Giáo trình Kỹ thuật Máy thi công

y ủi-xới 1. Động cơ; 2. Khớp nối; 3. Bơm thủy lực; 4. Van an toàn; 5. Van điều khiển bàn ủi; 6. Xi lanh nâng hạ bàn ủi; 7. Xi lanh nâng hạ thiết bị xới; 8. Van an toàn ; 9. Van điều khiển thiết bị xới; 10. Phin lọc. c. Máy gạt - Lưỡi gạt phía trước xe, có thể nghiêng sang phải hoặc trái để phù hợp với địa hình. Điều khiển lưỡi gạt 2 xylanh (8) và xi lanh nghiêng (12). - Phía sau xe có các lưỡi đào bố trí trên một trục chung, điều khiển lưỡi đào bởi xylanh đào (14). - Điều khiển các xylanh thủy lực bằng các hộp phân phối, gồm một hộp đúc liền cho van điều khiển xylanh nâng và nghiêng lưỡi, một hộp dành cho van điều khiển xylanh đào. Điều khiển các hộp phân phối bằng các van bước theo tác có hỗ trợ thủy lực. Hình 1.10. Hệ thống thủy lực máy gạt D85 1. Thùng dầu; 2. Bơm dầu; 3. Van giảm áp chính; 4. Van nâng lưỡi gạt; 5. Van nghiêng lưỡi gạt; 6. Van đào; 7. Lọc dầu; 8. Xylanh nâng lưỡi gạt; 9. Van hạ nhanh; 10. Van hút; 11. Van kiểm tra; 12. Xylanh nghiêng lưỡi gạt; 13. Van kiểm soát lưu lượng; 14. Xylanh đào; 15. Van kiểm tra; 16. Van hút; 17. Van an toàn Chương 2 ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Mục tiêu: Học xong chương này người học có khả năng: Trình bày được cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động của một số loại động cơ; Lập được bảng thứ tự nổ của một số loại động cơ; Lập được pha phân phối khí của động cơ. 1. Khái niệm về động cơ nhiệt 1.1 Lịch sử phát triển của động cơ nhiệt Kể từ khi chiếc máy hơi nước đầu tiên được chế tạo từ những năm đầu của thế kỷ 17, vừa cồng kềnh, vừa chỉ sử dụng được không quá 5% năng lượng của nhiên liệu được đốt cháy, đến nay con người đã có những bước tiến khổng lồ trong lãnh vực chế tạo động cơ nhiệt. Ngày nay, con người sử dụng từ những động cơ nhiệt bé nhỏ dùng để chạy xe gắn máy đến những động cơ nhiệt khổng lồ dùng để phóng những con tàu vũ trụ. Động cơ nhiệt là những động cơ trong đó một phần năng lượng của nhiên liệu bị đốt cháy chuyển hóa thành cơ năng. Các động cơ nhiệt đầu tiên là máy hơi nước, chúng có đặc điểm chung là nhiên liệu (củi, than, dầu ...) được đốt cháy ở bên ngoài xi lanh của động cơ. Hằng trăm năm sau khi máy hơi nước ra đời mới xuất hiện động cơ đốt trong, là động cơ nhiệt mà nhiên liệu được đốt cháy ngay ở bên trong xi lanh. Động cơ nhiệt được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay, bao gồm từ những động cơ chạy bằng xăng hoặc dầu ma dút của xe máy, ô tô, máy bay, tàu hỏa, tàu thủy ... đến các động cơ chạy bằng các nhiên liệu  đặc biệt của tên lửa, con tàu vũ trụ, động cơ chạy bằng năng lượng nguyên tử của tàu ngầm, tàu phá băng. Hình 2.1. Cấu tạo động cơ nhiệt Xi lanh, Pittông chuyển động lên xuống được. Pittông nối với trục bằng biên và tay quay. Trên trục quay có gắn vô lăng. Hai van có thể tự động đóng, mở khi pit tông chuyển động. Phía trên xi lanh có bugi dùng để bật tia lửa điện, đốt cháy nhiên liệu trong xi lanh. 1.2. Ưu điểm, Nhược điểm a. Ưu điểm - Hiệu suất có ích he lớn nhất, có thể đạt tới 50% hoặc hơn nữa. Trong khi đó, máy hơi nước cổ điển kiểu piston chỉ đạt khoảng 16%, tuốc bin hơi nước