MỤC LỤC
MỤC LỤC....1
LỜI NÓI ĐẦU...........................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ TRÊN ĐỘNG CƠ....3
1.1. Công dụng yêu cần phân loại cơ cấu phân phối khí.. ................................ 3
1.1.1. Công dụng............................................................................................ 3
1.1.2. Yêu cầu................................................................................................ 3
1.1.3. Phân loại.............................................................................................. 3
1.2. Cơ cấu phân phối khí dùng trong động cơ hai kỳ ..................................... 3
1.3. Cơ cấu phân phối khí trong động cơ 4 kỳ................................................... 5
1.3.1. Các phương án bố trí xupap và dẫn động xupap................................. 5
1.3.2. Phương án bố trí trục cam và dẫn động trục cam................................. 8
1.4. Một số cơ cấu phân phối khí hiện đại........................................................ 10
1.4.1. Động cơ không dùng trục cam............................................................ 10
1.4.2. Đặc điểm cơ cấu phối khí VTEC của hãng honda.............................. 11
1.4.3. Cơ cấu VVT-i của Toyota.................................................................. 12
CHƯƠNG 2: CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ TRONG ĐỘNG CƠ SKODA6L-350. 15
2.1. Giới thiệu động cơ Skoda6l-350................................................................. 15
2.2. Thông số của động cơ Skoda6l-350........................................................... 15
2.3. Hệ thống nạp, thải trong động cơ Skoda6l-350......................................... 18
2.3.1. Đặc điểm hệ thống nạp trong động cơ skoda6l-350........................... 19
2.3.2. Đặc điểm hệ thống thải động cơ Skoda6l-350.................................... 22
2.4. Cơ cấu phân phối khí của động cơ Skoda6l-350....................................... 26
2.4.1. Sơ đồ bố trí và phương án dẫn động xupap....................................... 28
2.4.2. Xupap................................................................................................ 30
2.4.3. Đế xupap........................................................................................... 32
2.4.4. Ống dẫn hướng xupap....................................................................... 33
2.4.5. Lò xo xupap...................................................................................... 34
2.4.6. Con đội.............................................................................................. 36
2.4.7. Trục cam............................................................................................ 37
2.4.8. Đũa đẩy............................................................................................. 38
2.4.9. Đòn bẩy............................................................................................. 39
2.4.10. Pha phân phối khí trong động cơ..................................................... 39
2.5 Hệ thống đảo chiều quay ....................................................... 41
2.5.1. Đảo chiều trực tiếp............................................................................. 42
2.5.2. Đảo chiều gián tiếp............................................................................ 44
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM CÁC CHI TIẾT CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ SKODA6L-350......48
3.1. Quy dẫn khối lượng các chi tiết máy trong cơ cấu phân phối khí............ 48
3.2. Tính toán lò xo xupap................................................................................. 50
3.3. Tính toán kiểm nghiệm trục cam................................................................ 53
3.4. Tính toán sức bền con đội........................................................................... 56
3.5. Tính toán sức bền xupap............................................................................ 56
CHƯƠNG 4: NHỮNG HƯ HỎNG VÀ PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, SỬA CHỮA CÁC CHI TIẾT TRONG CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ...... 57
4.1. Những hư hỏng và nguyên nhân gây nên.................................................. 57
4.2. Các phương pháp kiểm tra, phân loại chi tiết........................................... 58
4.3. Phương pháp kiểm tra sửa chữa các chi tiết của cơ cấu phân phối khí động cơ Skoda6l - 350.............59
4.3.1. Khe hở nhiệt xupap thay đổi.............................................................. 59
4.3.2. Kiểm tra sửa chữa xupap................................................................... 60
4.3.3. Kiểm tra sửa chữa ống dẫn hướng...................................................... 63
4.3.4. Kiểm tra sửa chữa đế xupap.............................................................. 64
4.3.5. Kiểm tra sửa chữa lò xo xupap.......................................................... 65
4.3.6. Kiểm tra sửa chữa con đội................................................................. 66
4.3.7. Kiểm tra sửa chữa trục cam............................................................... 67
KẾT LUẬN........................................................................................................... 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 71
LỜI NÓI ĐẦU
Động cơ đốt trong từ khi ra đời đã chứng minh được nhiều tính ưu việt của nó trong các ngành cơ khí, kỹ thuật và trong thực tế. Mặc dù hiện nay rất nhiều loại động cơ như động cơ phản lực, động cơ tuabin hơi ... nhưng động cơ đốt trong vẫn được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kinh tế, giao thông, vận tải, nông nghiệp, công nghiệp và quốc phòng.
Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp quốc phòng là sự gia tăng của vấn đề khí thải gây ô nhiễm môi trường và các nguồn năng lượng. Trong số đó khí thải từ động cơ ôtô và các tàu hàng hải cũng góp phần làm gia tăng thêm vấn nạn này một số lượng không nhỏ. Đó là những lý do thúc đẩy các hãng chế tạo động cơ các nước trên thế giới hiện nay phải cải tiến và nâng cao tính ưu việt của động cơ, làm sao phải sử dụng nhiên liệu một cách tiết kiệm nhất mà vẫn cho hiệu suất sử dụng cao nhất. Để giải quyết vấn đề này nhằm nâng cao hiệu suất, cần phải có cơ cấu “Phân Phối Khí” chính xác, đúng thời điểm để tạo hiệu suất tối ưu cho động cơ, lại giải quyết được vấn đề nhiên liệu. Đối với các ô tô hiện đại ngay cơ cấu phân phối khí đã được cải thiện một cách tốt nhất, có thể tự điều chỉnh được quá trình phân phối khí, dựa vào tình trạng hoạt động của động cơ ở từng thời điểm.
