d) Nhiệt lợng tổn thất do khí tơi:
2.3.3.Truyền công suất cho máy nén qua hệ thống thuỷ lực
Truyền động thuỷ tĩnh là loại truyền động phức tạp. Tuỳ theo từng loại máy mà mức độ phức tạp khác nhau. Tuy nhiên cấu trúc chung của hệ thống truyền động thuỷ tĩnh vẫn bao gồm các bộ phận chính nh sau:
- Máy lai: là động cơ điện hay có thể trích công suất từ động cơ đốt trong nó có nhiệm vụ dẫn động bơm thuỷ lực do vậy máy lai phải đảm bảo công suất và tốc độ dẫn động cho bơm.
- Bơm thuỷ lực: có nhiều dạng bơm thuỷ lực nh bơm bánh răng, bơm piston, bơm hớng kính, bơm hớng trục, nhng loại bơm bánh răng đợc sử dụng nhiều nhất vì có kết cấu đơn giản. Bơm thuỷ lực có nhiệm vụ sản xuất ra dầu cao áp có lu lợng và áp lực theo yêu cầu.
- Van phân phối: có chức năng phân chia dầu cao áp vào các bộ máy khác nhau, trả dầu thấp áp về đờng ống dẫn tới thing chứa dầu.
- Động cơ hoặc xilanh thuỷ lực: có nhiệm vụ nhận dầu cao áp để biến năng lợng dầu( thuỷ năng) thành cơ năng dới dạng chuyển động quay hoặc tịnh tiến.
- Thùng dầu: chủ yếu là làm mát dầu thuỷ lực.
Ngoài ra còn có thêm các bộ phận khác nhằm đảm bảo an toàn, duy trì tính năng hoạt động của hệ thống giữ vững chất lợng dầu dầu hoặc cảnh báo các thống số cơ bản của mạch thuỷ lực nh van an toàn, van điều áp, van một chiều, van tiết lu, bộ lọc dầu, dàn làm mát dầu thuỷ lực, bộ lọc dầu, đồng hồ báo nhiệt độ, áp suất thùng dầu …
Sơ đồ nguyên lý:
Hình 2-16: Sơ đồ nguyên lý dẫn động máy nén bằng thuỷ lực. 1: Đầu ra công suất chính động cơ đốt trong. 2: Bộ truyền động chính 3: Động cơ đốt trong 4: Đầu ra công suất phụ 5: Bình tích năng 6: Van điều chỉnh
7: Động cơ hoặc xilanh thuỷ tĩnh 8: Giàn làm mát dầu thuỷ lực 9: Quạt làm mát dầu thuỷ lực. 10: Thùng chứa dầu
11: Lới lọc dầu 12: Bơm thuỷ lực
Nguyên lý hoạt động: Khi động cơ đốt trong làm việc phần công suất chính làm các nhiệm vụ truyền chuyển động cho hệ thống. Phần công suất đợc trích ra sẽ làm nhiệm vụ truyền chuyển động cho các hệ thống phụ. Một phần công suất này đợc trích ra làm quay bơm thuỷ tĩnh 12. Khi đó bơm thuỷ tĩnh làm việc, hút dầu từ thùng chứa 10 chính qua lới lọc 11 biến dầu thấp áp thành dầu cao áp vào bình tích năng 5. Từ bình tích năng dầu qua van điều chỉnh 6 cấp vào động cơ thuỷ tĩnh 7. Động cơ thuỷ tĩnh làm việc, đầu ra của động cơ thuỷ tĩnh quay nhng khi đó máy nén cha làm việc. Nếu công tắc điều hoà không khí đợc bật lên cấp điện cho li hợp điện từ, li hợp điện từ là việc nối liền trục máy nén với đầu ra động cơ thuỷ tĩnh máy nén điều hoà không khí lúc đó mới làm việc. Dầu thuỷ lực sau khi qua động cơ thuỷ tĩnh bị nóng lên đợc đa qua dàn làm mát số 8 làm mát cỡng ép bằng gió từ quạt 9. Dầu sau khi đợc làm mát sẽ quay trở lại thùng chứa dầu. Tiếp tục đợc hút lên bơm thuỷ lực. Trong quá trình làm việc van điều chỉnh 6 sẽ điều chỉnh lu lợng dầu vào động cơ thuỷ tĩnh để điều chỉnh áp suất trên đờng ống hay để điều chỉnh tốc độ vòng quay động cơ. Khi máy điều hoà không khí chạy đã đủ nhiệt độ cần thiết hay áp lực môi chất lớn quá cho phép các rơle sẽ ngắt điện li hợp điện từ khi đó li hợp sẽ cắt và tách rời trục máy nén và đầu ra động cơ thuỷ tĩnh. Máy nén sẽ ngừng hoạt động đến khi các rơle đóng lại cấp điện cho li hợp điện từ.
