Đồ án tốt nghiệp thiết kế chế tạo mô hình hệ thống điều hòa không khí ô tô

Giới thiệu chung về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô Hệ thống điện điều hòa không ôtô là một hệ thống trong đó môi chất tuần hoàn khép kín,được kết cấu với các bộ phận chính sau đây

KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA

KHÔNG KHÍ ÔTÔ

GVHD : Th.S Lý Văn TrungLớp : ĐHOT7

Nhóm : I

TP.Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2015

DANH SÁCH NHÓM I

STT Họ Và Tên MSSV STT Họ Và Tên MSSV

1 Tạ Minh Luân (NT) 10065261 11 Nguyễn Tuấn Hoàng 11218191

2 Trương Quốc Bảo 11254581 12 Nguyễn Văn Mỷ 11264731

3 Nguyễn Văn Lợi 11279861 13 Nguyễn Thành Nhân 11068731

4 Lê Quốc Cường 11258201 14 Nim Chí Huỳnh 11072631

5 Lê Hữu Tam 11226611 15 Nguyễn Xuân Hòa 11093771

6 Cao Văn Luân 11069011 16 Nguyễn Văn Cường 11037991

7 Trần Quốc Huy 11230051 17 Trần Kim Dũng 11282271

8 Nguyễn Văn Luyện 11065531 18 Nguyễn Hoàng Dũ Hận 11073121

9 Trần Văn Mạnh 11094571 19 Nguyễn Xuân Anh 11271151

10 Nguyễn Xuân Tiến 11297791

GVPB

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển của xã hội thì phương tiện giao thông cũng phát triển không ngừng trong đó ô tô là phương tiện phổ biến Do nhu cầu cấp thiết của nhà tiêu dùng, nghành công nghiệp ô tô đã cho ra đời rất nhiều loại ô tô với các tính năng và công dụng khác nhau Cũng từ những đòi hỏi của người tiêu dùng về vận tốc của ô tô phải lớn và độ an toàn phải cao Nhà sản xuất phải nghiên cứu về hệ thống phanh nhiều hơn nhằm đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng những giải pháp cho vấn đề an toàn

Ở nước ta nghành ô tô đang đà phát triển mạnh Nhà sản xuất thì cho ra những phương tiệncòn đến tay người tiêu dung thì việc sử dụng đúng cách đúng tiêu chuẩn thế nên việc bảo dưỡng sửa chữa là vấn đề thiết yếu cho xe chạy một cách an toàn hơn khi tham gia giao thông và kéo dài tuổi thọ xe Đặc biệt hơn với mật độ phương tiện tham gia trên đườngở nước ta rất đông, chính vì thế mà hệ thống phanh đã quan trọng nay còn quan trọng đối với địa hình và dân cư nước ta

Với mục đích cũng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn, đồng thời làm quen với công tácnghiên cứu để mang lại những phương pháp sữa chữa và bảo dưỡng nhanh nhất, mang lại hiệu

quả cao nhất Nhóm em đã được giao thực hiện báo cáo đồ án tốt nghiệp với đề tài:“Thiết Kế Chế Tạo Mô Hình Hệ Thống Điều Hòa Không Khí Ô tô“ với sự hướng dẫn của thầy Th.S LÝ

VĂN TRUNG Là một đề tài rất thiết thực để cho nhóm em ngày một nâng cao tầm hiểu biết về

hệ thống điều hòa

Mặc dù đã cố gắng, nhưng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm thực tế có hạn nên trong quá trình làm đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, nhóm em rất mong được sự phê bình, chỉ bảo của các thầy và các bạn đồng nghiệp để nhóm được mở rộngthêm kiến thức

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Trong cuộc sống hiện đại ngày nay thì điều hòa không khí không gì xa lạ với chúng ta, nhằm đápứng nhu cầu cuộc sông hiện đại thoải máy hơn thì thì hầu như trên ô tô nào cũng có, nhầm nâng cao kiến thức đã học chúng em theo sự hướng dẫn của nhà trường và được thầy Th.s Lý Văn Trung chỉ dẫn tận tình làm mô hình điều hòa không khí Qua quá trình làm mô hình chúng em cũng cố thêm nhiều kiến thức đã học và học hỏi nhiều điều mà mình chưa nắm chắc khi học trong lý thuyết, mô hình được làm thực tế qua các giai đoạn sau

