khỏi ổ trục, đảm bảo nhiệt độ làm việc bình thường của ổ trục So với nước, tuyrằng dầu nhờn có nhiệt hoá hơi khoảng 4070 Kcal/kg Trong khi đó nhiệt độ hoá hơicủa nước là 590 Kcal/kg, khả năng dẫn nhiệt của dầu nhờn cũng rất nhỏ: 0,0005 cal/

0C.g.s, của nước là 0,0015 cal/0C.g.s Nghĩa là khả năng thu thoát nhiệt của dầu nhờnrất thấp so với nước Thế nhưng, nước không thể thay thế được chức năng của dầunhờn, do còn phụ thuộc vào một số đặc tính lý hoá khác Vì lý do đó, để dầu nhờn pháthuy được tác dụng làm mát các mặt ma sát Đòi hỏi bơm dầu nhờn của hệ thống bôitrơn phải cung cấp cho các bề mặt ma sát một lượng dầu đủ lớn

3.1.3 Tẩy rửa bề mặt ma sát.

Khi hai chi tiết kim loại ma sát với nhau, các mạt kim loại sẽ sinh ra trên các bềmặt ma sát, làm tăng mài mòn Nhưng nhờ có lưu lượng dầu đi qua bề mặt ma sát đó,

các mạt kim loại và cặn bẩn ở trên bề mặt đựơc dầu mang đi, làm cho bề mặt sạch,giảm lượng mài mòn.

3.1.4 Bao kín buồng cháy.

Do có lớp dầu giữa hành xylanh và piston, giữa xecmăng và rãnh xecmăng nêngiảm được khả năng lọt khí xuống cacte

Ngoài bốn nhiệm vụ trên, dầu nhờn còn có tác dụng như một lớp bảo vệ chống ăn mònhoá học

3.2 HỆ THỐNG BÔI TRƠN DÙNG CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.

3.2.1 Các phương án bôi trơn trong động cơ đốt trong.

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý bôi trơn bằng phương pháp vung toé dầu.

1- Bánh lệch tâm; 2- Piston bơm dầu; 3- Thân bơm; 4-Cácte; 5-Điểm tựa; 6- Máng dầu

phụ; 7-Thanh truyền có thìa hắt dầu

3.2.1.1 Bôi trơn bằng phương án vung toé dầu:

Nguyên lý làm việc :

Bôi trơn vung toé trong động cơ nằm ngang

Bôi trơn vung toé trong động cơ đứng

Bôi trơn vung toé có bơm dầu đơn giản

Dầu nhờn được chứa trong cacte (4) khi động cơ làm việc nhờ vào thìa múcdầulắp trên đầu to thanh truyền (7) múc hắt tung lên

Nếu múc dầu trong cacte bố trí cách xa thìa múc thì hệ thống bôi trơn có dùngthêm bơm dầu kết cấu đơn giản để bơm dầu lên máng dầu phụ (6), sau đó dầu nhờnmới được hắt tung lên Cứ mỗi vòng quay của trục khuỷu thìa hắt dầu múc dầu lên mộtlần Các hạt dầu vung té ra bên trong khoảng không gian của cacte sẽ rơi tự do xuốngcác mặt ma sát của ổ trục Để đảm bảo cho các ổ trục không bị thiếu dầu, trên các váchngăn bên trên ổ trục thường có các gân hứng dầu khi dầu tung lên.

Ưu, nhược điểm:

- Ưu điểm: Kết cấu của hệ thống bôi trơn rất đơn giản, dễ bố trí

- Nhược diểm: Phương án bôi trơn này rất lạc hậu, không đảm bảo lưu lượngdầu bôi trơn của ổ trục, tuổi thọ dầu giảm nhanh, cường độ dầu bôi trơn không ổn địnhnên ít dùng

Phạm vi sử dụng:

Hiện nay, phương án này chỉ còn tồn tại trong những động cơ kiểu cũ, công suấtnhỏ và tốc độ thấp: Thường dùng trong động cơ một xilanh kiểu xilanh nằm ngang cókết cấu đơn giản như T62, W1105 hoặc một trong vài loại động cơ một xilanh, kiểuđứng kết hợp bôi trơn vung té dầu với bôi trơn bằng cách nhỏ dầu tự động như động cơBecna, Slavia kiểu cũ

3.2.1.2 Phương án bôi trơn cưỡng bức:

Trong các động cơ đốt trong hiện nay, gần như tất cả đều dùng phương án bôitrơn cưỡng bức, dầu nhờn trong hệ thống bôi trơn từ nơi chứa dầu, được bơm dầu đẩyđến các bề mặt ma sát dưới một áp suất nhất định cần thiết, gần như đảm bảo tốt tất cảcác yêu cầu về bôi trơn, làm mát và tẩy rửa các bề mặt ma sát ổ trục của hệ thống bôitrơn

