Đang tải... (xem toàn văn)
báo cáo tiểu luận cuối kì môn thiết kế hệ thống động cơ đốt trong chủ đề thiết kế hệ thống bôi trơn làm mát. Nhằm nắm bắt kiến thức về các chi tiết có trong hệ thống ví dụ như quạt làm mát, két nước làm mát, bộ lọc, bơm...
Phần : THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ XM4-0519 3.1 Phân tích lựa chọn sơ đồ hệ thống bôi trơn: - Hệ thống bôi trơn cưỡng loại đại làm việc chắn phức tạp Nguyên nhân việc dẫn dầu cưỡng ln đảm bảo có lớp dầu cần thiết đảm bảo việc dẫn nhiệt từ bề mặt làm việc tốt - Vì loại hệ thống thường ứng dụng động xăng động có số vòng quay cao, lực qn tính phận chuyển động qua lại lực quán tính ly tâm có trị số cao - Khi bơi trơn cưỡng bức, dầu dẫn đến gối đỡ với số lượng dư rửa cặn bẩn mạt kim loại, tạo điều kiện thuận lợi cho làm việc gối đỡ Do bơi trơn cưỡng bức, dầu tiếp xúc với chi tiết máy khơng khí nên dầu bị ơxy hố chậm hơn, mức tiêu thụ dầu nhờn thấp - Sau phân tích ưu nhược điểm hệ thống bôi trơn, với việc tham khảo số động tương tự (Động G4ED-GSL 1.6) thực tế em lựa chọn phương án thiết kế hệ thống bôi trơn cho động XM4-0519 hệ thống bôi trơn cưỡng cácte ướt Hình 1-1: Sơ đồ hệ thống bôi trơn 1-Lưới lọc dầu; 2-Cacte; 3-Bơm dầu; 4-Van an tồn; 5-Lọc dầu; 6-Khóa dầu vào két; 7-Két làm mát dầu; 8-Trục khuỷu; 9-Thanh truyền; 10-Vòi phun dầu; 11-Đường dầu chính; 12-Xupap; 13- Gối đỡ cam; 14-Trục cam; 15-Bánh trục cam - Dầu các-te (1) bơm dầu (3) hút qua lọc dầu (5) dầu lọc tạp chất đến đường dầu (11) thân động - Từ dầu vào đường dầu thân máy nắp xy lanh bôi trơn ổ đỡ trục khuỷu, trục cam, bạc đầu nhỏ truyền sau sau tự rơi lại các-te - Van an tồn (4) bơm dầu có nhiệm vụ giữ cho áp suất dầu bôi trơn bơm dầu bôi trơn cung cấp cho hệ thống không đổi Khi hệ thốngbơi trơn có phận bị tắc, van tự động mở cho dầu bơi trơn trở các-te đảm bảo cho áp suất dầu bôi trơn hệ thống giá trị cần thiết - Két làm mát dầu (7) có nhiệm vụ giảm nhiệt độ dầu giữ cho dầu bôi trơn mức nhiệt độ cần thiết Khi nhiệt độ dầu đạt đến nhiệt độ quy định, khóa (6) cho phép dầu qua két để tiến hành làm mát 3.2 Tính tốn thiết kế bơm lọc dầu: 3.2.1 Phân tích chọn loại bơm: Hình 1-2: Kết cấu bơm bánh ăn khớp 1- Bánh chủ động; 2- Bánh bị động; 3- Đường dầu vào 4- Xẹc lip; 5- Van an toàn; 6- Đường dầu - Trong hệ thống bôi trơn động XM4-0519 sử dụng bơm bánh ăn khớp : + Động lắp xe du lịch nên yêu cầu chi tiết nhỏ gọn bơm dầu + Áp lực bơm tạo lớn, hoạt động mạnh mẽ gây tiếng ồn + Mặc dù bơm bánh ăn khớp đắt song lại làm việc tin cậy 3.2.2 Tính bơm dầu: Việc tính tốn bơm dầu nhằm mục đích xác định thông số bơm : + Lưu lượng bơm dầu Vb + Các thông số bánh chủ động bị động bơm: mođun, số vòng quay, chiều dày bánh răng, đường kính vòng đỉnh, chân + Áp suất đầu vào, đầu bơm: Pv, Pr + Công suất bơm: Nb Để xác định thơng số, kích bơm dầu bôi trơn, ta phải xác định lưu lượng dầu bôi trơn cần thiết để bôi trơn bề