từ 22 đến 28%, còn tuốc bin khí cũng chỉ tới 30%. Lý do chủ yếu là vì chu trình Các-nô tương đương của động cơ đốt trong có chênh lệch nhiệt độ trung bình của nguồn nóng và nguồn lạnh lớn nhất (Theo định luật Các-nô hiệu suất nhiệt , trong đó T1 là nhiệt độ nguồn nóng và T2 là nhiệt độ nguồn lạnh). Cụ thể trong động cơ đốt trong, nhiệt độ quá trình cháy rất cao có thể đến 1800 đến 2700 K, trong khi nhiệt độ cuối quá trình giãnnở khá nhỏ, chỉ vào khoảng 900 đến 1500 K. - Kích thước và trọng lượng nhỏ, công suất riêng lớn. Nguyên nhân chính là do quá trình cháy diễn ra trong xy lanh của động cơ nên không cần các thiết bị cồng kềnh như lò đốt, nồi hơi... và do sử dụng nhiên liệu có nhiệt trị cao (ví dụ như xăng, nhiên liệu diesel... so với than, củi, khí đốt... dùng trong động cơ đốt ngoài). Do đó, động cơ đốt trong rất thích hợp cho các phương tiện vận tải với bán kính hoạt động rộng. - Khởi động, vận hành và chăm sóc động cơ thuận tiện, dễ dàng. b. Nhược điểm - Khả năng quá tải kém, cụ thể không quá 10% trong 1 giờ. - Tại chế độ tốc độ vòng quay nhỏ, mô men sinh ra không lớn. Do đó, động cơ không thể khởi động được khi có tải và phải có hệ thống khởi động riêng. - Công suất cực đại không lớn. Ví dụ, một trong những động cơ lớn nhất thế giới là động cơ của hãng MAN B&W có công suất 68.520 kW (số liệu 1997), trong khi tuốc-bin hơi bình thường cũng có công suất tới vài chục vạn kW. - Cấu tạo phức tạp, giá thành chế tạo cao. - Nhiên liệu cần có những yêu cầu khắt khe như hàm lượng tạp chất thấp, tính chống kích nổ cao, tính tự cháy cao... nên giá thành cao. Mặt khác, nguồn nhiên liệu chính là dầu mỏ ngày một cạn dần. Theo dự đoán, trữ lượng dầu mỏ chỉ đủ dùng cho đến giữa thế kỷ 21. - Ô nhiễm môi trường do khí thải và ồn. Tuy nhiên, động cơ đốt trong hiện nay vẫn là máy động lực chủ yếu, đóng vai trò vô cùng quan trọng trong các lĩnh vực của đời sống con người như giao thông vận tải, xây dựng, khai thác mỏ, nông nghiệp, ngư nghiệp... Theo các như khoa học, trong vòng nửa thế kỷ tới vẫn chưa có động cơ nào có thể thay thế được động cơ đốt trong. 2. Nguyên lý làm việc của động cơ 2.1. Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 2 kỳ Động cơ 2 kỳ là động cơ đốt trong mà một chu trỡnh cụng tỏc của nú được thực hiện sau 2 hành trỡnh của piston tương ứng với một vũng quay của trục khuỷu. 1 2 3 4 5 7 8 9 10 6 11 a. Sơ đồ cấu tạo Hình 2.3. Sơ đồ cấu tạo động cơ diezen 2 kỳ 1. Ống hút; 2. Bơm quét khí; 3. Piston; 4. Xupáp xả; 5. Vòi phun; 6. ễng xả; 7. Không gian chứa khí quét; 8. Cửa quét b. Nguyên lý hoạt động của động cơ điêzen 2 kỳ quét thẳng * Kỳ thứ nhất: piston đi từ ĐCT xuống ĐCD ứng với góc quay trục khuỷu từ 00 ¸ 1800 thực hiện quá trình cháy giãn nở, xả và quét khí (đường czmna trên đồ thị công). Khi hoà khí bị đốt cháy tạo ra áp suất cao đẩy piston đi xuống thực hiện quá trình sinh công (đường cz). Khi piston sắp mở cửa quét thì van xả mở, khí cháy có áp suất cao tự thoát ra ngoài làm cho áp suất trong xi lanh giảm nhanh (đoạn m- n). Khi piston mở cửa quét, khí quét trong không gian 7 được đẩy vào xi lanh thực hiện quá trình nạp và đẩy khí đã