Luận văn Nghiên cứu thiết kế mẫu động cơ 3 xylanh diesel phun gián tiếp có buồng cháy three vortex combustion (TVC), sử dụng nhiên liệu sinh học bio-Diesel (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu thiết kế mẫu động cơ 3 xylanh diesel phun gián tiếp có buồng cháy three vortex combustion (TVC), sử dụng nhiên liệu sinh học bio-Diesel (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH DIỆP NGỌC LONG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẪU ĐỘNG CƠ 3 XYLANH DIESEL PHUN GIÁN TIẾP CÓ BUỒNG CHÁY THREE VORTEX COMBUSTION (TVC), SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU SINH HỌC BIO-DIESEL. (THAM KHẢO ĐỘNG CƠ 3 XYLANH KUBOTA D1703-M-E3B) NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 S KC 0 0 4 0 6 8 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HUỲNH DIỆP NGỌC LONG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MẪU ĐỘNG CƠ 3 XYLANH DIESEL PHUN GIÁN TIẾP CÓ BUỒNG CHÁY THREE VORTEX COMBUSTION (TVC), SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU SINH HỌC BIO-DIESEL. (THAM KHẢO ĐỘNG CƠ 3 XYLANH KUBOTA D1703-M-E3B) NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM XUÂN MAI Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2013
3. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Huỳnh Diệp Ngọc Long Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 09/11/1988 Nơi sinh: Tp.Hồ Chí Minh Quê quán: Tp.Hồ Chí Minh Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 1/7 khu phố 5, tổ 43, thị trấn Hóc Môn, huyện Hóc Môn, TP.HCM Điện thoại cơ quan: Điện thoại di động : 0938022333 Fax: E-mail: huynhdiepngoclong@hvct.edu.vn II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: chính quy Thời gian đào tạo từ 08/2006 đến 04/ 2011 Nơi học (trường, thành phố): trường đại học Giao Thông Vận Tải TP.HCM Ngành học: Cơ Khí Ô tô Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: “Nghiên cứu, phân tích, so sánh và đánh giá hệ thống phun xăng điện tử trên các dòng xe ô tô con của Hàn Quốc (Hyundai – Kiv – Daewoo).” Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: tháng 3 năm 2011, trường đại học Giao Thông Vận Tải TP.HCM. Người hướng dẫn: Ths. Cao Đào Nam III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Trường cao đẳng nghề Kỹ 10/2012 đến nay Giáo viên Thuật Công Nghệ TP.HCM i
4. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Huỳnh Diệp Ngọc Long ii
5. LỜI CẢM TẠ Trong suốt thời gian 2 năm học tập và nghiên cứu tại trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, nhận được sự hướng dẫn tận tình của các quý thầy cô và các điều kiện học tập thuận lợi của quý trường tôi đã tiếp thu được nhiều kiến thức hữu ích phục vụ cho quá trình làm việc và nghiên cứu của mình sau này. Luận văn được hoàn thành ngoài sự cố gắng của bản thân còn có sự giúp đỡ và đóng góp của nhiều cá nhân và tổ chức. Qua đây tôi xin gửi lời cám ơn đến các cá nhân và tổ chức đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin cảm ơn ban giám hiệu trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi theo học lớp cao học chuyên ngành khai thác và bảo trì ô tô - máy kéo. Xin cảm ơn đến quý