Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L MỤC LỤC Trang Lời nói đầu .5 Mục đích ý nghĩa đề tài Giới thiệu chung hệ thống làm mát động .7 2.1 Hệ thống làm mát 2.1.1 Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi: 2.1.2 Hệ thống làm mát nước kiểu đối lưu tự nhiên: 2.1.3 Hệ thống làm mát nước tuần hoàn cưỡng bức: 2.1.3.1 Hệ thống làm mát cưỡng tuần hồn kín vịng: 10 2.1.3.2 Hệ thống làm mát cưỡng tuần hồn hai vịng: 11 2.1.3.3 Hệ thống làm mát vòng hở: 12 2.2 Hệ thống làm mát nhiệt độ cao 13 2.2.1 Hệ thống làm mát cưỡng nhiệt độ cao kiểu bốc bên ngoài: 13 2.2.2 Hệ thống làm mát cưỡng nhiệt độ cao có lợi dụng nhiệt nước nhiệt khí thải: 14 2.3 Kết cấu cụm chi tiết hệ thống làm mát nước .15 2.3.1 Kết cấu két làm mát 15 2.3.2 Kết cấu bơm nước .19 2.3.2.1 Bơm ly tâm 19 2.3.2.2 Bơm piston 21 2.3.2.3 Bơm bánh 21 2.3.2.4 Bơm cánh hút 22 2.3.2.5 Bơm guồng 24 2.3.3 Kết cấu quạt gió .25 2.3.4 Van nhiệt 26 2.4 Hệ thống làm mát động khơng khí (gió) .28 2.4.1 Hệ thống làm mát khơng khí kiểu tự nhiên: 28 2.4.2 Hệ thống làm mát khơng khí kiểu cưỡng bức: 28 2.5 So sánh ưu khuyết điểm kiểu làm mát nước kiểu làm mát khơng khí 29 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L Giới thiệu khái quát động YC4G170-20 .30 3.1 Nguyên lý làm việc kết cấu động 32 3.2 Cơ cấu trục khuỷu truyền 34 3.3 Cơ cấu phân phối khí 38 3.4 Hệ thống nhiên liệu động YC4G170-20 39 3.5 Hệ thống bôi trơn động YC4G170-20 .40 3.6 Hệ thống tăng áp động YC4G170-20 41 3.7 Tính tốn nhiệt động YC4G170-20 42 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 54 4.1 Sơ đồ, mục đích, yêu cầu hệ thống làm mát 54 4.1.1 Sơ đồ hệ thống làm mát: 54 4.1.2 Mục đích hệ thống làm mát: 54 4.1.3 Yêu cầu hệ thống làm mát: 55 4.2 Các nhiệm vụ hệ thống làm mát 55 4.2.1 Làm mát động máy nén khí 55 4.2.2 Làm mát dầu bôi trơn .55 4.3 Các phận môi chất làm mát động YC4G170-20 55 4.3.1 Két làm mát: 55 4.3.1.1 Công dụng yêu cầu: 55 4.3.1.2 Kết cấu nguyên lý làm việc: .56 4.3.2 Nắp két: 57 4.3.2.1 Công dụng yêu cầu: 57 4.3.2.2 Kết cấu nguyên lý làm việc: .57 4.3.3 Bơm nước: .58 4.3.3.1 Công dụng yêu cầu: 58 4.3.3.2 Kết cấu nguyên lý làm việc: .58 4.3.4 Van nhiệt 60 4.3.4.1 Công dụng yêu cầu: 60 4.3.4.2 Kết cấu nguyên lý hoạt động 61 4.3.5 Quạt gió 62 4.3.5.1 Công dụng yêu cầu: 62 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L 4.3.5.2 Kết cấu nguyên lý làm việc: .62 4.3.6 Dung môi làm mát 63 Tính tốn kiểm nghiệm nhiệt két làm mát động YC4G170-20 63 5.1 Tổng quan lý thuyết truyền nhiệt qua vách có cánh .63 5.2 Các thông số két nước, bơm nước quạt gió .66 5.2.1 Quạt gió 66 5.2.2 Két nước 66 5.2.3 Bơm nước 66 5.3 Tính kiểm nghiệm quạt gió, bơm nước két nước 67 5.3.1 Tính kiểm nghiệm quạt gió 67 5.3.2 Tính tốn thơng số kiểm tra két nước 71 5.3.3 Tính kiểm nghiệm bơm nước 73 5.4 Tính tốn lượng nhiệt động YC4G170-20 trao đổi qua hệ thống làm mát 75 5.4.1 Xác định lượng nhiệt động truyền cho nước làm mát 75 5.4.2 Xác định lượng nhiệt két làm mát truyền môi trường 77 Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục sửa chữa hệ thống làm mát 80 6.1 Các hư hỏng cách khắc phục sửa chữa 80 6.1.1 Két làm mát: 81 6.1.2 Nắp két: 81 6.1.3 Bơm nước: .82 6.1.4 Van nhiệt: 82 6.1.5 Quạt gió: 82 6.1.6 Dung môi làm mát: 83 6.2 Các phương pháp kiểm tra hư hỏng hệ thống làm mát .83 6.2.1 Kiểm tra bổ sung nước làm mát: 83 6.2.2 Kiểm tra tượng rò rỉ nước hệ thống làm mát: 83 6.2.3 Kiểm tra tượng tắc két nước: 84 6.2.4 Kiểm tra van nhiệt: 84 6.2.5 Kiểm tra, điều chỉnh truyền đai: 85 6.2.6 Thông rửa hệ thống làm mát: 85 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L 6.3 Các phương pháp cấp, xả nước hệ thống làm mát 86 6.3.1 Cấp nước làm mát: 86 6.3.2 Xả nước làm mát: .87 Kết luận 88 Tài liệu tham khảo 89 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L Lời nói đầu Trong năm gần ngành công nghiệp ô tô nước ta tăng dần tỉ lệ nội địa hóa sản phẩm để phát triển cơng nghệ Do tình hình kinh tế phát triển nhanh, nhu cầu vận chuyển hành khách ngày tăng, việc sản xuất lắp ráp xe khách công ty trách nhiệm hữu hạn sản xuất lắp ráp ôtô Chu Lai Trường Hải trọng Trong dòng xe vừa đóng THACO JB86L, THACO JB86SL THACO JB70 loại xe THACO