mặt ma sát Vd, từ xác định lưu lượng bơm dầu cần cung cấp Vb Từ lưu lượng bơm ta sử dụng công thức tính liên quan để xác định kích thước chi tiết bơm 3.2.2.1 Lượng nhiệt dầu mang đi: - Lưu lượng dầu dùng để bôi trơn bề mặt ma sát xác định phương pháp cân nhiệt động theo tài liệu [3], nhiệt lượng dầu nhờn tải phụ thuộc nhiều vào trạng thái nhiệt ổ trục tổng nhiệt lượng nhiên liệu cháy xilanh sinh Qt - Theo số liệu thực nghiệm, loại động đốt ngày nay, nhiệt lượng dầu đem Qd thường chiếm khoảng 1,5÷2% tổng nhiệt lượng nhiên liệu cháy xylanh sinh Qt Vì xác định Qd theo cơng thức sau: Qd = (0,0150,02).Qt [kcal/h] (1-1), [1] Chọn : Qd = 0,016.Qt Qt : Lượng nhiệt nhiên liệu cháy sinh trình cháy phụ thuộc vào công suất động Ne hiệu suất động ηe xác định theo phương trình sau: Qt = 632.N e [kcal/h] e (1-2),[1] Với ηe – Hiệu suất có ích động đốt trong: ηe = (0,25 ÷ 0,35), Chọn ηe = 0,3 Suy : Qd = 0, 016.69.632 = 2325,76 0,3 [kcal/h] 3.2.2.2 Lượng dầu cần thiết để bôi trơn bề mặt ma sát: - Lưu lượng dầu cần thiết để bôi trơn bề mặt ma sát phụ thuộc vào nhiệt lượng dầu bôi trơn mang Qd, khối lượng riêng dầu bôi trơn , tỷ nhiệt dầu Cd, xác định thông qua công thức sau : Vd = Với: Qd C d t [l/h] t = (1015) [0C] (1-3), [1] : Khoảng chênh nhiệt độ [1] Cd = 0,5 [kcal/kg0C] : Tỷ nhiệt dầu [1] 0,85 [kg/l] [1] => Vd = : Khối lượng riêng dầu 2325,76 = 456,03 [l/h] 0,85.0,5.12 3.2.2.3 Xác định lưu lượng bơm dầu: - Để đảm bảo cung cấp lượng dầu bôi trơn tới bề mặt ma sát nói bơm dầu cần phải cung cấp lưu lượng Vb’ dầu lớn gấp vài lần Do lưu lượng Vb’ [lít/h] bơm dầu xác định theo công thức kinh nghiệm : Vb’ = (2÷3,5).Vd [l/h] Đối với động xăng : Vb’ = (14÷20).Ne Ta chọn : Vb’ = 19.Ne Vb’ = 19.69 = 1311 (1-4), [1] [1] [l/h] [l/h] Lưu lượng dầu bôi trơn bơm cung cấp Vb’ phụ thuộc vào lưu lượng lý thuyết bơm Vb hiệu suất thủy lực bơm theo công thức : Vb’ = b Vb => Vb Vb ' b [l/h] (1-5), [1] Vì ta sử dụng bơm bánh nên bơm có hiệu suất thủy lực là: b = 0,7 ÷ 0,8 Ta chọn [2] b = 0,7 Vậy lưu lượng lý thuyết bơm là: Vb Vb ' b 1311 1872,86 0, [l/h] (1-6) 3.2.2.4 Xác định kích thước bơm dầu : - Gồm thông số: + Môdun bánh : m [mm] + Số vòng quay bánh chủ động : n [vg/ph] + Chiều dày bánh : b [mm] + Đường kính vòng tròn lăn : Do [mm] + Đường kính vòng đỉnh : De [mm] + Chiều cao : [mm] + Đường kính chân : Dc [mm] + Áp suất đầu bơm : Pr [MN/m2] + Áp suất đầu vào bơm : Pv [MN/m2] + Công suất bơm : Nb [kW] h - Sau xác định lưu lượng lý thuyết bơm Vb thơng số tính tốn ta thiết kế cho kích thước bơm nhỏ mà đảm bảo lưu lượng dầu cần thiết cung cấp cho bề mặt ma sát , Vb bơm phụ thuộc vào thông số chi tiết như: mođun, số vòng quay, chiều dày, số bánh chủ động, xác định theo công thức sau : Vb = m2.Z.b.nb.60.10-6 [l/h] Trong : (1-7), [1] + Z : Số [mm] Chọn số bánh chủ động z1 = 10; bánh bị động z2 = 11 + m : Modun bánh [mm], theo tiêu chuẩn chọn m = mm + nb : số vòng