MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU.. 3

A. PHẦN MỞ ĐẦU.. 5

1. Lý do chọn đề tài 5

2. Mục tiêu nghiên cứu. 5

3. Nhiệm vụ nghiên cứu. 5

4. Phạm vi nghiên cứu. 5

5. Đối tượng nghiên cứu. 5

6. Phương pháp nghiên cứu. 5

7. Giá trị của đề tài 5

B. PHẦN NỘI DUNG.. 6

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU ĐỘNG CƠ 421.10  6

1.1   Giới thiệu chung về xe UAZ-3160. 6

1.2   Các thông số kỹ thuật của động cơ 421.10. 8

1.3   Phân tích đặc điểm kết cấu động cơ 421.10. 10

1.3.1  Cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền. 10

1.3.2  Cơ cấu phân phối khí 17

1.3.3  Hệ thống cung cấp nhiên liệu. 19

1.3.4  Hệ thống bôi trơn. 28

1.3.5  Hệ thống làm mát 33

1.3.6  Đặc điểm sử dụng xe trong điều kiện ở Việt Nam.. 37

CHƯƠNG 2 . TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ 421.10. 39

2.1   Tính toán chu trình công tác. 39

2.1.1  Chọn các số liệu ban đầu. 39

2.1.2  Tính toán chu trình công tác. 41

2.1.3  Xác định các thông số đánh giá chu trình công tác của động cơ. 46

2.1.4  Dựng đặc tính ngoài của động cơ. 51

2.2   Tính toán động lực học động cơ. 53

2.2.1  Triển khai đồ thị công chỉ thị p-V thành đồ thị lực khí thể P_k tác dụng lên pittông theo góc quay a. 53

2.2.2  Quy dẫn khối lượng chuyển động. 55

2.2.3  Lực quán tính và tổng lực, lực tiếp tuyến và pháp tuyến. 56

2.2.4  Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu. 59

2.2.5  Đồ thị mài mòn cổ khuỷu. 62

2.2.6  Đồ thị tổng lực tiếp tuyến và mô men tổng. 64

CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA ĐỘNG CƠ 421.10  66

3.1   Bảo dưỡng kỹ thuật 66

3.1.1  Bảo dưỡng hàng ngày (EO) 67

3.1.2  Nội dung công việc trong bảo dưỡng I (T01) 67

3.1.3  Nội dung công việc trong bảo dưỡng II (T02) 67

3.1.4  Bảo dưỡng theo mùa (C0) 68

3.1.5  Bảo dưỡng các cơ cấu, hệ thống. 69

3.2   Sửa chữa động cơ. 74

3.2.1  Tháo và lắp động cơ. 74

3.2.2  Sửa chữa một số chi tiết của động cơ. 76

3.2.3  Chạy rà động cơ sau sửa chữa. 83

PHỤ LỤC.. 84

C. PHẦN KẾT LUẬN.. 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 89

LỜI NÓI ĐẦU

Ô tô là phương tiện vận tải quan trọng trong lĩnh vực quân sự, nó đảm bảo cho nhiệm vụ thường xuyên, huấn luyện, sẵn sàng chiến đấu và chiến đấu của quân đội.

Một yêu cầu mang tính chất đặc thù của xe quân sự là phải hoạt động tốt trong mọi điều kiện thời tiết, đảm bảo khởi động tin cậy và nhanh, có tính cơ động cao trong điều kiện địa hình phức tạp (vùng rừng núi, nơi không có đường xá…) vì thế những xe có tính năng thông qua cao thường được sử dụng rộng rãi trong quân đội của bất kỳ quốc gia nào.

Hiện nay, quân đội ta cũng đã và đang sử dụng các loại xe UAZ thế hệ mới với các model khác nhau do nhà máy Ulianovsk chế tạo, trong đó có loại xe UAZ-3160, UAZ-31601 chở ng­ười và hàng hoá. Trên các model này được lắp các động cơ tương ứng 420.10, 421.10.

Để sử dụng và khai thác xe đúng theo các yêu cầu và quy phạm kỹ thuật nhằm nâng cao tính kinh tế và tuổi thọ của xe nói chung và động cơ nói riêng thì ng­ười cán bộ kỹ thuật ngành xe cần phải hiểu biết các tính năng, đặc điểm, kết cấu của xe và động cơ. Trên cơ sở các kiến thức cơ bản đó, kết hợp với quy tắc về khai thác sử dụng và bảo d­ưỡng kỹ thuật do nhà máy sản xuất quy định để đề ra những quy tắc, quy phạm sử dụng, bảo d­ưỡng, sửa chữa phù hợp với điều kiện thực tế của quân đội ta.

Cho dù xe UAZ-3160 và động cơ 421.10 được chế tạo để sử dụng ở cả điều kiện nhiệt đới nóng ẩm song việc nắm chắc kết cấu, đặc điểm và quy phạm sử dụng ở nước ta là rất cần thiết. Chỉ có như­ vậy mới thực hiện được yêu cầu giữ tốt, dùng bền và nâng cao được khả năng sẵn sàng chiến đấu của quân đội. Hơn nữa những kiến thức này còn có ích cho cả những tổ chức, cơ quan ngoài quân đội có sử dụng xe UAZ.

Xuất phát từ những thực tiễn đó tôi được giao đồ án tốt nghiệp với nội dung: “Khai thác động cơ 421.10 lắp trên xe UAZ-3160”

Nội dung đồ án tốt nghiệp bao gồm những phần chính sau đây:

A. Phần mở đầu

B. Phần nội dung

 - Giới thiệu chung về và đặc điểm kết cấu động cơ 421.10.

- Tính toán chu trình công tác và động lực học động cơ.

- Nghiên cứu bảo dưỡng, sửa chữa động cơ.

