ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
MÔ HÌNH HÓA 3D HỆ THỐNG BÔI TRƠN
ĐỘNG CƠ DE12T TRÊN XE DEAWOO
Đà Nẵng - 2014
2
Mô hình hóa 3D hệ thống bôi trơn động cơ DE12T trên xe DEAWOO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
MÔ HÌNH HÓA 3D HỆ THỐNG BÔI TRƠN
ĐỘNG CƠ DE12T TRÊN XE DEAWOO
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trường Tuấn
Lớp: 08C4A
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Quang Trung
Giáo viên duyệt: Trần Văn Nam
Đà Nẵng - 2014
3
Mô hình hóa 3D hệ thống bôi trơn động cơ DE12T trên xe DEAWOO
MỞ ĐẦU
Cùng với việc phát triển của công nghệ thông tin và khoa học kỹ thuật với
mức độ chóng mặt trong thời đại ngày nay. Đã kéo theo sự phát triển của các ngành
nghề khác có liên quan. Đối với chuyên ngành cơ khí thì việc ứng dụng các thành
tựu đạt được trong lĩnh vực công nghệ thông tin đã giúp cho quá trình sản xuất của
con người ngày một hoàn thiện và tối ưu, rút ngắn thời gian và nâng cao chất lượng
sản phẩm
Hệ thống bôi trơn sử dụng trên các loại động cơ đốt trong đều chỉ sử dụng dầu
nhờn để làm tiêu hao công suất do ma sát gây ra tại ổ trục. Đưa nhiệt lượng do ma
sát sinh ra ra ngoài ổ trục, thải vào môi trường xung quanh, nhờ đó làm giảm được
lượng mài mòn của các chi tiết máy, bảo vệ các chi tiết máy trong động cơ đốt
trong không bị gỉ.
Hệ thống bôi trơn trong động cơ đốt trong có bốn nhiệm vụ chính sau đây :
- 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 vào
giữa các bề mặt chuyển động tương đối với nhau, nhằm mục đích ngăn cản hoặc giảm
bớt sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai bề mặt ma sát. Tuỳ theo chất và lượng của lớp dầu bôi
trơn mà ma sát trượt được chia làm ba loại: ma sát khô (không có dầu), ma sát ướt
(luôn luôn có dầu ngăn cách hai bề mặt ma sát ), ma sát tới hạn (nửa khô, nửa ướt).
- Làm mát ổ trục :
Sau một thời gian làm việc, công sinh ra từ quá trình cháy, do tổn thất ma sát
sẽ chuyển thành nhiệt năng. Chính nhiệt năng này làm cho nhiệt độ của ổ trục tăng
lên rất cao. Nếu không có dầu nhờn, các bề mặt ma sát nóng dần lên, quá nhiệt độ
giới hạn cho phép, sẽ làm nóng chảy các hợp kim chống mài mòn, bong tróc, cong
vênh chi tiết Dầu nhờn trong trường hợp này đóng vai trò làm mát ổ trục, tải nhiệt
do ma sát sinh ra khỏi ổ trục, đảm bảo nhiệt độ làm việc bình thường của ổ trục. So
với nước, tuy rằng dầu nhờn có nhiệt hoá hơi khoảng 4070 Kcal/kg. Trong khi đó
nhiệt hoá hơi của nước là 590 Kcal/kg, khả năng dẫn nhiệt của dầu nhờn cũng rất
nhỏ: 0,0005 cal/
0
C.g.s, của nước là 0,0015 cal/
0
C.g.s. nghĩa là khả năng thu thoát
nhiệt của dầu nhờn rất thấp so với nước. Thế nhưng, nước không thể thay thế được
chức năng của dầu nhờn, do còn phụ thuộc vào một số đặc tính lý hoá khác.
5
Mô hình hóa 3D hệ thống bôi trơn động cơ DE12T trên xe DEAWOO
4
1
2
3
a) b)
6
5
9 8
7
c)
Hình 1-1: Sơ đồ nguyên lý bôi trơn bằng phương pháp vung té dầu
a. Bôi trơn vung té trong động cơ nằm; b. Bôi trơn vung té trong động cơ
đứng; c. Bôi trơn vung té có bơm dầu đơn giản.