Xuất phát từ những yếu tố trên thì cấu phân phối khí được các hãng sản xuất ngày một cải tiến và đa dạng ở mỗi một kiểu có ưu nhược điểm và có đặc điểm cấu tạo khác nhau theo từng chủng loại xe của từng nhà sản xuất. Trong quân đội ta hiện nay ngoài sử dụng các động cơ Liên Xô (cũ) sản xuất cũng đã bổ sung các động cơ đời mới của các nước tư bản với nhiều sự khác nhau và đa dạng về kiểu động cơ nói chung và cơ cấu phân phối khí nói riêng do đó người cán bộ kĩ thuật trong quân đội cần phải nắm rõ đặc điểm kết cấu cấu tạo, nguyên lý làm việc quy trình khai thác bảo dưỡng sửa chữa của các chi tiết cụm chi tiết theo từng dòng xe để phục vụ nhiệm vụ bảo đảm kĩ thuật xe - máy cho quân đội ta chiến đấu và bảo vệ tổ quốc.
Từ những yêu cầu thực tế trên, với đề tài tốt nghiệp là: “Khai thác các kiểu dẫn động cơ cấu phân phối khí trên động cơ” em sẽ trình bày tổng quan về cơ cấu phân phối khí và đi sâu tìm hiểu về cơ cấu phân phối khí trên động cơ SKODA6L-350 lắp trên tàu kéo TK980 vì cơ cấu phân phối khí của động cơ SKODA6L-350 có nhiều đặc điểm mới lạ so với các cơ cấu phân phối khí cổ điển khác.
Đồ án của em gồm các phần:
Chương 1. Tổng quan về cơ cấu phân phối khí trên động cơ.
Chương 2. Cơ cấu PPK trong động cơ Skoda6l-350.
Chương 3. Tính kiểm nghiệm các chi tiết CCPPK động cơ Skoda6l-350.
Chương 4. Những hư hỏng và phương pháp kiểm tra, sửa chữa các chi tiết trong cơ cấu phân phối khí.
Trong quá trình làm đồ án, em đã được thầy giáo: ThS................ cùng các thầy giáo trong khoa Ô tô tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế cùng với sự thiếu kinh nghiệm của bản thân nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Do vậy, em rất mong được nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy về bản đồ án này để em rút kinh nghiệm.
Em xin chân thành cảm ơn!
TP, Hồ Chí Minh, ngày ... tháng ... năm 20...
Học viên thực hiện
......................
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ TRÊN ĐỘNG CƠ.
1.1.Công dụng, phân loại, yêu cầu cơ cấu phân phối khí:
1.1.1. Công dụng:
Cơ cấu phân phối khí có nhiệm vụ thực hiện quá trình thay đổi khí trong động cơ. Thải sạch khí thải ra khỏi xilanh và nạp đầy hỗn hợp nạp hoặc không khí mới vào xilanh động cơ để động cơ làm việc được liên tục, ổn định, phát huy hết công suất thiết kế.
1.1.2. Yêu cầu:
Cơ cấu phối khí phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Quá trình thay đổi khí phải hoàn hảo, nạp đầy thải sạch.
- Đóng mở xupáp đúng quy luật và đúng thời gian quy định. Độ mở lớn để dòng khí lưu thông, ít trở lực.
1.1.3. Phân loại:
Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp: Là loại cơ cấu được sử dụng rộng rãi trong động cơ 4 kỳ vì nó có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ điều chỉnh và làm việc chính xác hiệu quả, mang lại hiệu suất cao.
Cơ cấu phối khí dùng van trượt: Là loại cơ cấu tuy có nhiều ưu điểm như có thể đảm bảo tiết diện lưu thông lớn, dễ làm mát, ít gây ồn… Nhưng do kết cấu khá phức tạp, giá thành cao nên rất ít được dùng.
1.2. Cơ cấu phân phối khí dùng trong động cơ hai kỳ:
Trong động cơ hai kỳ, quá trình nạp đầy môi chất mới vào xilanh động cơ chỉ chiếm khoảng 1200 đến 1500 góc quay trục khuỷu. Quá trình thải trong động cơ hai kỳ chủ yếu dùng không khí quét có áp suất lớn hơn áp suất khí trời để đẩy sản vật cháy ra ngoài. Ở quá trình này sẽ xảy ra sự hòa trộn giữa không khí quét với sản vật cháy, đồng thời cũng có các khu vực chết trong xilanh không có khí quét tới.