Hệ thống bôi trơn cưỡng bức của động cơ nói chung bao gồm các thiết bị cơ bảnsau: Thùng chứa dầu hoặc cácte, bơm dầu, bầu lọc thô, bầu lọc tinh, két làm mát dầunhờn, các đường ống dẫn dầu, đồng hồ báo áp suất và đồng hồ báo nhiệt độ của dầunhờn, ngoài ra còn có các van

Tuỳ theo vị trí chứa dầu nhờn, người ta phân hệ thống bôi trơn cưỡng bức thànhhai loại: Hệ thống bôi trơn cácte ướt (dầu chứa trong cácte) và hệ thống bôi trơn cáctekhô (dầu chứa trong thùng dầu bên ngoài cácte) Căn cứ vào hình thức lọc, hệ thống

bôi trơn cưỡng bức lại phân thành hai loại: Hệ thống bôi trơn dùng lọc thấm và hệthống bôi trơn dùng lọc ly tâm (toàn phần và không toàn phần) Ta lần lượt khảo sáttừng loại như sau:

3.2.1.3 Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt :

a Sơ đồ và nguyên lý làm việc

Nguyên lý làm việc:

Dầu nhờn chứa trong cácte được bơm dầu 2 hút qua phao hút dầu 1(vị trí phaohút nằm lơ lững ở mặt thoáng của dầu để hút được dầu sạch và không cho lọt bọt khí),sau đó dầu đi qua lọc thô 3, khi đi qua bầu lọc thô, dầu được lọc sạch sơ bộ các tạp chất

cơ học có kích cỡ các hạt lớn, tiếp theo đó dầu nhờn được đẩy vào đường dầu chính 6

để chảy đến các ổ trục khuỷu, ổ trục cam, Đường dầu 5 trong trục khuỷu đưa dầu lênbôi trơn ở chốt, ở đầu to thanh truyền rồi theo đường dầu 8 lên bôi trơn chốt piston.Nếu như không có đường dầu trên thanh truyền thì đầu nhỏ trên thanh truyền phải có lỗhứng dầu Trên đường dầu chính còn có các đường dầu 13 đưa dầu đi bôi trơn các cơcấu phối khí Một phần dầu (khoảng 15 ÷ 20% lượng dầu bôi trơn do bơm dầu cungcấp ) đi qua bầu lọc tinh 10 rồi trở về lại cácte Bầu lọc tinh có thể được lắp gần bầu lọcthô hoặc để xa bầu lọc thô, nhưng bao giờ cũng lắp theo mạch rẽ so với bầu lọc thô.Đồng hồ M báo áp suất và đồng hồ T báo nhiệt độ của dầu nhờn

Khi nhiệt độ của dầu bôi trơn lên cao quá 80 0C, vì do độ nhớt giảm sút, van điều khiển

C sẽ mở để dầu nhờn đi qua két làm mát dầu nhờn 11 Sau một thời gian làm việc bầulọc thô có thể bị tắt do quá tải, van an toàn D của bầu lọc thô được dầu nhờn đẩy mở ra,dầu lúc này không thể qua bầu lọc thô mà trực tiếp đi vào đường dầu chính 6 Để đảmbảo áp suất dầu bôi trơn có trị số không đổi trên cả hệ thống, trên hệ thống bôi trơn cólắp van an toàn a

Ngoài việc bôi trơn các bộ phận trên, để bôi trơn các bề mặt làm việc của xilanh,piston người ta kết hợp tận dụng dầu vung ra khỏi ổ đầu to thanh truyền trong quátrình làm việc ở một số ít động cơ, trên đầu to thanh truyền khoan một lỗ nhỏ để phundầu về phía trục cam tăng chất lượng bôi trơn cho trục cam và xilanh

Ưu- nhược điểm:

Ưu điểm: Cung cấp khá đầy đủ dầu bôi trơn cả về số lượng và chất lượng, độ tincậy làm việc của hệ thống bôi trơn tương đối cao.

Nhược điểm: Do dùng cácte ướt (chứa dầu trong cácte ) nên khi động cơ làm việc ở độnghiêng lớn, dầu nhờn dồn về một phía khiến phao hút dầu bị hẫng Vì vậy lưu lượngdầu cung cấp sẽ không đảm bảo đúng yêu cầu

+ Sơ đồ:

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn cácte ướt.

