Giáo trình Sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống làm mát - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Nam Định

LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình mơ-đun “Sửa chữa bảo dƣỡng hệ thống làm mát” đƣợc biên soạn dựa chƣơng trình chi tiết đƣợc trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Nam Định phê duyệt dành cho hệ Cao đẳng nghề ngành Công nghệ ô tô Các kiến thức giáo trình có mối quan hệ lơ-gic, chặt chẽ Tuy vậy, giáo trình phần nội dung chuyên ngành đào tạo ngƣời dạy, ngƣời học cần tham khảo thêm tài liệu có liên quan ngành học để việc sử dụng giáo trình có hiệu Khi biên soạn giáo trình, chúng tơi cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan tới mơn học phù hợp với đối tƣợng sử dụng nhƣ cố gắng gắn nội dung lý thuyết với vấn đề thực tế để giáo trình có tính thực tiễn Nội dung giáo trình đƣợc biên soạn với thời lƣợng 45 (10 lý thuyết, 30 thực hành kiểm tra đánh giá kết mô-đun) Bài 1: Hệ thống làm mát; Bài 2: Sửa chữa bơm nƣớc; Bài 3: Sửa chữa quạt gió; Bài 4: Sửa chữa két nƣớc; Bài 5: Kiểm tra thay van nhiệt; Bài 6: Bảo dƣỡng hệ thống làm mát Giáo trình đƣợc biên soạn cho đối tƣợng Cao đẳng nghề ngành Công nghệ ô tô nhƣng tài liệu tham khảo bổ ích cho quan tâm đến hệ thống làm mát động đốt Chúng xin cảm ơn đồng nghiệp môn Cơ khí động lực, Khoa Cơ khí, Trung tâm Thực hành trƣờng Đại học SPKT Nam Định đóng góp ý kiến q báu, bổ ích cho giáo trình Tuy nhiên tài liệu biên soạn lần đầu nên khơng tránh đƣợc thiếu sót định, chúng tơi chân thành đón nhận ý kiến đóng góp quý bạn đọc để chỉnh sửa tài liệu ngày hồn thiện NHĨM BIÊN SOẠN i MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU i MỤC LỤC ii BÀI 1: HỆ THỐNG LÀM MÁT .1 1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại .1 1.1.1 Nhiệm vụ .1 1.1.2 Yêu cầu 1.1.3 Phân loại 1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động HTLM nƣớc .2 1.2.1 Hệ thống làm mát kiểu bốc .2 1.2.2 Hệ thống làm mát nƣớc kiểu đối lƣu tự nhiên 1.2.3 Hệ thống làm mát nƣớc tuần hoàn cƣỡng 1.2.4 Hệ thống làm mát nƣớc nhiệt độ cao 1.3 Hệ thống làm mát động khơng khí (gió) 1.4 Dung môi làm mát 11 1.5 Quy trình tháo, lắp phận hệ thống làm mát nƣớc tuần hoàn cƣỡng 12 1.5.1 Trình tự tháo 12 1.5.2 Trình tự lắp 13 1.6 Sơ đồ cấu tạo số hệ thống làm mát xƣởng thực tập 14 1.7 Bài tập tháo, lắp nhận dạng phận hệ thống làm mát 16 BÀI 2: SỬA CHỮA BƠM NƢỚC 17 2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại .17 2.1.1 Nhiệm vụ .17 2.1.2 Yêu cầu 17 2.1.3 Phân loại 17 2.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc 17 2.2.1 Bơm ly tâm 17 2.2.2 Bơm pít-tơng 18 2.2.3 Bơm bánh 19 2.2.4 Bơm cánh hút .19 2.2.5 Bơm guồng 20 2.3 Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng, phƣơng pháp kiểm tra sửa chữa .21 2.3.1 Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng 21 2.3.2 Phƣơng pháp kiểm tra, sửa chữa 22 2.4 Trình tự tháo lắp bơm nƣớc 23 ii 2.4.1 Trình tự tháo bơm từ xe 23 2.4.2 Trình tự tháo rời bơm 26 2.5 Bài tập tháo, lắp, sửa chữa bảo dƣỡng bơm nƣớc 36 BÀI 3: SỬA CHỮA QUẠT GIÓ 37 3.1 Nhiệm vụ, phân loại 37 3.1.1 Nhiệm vụ .37 3.1.2 Phân loại 37 3.