đồ án thiết kế máy thiết kế hệ dẫn động bơm nước làm mát động cơ 1nzfe

Vì vậy, kiểu làm mát này không thíchhợp cho động cơ dùng trên phương tiện vận tải.Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi do kết cấu đơn giản và đặt tính lưu độngđối lưu đã nói ở trên nê

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIViện Cơ khí động lực

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

Đề 2021.NDT08: Thiết kế hệ dẫn động bơm nước làm mát động cơ 1NZFE

Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Duy Tiến

Họ và tên

NGUYỄN THANHLONG

Mục lục

Lời nói đầu 1

Sơ lược nội dung 1

CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT TRONG ĐỘNG CƠĐỐT TRONG 2

1.1.5 Kết cấu các cụm chi tiết chính của hệ thống làm mát bằng nước 10

1.1.6 So sánh ưu nhược điểm của hệ thống làm mát bằng nước và hệ thống làmmát bằng không khí 21

1.2.Giới thiệu khái quát về động cơ 1NZ-FE 22

1.2.1 Giới thiệu chung về xe Toyota VIOS E MT 2010 và động cơ 1NZ-FE 22

1.2.2 Hệ thống làm mát trong động cơ 1NZ-FE 25

1.3.Khảo sát hệ thống làm mát động cơ 1NZ-FE 26

1.3.1 Sơ đồ hệ thống làm mát 26

1.3.2 Các bộ phận trong hệ thống làm mát động cơ 1NZ-FE 27

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BƠM LÀM MÁT 35

2.1.TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT BƠM 35

Xác định công suất bơm làm mát 35

2.2.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG BỘ TRUYỀN 36

2.2.1 Tính toán thiết kế đai 36

2.2.2 Tính toán thiết kế trục chủ động của bơm 38

2.2.3 Tính toán thiết kế then 46

2.3.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ổ, CHI TIẾT PHỤ VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP .482.3.1 Tính toán thiết kế ổ 48

2.3.2 Tính toán thiết kế chi tiết phụ 49

2.3.3 Dung sai lắp ghép 51

KẾT LUẬN 54TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

Lời nói đầu

Đồ án Thiết kế máy là một môn học quan trọng đối với sinh viên ngành Cơ khí Mônhọc giúp sinh viên tổng hợp, xâu chuỗi, vận dụng những kiến thức đã học trong các mônhọc trước như: Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Dung sai và kĩ thuật đo, Đồ hoạ kĩ thuật, …đểhoàn thành đồ án Hơn nữa, môn học giúp sinh viên có cái nhìn thực tế quá trình tính toánthiết kế ra một sản phẩm máy Trong quá trình hoàn thành đồ án, môn học cũng giúp sinhviên rèn luyện kĩ năng trong việc sử dụng các phần mềm thiết kế cơ khí như AutoCad,SolidWorks, NX, …Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, các phần mềm ngàycàng hiện đại, giúp cho quá trình tính toán thiết kế trở lên nhanh chóng và chính xác hơn.

Em xin chân thành cảm ơn thầy ThS Nguyễn Duy Tiến cùng các quý thầy cô khác đãchỉ dẫn tận tình em trong quá trình thực hiện đồ án Do đây là bản thiết kế kĩ thuật đầu tiên,với sự hiểu biết còn hạn chế nên dù đã cố gắng tham khảo tài liệu và bài giảng song bàilàm không thể tránh khỏi thiếu sót Em kính mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tìnhcủa các thầy cô để giúp sinh viên ngày càng tiến bộ hơn.

Sinh viên thực hiện Nguyễn Thanh Long

Sơ lược nội dung

Ô tô là phương tiện vận chuyển thường thấy ngày nay, nó đóng góp quan trọng chonền kinh tế với khả năng vận tải lớn, nhanh và tiện lợi Tuy rằng hiện nay ô tô đang dầnchuyển đổi sang động cơ điện thay thế cho động cơ đốt trong đã rất phổ biến hàng thập kỷ,nhưng tỷ trọng ô tô động cơ đốt trong vẫn còn lớn trên thị trường Và tương tự như cácđộng cơ đốt trong khác đều sản sinh ra nhiệt lượng lớn, việc trang bị hệ thống làm mát làrất quan trọng để đảm bảo khả năng vận hành an toàn và lâu dài của động cơ.