1- Phao hút dầu; 2- Bơm dầu nhờn; 3- Lọc thô; 4- Trục khuỷu; 5- Đường dầu lên chốtkhuỷu; 6- Đường dầu chính; 7- Ổ trục cam; 8- Đường dầu lên chốt piston; 9- lỗ phundầu; 10- Bầu lọc tinh; 11- Két làm mát dầu; 12- Thước thăm dầu; 13- Đường dẫn dầu.a- Van an toàn của bơm dầu; b- Van an toàn của lọc thô; c- Van khống chế dầu qua két làm mát; T- Đồng hồ nhiệt độ dầu nhờn; M-Đồng hồ áp suất

b Phạm vi sử dụng:

Hầu hết các loại động cơ đôt trong ngày nay đều dùng phương án bôi trơncưỡng bức do dầu nhờn trong hệ thống bôi trơn được bơm dầu đẩy đến các bề mặt masát dưới một áp suất nhất định nên có thể đảm bảo yêu cầu bôi trơn, làm mát và tẩy rửamặt ma sát của ổ trục Nói chung hệ thống bôi trơn cácte ướt thường dùng trên động cơôtô làm việc trong địa hình tương đối bằng phẳng (vì ở loại này khi động cơ làm việc ở

độ nghiêng lớn, dầu nhờn dồn về một phía khiến phao hút dầu bị hẫng)

3.2.1.4 Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte khô.

a Sơ đồ và nguyên lý làm việc:

Chỉ khác bôi trơn cưỡng bức cácte ướt là ở trong hệ thống này có thêm hai bơmhút dầu từ cácte về thùng chứa, sau đó bơm 2 mới chuyển dầu đi bôi trơn Trong hệthống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt, nơi chứa dầu đi bôi trơn là cácte, còn ở đây làthùng chứa dầu Van d thường mở

Trong một số động cơ tĩnh tại và tàu thuỷ, trên hệ thống bôi trơn còn bố trí bơm tayhoặc bơm điện để cung cấp dầu nhờn đến các mặt ma sát và điền đầy các đường ốngdẫn trước khi khởi động động cơ Sơ đồ bố trí bơm tay hoặc bơm điện được giới thiệu

trên hình (3.4)

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn cácte khô.

1- Phao hút dầu; 2- Bơm chuyển dầu nhờn; 3- Bầu lọc thô; 11-Két làm mát dầu 14- Thùng chứa dầu; 15-Bơm hút dầu từ cácte về thùng chứa; a- Van an toàn của bơm; b- Van an toàn của bầu lọc thô; d- Van khống chế dầu qua két làm mát ; M- Đồng hồ áp suất; T- Đồng hồ nhiệt độ dầu nhờn

Ưu - nhược điểm:

Ưu điểm: Cácte chỉ hứng và chứa dầu tạm thời, còn thùng dầu mới là nơi chứadầu để đi bôi trơn nên động cơ có thể làm việc ở độ nghiên lớn mà không sợ thiếu dầu,dầu được cung cấp đầy đủ và liên tục

Nhược điểm: Kết cấu phức tạp hơn, giá thành tăng lên do phải thêm đến 2 bơmdầu hút dầu cácte qua thùng, thêm đường dầu và bố trí thùng dầu sao cho hợp lý.Hệthống bôi trơn cưỡng bức cácte khô thường dùng trên các loại động cơ điêsel dùng trênmáy ủi đất, xe tăng, máy kéo, tàu thuỷ

Hình 3.4 Sơ đồ bố trí bơm tay hoặc bơm điện trong hệ thống bôi trơn cưỡng bức.

1-Phao hút dầu; 2- Bơm chuyển dầu nhờn; 3- Bầu lọc thô; 11- Két làm mát dầu ; Đường dẫn dầu; 15- Van dầu; 16- Bơm tay hoặc bơm điện; a- Van an toàn của bơm; b-Van an toàn của bầu lọc thô; T- Đồng hồ nhiệt độ dầu nhờn

14-b Phạm vi sử dụng:

Trong một số động cơ tĩnh tại và tàu thuỷ, trên hệ thống bôi trơn còn bố trí bơmtay hoặc bơm điện để cung cấp dầu nhờn đến các mặt ma sát và điền đầy các đườngống dẫn trước khi khởi động cơ

Ngoài ra, để đảm bảo bôi trơn cho mặt làm việc của xilanh, hệ thống bôi trơncủa các loại động cơ này còn thường dùng van phân phối để cấp dầu nhờn vào một sốđiểm chung quanh xi lanh, lỗ dầu thường khoan trên lót xilanh

3.2.1.5 Pha dầu nhờn vào nhiên liệu.

Phương án bôi trơn này chỉ dùng để bôi trơn các chi tiết máy của động cơ xănghai kỳ cỡ nhỏ, làm mát bằng không khí hoặc nước Dầu nhờn được pha vào trong xăngtheo tỷ lệ % thể tích Đối với một số động cơ cỡ nhỏ của Đức, Tiệp thường pha dầunhờn với tỷ lệ ít hơn, thường vào khoảng301 :331 Hỗn hợp của dầu nhờn và xăng điqua bộ chế hoà khí, được xé nhỏ, cùng với không khí tạo thành khí hổn hợp Khí hỗnhợp này được nạp vào cácte của động cơ rồi theo lỗ quét đi vào xilanh Trong quá trình

này, các hạt dầu nhờn lẩn trong khí hỗn hợp ngưng đọng bám trên bề mặt các chi tiếtmáy để bôi trơn các mặt ma sát.