quay bơm dầu [vg/ph] + b : độ dày bánh [mm], chọn b = 10 [mm] + nb : số vòng quay bơm [vg/ph] , chọn nb = 2000 [vg/ph] => Vb = 52.10.10.2000.60.10-6 = 1884,9 [l/h] > 1887,2 [l/h] (thỏa mãn) - Xác định kích thước bánh : + Đường kính vòng chia bánh chủ động : D1 = z1.m = 10.5 = 50 [mm] + Đường kính vòng chia bánh bị động : D2 = z2.m = 11.5 = 55 [mm] 3.2.2.5 Xác định công suất dẫn động bơm dầu : - Lưu lượng bơm phụ thuộc nhiều vào công suất bơm, công suất bơm dầu lại thay đổi theo thông số: + Lưu lượng lý thuyết bơm : Vb [l/h] + Áp suất đầu vào : Pv [kg/cm2] + Áp suất đầu bơm : Pra [kg/cm2] + Hiệu suất giới : ηm - Công suất dẫn động bơm tính theo cơng thức sau : Nb m Vb ( pr pv ) 27000 ( HP) (1-9), [1] - Trong đó: + ηm : hiệu suất giới bơm dầu dầu nhờn, xét đến tổn thất ma sát thủy động lấy: ηm = 0,85÷ 0,9; chọn : ηm = 0,85 pr : áp suất đầu Chọn pr = [1] kg/cm2 pv : áp suất đầu vào Chọn pv = 1,1 kg/cm2 Vb = 1774,8 [l/h] Vậy công suất bơm : Nb 1872,86.(4 1,1) 0, 237 (HP) = 0,177 (kW) 0,85.27000 [1] [1] 3.2.3 Tính lọc dầu: 3.2.3.1 Phân tích chọn loại bầu lọc: Thiết bị lọc dầu loại động đốt ngày chia làm loại chính: - Bầu lọc khí: dùng phần tử lọc khí, loại dùng - Bầu lọc thấm: bầu lọc thấm dùng rộng rãi, nguyên lý làm việc bầu lọc thấm cụ thể sau : Dầu nhờn có áp suất cao thấm qua khe hở nhỏ ( khe hở nhỏ đến 0,1m) phần tử lọc Do phần tử có đường kính lớn kích thước khe hở bị giữ lại dầu nhờn lọc Bầu lọc thấm thường dùng loại lõi lọc : kim loại, giấy, len dạ, hàng dệt Ưu điểm bầu lọc thấm khả lọc tốt, lọc sạch, sử dụng rộng rãi Nhưng nhược điểm thời gian sử dụng ngắn - Bầu lọc ly tâm: năm gần đây, bầu lọc ly tâm dùng rộng rãi chúng có ưu điểm sau: + Do khơng dùng lõi lọc nên bảo dưỡng không cần thay phần tử lọc + Tính lọc phụ thuộc vào mức độ cặn bẩn lắng đọng bầu lọc + khả lọc tốt nhiều so với loại lọc thấm dùng lõi lọc - Lọc từ tính: lọc từ tính chủ yếu dùng để lọc mạt sắt dầu nhờn, loại lọc thường dùng nam châm lắp nút dầu đáy cacte,do hiệu cao nên dùng rộng rãi - Lọc hóa chất: loại chủ yếu dùng hóa chất cácbon hoạt tính, phèn chua để hấp thu tạp chất, không dùng loại => Qua phân tích ưu nhược điểm loại bầu lọc trên, ta chọn bầu lọc toàn phần loại lọc thấm dùng lọc giấy làm nhiệm vụ lọc tinh có nhiều ưu điểm lọc dầu, dể dàng thay thế, với nguyên lý làm việc sau: Hình 1– 3: Kết cấu bầu lọc tồn phần 1-Vòng làm kín 2- Đường dầu vào 3- Tấm lọc 4- Vỏ lọc dầu 5- Van an toàn Dầu nhờn qua lỗ (2) vào lọc dầu Khi làm việc bình thường dầu qua lọc (3) để lại cặn bẩn thành lọc theo đường dầu bôi trơn Khi lọc bị tắc nhiều cặn bẩn bám lên dầu xuống phía đẩy van an tồn (5) lên bơi trơn mà khơng cần lọc 3.2.3.2 Tính tốn bầu lọc : Tính tốn bầu lọc dùng lõi giấy khó thường khơng xác định xác khả thông qua bầu lọc Khi thiết kế ta tham khảo bầu lọc động có cơng suất tương đương Căn vào dung tích cơng tác động 1.597 lít nên ta chọn bầu lọc có kích