So sánh các phơng án truyền công suất cho máy nén
tt Phơng thức
truyền công suất Độ ổn định của máy nén Kết cấu bộ truyền ứng dụng trên ph- ơng tiện vận tải
1 Điện Rất ổn định Đơn giản ít
2 Cơ giới Kém ổn định Đơn giản Thờng sử dụng trên
các loại ôtô
3 Thuỷ lực Kém ổn định Phức tạp Rất ít
Sau khi tìm hiểu kết cấu các bộ truyền ta thấy rằng bộ truyền công suất cho máy nén bằng điện là phù hợp cho những nơi có nguồn điện phù hợp với động cơ điện của máy nén. Đây là dạng truyền động có sự ổn định cao. Bộ truyền cơ giới có thể lắp đặt ở những nơi không có nguồn điện dồi dào hoặc không phù hợp với dòng điện yêu cầu của động cơ điện máy nén. Bộ truyền bằng thuỷ lực rất phức tạp tuy nhiên nếu nh trong kết cấu của phơng tiện có sử dụng loại truyền động thuỷ lực mà công suất d thừa thì ta có thể tận dụng để dẫn động máy nén điều hoà không
bảng 4.4b [2] . Chọn máy nén PG5 là máy nén piston của Nga theo GOST 26.03- 943-77. Các thông số của máy nén nh trong bảng sau:
Số xilanh 2
Đờng kính piston 42 (mm)
Kích thớc Dài x Rộng x Cao 380x365x480 (mm)
Trọng lợng 58 k(g)
Môi chất R134a
Năng suất lạnh Q0 5,8 (kW) =19795 Btu
Công suất trên trục vào máy nén 2,6 kW
Tốc độ vòng quay 1500-3000 (v/ph)
Đờng kính trục vào 36 mm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Loại máy nén này có công suất phù hợp với yêu cầu về năng suất lạnh trên ca bin đầu máy D12E.
Hình 2-17: Máy nén PG5
2.4.2. Phơng thức dẫn động máy nén.
Trên đầu máy D12E truyền động điện Một chiều-Một chiều, công suất của máy phát điện phụ hiện nay là khoảng 7,3 KW khi đầu máy hoạt động bình thờng công suất tiêu thụ nguồn điện vào khoảng 5 KW. Nh vậy vẫn còn d 2KW để có thể nạp vào ắc quy đầu máy và để dự trữ khi đầu máy vận hành trên các cung đờng gặp trở ngại. Nếu sử dụng loại máy nén đợc truyền công suất bằng động cơ điện thì với công suất máy nén hơn 19000Btu, nguồn điện cần vào khoảng 2 KW, nh vậy nguồn điện dự trữ sẽ không có. ở Việt Nam với đặc điểm địa hình không bằng phẳng, đầu máy D12E luôn phải vận hành trong các cung đờng có độ dốc nên việc lắp đặt máy nén điều hoà không khí đợc truyền công suất bằng động cơ điện là không khả thi.