Thầy Cô tham gia giảng dạy lớp cao học ô tô niên khoá 2011-2013 B đã trang bị cho tôi nhiều kiến thức nền tảng giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Xin cảm ơn thầy PGS.TS Phạm Xuân Mai đã hướng dẫn,chỉ đạo về ý tưởng, phương hướng, nội dung và có những lời khuyên đúng lúc. Xin cảm ơn các Thầy phản biện đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu giúp tôi hoàn thiện nội dung luận văn. Xin cảm ơn anh Bình, anh Dương, công ty VCAM TECH CO.LTD, đã hỗ trợ kỹ thuật để Scan 3D động cơ mô hình thử nghiệm trong đề tài. Xin cám ơn các thầy cô trong Khoa kỹ thuật giao thông, trường đại học Bách Khoa thành phố HCM, xưởng thí nghiệm động cơ, đã tạo điều kiện thuận lợi về trang thiết bị trong quá trình nghiên cứu đề tài. Mặc dù rất nỗ lực, nhưng do kiến thức còn hạn chế, thời gian có hạn và thiết bị hỗ trợ thiếu thốn nên khó tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong Quý Thầy Cô và các bạn góp ý thêm để đề tài nghiên cứu này sớm được áp dụng vào thực tế. Học viên thực hiện Huỳnh Diệp Ngọc Long iii
6. Tóm tắt Dưới áp lực của việc tìm kiếm nhiên liệu thay thế nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt cũng như giảm mức ảnh hưởng tới môi trường , nhiên liệu sinh học chính là một trong những lựa chọn ưu tiên hàng đầu.Biodiesel hay còn gọi là diesel sinh học có nguồn gốc từ động thực vật có tiềm năng thay thế dầu diesel dùng cho các phương tiện cơ giới sản xuất.Các nhà khoa học hiện nay đã và đang dựa vào những đặc điểm của Biodiesel để nghiên cứu cải tiến động cơ nhằm giúp đưa diesel sinh học gần gũi với thực tế hơn.Chính vì vậy, luận văn với chủ để: “Nghiên cứu thiết kế động cơ sử dụng nhiên liệu sinh học Biodiesel” đã được thực hiện. Nội dung chính của luận văn là dựa trên động cơ mẫu KUBOTA D1703 thiết kế một động cơ sử dụng nhiên liệu Biodiesel .Áp dụng kĩ thuật thiết kế ngược, mô phỏng bằng phần mềm CATIA và thực hiện tính toán bền theo phương pháp phần tử hữu hạn bằng chương trình ANSYS, động cơ được thiết kế với buồng cháy xoáy lốc 3 dòng xoáy đáp ứng yêu cầu khắc phục những nhược điểm của nhiên liệu Biodiesel như hòa trộn kém do khối lượng riêng và độ nhớt lớn, tính ăn mòn cao. Qua đó đề tài giúp nâng cao tính khả thi trong việc ứng dụng nhiên liệu Biodiesel nhiều hơn vào thực tế. iv
7. Abstract Under the pressure of finding out a fuel to replace the fossil fuel which its resource becomes too low and reducing the effect to the environment, biofuel is one of the priority choices. Biodiesel which is made of animal fat or vegetable oil is potential to replace Diesel oil using in mechanical facilities and manufactures .Many scientists who have been researched and improved the engines thank to the features of Biodiesel help it to become more clearly in reality.Consequently,the thesis with subject “Research and design an engine using Biodiesel” was finished.The substance of this thesis is to express the design of an engine using Biodiesel based on the model engine KUBOTA D1703.Applying reverse engineering application, simulating by CATIA program and calculating stiffness using finite element method with ANSYS, the engine is designed with the three vortexs combustion to adapt the demand which is overcome the disadvantages of Biodiesel such as bad mixture cause of the large density and viscosity,the hight corrosion Hence, the thesis helps to increase the feasibility of applying Biodiesel fuel in real life v
