IV. TÍNH TƠN THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CƠ CẤU PHĐN PHỐI KHÍ :
a) Khi xả hơi nước (âp suất trong kĩt nước cao) b) Khi nạp khơng khí (âp suất trong kĩt nước thấp)
b) Khi nạp khơng khí (âp suất trong kĩt nước thấp)
Nắp kĩt lăm mât có hai van: van xả hơi vă van hút khơng khí.Van xả hơi nước lăm
việc khi âp suất trong hệ thống lăm mât lớn hơn 0,15 - 0,125 MN/m2, còn van hút sẽ mở
khi trong hệ thống lăm mât có âp suất nhỏ hơn 0,095 - 0,09 MN/m2.
Nguyín lý lăm việc của nắp kĩt nước âp suất thay đổi giới thiệu như hình vẽ, khi xả hơi nước (a), khi nạp khơng khí (b), do âp suất trong kĩt lăm mât cao hơn âp suất mơi trường nín nhiệt độ sơi của nước trong hệ thống lăm mât cao đến 100 ÷ 105℃, do đó giảm được lượng nước bốc hơi.
3.2. Bơm nước:
Bơm nước lăm mât động cơ lă một bộ phận thuộc hệ thống lăm mât bằng nước của xe ơ tơ, được gắn phía trước động cơ. Nó được ra đời để đảm nhận nhiệm vụ cung cấp nước cho hệ thống lăm mât với lưu lượng nước vă âp suất nhất định. Nói câch khâc bơm nước luđn chuyển nước lăm mât tới động cơ, giúp duy trì mức nhiệt độ mă ở đó động cơ hoạt động được ổn định.
3.2.1. Bơm ly tđm:
Bơm ly tđm được dùng phổ biến trong hệ thống lăm mât của câc loại động cơ ô tô mây kĩo; động cơ tĩnh tại vă tău thủy. Vì loại bơm năy có nhiều ưu điểm:
- Kết cấu gọn nhẹ, chắc chắn, lăm việc tin cậy.
- Hiệu suất η của bơm tương đối cao so với câc loại bơm khâc. - Giâ thănh tương đối rẻ.
- Bơm tạo ra cột âp tương đối lớn so với bơm cânh hút .
Nguyín lý lăm việc lă lợi dụng lực ly tđm của nước nằm giữa câc cânh để dồn nước từ trong ra ngoăi rồi đi lăm mât.
1 2
Hình 3.4.1: Bơm nước ly tđm động cơ XT4-021
1- Vít mỡ; 2- Bânh cơng tâc, 3- Bulơng M10; 4- Buồng đẩy; 5- Buồng hút; 6- Trục bơm; 7- Lò xo; 8- Vòng phớt; 9- Ổ bi; 10- Thđn bơm; 11- Vòng chặn; 6- Trục bơm; 7- Lò xo; 8- Vòng phớt; 9- Ổ bi; 10- Thđn bơm; 11- Vòng chặn; 12- Puly dẫn động bơm nước; 13- Miếng đệm; 14- Mặt bích lắp Puly; 15- Lỗ lắp
bulơng.
Kết cấu của bơm ly tđm ở (hình 3.4.1) gồm puly (12) lắp chặt trín trục bơm nhờ mặt bích (14). Ổ bi (9) dùng để đỡ trục bơm. Bânh công tâc (2) dùng để tạo ra cột âp đưa nước lăm mât động cơ. Vít mỡ (1), vịng chặn (11) dùng để bơi trơn câc ổ bi vă ngăn không cho chất bôi trơn lọt ra ngoăi.
Nắp bơm vă thđn bơm được chế tạo bằng gang, bânh công tâc (2) thường được chế tạo bằng đồng hoặc chất dẻo. Trục bơm được đặt trín hai ổ bi (9). Để bao kín mỡ ở ổ bi dùng câc phớt vă bao kín bằng vịng chặn (11).
Bơm ly tđm có đặc tính cấp nước đồng đều, kích thước vă khối lượng nhỏ, khơng ồn vă hiệu suất cao. Tuy nhiín nhược điểm của bơm li tđm lă không tạo ra được vùng âp thấp
đủ khi hút nước (khơng q (2,94 ÷ 4,9).104 N/m2), do đó khơng có năng lực tự hút, nín
trước khi khởi động phải nạp đầy nước văo ống hút vă bơm, đồng thời phải xả khơng khí hết ra khỏi bơm.