Bộ dẫn động máy nén bằng thuỷ lực: đây là phơng pháp có u điểm hơn so với truyền công suất qua động cơ điện tận dụng nguồn công suất của động cơ diesel để quay máy bơm thuỷ lực. Với một số loại đầu máy sử dụng quạt làm mát chạy bằng môtơ thuỷ tĩnh (D11H, D19E, D14E) khi năng lực bơm thuỷ tĩnh còn d hoặc đủ cung cấp cho môtơ thuỷ tĩnh dẫn động máy nén điều hoà không khí thì phơng án dẫn động bằng môtơ thuỷ tĩnh là phơng án tối u. Tuy nhiên bộ truyền động này khá phức tạp nên không phù hợp với việc lắp đặt trên đầu máy D12E.
Bộ dẫn động cơ giới: bộ dẫn động cơ giới cho các máy nén trên phơng tiện giao thông vận tải hiện nay có thể chia ra làm hai loại: sử dụng bộ truyền đai hoặc sử dụng hộp số cơ khí. Trên không gian đầu máy khi thiết kế đã đợc thiết kế theo ph- ơng pháp tối u hoá diện tích của đầu máy, việc thiết kế một hộp số theo điều kiện mong muốn với các chế độ làm việc của động cơ diesel có số vòng quay biến đổi lớn ở các vị trí tay máy khác nhau, nên việc sử dụng bộ dẫn động thông qua hộp số cũng gặp nhiều khó khăn.
Bộ truyền dẫn đai có đặc điểm có tỉ số truyền vô cấp, kết cấu gọn là thích hợp cho việc lắp đặt trên không gian hẹp của đầu máy.
Qua các phân tích trên ta thấy rằng bố trí bộ truyền công suất cho máy nén hiện nay với đầu máy D12E thì thích hợp nhất là sử dụng bộ truyền đai. Với bộ truyền đai có thể tiết kiệm đợc công suất thừa của đầu máy do hiện nay trên các đoạn đ- ờng của nớc ta hiện nay thờng không đạt đợc tốc độ tối đa của đầu máy D12E là 80Km/h.
2.4.3. Kết cấu của máy điều hoà không khí.
2.4.3.1. Máy nén:
Máy nén do đặc thù của phơng thức dẫn động máy nén bằng cơ giới nên ta chọn máy nén hở. Công suất sẽ đợc trích từ động cơ diesel truyền đến máy nén thông qua bộ truyền động đai. Máy nén đợc chọn cho đầu máy D12E là máy PG5 của Nga. Công suất 19795Btu.
2.4.3.2. Bộ li hợp:
Sử dụng bộ li hợp điện từ. Sử dụng nguồn điện từ acquy. Bộ li hợp này đợc coi nh một phần của buli máy nén.
Hình 2-17: Cấu tạo bộ li hợp điện từ. 1: Cuộn dây nam châm điện 2: Buli
3: Vòng bi 4: Đĩa bị động
5: Phớt làm kín trục 6: Trục máy nén điều hoà không khí
Nguyên lý hoạt động:
Khi động cơ đốt trong hoạt động buli máy nén quay theo nhng trục của máy nén vẫn đứng yên máy nén cha hoạt động. Khi bật công tắc điều hoà không khí bộ li hợp đợc cấp điện dòng điện chạy qua cuộn dây nam châm điện của bộ li hợp, lực từ của vộ li hợp sẽ hút đĩa bị động 4 cứng vào mặt ngoài của buli2 đang quay. Đĩa bị động liên kết với trục máy nén bằng then nên khi đó cả trục máy nén và buli đợc khớp vào thành một khối và cùng quay. Khi ngắt điện, đĩa bị động 4 sẽ tách khỏi buli máy nén. Khi đó buli máy nén vẫn quay trơn trên vòng bi 3 và máy nén ngừng hoạt động.