1.3. Cơ cấu phân phối khí trong động cơ bốn kỳ:
Trên động cơ bốn kỳ việc thải sạch khí thải và nạp đầy môi chất mới được thực hiện bởi cơ cấu cam - xupáp, cơ cấu cam - xupáp được sử dụng rất đa dạng. Tùy theo cách bố trí xupáp và trục cam, người ta chia cơ cấu phân phối khí của động cơ bốn kỳ thành nhiều loại khác nhau như cơ cấu phối khí dùng xupáp treo, cơ cấu phối khí dùng xupáp đặt…
1.3.1. Các phương án bố trí xupáp và dẫn động xupáp:
- Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt:
Xupáp được lắp ở một bên thân máy ngay trên trục cam và được trục cam dẫn động xupáp thông qua con đội. Xupáp nạp và xupáp thải của các xilanh có thể bố trí theo nhiều kiểu khác nhau: Bố trí xen kẽ hoặc bố trí theo từng cặp một..
Tuy vậy có khuyết điểm là buồng cháy không gọn, có dung tích lớn. Một khuyết điểm nữa là đường nạp, thải phải bố trí trên thân máy phức tạp cho việc đúc và gia công thân máy, đường thải, nạp khó thanh thoát, tổn thất nạp thải lớn.
+ Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo:
Xupáp đặt trên nắp máy và được trục cam dẫn động thông qua con đội, đũa đẩy, đòn bẩy hoặc trục cam dẫn động trực tiếp xupáp. Khi dùng xupáp treo có ưu điểm: Tạo được buồng cháy gọn, diện tích mặt truyền nhiệt nhỏ vì vậy giảm được tổn thất nhiệt.
1.3.2. Phương án bố trí trục cam và dẫn động trục cam
Trục cam có thể đặt trong hộp trục khuỷu hay trên nắp máy:
Loại trục cam đặt trong hộp trục khuỷu được dẫn động bằng bánh răng cam. Nếu khoảng cách giữa trục cam với trục khuỷu nhỏ thường chỉ dùng một cặp bánh răng. Nếu khoảng cách trục lớn, phải dùng thêm các bánh răng trung gian hoặc dùng xích răng.
1.4. Một số cơ cấu phân phối khí hiện đại:
Như chúng ta đã biết, ngày nay với tốc độ phát triển mạnh mẽ của nền khoa học công nghệ. Các hãng sản xuất ôtô như Honda, Toyota, Ford…đã lần lượt đưa ra nhiều sản phẩm với nhiều động cơ có những tính năng hiện đại. Một trong những tính năng đó là việc áp dụng sự điều khiển tự động vào cơ cấu phân phối khí trong động cơ.
1.4.1 Động cơ không dùng trục cam:
Công nghệ do Valeo phát triển là một hệ thống sử dụng các van điện từ để đóng mở xu páp. Các van điện từ sẽ được gắn ngay trên đỉnh xu páp bên trong động cơ. Valeo SA cho biết công nghệ sử dụng xu páp điều khiển điện tử này sẽ giúp giảm 20% mức tiêu hao nhiên liệu của động cơ.
1.4.2 Đặc điểm cơ cấu phân phối VTEC của hãng Honda:
Cụm từ VTEC (Variable Valve Timing and lift Electronic Control System) có nghĩa là: Hệ thống điều chỉnh góc độ phối khí kết hợp với sự thay đổi qui luật nâng của xupáp bằng điện tử.
Đây là hệ thống đầu tiên trên thế giới sử dụng kết hợp giữa việc điều chỉnh góc độ phối khí với sự thay đổi qui luật nâng của xupáp phù hợp với chế độ, tốc độ của động cơ. Nhờ đó nâng cao tính năng của động cơ.
1.4.3 Cơ cấu VVT-i của Toyota.
Cùng với hãng Honda, hãng Toyota đã đi đầu trong lĩnh vực chú tâm cải tiến hệ thông phân phối khí và đã cho ra đời nhiều thế hệ ôtô với tính năng hiện đại. Trong đó có hệ thống điều khiển xoay trục cam nạp hay gọi là hệ thống điều khiển VVT-i Với hệ thống này nhằm thay đổi góc phân phối khí của các xupáp phù hợp với từng dãi tốc độ làm việc của động cơ được ra đời trong nhưng năm gần đây và sử dụng rộng rãi ở Việt Nam trên các xe: Camry, Corolla Altis, Vios,....
CHƯƠNG 2
CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ TRONG ĐỘNG CƠ SKODA6L-350
2.1 Giới thiệu động cơ Skoda6l-350
Động cơ Skoda6l-350 được lắp trên tàu kéo TK980, đây là loại động cơ được phục vụ cho việc điều khiển những con tàu trên sông và trên biển. Động cơ này là những loại động cơ 4 kỳ, với 6 xilanh xếp thẳng hàng.
2.2 Thông số động cơ Skoda6l-350
Thông số động cơ Skoda6l-350 như bảng 2.1.
2.3. Hệ thống nạp, thải trong động cơ Skoda6l-350
Công suất của động cơ phụ thuộc rất lớn vào khối lượng và thành phần khí nạp. Rõ ràng rằng lượng không khí đi vào xilanh trong quá trình nạp sẽ phụ thuộc vào việc xilanh của động cơ được thải sạch ở mức độ nào đó trong chu trình trước. Trong chu trình làm việc của động cơ đốt trong cần thải sạch sản vật cháy của chu trình trước ra khoải xi lanh để nạp đầy môi chất mới vào xilanh động cơ.
