Giáo trình cấu tạo và hoạt động động cơ diesel - CĐ GTVT Trung ương I

Giáo trình cấu tạo và hoạt động của động cơ diezel trình độ cao đẳng phần 1. Cung cấp kiến thức nền tảng về sửa chữa điện máy công trình chuẩn xác.

• Trường học: Trường Cao đẳng Giao thông Vận tải Trung ương I
• Chuyên ngành: Sửa chữa điện máy công trình
• Đề tài: Cấu tạo và hoạt động của động cơ diezel
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình động cơ diesel nghề sửa chữa điện máy công trình

Giáo trình cấu tạo và hoạt động của động cơ diesel trình độ cao đẳng ngành sửa chữa điện máy công trình do Trường Cao đẳng GTVT Trung ương I biên soạn theo quyết định số 498/QĐ-CĐGTVTTWI-ĐT ngày 25/3/2017. Tài liệu cung cấp kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phương pháp bảo dưỡng, sửa chữa các cơ cấu chính của động cơ diesel trên máy xây dựng. Nội dung bao gồm 10 bài học từ thân máy, nắp máy, trục khuỷu, hệ thống phân phối khí đến hệ thống nhiên liệu. Giáo trình hướng tới mục tiêu trang bị cho học viên khả năng nhận dạng, kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa động cơ diesel đúng quy trình kỹ thuật. Đây là tài liệu chuẩn phục vụ đào tạo nghề sửa chữa điện máy công trình trình độ cao đẳng, đáp ứng nhu cầu thực tế của ngành giao thông vận tải.

1.1. Mục tiêu đào tạo và phạm vi ứng dụng

Giáo trình nhằm mục tiêu đào tạo học viên có kiến thức lý thuyết vững chắc kết hợp kỹ năng thực hành bảo dưỡng và sửa chữa động cơ diesel. Nội dung đào tạo tập trung vào các cơ cấu chính như thân máy, nắp máy, trục khuỷu, thanh truyền, hệ thống phân phối khí và nhiên liệu. Phạm vi ứng dụng bao gồm các loại động cơ diesel lắp trên máy xây dựng, máy kéo nông nghiệp và ô tô vận tải. Giáo trình được áp dụng trong chương trình đào tạo cao đẳng nghề sửa chữa điện máy công trình, giúp học viên đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật ngành giao thông vận tải. Hướng dẫn chi tiết phương pháp kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng và quy trình sửa chữa đảm bảo an toàn lao động.

1.2. Cấu trúc nội dung giáo trình

Nội dung giáo trình được biên soạn thành 10 bài học chuyên sâu, mỗi bài tập trung vào một cơ cấu cụ thể của động cơ diesel. Các bài học bao gồm nhiệm vụ, phân loại, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, hiện tượng hư hỏng, phương pháp kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa. Giáo trình sử dụng hình ảnh minh họa chi tiết kết hợp lý thuyết cơ bản với hướng dẫn thực hành. Phương pháp trình bày ngắn gọn, dễ hiểu nhằm hỗ trợ học viên tiếp thu kiến thức hiệu quả. Giáo trình kết hợp giữa lý thuyết và thực hành, đảm bảo học viên nắm vững kiến thức chuyên ngành sửa chữa điện máy công trình.

II. Phân tích cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ diesel

Động cơ diesel hoạt động dựa trên nguyên lý nén nhiên liệu không khí trong buồng đốt để sinh công. Không khí được nạp vào xylanh, nén tới nhiệt độ cao trên 500°C khiến nhiên liệu diesel tự bốc cháy khi phun vào. Giáo trình phân tích chi tiết cấu tạo các bộ phận chính gồm thân máy, nắp máy, piston, trục khuỷu, thanh truyền và hệ thống phân phối khí. Mỗi bộ phận đảm nhận vai trò quan trọng trong quá trình sinh công của động cơ. Thân máy là kết cấu chính chịu lực, nắp máy chứa buồng đốt, piston truyền lực từ khí cháy tới trục khuỷu thông qua thanh truyền. Hệ thống phân phối khí điều khiển đóng mở xupap đúng thời điểm, đảm bảo quá trình nạp khí sạch và thải khí cháy hiệu quả.

2.1. Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền hoạt động

Cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền chuyển đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu. Piston nhận lực từ khí cháy đẩy xuống, truyền qua chốt piston tới thanh truyền, sau đó tới cổ trục khuỷu. Trục khuỷu có các cổ trục chính lắp vào thân máy, cổ biên lắp với thanh truyền. Chuyển động quay của trục khuỷu được dẫn ra ngoài thông qua đầu trục khuỷu để cung cấp công suất cho máy công trình. Độ cân bằng động học của trục khuỷu ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hoạt động của động cơ.