thước sau : Đường kính lõi lọc : 116 [mm] Chiều cao lõi lọc 126 [mm] : 1.2.4 Tính tốn két làm mát dầu Xác định thông số sau: Nhiệt lượng động truyền cho dầu nhờn: Qd = cd p va (tdr - ttv), kcal/h Nhiệt lượng cân với nhiệt lượng két làm mát dầu tản nên: Qd = cd ρ Vk ( tdvk - tdrk); kcal/h; Vd, Vk - Lưu lượng dầu nhờn tuần hoàn động lưu lượng dầu chảy qua két làm mát; Vd=Vk=456.03(l/h) tdv,t dr - Nhiệt độ đầu vào khỏi động (0C); tdvk, tdrk - Nhiệt độ vào khỏi két làm mát dầu (0C); cd - Tỷ nhiệt dầu nhờn (kcal/kg0C); Cd = 0,5 kcal/kg0C ρ - Mật độ dầu nhờn (kg/l) Chênh lệch nhiệt độ dầu két làm mát thường chọn nhiệt độ dầu vào khỏi động Do đó: (td-tk) = (tdr-tdv) Đối với động xăng thường chọn: ∆td=10-20οc Nhiệt độ trung bình dầu nhờn két thường vào khoảng 75 ÷ 85 0C Nhiệt độ trung bình khơng khí qt qua két làm mát dầu điều kiện làm việc nặng chọn 450C Hệ số truyền nhiệt Kd phụ thuộc nhiều nhân tố truyền nhiệt Đối với loại két làm mát dầu dùng kiểu ống thẳng nhẵn : Kd ≈ 100 ÷ 300; kcal/m2h0C vậy: Qd=0,5.0,85.456,03.15=2907,19 (kcal/h) Diện tích tản nhiệt két làm mát: Fk= 𝑄𝑑 𝐾𝑑(𝑡𝑑−𝑡𝑘) = 2907,19 250.15 =0.775 m2 3.2.4Tính lượng dầu chứa các-te : - Lưu lượng dầu các-te Vct xác định theo công thức kinh nghiệm sau: Đối với động xăng : Vct = (0,06 0,12).Ne [ l ] Chọn Vct = 0,08.Ne = 0,08.69 = 5,52 [ l ] Vậy lượng dầu chứa các-te : 5,52 [ l ] (1-13), [3] Phần 2: Thiết Kế HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ XM4-0519 4.1: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LÀM MÁT 4.1.1 Nhiệm vụ -Trong động đốt trong,khi làm việc sản sinh lượng nhiệt lớn nhiệt truyền cho chi tiết tiếp xúc với khí cháy,người ta ước lượng lượng nhiệt truyền cho chi tiết chiếm khoảng 25-35% nhiệt lượng cháy tỏa ra.vì chi tiết bị nung nóng mãnh liệt nhiệt độ chi tiết cao dẫn đến: +Làm giảm sức bền,độ cứng vững tuổi thọ động +Làm giảm độ nhớt dầu bôi trơn gây tăng tổn thất ma sát +Gây bó kẹt piston biến dạng nhiệt +Làm giảm lượng khí nạp vào xylanh Dó động cần phải có hệ thống làm mát để thực trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy đến môi chất làm mát đảm bảo cho chi tiết khơng nóng q khơng nguội q để tránh tác hại kể 3.1.2: Điều kiện làm việc hệ thống làm mát Hệ thống làm mát phải làm việc tốt điều kiện hoạt động động để đảm bảo chi tiết động ln làm mát tránh tình trạng hư hỏng động két làm mát.mặt khác hệ thống làm mát phải phù hợp với chế độ nhiệt động chi tiết khơng nóng q không nguội để tránh giảm công suất động truyền cho hệ thống làm mát 3.1.3: Lựa chọn hệ thống làm mát cho động XM4-0519 Sau phân tích nhiệm vụ điều kiện làm việc hệ thống vào động xét thấy: + động XM4 đặt xe du lịch kết cấu nhỏ gọn, đơn giản + Xem xét động tham khảo có thơng số tương tự (Động G4ED-GSL 1.6 lắp xe Huyndai Accent 2006) Hình 2-2: Sơ đồ bố trí quạt két nước động G4ED Ta chọn hệ thống làm mát cưỡng tuần hoàn nước - Sơ đồ hệ thống làm