2.3.1. Đặc điểm hệ thống nạp trong động cơ Skoda6l-350
Theo nguyên lý động cơ đốt trong, lượng môi chất nạp vào xi lanh trong mỗi chu trình động cơ bốn kỳ phụ thuộc nhiều nhất vào độ chênh áp suất của môi chất trước xupáp nạp (pk) và áp suất môi chất trong xilanh (pa). Suốt kỳ nạp áp suất trong xi lanh đều thấp hơn pk. Sự chênh áp ấy tạo nên dòng chảy của môi chất mới đi vào xilanh qua xupáp nạp, nó ảnh hưởng đến trợ lực của xupáp nạp đối với dòng chảy.
2.3.2 Đặc điểm hệ thống thải trong động cơ Skoda6l-350
2.3.2.1 Đặc điểm:
Hệ thống thải trong động cơ có nhiệm vụ thải sạch khí cháy ra ngoài qua đó nạp đầy môi chất mới vào trong xilanh động cơ. Bên cạnh đó hệ thống xả của động cơ cũng cần đảm bảo cho việc khí xả thoát ra ngoài môi trường ít gây ô nhiễm môi trường. Thỏa mãn điều kiện này, kết cấu các chi tiết của cơ cấu phân phối khí cần phải phù hợp. Vì vậy khi phân tích cơ cấu phân phối khí cần phân tích hệ thống xả của động cơ.
2.3.2.2 Các thiết bị của đường thải:
- Thiết bị bù:
Nhiệt độ của khí xả vào đường thải động cơ diesel khá lớn, đạt đến 400 450 C ở động cơ 4 kỳ và 250 - 300 C ở động cơ hai kỳ. Nhiệt độ này nung nóng ống dẫn và gây nên giãn nở dài khá lớn, trung bình khoảng 1,17 mm trên một mét chiều dài của ống khí nung nóng lên 100 C.
Bộ bù kiểu thấu kính (hình b) cho phép khắc phục một phần những tồn tại trên. Đặc điểm kết cấu: gồm các nửa thấu kính 1 bằng thép dập mỏng được hàn với nhau. Cốc 4 có tác dụng để giảm thủy lực và tránh lắng đọng sản phẩm chảy xuống thấu kính.
- Bộ dập tàn
Khí thải được xả ra ngoài thường mang theo những hạt tàn của nhiên liệu và dầu cháy đốt. Những hạt tàn này có thể gây hoả hoạn nguy hiểm, đặc biệt đối với các trang bị động lực tàu thủy vận chuyển sản phẩm dầu mỏ, bông sợi, len dạ và những hàng dễ cháy khác. Để ngăn ngừa những sự cố có thể xảy ra, cuối đường thải thường trang bị bộ dầp tàn.
2.4 Cơ cấu phân phối khí của động cơ Skoda6l-350
Động cơ Skoda6l-350 có cơ cấu phân phối khí loại dùng xupap treo. Cách bố trí này tạo cho buồng cháy có kích thước nhỏ gọn, giảm được tổn thất nhiệt, dễ dàng bố trí đường nạp và đường thải, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thải sạch và nạp đầy. Hiện nay trên động cơ diesel chỉ dùng phương án bố trí xupap này.
2.4.1 Sơ đồ bố trí và phương án dẫn động xupap
Sơ đồ bố trí và phương án dẫn động xupáp của động cơ Skoda6l-350 theo sơ đồ.
* Phương án dẫn động xupap của động cơ skoda6l-350:
Động cơ Skoda6l-350 dùng phương án dẫn động xupáp là dùng bộ truyền bánh răng.Trục cam của động cơ đặt trong thân máy và được trục khuỷu dẫn động qua cơ cấu bánh răng trung gian (truyền động gián tiếp).Tỷ số truyền từ trục khuỷu lên trục cam đối với động cơ 4 kì là 2:1, đối với động cơ 2 kì là 1:1
2.4.2 Xupáp
Xupáp là chi tiết trực tiếp cho dòng khí nạp vào buồng đốt và thải khí cháy ra ngoài với một thời gian ngắn trong một chu kì làm việc của pittông. Trong quá trình làm việc xupáp chịu tải trọng cơ học và tải trọng nhiệt.
2.4.3 Đế xupáp
2.4.3.1 Nhiệm vụ: Trong cơ cấu phối khí xupap treo dẫn động bằng con đội và đòn bẩy, đường thải và đường nạp được bố trí trong nắp xylanh. Để bảo đảm hao mòn cho thân máy và nắp xylanh khi chịu lực va đập của xupap, ta dùng đế xupap ép vào họng đường thải và đường nạp.
2.4.3.2 Kết cấu: Đế xupáp có kết cấu rất đơn giản. Mặt ngoài của đế là hình trụ trên có vát mặt côn để tiếp xúc với mặt côn của nấm xupáp. Đế được chế tạo bằng thép hợp kim chịu mài mòn.Trong động cơ Skoda6l – 350:
- Mặt côn của đế xupáp nạp và thải 450.