1. Cácte; 2. Bulông thanh truyền; 3. Thanh truyền; 4. Thìa múc dầu;
5. Bánh lệch tâm; 6. Máng dầu phu; 7. Điểm tựa;
8. Thân bơm; 9. Pittông bơm dầu.
- Nguyên lý làm việc:
Dầu nhờn được chứa trong cácte. Khi động cơ làm việc nhờ vào thìa múc dầu
lắp trên đầu to thanh truyền, dầu được múc và tung lên lúc thanh truyền dao động
lắc. Nếu như mức dầu trong cácte bố trí xa thìa múc thì có thêm bơm dầu có kết cấu
đơn giản để bơm dầu lên máng phụ 6, sau đó dầu nhờn được hắt tung lên. Cứ mỗi
vòng quay của trục khuỷu, thìa múc hắt dầu lên một lần. Các hạt dầu vung té ra bên
7
Mô hình hóa 3D hệ thống bôi trơn động cơ DE12T trên xe DEAWOO
trong không gian cácte sẽ rơi tự do xuống các bề mặt ma sát của cổ trục. Để đảm
bảo cho các ổ trục không bị thiếu dầu, trên các vách ngăn trên ổ trục thường có các
vách ngăn hứng dầu khi dầu tung lên.
Phương pháp bôi trơn này đơn giản nhưng hiệu quả kém, dầu chóng bị hoá
già. Do đó ít dùng, chỉ dùng trên động cơ nhỏ kiểu cũ.
1.2.2. Bôi trơn bằng phương pháp cưỡng bức
13
1
10
9
8
2
7
6
4
3
5
12
8
Mô hình hóa 3D hệ thống bôi trơn động cơ DE12T trên xe DEAWOO
Hình 1-2: Sơ đồ hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt
1. Đồng hồ áp suất; 2. Đường dầu chính; 3. Đường dầu lên chốt khuỷu;
4. Trục khuỷu; 5. Bầu lọc tinh; 6. Két làm mát dầu nhờn; 7. Van nhiệt độ;
8. Đồng hồ đo nhiệt độ dầu; 9. Cácte; 10. Phao hút dầu; 11. Bơm dầu;
12- Van an toàn của bơm; 13- Bầu lọc thô; 14- Van an toàn của hệ thống bôi
trơn.
Với sơ đồ nguyên lý làm việc như trên, hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt
có những ưu, nhược điểm sau:
* Ưu điểm :
Cung cấp lượng dầu bôi trơn khá đầy đủ cả về số lượng lẫn chất lượng, độ tin
cậy làm việc của hệ thống tương đối cao.
* Nhược điểm :
Do chứa dầu trong cácte và phao hút lấp lửng, hơn nữa diện tích mặt thoáng lớn
lại khó bố trí chiều cao tầng dầu nên khi động cơ làm việc ở những độ nghiêng lớn, dầu
sẽ dồn về một phía. Như vậy, lượng dầu cung cấp sẽ không đảm bảo đúng yêu cầu.
* Nhược điểm :
Kết cấu phức tạp hơn, giá thành tăng lên do phải bố trí thêm hai bơm để hút
dầu đi qua thùng. Phải thêm đường dầu và bố trí thùng chứa dầu cho hợp lý.
* Phạm vi sử dụng :
10
Mô hình hóa 3D hệ thống bôi trơn động cơ DE12T trên xe DEAWOO
Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte khô thường được sử dụng trên các loại
động cơ diesel dùng trên xe ủi, máy kéo, tàu thuỷ,
1.2.3. Bôi trơn bằng phương pháp hỗn hợp
Trên thực tế, đại đa số động cơ dùng kiểu bôi trơn này. Tức là kiểu bôi trơn
vừa cưỡng bức vừa vung té. Trong đó thường bôi trơn các loại ổ trục bằng phương
pháp cưỡng bức, còn bôi trơn các bề mặt rộng (như thành xylanh) hoặc các bề mặt
ma sát nhỏ nhưng bố trí rải rác (như dàn cò mổ) dùng phương pháp vung té. Nhiều
động cơ sử dụng phương án bôi trơn đầu nhỏ thanh truyền, ổ trục cam cũng dùng
phương pháp vung té dầu từ đầu to. Sở dĩ phải làm như vậy vì kiểu bôi trơn cưỡng
bức hoàn toàn sẽ rất phức tạp. Mặc dù nó có ưu điểm nổi bật là đảm bảo tốt chế độ
bôi trơn các bề mặt ma sát.
Để làm giảm sự sủi bọt (làm tăng sự ôxy hoá của dầu) ở nhiều động cơ, đáy cácte
được ngăn cách với phần trên bởi lưới lọc hoặc một tấm thép có lỗ. Phía dưới có hàn
các tấm dùng để giữ cho dầu khỏi chảy về một phía (khi hãm máy hoặc lấy đà).