C. Kết luận và kiến nghị

Trong quá trình làm đồ án, do trình độ và kiến thức thực tế còn nhiều hạn chế và thời gian có hạn, nên khó có thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến và chỉ bảo của các thầy.

Đồ án được hoàn thành nhờ có sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy giáo trong khoa Ô tô. Đặc biệt là sự chỉ bảo tận tình của GVHD: Th.S …………. trong thời gian tôi thực hiện đồ án. Cho phép tôi được gửi lời cám ơn tới thầy Trần Anh Tuấn, các thầy trong khoa Ô tô cùng các đồng chí, đồng đội đã giúp tôi thực hiện đồ án này.

                                                                      TP. Hồ Chí Minh, tháng … năm 20…

                                                                     Học viên thực hiện

                                                                  ………………

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Trong quá trình học tập tại trường các thầy đã giúp đỡ và định hướng cho tôi làm đồ án tốt nghiệp “Khai thác động cơ 421.10 trên xe UAZ-3160”.

2. Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu đặc điểm kết cấu động cơ 421.10, từ cơ sở đó đưa ra quy trình bảo dưỡng, sửa chữa động cơ 421.10.

3. Nhiệm vụ nghiên cứu

- Đặc điểm kết cấu động cơ 421.10.

- Tính toán kiểm nghiệm động cơ 421.10.

- Nghiên cứu bảo dưỡng, sửa chữa động cơ 421.10

4. Phạm vi nghiên cứu

Do điều kiện và thời gian còn hạn chế nên trong Đồ án tốt nghiệp chỉ tập trung nghiên cứu một số cơ cấu, hệ thống chính của động cơ. Từ đó đưa ra quy trình bảo dưỡng, sửa chữa động cơ 421.10.

5. Đối tượng nghiên cứu

Động cơ 421.10 lắp trên xe UAZ-3160.

6. Phương pháp nghiên cứu

Mục đích: Tìm hiểu về kết cấu các bộ phận chính trên động cơ 421.10. Từ đó đưa ra quy trình bảo dưỡng, sửa chữa động cơ 421.10.

Cách tiến hành: Phân tích, tham khảo tài liệu chuyên môn, tài liệu kết cấu động cơ và những tài liệu liên quan đến nội dung đồ án.

7. Giá trị của đề tài

Nghiên cứu, lập quy trình bảo dưỡng, sửa chữa để làm tài liệu, cơ sở trong quá trình tiến hành bảo dưỡng, sửa chữa động cơ. Góp phần tăng hiệu quả, tuổi thọ của động cơ, giảm hư hỏng trong quá trình sử dụng. Làm tài liệu, cơ sở trong bảo dưỡng, sửa chữa động cơ.

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG VÀ PHÂN TÍCH KẾT CẤU ĐỘNG CƠ 421.10

1.1 Giới thiệu chung về xe UAZ-3160

Xe UAZ-3160 (Hình 1.1) là loại xe có tính năng việt dã cao, kiểu hai cầu chủ động, công thức bánh xe 4x4, được lắp với thùng xe bằng kim loại kiểu liền có 5 cửa. Xe UAZ-3160 chuyên dùng để chở hàng hoá và chở người, phù hợp với mọi loại đường và mọi địa hình khác nhau.

Các thông số và đặc tính kỹ thuật của xe UAZ-3160 như bảng 1.1.

1.2 Các thông số kỹ thuật của động cơ 421.10

Thông số kỹ thuật động cơ 421.10 như bảng 1.3.

1.3 Phân tích đặc điểm kết cấu động cơ 421.10

1.3.1 Cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền

Cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền là cơ cấu chính của động cơ đốt trong, nó đảm nhận các chức năng:

- Thực hiện việc biến đổi công giãn nở của hỗn hợp khí cháy thành công cơ học làm quay trục khuỷu và truyền ra ngoài ở dạng mômen xoắn trong hành trình cháy giãn nở. Ở những hành trình khác nó truyền năng lượng theo chiều ngược lại để thực hiện quá trình thải, nạp và nén.

- Dẫn động các cơ cấu, hệ thống phụ khác.

1.3.1.1  Nhóm chi tiết chuyển động

A. Nhóm Pittông

a) Pittông

Trong quá trình làm việc, pittông tiếp nhận lực khí thể truyền qua thanh truyền để làm quay trục khuỷu và nhận lực quán tính từ trục khuỷu giúp cho động cơ làm việc được liên tục.

Kết cấu của pittông động cơ 421.10 cụ thể trong hình 1.5.

Pittông động cơ 421.10 được chế tạo bằng hợp kim nhôm, có hệ số giãn nở lớn. Nên để tránh bó kẹt do giãn nở vì nhiệt nó có các đặc điểm kết cấu sau:

- Thân pittông dạng ôvan mà trục ngắn của nó trùng với đường tâm chốt pittông.

- Tiện vát bớt mặt thân pittông ở phía hai đầu bệ chốt.

b) Chốt pittông

Chốt pittông dùng để kết nối pittông với đầu nhỏ thanh truyền, nó truyền chuyển động từ pittông đến thanh truyền làm quay trục khuỷu và ngược lại.

Trong quá trình làm việc, chốt pittông chịu lực khí thể và lực quán tính rất lớn. Các lực này đều thay đổi theo chu kỳ đồng thời có tính va đập mạnh.

B. Thanh truyền

a) Công dụng

Thanh truyền là chi tiết nối pittông với trục khuỷu. Nó có tác dụng truyền lực tác dụng trên pittông xuống trục khuỷu, biến chuyển động tịnh tiến của pittông thành chuyển động quay của trục khuỷu.

b) Điều kiện làm việc

Khi động cơ làm việc thanh truyền chịu tác dụng của các lực sau :

- Lực khí thể trong xylanh.

- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến của nhóm pittông.

C. Trục khuỷu

a) Công dụng

Trục khuỷu là một trong những chi tiết quan trọng nhất, cường độ làm việc lớn nhất và giá thành cao nhất của động cơ đốt trong. Trục khuỷu tiếp nhận lực từ thanh truyền, biến chuyển động tịnh tiến của nhóm pittông thành chuyển động quay của chính nó, truyền momen xoắn qua hệ thống truyền lực làm cho bánh xe quay và các thiết bị khác làm việc.

b) Điều kiện làm việc

Trạng thái làm việc của trục khuỷu rất nặng: trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính. Những lực này có giá trị rất lớn và thay đổi theo chu kỳ, nên nó có tính chất va đập mạnh.

1.3.1.2  Nhóm chi tiết cố định

A. Thân máy

Thân máy động cơ 421.10 có kết cấu kiểu thân xylanh, hộp trục khuỷu, đây là chi tiết có kích thước lớn nhất động cơ. Thân xylanh và hộp trục khuỷu được đúc liền khối bằng hợp kim nhôm, sau đó gia công cơ để có độ bền cao. Trong hộp trục khuỷu có 5 ổ đỡ cổ trục chính và 5 ổ đỡ cổ trục cam.

B. Ống lót xilanh

Ống lót xylanh có dạng hình trụ rỗng, được lắp vào thân máy nhằm mục đích kéo dài tuổi thọ thân máy.

Trong quá trình làm việc ống lót xylanh chịu tải trọng cơ học, phụ tải nhiệt và ăn mòn hoá học, chịu mài mòn lớn.

* Đầu nhỏ thanh truyền

Đầu nhỏ thanh truyền động cơ 421.10 có dạng hình trụ mỏng. Bạc đầu nhỏ thanh truyền được chế tạo bằng đồng dạng ống trụ. Trên đầu nhỏ có khoan một lỗ hứng dầu có tác dụng bôi trơn cho bạc lót đầu nhỏ thanh truyền. Trên bạc đầu nhỏ cũng có khoan một lỗ để trùng với lỗ hứng dầu trên đầu nhỏ thanh truyền.

* Thân thanh truyền

Thân thanh truyền trên động cơ 421.10 có tiết diện ngang hình chữ I, được chế tạo bằng phương pháp rèn khuôn.

C. Trục khuỷu

a) Công dụng

Trục khuỷu là một trong những chi tiết quan trọng nhất, cường độ làm việc lớn nhất và giá thành cao nhất của động cơ đốt trong. Trục khuỷu tiếp nhận lực từ thanh truyền, biến chuyển động tịnh tiến của nhóm pittông thành chuyển động quay của chính nó, truyền momen xoắn qua hệ thống truyền lực làm cho bánh xe quay và các thiết bị khác làm việc.

b) Điều kiện làm việc

Trạng thái làm việc của trục khuỷu rất nặng: trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính. Những lực này có giá trị rất lớn và thay đổi theo chu kỳ, nên nó có tính chất va đập mạnh.

1.3.1.2  Nhóm chi tiết cố định

A. Thân máy

Thân máy động cơ 421.10 có kết cấu kiểu thân xylanh, hộp trục khuỷu, đây là chi tiết có kích thước lớn nhất động cơ. Thân xylanh và hộp trục khuỷu được đúc liền khối bằng hợp kim nhôm, sau đó gia công cơ để có độ bền cao. Trong hộp trục khuỷu có 5 ổ đỡ cổ trục chính và 5 ổ đỡ cổ trục cam.

B. Ống lót xilanh

Ống lót xylanh có dạng hình trụ rỗng, được lắp vào thân máy nhằm mục đích kéo dài tuổi thọ thân máy.

Trong quá trình làm việc ống lót xylanh chịu tải trọng cơ học, phụ tải nhiệt và ăn mòn hoá học, chịu mài mòn lớn.

C. Nắp máy

Nắp máy của động cơ có nhiệm vụ cùng với pittông và xylanh tạo thành buồng cháy. Ngoài ra, trên nắp máy còn lắp các chi tiết của các cơ cấu và hệ thống khác: bugi, cơ cấu xupap, đường nước làm mát và đường dẫn dầu bôi trơn…

1.3.2 Cơ cấu phân phối khí

Trên động cơ 421.10 bố trí cơ cấu phân phối khí sử dụng xupap (hình 1.12)

1.3.2.1 Xupap

Trên động cơ 421.10 gồm 4 xupap nạp và 4 xupap xả được lắp thành một dãy. Các xupap làm việc trong điều kiện rất xấu: chịu tải trọng động và phụ tải nhiệt rất lớn nhất là đối với xupap thải.

1.3.2.2 Trục cam

Trục cam của động cơ 421.10 được chế tạo bằng thép hợp kim có thành phần cacbon thấp. Trục cam gồm 5 cổ trục cam, có các đường kính cổ trục giảm dần từ đầu trục cam đến cuối trục cam. (D₁ = 52mm, D₂ = 51mm, D₃ = 50mm, D₄ = 49mm, D₅ = 48mm).

1.3.3 Hệ thống cung cấp nhiên liệu

1.3.3.1 Nhiệm vụ

Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 421.10 có nhiệm vụ chuẩn bị và cung cấp hỗn hợp hơi xăng và không khí cho động cơ làm việc. Đảm bảo số lượng và thành phần của hỗn hợp khí luôn luôn phù hợp với chế độ làm việc của động cơ.

1.3.3.3 Kết cấu của hệ thống

Hệ thống nhiên liệu động cơ 421.10 gồm các bộ phận: Thùng nhiên liệu, bầu lọc thô, bơm xăng điện, bơm hút, bầu lọc tinh, ống nhiên liệu, bộ điều chỉnh áp suất.