8. MỤC LỤC Trang tựa trang Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách các chữ viết tắt x Danh sách các hình xi Danh sách các bảng xvi Chƣơng 1 : TỔNG QUAN 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1 1.1.1. Tình hình khai thác động cơ đốt trong tại Việt Nam 1 1.1.2. Công nghiệp máy động lực tại Việt Nam 5 1.1.3. Nhu cầu động cơ 3 xylanh tại Việt Nam 9 1.1.4. Nhiên liệu thay thế 10 1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về đ ộng cơ 3 xy lanh sử duṇ g nhiên liêụ sinh hoc̣ . 12 1.2.1. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 12 1.2.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước 14 1.3. Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu của đề tài. 16 1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu 16 vi
9. 1.3.2. Đối tượng nghiên cứu 16 1.4. Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài 16 1.4.1. Nhiệm vụ của đề tài 16 1.4.2. Giới hạn của đề tài 17 1.5. Phương pháp nghiên cứu 17 1.6. Giá trị của đề tài 18 Chƣơng 2 : THIẾT KẾ MẪU ĐỘNG CƠ BẰNG KỸ THUẬT THIẾT KẾ NGƢỢC 19 2.1. Quy trình thiết kế mẫu động cơ. 19 2.2. Giới thiệu kỹ thuật thiết kế ngược (reverse engineering). 19 2.2.1. Mở đầu 19 2.2.2. Vì sao phải thiết kế ngược 20 2.2.3. Quy trình kỹ thuật thiết kế ngược 21 2.2.4. Danh mục chi tiết chính của động cơ đã được quét 3D 25 2.3. Giới thiệu phần mềm Catia. 26 2.3.1. Lịch sữ ra đời 26 2.3.2. Tính năng của phần mềm Catia. 27 2.3.3. Thiết kế 5 chi tiết động cơ mẫu bằng phần mềm Catia. 30 2.4. Kết luận. 43 Chƣơng 3 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ. 44 3.1. Tính toán nhiệt động cơ 44 3.1.1. Mục đích tính toán nhiệt. 44 3.1.2. Các thông số kết cấu. 44 vii
10. 3.1.3. Các thông số cần thiết cho quá trình tính toán nhiệt. 45 3.1.4. Tính toán các quá trình 48 3.1.5. Tính toán các thông số đặc trưng của chu trình. 55 3.1.6. Tính toán các thông số kết cấu của động cơ. 56 3.1.7. Vẽ đồ thị công chỉ thị. 57 3.2. Tính toán động học và động lực học cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền 60 3.2.1. Tính toán động học. 60 3.2.2. Tính toán động lực học. 65 Chƣơng 4 : TÍNH TOÁN SỨC BỀN CÁC CHI TIẾT BẰNG PHẦN MỀM ANSYS. 79 4.1. Quy trình tính toán sức bền 79 4.2. Giới thiệu chung về phương pháp phần tử hữu hạn (FEA). 79 4.3. Giới thiệu chung về phần mềm tính toán sức bền Ansys 81 4.3.1. Ứng dụng của phần mềm Ansys trong lĩnh vực công nghiệp. 82 4.3.2. Cấu trúc bài toán trong phần mềm Ansys. 85 4.3.3. Quy trình phân tích và mô phỏng 86 4.3.4. Kết quả thực hiện. 89 4.4. Kết luận 115 Chƣơng 5 : THIẾT KẾ CẢI TIẾN ĐỘNG CƠ MẪU SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU BIODIESEL 116 5.1. Giới thiệu về Biodiesel 116 5.2. Đặc điểm của động cơ mẫu. 117 5.3. Vấn đề hòa trộn Biodiesel trên động cơ. 119 5.4. Vấn đề hòa trộn Biodiesel trên động cơ có buồng cháy TVC. 123 viii