- Thiết kế khung

 Tham khảo ý kiến GVHD

 Tham khảo các mô hình có sẵn tại khoa

 Đưa ra ý tưởng vẽ thiết kế khung trên phần mềm solidwork

- Tham khảo giá và mua những thiết bị cần thiết cho mô hình

 Tìm hiểu nguyên lý, cấu tạo của một hệ thống lạnh cơ bản

 Mua thiết bị

 Kiểm tra tính năng hoạt động của từng thiết bị

- Bố trí thiết bị lên khung

- Bố trí hệ thống đường ống dẫn gas

 Lắp đặt đường ống kiểm tra xem có sự rò gas

- Bố trí hệ thống điện, bộ phận pan hệ thống

 Kiểm tra toàn bộ hệ thống điện

 Kiểm tra pan

- Kiểm tra hoạt động toàn bộ hệ thống

 Hút chân không mô hình

 Nạp gas, vận hành và kiểm tra độ lạnh

 Bàn giao mô hình

MỤC LỤC

PHẦN A: LÝ THUYẾT CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ÔTÔ

1.1 Giới thiệu chung về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô

Hệ thống điện điều hòa không ôtô là một hệ thống trong đó môi chất tuần hoàn khép kín,được kết cấu với các bộ phận chính sau đây:

 Một máy nén (compressor)

 Bộ ngưng tụ còn gọi là dàn nóng (condenser)

 Bình chứa (lọc/hút ẩm môi chất) (receiver/dryer)

 Van giãn nở hay van tiết lưu (expansion valve)

 Bộ bay hơi còn gọi là dàn lạnh (evaporator)

Hình 1.1 Các thiết bị chính trong hệ thống điều hòa

1.2 Cấu tạo của các bộ phận chính trong hệ thống điều hòa không khí

 Cấu tạo của máy nén

Hình 1.3Cấu tạo của máy nén pittong

Nguyên lý hoạt động của máy nén.

Hành trình hút : Piston đi xuống, thể tích tăng, áp suất giảm, Clape hút tự mở (lá mỏng nằm

ở phía dưới) hút môi chất vào xy-lanh máy nén qua van hút

Hành trình nén: Piston chạy lên, Clape hút đóng kín (phía dưới), áp suất tăng cao và tự nângClape đẩy thoát ra ngoài

Hình 1.4 Nguyên lý hoạt động của mấy nén pittong

1.2.2.Bộ ly hợp điện từ.

 Nhiệm vụ: Đóng, mở ly hợp để đóng hoặc dừng máy nén

 Cấu tạo:

Hình 1.5: Bộ ly hợp điện từ

Tất cả máy nén của hệ thống điện lạnh ôtô đều được trang bị bộ ly hợp hoạt động nhờ từtrường Bộ ly hợp này được xem như một phần của buli máy nén Cấu tạo gồm các bộ phậnchính như sau:

 Bộ phận từ gồm cuộn dây và lõi từ (nguồn điện 12V), bộ phận này đứng yên

 Đĩa ma sát từ: một gắn cứng và quay trơn cùng buli, một đĩa gắn chặt với trục máy nén

 Khe hở giữa hai đĩa khoảng 1 đến 2 mm tùy theo loại máy Tham khảo khe hở yêu cầu trong phần sửa chữa

Hình 1.6: Chi tiết tháo rời bộ ly hợp điện từ trang bị bên trong máy nén

 Hoạt động:

Khi ly hợp từ được đóng dòng điện chạy qua cuộn dây Stator và làm cho từ trường cuộn củacuộn dây nam châm mạnh lên Kết quả làm Stator hút bộ phận định tâm với một lực từ mạnh đủ

để máy nén quay cùng với puli

Tùy theo cách thiết kế, bộ ly hợp từ trường thường được điều khiển cắt nối nhờ bộ cảm biếnnhiệt điện, bộ cảm biến này hoạt động dựa theo áp suất hay nhiệt độ của hệ thống điều hòakhông khí

1.2.3 Bộ ngưng tụ (dàn nóng)

 Nhiệm vụ

Giải nhiệt làm mát môi chất biến môi chất từ thể hơi dưới áp suất và nhiệt độ cao thành thểlỏng

Hình 1.7 Giàn nóng và quạt làm mát

 Cấu tạo

Hình 1.8 Cấu tạo và nguyên lý của giàn nóng

Bộ ngưng tụ được cấu tạo bằng một tấm kim loại dài uốn cong thành nhiều hình chữ U nốitiếp nhau xuyên qua vô số cánh tỏa nhiệt mỏng , các cánh tỏa nhiệt bám chặt và bám sát quanhống kim loại Kiểu thiết kế này làm cho bộ ngưng tụ có diện tích tỏa nhiệt tối đa đông thời chiếmmột khoảng không gian tối thiểu.