mát: Hình 2-3: Sơ đồ hệ thống làm mát 1-Két làm mát dầu hộp số; 2-Bơm; 3- Cánh quạt; 4-Bình chứa nước phụ; 5-Két nước; 6-Nắp két làm mát; 7-Van nhiệt; 8- lốc nước nắp máy; 9- lốc nước làm mát thân Nguyên lí làm việc: - Nước tuần hoàn nhờ bơm nước 2, qua ống phân phối nước vào khoang chứa xilanh Để phân phối nước làm mát cho xilanh, nước sau bơm vào thân máy chảy qua ống phân phối đúc sẵn thân máy Khi khởi động nhiệt độ động nhiệt độ nước thấp van nhiệt đóng lại không cho qua két mà trở thẳng bơm giúp máy khởi động nhanh Khi nhiêt độ nước làm mát lớn 820C van nhiệt mở Nước theo dòng tuần hồn từ nắp máy qua van tới két làm mát Tại nước làm mát két có tiết diện tiếp xúc với khơng khí lớn dòng khí quạt chuyển động xe sinh Nước làm mát quay lại bơm thực chu rình số trường hợp nước làm mát két có áp suất cao Sẽ theo nắp két nước trở bình chứa 3.2: TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG LÀM MÁT 3.2.1 Xác định lượng nhiệt từ động truyền cho nước làm mát: Nhiệt lượng từ động truyền cho nước làm mát coi gần số nhiệt lượng đưa qua tản nhiệt truyền vào khơng khí, lượng nhiệt truyền cho hệ thống làm mát động xăng chiếm khoảng 20 ÷ 30%, động điêden chiếm khoảng 15 ÷ 25% tổng số nhiệt lượng nhiên liệu toả Nhiệt lượng Qlm tính theo cơng thức kinh nghiệm sau đây: , Qlm qlm Ne , (J/s) ; (2-1) [1] , Trong đó: qlm - Lượng nhiệt truyền cho nước làm mát ứng đơn vị công suất đơn vị thời gian (J/kW.s); Đối với động Xăng : , = 1263 ÷ 1360 J/kW.s (1300 ÷ 860 kcal/ml.h) [1] qlm Có trị số Qlm , ta xác định lượng nước 𝐺𝑙𝑚 tuần hoàn hệ thống đơn vi thời gian : 𝐺𝑙𝑚 = 𝑄𝑙𝑚 69 ∗ 1300 = = 2.7 (2 − 2) [1] 𝐶𝑛 ∗ ∆𝑡𝑛 4187 ∗ Trong : Cn : Tỷ nhiệt nước làm mát (J/kg.độ ); Nước: cn = 4187 J/kgđộ (1,0 kcal/kg.độ ), [1] Êtylen glucon cn = 2093J/kgđộ (0,5kcal/kg độ) [1] tn - Hiệu nhiệt độ nước vào tản nhiệt: Với động ô tô máy kéo tn = ÷ 10C Tính tốn hệ thống làm mát thường tính chế độ cơng suất cực đại 3.2.2 Tính két nước: Bao gồm việc xác định bề mặt tản nhiệt để truyền nhiệt từ nước mơi trường khơng khí xung quanh Xác định kích thước mặt tản nhiệt sở lý thuyết truyền nhiệt Truyền nhiệt tản nhiệt chủ yếu đối lưu Két nước tản nhiệt động ô tơ máy kéo có mặt tiếp xúc với nước nóng mặt tiếp xúc với khơng khí Do truyền nhiệt từ nước khơng khí truyền nhiệt từ môi chất đến môi chất khác qua thành mỏng Như trình truyền nhiệt phân làm ba giai đoạn ứng với ba phương trình truyền nhiệt sau: - Từ nước đến mặt thành ống bên trong: 𝑄1𝑚 = ∝1 𝐹1 (𝑡𝑛 − 𝑡𝛿1 ) = 2500 ∗ 4.914 ∗ 10 = 122850, J/s; [4] (3.2.1) - Qua thành ống : 𝑄𝑡𝑚 = 𝜆.𝐹1 (𝑡𝛿1 −𝑡𝛿2 ) 𝛿 = 110∗4.91∗1 2∗10−3 = 270050, J/s; (2-3) [1] - Từ mặt thành ống đến khơng khí : 𝑄𝑙𝑚 = 𝛼2 𝐹2 (𝑡𝛿2 − 𝑡𝑘𝑘 ) = 100 ∗ 24.57 ∗ 26.5 = 65110.5, (2-4) [1] J/s; Trong : Qlm − Nhiệt lượng động truyền cho nước làm mát nhiệt lượng nước dẫn qua tản nhiệt (J/s); 1 − Hệ số tản nhiệt từ nước làm mát đến thành ống tản nhiệt (W/m2.