cháy ra ngoài (đoạn na). Hình 2.4. Đồ thị chu trình làm việc của động cơ điêzn 2 kỳ (kỳ thứ nhất) * Kỳ thứ 2: Piston đi từ ĐCD lên ĐCT ứng với góc quay trục khuỷu từ 1800 ¸ 3600, thực hiện quá trình nạp, quét khí, xả và nén khí. Đầu kỳ 2, thực hiện quá trình xả và quét khí, nạp đầy khí vào xi lanh động cơ (đoạn ak trên đồ thị công) đến khi piston đóng kín cửa quét và van xả đóng lại. Khi piston tiếp tục đi lên thì không khí trong xi lanh được nén lại thực hiện quá trình nén. Khi piston lên gần ĐCT (piston cách ĐCT khoảng ứng với góc quay trục khuỷu từ 8 ¸ 300), lúc này nhiên liệu được phun vào buồng cháy qua vòi phun 5 và hoà trộn với khí nén có áp suất và nhiệt độ cao nên hoà khí tự bốc cháy thực hiện chu trình hoạt động tiếp theo. Hình 2.5. Đồ thị chu trình làm việc của động cơ điêzn 2 kỳ (kỳ thứ hai) Hình 2.6. Pha phân phối khí của động cơ 2 kỳ quét vòng 4. vị trí đóng cửa quét; 3/ - vị trí đóng cửa xả; 1/ - vị trí đánh lửa hoặc phun nhiên liệu; 1 - vị trí ĐCT; 3 - vị trí mở cửa xả; 4 - vị trí mở cửa quét * Các phương án quét khí: Động cơ điêzen 2 kỳ có hai phương án quét khí: Quét vòng: Cửa xả đặt ngang cửa quét ở phía dưới xi lanh hoặc đặt lệch tâm. Hình 2.7. Phương án quét khí (Quét vòng) a. Cửa xả đặt ngang cửa quét b. Cửa xả và cửa quét đặt lệch tâm Quét thẳng: dùng các van xả hoặc cửa xả nằm phía trên: Hình 2.7. Phương án quét khí (Quét vòng) a. Quét thẳng qua xupáp xả; b. Quét thẳng qua cửa xả đặt trên 2.3. Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 4 kỳ Động cơ bốn kỳ là loại động cơ đốt trong mà một chu trình làm việc của động cơ được thực hiện qua bốn hành trình của piston tương ứng với hai vòng quay của trục khuỷu. Động cơ bốn kỳ thường có hai loại: động cơ xăng và động cơ điêzen * Kỳ hút: (hình 2.8a) Piston chuyển động từ ĐCT xuống ĐCD ứng với góc quay của trục khuỷu từ 00 đến 1800. Lúc này xupáp hút mở, xupáp xả đóng nối thông khoảng không gian phía trên piston với đường ống nạp. a, Kỳ nạp c, Kỳ sinh công b, Kỳ nén d, Kỳ xả Hình 2.8. Chu trình làm việc của động cơ 4 kỳ Thời điểm bắt đầu quá trình nạp (điểm r), trong xi lanh còn một lượng khí sót của chu trình trước nên áp suất trong xi lanh cao hơn áp suất trong đường ống nạp (đồ thị công). Vì vậy xupáp xả chưa đóng hoàn toàn (xupáp xả đóng muộn) để tiếp tục xả khí sót. Khi piston chuyển động đi xuống, thể tích phía trên đỉnh piston tăng lên nhanh chóng làm cho áp suất phía trên đỉnh piston giảm nhỏ hơn áp suất đường ống nạp tạo nên độ chênh áp khoảng 0,01 đến 0,03 MPa. Sự chênh áp này làm cho hỗn hợp không khí - nhiên liệu (động cơ xăng) hoặc không khí sạch (động cơ điêzen) hút vào xi lanh. Áp suất cuối quá trình nạp thấp hơn áp suất khí trời. Đối với động cơ không tăng áp: P0 = (0,8 ¸ 0,9)Pk Đối với động cơ tăng áp: P0 = (0,9 ¸ 0,96)Pk. Nhiệt độ khí thể cuối quá trình nạp: Ta = 800 ¸ 1300 Hình 2.9. Đồ thị công a c c a r z r b r b ĐCT V a c z p p p ĐCT ĐCT ĐCT ĐCD ĐCD ĐCD ĐCD p V V V * Kỳ nén: (hình 2.8b) Piston chuyển động từ ĐCD lên ĐCT, ứng với góc quay của trục khuỷu từ 1800 ¸ 3600. Lúc này xupáp nạp và xupáp xả đều đóng nên môi chất trong xi lanh bị nén lại. Tuy nhiên