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc 37 3.2.1 Quạt gió khí dẫn động đai .37 3.2.2 Quạt gió kiểu điện .39 3.3 Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng, phƣơng pháp kiểm tra sửa chữa 40 3.3.1 Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng 40 3.3.2 Phƣơng pháp kiểm tra, sửa chữa 41 3.4 Trình tự tháo lắp quạt gió 44 3.4.1 Trình tự tháo 44 3.4.2 Trình tự lắp 45 3.5 Bài tập tháo, lắp, kiểm tra sửa chữa quạt gió .46 BÀI 4: SỬA CHỮA KÉT NƢỚC 47 4.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại .47 4.1.1 Nhiệm vụ .47 4.1.2 Yêu cầu 47 4.1.3 Phân loại 47 4.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc 47 4.2.1 Két nƣớc 47 4.2.2 Nắp két nƣớc 49 4.3 Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng, phƣơng pháp kiểm tra sửa chữa 50 4.3.1 Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng 50 4.3.2 Phƣơng pháp kiểm tra sửa chữa 51 4.4 Trình tự tháo lắp két nƣớc .52 4.4.1 Trình tháo 52 4.4.2 Trình tự lắp 53 4.5 Bài tập tháo, lắp, kiểm tra làm két nƣớc 53 BÀI 5: KIỂM TRA, THAY THẾ VAN HẰNG NHIỆT .54 5.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại .54 5.1.1 Nhiệm vụ .54 5.1.2 Phân loại 54 iii 5.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc 54 5.2.1 Cấu tạo 54 5.2.2 Nguyên lý làm việc 55 5.3 Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng, phƣơng pháp kiểm tra sửa chữa 56 5.3.1 Hiện tƣợng, nguyên nhân hƣ hỏng 56 5.3.2 Phƣơng pháp kiểm tra sửa chữa 57 5.4 Trình tự tháo lắp van nhiệt 57 5.4.1 Trình tự tháo 57 5.4.2 Trình tự lắp 58 5.5 Trình tự tháo, lắp kiểm tra cho động 2AZ-FE 59 5.5.1 Trình tự tháo 59 5.5.2 Trình tự kiểm tra 73 5.5.3 Trình tự lắp 82 5.6 Bài tập tháo thay van nhiệt 102 BÀI 6: BẢO DƢỠNG HỆ THỐNG LÀM MÁT 103 6.1 Chẩn đoán hƣ hỏng hệ thống làm mát .103 6.1.1 Nƣớc làm mát bị hao hụt 103 6.1.2 Nhiệt độ động cao 103 6.1.3 Nhiệt độ động tăng chậm sau khởi động 103 6.2 Kiểm tra hệ thống làm mát .104 6.2.1 Kiểm tra mức nƣớc làm mát 104 6.2.3 Kiểm tra van nhiệt 105 6.2.5 Kiểm tra rò rỉ khí xả vào hệ thống làm mát 106 6.2.5 Kiểm tra rò rỉ nƣớc làm mát hệ thống 107 6.2.6 Kiểm tra quạt gió .107 6.2.7 Kiểm tra đai truyền động 109 6.3 Bảo dƣỡng hệ thống làm mát 110 6.3.1 Xúc rửa hệ thống làm mát 110 6.3.2 Thơng khí hệ thống làm mát 110 6.4 Bài tập chẩn đoán bảo dƣỡng hệ thống làm mát 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO 113 iv BÀI 1: HỆ THỐNG LÀM MÁT 1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại 1.1.1 Nhiệm vụ Trong trình làm việc động cơ, nhiệt lƣợng nhiên liệu bị đốt cháy buồng đốt chuyển hóa thành cơng chiếm khoảng 23%  55%, cịn lại theo khí thải truyền nhiệt cho chi tiết xung quanh Khi nhiệt độ chi tiết