11. 5.5. Nghiên cứu cải tiến động cơ 125 5.5.1. Cách nhiệt cho buồng cháy xoáy lốc 126 5.5.2. Cải tiến đỉnh piston 127 5.5.3. Sử dụng thêm các cửa buồng cháy phụ 128 5.5.4. Đề suất cải tiến 129 5.5.5. Thiết kế cải tiến buồng cháy phụ trên phần mềm Catia 130 5.6. Kết luận 133 Chương 6. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 134 6.1. Tóm tắt kết quả đề tài 134 6.2. Đánh giá kết quả của đề tài 136 6.3. Đề nghị hướng phát triển của đề tài 136 KẾ HOẠCH DỰ KIẾN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 138 PHỤ LỤC 139 TÀI LIỆU THAM KHẢO 149 ix
12. DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ATDC After top dead center BDF Biodiesel Fuel BTDC Before top dead center CAD computer-aided design IDI Indirect injection TVC Thee Vortex Combustion TDC Top Dead Centre NURBS Non-uniform rational B-spline x
13. DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1 : Thị phần động cơ phục vụ cho nông nghiệp Việt Nam. 6 Hình 1.2 : Thị phần động cơ 3 xylanh 30-50 Hp trong tổng số động cơ nhiều xy lanh từ 20 – 90 Hp 10 Hình 1.3 : Lượng khí thải trung bình của nhiên liệu Biodiesel khi sử dụng trên động cơ diesel 11 Hình 2.1 : Quy trình thiết kế kết cấu động cơ Kubota D1703 19 Hình 2.2 : Các giai đoạn của kỹ thuật thiết kế ngược 21 Hình 2.3 : Máy quét 3D Kreon Zephyr KZ50 23 Hình 2.4 : Các giai đoạn quét và xử lý đầu người. 24 Hình 2.5 : Quá trình phay mẫu mặt người trên máy phay CNC 25 Hình 2.6 : Mô hình sản phẩm catia 28 Hình 2.7 : Mô hình tạo bằng Mechanical Design 28 Hình 2.8 : Mô hình tạo bằng Shape Design and Styling 29 Hình 2.9 : Mô hình hóa vật thể 29 Hình 2.10 : Thân máy của động cơ mẫu sau khi thiết kế 3D 32 Hình 2.11 : Nắp máy của động cơ mẫu sau khi thiết kế 3D 32 Hình 2.12 : Bản vẽ chi tiết kết cấu thân máy 33 Hình 2.13 : Bản vẽ chi tiết kết cấu nắp máy. 34 Hình 2.14 : Buồng cháy TVC động cơ mẫu sau khi thiết kế 3D 35 xi
14. Hình 2.15 : Bản vẽ chi tiết kết cấu buồng cháy TVC động cơ mẫu 36 Hình 2.16 : Trục khuỷu của động cơ mẫu sau khi thiết kế 3D 37 Hình.2.17 : Bản vẽ chi tiết kết cấu trục khuỷu động cơ mẫu 38 Hình 2.18 : Thanh truyền của động cơ mẫu sau khi thiết kế 3D. 39 Hình 2.19 : Bản vẽ chi tiết kết cấu thanh truyền động cơ mẫu 40 Hình 2.20 : Piston của động cơ mẫu sau khi thiết kế 3D 41 Hình 2.21 : Bản vẽ chi tiết kết cấu piston động cơ mẫu 42 Hình 3.1 : Đồ thị đặc tính ngoài động cơ 60 Hình 3.2 : Giải x bằng phương pháp dùng đồ thị Brich 62 Hình 3.3 : Đồ thị vận tốc 63 Hình 3.4 : Giải gia tốc J bằng đồ thị Tôlê 65 Hình 3.5 : Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền 66 Hình 3.6 : Sơ đồ tính toán lực của phần khối lượng chuyển động quay 67 Hình 3.7 : Khai triển các đồ thị 69 Hình 3.8 : Đồ thị T, N, Z 70 Hình 3.9 : Đồ thị  T 71 Hình 3.10 : Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 73 Hình 3.11 : Đồ thị khai triển Q - của chốt khuỷu 74 Hình 3.12 : Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền 77 Hình 3.13 : Đồ thị mài mòn chốt khuỷu 78 Hình 4.1 : Quy trình tính toán sức bền các chi tiết 79 Hình 4.2 : Phân tích cấu trúc sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn 80 Hình 4.3 : Phân tích áp lực không khí trên mô hình máy bay. 83 xii