JB86L thị trường nước ưa chuộng Vì vậy, việc tìm hiểu tính kỹ thuật xe hệ thống động vấn đề không phần quan trọng sinh viên thuộc chuyên ngành Cơ Khí Động Lực, Khoa Cơ Khí Giao Thơng Do đó, em chọn đề tài “Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe bus THACOJB86L” Đây loại động công ty trách nhiệm hữu hạn sản xuất lắp ráp ôtô Chu Lai Trường Hải sử dụng xe bus THACO JB86L 35 chỗ ngồi Do kiến thức hạn chế, tài liệu tham khảo cịn điều kiện thời gian khơng cho phép nên đồ án tốt nghiệp em không tránh khỏi thiếu sót, kính mong thầy môn bảo để đồ án em hoàn thiện Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Trần Thanh Hải Tùng, thầy giáo TS Dương Việt Dũng, thầy cô giáo môn bạn giúp em hoàn thành đồ án Đà Nẵng, ngày 27 tháng 05 năm 2008 Sinh viên thực Trương Văn Phụng Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L Mục đích ý nghĩa đề tài Để cho động hoạt động hiệu quả, hệ thống động hệ thống nhiên liệu, hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát… phải làm việc cách ổn định Ngoài ra, làm việc hệ thống có tác động lớn cơng suất, tuổi thọ, hiệu suất làm việc động Hệ thống làm mát hệ thống quan trọng động Mục đích đề tài là: - Hiểu rõ phương án làm mát cho động động đốt trong; - Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20, phương pháp kiểm tra, sửa chữa hệ thống làm mát; - Vận dụng lý thuyết truyền nhiệt, tính tốn kiểm tra nhiệt két làm mát theo thông số thực tế rút nhận xét Với mục đích trên, đề tài có ý nghĩa không phần quan trọng sinh viên ngành Cơ khí Động Lực Thơng qua việc làm đề tài góp phần cho sinh viên củng cố lại kiến thức học tập cho sinh viên cách nghiên cứu làm việc độc lập tạo điều kiện thuận lợi cho công việc sau người kỹ sư tương lai Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L Giới thiệu chung hệ thống làm mát động Trong trình làm việc động cơ, nhiên liệu cháy xilanh động có nhiệt lượng lớn tỏa ra, phần chuyển thành cơng, phần cịn lại tỏa mơi trường bên ngồi, chi tiết tiếp xúc với khí cháy tiếp nhận (xilanh, piston, nắp xilanh, xupáp, vòi phun ), mặt khác có nhiệt lượng sinh ma sát bề mặt làm việc chi tiết động Do đó, khơng làm mát hay làm mát không đủ, chi tiết nóng lên, nhiệt độ cho phép, gây nhiều tác hại như: ứng suất nhiệt lớn, sức bền giảm, dẫn đến phá hỏng chi tiết, giảm chất lượng bôi trơn, giảm hiệu suất, công suất động Vì vậy, cần làm mát động khơng khí hay nước (chất lỏng).Với hệ thống làm mát kiểu nào, cần phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật sau: - Bảo đảm động làm việc tốt chế độ làm việc điều kiện khí hậu điều kiện đường sá (đối với động đặt xe); - Tiêu hao công suất cho việc làm mát phải tương đối bé; - Kết cấu hệ thống làm mát phải gọn nhẹ, đơn giản, dễ chế tạo lắp ráp, sửa chữa; - Vật liệu phải đảm bảo truyền nhiệt tốt rẻ tiền 2.1 Hệ thống làm mát Hệ thống làm mát nước chia nhiều kiểu khác như: làm mát nước kiểu bốc hơi, kiểu đối lưu tự nhiên, kiểu cưỡng kiểu hở Mỗi kiểu làm mát có ưu nhược điểm khác thích hợp cho điều kiện làm việc động 2.1.1 Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi: Hệ thống làm mát nước kiểu bốc loại đơn giản Hệ thống không cần bơm, quạt Bộ phận chứa nước có hai phần: khoang nước bao quanh thành xilanh, khoang nắp xilanh thùng chứa nước bay phía Sơ đồ nguyên lý hệ thống sau: Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L Hình 2-1 Hệ thống làm mát nước kiểu bốc 1- Khoang chứa nước bốc hơi; 2- Thùng nhiên liệu; 3- Nắp xilanh; 4- Thân máy; 5Xi lanh; 6- Thanh truyền; 7- Hộp cacte chứa dầu Khi động làm việc, nước nhận nhiệt buồng cháy, sơi, tạo thành bọt nước, lên mặt thống thùng chứa để bốc ngồi khí trời Nước nguội thùng chứa có tỉ trọng lớn nên có xu hướng xuống dưới, điền chỗ cho nước nóng lên, tạo thành dịng đối lưu tự nhiên Căn vào nhiệt lượng động để thiết kế hệ thống kiểu bốc Với cách làm mát cách bốc nước, lượng nước thùng giảm nhanh, cần phải bổ sung nước thường xuyên kịp thời Vì vậy, kiểu làm mát khơng thích hợp cho động dùng phương tiện vận tải mà thường dùng cho động đốt kiểu xilanh nằm ngang máy nông nghiệp cỡ nhỏ 2.1.2 Hệ thống làm mát nước kiểu đối lưu tự nhiên: Trong hệ thống làm mát kiểu này, nước lưu động tuần hoàn