- Chiều cao đế xupáp nạp hn = 11 (mm).
2.4.3.3 Vật liệu chế tạo: Đế xupap thường làm bằng thép hợp kim cứng.
2.4.5. Lò xo xupáp
2.4.5.1 Nhiệm vụ: Lò xo xupáp dùng để đóng kín xupáp trên đế xupáp và đảm bảo xupáp chuyển động theo đúng qui luật của cam phân phối khí, do đó trong quá trình mở đóng xupáp không có hiện tượng va đập trên mặt cam.
Lò xo chịu tải trọng thay đổi theo chu kỳ và chịu dao động.
2.4.5.2 Kết cấu: Lò xo dạng hình trụ. Bước xoắn trên cùng của lò xo có đường kính nhỏ hơn so với các vòng còn lại của lò xo. Sự chênh lệch này có kích thước A = 1,95 (mm).
2.4.5.3 Vật liệu chế tạo: Do lò xo làm việc trong điều kiện tải trọng động thay đổi rất đột ngột. Vì vậy vật liệu chế tạo lò xo thường dùng là thép C65, C65A.
2.4.6.Con đội
2.4.6.1 Nhiệm vụ: Trong phương án dẫn động cơ cấu phối khí gián tiếp, con đội là chi tiếp máy truyền lực trung gian, đồng thời con đội chịu lực nghiêng do cam phối khí gây ra trong quá trình dẫn động xupap, khiến cho xupap hoàn toàn không chịu lực nghiêng
2.4.6.2 Kết cấu: con đội gồm hai phần: phần dẫn hướng (thân con đội) và phần mặt tiếp xúc với mặt cam. Thân con đội có dạng hình trụ còn mặt tiếp xúc thường có dạng khác nhau. Đối với động cơ Skoda6l-350 thì mặt tiếp xúc có dạng hình trụ.
2.4.6.3 Vật liệu chế tạo: Con đội được làm bằng gang, bề mặt tiếp xúc với cam phải được tôi cứng bằng cách xử lý nhiệt bề mặt.
2.4.7. Trục cam
2.4.7.1 Nhiệm vụ: Trục cam dùng để dẫn động xupap đóng mở đúng quy luật nhất định. Trục cam bao gồm cam thải, cam nạp và các ổ trục. Kích thước của các cam chế tạo liền trục thường nhỏ hơn đường kính cổ trục vì loại trục này thường lắp theo kiểu đút luồn qua các ổ trục trên thân máy.
2.4.7.2 Kết cấu: Trong động cơ một hàng xylanh, góc lệch đỉnh cam của hai cam cùng tên được xác định bởi số xylanh và số kỳ của động cơ, còn vị trí của cam cùng tên quyết định bởi thứ tự làm việc của các xylanh và chiều quay trục khuỷu.
2.4.9. Đòn bẩy
2.4.9.1Nhiệm vụ: Đòn bẩy là chi tiết truyền lực trung gian, một đầu tiếp xúc với đũa đẩy và một đầu tiếp xúc với đuôi xupap. Khi trục cam nâng con đội lên, đũa đẩy đẩy một đầu đòn bẩy đi lên, đầu kia của đòn bẩy nén lò xo xupap đi xuống và mở xupap. Do có đòn bẩy xupap đóng mở đúng pha phối khí.
2.4.9.2 Kết cấu: Đầu tiếp xúc với đũa đẩy thường có vít điều chỉnh. Sau khi điều chỉnh khe hở nhiệt, vít này được hãm chặt chặt bằng đai ốc.
2.5 Hệ thống đảo chiều quay
Động cơ Diesel lắp trên tàu thủy luôn phải đảm bảo tính cơ động cho tàu. Đối với những động cơ dùng làm động lực chính , tức là làm quay chân vịt để đẩy tàu, thì việc cơ động lại càng cần thiết nhất là những lúc tàu ra vào cảng để xếp dỡ hàng, để sửa chữa và khi hành trình gặp trở ngại.
2.5.1 Đảo chiều trực tiếp
2.5.1.1 Cơ cấu đảo chiều trực tiếp bằng cách nâng con đội khỏi mặt cam.
a) Sơ đồ cấu tạo:
Các động cơ cỡ lớn tốc độ thấp thường được nối tiếp với hệ trục của tàu để đẩy tàu. Vì muốn thiết bị đẩy quay 2 chiều, thì trục khuỷu cũng phải quay 2 chiều. Để đáp ứng cho trục khuỷu quay 2 chiều mà các pha phân phối khí và cấp nhiên liệu không thay đổi thì phải có thiết bị hay cơ cấu phục vụ cho quá trình đảo chiều.
b) Nguyên lí hoạt động:
Để thực hiện đảo chiều động cơ cần tuân thủ các bước sau:
- Tắt máy
- Nâng con lăn, con đội khỏi cam cũ.
- Dịch chuyển trục cam dọc trục.
2.5.1.2 Cơ cấu đảo chiều trực tiếp bằng cách dịch trục cam
a) Sơ đồ cấu tạo:
Trong cơ cấu này, tương ứng với mỗi xupáp của động cơ có 2 cam dẫn động (một cam tiến và một cam lùi).