1.3.4 Hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn của động cơ 421.10 (Hình 1.16) là hệ thống bôi trơn bằng dầu có áp lực kết hợp với vung té dầu.

1.3.4.1 Nhiệm vụ của hệ thống bôi trơn

Nhiệm vụ của hệ thống bôi trơn là đảm bảo bôi trơn cho tất cả các bề mặt ma sát, làm giảm tổn thất do ma sát. Làm mát ổ trục đồng thời tẩy rửa bề mặt ma sát. Ngoài ra, hệ thống bôi trơn còn làm nhiệm vụ bao kín giữa pittông, xecmăng với thành xylanh và bảo vệ các bề mặt không bị ôxi hoá.

1.3.4.2  Nguyên lý làm việc

Khi động cơ làm việc thông qua hệ thống dẫn động làm cho bơm dầu 1 làm việc: dầu được hút từ cacte qua phao dầu 3, qua hệ thống bơm bánh răng đẩy tới bầu lọc dầu.

1.3.4.4 Thông gió hộp trục khuỷu

Thông gió hộp trục khuỷu động cơ 421.10 là kiểu thông gió tự nhiên (Hình 1.19). Khi động cơ làm việc, khí cháy lọt từ buồng cháy xuống hộp trục khuỷu làm cho áp suất và nhiệt độ của hộp trục khuỷu tăng so với bên ngoài. lúc này áp suất khí trong hộp trục khuỷu thông qua ống dẫn nối thông hộp trục khuỷu với khí trời.

1.3.5. Hệ thống làm mát

1.3.5.1 Nhiệm vụ

Hệ thống làm mát động cơ 421.10 có nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền nhiệt của các chi tiết bị nung nóng trong động cơ cho nước làm mát, để bảo đảm cho các chi tiết không bị quá nóng cũng như quá nguội. Đồng thời giữ cho trạng thái nhiệt của động cơ được ổn định. 

1.3.5.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống

Khi động cơ làm việc thông qua cơ cấu dẫn động làm cho bơm nước hoạt động. Nước từ két nước được bơm nước đẩy vào các đường dẫn được đúc trong nắp máy, sau đó vào các khoang nắp máy xuống đến thân máy rồi theo các đường dẫn trở về két mát và bơm nước.

1.3.5.2. A.Bơm nước

a) Công dụng:

Bơm nước dùng để bơm nước cung cấp cho hệ thống với lưu lượng và áp suất nhất định đảm bảo tuần hoàn nước làm mát theo chu trình kín.

b) Cấu tạo:

Bơm nước động cơ 421.10 là loại bơm nước kiểu ly tâm, được bố trí mặt đầu của thân máy. Trục của bơm nước trùng với trục của quạt gió. Vỏ bơm được chế tạo bằng hợp kim nhôm có mặt bích lắp ghép với mặt đầu của thân máy. Guồng bơm  được làm bằng chất dẻo.

B. Van hằng nhiệt

a) Công dụng:

Van hằng nhiệt nhằm duy trì trạng thái nhiệt ổn định cho động cơ bằng cách đóng hoặc mở đường nước vào két làm mát.

b) Cấu tạo:

Van hằng nhiệt động cơ 421.10 là loại van kiểu hộp xếp được lắp trên đường nước ra khỏi động cơ. Cấu tạo của van có các thành phần chính: hộp xếp 4, cần đẩy 1 và van 2,6,9. Cần đẩy được lắp chặt với hộp xếp 4. Trong hộp xếp có chứa chất giãn nở có thành phần: 1/3 rượu etylic + 2/3 nước cất.

1.3.6. Đặc điểm sử dụng xe trong điều kiện ở Việt Nam

1.3.6.1. Đặc điểm khí hậu, địa hình Việt Nam và ảnh hưởng của chúng.

Lãnh thổ Việt Nam có nhiều vùng khí hậu và địa hình khác nhau. Việc nghiên cứu các yếu tố trên và sự ảnh hưởng của chúng tới chất lượng khai thác cho phép ta tìm ra các giải pháp nâng cao đuợc hiệu quả sử dụng, độ tin cậy và tuổi thọ của xe, khai thác triệt để tính năng kỹ chiến thuật của các loại xe. 

1.3.6.2. Biện pháp nâng cao độ tin cậy và chất lượng khai thác xe

A.Trong điều kiện nhiệt độ, độ ẩm cao và nhiều bụi.

Để hạn chế và ngăn ngừa ảnh hưởng của những yếu tố trên cần tiến hành các biện pháp kỹ thuật sau:

- Kiểm tra độ sạch của két mát nước, két mát dầu và làm sạch chúng khi cần thiết. Kiểm tra tình trạng các ống dẫn nước, ống dẫn dầu, đảm bảo kín khít không rò rỉ, làm sạch bề mặt các cụm, cơ cấu truyền lực.

- Kiểm tra van hơi khí của hệ thống làm mát.

B. Biện pháp nâng cao độ tin cậy khi khai thác xe ở vùng đồi núi.

Do chế độ bôi trơn không ổn định, ngoài việc tìm mọi biện pháp giảm tải cho các chi tiết của hệ thống động lực và truyền lực, cần phải thường xuyên kiểm tra và bổ sung đầy đủ dầu bôi trơn, chấp hành và thực hiện đầy đủ nội dung công tác chuẩn bị cho xe trước khi nổ máy, cho xe hoạt động và trình tự tắt máy dừng xe.