nhờ chênh lệch áp lực hai cột nước nóng lạnh mà khơng cần bơm Cột nước nóng động cột nước nguội thùng chứa két nước Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L Hình 2-2: Hệ thống làm mát nước kiểu đối lưu tự nhiên 1- Thân máy; 2- Xilanh; 3- Nắp xilanh; 4- Đường két; 5- Nắp đổ rót nước; 6- Két nước; 7- Khơng khí làm mát; 8- Quạt gió; 9- Đường nước làm mát động Nước nhận nhiệt xilanh thân máy (1), khối lượng riêng nước giảm nên nước lên Trong khoang nắp xilanh (3), nước tiếp tục nhận nhiệt chi tiết bao quanh buồng cháy, nhiệt độ tiếp tục tăng khối lượng riêng nước tiếp tục giảm, nước tiếp tục lên theo đường dẫn khoang phía két làm mát (6) Quạt gió (8) dẫn động puly từ trục khuỷu động hút khơng khí qua két Do đó, nước két làm mát, khối lượng riêng nước giảm, nước chìm xuống khoang két từ vào thân máy, thực vịng tuần hồn Hệ thống làm mát nước kiểu đối lưu tự nhiên có ưu điểm chế độ làm mát phù hợp với chế độ không tải động Khi khởi động chênh lệch nhiệt độ hai cột nước nóng nguội bé nên chênh lệch áp lực hai cột nước bé Vì vậy, nước lưu động chậm, động chóng đạt nhiệt độ chế độ làm việc Tuy nhiên, hệ thống có nhược điểm nước lưu động hệ thống có vận tốc bé vào khoảng V = 0,12÷ 0,19 m/s Điều dẫn đến hiệu làm mát Do tốc độ nước bé mà muốn đảm bảo lưu lượng nước làm mát phải tăng tiết diện lưu thông nước động dẫn đến hệ thống làm mát nặng nề cồng kềnh Do vậy, hệ thống làm mát kiểu khơng thích hợp cho động ô tô máy kéo, mà dùng động tĩnh 2.1.3 Hệ thống làm mát nước tuần hoàn cưỡng bức: Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng khắc phục nhược điểm hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên Trong hệ thống này, nước lưu động sức đẩy cột nước bơm nước tạo Tùy theo số vịng tuần hồn kiểu tuần hồn, ta có loại tuần hồn cưỡng như: hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L vịng kín, kiểu cưỡng vòng hở, kiểu cưỡng hai vòng tuần hồn Mỗi kiểu làm mát có ngun lý làm việc, ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng khác 2.1.3.1 Hệ thống làm mát cưỡng tuần hoàn kín vịng: 10 11 12 13 14 Hình 2-3 Hệ thống làm mát cưỡng tuần hồn kín vịng 1- Thân máy; 2- Nắp xilanh; 3- Đường nước khỏi động cơ; 4- Ống dẫn bọt nước;5- Van nhiệt; 6- Nắp rót nước; 7- Két làm mát; 8- Quạt gió; 9- Puly; 10Ống nước nối tắt vào bơm; 11- Đường nước vào động cơ; 12- Bơm nước; 13- Két làm mát dầu; 14- Ống phân phối nước Trên hình (2.3) hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng động ô tô máy kéo hàng xilanh Ở đây, nước tuần hoàn nhờ bơm ly tâm (12), qua ống phân phối nước (14) vào khoang chứa xilanh Để phân phối nước làm mát đồng cho xilanh, nước sau bơm vào thân máy (1) chảy qua ống phân phối (14) đúc sẵn thân máy Sau làm mát xilanh, nước lên làm mát nắp máy theo đường ống (3) khỏi động với nhiệt độ cao đến van nhiệt (5) Khi van nhiệt mở, phần nước chảy qua đường ống (10) lại trước ống hút bơm nước (12), phần lớn nước qua van vào bình chứa phía két nước Tiếp theo, nước từ bình phía qua ống mỏng có gắn cánh tản nhiệt Tại đây, nước làm mát dịng khơng khí qua két quạt (8) tạo Quạt 10 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L Trong đó: ηb - hiệu suất bơm, ηb = 0,6 ÷ 0,7 ηcg - hiệu suất giới bơm, ηcg = 0,7 ÷ 0,9 H - cột áp bơm, theo [4] có H = 14,5(m cột nước) Nb = 4,667.14,5.9,81.10 −3 = 1,185 (KW) 0,7.0,8 + Nhận xét: Lưu lượng tính tốn bơm nước: Gbtt = 4,525 (kg/s) Lưu lượng nước tuần hoàn hệ thống: Glm = 3,1756 (kg/s) Lưu lượng theo tài liệu [5]: Gb* = 4,667 (kg/s) So sánh lưu lượng nước tính tốn bơm G btt với lượng nước tuần hồn hệ thống Glm với thông số theo tài liệu [5] G b* ta nhận thấy lượng nước bơm cung cấp đủ khả làm việc hệ thống làm mát Đồng thời, công suất tiêu hao cho việc dẫn động bơm N b nhỏ đảm bảo việc cung cấp nước đầy đủ cho hệ thống làm mát Đây ưu điểm bật bơm 5.4 Tính tốn lượng nhiệt động YC4G170-20 trao đổi qua hệ thống làm mát 5.4.1 Xác định lượng nhiệt động truyền cho nước làm mát Nhiệt lượng từ động truyền cho nước làm mát coi gần số nhiệt lượng đưa qua két làm mát truyền vào khơng khí Lượng nhiệt truyền cho hệ thống làm mát động diesel YC4G170-20 chiếm khoảng 15 ÷ 35% tổng số nhiệt lượng nhiên liệu tỏa Nhiệt lượng từ động truyền cho nước làm mát xác định phương trình cân nhiệt động Theo [1] ta có: Qo = Qlm + Qe + Qth + Qch + Qd + Qcl [ 5.23] Trong đó: Qo - nhiệt lượng tổng cộng đưa vào động động làm việc trạng thái phụ tải cho (J/s) Qe - nhiệt lượng tương đương với cơng có ích động cơ.