Giữa 2 cam có mặt vát chuyển tiếp để con đội có thể trượt từ cam này sang cam khác dễ dàng. Khi đẩy trục cam di động dọc trục, các cam khác bị đẩy đi, nên con đội đang tiếp xúc với cam này sẽ chuyển sang tiếp xúc với cam khác. Do đó pha phân phối khí và thứ tự nổ của động cơ sẽ thay đổi làm động cơ hoạt động theo chiều ngược lại.
b) Nguyên lý hoạt động:
Khi tàu chạy tới (động cơ quay theo chiều thuận) thì xoay van (2) ở vị trí “tới”. Khí nén qua van (2) vào bình (3) và nén dầu xuống piston (5) bị dịch chuyển sang phải kéo theo trục cam di động sang phải, các con đội tiếp xúc với các cam tới ( lúc này không khí trong bình (4) thoát ra ngoài theo van (2) dầu trong xilanh phía phải sẽ dâng lên đầy bình.
2.5.2 Đảo chiều gián tiếp
Đảo chiều gián tiếp nghĩa là động cơ chỉ quay một chiều còn thiết bị đẩy quay 2 chiều, có thể dùng bộ li hợp hoặc chân vịt biến bước.Ở phần đồ án này em chỉ trình bày thiết bị đảo chiều quay bằng li hợp.
Có 2 loại bộ li hợp: Li hợp cơ khí và li hợp thủy lực.
CHƯƠNG 3
TÍNH KIỂM NGHIỆM CÁC CHI TIẾT CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ TRONG ĐỘNG CƠ SKODA6L-350
3.1. Quy dẫn khối lượng các chi tiết máy trong cơ cấu phối khí
Để xác định được lực quán tính của cơ cấu phân phối khí, cần phải quy dẫn toàn bộ khối lượng của các chi tiết máy trong cơ cấu phân phối khí về đường tâm xupáp.
Do đó lực quán tính tác dụng lên cơ cấu phân phối khí có thể tính theo công thức sau:
Pjk= - mok .jk (3-1)
Do: vxp = Wđb.lxp
nên: m0đb = Iđb.
Thay vào (4-2) trên ta có:
mok= 0,3+ 0,024+ 0,009+ 0,18+ 0,82.10-8 + (0,21+ 0,24) = 0,6274 (kg)
Tương tự như trên ta quy dẫn khối lượng của cơ cấu phân phối khí về đường tâm con đội.
mot= (mxp + mdl + mmh + ) + mcđ+ mdd+ Iđb
mot= (0,3+ 0,024 + 0,009+ 0,18) + 0,24+ 0,21+ 0,82.10-8
mot= 0,6547172 (kg)
3.2. Tính toán lò xo xupáp
Ta tính cho trường hợp con đội và xupáp ở phía cam nạp vì tại đó khối lượng quy dẫn sẽ nhỏ hơn khối lượng quy dẫn về tâm con đội ở cam thải do khối lượng xupap thải lớn hơn xupap nạp mà khối lượng các chi tiết khác của cơ cấu thì như nhau.
Vì vậy: Plx = k.Pjk
Trong đó: k - Hệ số an toàn. (k=2.3 - 2.35 với động cơ không có điều tốc hạn chế tốc độ, k = 1.25 - 1.6 đối với động cơ có điều tốc).
Chọn k = 2,3
=> Plx = 2,3Pjk
Thay vào công thức (3 – 22) ta có: Lmin = 10.5 + 8.0,5 = 54 (mm).
Chiều dài lò xo khi xupáp đóng kín: Lmax = Lmin + hmax = 54 + 24,8 = 78,8 (mm).
Chiều dài của lò xo trạng thái tự do:L0 = Lmin + fmax = 78,8 + 27,3 = 106,1 (mm).
3.3. Tính toán kiểm nghiệm trục cam
Khi tính toán ta giả thuyết rằng như một dầm có tiết diện đồng đều được đặt tự do trên 2 gối tựa. Giữa 2 gối là hai cam thải của 2 máy khác nhau. Để tính toán cho trục cam ta tính cho trường hợp cả 2 cam thải đều chịu lực tác động tức là 2 xupáp xả cùng mở. Lúc này cam thải chịu tác dụng của nhiều lực như: Lực khí thể, lực lò xo, lực quán tính của cơ cấu phối khí…
Nếu bỏ qua ma sát và trọng lực (vì các lực này rất nhỏ so với các lực khác) thì lực tác dụng lên trục cam sẽ là:
PTmax = Plxo + Pjt + Pkt (3– 6)
Thay vào công thức (5-5) ta có:
PTmax = Plxo + Pjt + Pkt = 18,4 + 102,5 + 6998 = 7118,9 (N).
3.4. Tính toán sức bền con đội
Thông thường kiểm nghiệm áp suất tiếp xúc trên thân con đội. Khi cam tiếp xúc với con đội ở điểm B mômen xoắn trục cam Mx có giá trị lớn nhất. Mômen này làm cho con đội bị nghiêng và tiếp xúc không đều.
Kmax = 0,34.106 (N/m2).
3.5. Tính toán sức bền xupáp
Với : d và l - đường kính và chiều dài thân xupáp
D = 16,5 (mm) và l = 320 (mm).