ở đầu kỳ nén, áp suất trong xi lanh còn thấp hơn áp suất trên đường ống nạp nên để quá trình nạp được hoàn thiện thì xupáp nạp mở thêm một góc để môi chất nạp thêm vào xi lanh nhờ tác dụng của động năng dòng khí (góc đóng muộn xupáp nạp). Sau khi xupáp nạp đóng, áp suất và nhiệt độ của môi chất tăng lên do thể tích xi lanh phía trên đỉnh piston giảm. áp suất cuối quá trình nén phụ thuộc vào các yếu tố như: tỷ số nén, độ kín của buồng cháy, sự truyền nhiệt của xi lanh ra môi chất làm mát, nhiệt độ môi chất đầu kỳ nạp. Kỳ nén được biểu thị bởi đoạn ac trên đồ thị công. Áp suất cuối quá trình nén thường nằm trong khoảng: Đối với động cơ xăng: Pc = 0,7 ¸ 2,0MPa (khoảng 7 ¸ 20 Kg/cm2) Đối với động cơ điêzen: Loại không tăng áp: Pc = 3,0 ¸ 5,0MPa (khoảng 30 ¸ 50 Kg/cm2) Loại tăng áp: Pc = 4,0 ¸ 7,5MPa (khoảng 40 ¸ 75 Kg/cm2) Cuối kỳ nén, khi piston lên đến gần ĐCT bugi sẽ đánh lửa để đốt cháy hoà khí. Hoà khí bén lửa và lan ra toàn bộ buồng cháy. * Kỳ cháy giãn nở sinh công (kỳ nổ): (hình2.8c) Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD ứng với góc quay của trục khuỷu từ 3600¸5400. Lúc này các xupáp nạp và xả đều đóng. Hoà khí trong xi lanh bốc cháy nhanh sinh ra nhiệt lượng lớn làm áp suất trong xi lanh tăng cao (áp suất cháy). áp suất khí cháy tác dụng lên đỉnh piston đẩy piston xuống ĐCD thực hiện quá trình giãn nở sinh công. Kỳ cháy giãn nở được biểu diễn bởi đoạn czb trên đồ thị công. Tại điểm z, áp suất khí thể đạt giá trị cực đại và piston vừa đi qua ĐCT. Nhiệt độ cuối quá trình cháy khoảng tz = 1700¸20000C Cuối kỳ cháy giãn nở, xupáp xả mở trước khi piston xuống ĐCD ứng với góc quay j4 của trục khuỷu (gọi là góc mở sớm xupáp xả). * Kỳ xả: (hình2.8d) Piston chuyển động từ ĐCD lên ĐCT ứng với góc quay của trục khuỷu từ 5400¸7200. Lúc này xupáp nạp đóng, xupáp xả mở. Do áp suất cuối quá trình cháy cao hơn áp suất trên đường ống xả đồng thời piston đi lên ĐCT làm giảm thể tích xi lanh nên khí cháy thoát ra ngoài theo đường ống xả. Để đảm bảo xả hết khí cháy xupáp xả mở sớm j4 đồng thời đóng muộn góc j5 (góc đóng muộn xupáp xả). Kỳ xả ứng với đoạn br trên đồ thị công. Áp suất cuối kỳ xả: 0,2 ¸ 0,5 MPa Nhiệt độ cuối kỳ xả: 9000 ¸ 16500K Sau khi kết thúc kỳ xả, động cơ tiếp tục thực hiện chu trình làm việc tiếp theo, quá trình trên được lặp lại. Như vậy trong một chu trình làm việc của động cơ bốn kỳ, trục khuỷu quay hai vòng (ứng với góc quay 7200) thực hiện bốn kỳ nạp – nén – cháy, giãn nở – xả nhưng chỉ có một kỳ sinh công (kỳ cháy giãn nở), các kỳ còn lại tiêu thụ công. 2.4. Nguyên lý làm việc của động cơ diezel 4 kỳ * Kỳ hút: Piston chuyển động từ ĐCT xuống ĐCD ứng với góc quay của trục khuỷu từ 00 đến 1800. Lúc này xupáp hút mở, xupáp xả đóng nối thông khoảng không gian phía trên piston với đường ống nạp. Hình 2.11. Hoạt động của động cơ điêzen bốn kỳ không tăng áp (kỳ hút) Thời điểm bắt đầu quá trình nạp (điểm r), trong xi lanh còn một lượng khí sót của chu trình trước nên áp suất trong xi lanh cao hơn áp suất trong đường ống nạp (đồ thị công). Vì vậy xupáp xả chưa đóng hoàn toàn (xupáp xả đóng muộn) để tiếp tục xả khí sót. Khi piston