 Nguyên lý hoạt động

Khi môi chất được máy nén nén từ thể khí dưới áp suất thấp và nhiệt độ thấp thành môi chất

có áp suất và nhiệt độ cao đi vào giàn nóng Giàn nóng có cấu tạo các ống hình chữ U, xungquanh ống là các cánh mỏng giúp môi chất giải nhiệt nhanh Đồng thời môi chất được quạt ởgiàn nóng thổi nhằm nhanh làm nguội Môi chất sau khi đi qua giàn nóng được giải nhiệt từ thểkhí biến thành thể lỏng có áp suất và nhiệt độ cao

1.2.4 Bình chưa- lọc hút ẩm

 Nhiệm vụ

Giúp lọc các tạp chất có trong môi chất, làm cho môi chất tinh khiết hơn

Hình 1.9 Bình chứa – lọc hút ẩm

 Cấu tạo

1- đường môi chất vào2- lưới lọc môi chất3- phin hút ẩm4- Môi chất ra5- Đường ống môi chất ra

6- mắt quan sát môi chất

Hình 1.10: Vị trí và cấu tạo của bình chứa – lọc hút ẩm

Bình lọc và hút ẩm có vỏ bọc bằng kim loại, bên trong có lưới lọc và túi chứa chất khử ẩm(disecant) chất khử ẩm là một vật liệu có đặc tính hút ẩm lẫn trong môi chất rất tốt như oxitnhôm, silica alumina và chất silicagel

 Nguyên lý hoạt động

Sau khi môi chất đi qua giàn nóng sẽ đi vào bình chứa bằng đường ống 1 Sau khi vào bìnhchứa môi chất đi qua tấm phin lọc 3, lúc này môi chất sẽ được hút ẩm Môi chất tiếp tục đi qualưới lọc có lỗ xốp của sillicagal có đường kính 3 Ao, cho phép ga có đường kính phân tử 2,5 Ao

và dầu có đường kính phân tử 4 Ao qua và hút giữ lại nước có đường kính phân tử 3 Ao Sau khi

đã được hút ẩm và lọc các tạp chất, môi chất theo đường ống 4 tới ống 5 đi ra ngoài

1.2.5.Van tiết lưu

 Chức năng

Sau khi đi qua bình chứa tách ẩm, môi chất lỏng có nhiệt độ, áp suất cao được phun ra từ lỗtiết lưu Kết quả làm môi chất giản nở nhanh và biến môi chất thành hơi sương có áp suất thấp vànhiệt độ thấp

Van tiết lưu phối hợp với cảm biến nhiệt độ điều chỉnh được lượng mối chất cho giàn nhiệttheo tải nhiệt một cách tự động

Giảm áp suất môi chất sau khi đi qua van tiết lưu

 Cấu tạo và vị trí của van tiết lưu trên hệ thống điều hòa.

Hình 1.11 Vị trí van tiết lưu trên hệ thống lạnh

Van tiết lưu được lắp giữa bình lọc và bộ bay hơi

 Cấu tạo

Hình 1.12 Cấu tạo van tiết lưu

 Nguyên lý hoạt động

- Khi tải nhiệt tăng, nhiệt độ tại

giàn ra của giàn lạnh tăng Điều

này làm nhiệt truyền đến hơi chắn

trên màn chắn trên màng tăng, vì

thế hơi chắn đó dãn ra Màn chắn

di chuyển sang phía bên tay trái,

làm thanh cảm nhiệt độ và đầu của

kim van nén lò xo Lỗ tiết lưu mở

ra cho một lượng lớn môi chất vào

trong giàn lạnh Điều này làm tăng

lưu lượng môi chất tuần hoàn trong

Điều đó làm cho nhiệt truyền đến hơi

chắn trên màng giảm nên hơi môi chất

co lại Màng di chuyển về phía phải,

làm thanh cảm ứng nhiệt và đầu của

kim van đẩy sang phía phải bởi lò xo

Lỗ tiết lưu đóng bớt lại, nên môi chất

tuần hoàn trong hệ thống giảm, bằng

cách đó làm giảm mức độ lạnh trong hệ

thống

Hình 1.14 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van tiết lưu kiểu hộp( khi tải thấp)