Bản thuyết minh đồ án thiết kế máy sau đây sẽ trình bày về khái niệm bơm làm mátnói chung và bơm làm mát động cơ 1NZ-FE nói riêng, cũng như thiết kế sơ lược quá trìnhtính toán hệ thống bộ truyền cho bơm làm mát để đảm bảo yêu cầu sử dụng và an toàn độbền Để thiết kế hệ thống bộ truyền bơm làm mát, ta căn cứ vào thông số bộ truyền và yêucầu về lưu lượng, áp suất bơm đã cho trước Sử dụng các công thức tham khảo từ tài liệu“Thiết kế dẫn động cơ khí”, ta tính toán được kích thước trục truyền động, kích thước củacác chi tiết khác trong hệ thống truyền động (như bánh đai, dây đai, bánh răng,…), cũngnhư các chi tiết phụ (như then, ổ lăn,…) Sau khi đã tính toán kích thước và chọn vật liệuchế tạo, ta xét đến quá trình công nghệ để gia công chi tiết cũng như kiểm nghiệm bền vềkhả năng tải của bộ truyền Và bộ truyền sau khi thiết kế và kiểm nghiệm như trên sẽ đảmbảo về khả năng truyền tải theo yêu cầu cũng như các vấn đề về an toàn và độ bền.

Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Duy Tiến

1

CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁTTRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

1.1.Tổng quan về hệ thống làm mát1.1.1 Tìm hiểu chung hệ thống làm mát

Trong quá trình làm viê ~c của đô ~ng cơ, khi nhiên liê ~u cháy trong xilanh đô ~ng cơ có mô ~tlượng nhiê ~t lớn tỏa ra, mô ~t phần chuyển thành công, mô ~t phần còn lại tỏa ra ngoài khôngkhí, hoă ~c các chi tiết tiếp xúc với khí cháy tiếp nhâ ~n (xilanh, piston, nắp máy….) Ngoài ranhiê ~t lượng con sinh ra do ma sát giữa các bề mă ~t làm viê ~c của các chhi tiết trong đô ~ng cơ.

Như vâ ~y nếu không làm mát hay làm mát không đủ sức thì các chi tiết sẽ nóng lên quánhiê ~t đô ~ cho phép gây ra nhiều tác hại như: ứng suất nhiê ~t lớn, sức bền giảm dẫn đến làmhỏng các chi tiết, tăng tổn thất ma sát vì nhiê ~t đô ~ lớn làm mất tác dung bôi trơn của dầunhờn • nhiê ~t đô ~ (200-3000C) dầu nhớt sẽ bi bốc cháy, nhóm piston có thể bị bó k€t trongxilanh vì giản nở, hê ~ số nạp v sẽ giảm, dễ gây cháy kích nổ ở đô ~ng cơ xăngɳ

Vì vâ ~y hê ~ thống làm mát giữ mô ~t vai trò quan trọng giúp đô ~ng cơ làm viê ~c ổn định.

- Hạn chế ứng suất nhiệt lớn, giảm sức bền

- Hạn chế tổn thất ma sát do dầu bôi trơn mất tác dụng vì nhiệt độ cao

- Hạn chế giãn nở các chi tiết, chống khả năng bó k€t cúa các chi tiết như pittong

1.1.3 Yêu cầu của hệ thống làm mát

- Làm việc êm dịu, tổn hao công suất cho hệ thống làm mát nhỏ.

- Bảo đảm nhiệt độ của môi chất làm mát tại cửa ra van hằng nhiệt ở khoảng 83 50C và nhiệt độ của dầu bôi trơn trong động cơ khoảng 95÷1150C.