CHƯƠNG 2 

TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ 421.10

2.1 Tính toán chu trình công tác

2.1.1 Chọn các số liệu ban đầu

1. Công suất có ích định mức N_eđm.

N_eđm= 89 (mã lực);  Trong đó :1 mã lực = 0,7355(kW)

Suy ra: N_eđm = 89.0,7355 = 65,5(kW) ;

2. Mô men xoắn có ích lớn nhất M_emax. M_emax = 175 (N.m)

3. Số vòng quay trong một phút của trục khuỷu n. n = 4000 (v/ph)

5. Số xylanh của động cơ i, thể tích công tác V_h i = 4   V_h= 2,445

6. Tỷ số giữa hành trình của pittông và đường kính xylanh. a = 92/92 = 1

8. Tỷ số nén e: e = 8,2

10. Nhiệt độ môi trường T₀.

Giá trị trung bình của T₀ ở nước ta là 24 ⁰C, tức là 297 ⁰K.

12. Hệ số nạp h_v và áp suất cuối quá trình nạp p_a.

Với xupap treo h_v = 0,75 - 0,82. Chọn  h_v = 0,8

13. Áp suất khí thể cuối qúa trình thải cưỡng bức p_r. p_r = 0,11 ¸ 0,12 (MPa). Chọn p_r= 0,12

14. Nhiệt độ cuối quá trình thải T_r.

Giá trị của T_r có thể chọn trong các phạm vi sau: T_r = 900 - 1100 ⁰K; Chọn T_r = 1030 ⁰K

15. Độ sấy nóng khí nạp DT.

DT = 10 - 30 ⁰K; Chọn DT = 25 ⁰K

19. Chỉ số dãn nở đa biến trung bình n₂.

n₂ =1,23 - 1,27.; Chọn n₂ = 1,24

2.1.2 Tính toán chu trình công tác

2.1.2.1 Tính toán quá trình trao đổi khí.

- Nhiệt độ cuối quá trình nạp T_a:

Thay số đươc: T_a = 361,02⁰K

- Áp suất cuối quá trình nạp p_a:

Thay số được: p_a= 0,093 MPa

2.1.2.2 Tính toán quá trình nén.

Mục đích của việc tính toán quá trình nén là xác định các thông số như áp suất p_c và nhiệt độ T_c ở cuối quá trình nén.

- Áp suất cuối quá trình nén:

p_c = p_a =0,093.8,2^1,35=1,59 (MPa)

- Nhiệt độ cuối quá trình nén:

T_c = T_a. = 361,02.8,2^1,35-1=753,99 ⁰K

2.1.2.3 Tính toán quá trình cháy

Mục đích tính toán quá trình cháy là xác định các thôg số cuối quá trình cháy như áp suất p_z và nhiệt độ T_z.

- Lượng không khí thực tế nạp vào xylanh động cơ ứng với 1kg nhiên liệu M_t:

M_t = aM_o =0,85.0,51=0,435

- Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết b_o: b_o =1,11

- Hệ số thay đổi phân tử  thực tế: b = 1,1

* Tính toán tương quan nhiệt động.

- Khi 0,7 £ a £ 1 thì giá trị của m_cvz được xác định theo biểu thức gần đúng:

m_cvz= 18,423 + 2,596 a + (1,55 +1,38a) 10^-3 T_z   = 18,423 + 2,596.0,85  + (1,55 +1,38.0,85). 10^-3 T_z = 20,6296 + 2,723.10^-3 T_z

- Nhiệt độ cuối quá trình cháy được xác định theo phương trình nhiệt động:

Giải phương trình ta được:

T_z1 = 2704,35⁰K

T_z2 = -10280 ⁰K

Vậy ta chọn T_z1 = 2704,35⁰K

- Áp suất cuối quá trình cháy:

p_z = l_P p_c (MPa) = 3,91.1,6 = 6,246

2.1.2.5. Kiểm tra kết quả tính toán.

Sai số DT_r =1,27 %

So sánh giữa giá trị đã chọn của T_r và kết quả thu được theo các biểu thức kiểm tra

Ta thấy sai số nhỏ hơn 3% nên các thông số đã chọn thỏa mãn yêu cầu

2.1.3 Xác định các thông số đánh giá chu trình công tác của động cơ

2.1.3.1 Các thông số chỉ thị.

Đó là những thông số đặc trưng cho chu trình công tác của động cơ.

A. Áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết p_i':

Thay số ta được: p'_i  = 1,10 (Mpa)

B. Áp suất chỉ thị trung bình thực tế  p_i (MPa):

p_i = p'_i j_đ   (MPa)

Trong đó: j_đ là hệ số điền đầy đồ thị công.

Động cơ xăng bốn kỳ: j_đ = 0,90 ¸ 0,96, chọn j_đ =0,96

p_i = 1,10.0,96 = 1,06 (MPa)

2.1.3.2 Các thông số có ích.

Các thông có ích là những thông số đặc trưng cho sự làm việc của động cơ. xác định giá trị của áp suất tổn hao cơ khí trung bình p_cơ.

Thứ tự tính toán các thông số có ích như sau:

-  Áp suất tổn hao cơ khí trung bình p_cơ được xác định

p_{cơ ­}=0,09 + 0,012.C_TB (MPa) =0,09 + 0,012.12,27 = 0,24 (MPa)

- Áp suất có ích trung bình:

p_e = p_i -p_cơ  (MPa)

->  p_e =1,06  – 0,24 = 0,82 (MPa)

- Hiệu suất có ích:

h_e = h_i h_cơ= 0,33.0,77= 0,25

- Công suất có ích của động cơ ở số vòng quay tính toán:

Sai số  DN_­e = 1,93%

Ta thấy sai số nhỏ hơn 3% nên các thông số đã chọn thỏa mản yêu cầu

2.1.3.3 Dựng đồ thị công chỉ thị của chu trình công tác.

A. Khái quát:

Đồ thị công chỉ thị là đồ thị biểu diễn các quá trình của chu trình công tác xảy ra trong xi lanh động cơ trên hệ toạ độ p-V. Việc dựng đồ thị được chia làm hai bước:

+ Dựng đồ thị công chỉ thị lý thuyết

+ Hiệu chỉnh đồ thị đó để được đồ thị công chỉ thị thực tế.