2.4.3.3. Dàn ngng tụ và dàn bay hơi :
Dàn ngng tụ và dàn bay hơi có kết cấu cơ bản giống nhau, đều là ống xoắn ruột gà ngoài ống có cánh tản nhiệt nhằm tăng diện tích truyền nhiệt, nâng cao hiệu quả truyền nhiệt, thu nhỏ thể tích dàn ngng tụ và dàn bay hơi. Thông thờng các ống trong dàn bay hơi và ngng tụ dùng chất liệu là đồng đỏ, cánh tản nhiệt bằng nhôm dày δ=0,2-0,4mm. Sau khi lồng các lá nhiệt ngoài ống dùng áp lực nớc 15,7-19,62 MPa khiến cho ống nở ra làm chặt cánh tản nhiệt.
- Dàn ngng tụ:
Có tác dụng chuyển hơi môi chất lạnh có nhiệt độ và áp suất cao sang trạng thái lỏng có nhiệt độ và áp suất cao. Dàn ngng tụ chung cho các loại máy điều hoà không khí có công suất 19795Btu thì dàn ngng tụ có kích thớc và trên dàn ngng tụ có 2 đờng ống dẫn môi chất làm mát để tăng diện tích tiếp xúc và toả nhiệt của môi chất làm mát. Kích thớc của dàn ngng tụ:
D xR xC = 500x400x100
48
0
- Dàn bay hơi:
Có tác dụng giúp cho môi chất lạnh lỏng thu nhiệt từ môi trờng đợc làm lạnh bão hoà và bay hơi. Kích thớc chung của dàn bay hơi
D x RxC = 540 x280x70
7
28 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
0
540
2.4.3.4.Van tiết lu:
Van tiết lu có tác dụng điều chỉnh lu lợng và làm giảm áp suất, nhiệt độ của môi chất lạnh lỏng vào giàn bay hơi
2.4.3.5. Bình chứa lỏng:
Bình chứa lỏng đợc bố trí ngay sau giàn ngng dùng để chứa môi chất lạnh lỏng đã ngng tụ từ dàn ngng tụ ra nhằm giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt cho dàn ngng tụ, duy trì sự cấp lỏng cho van tiết lu một cách liên tục.
2.4.3.6. Bộ lọc (fin lọc) :
Đợc đặt ở đầu ống mao dẫn, tránh ống mao dẫn bị tắc. Bộ lọc dùng loại trừ các cặn bẩn cơ học (vẩy hàn, mạt kim loại) và tạp chất hoá học (hơi ẩm, axit) ra khỏi vòng tuần hoàn của môi chất lạnh, giúp bảo vệ máy nén, van tiết lu.
2.4.3.7. Hệ đo lờng và bảo vệ :
Có tác dụng đo và hiển thị các thông số kỹ thuật, bảo vệ máy khi gặp sự cố. Trong đó bao gồm một rơle áp suất, một rơle nhiệt độ.
2.4.3.8. Hệ thống miệng thổi:
Hiện nay có rất nhiều loại miệng thổi có kết cấu, kích thớc khác nhau. Hệ thống miệng thổi có tác dụng làm giảm tốc độ hơi lạnh ra từ ống dẫn hơi lạnh và điều chỉnh hớng gió thổi vào cabin. Hệ thống miệng thổi có cấu tạo nh trên hình 2-18.
40 150 50 6 0 Hình 2-18: Hệ thống miệng thổi
Hệ thống miệng thổi có hai lớp cánh đảo chiều gió đợc đặt gần nhau. Có thể thay đổi hớng gió nhờ vào các cánh này. Hơi lạnh qua hệ thống đờng ống đợc lọc lại một lần nữa trớc khi đợc đa vào cabin.