(J/s) Qth - nhiệt lượng khí thải đem ngồi.(J/s) Qch - nhiệt lượng tổn thất cháy khơng hồn tồn.(J/s) Qd - nhiệt lượng truyền cho dầu bôi trơn.(J/s) Qcl - nhiệt lượng tương ứng với tổn thất nhiệt lượng khác không tính thành phần nói phương trình cân nhiệt.(J/s) + Nhiệt lượng tổng cộng Q0 tiêu hao đơn vị thời gian Qo = QH.Gnl (J/s) [5.24] 75 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L QH - nhiệt trị thấp nhiên liệu (J/kg) Động khảo sát động điezel Theo [1] có QH = 42,5.106 (J/kg) Gnl - lượng nhiên liệu tiêu thụ giây (kg/s) Gnl = ge.Ne (kg/s) Ne – Công suất định mức động Ne = 125(kw) ge - suất tiêu hao nhiên liệu Theo [4] có ge = 210 [g/(kw.h)] 210.125 = 7,3.10-3 (kg/s) 1000.3600 Gnl = Nhiệt lượng tổng cộng đưa vào động động làm việc phụ tải cho (xét công suất định mức) Q0 = 42,5.106.7,3.10-3 = 310250 (J/s) + Nhiệt lượng từ động truyền cho nước làm mát Q lm, tính theo phần trăm tồn nhiệt lượng đưa vào động Theo [1] ta có: qlm = Q lm 100% Q0 [5.25] Theo [2] có qlm = 15 ÷ 35% Động khảo sát động tăng áp nên có qlm cao Ta chọn qlm = 30% Từ [5.25] ta tính Qlm: Qlm = Qo.qlm.100% = 310250.0,3 = 93075 (J/s) Lượng nước làm mát tuần hoàn hệ thống đơn vị thời gian, theo [2] ta có: G lm = Qlm C n ∆ tn (kg / s) [ 5.26 ] Trong đó: Cn – Tỷ nhiệt nước làm mát [J / (kg.độ)] ứng với nhiệt độ 70 0C Theo [3] ta có: Cn = 4187[J / (kg.độ)] ∆ tn - Hiệu nhiệt độ nước vào sau qua két làm mát Với động ô tơ máy kéo ∆ tn = ÷ 100C Chọn ∆ tn = 70C Suy ra: Glm = 93075 = 3,1756 (kg / s) 4187.7 76 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L 5.4.2 Xác định lượng nhiệt két làm mát truyền môi trường Việc xác định nhiệt lượng két làm mát truyền môi trường nhằm kiểm nghiệm khả tản nhiệt két nước thông qua thông số thực tế két nước Xác định kích thước mặt tản nhiệt dựa sở lý thuyết truyền nhiệt Quá trình truyền nhiệt tản nhiệt chủ yếu tiếp xúc đối lưu, truyền nhiệt xạ bé không đáng kể, két nước mặt tiếp xúc với nước nóng từ động vào, mặt tiếp xúc với khơng khí Do đó, truyền nhiệt từ nước ngồi khơng khí truyền nhiệt từ môi chất đến môi chất khác qua thành mỏng Như vậy, trình truyền nhiệt hệ thống phân thành ba giai đoạn ứng với ba phương trình truyền nhiệt, theo [2] ta có sau: + Giai đoạn một: truyền nhiệt từ nước nóng đến thành ống bên Q’lm = α1.F1.(tn - tδ1) (J / s) [ 5.27 ] + Giai đoạn hai: truyền nhiệt từ bề mặt thành ống thành ống λ Q’lm = δ F1.(tδ1 – tδ2) ( J/ s) [ 5.28 ] + Giai đoạn ba: truyền nhiệt từ mặt thành ống ngồi khơng khí Q’lm = α2.F2.(tδ2 - tδkk) ( J / s) [ 6.29 ] Trong đó: Qlm - Nhiệt lượng truyền cho nước làm mát nhiệt lượng nước dẫn qua két nước làm mát - tản nhiệt ( J / s) α - Hệ số tản nhiệt từ nước làm mát đến thành ống két làm mát [W/(m2.độ)] Việc xác định hệ số tản nhiệt từ nước α1 phức tạp khó xác Theo [2] ta xác định α1 sau: Nu = 0,33 Re Pr [5.30] Trong đó: Nu - tiêu chuẩn Nusself, hệ số tỏa nhiệt đối lưu Re– tiêu chuẩn Reynolds ω.l Re = [5.31] ν ω - tốc độ dòng chảy ống, (m/s) 77 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L 3,705.10 −3 Glm ω= = = 0,059 (m/s) 0,062955 S l - chiều cao làm việc ống, (m) υ - độ nhớt động học, (m2/s) Theo [3], υ = 0,365.10-6 (m2/s) 800C Do đó: Re = 0,059.990.10 −3 = 160027,397 0,365.10 −6 Re = 160027,397 > 2320 Dòng chảy ống dòng chảy rối Pr – tiêu chuẩn Prandtl, theo [3], Pr = 2,21 Do đó: Nu = 0,33 160027,397 2,21 = 171,952 Bên cạnh đó, theo [2] ta có: α l ∗ Nu = λ1 [5.32] Trong đó: λ1 - hệ số dẫn nhiệt nước làm mát két ứng với nhiệt độ tn = 800C Theo [3] có λ1 = 6700,4 (W/m độ) l* - chiều cao làm việc tổng ống (m) Từ phương trình [5.4] ta có: α1 = α1= Nu.λ1 l* 171,952.6700,4 = 4216,6 [W/(m2 độ)] 0,99.46.6 α2 - Hệ số tản nhiệt từ thành ống két làm mát vào khơng khí; [W/(m 2.