chuyển động đi xuống, thể tích phía trên đỉnh piston tăng lên nhanh chóng làm cho áp suất phía trên đỉnh piston giảm nhỏ hơn áp suất đường ống nạp tạo nên độ chênh áp khoảng 0,01 đến 0,03 MPa. Sự chênh áp này làm cho không khí được hút vào xi lanh. áp suất cuối quá trình nạp khoảng 0,7¸0,95 kg/cm2. * Kỳ nén: Piston chuyển động từ ĐCD lên ĐCT, ứng với góc quay của trục khuỷu từ 1800¸3600. Lúc này xupáp nạp và xupáp xả đều đóng nên môi chất trong xi lanh bị nén lại. Tuy nhiên ở đầu kỳ nén, áp suất trong xi lanh còn thấp hơn áp suất trên đường ống nạp nên để quá trình nạp được hoàn thiện thì xupáp nạp mở thêm một góc để môi chất nạp thêm vào xi lanh nhờ tác dụng của động năng dòng khí (góc đóng muộn xupáp nạp). Hình 2.12. Hoạt động của động cơ điêzen bốn kỳ không tăng áp (kỳ nén) Sau khi xupáp nạp đóng, áp suất và nhiệt độ của môi chất tăng lên do thể tích xi lanh phía trên đỉnh piston giảm. áp suất cuối quá trình nén phụ thuộc vào các yếu tố như: tỷ số nén, độ kín của buồng cháy, sự truyền nhiệt của xi lanh ra môi chất làm mát, nhiệt độ môi chất đầu kỳ nạp. Cuối kỳ nén, vòi phun phun nhiên liệu vào buồng cháy với áp suất cao dưới dạng sương mù. Lúc này nhiên liệu hoà trộn với không khí tạo thành hỗn hợp khí công tác (hoà khí) và tự bốc cháy do nhiệt độ tự cháy của nhiên liẹu thấp hơn nhiệt độ của khí nén. Kỳ nén được biểu thị bởi đoạn ac trên đồ thị công. Áp suất cuối quá trình nén của các động cơ điêzen khoảng 30¸70 kg/cm2. Nhiệt độ cuối quá trình nén khoảng 500¸550oC. Nhiệt độ tự cháy của nhiên liệu điêzen khoảng 160¸2000C * Kỳ cháy giãn nở sinh công (kỳ nổ): Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD ứng với góc quay của trục khuỷu từ 3600¸5400. Lúc này các xupáp nạp và xả đều đóng. Hoà khí trong xi lanh bốc cháy nhanh sinh ra nhiệt lượng lớn làm áp suất trong xi lanh tăng cao (áp suất cháy). áp suất khí cháy tác dụng lên đỉnh piston đẩy piston xuống ĐCD thực hiện quá trình giãn nở sinh công. Kỳ cháy giãn nở được biểu diễn bởi đoạn czb trên đồ thị công. Tại điểm z, áp suất khí thể đạt giá trị cực đại và piston vừa đi qua ĐCT. Nhiệt độ cuối quá trình cháy khoảng tz = 1700¸20000C Cuối kỳ cháy giãn nở, xupáp xả mở trước khi piston xuống ĐCD ứng với góc quay j4 của trục khuỷu (gọi là góc mở sớm xupáp xả). Hình 2.13. Hoạt động của động cơ điêzen bốn kỳ không tăng áp (kỳ nổ) * Kỳ xả: Piston chuyển động từ ĐCD lên ĐCT ứng với góc quay của trục khuỷu từ 5400¸7200. Lúc này xupáp nạp đóng, xupáp xả mở. Do áp suất cuối quá trình cháy cao hơn áp suất trên đường ống xả đồng thời piston đi lên ĐCT làm giảm thể tích xi lanh nên khí cháy thoát ra ngoài theo đường ống xả. Để đảm bảo xả hết khí cháy xupáp xả mở sớm j4 đồng thời đóng muộn góc j5 (góc đóng muộn xupáp xả). Hình 2.1. Hoạt động của động cơ điêzen bốn kỳ không tăng áp (kỳ xả) Kỳ xả ứng với đoạn br trên đồ thị công. Áp suất cuối kỳ xả: 0,2 ¸ 0,5 MPa Nhiệt độ cuối kỳ xả: 900 ¸ 16500K Sau khi kết thúc kỳ xả, động cơ tiếp tục thực hiện chu trình làm việc tiếp theo, quá trình trên được lặp lại. c. Nguyên lý hoạt động của động cơ điêzen bốn kỳ tăng áp Hình 2.14. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của động cơ điêzen bốn kỳ tăng áp * Kỳ nạp: Piston chuyển động từ ĐCT xuống ĐCD. Không khí có áp suất pk = 130¸390 kPa được cấp vào xi lanh từ máy nén qua xu páp nạp 1. Để đảm bảo việc nạp vào xi lanh ít bị tổn thất và nạp đầy khí thì xupáp nạp mở sớm trước khi piston lên ĐCT một góc jns và đóng muộn góc jnm. Góc mở toàn bộ của xupáp nạp khoảng 250 ¸ 2800 theo góc quay của trục khuỷu. Trên đồ thị, kỳ nạp tương ứng với đoạn r-a trên đồ thị công. Cuối quá trình nạp, áp suất trong xi lanh đạt khoảng 130 ¸ 390 kPa và nhiệt độ khoảng 40¸1300C. * Kỳ nén: Piston chuyển động từ ĐCD lên ĐCT. Lúc này các xupáp đóng kín, không khí bị nén trong xi lanh với áp suất và nhiệt độ cao: pc = 4500¸8000 kPa, tc=530¸7300C. Nhiệt độ này cao hơn nhiệt độ tự bốc cháy của nhiên liệu (160¸2000C). Kỳ nén tương ứng với đoạn a- c trên đồ thị công. * Kỳ cháy- giãn nở – sinh công. Cuối kỳ nén, nhiên liệu được phun vào xilanh trước khi piston lên ĐCT. Góc phun sớm được tính toán để các phản ứng lý hoá của nhiên liệu diễn ra sao cho hỗn hợp không khí – nhiên liệu cháy mãnh liệt khi piston lên ĐCT. Tại ĐCT, áp suất khí cháy trong xilanh đạt khoảng pz=6000¸14000 kPa và nhiệt độ tz=1450¸17300C. Giai đoạn giãn nở có áp suất pb = 350¸800 kPa và tb = 630¸9300C. Kỳ cháy - giãn nở - sinh công tương ứng với đoạn c-z trên đồ thị công. * Kỳ xả: Piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT. Lúc này xupáp xả mở, xupáp nạp đóng, khí đã cháy được đẩy ra đường ống xả. Trước khi piston xuống ĐCD, xupáp xả mở gọi là góc mở sớm xupáp xả jxs. Để xả sạch sản vật cháy, xupáp xả đóng muộn góc jxm khoảng 40¸700. Kỳ xả tương ứng với đoạn b-r trên đồ thị công. 3. Lập bảng thứ tự nổ và pha phân phối khí của động cơ Khái niệm về động cơ nhiều xi lanh Động cơ nhiều xilanh là tập hợp của nhiều động cơ một xilanh lắp trên cùng một thân máy. Chu trình làm việc của mỗi xi lanh trong động cơ nhiều xi lanh được thực hiện sau 2 vòng quay trục khuỷu. Các xi lanh (các máy) làm việc kế tiếp nhau trong một chu trình công tác. Sau mỗi chu trình công tác, mỗi máy thực hiện một lần sinh công. Các máy thực hiện sinh công theo một thứ tự nhất định gọi là thứ tự làm việc của động cơ nhiều xi lanh. Hai máy làm việc liên tiếp lệch nhau một góc quay trục khuỷu tương ứng gọi là góc lệch công tác. Góc lệch công tác được tính theo công thức sau: Trong đó: t - là ssố kỳ của động cơ i - là số xi lanh Trong hầu hết các động cơ nhiều xilanh, kích thước của các chi tiết trong một xilanh là như nhau. Việc bố trí các góc lệch công tác phải đảm bảo theo những nguyên tắc sau: - Bảo đảm cho mô men quay của động cơ trong mỗi chu trình đồng đều nhất. Theo nguyên tắc này, ở động cơ một hàng xilanh, người ta bố trí các góc lệch công tác giữa hai xilanh làm việc liên tiếp đều như nhau. - Không để tải trọng tập trung quá nhiều vào một hoặc một số cổ trục nào đó để trục có sức bền đồng đều. - Trục khuỷu phải có hình dạng động lực học hợp lý. 3.1. Lập bảng thứ tự nổ động cơ 4 xi lanh thẳng hàng * Sơ đồ kết cấu trục khuỷu Hình 2.15. Sơ đồ kết cấu trục khuỷu động cơ 4 xi lanh thẳng hàng * Bảng thứ tự làm việc của động cơ Trình tự