Suy ra Kmax = 0,14.106 (MN/m2).
CHƯƠNG 4
NHỮNG HƯ HỎNG VÀ PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA SỬA CHỮA
CÁC CHI TIẾT TRONG CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ
4.1 Những hư hỏng và nguyên nhân gây nên
Cơ cấu phân phối khí được dẫn động từ trục cam đến xupáp làm việc trong điều kiện chịu nhiệt độ cao, chịu lực ma sát lớn khi làm việc và chịu nhiều va đập nên thường bị mòn. Sự mài mòn của bất kỳ chi tiết nào trong cơ cấu đều có thể dẫn đến hiện tượng xupáp đóng mở không đúng yêu cầu, gây ảnh hưởng xấu đến quá trình làm việc của động cơ.
Các xupáp hút và xả là những chi tiết của hệ thống thường có hư hỏng sau:
- Cán xupáp bị mài mòn, xướt do ma sát trong quá trình làm việc.
- Nấm xupáp bị cong, vênh, cháy rỗ, do tiếp xúc với nhiệt độ cao và làm việc trong điều kiện chịu va đập, chụi mài mòn của khí cháy.
- Bề mặt làm việc (côn) đóng không kín do nấm bị cong vênh, do đóng muội than.
4.2. Các phương pháp kiểm tra, phân loại chi tiết
Sau khi tháo và rửa sạch, các chi tiết được kiểm tra, phân loại để xác định phương án xử lý. Các chi tiết được phân làm 3 nhóm: Các chi tiết được dùng lại không phải sửa chữa, các chi tiết cần được phục hồi, sửa chữa và các chi tiết hư hỏng bỏ đi.
Việc kiểm tra phân loại các chi tiết bao gồm các công việc đo đạc, quan sát, kiểm tra chi tiết và so sánh kết quả đo với các tiêu chuẩn kĩ thuật kiểm tra để quyết định phương án xử lý.
4.3. Phương pháp kiểm tra sửa chữa các chi tiết của cơ cấu phân phối khí động cơ Skoda6l-350
4.3.1 Khe hở nhiệt xupáp thay đổi
Khi khe hở nhiệt thay đổi sẽ làm góc xupáp thương đóng hay thường mở, làm cho pha phân phối khí trong động cơ thay đổi, góc nạp khí và góc thải khí trong động cơ thay đổi, góc nạp khí và góc thải khí không đúng yêu cầu.
4.3.2.Hư hỏng và kiểm tra sửa chữa xupáp
4.3.2.1 Hư hỏng xupáp:
4.3.2.1.1 Sự cong vênh, đóng không kín của đế được kiểm tra bằng phương pháp phấn và dầu hỏa.
- Bước 1 rà thô: Lồng vào cán xupáp 1 lò xo nhẹ, để ngừa nắp xilanh rồi thả xupáp và lò xo vào. Bôi một lớp bột thô (AL2O3; Cr2O) lên bề mặt côn của nấm trước khi lắp xupáp vào xilanh, sau đó dùng tuốc lơ vít hoặc nấm ra để rà. Ấn nhẹ xupáp xuống bệ, vừa ấn đồng thời xoay xupáp quanh tâm góc 40÷600, việc nâng xupáp lên khỏi bệ nhờ lực lò xo.
- Bước 3, rà bằng dầu nhờn (rà bóng): Vệ sinh sạch sẽ xupáp và bệ rồi dùng dầu nhờn rà bóng bề mặt làm việc.
- Bước 4: Khi rà xong tiến hành thử độ kín của xupáp, có những phương pháp đơn giản nhất là dùng phấn dầu hỏa. Rắc 1 lớp bột phấn hoặc thạch cao lên mặt nấm xupáp rồi lắp xupáp vào trạng thái làm việc của nó, lấu dầu hỏa đổ vào ống hút hoặc ống xả trong nắp xilanh mà thấy dầu không ngấm ra phấn là được.
4.3.2.2 Kiểm tra xupáp:
Kiểm tra xupáp thường dùng bằng mắt thường như hiện tượng cháy, rổ, xướt, mòn sâu ở mặt côn của nấm, mặt côn tiếp xúc với móng hãm bị mòn quá nhiều thì xupáp cần được thay thế.
4.3.3. Kiểm tra sửa chữa ống dẫn hướng
Ống dẫn hướng phải kiểm tra sửa chữa nếu cần thay mới. Ống dẫn hướng còn là chi tiết chuẩn để gia công sửa chữa hoặc thay mới xupáp và đế xupáp.
Thông thường thì ống dẫn hướng mòn hơn thân xupáp. Khe hở cho phép giữa 2 chi tiết này là không lớn hơn 0,1 (mm). Nếu lớn hơn cần thay mới ống.
4.3.4. Kiểm tra sửa chữa đế xupáp
- Phương pháp kiểm tra:
+ Dùng mắt thường để quan sát các vết rỗ và mòn trên đế xupáp, dùng bột phấn để kiểm tra các vết nứt của đế.
+ Dùng dầu hỏa để kiểm tra độ kín của đế và của xupáp.