9 Bảo đảm động cơ làm việc tốt ở mọi chế độ và mọi điều kiện khí hậu cũng như điềukiện đường sá.

- Kết cấu nhỏ gọn, giá thành hợp lý, dễ bố trí và sửa chữa

1.1.4 Các phương pháp làm mát

a) Hệ thống làm mát bằng nước

Hệ thống làm mát bằng nước được chia ra nhiều kiểu khác nhau như: làm mát bằngnước kiểu bốc hơi, kiểu đối lưu tự nhiên, kiểu tuần hoàn cưỡng bức và làm mát ở nhiệt độcao Mỗi kiểu làm mát đều có những ưu nhược điểm khác nhau và thích hợp cho từng điềukiện làm việc của từng động cơ.

- Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi

Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi là loại đơn giản nhất Hệ thống này khôngcần bơm, quạt.

Bộ phận chứa nước có các phần: khoang nước bao quanh thành xilanh (8), khoang nắpxilanh (5) và thùng chứa nước bay hơi (2) ở phía trên.

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống như sau:

Khi động cơ làm việc, tại những vùng nước bao xung quanh buồng cháy nước sẽ sôi.Nước sôi có tỷ trọng bé hơn nên nổi lên trên mặt thoáng của thùng chứa để bốc hơi rangoài khí trời Nước nguội trong thùng chứa có tỷ trọng lớn sẽ chìm xuống dưới điền chỗcho nước nóng nổi lên, do đó tạo thành lưư động đối lưu tự nhiên Căn cứ vào nhiệt lượngcủa động cơ và cách bố trí động cơ đứng hay nằm để thiết kế hệ thống kiểu bốc hơi này.

Với việc làm mát bằng kiểu bốc hơi nước, lượng nước trong thùng sẽ giảm nhanh, dođó cần phải bổ sung nước thường xuyên và kịp thời Vì vậy, kiểu làm mát này không thíchhợp cho động cơ dùng trên phương tiện vận tải.

Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi do kết cấu đơn giản và đặt tính lưu độngđối lưu đã nói ở trên nên hệ thống này được dùng cho các động cơ đốt trong kiểu xilanhnằm ngang, đặc biệt các động cơ trên các máy nông nghiệp cỡ nhỏ.

Nhược điểm của hệ thống làm mát này là thất thoát nước nhiều và hao mòn xilanhkhông đều.

- Hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên

3

Trong hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên, nước lưu động tuần hoàn nhờ sự chênhlệch áp lực giữa hai cột nước nóng và lạnh mà không cần bơm Cột nước nóng trong độngcơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước

Nước nhận nhiệt của xilanh trong thân máy, làm cho khối lượng riêng nước giảm nênnước nổi lên trên Trong khoang của nắp xilanh, nước tiếp tục nhận nhiệt của các chi tiếtbao quanh buồng cháy- nắp xilanh, xupap… nhiệt độ của nước tiếp tục tăng lên và khốilượng riêng nước tiếp tục giảm, nên nước nổi lên trên theo đường dẫn ra khoang phía trêncủa két làm mát (5) Quạt gió (6) được dẫn động bằng puly từ trục khuỷu động cơ hútkhông khí qua két Do đó, nước trong két được làm mát làm cho khối lượng riêng nướctăng, nước sẽ chìm xuống khoang dưới của két và từ đây đi vào thân máy, thực hiện mộtvòng tuần hoàn.

Độ chênh áp lực phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước, do đó cườngđộ làm mát có thể tự động điều chỉnh theo phụ tải Khi mới khởi động do sự chênh lệchnhiệt độ của hai cột nước nóng và nguội bé nên chênh lệch áp lực giữa hai cột nước bé Vìvậy, nước lưu động chậm, động cơ chóng đạt nhiệt độ ở chế độ làm việc Sau đó phụ tảităng thì độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước cũng tăng theo, tốc độ lưu động của nướccũng tăng theo Độ chênh áp lực cũng còn phụ thuộc vào hiệu độ chênh chiều cao trungbình của hai cột nước, do đó phải luôn luôn đảm bảo mức nước của thùng chứa phải caohơn ở nước ra của động cơ

Tuy nhiên, hệ thống có nhược điểm là nước lưu động trong hệ thống có vận tốc bévào khoảng V = 0,12 0,19 m/s Điều đó dẫn đến chênh lệch nhiệt độ nước vào và nước ralớn, vì vậy mà thành xilanh được làm mát không đều Muốn khắc phục nhược điểm này thìphải tăng tiết diện lưu thông của nước trong động cơ dẫn đến hệ thống làm mát nặng nề

cồng kềnh Do vậy, hệ thống làm mát kiểu này không thích hợp cho động cơ ô tô máy kéo,mà thường được dùng trên động cơ tĩnh tại.

- Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức

Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức khắc phục được nhược điểm trong hệ thốnglàm mát kiểu đối lưu Trong hệ thống này, nước lưu động do sức đẩy cột nước của bơmnước tạo ra Tùy theo số vòng tuần hoàn và kiểu tuần hoàn ta có các loại tuần hoàn cưỡngbức như: hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vòng kín, kiểu cưỡng bức một vònghở, kiểu cưỡng bức hai vòng tuần hoàn Mỗi kiểu làm mát có những nguyên lý làm việc,ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng khác nhau.

+ Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng

5

Tiếp theo, nước từ ngăn phía trên của két đi qua các ống mỏng có gắn cánh tản nhiệt.Tại đây, nước được làm mát bởi dòng không khí qua két do quạt (8) tạo ra Quạt được dẫnđộng bằng đai hay bánh răng từ trục khuỷu của động cơ Tại ngăn chứa phía dưới, nước cónhiệt độ thấp hơn lại được bơm nước (3) đẩy vào động cơ thực hiện một chu kỳ làm máttuần hoàn.

Ưu điểm của hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín là nước sau khi qua két làmmát lại trở về động cơ Do đó ít phải bổ sung nước, tận dụng việc trở lại nguồn nước đểtiếp tục làm mát động cơ Vì vậy, hệ thống này rất thuận lợi đối với các loại xe đường dài,nhất là ở những vùng thiếu nguồn nước.

+ Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng

Hình 1-4 Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn

1-Đường nước phân phối; 2- Thân máy; 3- Nắp xilanh; 4- Van hằng nhiệt; 5- Két làm mát;6- Đường nước ra vòng hở; 7- Bơm nước vòng hở; 8- Đường nước vào bơm nước vòng hở;9- Đường nước tắt về bơm vòng kín; 10- Bơm nước vòng kín.

Trong hệ thống này, nước được làm mát tại két nước không phải là dòng không khído quạt gió tạo ra mà là bằng dòng nước có nhiệt độ thấp hơn, như nước sông, biển Vòngthứ nhất làm mát động cơ như ở hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng còn gọi là nướcvòng kín Vòng thứ hai với nước sông hay nước biển được bơm chuyển đến két làm mát đểlàm mát nước vòng kín, sau đó lại thải ra sông, biển nên gọi là vòng hở Hệ thống làm máthai vòng được dùng phổ biến ở động cơ tàu thủy.

Hệ thống làm việc như sau: nước ngọt làm mát động cơ đi theo chu trình kín, bơmnước (10) đến động cơ làm mát thân máy và nắp xilanh đến két làm mát nước ngọt (5).Nước ngọt trong hệ thống kín được làm mát bởi nước ngoài môi trường bơm vào do bơm(7) qua lưới lọc, qua các bình làm mát dầu, qua két làm mát (5) làm mát nước ngọt rồi theođường ống (5) đổ ra ngoài môi trường.

Khi động cơ mới khởi động, nhiệt độ của nước trong hệ thống tuần hoàn kín cònthấp, van hằng nhiệt (4) đóng đường nước đi qua két làm mát nước ngọt Vì vậy, nước làmmát ở vòng làm mát ngoài, nước được hút từ bơm (7) qua két làm mát (5) theo đường ống(6) đổ ra ngoài Van hằng nhiệt (4) có thể đặt trên mạch nước ngọt để khi nhiệt độ nướcngọt làm mát thấp, nó sẽ đóng đường ống đi vào két làm mát (5) Lúc này nước ngọt cónhiệt độ thấp sau khi làm mát động cơ qua van hằng nhiệt (4) rồi theo đường ống đi vàobơm nước ngọt (10) để bơm trở lại động cơ.