15. Hình 4.4 : Dòng khí chuyển động qua hệ thống làm mát động cơ. 84 Hình 4.5 : Dòng khí chuyển động trong xe. 84 Hình 4.6 : Ảnh hưởng của dòng chảy lên thành tàu 85 Hình 4.7 : Quy trình phân tích bài toán tiến hành theo ba giai đoạn chính 86 Hình 4.8 : Tiến hành tạo mô hình đối xứng ¼ từ cấu trúc ban đầu 87 Hình 4.9 : Công cụ quản lý chất lượng phần tử trong Hyper Mesh 87 Hình 4.10 : Cấu trúc hình học phần tử Solid185 88 Hình 4.11 : Mô hình thanh truyền sau khi chia lưới đối xứng theo mặt phẳng XY và XZ. Import vào ANSYS APDL 88 Hình 4.12 : Phổ chuyển vị tổng của chi tiết thanh truyền khi chịu nén 90 Hình 4.13 : Ứng suất Von Misses khi chịu nén. 90 Hình 4.14 : Ứng suất Von Misses dọc theo chiều dài thanh truyền. 97 Hình 4.15 : Phổ chuyển vị tổng của chi tiết thanh truyền khi chịu kéo. 92 Hình 4.16 : Ứng suất Von Misses khi chịu kéo. 93 Hình 4.17 : Ứng suất Von Misses dọc theo chiều dài thanh truyền. 93 Hình 4.18 : Phổ chuyển vị tổng của chi tiết thanh truyền khi chịu kéo. 94 Hình 4.19 : Ứng suất Von Misses khi chịu kéo. 95 Hình 4.20 : Ứng suất Von Misses dọc theo chiều dài thanh truyền. 95 Hình 4.21 : Mô hình Piston sau khi chia lưới và import vào ANSYS. 96 Hình 4.22 : Chuyển vị tổng của Piston khi chịu lực khí thể. 97 Hình 4.23 : Ứng suất Von Misses khi chịu lực khí thể 97 Hình 4.24 : Chuyển vị tổng của Piston khi chịu lực quán tính. 98 Hình 4.25 : Ứng suất Von Misses khi chịu lực quán tính 99 xiii
16. Hình 4.26 : Tải phân bố trên chốt khuỷu. 100 Hình 4.27 : Mô hình đối xứng ¼ má khuỷu thứ 2. 101 Hình 4.28 : Tải trọng phân bố trên ¼ bề mặt chốt khuỷu. 101 Hình 4.29 : Phân bố ứng suất VonMisses trên trục khuỷu. 102 Hình 4.30 : Phân bố chuyển vị trên trục khuỷu. 102 Hình 4.31 : Biểu đồ ứng suất dọc theo biên dạng má khuỷu trường hợp khởi động. 103 Hình 4.32 : Tải trọng phân bố trên ¼ chốt khuỷu 104 Hình 4.33 : Phân bố ứng suất VonMisses trên trục khuỷu. 104 Hình 4.34 : Phân bố chuyển vị trên trục khuỷu. 105 Hình 4.35 : Tải trọng phân bố trên ¼ chốt khuỷu 106 Hình 4.36 : Tải trọng phân bố trên ¼ chốt khuỷu 107 Hình 4.37 : Phân bố ứng suất VonMisses trên trục khuỷu. 107 Hình 4.38 : Phân bố chuyển vị trên trục khuỷu. 108 Hình 4.39 : Biểu đồ ứng suất dọc theo biên dạng má khuỷu trường hợp lực ngang lớn nhất. 109 Hình 4.40 : Mô hình buồng cháy chính trong môi trường Catia. 110 Hình 4.41 : Mô hình buồng cháy chính sau khi Mesh và Preprocessor. 110 Hình 4.42 : Các quá trình của buống cháy 1, 2, 3 theo góc quay trục khuỷu. 111 Hình 4.43 : Vị trí đặt tải áp suất phân bố đều trong thành các xi lanh. 112 Hình 4.44 : Phân bố chuyển vị nhìn theo mặt cắt ngang lốc máy. 113 Hình 4.45 : Phân bố ứng suất nhìn theo mặt cắt ngang lốc máy. 113 Hình 4.46 : Phân bố chuyển vị theo mặt cắt ngang lốc máy phía đối diện. 114 Hình 4.47 : Phân bố ứng suất nhìn theo mặt cắt ngang lốc máy phía đối diện. . 114 xiv