B. Dựng đồ thị công chỉ thị lý thuyết

* Đối với động cơ xăng bốn kỳ:

Ta có:     V_c= =  (dm³)

Và V_z = r.V_c. =1.0,085 = 0,085 (dm³)

C. Hiệu chỉnh đồ thị công chỉ thị lý thuyết  thành đồ thị công chỉ thị thực tế.

Hiệu chỉnh đồ thị công chỉ thị lý thuyết thành đồ thị công chỉ thị thực tế khi kể đến các yếu tố ảnh hưởng như góc đánh lửa sớm, góc mở sớm cũng như góc đóng muộn xupap cũng như ảnh hưởng của sự  thay đổi thể tích khi cháy. Để tiến hành hiệu chỉnh đồ thị ta xác định các điểm sau:

Điểm c’ là điểm xuất hiện do việc đánh lửa sớm (20⁰) gây ra và được xác định theo góc đánh lửa sớm nhờ vòng tròn Brích.

(00’=AB.l/4 =153.0,3125/4 = 11,95 mm)

Điểm c’’ được xác định theo quan hệ sau:

p_c” = 1,2.p_c = 1,2.1,59 = 1,91 (MN/m²)

Điểm z’ được xác định theo quan hệ sau:

p_z’ = 0,87.p_z  = 0,87.6,24 = 5,43 (MN/m²)

2.1.4 Dựng đặc tính ngoài của động cơ

2.1.4.1 Khái quát.

Đặc tính ngoài là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của các chỉ tiêu như công suất có ích N_e, mô men xoắn có ích M_e, lượng tiêu hao nhiên liệu trong một giờ G_nl và suất tiêu hao nhiên liệu có ích g_e vào số vòng quay của trục khuỷu n (v/ph) khi bướm ga mở hoàn toàn.

2.1.4.2 Thứ tự dựng các đường đặc tính.

Để dựng đường đặc tính, ta chọn trước một số giá trị trung gian của số vòng quay n trong giới hạn giữa n_min và n_max rồi  tính các giá trị biến thiện tương ứng của N_e, M_e, G_nl, g_e

2.2 Tính toán động lực học động cơ

2.2.1 Triển khai đồ thị công chỉ thị p-V thành đồ thị lực khí thể P_k tác dụng lên pittông theo góc quay a

Đồ thị công chỉ thị thể hiện sự biến thiện áp suất tuyệt đối bên trong xy lanh theo sự thay đổi thể tích của xy lanh trong suốt một chu trình công tác (hai vòng quay của trục khuỷu - tương ứng với 4 hành trình của pittông đối với động cơ 4 kỳ).

- Về phía dưới trục hoành đồ thị công p - V vẽ nửa dưới vòng tròn Brích (để tiết kiệm diện tích) đường kính AB bằng khoảng cách từ ĐCT tới ĐCD trên đồ thị p - V, tâm 0, (đường kính AB này tương ứng với S = 2R của động cơ thực); A tương ứng với ĐCT.

- Lần lượt dựng góc a lớn dần (ví dụ a = 15⁰, 30⁰, 45⁰, 60⁰, ...) và tiến hành tương tự như trên ta được tập hợp các giao điểm trên  đồ thị P_k - a.

 2.2.2 Quy dẫn khối lượng chuyển động

2.2.2.1 Khối lượng chuyển động tịnh tiến m_j.

Khối lượng chuyển động tịnh tiến m_j được xác định theo biểu thức:

m_j = m_p + m_x + m_c + m₁    (kg)

Trong đó:

m_p: khối lượng toàn bộ pittông kg;                 m_p= 0,722 (kg)

m_x: khối lượng các xéc măng kg;                     m_x= 0,06  (kg)

m_c: khối lượng chốt pittông, vòng hãm kg;     m_c= 0,106 (kg)

m₁: khối lượng thanh truyền quy dẫn về đường tâm chốt pittông m₁=0,277 (kg)

m_j = 0,722 + 0,06 + 0,106 + 0,277 = 1,165 (kg)

2.2.2.2 Khối lượng thanh truyền và khuỷu trục.

+ Toàn bộ khối lượng thanh truyền được quy dẫn về đường tâm đầu nhỏ (tham gia chuyển động tịnh tiến) và về đường tâm đầu to (tham gia chuyển động quay) theo  nguyên lý sau:

m_th = m₁ + m₂       Với: m₁ = 0,277 (kg); m₂ = 0,744 (kg)

m₁l₁ = m₂ l₂.

Phần khối lượng quy dẫn m₂ coi như tập trung tại tâm cổ khuỷu, quay xung quanh trục khuỷu với vận tốc w, bán kính R gây nên lực P_r2.

+ Khối lượng khuỷu trục

Phần khối lượng không cân bằng của hai má khuỷu và cổ khuỷu (sau khi trừ bỏ phần khối lượng gây lực quán tính tương đương với các đối trọng) được quy dẫn về đường tâm cổ khuỷu và ký hiệu là m_kh; m_kh cũng quay quanh đường tâm trục khuỷu với vận tốc góc w và bán kính quay R gây nên lực quán tính ly tâm P_rk nhưng chỉ tác dụng lên các bạc cổ trục mà thổi.

2.2.3 Lực quán tính và tổng lực, lực tiếp tuyến và pháp tuyến

Lực quán tính do khối lượng chuyển động tịnh tiến m_j gây nên thường được gọi tắt là lực quán tính chuyển động tịnh tiến và ký hiệu là P_j.