2.2. Hệ thống phân phối khí điều khiển xupap

Hệ thống phân phối khí gồm trục cam, con đội, đũa đẩy, cò mổ và xupap. Trục cam được dẫn động từ trục khuỷu qua bộ truyền bánh răng hoặc xích, quay với tốc độ bằng một nửa tốc độ trục khuỷu (động cơ 4 kỳ). Cam tác động lên con đội, truyền lực qua đũa đẩy tới cò mổ, mở xupap nạp/xả đúng thời điểm. Hệ thống đảm bảo đóng kín buồng đốt trong kỳ nén và thải khí cháy hoàn toàn trong kỳ xả. Phương pháp dẫn động trục cam ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất động cơ và mức tiêu hao nhiên liệu.

III. Phương pháp bảo dưỡng và sửa chữa động cơ diesel

Bảo dưỡng và sửa chữa động cơ diesel đòi hỏi quy trình kỹ thuật nghiêm ngặt để đảm bảo tuổi thọ và hiệu suất hoạt động. Giáo trình hướng dẫn phương pháp kiểm tra, tháo lắp, bảo dưỡng định kỳ các bộ phận chính như piston, xéc măng, trục khuỷu, bánh đà và hệ thống bôi trơn. Học viên được trang bị kiến thức về nhận dạng hư hỏng, nguyên nhân gây hỏng và biện pháp khắc phục. Quy trình sửa chữa bao gồm chuẩn đoán lỗi, thay thế chi tiết hỏng, cân chỉnh hệ thống và chạy thử động cơ. Giáo trình nhấn mạnh tầm quan trọng của việc sử dụng dụng cụ đo chuyên dụng và tuân thủ quy phạm an toàn lao động trong quá trình sửa chữa.

3.1. Kiểm tra và bảo dưỡng hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn đảm bảo cung cấp dầu bôi trơn liên tục tới các bề mặt ma sát của động cơ. Phương pháp kiểm tra bao gồm đo áp suất dầu, kiểm tra độ sạch của lưới lọc dầu, kiểm tra mức dầu trong cacte. Bảo dưỡng định kỳ gồm thay dầu bôi trơn, vệ sinh lưới lọc, kiểm tra rò rỉ dầu tại các mối nối. Sử dụng đúng loại dầu bôi trơn theo khuyến cáo nhà sản xuất giúp giảm ma sát, chống mài mòn và kéo dài tuổi thọ động cơ. Giáo trình hướng dẫn chi tiết quy trình thay dầu bôi trơn trên động cơ diesel máy xây dựng.

3.2. Sửa chữa trục khuỷu và thanh truyền

Trục khuỷu và thanh truyền chịu tải trọng lớn trong quá trình hoạt động, dễ bị mài mòn hoặc cong vênh. Phương pháp sửa chữa bao gồm kiểm tra độ cong trục khuỷu, đo độ mòn cổ trục, kiểm tra độ thẳng thanh truyền. Nếu hư hỏng nhẹ có thể tiến hành mài cổ trục, thay bạc lót. Trường hợp hư hỏng nặng phải thay thế trục khuỷu hoặc thanh truyền mới. Giáo trình hướng dẫn phương pháp cân chỉnh trục khuỷu, kiểm tra độ cân bằng động học và quy trình lắp ráp đảm bảo độ chính xác kỹ thuật.

IV. Ứng dụng thực tế và triển vọng ngành sửa chữa điện máy công trình

Giáo trình cung cấp nền tảng kiến thức vững chắc cho học viên ngành sửa chữa điện máy công trình, đáp ứng nhu cầu thực tế của ngành giao thông vận tải. Sau khi hoàn thành khóa học, học viên có khả năng vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa động cơ diesel trên các loại máy công trình như máy ủi, máy xúc, xe lu. Triển vọng ngành bao gồm ứng dụng công nghệ chẩn đoán điện tử, sử dụng phần mềm quản lý bảo dưỡng và xu hướng sử dụng nhiên liệu sạch. Giáo trình định hướng đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngành giao thông vận tải. Học viên sau tốt nghiệp có thể làm việc tại các doanh nghiệp vận tải, nhà máy sản xuất máy công trình hoặc tự kinh doanh dịch vụ sửa chữa.