4.3.6. Kiểm tra sửa chữa con đội xupáp
- Thông thường con đội không sửa chữa mà thay mới nếu kiểm tra thấy độ mòn vượt quá giới hạn cho phép.
- Các hư hỏng thường gặp của con đội mòn, vỡ , gãy. Sự mòn của con đội do các nguyên nhân sau: Lò xo xupáp quá căng., độ rơ dọc trục cam quá lớn,…
4.3.7. Kiểm tra sửa chữa trục cam
- Việc kiểm tra trục cam trước tiên phải thực hiện bằng quan sát để phát hiện các hư hỏng như: xướt, rổ, mẻ bề mặt cam, rãnh then bị biến dạng. Nếu trục cam không có các hư hỏng nặng thì cần kiểm tra độ cong vênh của trục, độ mòn các cổ trục và vấu cam để sửa chữa.
- Công việc kiểm tra trục cam được thực hiện như sau:
+ Nếu kiểm tra độ cong thì phải đặt trục trên giá V và dùng đồng hồ so để kiểm tra.
+ Gá trục cam lên hai khối V sau đó gá đồng hồ so vào cổ giữa của trục cam và tiến hánh xoay trục cam 3600 rồi quan sát trên đồng hồ so.
KẾT LUẬN
Sau thời gian làm đồ án tốt nghiệp với đề tài "Khai thác các kiểu dẫn động cơ cấu phân phối khí" em đã đi sâu tìm hiểu tính năng hoạt động và khai thác cơ cấu phân phối khí nói chung và cơ cấu phân phối khí trên động cơ Skoda6l-350 nói riêng. Ở chương 1 của đồ án em đã trình bày tổng quan về cơ cấu phối khí của động cơ đốt trong đồng thời giới thiệu cơ cấu phân phối khí hiện đại thay đổi được góc phân phối khí. Ở chương 2, mục trọng tâm của đồ án em đi sâu phân tích kết cấu các chi tiết, phương án bố trí và dẫn động xupáp, phương án bố trí trục cam và dẫn động trục cam. Đồng thời cũng ở mục này em đi sâu nghiên cứu kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống đảo chiều của động cơ Skoda6l-350. Chương 3 là chương kiểm nghiệm sức bền của các chi tiết trong hệ thống phân phối khí động cơ Skoda6l-350. Chương 4 của đồ án em nêu ra một số hư hỏng và phương pháp sửa chữa các chi tiết trong cơ cấu phân phối khí.
Thông qua đồ án tốt nghiệp giúp em hiểu sâu hơn về tầm quan trọng của cơ cấu phối khí và điều đó cũng đã được các nhà chuyên môn luôn nghiên cứu và tìm cách nâng cao tính năng của động cơ nhằm tiết kiệm được nhiên liệu và hạn chế sự ảnh hưởng của khí thải phục vụ đời sống của con người.
Đối với các phương tiện hiện đại ngày nay để tăng được hiệu suất các hãng sản xuất đã đưa ra các phương án như sử dụng nhiên liệu mới, cải tiến các hệ thống cơ cấu trong đó có việc cải tiến cơ cấu phân phối khí. Đối với các cơ cấu phân phối khí hiện đại ngày nay nhờ có trang bị thêm một số bộ phận như: Bộ cảm ứng tốc độ quay, cơ cấu thực hiện thay đổi thời điểm đóng mở xupap, hệ thống điều khiển điện tử……đã khắc phục được các nhược điểm của cơ cấu phân phối khí cổ điển và nhờ đó động cơ luôn làm việc ở điều kiện tối ưu nhất. Tuy nhiên cơ cấu phân phối khí hiện đại vẫn có một số nhược điểm đó là cấu tạo tương đối phức tạp và giá thành cao.
Qua quá trình thực hiện nhiệm vụ đồ án em đã học hỏi được thêm rất nhiều kiến thức chuyên ngành hiểu sâu hơn về hoạt động của cơ cấu phân phối khí, tích lũy thêm được kinh nghiệm thực tế, rèn luyện được tác phong làm việc khoa học hơn, tỷ mỉ cụ thể hơn.
Do kiến thức, lý luận, kinh nghiệm thực tế của bản thân còn hạn chế nên trong đồ án còn có những sai sót. Em rất mong được sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến của các thầy giáo trong khoa cho đồ án của em được hoàn chỉnh hơn và bản thân em cũng được hoàn thiện hơn, để phục vụ cho công tác sau này.
Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo: ThS................ đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo, giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án; cảm ơn các thầy trong khoa Ô tô đã giúp đỡ rất nhiều để em có thể hoàn thành đồ án đúng thời gian và bảo đảm chất lượng.
Em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến, Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong, NXB Đại học trung học chuyên nghiệp; 1979.
2. Bộ môn Động lực - Diesel, khoa Đóng tàu, Bài giảng diesel tàu thủy,NXB Đại học hàng hải; 2010.
3. Phạm Minh Tuấn, Động cơ đốt trong, NXB Khoa học và kỹ thuật; 1999.
4. Nguyễn Tất Tiến, Nguyên lý động cơ đốt trong, NXB Giáo dục; 2000…..
5. Nguyễn Văn Trạng, Động cơ đốt trong,NXB Đại học sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, 2005.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"