P_j = - m_j. Rw² (cosa + l cos 2a).10^-6 (MN)

Lực quán tính chuyển động quay P_r do các khối lượng chuyển động quay với vận tốc w, bán kính R gây nên, ta có:

P_r2 = m₂­ Rw².10^-6  (MN)

P_rk = m_kh Rw².10^-6 (MN)

P_r = P_r2 + P_rk (MN)

2.2.5 Đồ thị mài mòn cổ khuỷu

Đồ thị mài mòn thể hiện một cách tượng trưng mức độ mài mòn bề mặt cổ khuỷu sau một chu trình tác dụng của lực. Để có thể xây dựng được đồ thị mài mòn, phải có đtvtpt cổ khuỷu. Phương pháp gồm các bước sau:

- Trên đtvtpt cổ khuỷu, vẽ vòng tròn tượng trưng cho bề mặt và chia thành 2n phần bằng nhau, ví dụ chia thành 24 phần và đánh số :

- Tính hợp lực SQ' của tất cả các lực tác dụng lần lượt lên các điểm 0, 1, 2, 3... , ký hiệu tương ứng là SQ₀', , ghi trị số lực và phạm vi tác dụng lên bảng sau với giả thiết là lực SQ' tác dụng đều lên tất cả các điểm trong phạm vi 120⁰, tức là về mỗi phía của điểm chia là 60⁰.

2.2.6. Đồ thị tổng lực tiếp tuyến và mô men tổng

Ta biết rằng lực tiếp tuyến gây nên mô men làm quay các khuỷu của trục khuỷu và truyền ra ngoài mà ta quen gọi là mô men xoắn M_e, ta có:

M_e = M_i.h_cơ = T. R. h_cơ.

Đối với động cơ nhiều xy lanh thì phải xác định một chu trình biến thiện của lực T_S dựa trên thứ tự công tác và sơ đồ cơ cấu khuỷu trục thanh truyền.

Ta tiến hành theo phương pháp lập bảng tính T_S cho một chu kỳ biến thiện của nó, rồi chọn m_TS phù hợp để vẽ.

Việc lập bảng được tiến hành dựa trên bảng biến thiện lực tiếp tuyến T của một xy lanh mà ta đã lập ở trên và thứ tự công tác của động cơ.

CHƯƠNG 3

NGHIÊN CỨU BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA ĐỘNG CƠ 421.10

3.1 Bảo dưỡng kỹ thuật

Bảo d­ưỡng kỹ thuật (BDKT) gồm những công việc: chăm sóc, vệ sinh, kiểm tra, xem xét, chẩn đoán, điều chỉnh, siết chặt, bổ sung và thay dầu mỡ cũng như­ các công việc khác nhằm mục đích đảm bảo sự hoạt động bình thường của động cơ mà không phải tháo rời các chi tiết của toàn bộ các cụm BDKT gồm những dạng sau:

 - Bảo d­ưỡng (chăm sóc) hàng ngày       E0

 - Bảo d­ưỡng kỹ thuật I                         T01

 - Bảo d­ưỡng kỹ thuật II                        T02

 - Bảo d­ưỡng theo mùa                          C0

3.1.1 Bảo d­ưỡng hàng ngày (EO)

Gồm những công việc sau và do ng­ười lái xe thực hiện:

1. Kiểm tra xem xét trạng thái bên ngoài của động cơ, kiểm tra trên nền xem có vết rò rỉ nhiên liệu, dầu mỡ không. Nếu có thì khắc phục ngay. Kiểm tra mức dầu, chất lỏng làm mát, nhiên liệu, nếu thiếu phải bổ sung.

2. Nếu sử dụng ở điều kiện nhiệt độ thấp (nơi có thể xảy ra hiện tượng đóng băng nước, ví dụ ở vùng biên giới phía bắc), sau khi xe trở về nếu môi chất  làm mát chỉ là nước mềm thì phải xả khỏi hệ thống làm mát vào thùng chứa.

3.1.3 Nội dung công việc trong bảo d­ưỡng II (T02)

1. Thực hiện các nội dung của T01 và thêm:

2. Kiểm tra khe hở nhiệt xupap, nếu cần thì điều chỉnh.

3. Kiểm tra và xiết gu dông nắp máy, kiểm tra, điều chỉnh khe hở nhiệt.

4. Kiểm tra mối gá lắp động cơ với khung xe; đáy dầu với khối thân máy.

5. Kiểm tra mối gá lắp giữa két mát, rèm che, thanh nối điều khiển với khung xe.

6. Kiểm tra mối ghép giữa bơm nước với động cơ, quạt gió, trạng thái của dây đai dẫn động.

3.1.4 Bảo d­ưỡng theo mùa (C0)

Bảo dưỡng chuyển mùa tiến hành 2 lần vào mùa xuân và mùa thu, có thể trùng với bảo dưỡng định kỳ. Khi chuyển mùa đông sang hè và ngược lại tiến hành tất cả công việc theo bảo dưỡng định kỳ, thêm các việc sau:

A. Bảo dưỡng trước mùa hè

1. Kiểm tra bầu lọc gió, các đường ống vào phía bên két mát. Đặt cửa gió của bộ sấy nóng hỗn hợp của đường ống dẫn khí ở vị trí “ЛETO”.

2. Tháo, làm sạch nhiên liệu trong bình nhiên liệu.

B. Bảo dưỡng trước mùa đông

1. Kiểm tra bầu lọc gió, các đường ống vào phía bên két mát. Đặt cửa gió của bộ sấy nóng hỗn hợp của đường ống dẫn khí ở vị trí ”3ИMA”.