4.1. Vai trò của động cơ diesel trong máy công trình

Động cơ diesel đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp công suất cho các loại máy công trình nhờ ưu điểm vượt trội về hiệu suất nhiệt và khả năng chịu tải nặng. Khả năng sinh công lớn giúp máy công trình hoạt động hiệu quả trong điều kiện địa hình phức tạp. Động cơ diesel còn có ưu điểm về tuổi thọ cao, dễ bảo dưỡng và khả năng sử dụng nhiên liệu giá thành thấp. Giáo trình phân tích ứng dụng động cơ diesel trên các loại máy xây dựng, từ máy xúc, máy ủi đến xe lu, đảm bảo học viên hiểu rõ vai trò quan trọng của động cơ trong ngành giao thông vận tải.

4.2. Xu hướng phát triển ngành sửa chữa điện máy công trình

Ngành sửa chữa điện máy công trình đang phát triển theo hướng ứng dụng công nghệ 4.0, bao gồm chẩn đoán điện tử, hệ thống quản lý bảo dưỡng tự động và sử dụng nhiên liệu sạch. Xu hướng sử dụng động cơ diesel thế hệ mới giảm thiểu khí thải, tiết kiệm nhiên liệu và tăng tuổi thọ động cơ. Giáo trình cập nhật kiến thức về công nghệ mới, giúp học viên nắm bắt xu hướng phát triển ngành. Hướng dẫn ứng dụng phần mềm quản lý bảo dưỡng, sử dụng dụng cụ đo hiện đại và phương pháp sửa chữa tiên tiến nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ sửa chữa.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRUONG CAO BANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UONG | GIAO TRINH CAU TAO VA HOAT DONG CUA DONG CO DIEZEL TRINH DO CAO DANG NGHE: SUA CHỮA ĐIỆN MÁY CÔNG TRÌNH Ban hành theo Quyết định số 498/QĐ-CĐGTVTTWI-ĐT ngày 25/3/2017 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng GTVT Trung ương l Hà Nội, 2019 LỜI GIỚI THIỆU Trong nhiều năm gần đây tốc độ gia tăng số lượng và chủng loại máy xây dựng ở nước ta khá nhanh. Nhiều kết cấu hiện đại đã trang bị cho máy nhằm thỏa mãn càng nhiều nhu cầu của người sử dụng, tăng tính hiện đại và giảm phát thải các khí độc hại ra môi trường. Động cơ máy xây dựng là một phần sự thay đổi đó nhằm mục đích cải thiện giảm các khí thải ra môi trường, tăng công suất của máy khi làm việc. Trong quá trình sử dụng qua thời gian sẽ khó tránh khỏi những trục trặc.

Để phục vụ cho học viên học nghề và thợ sửa chữa máy xây dựng những kiến thức cơ bản cả về lý thuyết và thực hành bảo dưỡng, sửa chữa các cơ cấu của động cơ diesel. Với mong muốn đó giáo trình được biên soạn, nội dung giáo trình bao gồm mười bài: Bai 1: Than may, nap may, cac te Bài 2: Cơ cấu trục khuỷu, thanh truyền Bài 3: Pít tông, chốt pit tông Bài 4:Xéc măng Bài 5: Bánh đà Bài 6: Cơ cầu phân phối khí Bài 7: Trục cam, bánh răng cam Bài 8: Hệ thống bôi trơn Bài 9: Hệ thông làm mát Bài 10: Hệ thống cung cấp nhiên liệu Mỗi bài được biên soạn với nội dung gồm: nhiệm vụ, phân loại, cấu tạo, nguyên lý làm việc, hiện tượng nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra, bảo. dưỡng, sửa chữa cơ câu trục khuỷu thanh truyền trên ô tô máy kéo. Mặc dù đã rất có gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được ý kiến đóng góp của người đọc đề lần xuất bản sau giáo trình được hoàn thiện hơn.

Xin chân thành cảm ơn! Bài 1: Thân máy, nắp máy, các te 1. Mục tiêu: - Hiểu nhiệm vụ, phân loại và nguyên lý làm việc của thân máy, nắp máy, các te. - Nhận dạng đúng thân máy, nắp máy, các te - Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong nghề nghiệp. - Rèn luyện tính kỷ luật, cần thận, tỉ mỉ của học sinh.

Nhiệm vụ - Là noi gá lắp các chỉ tiết của động cơ, thân máy bố trí xylanh, hộp trục khuýu, các bộ phận dẫn động trục cam, bơm dầu, bơm nhiên liệu, quạt gió. - Lấy nhiệt từ thành vách xylanh toả ra môi trường xung quanh làm mát cho động cơ trong quá trình làm việc. Phân loại: Thân máy của động cơ máy xây thường có 2 loại xi lanh liền và xi lanh rời chia thành 2 nhóm ~ Nhóm có ống lót (sơ mi) thay thế được ~ Nhóm không có ống lót Các động cơ có ống lót sử dụng ống lót khô hoặc ướt, các động cơ không dùng ống lót gọi là động cơ lòng xi lanh trơn. Cả hai loại này đều có những ưu điểm riêng và được sử dụng trên các loại máy thi công xây dựng.