độ)] Hệ số phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ lưu động khơng khí ω kk Khi thay đổi ωkk từ ÷ 60 m/s hệ số α2 thay đổi đồng biến từ 40,6 ÷ 303 (W/ m2 độ) Bên cạnh tốc độ lưu động khơng khí ω kk phụ thuộc vào tốc độ xe v xe tốc độ hút khơng khí quạt gió (đối với loại quạt khảo sát vận tốc gió quạt tạo theo chiều hướng trục vht = Cm = 13,855 m/s) Khi ta tính tốn thiết kế hay tính tốn kiểm nghiệm hệ thống làm mát, ta thường tính chế độ cơng suất cực đại động Ứng với động làm việc với công suất cực đại, vận tốc xe vxe = 120 km/giờ = 33,33 m/s Tuy nhiên,do động đặt phía sau xe, nên vận tốc khơng khí lưu động qua két phụ thuộc hoàn toàn vào tốc độ gió hướng trục quạt gió tạo (khả hút gió quạt) Vì vậy, ta chọn tốc độ lưu động khơng khí ωkk vht quạt gió ωkk = vht = 13,855 (m/s) 78 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L Theo [1] ta có: α2 = 11,38.ωkk0,8 [W/ (m2 độ)] [5.33] thay ωkk = 8(m/s) α2 = 11,38.13,8550,8 = 93,202 [W/ (m2 độ)] λ – Hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm ống tản nhiệt Ống tản nhiệt làm đồng thau 60% Cu, 40% Zn, theo [2]: Ta được: λ = 120 [W/ (m2.độ)]; δ - Chiều dày thành ống Theo số liệu thực tế, ta có δ = 0,2.10-3 (m); F1 - Diện tích bề mặt tiếp xúc với nước nóng (m2); F2 - Diện tích bề mặt tiếp xúc với khơng khí (m2); tδ1 - Nhiệt độ trung bình bề mặt thành ống; tδ2 - Nhiệt độ trung bình bề mặt ngồi thành ống; tn - Nhiệt độ trung bình nước làm mát két làm mát; tn = t nv + t nr [5.34] Trong đó, tnv, tnr nhiệt độ nước vào két nước lấy nhiệt độ nước nước vào động Theo [1] ta có: tn = 80 ÷ 850C tkk - Nhiệt độ trung bình khơng khí qua tản nhiệt tkk = t kkv + t kkr [5.35] Trong đó, nhiệt độ khơng khí vào (tkkv) phía trước tản nhiệt, ta lấy tkkv= 400C Chênh lệch nhiệt độ khơng khí qua tản nhiệt ∆t kk = 20 ÷ 300C Chọn ∆t kk = 250C Với tkkr = tkkv + ∆t kk [5.9] tkkr = 40 + 25 = 65 (0C); Vậy tkk = 40 + 70 = 52,5 (0C) Giải phương trình [ 5.27 ], [ 5.28], [ 5.29 ] ta được: F2 (t n − t kk ) Q’lm = 1.F2 + δ F2 + = k.F2.(tn - tkk); α F1 λ.F1 α [ 5.36 ] Trong đó: k – hệ số truyền nhiệt két 79 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L k = 1.F2 + δ F2 + α F1 λ.F1 α [5.37] Từ phương trình [6.11] ta nhận thấy hệ số truyển nhiệt két làm mát tỷ lệ với hệ số tản nhiệt nước làm mát đến thành ống két tản nhiệt α1 = k = 1.46,154 + 0,2.10 −3.46,154 + 83,126 [W/ (m2 độ)] 4216.8,477 120.8,477 93,202 Mặt khác, xét phương trình [6.10] ta nhận thấy khả tản nhiệt két làm mát Q’lm tỉ lệ thuận với nhiệt độ trung bình tn nước làm mát két Do đó, kiểm nghiệm khả tản nhiệt két làm mát, ta lấy giá trị cận biên trái tn (tức lấy giá trị giới hạn nhỏ thông số đó) để tính Q’ lm, ta chọn tn = 800C Nếu Q’lm nhận có giá trị lớn Q lm nhiệt lượng động truyền cho nước làm mát, két tản nhiệt đảm bảo khả tản nhiệt cho nước làm mát Thay giá trị thông số k, tn, tkk, F2 vào công thức [5.36] Ta được: Q’lm = 83,126.46,154(80 – 52,5) = 105506,429 (J/s) + Nhận xét: Nhiệt lượng tối đa tỏa cho nước làm mát động số vòng quay định mức là: Qlm = 93057 (J/s) Trong khả tản nhiệt két làm mát tối thiểu mơi trường bên ngồi là: Q’lm = 105506,429 (J /s) Vậy két làm mát có thừa khả đảm bảo làm mát cho động động hoạt động số vòng quay định mức Điều cho biết thừa khả đảm bảo cho động làm mát tốt chế độ làm việc động Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục sửa chữa hệ thống làm mát 6.1 Các hư hỏng cách khắc phục sửa chữa Tất hư hỏng phận hệ thống làm mát ảnh hưởng xấu đến khả làm việc động Do vậy, phải nhanh chóng phát hư hỏng tìm cách khắc phục kịp thời 80 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L 6.1.1 Két làm mát: + Các hư hỏng: - Két nước bị tắc (tắc phần) đóng cặn chất khoáng thành ống - Các ống nước tản nhiệt bị bẹp làm cản trở nước lưu thông qua két giảm truyền nhiệt thành ống ống nước bị thủng, làm rò rỉ nước - Cánh tản nhiệt giàn ống bị dập va đập, làm cản trở khí thổi qua két để làm mát két - Các ống nối dẫn nước vào két từ két bị bẹp, làm cản trở lưu thông tuần hoàn nước qua két + Cách khắc phục, sửa chữa: - Thông rửa két nước, tẩy chất bám thành ống thông qua phương pháp tẩy rửa nước rửa hóa chất, kết hợp tạo dịng nước mạnh lưu thông qua hệ thống làm mát Chú ý, thông rửa phải tháo van nhiệt khỏi hệ thống làm mát Có thể tháo hai ống nối két động rửa riêng cho cụm két động Phương pháp tốn nước phương pháp rửa chung