Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÔI TRƠN 1.Mục đích – ý nghĩa đề tài 1. Ý nghĩa kinh tế Ngày nay, động cơ đốt trong đã phát triển rộng khắp trên mọi lĩnh vực: Giao thông vận tải (đường bộ, đường sắt, đường thuỷ, hàng không .), nông nghiệp, công nghiệp, 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.
Tổng công suất do động cơ đốt trong tạo ra chiếm khoảng 90% công suất thiết bị động lực do mọi 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 nhất trong các loại động cơ đốt trong, chiếm số lượng lớn nhất và được sử dụng rộng rãi nhất. Vì thế, thuật ngữ “động cơ đốt trong” còn có ý dùng ngắn ngọn để chỉ động cơ đốt trong loại piston, ngoài ý chỉ tổng quát về động cơ đốt trong. Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, người ta phân ra trong động cơ đốt trong làm nhiều hệ thống như: Hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát, hệ thống nhiên liệu.
mỗi hệ thống đều có tầm quan trọng nhất định. Trong đó, hệ thống bôi trơn là một trong những hệ thống chính của động cơ đốt trong.Ý nghĩa kỹ thuật Trong quá trình học tập các môn học chuyên ngành về động cơ đốt trong, đồ án tốt nghiệp với đề tài khảo sát, mà cụ thể là khảo sát một hệ thống bất kỳ của động cơ đốt trong giúp cho sinh viên biết cách tìm hiểu đi sâu một trong các hệ thống đó, trên cơ sở khảo 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 sâu tìm hiểu một hệ thống bất kỳ trong động cơ đốt trong và thêm nhiều kinh nghiệm sau khi ra trường. Do vậy, đề tài khảo sát hệ thống bôi trơn là một trong những đề tài đã nói trên.
Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống bôi trơn trong động cơ đốt trong Ở động cơ đốt trong sự chuyển động tương đối giữa các chi tiết máy tạo nên các dạng ma sát như ma sát trượt, ma sát lăn, ma sát quay. 2 Khảo sát,tính toán hệ thống bôi trơn động cơ 4VD 14,5/12-1SRW trên xe IFA W50 p p v v a) b) c) Hình 1. Phân loại ma sát theo chuyển động tương đối giữa hai vật ma sát. a- Ma sát trượt; b- Ma sát lăn; c- Ma sát quay.
Như vậy hệ thống bôi trơn sử dụng trong động cơ đốt trong có những nhiệm vụ và yêu cầu sau: 1. Nhiệm vụ Bôi trơn các bề mặt ma sát, làm giảm tổn thất ma sát: Trong trường hợp này, dầu nhờn đóng vai trò là chất liệu trung gian đệm vào giữa các bề mặt ma sát có chuyển động tương đối với nhau, làm cho các bề mặt ma sát tiếp xúc gián tiếp với nhau. Việc tránh được sự tiếp xúc trực tiếp giữa các bề mặt ma sát sẽ làm giảm được sự mài mòn, sự va đập nhờ đó tăng tuổi thọ cho chi tiết… Làm mát ổ trục: Sau một thời gian làm việc, một phần nhiệt sinh ra từ quá trình cháy, do ma sát sẽ chuyển thành nhiệt năng. Nhiệt năng này làm nhiệt độ của ổ trục tăng lên cao.
Nếu không có dầu nhờn, các bề mặt ma sát nóng dần lên quá một nhiệt độ giới hạn cho phép, sẽ làm nóng chảy các hợp kim chống mài mòn, bong tróc, cong vênh chi tiết.Và dầu nhờn trong trường hợp này đóng vai trò chất lỏng làm mát ổ trục, tản nhiệt do ma sát gây 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 chỉ khoảng là 40 70kcal/kg, trong khi đó nhiệt độ hoá hơi của nước là 590kcal/kg, và khả năng dẫn nhiệt của dầu nhờn cũng rất nhỏ 0.s, trong khi đó của nước là 0.s, nghĩa là khả năng thu- thoát nhiệt của dầu nhờn là 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. Vì lý do đó, để dầu nhờn phát huy được tác dụng làm mát các mặt ma sát, đòi hỏi bơm dầu nhờn của hệ thống bôi trơn phải cung cấp cho các bề mặt ma sát một lượng dầu đủ lớn. 3 Khảo sát,tính toán hệ thống bôi trơn động cơ 4VD 14,5/12-1SRW trên xe IFA W50 Tẩy rửa mặt ma sát: Trong khi làm việc, các bề mặt ma sát cọ xát vào nhau gây ra mài mòn, sự lọt khí xuống các te, tróc, xước.hạt kim loại rơi ra bám trên mặt ma sát.
Do đó, khi đi bôi trơn, dầu nhờn chảy qua các bề mặt ma sát sẽ cuốn theo các tạp chất bám trên bề mặt ma sát. Nhờ vậy đảm bảo được cho bề mặt ma sát luôn sạch sẽ, tránh được hiện tượng mài mòn sinh ra do tạp chất cơ học. Bao kín khe hở giữa pit tông- xi lanh, xéc măng- pit tông: Nhờ một phần vào dầu nhờn mà khả năng lọt khí qua các khe hở này được giảm xuống. Yêu cầu của hệ thống bôi trơn trong động cơ đốt trong Việc thực hiện nghiêm túc chế độ dầu mỡ bôi trơn nhằm giảm tới mức tối đa những hư hỏng sinh ra do ma sát giữa các bề mặt làm việc của các chi tiết.