2. Súc rửa hệ thống làm mát, thay dung dịch làm mát.

4. Làm sạch bình nhiên liệu và bầu lọc tinh.

5. Một lần trong năm hoặc mỗi 10.000 Km chạy, thay lõi lọc bầu lọc tinh nhiên liệu.

3.1.5 Bảo dưỡng các cơ cấu, hệ thống

3.1.5.1 Cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền

Xiết chặt đai ốc nắp máy sau thời gian chạy rà trơn và sau 1000km xe chạy  mỗi khi tháo nắp máy. Xiết đai ốc phải được thực hiện lúc động cơ nguội. Mômen xiết sau cùng đạt 90 ¸ 94 Nm.

3.1.5.2. Cơ cấu phân phối khí.

Cơ cấu phối khí đòi hỏi điều chỉnh thường xuyên khe hở xupap – cò mổ, thực hiện lúc động cơ nguội sau 10.000km chạy hay khi khe hở này không đảm bảo thực hiện theo thứ tự sau:

- Tháo ống điều chỉnh chân không.

- Tháo nắp giàn cò mổ.

- Đặt pittông máy số 1 ở điểm chết trên, cuối kì nén và dùng căn lá để kiểm tra khe hở cần đẩy - xupap của xylanh số 1.

3.1.5.4. Hệ thống làm mát

Bảo dưỡng hệ thống làm mát gồm các công việc: kiểm tra mức nước làm mát, loại bỏ cặn đóng trong hệ thống, điều chỉnh độ căng đai bơm nước, lau chùi bên ngoài két nước.

Trong trường hợp đèn báo sôi nước làm mát sáng lên, phải tắt máy, tìm nguyên nhân và khắc phục hư hỏng.

3.2. Sửa chữa động cơ

3.2.1. Tháo và lắp động cơ

Trước khi tháo phải cẩn thận làm sạch động cơ khỏi dầu, mỡ bẩn.

Tháo và lắp động cơ thực hiện trên giá quay.

Trong trường hợp chỉ sửa chữa một số chi tiết, khi tháo pittông, xéc măng, thanh truyền, chốt pittông, bạc lót, con đội, khi tháo phải được đánh dấu để không bị nhầm lẫn.

Khi lắp động cơ lưu ý những vấn đề sau:

1. Làm sạch rà thổi khô chi tiết bằng khí nén còn tất cả các bề mặt làm việc được bôi một lớp dầu mòng.

2. Các mối ghép ren phải được bảo vệ cẩn thận.

3. Các mối ghép không tháo được phải được sơn nitro.

4. Các bu lông, đai ốc được xiết với mô men xiết N.m:

Đai ốc gu dông bắt nắp máy            90 ¸ 94

Đai ốc nắp thanh truyền                  68 ¸ 75

3.2.2.3. Sửa chữa thanh truyền

Sửa chữa thanh truyền liên quan đến thay bạc đầu nhỏ và gia công bạc theo kích thước tiêu chuẩn hoặc kích thước sửa chữa của chốt pittông.

Khi ép bạc mới vào đầu nhỏ thanh truyền phải lắp sao cho lỗ trên bạc trùng với lỗ trên đầu nhỏ để đảm bảo khả năng bôi trơn.

3.2.2.5. Thay bạc cổ trục và cổ biên.

Các phụ tùng thay thế có các bạc cổ trục và cổ biên có một bộ kích thước tiêu chuẩn và 7 bộ kích thước sửa chữa như trình bày ở phụ lục 4. Các kích thước sửa chữa chỉ khác nhau ở đường kính trong, giảm dần 0,05; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25 và 1,50mm.

3.2.3. Chạy rà động cơ sau sửa chữa

Tuổi thọ của động cơ sau sửa chữa phụ thuộc nhiều vào chế độ chạy rà trên băng và việc sử dụng nó trong 1000 km chạy đầu tiên.

Chạy rà động cơ trên băng theo các chế độ sau:

Rà nguội ở chế độ vòng quay trục khuỷu 1200 ¸ 1500 vg/min trong vòng 15phút.

KẾT LUẬN

Qua thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường Sĩ quan Kỹ thuật Quân sự, tôi được khoa Ô tô giao cho đồ án tốt nghiệp “Khai thác động cơ 421.10 trên xe UAZ-3160”. Đây là một đồ án rất thiết thực nhưng vẫn còn nhiều khó khăn trong quá trình thực hiện.

Với sự cố gắng của bản thân và sự hướng dẫn tận tình của thầy: ThS…………. cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy trong Khoa Ô tô, tôi đã hoàn thành đồ án đáp ứng được yêu cầu đưa ra. Song trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp với khả năng và kinh nghiệm còn hạn chế nên không thể tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy tôi rất mong sự đóng góp, chỉ bảo của quý thầy đề đồ án của tôi được hoàn thiện hơn và đó chính là những kinh nghiệm cho tôi sau khi ra trường.

Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy trong khoa, đặc biệt là thầy Trần Anh Tuấn đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn tôi để đồ án của tôi được hoàn thành.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. TS Dương Việt Dũng, Kết cấu động cơ đốt trong, Đại học Bách Khoa (Đại Học Đà Nẵng), 2007.

2. TS Lại Văn Định, TS Vy Hữu Thành, Kết cấu tính toán ĐCĐT, HVKTQS, NXB QĐNDVN, 2003.

3. TS Vy Hữu Thành - Th.S Vũ Anh Tuấn, Hướng dẫn Đồ án môn học Động cơ đốt trong, HVKTQS, 2003.

4. PGS. TS Nguyễn Tất Tiến, Nguyên lý Động cơ đốt trong, NXB Giáo dục, 2003.

5. Th.S Trần Quốc Toản, Kết cấu động cơ, Trường Sĩ Quan KTQS, 2012.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"