So sánh hai hệ thống làm mát kín và hở của động cơ tàu thủy thì hệ thống hở có kếtcấu đơn giản hơn, nhưng nhược điểm của nó là nhiệt độ của nước làm mát phải giữ trongkhoảng 50 ÷ 60 C để giảm bớt sự đóng cặn của các muối ở thành xilanh, nhưng với nhiệt00độ này do sự làm mát không đều nên ứng suất nhiệt của các chi tiết sẽ tăng lên Cũng dovách áo nước bị đóng cặn muối mà sự truyền nhiệt từ xilanh vào nước làm mát cũng kém.7

Ngoài ra, do ảnh hưởng của nhiệt độ nước ở ngoài tàu thay đổi mà nhiệt độ nước trong hệthống hở cũng dao động lớn Điều này không có lợi cho chế độ làm mát.

b) Hệ thống làm mát bằng không khí

Hệ thống làm mát của động cơ làm mát bằng gió bao gồm ba bộ phận chủ yếu- phiếntản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh, quạt gió và bản dẫn gió Hệ thống làm mát bằngkhông khí chia làm hai loai: làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên và kiểu làm mát theocưỡng bức (dùng quạt gió).

Tùy thuộc vào đặc điểm của từng loại động cơ mà trang bị hệ thống làm mát hợp lý.- Hệ thống làm mát bằng không khí kiểu tự nhiên

Hệ thống làm mát kiểu này rất đơn giản Nó chỉ gồm các phiến tản nhiệt bố trí trênnắp xilanh và thân máy Các phiến ở mặt trên nắp xilanh bao giờ cũng bố trí dọc theohướng di chuyển của xe, các phiến làm mát ở thân thường bố trí vuông góc với đường tâmxilanh Đa số động cơ môtô và xe máy bố trí hệ thống làm mát kiểu này.

Tuy nhiên, một vài loại xe máy đặt động cơ nằm ngang lại bố trí phiến tản nhiệt dọctheo đường tâm xilanh để tạo điều kiện gió lùa qua rãnh giữa các phiến tản nhiệt Hệ thốnglàm mát kiểu tự nhiên lợi dụng nhiệt khi xe chạy trên đường để lấy làm mát các phiến tảnnhiệt

Do đó, khi xe lên dốc hay chở nặng hoặc chạy chậm thường động cơ bị quá nóngdo làm mát kém Để khắc phục nhược điểm này người ta đưa ra phương án làm mát bằngkhông khí kiểu cưỡng bức.

- Hệ thống làm mát không khí kiểu cưỡng bức

Hệ thống kiểu này có ưu điểm lớn là không phụ thuộc vào tốc độ di chuyển của xe dùxe vẫn đứng một chỗ vẫn đảm bảo làm mát tốt cho động cơ Tuy nhiên, hệ thống làm mátkiểu này vẫn còn tồn tại nhược điểm là kết cấu thân máy và nắp xilanh phức tạp, rất khóchế tạo do cách bố trí các phiến tản nhiệt và hình dạng các phiến tản nhiệt.

Hiệu quả làm mát của hệ thống phụ thuộc nhiều về hình dạng, số lượng và cách bố trí cácphiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh.

Hình 1-8 Hệ thống làm mát bằng không khí động cơ 4 xi lanh(A)- Hệ thống làm mát bằng gió dùng quạt gió hướng trục.

1- Quạt gió; 2- Cánh tản nhiệt;3- Tấm hướng gió; 4- Vỏ; 5- Đường thoát không khí.(B)- Quạt gió hướng trục.

1- Tang trống có cánh quạt; 2- Nắp đầu trục; 3- Bulông; 4- Trục quạt gió;5- Tang trống có cánh dẫn; 6- Bánh đai truyền.