làm việc: 1-3-4-2 hoặc 1-2-4-3 Góc lệch công tác: Bảng thứ tự làm việc: 0-1800 180-3600 3600-5400 5400-7200 Máy 1 Nổ Xả Hút Nén Máy 2 Xả Hút Nén Nổ Máy 3 Nén Nổ Xả Hút Máy 4 Hút Nén Nổ Xả 3.2. Lập bảng thứ tự nổ động cơ 6 máy thẳng hàng * Sơ đồ kết cấu trục khuỷu Hình 2.16. Sơ đồ kết cấu trục khuỷu động cơ 6 máy thẳng hàng * Bảng thứ tự làm việc của động cơ Trình tự làm việc của động cơ bốn kỳ 6 xi lanh 1-5-3-6-2-4 Góc lệch công tác: Bảng thứ tự làm việc: 0-1800 180-3600 3600-5400 5400-7200 Máy 1 Hút Nén Nổ Nổ Xả Máy 2 Hút Nén Xả Nén Máy 3 Xả Nổ Hút Nén Nổ Máy 4 Nén Hút Nổ Hút Xả Hút Máy 5 Xả Hút Nổ Nén Xả Nổ Máy 6 Nổ Nén Hút Xả 3.3. Lập bảng thứ tự nổ động cơ 8 máy thẳng hàng Động cơ 4 kỳ 8 xy lanh bố trí thẳng hàng (hình 2.17) có góc công tác giữa hai xy lanh sinh công liên tiếp nhau là góc quay của trục khuỷu. Thứ tự làm việc hợp lý của các xy lanh trong động cơ 4 kỳ 8 xy lanh bố trí thẳng hàng thường được bố trí như sau: 1 - 6 - 2 - 5 - 8 - 3 - 7 - 4 Và có sơ đồ làm việc của động cơ trong hai vòng quay của trục khuỷu thể hiện qua bảng 2.4. Hình 2.17. Sơ đồ cơ cấu trục khuỷu thanh truyền của động cơ 4 kỳ 8 xy lanh bố trí thẳng hàng Bảng thứ tự làm việc: Góc quay trục khuỷu Các xi lanh 0 90o- 180o- 270o- 360o- 450o- 540o- 630o 720o- cháy nạp thải nén nạp thải cháy nén nạp cháy thải thải cháy nén nạp cháy nén thải nạp nạp thải cháy nén thải cháy nạp nén nén nạp chải cháy nạp thải nén cháy 3.4. Lập bảng thứ tự nổ động cơ 8 máy hình chữ V Động cơ 4 kỳ 8 xy lanh bố trí chữ V có đặc điểm là các đường tâm của các xy lanh cắt đường tâm của trục khuỷu và phân bố thành hai dày dưới góc 90o. Thứ tự làm việc hợp lý của các xy lanh trong động cơ 4 kỳ 8 xy lanh bố trí chữ V thường được bố trí như sau:1- 5- 4- 2- 6- 3- 7- 8 Và cố sơ đồ làm việc của động cơ trong hai vòng quay của trục khuỷu thể hiện qua bảng thứ tự làm việc. Hình 2.18. Sơ đồ cơ cấu trục khuỷu thanh truyền động'của động cơ 4 kỳ 8 xy lanh bố trí chữ V Bảng thứ tự làm việc: 3.5. Pha phân phối khí của động cơ a. Động cơ 2 kỳ Như đã trình bày, pha phối khí đóng vai trò rất quan trọng đến việc nạp đầy thải sạch và do đó đến đặc tính của động cơ. Trong động cơ hai kỳ, vai trò của pha phối khí còn lớn hơn vì quá trình trao đổi khí diễn ra rất ngắn và phức tạp nên khó lựa chọn pha phối khí tối ưu hơn. * Pha phối khí đối xứng Pha phối khí đối xứng, hình 2.19, thuộc động cơ hai kỳ quét vòng qua cửa thải là loại động cơ hai kỳ đơn giản nhất,l4m việc chắc chắn. Các quá trình nạp thải tương ứng với các góc jn và jth có các điểm đầu và cuối quá trình đối xứng nhau qua điểm chết dưới nên có giai đoạn lọt khí làm tăng tổn thất khí quét và tổn thất hành trình. Hình 2.19: Pha phối khí đối xứng * Pha phối khí không đối xứng Để khắc phục nhược điểm của pha phối khí đối xứng, người ta thiết kế pha phối khí không đối xứng với những phương án sau. - Đặt van một chiều trên cửa quét Trên cửa quét lắp một van một chiều, hình 6-5, với cửa quét cao hơn cửa thải. Tuy nhiên, van một chiều sẽ làm tăng tổn thất ở cửa quét. Hình 2.20: Pha phối khí không đối xứng có van một chiều trên cửa quét - Đặt van xoay trên cửa thải Van xoay