Ở các động cơ ôtô, máy kéo có cấu tạo hiện đại, mạch dầu được làm dưới
dạng các rãnh khoan. Vì việc dẫn dầu bằng ống có nhiều nhược điểm nên hệ thống
làm việc không được chắc chắn. Ví dụ như khi lắp ống có thể bị bẹp, méo và trong
quá trình sử dụng ống có thể bị nứt vỡ gây nguy hiểm cho động cơ.
1.2.4. Bôi trơn bằng phương pháp pha dầu nhờn vào nhiên liệu
Loại bôi trơn này dùng trong động cơ xăng hai kỳ cỡ nhỏ quét khí bằng hộp
trục khuỷu - cácte. Nghĩa là hộp trục khuỷu - cácte là một khối kín đóng vai trò như
một máy nén khí để quét khí cho xylanh theo kiểu quét ngang.
Dầu nhờn được pha vào xăng với tỷ lệ thể tích (4÷5)%. Hỗn hợp dầu nhờn,
nhiên liệu nhờ bộ chế hoà khí được xé thành các hạt nhỏ trộn với không khí tạo
Từ những nhận xét trên cho phép khẳng định rằng hệ thống bôi trơn bằng cách
vung té thuần tuý là loại hệ thống bôi trơn rất cũ, không thể đáp ứng được yêu cầu của
hệ thống bôi trơn trên các loại động cơ hiện đại.
Hệ thống bôi trơn cưỡng bức là loại hiện đại làm việc chắc chắn hơn nhưng phức
tạp hơn. Nguyên nhân là do việc dẫn dầu cưỡng bức luôn đảm bảo có lớp dầu cần thiết
và đảm bảo việc dẫn nhiệt ra từ các bề mặt làm việc được tốt hơn. Vì vậy loại hệ thống
này thường được ứng dụng ở các động cơ diesel cũng như các động cơ có bộ chế hoà
khí có số vòng quay cao, trong đó lực quán tính của các bộ phận chuyển động qua lại
và lực quán tính ly tâm có trị số cao.
Khi bôi trơn cưỡng bức, dầu được dẫn đến các gối đỡ với số lượng dư sẽ rửa
các cặn bẩn và mạt kim loại, tạo điều kiện thuận lợi cho sự làm việc của các gối đỡ.
Do đó khi bôi trơn cưỡng bức, dầu ít tiếp xúc với các chi tiết máy và không khí nên
dầu bị ôxy hoá chậm hơn, mức tiêu thụ dầu nhờn sẽ thấp hơn. Khi bôi trơn cưỡng
bức (đặc biệt là khi dùng hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte khô và trong hệ thống
có bộ tản nhiệt) dầu luôn luôn được lọc và làm nguội do đó thời gian sử dụng của
nó sẽ dài hơn.
12
Mô hình hóa 3D hệ thống bôi trơn động cơ DE12T trên xe DEAWOO
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ DE12T
Động cơ DE12T là động cơ Diesel bốn kỳ, sáu xilanh thẳng hàng, có tăng áp,
phun nhiêu liệu trực tiếp, làm mát trung gian và được sử dụng rộng rãi hiện nay.
Động cơ được lắp trên xe bus DAEWOO
Xe DAEWOO có công thức lốp 4x2 là loại dùng chở khách. Xe có kết cấu
cứng vững, độ bền và độ tin cậy cao, đầy đủ tiện nghi cho người sử dụng, đảm bảo
an toàn, kết cấu, 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 năm gần đây.
2.1. TÍNH NĂNG KỶ THUẬT ĐỘNG CƠ DE12T
2.1.1. Thông số kĩ thuật của động cơ
Bảng 2-1: Thông số kĩ thuật của động cơ
Kiểu động cơ
0
Xupap thải đóng muộn 14
0
13
Mô hình hóa 3D hệ thống bôi trơn động cơ DE12T trên xe DEAWOO
Phương pháp bôi trơn Bôi trơn cưỡng bức.
Loại bơm dầu
Bơm bánh răng, dẫn đông từ
trục khuỷu động cơ.
Lượng dầu bôi trơn (max/min.) (lít) 17/14
Loại bơm nước
Bơm ly tâm, dẫn động từ bánh
răng của trục cam động cơ.
Phương pháp làm mát Làm mát bằng nước, chu trình kín.