máy cao gây hậu xấu sau: - Làm giảm sức bền, độ cứng vững tuổi thọ chi tiết máy; - Làm giảm độ nhớt dầu bôi trơn nên làm tăng hệ số ma sát gây tổn thất ma sát; - Gây bó kẹt chi tiết chuyển động giãn nở nhiệt (bó kẹt pít-tơng xi-lanh); - Giảm hệ số nạp; - Làm xuất hiện tƣợng cháy khơng bình thƣờng động xăng nhƣ: cháy kích nổ, cháy sớm, tự cháy Nếu động hoạt động nhiệt độ q thấp khơng tốt độ nhớt dầu bơi trơn tăng làm khó lƣu động gây tăng tổn thất ma sát tổn thất giới Mặt khác, nhiệt độ xi-lanh thấp, nhiên liệu ngƣng tụ bề mặt thành xi-lanh, làm hỏng màng dầu bôi trơn Nếu nhiên liệu có nhiều thành phần lƣu huỳnh kết hợp với nƣớc ngƣng tụ bề mặt thành xi-lanh tạo axit gây tƣợng ăn mịn kim loại, cần thiết phải làm mát động Hệ thống làm mát động có nhiệm vụ sau: Tản nhiệt khí cháy ma sát để trì cho động có nhiệt độ làm việc thích hợp ổn định, đạt đƣợc tiêu kinh tế kỹ thuật Ngồi cịn dùng để điều khiển hệ thống khác nhƣ: hệ thống sƣởi ấm hệ thống điều hịa khơng khí, hệ thống điều khiển tốc độ không tải 1.1.2 Yêu cầu - Tốc độ làm mát vừa đủ giữ cho nhiệt độ động thích hợp; - Nếu làm mát gió cánh tản nhiệt phải đảm bảo cho xi-lanh đƣợc làm mát nhƣ nhau; - Nếu làm mát nƣớc phải đảm bảo đƣa nƣớc có nhiệt độ thấp đến vị trí có nhiệt độ cao, nƣớc phải chứa i-ơn; - Kết cấu hệ thống làm mát phải có khả xả hết nƣớc súc rửa để sử dụng bảo quản dễ dàng; 1.1.3 Phân loại a) Căn vào môi chất làm mát: + Hệ thống làm mát khơng khí; + Hệ thống làm mát nƣớc b) Căn vào phƣơng pháp tạo lƣu thông nƣớc: + Làm mát kiểu bốc hơi; + Làm mát kiểu đối lƣu tự nhiên; + Làm mát kiểu tuần hoàn cƣỡng 1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động HTLM nƣớc 1.2.1 Hệ thống làm mát kiểu bốc a) Cấu tạo 10 11 Hình 1.1: Hệ thống làm mát nƣớc kiểu bốc Thùng nhiên liệu; Thùng nƣớc; 3,4 Xu-páp; Nắp xi-lanh; Thân máy; Pít-tơng Xi-lanh; Thanh truyền; 10 Trục khuỷu; 11 Các-te dầu Hệ thống làm mát nƣớc kiểu bốc loại đơn giản Hệ thống không cần bơm nƣớc quạt làm mát Hệ thống có thùng chứa nƣớc làm mát dùng để chứa nƣớc áo nƣớc bao bọc xung quanh xi-lanh Thùng nƣớc đƣợc lắp với thân máy bu-lông Giữa thùng thân máy có đệm làm kín nƣớc b) Nguyên lý làm việc Khi động làm việc, nhiệt buồng đốt truyền chi tiết máy truyền vào nƣớc đƣợc bao bọc xung quanh buồng đốt Nƣớc nhận nhiệt sôi lên mặt thoáng thùng nƣớc để bốc ngồi khí trời Nƣớc nguội chìm xuống dƣới điền đầy vào chỗ nƣớc nóng lên, tạo thành lƣu động đối lƣu tự nhiên Việc nƣớc lên chìm xuống tỉ trọng nƣớc nóng nguội thay đổi thay đổi nhiệt độ Với việc làm mát kiểu bốc hơi, lƣợng nƣớc thùng giảm nhanh, cần phải bổ sung nƣớc thƣờng xuyên kịp thời Vì vậy, kiểu làm mát khơng thích hợp cho động dùng phƣơng tiện vận tải mà đƣợc đƣợc dùng cho động đốt kiểu xi-lanh nằm ngang, đặc biệt động máy nông nghiệp cỡ nhỏ Nhƣợc điểm hệ thống làm mát thất nƣớc nhiều hao mịn xi-lanh không 1.2.2 Hệ thống làm mát nƣớc kiểu đối lƣu tự nhiên a) Cấu tạo