độ); λ − Hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm ống dẫn nhiệt W/m.độ (kcal/m.h˚C); δ − Chiều dày thành ống (m); − Hệ số tản nhiệt từ thành ống tản nhiệt vào khơng khí, tính W/m2 độ (kcal/m.h˚C); F1 − Diện tích bề mặt tiếp xúc với nước nóng ( m ); F2 − Diện tích bề mặt tiếp xúc với khơng khí ( m ); t , t − Nhiệt độ trung bình bề mặt thành ống; t n , tkk − Nhiệt độ trung bình nước làm mát tản nhiệt khơng khí qua tản nhiệt Giải phương trình ta có: 𝑄𝑙𝑚 = 1 𝐹2 𝛿 𝐹2 + + 𝛼1 𝐹1 𝜆 𝐹1 𝛼2 𝐹2 (𝑡𝑛 − 𝑡𝑘𝑘 ) ) (2-5) [1] Đặt: k 1 F2 F2 F1 F1 Suy ra: : hệ số truyền nhiệt két nước làm mát J Qlm kF2 (tn tkk ) s (2-6) [1] Diện tích tiếp xúc với khơng khí F2 xác định theo công thức: F2 Qlm k (t n t kk ) (2-7) [1] Diện tích F2 thường lớn diện tích F1 F2 tính đến diện tích cánh tản nhiệt Tỷ số F2 gọi hệ số diện tích, loại két dùng ống nước dẹp F1 chọn φ = ÷ Chọn φ = Nhiệt độ trung bình nước làm mát két nước xác định theo công thức sau đây: tn t nv t nr o [ C] (2-8) [1] Trong đó, nhiệt độ nước vào tnv nhiệt độ nước tnr két nước lấy nhiệt độ nước vào nhiệt độ nước động Chế độ làm việc hợp lí động nằm giới hạn (80 90) oC Chọn: tnv = 82 oC; tn = tnr = 90 oC t nv t nr 82 90 86o C 2 Nhiệt độ trung bình khơng khí xác định theo cơng thức sau: t kk t kkv t kkr o [ C] (2-9) [1] Nhiệt độ khơng khí vào (tkkv) phía trước tản nhiệt lấy 49oC Chênh lệch nhiệt độ khơng khí qua tản nhiệt tkk lấy 2030oC Chọn: tkk = 250C Với: tkkr = tkkv + tkk = 49 + 25 = 74 0C tkk = 49 74 = 61,5 0C Hệ số α1 xác định cơng thức thực nghiệm Trị số thí nghiệm hệ số α1 thay đổi khoảng 1 = 2326 ÷ 4070 (W/ m2 độ) chọn 1 = 2500 Hệ số λ đồng λ = 83,9 ÷ 126 (W/m.độ) hợp kim nhơm 104,8 ÷ 198 (W/m.độ) thép khơng gỉ 9,3 ÷ 18,6 (W/m.độ).chọn λ = 110 Hệ số k cho tản nhiệt kiểu ống xác định theo đồ thị k=f( kk) Theo số liệu thí nghiệm xác định bề mặt làm mát tản nhiệt ta lấy k 2 tính gần đúng: Với tốc độ khơng khí qua tản nhiệt kk = 25 (m/s) hệ số truyền nhiệt tổng quát k két làm mát : k 11,38.250,8 = 149 Vậy suy diện tích tản nhiệt F2: 𝐹2 = 69∗1300 149∗(86−61.5) = 24.57 [m2] (2-10) Với động ô tô máy kéo, trị số Gkk tính theo cơng thức thực nghiệm: 𝐺𝑘𝑘 = (0.053 ÷ 0.102) ∗ 𝑁𝑒 = (3.657 ÷ 7.038) kg/s (2-11) [1] kg Chọn Gkk = s Diện tích đón gió phận tản nhiệt két nước: Fdg Gkk (2-12) [1] kk Ta chọn kk = 25 (m/s) Vậy: 𝐹𝑑𝑔 = 𝐺𝑘𝑘 𝜔𝑘𝑘 = 25 = 0.24 , 𝑚2 Như ta chọn hệ số diện tích =5 nên ta có diện tích bên thành ống F1 là: 𝐹1 = 𝐹2 𝜑 = 24.57 = 4.91 (𝑚2 ) (2-13) [1] 3.2.3 Tính bơm nước: Xác định lưu lượng nước tuần hoàn hệ thống làm mát Glm cột áp H - Lưu lượng nước tuần hoàn hệ thống làm mát phụ thuộc vào nhiệt lượng nước làm mát mang chênh lệch nhiệt độ nước động cơ, xác định theo công thức 𝐺𝑙𝑚 = 𝐺𝑛 = 𝑄𝑙𝑚 𝐶𝑛 ∗(𝑡𝑛𝑣 −𝑡𝑛𝑟 ) = 69∗1300 4187∗8 = 2.68 (2-14) [1] Trong đó: Qlm − Nhiệt lượng truyền cho nước làm mát (J/s); cn − Tỷ nhiệt nước (J/kg độ); tnr , tnv − Nhiệt độ nước nhiệt độ nước vào động - Sức cản