Hệ thống làm mát bằng gió kiểu cưỡng bức bao gồm ba bộ phận chủ yếu đó là cácphiến tản nhiệt trên thân máy và nắp xilanh, quạt gió và bản dẫn gió Nhưng quan trọngnhất là quạt gió, quạt gió cung cấp lượng gió cần thiết, có tốc độ cao để làm mát động cơ.Quạt gió được dẫn động từ trục khuỷu cung cấp gió với lưu lượng lớn làm mát động cơ Đểrút ngắn thời gian từ trạng thái nguội khi khởi khởi động đến trạng thái nhiệt ổn định, quạtgió trang bị ly hợp thủy lực hay điện từ.

Hình vẽ (A) giới thiệu hướng lưu động dòng không khí làm mát động cơ bốn xilanhdung quạt gió hướng trục Từ hình vẽ ta thấy không khí qua cửa hút gió, qua quạt gióhướng trục rồi theo bản dẫn gió đi vào khu vực các phiến tản nhiệt của các xilanh, sau đótheo ống thải thoát ra ngoài.

Nhờ có bản dẫn gió nên dòng không khí làm mát được phân chia đều cho các xilanh,khiến cho nhiệt độ các xilanh tương đối đồng đều Hơn nữa do khí có bản dẫn gió, dòngkhông khí đi sát mặt đỉnh của các phiến tản nhiệt vì vậy có thể nâng cao hiệu suất truyềnnhiệt Ngoài ra nhờ có bản dẫn gió, ta có thể bố trí ưu tiên cho dòng không khí đến làm mátcác vùng nóng nhất (xupáp thải, buồng cháy…).

Bản dẫn gió được chế tạo bằng tôn dày 0,8 ÷ 1mm Để tránh rung và ồn, bản dẫn gióđược cố định vào thân máy.

9

1.1.5 Kết cấu các cụm chi tiết chính của hệ thống làm mát bằng nước

Trong hệ thống làm mát bằng chất lỏng thì sự tuần hoàn của chất lỏng được thực hiệnmột cách cưỡng bức dưới tác dụng của bơm nước bơm vào áo làm mát, nước bị hâm nóngvà qua đường nước ở nắp máy trở về két nước Quạt gió có tác dụng làm nguội nước ở kétlàm mát nhanh chóng.

a) Kết cấu két làm mát

Két làm mát có tác dụng để chứa nước truyền nhiệt từ nước ra không khí để hạ nhiệtđộ của nước và cung cấp nước nguội cho động cơ khi làm việc Vì vậy yêu cầu két nướcphải hấp thụ và toả nhiệt nhanh Ðể đảm bảo yêu cầu đó thì bộ phận tản nhiệt của két nướcthường được làm bằng đồng thau vì vật liệu này có hệ số tỏa nhiệt cao.

Kích thước bên ngoài và hình dáng của két làm mát phụ thuộc vào bố trí chung, chiềucao của động cơ, chiều cao của mui xe, kết cấu của bộ tản nhiệt Nhưng tốt nhất là bề mặtđón gió của két làm mát nên có dạng hình vuông để cho tỷ lệ giữa diện tích chắn gió củaquạt đặt sau két làm mát và diện tích đón gió của két tiến gần đến một Trên thực tế tỷ lệ đóchỉ chiếm 75 ÷ 80%.

Két làm mát được phân làm hai loai: két làm mát kiểu “nước- nước” và két làm mátkiểu “nước - không khí”

Két làm mát kiểu “nước-nước” được dùng trên động cơ có hai vòng tuần hoàn, nướclàm mát như đã nói trên trong đó nước ngọt đi trong ống, cấu tạo của két nước này cũngtương tự két làm mát dầu nhờn bằng nước.

Két làm mát kiểu “nước- không khí”, thường dùng trên các loại ô tô máy kéo baogồm ba phần, ngăn trên chứa nước nóng từ động cơ ra, ngăn dưới chứa nước nguội để vàolàm mát động cơ, nối giữa ngăn trên và ngăn dưới là giàn ống truyền nhiệt Giàn ốngtruyền nhiệt là bộ phận quan trọng nhất của két làm mát.