Hệ thống bao gồm áo nƣớc bao bọc quanh xi-lanh Nƣớc làm mát đƣợc chứa két làm mát luân chuyển tuần hoàn với động nhờ ống nƣớc Động trang bị thêm quạt gió khơng Trên két nƣớc có nắp két nƣớc dùng đậy kín két nƣớc bổ sung nƣớc làm mát Hình 1.2: Hệ thống làm mát nƣớc kiểu đối lƣu tự nhiên 1,5 Ống dẫn nƣớc; Gió làm mát; Két nƣớc; Nắp két nƣớc; Quạt gió; Thân máy; Xy-lanh; Áo nƣớc b) Nguyên lý làm việc Trong hệ thống làm mát kiểu đối lƣu tự nhiên, nƣớc lƣu động tuần hoàn nhờ chênh lệch áp lực hai cột nƣớc nóng nguội Cột nƣớc nóng động cột nƣớc nguội trong két nƣớc Khi động làm việc, nƣớc nhận nhiệt buồng đốt làm nhiệt độ tăng lên (khối lƣợng riêng giảm), nƣớc lên theo đƣờng dẫn khoang phía két làm mát (3) Quạt gió đƣợc dẫn động pu-li từ trục khuỷu động hút khơng khí qua két làm giảm nhiệt độ nƣớc két (khối lƣợng riêng tăng) Nƣớc có nhiệt độ thấp chìm xuống khoang dƣới két vào thân máy, thực vịng tuần hồn Độ chênh áp lực nƣớc phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ hai cột nƣớc Khi khởi động, nhiệt lƣợng cấp cho nƣớc thấp nƣớc lƣu động chậm, động chóng đạt nhiệt độ làm việc Sau nhiệt độ động tăng độ chênh lệch nhiệt độ tăng làm tốc độ lƣu động nƣớc tăng theo Độ chênh áp lực cịn phụ thuộc vào chiều cao trung bình hai cột nƣớc, phải ln ln đảm bảo mức nƣớc thùng chứa phải cao nƣớc động Hệ thống có nhƣợc điểm nƣớc vận tốc lƣu động nƣớc nhỏ v = 0,120,19 m/s Điều dẫn đến chênh lệch nhiệt độ nƣớc vào nƣớc lớn, mà thành xi-lanh đƣợc làm mát không Muốn khắc phục nhƣợc điểm phải tăng tiết diện lƣu thơng nƣớc động dẫn đến hệ thống làm mát nặng nề, cồng kềnh Do vậy, hệ thống làm mát kiểu khơng thích hợp cho động tơ máy kéo, mà thƣờng đƣợc dùng động tĩnh 1.2.3 Hệ thống làm mát nƣớc tuần hoàn cƣỡng Hệ thống làm mát tuần hoàn cƣỡng khắc phục đƣợc nhƣợc điểm hệ thống làm mát kiểu đối lƣu Trong hệ thống này, nƣớc lƣu động sức đẩy cột nƣớc bơm nƣớc tạo Tùy theo số vịng tuần hồn kiểu tuần hồn ta có hệ thống làm mát sau: - Hệ thống làm mát tuần hồn cƣỡng vịng kín; - Hệ thống làm mát kiểu cƣỡng vòng hở; - Hệ thống làm mát kiểu cƣỡng hai vịng tuần hồn 1.2.3.1 Hệ thống làm mát cƣỡng tuần hồn kín a) Cấu tạo 11 10 Hình 1.3: Hệ thống làm mát cƣỡng tuần hồn kín Thân máy; Đƣờng nƣớc khỏi động cơ; Bơm nƣớc; Ống nƣớc nối tắt vào bơm; Nhiệt kế; Van nhiệt; Két làm mát; Quạt gió; Ống dẫn nƣớc bơm; 10 Két làm mát dầu; 11 Vít xả nƣớc Hệ thống bao gồm: - Các áo nƣớc bao bọc buồng đốt động cơ; - Két nƣớc đƣờng ống dẫn nƣớc; + Đƣờng dẫn nƣớc số đƣờng nƣớc từ động két làm mát; + Đƣờng dẫn nƣớc số đƣờng nƣớc dẫn nƣớc quay lại động van nhiệt đóng; + Đƣờng dẫn nƣớc đƣờng dẫn nƣớc từ két làm mát động cơ; - Van nhiệt có nhiệm vụ đóng mở đƣờng nƣớc từ động két nƣớc; - Bơm nƣớc quạt gió đƣợc dẫn động động nhờ dây đai b) Nguyên lý làm việc Khi động hoạt động, bơm ly tâm quay nhờ đai truyền từ puly trục khuỷu Nƣớc làm mát từ bơm nƣớc qua ống phân phối vào khoang chứa xilanh