chuyển động nước hệ thống làm mát tính theo cột nước H phụ thuộc vào sức cản phận: két nước, ống dẫn, vách nước thân nắp máy v.v Thường sức cản tổng qt hệ thống làm mát tính tốn gần lấy H = 3,5 ÷ 15 mH 2O Xác định lượng nước làm mát tiêu hao Glm cột áp H, ta xác định kích thước bơm nước Lưu lượng bơm nước xác định theo công thức sau: 𝐺𝑏 = 𝐺𝑙𝑚 𝜂 = 2.68 0.87 = 3.08 ,kg/s (2-15) [1] η− Hệ số tổn thất bơm: η= 0,8 ÷ 0,9 Kích thước chủ yếu bơm phải vào chuyển động chất lỏng bơm Với loại bơm ly tâm phân tử chất lỏng đồng thời tham gia hai chuyển động + Vận tốc vòng: Nước quay cánh bơm với vận tốc u (tại điểm vào A: vận tốc u1 ; B vận tốc tương đối w ) + Vận tốc tương đối theo hướng tiếp tuyến với cánh quạt w (tại A: vận tốc tương đối w1 ; B vận tốc tương đối w ) Như vậy, phân tử nước chuyển động với vận tốc tuyệt đối là: c = u + w (tại A có vận tốc c , B có vận tốc c ) Lỗ nước vào bơm phải đảm bảo cung cấp đủ lượng nước tính tốn cần thiết, Kích thước tính theo cơng thức: 𝑓𝑓 = 𝜋 ∗ (𝑟12 −𝑟22 ) = 𝐺𝑏 𝐶1 ∗𝜌𝑛 = 3.08 3∗1000 = 1.027 ∗ 10−3 Gb − Lượng nước tính tốn bơm (kg/s); r1 − Bán kính bánh cơng tác (m); r0 − Bán kính bánh cơng tác (m); c1 − Vận tốc tuyệt đối nước vào cánh, ÷ (m/s); n − Mật độ nước 1000 (kg/ m3 ) (2-16) [1] Hình 2-4: Bánh cơng tác Từ phương trình rút ra: 𝑟1 = √ 𝐺𝑏 𝐶1 𝜌𝑛 𝜋 + 𝑟02 = √ 3.08 3∗1000∗𝜋 + (1.5 ∗ 10−2 )2 =0.0235(m) (2-17) [1] Bán kính ngồi r2 bánh cơng tác xác định từ vận tốc vòng u2 điểm B 𝑢2 = √1 + tan 𝛼2 cot 𝑔𝛽2 √ 𝑔𝐻 𝜂𝑏 = √1 + tan 10 cot 9.81 ∗ 14 √ 9.81∗11 0.65 = 11.6 𝑚/𝑠 (2-18) [1] Vậy: 𝑟2 = 𝑢2 𝜔𝑏 = 30𝑢2 𝜋𝑛𝑏 ∶ 𝑚, (2-19) [1] 1 , − Góc phương trình vận tốc c1 u1 , c2 u2 , 1 = 900 = ÷ 120 ; 1 2 − Góc kẹp phương vận tốc tương đối w với phương u theo hướng ngựơc lại (ở A có 1 , B có 2 ); thường 2 = 12 ÷ 150, tăng 2 cột nước bơm tạo nên tăng, người ta dùng bơm với 2 = 35 ÷ 500, đặc biệt có bơm 2 = 900; g - Gia tốc trọng trường g=9,81 m / s2 ; H - Cột áp bơm H=11 (m); b - Hiệu suất bơm b = 0,6 ÷ 0,7; b - Tốc độ vòng bánh cơng tác (1/s); nb - Số vòng quay bánh cơng tác (vg/p) Trị số β1 nằm khoảng 40 ÷ 550 nhỏ Quan hệ tốc độ u1 , u2 biểu thị theo công thức sau : 𝑢1 = 𝑢2 𝑟1 (2-19) [1] 𝑟2 Chiều cao cánh bơm lối vào lối xác định: 𝑏1= 𝐺𝑏 𝛿 𝜌𝑛 𝑐1 (2 𝜋 𝑟2 − 𝑍 ) sin 𝛽2 𝐺𝑏 𝑏2= 𝜌𝑐𝑟 (2 𝜋 𝑟2 − 𝑍 𝛿2 ) sin 𝛽2 ;𝑚 ;𝑚 Trong đó: 1 , - Chiều dày cánh lối vào lối ra, tính (m) lấy 1 = = ÷ mm ;chọn = mm cr - Tốc độ ly tâm nước lối (m/s) ; 𝑐𝑟 = 𝑐2 sin 𝛼2 = 𝐻.𝑔 𝑢 𝜂𝑏 tan 𝛼2 z - Số cánh bánh cơng tác thơng thường z = ÷ chọn z=6; Bơm nước dùng cho động ô tô máy kéo ngày thường có : b1 = 12 ÷ 35 mm ; b2 = 10 ÷ 25 mm ; Chọn b1=b2= 15mm Vậy + Chiều cao cánh bơm chỗ nước vào : 15(mm) + Chiều cao cánh bơm chỗ nước : 15(mm) Sau Tham khảo động mấu kích thước ta tiến hành xác định vẽ bơm nước cho động u cầu Ta có số kích thước bơm sau tham khảo động G4ED tính tốn trên, kích thước xác định cụ thể vẽ Công suất tiêu hao cho bơm nước tính theo cơng thức sau đây: 𝑁𝑏 = 𝐺𝑏∗ 𝐻∗9.81∗10−3 (2-20) [1] 𝜂𝑏∗ 𝜂𝑐.