Lượng nước làm mát (động cơ) (lít) 19
Nhiệt độ mở van hằng nhiệt 71- 85
0
Điện áp máy khởi động - Công suất 24 [V] – 6,0[KW].
Ắc quy 24 [V] - 45 [A.h].
14
Mô hình hóa 3D hệ thống bôi trơn động cơ DE12T trên xe DEAWOO
2.1.2. Kết cấu động cơ DAEWOO DE12T
- Mặt cắt dọc của động cơ
18
8
15 17161413121110
97654321
Hình 2-1: Mặt cắt dọc động cơ DE12T
1. Quạt làm mát; 2. Xupap thải; 3. Lò xo xupap; 4. Nút dầu; 5. Con đội; 6.
Đũa đẩy; 7. Chốt pistong; 8. Pistong; 9. Buồng cháy; 10. Puly; 11. Bộ giảm chấn;
piston. Piston là một chi tiết quan trọng của động cơ, cùng với xilanh và nắp xilanh
tạo thành buồng cháy. Điều kiện làm việc của piston rất khắc nghiệt, trong quá trình
làm việc của động cơ, piston chịu lực rất lớn, chịu áp suất và nhiệt độ rất cao và ma
sát mài mòn lớn.
Trong quá trình làm việc của động cơ, nhóm piston có nhiệm vụ chính sau:
Đảm bảo bao kín buồng cháy, giữ cho không khí cháy trong buồng cháy
không lọt xuống cacte và ngăn không cho dầu nhờn từ hộp trục khuỷu sục lên
buồng cháy.
Tiếp nhận lực khí thể sinh ra do quá trình cháy nổ và truyền tới thanh truyền
để làm quay trục khuỷu, nén khí trong quá trình nén, đẩy khí thải trong quá trình
thải và hút khí nạp mới trong quá trình nạp.
Hình 2-4: Nhóm piston
1. Chốt piston; 2. Vòng
hãm; 3. Xécmăng dầu; 4.
Xécmăng khí thứ hai;
5. Xécmăng khí thứ
nhất.
Piston của động cơ
DE12T được chế tạo bằng hợp
kim nhôm, trên piston được bố
trí hai xécmăng khí và một
xécmăng dầu. Đường kính của
piston: D = 123 [mm]. Hành
trình piston: S = 155 [mm].
Đỉnh piston có dạng lõm
kiểu ômêga. Khi động cơ làm việc, đầu piston nhận phần lớn nhiệt lượng do khí
cháy truyền cho nó (khoảng 70 ÷ 80%) và nhiệt lượng này truyền vào xécmăng
thông qua rãnh xécmăng, rồi đến nước làm mát động cơ. Ngoài ra, trong quá trình
làm việc, piston còn được làm mát bằng cách phun dầu vào phía dưới đỉnh piston.
3
Thanh truyền là chi tiết dùng để nối piston với trục khuỷu và biến chuyển
động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu. Khi làm việc,
thanh truyền chịu tác dụng của lực khí thể trong xilanh, lực quán tính của nhóm
piston và lực quán tính của bản thân thanh truyền. Thanh truyền có cấu tạo gồm 3
phần: Đầu nhỏ, thân và đầu to.
Đầu nhỏ thanh truyền dùng để lắp với chốt piston có dạng hình trụ rỗng, trên
đầu nhỏ có rãnh hứng dầu để bôi trơn bạc lót và chốt piston. Phía trên đầu nhỏ có
một vấu lồi lên khoảng 5 [mm] để điều chỉnh trọng lượng và trọng tâm của thanh
truyền. Khi làm việc chốt piston có thể xoay tự do trong đầu nhỏ thanh truyền.
19
Mô hình hóa 3D hệ thống bôi trơn động cơ DE12T trên xe DEAWOO
Thân thanh truyền có tiết diện chữ I. Chiều rộng của thân thanh truyền tăng
dần từ đầu nhỏ đến đầu to, mục đích là để phù hợp với quy luật phân bố của lực
quán tính tác dụng trên thân thanh truyền trong mặt phẳng lắc.
Đầu to thanh truyền có dạng hình trụ rỗng. Đầu to được chia thành hai nửa,
theo mặt nghiêng 45
o
nhằm giảm kích thước đầu to thanh truyền mà vẫn tăng được
đường kính chốt khuỷu, nửa trên đúc liền với thân, nửa dưới rời ra làm thành nắp
đầu to thanh truyền. Hai nửa này được liên kết với nhau bằng bulông thanh truyền.
Trên đầu to thanh truyền có lắp bạc lót để giảm độ mài mòn cho chốt khuỷu.