- Phân loại theo kiều hình dáng có loại thân máy thang hang và thân máy hình chữ V 2. Cấu tạo Tuy theo từng loai động cơ, số xylanh mà thân máy có các dạng khác nhau. Loại thân máy có thân đúc liền với thân gọi là thân máy kiểu thân xylanh. Khi thân xylanh làm riêng thành ống lót rồi lắp vào thân thì thân máy này gọi là vỏ thân (Hình 3.

Ở động cơ làm mát bằng nước khoảng không gian bao quanh xylanh gọi là áo nước. , L T | Teh MMI | | 2 a) b) c) Hình 1. Thân máy kiểu thân xylanh-hộp trục khuỷu. Hộp trục khuỷu.

- Khi thân xylanh đúc liền với hộp trục khuỷu thì thân máy là loại thân xylanh hộp trục khuỷu. Hộp trục khuỷu có thể chia làm 2 phần với ô trục khuỷu là ổ trượt hoặc làm liền (Hình 3.8 c), khi đó ổ trục phải dùng 6 bi. Loại này thường dùng 3 kiểu chịu lực: - Thân xylanh chịu lực: Lực có thể tác dụng lên nắp xylanh sẽ truyền cho thân xylanh qua các guđông nắp xylanh. - Vỏ thân chịu lực: Lực khí thể tác dụng lên nắp xylanh sẽ truyền cho các gudông.

- Guđông chịu lực: Lực tác dụng truyền cho các gudông liên kết nắp xylanh thân máy, hộp trục khuỷu với dé may. Khi thân xylanh làm rời với hộp trục khuỷu và lắp với nhau bằng bulông hay gudông thì thân máy gọi là thân máy rời. Một số động cơ tàu thuỷ chỉ dùng một loại gudông xuyên suốt từ nắp máy cho đến cácte dầu. Loại này thường dùng các loại chịu lực sau: - Xylanh chịu lực: Lực tác dụng do xylanh chịu đựng.

Kết cấu này thường dùng cho các động cơ máy bay và các loại động cơ làm mát bằng gió. ~ Vỏ thân chịu lực kéo, còn xylanh không chịu lực kéo. - Gudông chịu lực: Lực tác dụng do các gudông chịu đựng loại này thường dùng lù các động cơ làm mát bằng gió và động cơ hình chữ V. Kết cầu thân máy rời - Hộp trục khuỷu.

6- Lỗ lắp trục cam. 3- Nap xylanh 7- Gudông. - Xylanh có thể làm liền với thân hoặc làm rời ở dạng ống lót rồi lắp vào thân. Thân máy loại này có quan hệ mật thiết với các thông số sau: + Tốc độ quay của động cơ, tỉ số nén, mức độ cường hoá của động cơ, các thông số ảnh hưởng đến ứng suất nhiệt của xylanh.

+ Vật liệu chế tạo thân máy phải tản nhiệt tốt, dễ đúc dễ gia công. + Mức độ làm mát cần thiết. Nếu thay đổi cường độ làm mát thì kích thước hình dạng và số lượng phiến tản nhiệt thay đổi theo. Thân động cơ làm mát bằng gió có thể chế tạo như sau: - Đúc bằng thép rồi gia công toàn bộ phiến tản nhiệt.

- Đúc bằng gang, các phiến tản nhiệt không cần gia công. - Đúc bằng nhôm, các phiến tản nhiệt không cần gia công, diện tích các phiến tản nhiệt đúc liền quanh thân máy chiếm khoảng 25,440% tổng diện tích tản nhiệt động cơ. Các phiến tản nhiệt bố trí gần hết chiều dài xylanh từ mặt nắp ghép với xylanh cho đến mặt nắp ghép với hộp trục khuỷu. Các kích thước cơ bản của phiến tản nhiệt như chiều cao H, chiều dầy S, khoảng thông gió L khoảng cách giữa hai tắm cách S.đều ảnh hưởng tới khả năng tản nhiệt của phiến tản nhiệt.

Trong động cơ làm mát bằng gió tự nhiên (môtô, xe máy) khoảng cách S khoảng 8mm, dầy khoảng 3mm. Chiều cao phiến tản nhiệt phụ thuộc vào vật liệu chế tạo xylanh. Chiều cao H vào khoảng 14,420 mm. Tuỳ theo phương pháp lắp đặt trục khuỷu trong hộp trục khuỷu mà thân máy có kết cấu khác nhau những phương pháp thường gặp trong thực tế là : - Trục khuỷu treo (Hình 3.1 1a) hộp trục khuỷu chia thành hai nửa nửa dưới là cá khe dầu.