𝑔 cg - Hiệu suất giới bơm: cg = 0,7 ÷ 0,9 Trong động ô tô máy kéo công suất tổn thất cho bơm nước khoảng Nb = (0,068 ÷ 0,0136) Ne (KW) =(4.692 – 0.9384) kw 3.2.4 Tính quạt gió: Hình 2-5: Kết cấu quạt làm mát 7-Cánh quạt làm mát; 9- Động điện; 8-Khung lắp quạt; (2-21) [1] Lượng khơng khí, áp suất động quạt tạo công suất tổn thất cho quạt phụ thuộc vào số vòng quay trục quạt: lượng khơng khí tỷ lệ bậc nhất, áp suất tỷ lệ bậc hai công suất tỷ lệ bậc ba với số vòng quay Khi tính tốn quạt gió, cần lưu ý rằng: Đối với loại động máy kéo Gkk tính theo cơng thức (13-8) tính quạt gió động tơ nên tính đến ảnh hưởng tốc độ gió gây tốc độ chuyển động tơ Do lưu lượng thực tế quạt thường lớn lưu lượng tính tốn Gkk Mức độ lớn bé lưu lượng thực tế phụ thuộc vào tốc độ ô tô Khi tốc độ tơ lớn, lưu lượng gió thực tế qua két nước tăng lên, nên lưu lượng không khí quạt cung cấp giảm xuống rõ rệt Lưu lượng quạt gió Gq phụ thuộc vào kích thước quạt gió, xác lưu lượng quạt gió theo công thức sau đây: Gq k ( R r )nqbZk sin cos (kg/s) 60 Gq=1,1.3,14.(0,1382-0.062).3000.0,05.7.0,7 k 60 (2-22) [1] √sin 25 cos 25=0.404 (kg/s) p0 106 R.(Tk 273) (2-23) [1] ρ = (thường chọn kk = 1,1 - Khối lượng riêng khơng khí (kg/m3 ); R,r - Bán kính ngồi bán kính quạt (m); chọn R=0,138; r=0,06 b = 0,05 - Chiều rộng cánh (m); nq = 3000 - Số vòng quay quạt (vg/ph) chọn α - Góc nghiêng cánh 25o Z - Số cánh; chọn Z = kk - Hệ số tổn thất tính đến sức cản dòng khơng khí cửa nắp đầu xe fk , fk diện tích tiết diện cửa khơng khí R Hệ số k phụ thuộc vào tỷ số nắp đầu xe Quan hệ hệ số kk với tỷ số fk giới thiệu hình R Hình 2-6 : Quan hệ ηkk = f( fn ) R Mặt khác hệ thống làm mát ta sử dụng quạt làm mát, vậy: Gq’= 2.Gq= 2.0.404=0.08 (kg/s) Cơng suất tiêu thụ quạt gió xác định theo công thức sau: 𝑁𝑞 = Nq= (𝑅 −𝑟2 ) sin2 𝛼 𝑍∗𝑛𝑞∗ 2840.000 (W ) (2-24) [1] 7.30003 (0.1382 −0.062 ).𝑠𝑖𝑛252 2840000 =183.57 w Sử dụng quạt nên Nq’= 2.Nq=367 w *) Một số hình ảnh tham khảo quạt làm mát bơm nước động G4ED-GSL 1.6 : Hình 2-7 : Bơm nước CARDONE 5573132 cho động G4ED Hinh 2-8 : Quạt gió MFR HY3115122 động G4ED TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tính toán động đốt (chương – chương 9)- TS.Trần Thanh Hải Tùng [2] Kết cấu tính tốn động đốt - Nguyễn Đức Phú ... độ khơng khí vào (tkkv) phía trước tản nhiệt lấy 49oC Chênh lệch nhiệt độ khơng khí qua tản nhiệt tkk lấy 2030oC Chọn: tkk = 250C Với: tkkr = tkkv + tkk = 49 + 25 = 74 0C tkk = 49 74 =... tiết không nóng q khơng nguội q để tránh tác hại kể 3.1.2: Điều ki n làm việc hệ thống làm mát Hệ thống làm mát phải làm việc tốt điều ki n hoạt động động để đảm bảo chi tiết động làm mát tránh tình... đó: (td -tk) = (tdr-tdv) Đối với động xăng thường chọn: ∆td=10-20οc Nhiệt độ trung bình dầu nhờn két thường vào khoảng 75 ÷ 85 0C Nhiệt độ trung bình khơng khí quét qua két làm mát dầu điều ki n