Đờng ống hơi lạnh đợc gắn cùng với hệ thống miệng thổi. Để có kết cấu thuận lợi cho việc lắp đặt trên nóc ca bin với chiều dày lớp cách nhiệt là 60mm ta chọn ống dẫn hơi lạnh có tiết diện chữ nhật 50x100mm. Tốc độ gió từ miệng thổi ra tra bảng 7-1 [3] ω = 0,3- 0,75m/s. Chọn ω = 0,5m/s
Lu lợng gió : V= ω.S
S: Tiết diện của miệng thổi S= 0,152 = 0,0225 m2
V= 0,5.0,0225 = 0,01125 m3/s = 40,5 m3/h Tốc độ gió trên đờng ống:
ω = V/s
Đờng kính tơng đơng của ống: dtđ=
0,625 0.25 ( . ) 1,3 ( ) a b a b+ = 0,625 0.25 (0,1 0,05) 1,3 (0,1 0,05) x + = 0,076 m2 s: Diện tích mặt cắt ngang ống s = π dtđ2 /4 = π (0,076)2/4 = 0,0045 m2 ω = 40,5/0,0045 = 9000 (m/h)
2.4.3.9. Các qụat gió dàn ngng tụ và dàn bay hơi:
Nhiệm vụ của quạt trong hệ thống điều hoà không khí là:
-Tuần hoàn vận chuyển và lu thông không khí từ thiết bị sử lý đến không gian cần điều hoà và ngợc lại.
-Quạt gió cỡng bức cho dàn ngng tụ giải nhiệt, tuần hoàn cho giàn bay hơi làm lạnh không khí cỡng bức.
-Cấp gió tơi, xả gió thải, thông gió. Chọn quạt dàn bay hơi:
Quạt gió dàn bay hơi sử dụng loại quạt li tâm. Vì bố trí hai đờng ống dẫn hơi lạnh, hai miệng thổi nên quạt đợc bố trí một động cơ điện một chiều lai hai cánh quạt lồng sóc.
Từ lu lợng của ống là ω = 2,5 m/s ta chọn quạt có ký hiệu REVS 160 [3]
Là loại quạt li tâm 1 miệng hút cánh cong hớng thuận, vật liệu chế tạo tôn mạ kẽm. Đờng kính cánh quạt 160 mm. Thông số cơ bản: Dòng điện 1 chiều 24V Đờng kính (mm) 160 Tốc độ gió (m/s) 2,5 Công suất (kW) 0,04
Sơ đồ cấu tạo quạt dàn bay hơi. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2-19: Sơ đồ cấu tạo quạt dàn bay hơi
Chọn quạt dàn ngng tụ: quạt dàn ngng tụ dựa theo kết cấu của các loại máy điều hoà không khí có cùng công suất với máy điều hoà không khí đã chọn cho ca bin đầu máy D12E ta chọn quạt có lu lợng V =3600m3/h. Là loại quạt trục tâm dùng kết cấu moayơ ống tròn. Các thông số cơ bản của quạt:
Dòng điện 1chiều 24V
Đờng kính(mm) 400
Tốc độ (v/ph) 1450
Góc cánh 250
Công suất (kW) 0,5
Sơ đồ cấu tạo quạt dàn ngng tụ:
2.4.3.10. Hệ thống các đờng ống dẫn môi chất làm lạnh:
Sử dụng ống mềm chịu áp suất cao phía ngoài có bọc lớp bảo ôn cách nhiệt. Hệ thống này còn có các van, khoá, các mối nối ghép.
Chơng 3: Thiết kế sơ bộ hệ thống điều hoà không khí cho đầu máy D12e.
3.1. Xây dựng sơ đồ phơng án dẫn động máy nén.
3.1.1. Lựa chọn vị trí đặt máy nén.
Gian động lực đầu máy D12E:
Hình 3-1: Khoang động lực đầu máy D12E
Đầu máy D12E đợc thiết kế với sự tận dụng tối đa diện tích nên không gian trên đầu máy rất chật hẹp. Sau khi khảo sát kỹ tình hình thực tế trên đầu máy thì trên đầu máy hiện nay, khoang đặt động cơ đã tận dụng hết diện tích và khi động cơ diesel làm việc nó sẽ phát ra nguồn nhiệt lớn, nếu đặt máy nén của điều hoà không khí thì máy nén bị nóng làm việc không hiệu quả. Khoang làm mát nớc bao gồm có quạt làm mát động cơ điện kéo của giá chuyển hớng sau, hộp số để truyền động