Thân máy hay toàn bộ động cơ được lắp đặt trên các gối đỡ. Đây là kiểu phổ biến cho động cơ ôtô máy kéo. - Truc khuyu dat (hinh 3.11 b) hộp trục khuỷu được làm thành hai nửa, nửa dưới đồng thời làm bệ máy, trục khuỷu và toàn bộ các chỉ tiết lắp ráp được đặt trên bệ máy. Các kiểu lắp đặt trục khuỷu - Truc khuyu luồn (hình 3.11 c) hộp trục khuyu nguyên khối do đó khi lắp ráp trục khuỷu vào động cơ phải bằng cách luồn.

trục khuỷu được làm rời. Lực khí thể hoàn toàn do gudông chịu. Thân máy là chỉ tiết phức tạp trên đó bố trí các chỉ tiết của cơ cầu phân phối khí, cơ cấu trục khuỷu thanh truyền, hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn. Thân máy gồm nhiều xylanh đúc dính nhau.

Tuỳ theo hình thức kết cấu các xylanh được đúc thắng hàng một dãy, đối xứng hay chữ V. Khối xylanh thường dùng cho động cơ làm mát bằng nước. Phần trên khối xylanh là các xylanh. Nếu khối xupáp đặt thăng đứng.

Bệ xupáp đặt trên khối xylanh. Phần dưới khối xylanh là cácte. Trên có ồ đặt trục khuỷu, trục cam, xung quanh xylanh có bọng nước làm mát động cơ, lòng xylanh được gia công thật tròn và nhẫn bóng. Khối xylanh đúc rời với cácte bên trong có các đường đầu bôi tron.

Dé dau đi bôi trơn cho các chi tiết của động cơ trong quá trình động cơ làm việc. Xung quanh thân máy làm nơi gắn lắp các bộ phận phụ như: bơm nước, bơm xăng, bộ chia điện, máy khởi động, máy phát điện, đường Ống nạp, ống xả. Trên thân máy còn có các lỗ nhỏ có thể có ren hoặc không có ren. Các đường dẫn nước làm nguội dẫn tới các áo nước và từ thân máy lên trên nắp máy.

Các nút chặn đường dầu đề khi thông rửa các cặn bân theo đó ra ngoài. Xylanh và lót xylanh. Nhiều loại động cơ có các khối xylanh được đúc bằng hợp kim nhôm. Nhôm có ty trọng thấp và đẫn nhiệt nhanh hơn so với gang đúc.

Tuy nhiên nhôm quá mềm do đó không đáp ứng được các yêu cầu về thành xylanh. Các khối xylanh phải có các ông lót xylanh bằng gang đúc hoặc được đúc bằng hợp kim Al-Si. Các ống lót xylanh (sơ mi) là các ống được đúc cô định vào thân máy hoặc có thể tháo lắp được. Có hai loại Ống lót xylanh, ống lót xylanh khô và ống lót xylanh ướt.

Các ống lót này được lắp sau khi đúc khối xylanh. + Loại ống lót xylanh khô: các ống lót xylanh khô được ép vào xylanh. Chúng tiếp xúc với lòng xylanh dọc theo chiều đài. Nó được gia công mặt trong và ngoài.

Đầu trên có gờ vai giáp vừa khít ngay mặt thân máy. Cao hơn mặt thân máy 0,024 +0,05mm không có rãnh lắp đệm làm kín. Lót xylanh loại này không tiếp xúc trực tiếp được với nước làm mát. + Loại ống lót xylanh ướt: nó chỉ tiếp xúc được với thân máy phía trên và phía dưới phần còn lại của bề mặt ngoài ống lót ướt tiếp xúc trực tiếp với nước làm mát (Làm nguội).

Nó có đệm đề ngăn không cho nước lọt vào buồng cháy và xuống cácte dầu. Một số hãng như chế tạo khối xylanh bằng hợp kim AI-Si có các hạt Silic rất cứng. Sau khi đúc khối xylanh các xylanh được mài bóng bằng đá mài quay đề làm rộng đường kính xylanh đến kích thước yêu cầu. Sau đó xylanh được xử lí bằng nhiệt chịu mài mòn nhiệt độ cao áp suất lớn.

Trong quá trình piston di chuyền lên xuống. Thy mene ye ed a. d- Lot xylanh wot. Cac loai xylanh.

Ngày nay trên động cơ người ta thường kết cấu hai loại: Khối xylanh đầu L và khối xylanh đầu I.