thân máy Sau đó, nƣớc đƣợc đẩy lên nắp máy để làm mát buồng cháy Nƣớc hấp thu nhiệt từ phận động nóng lên theo ống dẫn đến van nhiệt Tại đây, nƣớc đƣợc chia làm dòng: - Khi nhiệt độ nƣớc vƣợt nhiệt độ làm việc van nhiệt, van mở cho nƣớc két làm mát, qua bình làm mát dầu bơi trơn trở đƣờng nƣớc vào bơm nƣớc Lúc hệ thống làm mát hoạt động theo vịng tuần hồn lớn - Khi nhiệt độ nƣớc làm mát nhỏ nhiệt độ mở van nhiệt, van đóng nƣớc trở đƣờng nƣớc vào bơm nƣớc Lúc hệ thống làm mát hoạt động theo vịng tuần hồn nhỏ Khi khởi động, nhiệt độ động thấp nên nƣớc làm mát lƣu động theo vòng tuần hoàn nhỏ Điều giảm bớt thời gian hâm nóng máy Khi đạt nhiệt độ cần làm mát, van nhiệt mở để nƣớc tuần hồn theo vịng tuần hồn lớn hai vịng tuần hồn 1.2.3.3 Hệ thống làm mát cƣỡng tuần hoàn hở Hệ thống làm mát kiểu mặt chất không khác nhiều so với hệ thống làm mát cƣỡng vịng kín Trong hệ thống nƣớc làm mát nƣớc sông, biển đƣợc bơm (8) hút vào làm mát động cơ, sau theo đƣờng nƣớc (5) đổ sơng, biển Hệ thống có ƣu điểm đơn giản Tuy nhiên, số kiểu động nƣớc làm mát đạt đƣợc 1000C cao Khi nƣớc nhiệt độ cao, nƣớc bốc Hơi nƣớc tạo thành áo nƣớc làm mát (kiểu bốc bên trong) nƣớc bị tạo thiết bị riêng (kiểu bốc bên ngồi) Do đó, cần phải có hệ thống làm mát riêng cho động So sánh hai hệ thống làm mát kín hở động tàu thủy hệ thống hở có kết cấu đơn giản hơn, nhƣng nhƣợc điểm nhiệt độ nƣớc làm mát phải giữ khoảng 500 ÷ 600C để giảm bớt đóng cặn muối thành xi-lanh, nhƣng với nhiệt độ làm mát không nên ứng suất nhiệt chi tiết tăng lên Cũng vách áo nƣớc bị đóng cặn muối mà truyền nhiệt từ xi-lanhvào nƣớc làm mát Ngoài ra, ảnh hƣởng nhiệt độ nƣớc tàu thay đổi mà nhiệt độ nƣớc hệ thống hở dao động lớn Điều khơng có lợi cho chế độ làm mát Hình 1.4: Hệ thống làm mát vịng hở Đƣờng nƣớc phân phối; Thân máy; Nắp máy; Van nhiệt; Đƣờng nƣớc vòng hở; Đƣờng nƣớc vào bơm; Đƣờng nƣớc nối tắt bơm; Bơm nƣớc 1.2.3.3 Hệ thống làm mát cƣỡng tuần hồn vịng kín hở a) Cấu tạo 10 Hình 1.5: Hệ thống làm mát cƣỡng kiểu hai vịng tuần hồn kín hở Đƣờng nƣớc phân phối; Thân máy; Nắp xi-lanh; Van nhiệt; Két làm mát; Đƣờng nƣớc vòng hở; Bơm nƣớc vòng hở; Đƣờng nƣớc vào bơm nƣớc vòng hở; Đƣờng nƣớc tắt bơm vịng kín; 10 Bơm nƣớc vịng kín Trong hệ thống này, nƣớc đƣợc làm mát két nƣớc khơng phải dịng khơng khí quạt gió tạo mà dịng nƣớc có nhiệt độ thấp nhƣ nƣớc sông, biển ... (gió) Hệ thống làm mát khơng khí chia làm hai loại: - Làm mát khơng khí kiểu tự nhiên; - Làm mát theo cƣỡng (dùng quạt gió) 1.3.1 Hệ thống làm mát khơng khí kiểu tự nhiên Hệ thống làm mát kiểu... vịng kín; - Hệ thống làm mát kiểu cƣỡng vòng hở; - Hệ thống làm mát kiểu cƣỡng hai vịng tuần hồn 1.2.3.1 Hệ thống làm mát cƣỡng tuần hồn kín a) Cấu tạo 11 10 Hình 1.3: Hệ thống làm mát cƣỡng... 109 6.3 Bảo dƣỡng hệ thống làm mát 110 6.3.1 Xúc rửa hệ thống làm mát 110 6.3.2 Thông khí hệ thống làm mát 110 6.4 Bài tập chẩn đoán bảo dƣỡng hệ thống làm mát