17. Hình 5.1:Kết cấu của buồng cháy three vortexs combustion động cơ D1703 117 Hình 5.2 : Quá trình hình thành hỗn hợp trong buồng cháy three vortexs combustion 118 Hình 5.3 : Sự thay đổi của kim phun sau khi test 122 Hình 5.4 : Sự thay đổi của piston sau khi test 122 Hình 5.5 : Sự thay đổi của xupap sau khi test 122 Hình 5.6 : Mô hình buồng cháy Three Vortex 123 Hình 5.7 : Minh họa động học chuyển động của dòng khí trong buồng cháy xoáy lốc 124 Hình 5.8 : Kết cấu đỉnh piston sử dụng trong buồng cháy three vortex 125 Hình 5.9 : Kết cấu cách nhiệt của buồng cháy xoáy lốc 126 Hình 5.10 : Kết cấu biên dạng đỉnh piston 127 Hình 5.11 : Kết cấu phần lõm đỉnh piston 127 Hình 5.12 : Sử dụng 2 cửa buồng cháy phụ đối xứng 128 Hình 5.13 : Sử dụng 2 cửa buồng cháy phụ nghiêng. 129 Hình 5.14 : Các dạng cửa buồng cháy. 129 Hình 5.15 : Bản vẽ kết cấu buồng cháy cải tiến [a]. 130 Hình 5.16 : Bản vẽ kết cấu buồng cháy cải tiến [b]. 131 Hình 5.17 : Bản vẽ kết cấu buồng cháy cải tiến [c]. 131 Hình 5.18 : Bản vẽ kết cấu buồng cháy cải tiến [d]. 132 Hình 5.19 : Bản vẽ kết cấu buồng cháy cải tiến [e]. 132 Hình 5.20 : Bản vẽ kết cấu buồng cháy cải tiến [f]. 133 xv
18. DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 1.1 : Nguồn động lực dùng trong nông nghiệp nông thôn 2 Bảng 1.2 : Thống kê cơ giới hóa trong nông nghiệp 3 Bảng 1.3 : Thống kê cơ giới hóa trong ngành lâm nghiệp 3 Bảng 1.4 : Thống kê cơ giới hóa trong ngành thủy hải sản 4 Bảng 1.5 : Mức độ đầu tư phương tiện vận tải (PTVT) ở khu vực nông thôn của các vùng 4 Bảng 1.6 : Dãy công suất động cơ và cỡ lực kéo ở móc máy kéo 5 Bảng 2.1 : Danh mục Scan 3D các chi tiết chính 25 Bảng 2.2 : Thuộc tính của Gang và Hợp Kim Nhôm 31 Bảng 3.1 : Các thông số kỹ thuật của động cơ cần thiết kế 45 Bảng 3.2 : Thành phần C, H, O trong 1kg nhiên liệu 46 Bảng 5.1 : Thông số cấu trúc cần phân tích 130 xvi
19. Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1.1.1 Tình hìnhkhai thác động cơ đốt trong tại Việt Nam Ở Việt Nam, động cơ đốt trong được sử dụng rất phổ biến nhằm phục vụ cho các mục đích : - Động cơ sử dụng cho ô tô - Động cơ tĩnh tại kéo máy phát điện, máy bơm nước . - Cơ giới hoá khâu làm đất, thu hoạch nông sản. - Máy chế biến nông sản có sử dụng động cơ đốt trong. - Xe cơ giới nông thôn, tàu thuyền cơ giới nông thôn. Qua đó ta thấy được động cơ đốt trong tại Việt Nam được sử dụng chính vào mục đích nông nghiệp. Mặc khác đất nước ta vốn là một đất nước nông nghiệp. Vì vậy trong chiến lược phát triển kinh tế nhằm đẩy nhanh mục tiêu công nghiệp hoá, hiện đại hóa đất nước, việc phát triển nền sản xuất nông nghiệp là một mục tiêu và yêu cầu quan trọng. Trong tình hình nguồn lao động trong lĩnh vực nông nghiệp ngày càng chuyển sang các lĩnh vực khác, nên chúng ta phải nhanh chóng ứng dụng những tiến bộ khoa học và công nghệ, đẩy mạnh điện khí hoá và cơ giới hoá nhằm tăng diện tích khai thác, tăng sản lượng tiêu thụ và năng suất đáp ứng nhu cầu trong nước cũng như xuất khẩu. Để phát triển nhanh nền kinh tế nông nghiệp, viêc tăng tỉ lệ cơ giới hoá là một trong những nhiệm vụ quan trọng. Và để tăng tỉ lệ cơ giới hoá thì việc sử dụng động cơ đốt trong cũng chiếm một phần rất lớn. 1