1.2.6 Bộ bay hơi

 Chức năng

Giàn lạn làm bay môi chất ở dạng sương sau khi qua van dãn nở có nhiệt độ và áp suất thấp

và làm lạnh không khí xung quanh nó

Môi chất sau khi qua van tiết lưu làm áp suất giảm nhanh, nhiệt truyền từ thể lỏng sang thểkhí này Môi chất lạnh được dẫn đến giàn lạnh nhờ các ống xếp thành hình chữ U cùng với cáccách tản nhiệt Tại đây, nhiệt độ thấp của giàn lạnh được dẫn ra ngoài rngoài bởi quạt của giànlạnh

Hình 1.15 Giàn lạnh trên mô hình hệ thống điều hòa không khí

 Cấu tạo

Bộ bốc hơi được cấu tạo bằng một ống kim loại (5) dài uốn cong chữ U đi xuyên qua vô sốcác la mỏng tản nhiệt(3) Các lá mỏng hút nhiệt được bám sát tiếp xúc hoàn toàn quanh ống dẫnmôi chất lạnh Cửa vào của môi chất được bố trí bên dưới còn cửa ra bố trí bên trên bộ bốc hơi.Một quạt điện lồng sóc được đặt sau giàn lạnh thổi không khí xuyên qua giàn lạnh đưa khímát ra ngoài.

Hình

1.16 Cấu tạo (bộ bốc hơi) giàn lạnh

1- Cửa dẫn môi chất vào 2- Cửa dẫn môi chất ra

Bộ bốc hơi còn có chức năng hút ẩm, chất ẩm sẽ ngưng tụ thành nước và được hứng đưa rabên ngoài

1.2.7 Hệ thống đường ống cao áp và thấp áp

 Chức năng: Dẫn môi chất đến các bộ phận của hệ thống

Trong hệ thống lạnh trên oto có 2 đường ống chính và cũng được phân thành 2 nhánh riêng

- Nhánh có áp suất thấp được giới hạn bởi phần môi chất sau van tiết lưu và cửa vào củamáy nén Đường ống này có đường kính lớn và lạnh khi hệ thống hoạt động.

- Nhánh có áp suất cao được giới hạn bởi phần môi chất ngay trước van tiết lưu và cửa racủa máy nén Đường ống này có đường kính nhỏ hơn nhánh trên và có nhiệt độ cao hơn

Hình 1.17: Đường ống trong hệ thống lạnh

Ở trong khoảng nhiệt độ 25℃ - 30 ℃ áp suất trong 2 nhánh nằm trong khoảng:

- Nhánh áp suất thấp: 147.1 – 294.2 kPa (21.3 – 42.7 psi )

- Nhánh áp suất cao: 1372.9 – 1863.3 kPa (199.1 – 270.2 psi)

 Cấu tạo ống dẫn

1- lớp chịu lực bằng polyeste 2- Lớp cao su chịu giản nở

3- Lớp cao su phía trong

Hình 1.19: Mắt gas trên hệ thống

 Cấu tạo mắt gas

Hình 1.20 Cấu tạo mắt gas và kiểm tra tình trạng dòng chảy

1.2.9 Quạt trong hệ thống lạnh

 Chức năng: Quạt giàn lạnh có tác dụng thổi luồng không khí xuyên qua giàn lạnh

Hình 1.21: Cấu tạo của quạt làm mát giàn lạnh (kiểu lông sóc)

Phía áp thấp:

0,15-0,25MPa (1,5-2,5 kgf/cm2)

Hình 1.22 Đồng hồ đo áp suất

PHẦN B: THỰC HÀNHCHƯƠNG 2

THIẾT KẾ KHUNG TRÊN PHẦN MỀM, KIỂM NGHIỆM BỀN VÀ THỰC TẾ 2.1 Thiết kế khung mô hình

Qua khảo sát một số mô hình trên khoa và sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn Th.S Lý Văn Trung, chúng tôi đưa ra kích thước sơ bộ của tổng thể mô hình

2.1.1 Kích thước cơ bản của khung

- Chiều dọc: 90 cm

- Chiều Chiều ngang; 90 cm

- cao tính từ mặt bàn: 45 cm

- Chiều cao chân khung: 65 cm

- Các kích thước phụ khác vừa đủ cho thiết bị đặt vào và thêm phần khoảng trống để dễ điđường ống gas va hệ thống dây điện

2.1.2 Vẽ khung mồ hình trên phần mềm SOLIDWORKS

Khởi động phần mềm => chọn Part=> chọn Sketch=> chọn mặt Plane=> chọn lệnh

Sketch=>Feature thao tác 3D đùn khối

Hình 2.1 Giao diện khi khởi động của Solidworks

Hình 2.2 Chọn mặt phẳng trrong Part

Xuất hiện giao diện vẽ của Solidworks, chọn mặt phẳng muôn vẽ và click vào chế độ Sketch