Ðánh giá chất lượng két làm mát bằng hiệu quả làm mát cao tức hệ số truyền nhiệtcủa bộ phận tản nhiệt lớn, công suất tiêu tốn ít để dẫn động bơm nước, quạt gió Cả hai chỉtiêu đó đều phụ thuộc vào 3 yếu tố sau:

- Khả năng dẫn nhiệt của vật liệu làm két tản nhiệt.- Khả năng truyền nhiệt đối lưu của két.

- Kết cấu của két.(diện tích bề mặt truyền nhiệt).

Ðể giải quyết vấn đề thứ nhất, người ta dùng vật liệu chế tạo ống và lá tản nhiệt có hệsố dẫn nhiệt cao như: đồng, nhôm.

Vấn đề thứ hai được thực hiện bằng cách tăng tốc độ lưu động của môi chất thải nhiệt

(nước) và môi chất thu nhiệt (không khí) nhằm tăng hệ số truyền nhiệt đối lưu của chúng.

Tuy nhiên, tăng tốc độ lưu động đòi hỏi phải tăng công suất tiêu hao cho dẫn độngbơm nước và quạt gió.

Vấn đề thứ ba bao gồm việc chọn hình dáng và kích thước của ống và lá tản nhiệt, vàcách bố trí ống trên két.

Thông thường két làm mát được làm bằng các ống d€t, cắm sâu trong các lá tảnnhiệt bằng đồng thau (hình 1-10.a) Ống nước d€t làm bằng đồng có chiều dày thành ống là11

(0,13 - 0,20)mm và kích thước tiết diện ngang của ống là (13÷20) x (2÷4)mm Còn các látản nhiệt có chiều dày khoảng (0,08 ÷ 0,12)mm.

Các ống được bố trí theo kiểu song song (hình 10.a) hoặc theo kiểu so le (hình 10.d) Loại so le dùng phổ biến nhất vì hiệu quả truyền nhiệt của nó tốt hơn loại song song.Trong một số trường hợp, để tăng hiệu quả truyền nhiệt (tăng không đáng kể), người ta đặtống chếch đi một góc nào đó (hình 1-10.c).

1-Ðể tạo xoáy cho dòng không khí nhằm tăng hiệu quả truyền nhiệt, người ta còn dùngống d€t hàn với lá tản nhiệt gấp khúc (hình 1-10.b), trên lá dập rãnh thủng, hoặc dùng ốngd€t hàn với lá tản nhiệt hình sóng (hình 1-10.e) và trên phần sóng của lá đó được dập lõm(chỗ có số 1) Hai loại này có hệ số truyền nhiệt khá cao, nên cũng được ứng dụng rộng rãitrên động cơ ô tô Trên một số máy kéo và tải nặng người ta còn dùng ống tròn có gân tảnnhiệt hình xoắn ốc (hình 1-10.g) Loại này có ưu điểm là thay thế do hỏng hóc của từngống rất đơn giản vì các ống không phải hàn vào ngăn trên và ngăn nước dưới như các kiểuống d€t mà ghép và làm kín bằng các đệm cao su chịu nhiệt.

Các kiểu bộ phận tản nhiệt nêu trên đây dùng lá tản nhiệt hoặc gân tản nhiệt thì ốngtản nhiệt đều là ống nước.

Trên một số rất ít động cơ máy kéo người ta còn dùng bộ phận tản nhiệt ống khôngkhí hình tròn hoặc hình lục lăng, mang tên két nước hình “tổ ong” (hình 1-10.i) Loại này ítdùng vì hệ số truyền nhiệt kém.

Muốn nâng cao hiệu quả truyền nhiệt của két làm mát thì phải giảm bước của lá tảnnhiệt, bước của ống cả theo chiều ngang (chiều đón gió) và cả chiều sâu (chiều gió) cũngnhư tăng chiều sâu của két (tức là tăng số dãy ống theo chiều sâu) Nhưng tăng chiều sâunhiều cũng không có hiệu quả lớn vì rằng khi hệ số truyền nhiệt của dãy ống đã ổn định thìnếu tăng chiều sâu lên 50%, khả năng tản nhiệt của két tăng15% , còn nếu tăng chiều sâulên 100% thì khả năng tản nhiệt cũng chỉ tăng thêm 20% Cần chú ý rằng các biện phápnâng cao hiệu quả trên đây đều kéo theo sự gia tăng sức cản khí động của két Thôngthường két nước dùng trên ô tô sức cản khí động của không khí qua két không vượt quá300 (N/m2).