lắp trên cửa thải, hình 6-6, được thiết kế sao cho mở trước và đóng sau cửa quét. Hình 2.21: Pha phối khí không đối xứng có van một chiều trên cửa thải - Đặt lệch trục khuỷu Trong động cơ quét thẳng dùng piston đối đỉnh, hình 2.22, hai trục khuỷu đặt lệch nhau một góc sao cho cửa thải mở trước và đóng trước cửa nạp. Hình 2.22: Pha phối khí không đối xứng ở động cơ piton đối đỉnh - Dùng xu páp thải với các góc mở và đóng thích hợp Động cơ dùng quét thẳng qua xu páp thải có các góc mở và đóng thích hợp sẽ tạo ra pha phối khí không đối xứng tương tự như các loại trên, hình 2.23. Các phương án pha phối khí không đối xứng nêu trên đều không có giai đoạn lọt khí. Ngoài ra còn có một ưu điểm nữa là tận dụng được quán tính của khí quét để nạp thêm vì cửa nạp đóng sau cửa thải. Hình 2.23: Pha phối khí không đối xứng ở động cơ thải qua xupat b. Động cơ 4 kỳ Nói một cách lý thuyết thì các xupat phải đóng và mở vào các thời điểm khi piton đi qua các điểm chết. Trên thực tế chúng được mở sớm hơn (trước khi piton đi đến điểm chết và đóng muộn hơn khi piton đi qua điểm chết). Phần mở sớm và đóng muộn thường được tính theo góc quay tương ứng với trục khuỷu. Để đảm bảo có lượng khí nạp trong kỳ hút thì xupat nạp được mở sớm khoảng 10-20o trước khi piton lên tới điểm chết trên và nó chỉ được đóng lại khi piton đã đi qua điểm chết dưới được 10-60o. Xupat xả được mở ngay cuối kỳ nổ, khi piton còn cách điểm chết dưới khoảng 40-60o và chỉ được đóng lại khi piton đã đi qua điểm chết trên khoảng 10-20o, việc mở sớm, đóng muộn xupat xả nhằm mục đích nhanh chóng giảm áp lực khí cháy trong xylanh và nhờ đó giảm lực cản chuyển động của piton khi nó đi lên trong kỳ xả, đồng thời cũng là để có thể xả tối đa lượng khí ra ngoài. Hình 2.24: Đồ thị mô tả nguyên lý làm việc của động cơ 4 kỳ không tăng áp a) Đồ thị công ; b) Đồ thị pha Các góc đóng và mở các xupat so với các điểm chết được tính theo góc quay của trục khuỷu gọi là các pha phối khí. Để có thể dễ dàng nhận biết các pha phối khí của động cơ người ta thường thể hiện chúng dưới dạng biểu đồ pha phối khí (hình 2.24 b). Ch­¬ng 3 C¸C D¹NG MµI MßN, H¦ HáNG Vµ PH¦¥NG PH¸P SöA CH÷A 1. C¸c d¹ng mµi mßn Trong qu¸ tr×nh sö dông, c¸c bé phËn cña « t« dÇn dÇn thay ®æi tÝnh n¨ng kü thuËt. Qu¸ tr×nh thay ®æi ¸y cã thÓ tu©n theo quy luËt tù nhiªn hoÆc thay ®æi ®ét ngét kh«ng tu©n theo quy luËt. Qu¸ tr×nh thay ®æi tÝnh n¨ng kü thuËt cña c¸c bé phËn trong « t« ®Òu do sù mµi mßn c¸c bÒ mÆt lµm viÖc vµ suy gi¶m ®é bÒn do c¸c qu¸ tr×nh lý ho¸ g©y nªn. 1.1 Mµi mßn tù nhiªn Hình 3.1: Biểu đồ mài mòn tự nhiên Mßn tù nhiªn lµ qu¸ tr×nh ph¸ ho¹i dÉn dÇn bÒ mÆt ma s¸t. Nã thÓ hiÖn ë sù thay ®æi kÝch th­íc dÇn dÇn theo thêi gian. §é mµi mßn diÔn biÕn tuú thuéc thêi gian sö dông vµ ®iÒu kiÖn lµm viÖc. Tuy nhiªn qu¸ tr×nh mµi mßn tù nhiªn lu«n tu©n theo mét quy luËt, nã bao gåm ba giai ®o¹n chÝnh sau ®©y: - Giai ®o¹n I: C¸c chi tiÕt mßn nhanh do qu¸ tr×nh ma s¸t lµm ph¼ng c¸c nhÊp nh« bÒ mÆt chi tiÕt sau khi gia c«ng. Giai ®o¹n nµy gäi lµ giai ®o¹n ch¹y rµ. - Giai ®o¹n II: C¸c chi tiÕt mßn rÊt Ýt, khe hë lµm viÖc kh¸ æn ®Þnh. Giai do¹n nµy diÔn ra trong