cho tồn hệ thống - Gị, hàn lại ống nước tản nhiệt Số lượng hàn lấp không 10% tổng số ống - Nắn thẳng lại cánh tản nhiệt - Thử nghiệm thời gian nước chảy qua két làm mát: lưu lượng giảm cỡ 15% so với thiết kế, phải sửa chữa thay két Phải thay két nếu: Số ống nước móp méo lớn 20% Số đường ống bị tắc bị loại bỏ lớn 10% Số cánh tản nhiệt bị hỏng lớn 20% Sau sửa chữa xong, phải thử độ kín khít phận 6.1.2 Nắp két: + Hư hỏng: - Vịng đệm cao su làm kín bị hỏng - Lị xo áp suất van chân khơng bị giảm đàn hồi hay kẹt, dẫn đến sai lệch áp suất điều chỉnh + Cách khắc phục, sửa chữa: - Thay vịng đệm cao su mới, đảm bảo kín khít két - Thay nắp két mới, chủng loại 81 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L 6.1.3 Bơm nước: Trong trình làm việc, chi tiết bơm nước chịu nhiều tác dụng lý hóa, gây hư hỏng + Hư hỏng: - Rò rỉ nước qua lỗ thăm thân bơm bề mặt lắp ghép thân bơm với thân máy - Trục bơm bị rơ ngang ổ bi bị hỏng - Ống bao kín có tác dụng ngăn ngừa dầu (mỡ) bơm ổ bi với nước làm mát, trục bơm quay làm mài mịn phớt, ống bao kín làm cho khe hở trục mặt phớt tăng lên, gây rò rỉ dầu (mỡ) vào nước làm mát, gây biến chất nước làm mát - Bánh công tác bơm bị ăn mòn lớn, gãy vỡ + Cách khắc phục, sửa chữa: - Kiểm tra phận phớt bao kín hỏng phải thay thế, kiểm tra bề mặt đế lắp phớt bao kín thân bơm bị mịn rỗ doa mài bóng lại doa rộng đóng ống lót mài bóng bề mặt tiếp xúc Cần thay gioăng đệm mặt lắp ghép thân bơm với thân máy để đảm bảo khơng rị rỉ nước - Thay ổ bi tiêu chuẩn - Thay bánh công tác phù hợp thay bơm Cho phép sửa chữa bánh công tác phải đảm bảo độ bền, độ cứng vững, tính cân động 6.1.4 Van nhiệt: + Hư hỏng: - Van nhiệt bị liệt hay kẹt, ln vị trí đóng khơng mở to đường nước qua két, làm cho nước không làm nguội, động nóng Nếu van bị liệt hay kẹt vị trí mở to, dẫn đến thời gian chạy ấm máy lâu Hiện tượng kéo dài gây mòn nhanh động cơ, tốn nhiên liệu tăng ô nhiễm môi trường + Cách khắc phục, sửa chữa: - Tháo van khỏi động cơ, tẩy rửa làm cáu bẩn bám van, kiểm tra đóng mở van theo nhiệt độ, van đóng, mở nhiệt độ khơng với u cầu, cần phải thay 6.1.5 Quạt gió: + Hư hỏng: - Cánh quạt gió nứt, gãy,cong vênh + Cách khắc phục, sửa chữa: 82 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L - Nếu bị nứt, gãy phải thay thông số kỹ thuật, hàn vết nứt dọc cánh quạt vết nứt ngang cánh phía rìa cánh quạt (ít 65mm tính từ tâm quạt phía cánh quạt bên) theo cơng nghệ hàn quy định Thơng thường cánh quạt gió có bị hư hỏng điều thay giá thành cánh quạt rẻ, dễ thay 6.1.6 Dung mơi làm mát: Khi phận bao kín bị hư hỏng, dầu mỡ vào dung môi làm mát làm biến chất, ta cần phải thay dung môi làm mát sau sửa chữa phận 6.2 Các phương pháp kiểm tra hư hỏng hệ thống làm mát 6.2.1 Kiểm tra bổ sung nước làm mát: Kiểm tra bổ sung nước làm mát thường thực trước khởi động xe Tuy nhiên, trình lái xe, thấy tượng động nóng mức quy định, cần phải dừng động cơ, chờ nhiệt độ động xuống thấp nhiệt độ làm việc bình thường; kiểm tra cần bổ sung nước vào két làm mát, mực nước đến cổ lỗ đổ nước Tốt bổ sung nước theo nhà chế tạo quy định, khơng có bổ sung nước mềm, Nếu dùng nước thành phần quy định tối đa năm phải thay nước, nước dùng lâu tác dụng chống ăn mịn đóng cặn 6.2.2 Kiểm tra tượng rò rỉ nước hệ thống làm mát: Khi nhận thấy nước làm mát thường bị tiêu hao nhanh, cần kiểm tra rị rỉ, thất ngồi để tìm ngun nhân khắc phục - Quan sát trực tiếp: Quan sát gầm động xem có tượng ướt nước chảy hay không, quan sát kỹ đầu nối, ống nối hệ thống khu vực bình chứa nước phía két nước bơm nước Dùng thước thăm dầu kiểm tra dầu cácte, thấy dầu bẩn, độ nhớt xả dầu để kiểm tra xem có lẫn nước, chứa nhiều nước chứng tỏ có tượng chảy nước vào hệ thống bôi trơn Mở nắp két nước kiểm tra váng dầu két, có, chứng tỏ khả lọt khí cháy từ xilanh lọt dầu từ đường dầu sang đường nước làm mát Phương pháp thường hiệu có rị rỉ lớn, rị rỉ nhỏ thường khó phát - Kiểm tra độ kín khí nén: Giữ nước két thấp vành cổ lỗ đổ nước khoảng 15 mm, lắp bơm tay có áp kế vào bơm khí vào két với áp suất khơng vượt 25 kPa so với áp suất làm việc két Nếu áp suất giữ ổn định vài phút chứng tỏ hệ thống kín Nếu áp suất giảm, cần kiểm tra phương pháp khác để xác