20. Theo Tổng cục Thống kê tính đến năm 2011 cả nước đã trang bị: 15.500 máy kéo, máy cày lớn (trên 35 HP); 207.112 máy kéo, máy cày trung (từ 12 – 35 HP); và 275.131 máy kéo, máy cày nhỏ (< 12 HP); 40.146 ô tô vận tải hành khách và hàng hóa; 175.189 động cơ điện; 126.704 máy phát điện; 281.049 động cơ chạy xăng, diesel; 6.282 tàu thuyền dịch vụ thủy sản có động cơ; 5325 tàu thuyền vận tải hành khách; 142183 tàu thuyền vận tải hàng hóa; 231069 máy tuốt lúa có động cơ; 58914 lò, máy sấy sản phẩm nông lâm thủy sản; 204654 máy chế biến lương thực; 551508 bình phun thuốc trừ sâu có động cơ; 1932349 máy bơm nước dùng cho SXNLTS; 62364 máy chế biến thức ăn gia súc; 5774 máy chế biến thức ăn thủy sản; 25712 máy giàn gieo sạ; 13109 máy gặt đập liên hợp; 62045 máy gặt khác. Tổng công suất nguồn động lực theo Bảng 1.1[1] Bảng 1.1 : Nguồn động lực dùng trong nông nghiệp nông thôn Máy kéo, Máy kéo, Máy kéo, PTVT vận Canh tác trên đồng Động cơ, PTVT vận Năm máy cày máy cày máy cày chuyển ruộng, đất trồng cây máy phát chuyển trên 2011 lớn 35 trung nhỏ dưới trên lâm nghiệp và thủy điện đưởng thủy HP 12-35HP 12HP đường bộ sản Số lượng 15500 207112 275131 456238 40146 153790 3147498 (cái) Nguồn: Tổng cục Thống kê, 2011 Trong đó mức độ cơ giới hóa trong nông thôn được thống kê cụ thể như sau : Cơ giới hóa trong nông nghiệp : Các khâu công tác trong khu vưc nông nghiệp đặc biệt là trong ngành trồng lúa nước ở cả 3 vùng đồng bằng sông Hồng, đồng bằng sông Cửu Long và các tỉnh Đông Nam Bộ ngày càng được cơ giới hóa và trang bị các máy móc phục vụ cho nhu cầu của các khâu công tác ở từng thời kỳ như : làm đất, gieo cấy và thu hoạch. . 2
21. Bảng 1.2 : Thống kê cơ giới hóa trong ngành nông nghiệp. Máy kéo, PTVT vận Máy kéo, Máy kéo, Động cơ, Canh tác trên Năm máy cày chuyển máy cày máy cày trung máy phát đất trồng cây nhỏ dưới trên 2011 lớn 35 HP 12-35HP điện nông nghiệp 12HP đường bộ Số lượng 15311 206035 272791 531277 58002 2926174 (cái) Nguồn: Tổng cục Thống kê, 2011 Cơ giới hóa trong ngành lâm nghiệp : Cơ giới hóa tập trung vào lĩnh vực canh tác, trồng mới (làm đất, tạo bầu cây giống ). Trong khai thác rừng trồng, mặc dù sản lượng không lớn, nhưng về cơ bản được tiến hành bằng máy như các khâu: chặt cây, bốc xếp, vận chuyển . Áp dụng dây chuyền sơ chế tại cửa rừng nhằm nâng cao tỉ lệ thu hồi gỗ và giảm giá thành trong khâu vận chuyển. Bảng 1.3 : Thống kê cơ giới hóa trong ngành lâm nghiệp. Canh tác Máy kéo, Máy kéo, Máy kéo, PTVT vận Lò máy Máy bơm Động cơ, trên đất Năm máy cày máy cày máy cày chuyển sấy sản nước dùng máy phát trồng cây lớn 35 trung nhỏ dưới trên phẩm cho sản xuất 2011 điện lâm HP 12-35HP 12HP đường bộ lâm sản lâm sản nghiệp Số lượng 75 212 693 1927 1250 2728 2134 172 (cái) Nguồn: Tổng cục Thống kê, 2011 Cơ giới hóa trong ngành khai thác thủy hải sản : Khai thác thủy hải sản ở nước ta đã được cơ giới hóa, năng suất lao động cao, đặc biệt là khi chuyển ngư trường. Đến năm 2011, trong số 28 tỉnh, thành phố ven biển được trang bị 19179 phương tiện khai thác và vân chuyển trên đường thủy, thì phần lớn trang bị động cơ, máy phát điện để phục vụ cho việc đánh bắt khai thác và vân chuyển. Bảng 1.4 tổng hợp mức độ trang bị tàu thuyền đã được khai thác thủy hải sản . 3