Yêu cầu cơ bản của hệ thống bôi trơn là: Để đảm bảo động cơ làm việc ổn định tất cả các cụm chi tiết đều phải đảm bảo được những yêu cầu nhất định về chế độ hoạt động, có các chi tiết cần được bôi trơn ở xa đường dầu chính vì vậy đòi hỏi hệ thống bôi trơn phải cung cấp đủ dầu đến các bề mặt làm việc của chi tiết động cơ. Dầu bôi trơn trong động cơ làm việc luôn ở trạng thái thay đổi về nhiệt, vì vậy để đáp ứng được yêu cầu của các bề mặt làm việc của các chi tiết, chất lượng dầu bôi trơn phải đảm bảo ở trạng thái tốt nhất. Nếu chất lượng dầu không tốt sẽ gây cản trở quá trình hình thành màng dầu giữa các bề mặt ma sát. Tổn thất dầu bôi trơn là nhỏ nhất.
Để đáp ứng được yêu cầu này các cơ cấu, bộ phận như là: bơm dầu phải đáp ứng cung cấp đủ lượng dầu với áp suất cần thiết để đi bôi trơn các mặt ma sát, các bộ phận như két làm mát, lọc dầu đảm bảo gây trở lực cho dầu với mức thấp nhất, đường ống dẫn dầu không bị rò rỉ… Hệ thống bôi trơn của các loại động cơ đốt trong đều dùng dầu nhờn để làm giảm ma sát của ổ trục, đưa nhiệt lượng do ma sát sinh ra ra khỏi ổ trục. Như vậy dầu nhờn sử dụng trong động cơ đốt trong có những yêu cầu sau. Yêu cầu của dầu nhờn Dầu nhờn sử dụng trong động cơ đốt trong chịu chế độ làm việc rất khắc nghiệt, vì thế dầu nhờn phải đảm bảo được những yêu cầu về độ nhớt, khả năng thay đổi nhiệt độ, bám được trên bề mặt của chi tiết máy. Đây là yêu cầu quan trọng nhất vì bám trên bề mặt chi tiết dầu sẽ biến ma sát khô thành ma sát ướt, giảm mài mòn chi tiết 4 Khảo sát,tính toán hệ thống bôi trơn động cơ 4VD 14,5/12-1SRW trên xe IFA W50 máy.
Dầu phải có khả năng lưu thông tốt đó là việc thay thế liên tục các lớp dầu bôi trơn đảm bảo lớp dầu cũ mang theo lượng mạt kim loại và nhiệt sinh ra trong quá trình cọ xát của các chi tiết. Ít bị thay đổi dưới tác dụng của môi trường. Không ăn mòn kim loại nghĩa là yêu cầu dầu không có các chất ăn mòn như axít, badơ tan trong nước là những chất ăn mòn mạnh, không có tạp chất cơ học vì nếu có nó sẽ trở thành nhân tố mài mòn và giảm khả năng lưu thông của dầu. Đặc điểm, tính chất lý hoá của dầu nhờn Dầu nhờn dùng cho động cơ là hỗn hợp phức tạp của nhiều chất, thành phần gồm có hydrocacbon có nguồn gốc từ dầu mỏ và các chất phụ gia khác nhau chiếm (8 10)%.
Các chất phụ gia có tác dụng làm hạ nhiệt độ đông đặc, giữ cho độ nhớt ít thay đổi theo nhiệt độ, hoà tan các sản vật bị ôxi hoá trong dầu, tránh sinh ra các cặn không hoà tan, tạo ra các màng dầu không có hoạt tính rất ổn định trên bề mặt kim loại, tránh cho bề mặt kim loại tiếp xúc với nước và không khí phá vỡ bọt khí để cho dầu lưu thông tốt. Dầu dùng để bôi trơn động cơ cần có những yêu cầu nhất định về hàm lượng lưu huỳnh (S%), nước và tạp chất cơ học, các hợp chất chứa oxy, các kim loại như Mn, Si… 1. Các chỉ tiêu cơ bản của dầu nhờn: Tất cả các loại dầu bôi trơn khi mang ra sử dụng ngoài thị trường đều có bảng hướng dẫn sử dụng cũng như các thông số kỹ thuật. Ở đây ta chỉ xét một số thông số cơ bản của dầu.
Độ nhớt của dầu: Là sức cản di chuyển qua lại của các phân tử dầu (hay còn gọi là nội ma sát của các phần tử dầu). Độ nhớt là thông số rất quan trọng, nó ảnh hưởng rất lớn đến tất cả các thông số khác. Khi độ nhớt tăng lên, dầu sẽ khó di chuyển trong các đường dầu của hệ thống bôi trơn và phun té không đều, vì khi độ nhớt càng tăng thì lực ma sát càng tăng, làm cho công suất động cơ giảm xuống, còn khi độ nhớt thấp rất khó hình thành màng dầu để bôi trơn chi tiết. Do vậy mà khi sử dụng phải chọn độ nhớt theo đúng quy định của nhà thiết kế đồng thời phù hợp với vùng sử dụng.
Nếu độ nhớt của dầu nhỏ, không đảm bảo đủ hình thành màng dầu, dầu dể bị ép ra khỏi các khe hở ở các chi tiết làm việc. Ngoài ra, độ nhớt còn thay đổi theo nhiệt độ, cho nên sử dụng theo mùa phải chọn các loại dầu khác nhau, sẽ giảm tối thiểu mài mòn các chi tiết. 5 Khảo sát,tính toán hệ thống bôi trơn động cơ 4VD 14,5/12-1SRW trên xe IFA W50 Chỉ số độ nhớt (IV): là một thông số quy ước đặc trưng cho khả năng thay đổi độ nhớt của dầu theo nhiệt độ: 1 2 3 L M H 40 C 0 1000 C t 0 Hình 1. Biểu đồ chỉ số độ nhớt (IV) 1- Dầu có chỉ số độ nhớt IV=0; 2-Dầu khảo sát ; 3-Dầu có chỉ số độ nhớt IV=100.