b) Kết cấu của bơm nước

Bơm nước có tác dụng tạo ra một áp lực để tăng tốc độ lưu thông của nước làm mát.Bơm có nhiệm vụ cung cấp nước cho hệ thống làm mát với lưu lượng và áp suất nhất định.Lưu lượng nước làm mát tuần hoàn trong các loại động cơ thay đổi trong phạm vi(68÷245) l/Kwh và với tần số tuần hoàn khoảng (7 ÷ 12) lần /phút Các loại bơm dùngtrong hệ thống làm mát động cơ bao gồm: bơm ly tâm, bơm piston, bơm bánh răng, bơmguồng được lần lượt giới thiệu ở phần sau.

- Bơm ly tâm

Bơm ly tâm được dùng phổ biến trong hệ thống làm mát các loại động cơ.

Nguyên lý làm việc là lợi dùng lực ly tâm của nước nằm giữa các cánh để dồn nước từtrong ra ngoài rồi đi làm mát.

Nắp bơm và thân bơm được chế tạo bằng gang, cánh bơm (8) thường được chế tạo bằngđồng hoặc chất dẻo Ðể giảm kích thước, bơm tỷ số truyền giữa trục bơm nước (10) và trụckhuỷu thường chọn gần bằng 1 (đối với động cơ cao tốc) và 1,6 (đối với động cơ tốc độthấp) Nước ở chỗ vào cánh có áp suất (0,02 ÷ 0,04) Mpa và tốc độ 1,0 m/s Cột áp do bơmtạo ra khoảng (0,05 ÷ 0,15) Mpa và tốc độ nước trên đường ống dẫn vào bơm không vượtquá (2,5 ÷ 3) m/s Công suất tiêu hao để dẫn động bơm chiếm khoảng (0,5-1,0) % côngsuất có ích của động cơ tức là (0,005 ÷ 0,01)Ne Trục bơm được đặt trên hai ổ bi (13), đểbao kín dầu mỡ bôi trơn ổ bi dùng các phớt (1) và bao kín bằng vòng chặn (6).

Bơm ly tâm có đặc tính cấp nước đồng đều, kích thước và khối lượng nhỏ, không ồn vàhiệu suất cao Tuy nhiên nhược điểm của bơm li tâm là không tạo ra được vùng áp thấp đủ13

2.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG BỘ TRUYỀN

2.2.1 Tính toán thiết kế đaia) Chọn loại đai

Loại đai: đai thang h€p, đai sợi tổng hợpLoại vật liệu: cao su trộn với nhựa nairitĐường kính dây thép bằng: 0,3-0,4 mm

Có thể phủ thêm lớp vải nilong để tăng độ bền mòn

Ký hiệu tiết diện đai: YO (chọn dựa theo vận tốc đai được tính bên dưới)

b) Xác định các kích thước và thông số bộ truyền

- Đường kính bánh đai nhỏ bị động:Chọn d2=100mm

- Khoảng cách trục a=300mm cần thỏa mãn:- Chiều dài đai được xác định:

Từ khoảng cách trục a=300m đã cho:Kiểm tra lại theo yêu cầu tuổi thọ:

Trong đó: i là số lần uốn của đai trong 1 giây, chọn i=10Vậy v/i=3026mm

Chiều dài đai chưa thỏa mãn yêu cầuDựa vào bảng 4.13 trang 59 tài liệu [2] với đai thang h€p

Chọn đai l=3150mm theo tiêu chuẩn và sử dụng thêm bộ căng đai để đảmbảo khoảng cách trục theo yêu cầu

- Góc ôm có thể tính theo công thức sau với điều kiện :

c) Xác định số đai

- Số đai z được tính theo công thức:

Với + là công suất trên trục chủ động

+ là công suất cho phép tra theo bảng 4-20 đối với đai thang h€p YO