để bắt đầu vẽ trên mặt phẳng đó

Hình 2.3 Giao diện chính của chế độ Part Sketch

Ta vẽ biên dạng hình trên mặt phẳng 2D dùng các lệnh trên thanh menu vẽ ghi kích thước theo kích thước định trước

Hình 2.4 Giao diện Features

Sau khi vẽ 2D trên Sketch ta chuyển sang Features thực hiện lệnh đùn khối 3D

2.1.3 Mô phỏng 3D khung mô hình và xuất bản vẽ

Hình 2.5 Thiết kế chân cho mô hình

Hình 2.6 Chân sau khi được thiết kế

Hình 2.7 Dựng 2 mặt phẳng vẽ 4 thanh ngang vát góc 45 độ

Hình 2.8 Lệnh đối xứng 2 thanh qua mặt phẳng

Hình 2.9 Thiêt kế lưới sắt dập lỗ

Hình 2.10 Thiết kế 4 thanh treo

Hình 2.11 Thiết kế 2 thanh ngang

Hình 2.12 Thiết kế ván gỗ và áp vật liệu

Hình 2.13 Khung mô hình hoàn thành

Hình 2.14 Xuất bản vẽ

Hình 2.15 Cân khối lượng

2.2 Kiểm nghiệm bền khung mô hình

2.2.1 Cơ sở lý thuyết

- Khối lượng của dàn lạnh và quạt dàn lạnh là 2kg

- Khối lượng của motor 3 pha là 6kg

- Khối lượng của máy nén là 2kg

2.2.2 Kết quả kiểm nghiệm

- Từ mô hình 3D của mô hình sau khi ghép ở assembly design sử dụng các lệnh trong phầnmềm Solidworks nhập các số liệu cần thiết ta có thể kiểm nghiệm bền sơ bộ khung môhình

- Sau khi kiểm nghiệm các chi tiết chịu lực ta được kết quả kiểm nghiệm tổng của mô hình

- Sắt vuông 0,03 x 0,03 x 6 m.

Hình 2.17 Sắt vuông 30

- Lưới sắt , thanh nẹp, ván ép, nẹp nhôm

Hình 2.18 Lưới sắt , thanh nẹp, ván ép, nẹp nhôm

2.3.3 Quá trình thực hiện

Hình 2.19 Đo kích thước vật liệu

Hình 2.20 Quá trình cắt hàn khung

Hình 2.21 Khung sau khi cắt hàn

Khung được hoàn thành trong 20 ngày làm việc từ việc mua vật liệu , tìm vị trí làm, chuẩn

bị dụng cụ, khảo sát giá vật liệu, dưới sự chỉ dẫn trao đổi tận tình của giáo viên hướng dẫn Th.S

Lý Văn Trung cùng các thành viên trong nhóm

- Với mạch 1 pha 220V độ sụt áp cho phép 5.5V

- Với mạch 3 pha 380V độ sụt áp cho phép 9.5V

- Motor 1.5kw Ta chọnDây 3x2.5mm – 15A

- Quạt nóng 100w, Quạt lạnh 100w, hệ thống dây bộ điều khiển, hộp đánh pan ta chọn Dây0.5mm – 6A

3.2 Đi dây cho toàn hệ thống điều hòa.

3.2.1 Đi dây cho Motor (3pha 1.5kw)

Motor được sử dụng là loại motor 3pha có công suất 1.5kw Đây điện được sử dụng là loại 3

lõi 3x2.5mm

Hình 3.1 Dây nguồn 3pha lõi 2.5 mm

Hình 3.2 Đấu nối dây 3pha vào motor (đảm bảo cách điện an toàn)

Khi đấu cần tách riêng từng cặp khi đấu xong phải cuốn băng keo cách điện an toàn

3.2.1 Đi dây cho dàn nóng, dàn lạnh.

Quạt nóng 100w, Quạt lạnh 100w, hệ thống dây bộ điều khiển, hộp đánh pan ta chọn dây 0.5mm– 6A

.

Hình 3.4 Đi dây cho dàn nóng và dàn lạnh.

Hình 3.4 Đấu nối các dây của dàn nóng và lạnh với mạch chính.

3.2.2 Đi dây hộp đánh pan và sơ đồ mạch điện tổng quát

- Hộp đánh pan sử dụng loại dây hai lõi với đường kính lõi 0.5mm – 6A

Hình 3.5 Hàn chì các mối giữa dây và công tắc đánh pan.

Hinh 3.6 Cố định hộp đánh pan