định nguyên nhân rò rỉ 83 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L - Kiểm tra rị rỉ tia cực tím: Pha vào nước làm mát lượng định chất phát quang, cho động chạy lúc cho nước ấm lên dùng đèn chiếu tia cực tím vào chỗ nghi ngờ có tượng rị rỉ, nước rị ra, chất phát quang phát màu xanh, nên dễ dàng quan sát Sử dụng phương pháp kết hợp với cho khí nén vào hệ thống cho kết tốt phát hầu hết chỗ rò rỉ - Kiểm tra độ kín áp suất mở van nắp két nước: Việc kiểm tra thực cách dùng bơm tay có gắn đồng hồ áp suất Lắp két nước lên ống trung gian (ống gá) rơì lắp ống lên bơm, dùng tay bơm từ từ nhìn đồng hồ kiểm tra áp suất mở van xả, sau tiếp tục bơm giữ cho áp suất nhỏ áp suất mở van chút, áp suất không giảm vài phút chứng tỏ van kín Nếu áp suất mở van quy định van kín van đạt yêu cầu Van hút kiểm tra tay, mở nhẹ nhàng - Kiểm tra khí cháy lọt vào hệ thống làm mát: Nếu có tượng rò rỉ hệ thống làm mát xilanh, khí cháy lọt sang hệ thống làm mát ngồi qua van xả nắp két nước Do đó, kiểm tra cách dùng ống nối, nối đầu với lỗ thoát nắp két nước đầu nhúng vào bình thủy tinh đựng nước, thấy bọt khí sủi lên nhiều có tượng lọt khí vào đường nước Sự rị rỉ kiểm tra thiết bị phân tích khí Mở nắp két nước, cho động hoạt động đặt đầu hút khí thiết bị phân tích khí vào miệng két nước, có khí cháy (CO, CO 2, HC) lọt vào két nước, thiết bị phát hiển thị hàm lượng chất nêu 6.2.3 Kiểm tra tượng tắc két nước: Nếu két nước có biểu tắc (nhiệt độ nước cao, mở nắp két kiểm tra thấy nước trào ra, tăng tốc động nước trào mạnh) cần kiểm tra để khắc phục Việc kiểm tra đơn giản thực sau: - Xả nước động tháo két khỏi động hồn tồn, bịt kín hai đầu nối két - Đổ nước vào đầy két mở nút bịt đầu ống nối phía - Quan sát tượng nước chảy ra, nước két phải chảy hết nhanh vòng vài giây Nếu lưu lượng nước chảy nhỏ khả thông qua ống (chảy khơng mạnh) két nước bị tắc phần, cần phải thông rửa 6.2.4 Kiểm tra van nhiệt: Việc kiểm tra van nhiệt thực sau: - Tháo van khỏi động cơ, tẩy rửa làm cặn bám van 84 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L - Chuẩn bị nhiệt kế xác, chậu nước (trong suốt) phương tiện đun nước - Treo van nhiệt chìm lơ lửng bình nước cắm nhiệt kế để đo nhiệt độ nước, ý không để van nhiệt kế chạm đáy bình (mất độ xác), đun nước nóng lên, quan sát van nhiệt kế Nhiệt độ lúc bắt đầu mở van vào khoảng 81 ÷ 850C nhiệt độ lúc van mở hoàn toàn khoảng 95 ÷ 100 0C, để nước nguội kiểm tra nhiệt độ van đóng hồn tồn phải 75 ÷ 80 0C Như vậy, van sử dụng tốt Nếu van nhiệt đóng mở khơng với u cầu, cần phải thay 6.2.5 Kiểm tra, điều chỉnh truyền đai: Bộ truyền đai động YC4G170-20 dẫn động đồng thời bơm nước, quạt gió, máy phát điện số thiết bị khác Nếu đai bị mịn bóng có vết xước mặt bên, nứt vỡ, xơ sợi…cần phải thay Các puly cần làm kiểm tra bề mặt rãnh lắp đai Puly bị mòn nhiều, sứt nứt vỡ phải thay Các puly phải nằm mặt phẳng, lệch phải điều chỉnh lại Kiểm tra độ căng đai dụng cụ chuyên dùng lấy kết so sánh với số liệu kỹ thuật động Nếu khơng có dụng cụ chun dùng kiểm tra tay theo kinh nghiệm cách dùng ngón tay ấn bình thường điểm nhánh đai dài nhất, độ võng không 5mm đạt yêu cầu Nếu không đảm bảo phải căng đai lại, dựa kết cấu cụ thể truyền 6.2.6 Thông rửa hệ thống làm mát: Đối với động YC4G170-20 động hoạt động bình thường, khơng có trục trặc năm hay cỡ 48000 km xe chạy (tùy theo thông số đạt trước) phải thông rửa hệ thống làm mát lần Nếu chưa đạt đến thời gian sử dụng số km xe chạy nói trên, có dấu hiệu hệ thống làm mát bị tắc nước làm mát bẩn, cần phải xả nước thông rửa hệ thống Để đảm bảo rửa sạch, dùng phương pháp tẩy rửa nước rửa hóa chất, kết hợp tạo dịng nước mạnh lưu thơng hệ thống Có nhiều loại nước rửa hóa chất sử dụng như: - Dung dịch 100 g Na2CO3 ngậm nước + g K2Cr2O7 + lít nước; - Dung dịch 2,5% HCl + 97,5% nước; - Dung dịch 100 g H3PO4 + 50 g CrO3 + lít nước; - Dung dịch axit lactic 60 g/l v.v… Tuy nhiên, hệ thống làm mát động YC4G170-20 có nhiều chi tiết làm hợp kim nhơm nên khơng dùng hóa chất rửa có gốc axit để tránh tượng ăn mịn, dùng phải pha thêm hóa chất chống ăn mòn 85 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L Quy trình thơng rửa hệ thống làm mát động YC4G170-20 theo