Cách bôi trơn này thực tế không cần hệ thống bôi trơn, thực hiện việc bôi trơncác chi tiết máy rất đơn giản, dễ dàng nhưng do dầu nhờn theo khí hỗn hợp vào buồngcháy nên dễ tạo thành muội than bám trên đỉnh piston, pha càng nhiều dầu nhờn, trongbuồng cháy càng nhiều muội than, làm cho piston nhanh nóng, quá nóng, dể xảy rahiện tượng cháy sớm, kích nổ và đoản mạch do bugi bị bám bụi than

Ngược lại, pha ít dầu nhờn, bôi trơn kém, ma sát lớn dễ làm cho piston bị bó kẹttrong xilanh

Phương án này rất đơn giản nhưng lại nhiều nhược điểm Ngày nay, người taquan tâm nhiều về vấn đề môi trường nên các loại động cơ này ít dùng và hệ thống bôitrơn kiểu này cũng không còn phổ biến Hệ thống bôi trơn của động cơ đốt trong cónhiệm vụ đưa dầu nhờn đến bôi trơn các bề mặt ma sát Lọc sạch các chất cặn bẩntrong dầu nhờn khi dầu nhờn tẩy rửa các bề mặt ma sát này Ngoài ra, dầu cần có tínhnăng lý - hoá của chúng trong giới hạn cho phép, đảm bảo việc bôi trơn có hiệu quả

Hệ thống bôi trơn sử dụng trên các loại động cơ đốt trong đều chỉ sử dụng dầu nhờn đểlàm tiêu hao công suất do ma sát gây ra tại ổ trục Đưa nhiệt lượng do ma sát sinh ra rangoài ổ trục, toả vào môi trường xung quanh, nhờ đó làm giảm được lượng mài mòncủa các chi tiết máy, bảo vệ các chi tiết máy trong động cơ đốt trong không bị gỉ

3.3 KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT CỤM CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG BÔI

TRƠN

Để luôn giữ cho dầu bôi trơn được sạch, đảm bảo cho ổ trục ít bị mài mòn dotạp chất cơ học Trong quá trình làm việc của động cơ, dầu nhờn bị phân huỷ và nhiễmbẩn bởi nhiều tạp chất như:

Mạt kim loại do các mặt ma sát bị mài mòn, nhất là trong thời gian chạy rà động

cơ và sau khi động cơ đã làm việc quá chu trình đại tu

Các tạp chất lẫn trong không khí khi nạp như các bụi và các chất khác Các tạpchất này theo không khí nạp vào xilanh rồi lẫn với dầu nhờn chảy xuống cácte

Nhiên liệu hoặc dầu nhờn cháy không hoàn toàn tạo thành muội than, bám trênthành xilanh, sau đó rớt xuống cácte.

Các tạp chất hoá học do dầu nhờn bị biến chất, bị ôxy hóa hoặc bị tác dụng củacác loại axít sinh ra trong quá trình cháy Để loại bỏ tối đa các loại tạp chất trên mà chủyếu là các loại tạp chất cơ học, người ta phải lọc sạch dầu bằng các thiết bị lọc dầunhờn

Đối với loại bầu lọc thô, người ta lắp trực tiếp trên đường dầu thường gần saubơm dầu Khi lắp như vậy, toàn bộ dầu trước khi đi bôi trơn đều phải qua bầu lọc dầu

Vì vậy, sức cản của loại lọc dầu này không được quá lớn, độ chênh lệch áp suất trước

và sau bầu lọc thường không vượt quá 0.1 MN/m2, loại bầu lọc thô chỉ lọc được cáccặn bẩn có kích cỡ lớn hơn 0.03mm

Các loại bầu lọc tinh thường lắp theo mạch rẽ vì sức cản của bầu lọc rất lớn.Lượng dầu phân nhánh qua bầu lọc tinh chiếm khoảng (1520%) lượng dầu do bơmdầu cung cấp Các loại bầu lọc tinh có thể lọc được các loại tạp chất có kích thước rất

Hình 3.5 Bầu lọc thấm có lõi lọc bằng giấy.

1- Giấy lọc; 2- Tấm lọc; 3- Rãnh dẫn dầu; 4- Trục lõi lọc; 5- Lỗ dẫn dầu trên trục 4;

6- Lỗ chứa dầu của lõi lọc