Bạc lót đầu to thanh truyền cũng làm thành hai nửa. Khi bạc lót bị mòn thì được
thay thế bằng bạc lót mới. Trên bạc lót có lỗ và rãnh để dẫn dầu bôi trơn và các vấu
chống xoay, khi lắp ghép các vấu này bám vào các rãnh trên đầu to.
Hình 2-5: Thanh truyền
1,2.Thân thanh truyề;, 3. Nắp đầu t;, 4. Bulông đầu to,
5. Bạc đầu nhỏ; 6. Lỗ dẫn dầu bôi trơn; 7. Hai nửa bạc
2.2.3. Trục khuỷu
Trục khuỷu là một trong những chi tiết máy quan trọng nhất, cường độ làm
việc lớn nhất của động cơ đốt trong. Công dụng của trục khuỷu là tiếp nhận lực tác
dùng bạc khi lắp chốt khuỷu với đầu to thanh truyền.
Ổ trục khuỷu dùng để lắp trục khuỷu trên thân máy và cho phép trục khuỷu
chuyển động quay. Trục khuỷu động cơ DE12T có 7 cổ trục, Đường kính cổ khuỷu:
21
Mô hình hóa 3D hệ thống bôi trơn động cơ DE12T trên xe DEAWOO
d
ck
= 95 [mm]. Khi lắp cổ trục vào hộp trục khuỷu người ta dùng bạc lót để giảm
mài mòn.
Má khuỷu là bộ phận nối liền cổ trục chính và chốt khuỷu. Trên má khuỷu
người ta có gắn các đối trọng có tác dụng cân bằng mômen quán tính cho trục
khuỷu.
Đuôi trục khuỷu được lắp với bánh đà. Để tránh dầu bôi trơn trong cacte động
cơ rò ra ngoài ở đầu và đuôi trục khuỷu người ta có lắp các phớt chặn dầu.
2.2.4. Bánh đà
Bánh đà có công dụng là đảm bảo đồng đều tốc độ quay của trục khuỷu.
Trong quá trình làm việc của động cơ, bánh đà tích trữ năng lượng sinh ra trong
hành trình sinh công để bù đắp phần năng lượng thiếu hụt trong các hành trình tiêu
hao công, làm cho trục khuỷu quay đều hơn, qua đó giúp động cơ làm việc ổn định
hơn.
Ngoài ra bánh đà còn có tác dụng là nơi đặt vành răng khởi động. Vành răng
này được gắn chặt lên vành nối bánh đà. Khi khởi động vành răng này ăn khớp với
bánh răng của máy khởi động. Bánh đà còn là bề mặt làm việc không thể thiếu được
của bộ ly hợp.
2.2.5. Thân máy và nắp xilanh
Thân máy và nắp xylanh là những chi tiết cố định, có khối lượng lớn và kết
cấu phức tạp. Hầu hết các cơ cấu và hệ thống của động cơ đều được lắp trên thân
máy và nắp xilanh.
Thân máy động cơ DE12T có 6 xilanh thẳng hàng, được lắp lót xilanh khô,
khi lót xilanh bị mòn có thể tháo ra để thay thế. Đường kính lót xilanh là: D = 123
+ Ít mòn, tiếng kêu bé.
+ Dễ điều chỉnh và sửa chữa.
Động cơ DE12T 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. Tuy vậy
25
Mô hình hóa 3D hệ thống bôi trơn động cơ DE12T trên xe DEAWOO
nhược điểm của phương pháp bố trí xupap treo là dẫn động xupap phức tạp, làm
tăng chiều cao động cơ, và khi bố trí xupap treo thì làm cho kết cấu của nắp xilanh
phức tạp.
Mỗi xilanh của động cơ được bố trí hai xupap, một xupap nạp và một xupap
xả, các xupap được đặt xen kẻ nhau. Đường nạp và đường thải được bố trí về hai
phía của động cơ, do đó giảm được sự sấy nóng không khí nạp. Trục cam được bố
trí trong hộp trục khuỷu, được dẫn động từ trục khuỷu thông qua cơ cấu bánh răng.
Xupap được dẫn động gián tiếp qua con đội, đũa đẩy, và cò mổ.
Hình 2-10: Cơ cấu phân phối khí
1. Giàn cò mổ; 2. Bánh răng truyền động; 3. Trục cam; 4. Xupap nạp,
thải; 5. Đũa đẩy và con đội
Copyright: Tài liệu đại học ©