phương pháp tuần hồn kín, có dung dịch hóa chất, thực sau: - Xả hệ thống làm mát; - Tháo van nhiệt khỏi hệ thống làm mát; - Cần biết dung tích hệ thống làm mát, đổ lượng hóa chất rửa định vào két, đảm bảo tỉ lệ cần thiết với nước đổ nước vào đầy hệ thống ngâm khoảng thời gian định; - Khởi động động cơ, cho làm việc tốc độ nhanh khoảng thời gian 20 phút, ý theo dõi nhiệt độ không để nước sôi; - Dừng động cơ, chờ cho nước nguội xả nước khỏi hệ thống; - Rửa lại hệ thống nước theo phương pháp tuần hoàn trên, rửa lại dung dịch K2Cr2O3 nồng độ 0,5 ÷ 1% nhiệt độ cỡ 70 ÷ 80 0C, để trung hịa hết chất ăn mịn, sau rửa lại lần cuối nước sạch; - Lắp van nhiệt trở lại, đổ đầy dung môi làm mát theo yêu cầu vào hệ thống Nên đổ dung môi làm mát cho đầy áo nước động lắp van nhiệt vào để tránh tượng kẹt khí không điền đầy dung môi làm mát khoang nắp máy van nhiệt đóng Ngồi ra, cịn có phương pháp tẩy rửa hiệu ngâm hệ thống làm mát với dung dịch hóa chất Sau xả đi, dùng thiết bị rửa, bơm nước với áp suất định, để nước chảy với tốc độ nhanh ngược chiều lưu thông bình thường mơi chất làm mát két áo nước động Cần tháo ống nối khoang két với động cơ, bơm nước vào ống nối phía két, chảy ngược lên vào nắp máy xuống thân máy chảy Rửa đến thấy nước thơi Sau lắp đường ống van nhiệt trở lại làm đầy môi chất làm mát theo yêu cầu Có thể tháo hai ống nối két động rửa riêng cho cụm: két động Phương pháp rửa riêng tốn nước phương pháp rửa chung toàn hệ thống 6.3 Các phương pháp cấp, xả nước hệ thống làm mát 6.3.1 Cấp nước làm mát: Việc cấp nước làm mát cho động YC4G170-20 thực phương pháp đơn giản, dễ dàng Dùng bơm nước ống mềm đưa trực tiếp nước vào cổ đổ nước két làm mát Việc cấp nước kết thúc ta quan sát thấy nước làm mát cách miệng cổ đổ nước khoảng ÷ cm 86 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L Ngoài ta dùng tay đổ trực tiếp nước làm mát vào két nước thông qua lỗ đổ nước két 6.3.2 Xả nước làm mát: Trong trường hợp muốn sửa chữa động hay phận khác hệ thống làm mát, cần phải xả nước khỏi hệ thống cách tháo nút xả nước nằm khoang nước phía két làm mát Tùy theo mức độ sửa chữa vị trí sửa chữa, ta xả tồn phần hay phần nước làm mát 87 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L Kết luận Sau khảo sát tính tốn kiểm tra nhiệt két làm mát hệ thống làm mát động YC4G 170-20 trang bị xe Bus THACO JB86L em nhận thấy rằng: Các cụm chi tiết hệ thống làm mát làm việc đảm bảo cho động làm mát tốt chế độ làm việc Công suất tiêu tốn cho việc dẫn động bơm quạt gió tương đối nhỏ khả cung cấp nước làm mát bơm khơng khí quạt gió cho hệ thống đảm bảo Tuy nhiên, động bố trí phía sau xe nên khơng tận dụng dịng khơng khí xe tạo chuyển động, nên tốc độ lưu động dịng khơng khí qua két giới hạn khả hút khơng khí quạt gió Do đó, theo em tạo thêm cấu (bản) hướng gió từ ngồi vào két, nhằm tăng tốc độ lưu động khơng khí qua két, tăng khả tản nhiệt két lúc ta giảm kích thước két làm mát kích thước quạt gió 88 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170-20 lắp xe BUS THACOJB86L Tài liệu tham khảo [1] GS.TS Nguyễn Tất Tiến Nguyên lý động đốt Nhà xuất giáo dục - 2000 [2] Hồ Tấn Chuẩn - Nguyễn Đức Phú - Trần Văn Tế - Nguyễn Tất Tiến Kết cấu tính tốn động đốt tập Nhà xuất giáo dục - 1996 [3] GS.TS Hoàng Đình Tín Truyền nhiệt tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt Nhà xuất khoa học kỹ thuật – 2001 [4] Nguyễn Văn May Bơm, quạt , máy nén Nhà xuất khoa học kỹ thuật [5] Catalogue động YC4G170-20 Link full https://drive.google.com/file/d/1DEzTY5bpatNNbVsqgkrJBjKPhcAUFQl8/view? usp=sharing 89 ... ta nhận thấy rằng, động làm mát nước so với động làm không khí có ưu điểm sau: 29 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170- 20 lắp xe BUS THACOJB86L Hiệu làm mát hệ thống làm mát nước cao hơn, trạng... 6.2.6 Thông rửa hệ thống làm mát: 85 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170- 20 lắp xe BUS THACOJB86L 6.3 Các phương pháp cấp, xả nước hệ thống làm mát 86 6.3.1 Cấp nước làm mát: ... thân máy nắp xilanh 28 Khảo sát hệ thống làm mát động YC4G170- 20 lắp xe BUS THACOJB86L a b c (A) d (B) Hình 2-18 Hệ thống làm mát khơng khí động xi lanh (A)- Hệ thống làm mát gió dùng quạt gió