3.2.2. Tính tơn sơ bộ bơm nước:
Trong đó: q′− lượng nhiệt lăm mât ứng với một đơn vị công suất động cơ. Đối với động
cơ xăng q’ = 1260 ÷ 1360 (j/kw. s). Chọn: q = 1300 ( j/KW. s)
Ne − cơng suất có ích của động cơ Ne = 81 (KW)
Nín ta có: 𝑄𝑙𝑚 = 1300.81 = 105300 (J/s)
Lưu lượng nước qua bơm:
𝐺𝑙𝑚 = 𝑄𝑙𝑚 𝐶𝑛. 𝜌𝑛. Δ𝑡𝑛
Với: 𝐶𝑛 − tỷ nhiệt của nước. 𝐶𝑛 = 4187 (𝐽/𝑘𝑔. độ).
𝜌𝑛− khối lượng riíng của nước. 𝜌𝑛 = 1000 (𝑘𝑔/𝑐𝑚3).
Δ𝑡𝑛 − độ chính nhiệt độ nước trong động cơ. Chọn Δ𝑡𝑛 = 10℃ ⟹ 𝐺𝑙𝑚 = 105300
4187.1000.10= 0,0025 (𝑚
3/𝑠)
Lưu lượng lý thuyết do bơm cung cấp: 𝐺𝑏 =𝐺𝑙𝑚
𝜂𝑏
với 𝜂𝑏 lă hiệu suất lăm việc của bơm. Chọn 𝜂𝑏 = 0.9
⟹ 𝐺𝑏 =0,0025
0,9 = 2,7. 10
−3 (𝑚3/𝑠) Tính bân kính trong của bânh cơng tâc r1:
Giả thiết nước chảy bơm thẳng góc nín ta có C1m= C1, nín theo phương trình lưu
lượng ta có:
π. (r12− r02). C1 = Gb ⟹ r1 = √ Gb C1. π+ r0
2
Trong đó C1 thường có giâ trị trong khoảng 2 ÷ 5 (m/s), ta chọn: C1 = 3 (m/s).
Với r0 lă bân kính của may ơ ta có thể tính được theo điều kiện bền của bơm:
Ta có dtrục = √3 0.2[τ]M với M lă momen xoắn trín trục bơm, momen xoắn trín trục bơm
xâc định từ công suất cản của bơm tạo ra tại chế độ công suất lớn nhất của động cơ vă momen cản năy cũng chính lă momen cần thiết từ động cơ để dẫn động bơm. Mặt khâc
với động cơ tốc độ thấp (3,5 < Cm < 6,5) để có kết cấu của bơm nhỏ gọn thường chọn tỷ
số truyền của trục bơm nước vă trục khuỷu bằng 1,6 nín ta có:
M = Nbơm
1,6ωN (1)
Trong đó cơng suất của bơm(cơng suất cần thiết để dẫn động bơm) được tính từ cơng thức:
Nbơm = Gb. pn 1000. ηm
Với: Gb − lưu lượng lý thuyết do bơm tạo ra như đê tính: Gb = 2,7. 10−3 (m3/s).
pn− âp suất do bơm tạo ra pn = (5 ÷ 15). 104 (N/m2), ta chọn: pn = 105 (N/m2). ηm− hiệu suất cơ giới ηm = 0,6 ÷ 0,7, ta chọn: ηm = 0,7.
⟹ Nbơm =2,710 −3. 105 1000.0,7 = 0,386 (kW) Nín theo (1) ta có: M = 386 1,6.628,319= 0,384 (Nm)
Ta có sơ đồ tính trục như sau:
Như vậy dựa văo sơ đồ trín ta tính sơ bộ được đường kính trục lă:
dtrục = √ M 0,2[τ] 3 Với: [τ] = 1,2 ÷ 2 (KN/cm2), ta chọn: [τ] = 1,2 (KN/cm2). Nín dtrục = √ 0,384 0,2.1,2.106 3
= 0,01 (m) = 11 (mm), nhưng theo tiíu chuẩn ta chọn dtrục = 12 (mm).
Theo kinh nghiệm thì d0 = (1,2 ÷ 1,4)dtrục chọn d0 = 1,37. dtrục = 15 (mm)
Nín r0 = 7,5 (mm). Suy ra : r1 = √ Gb C1. π+ r0 2 = √2,7. 10 −3 3π + 0,0075 2 = 0.0185 (m) = 18,5 (mm) Chọn r1 = 20 (mm).
u2 = √1 + tanα2. cotβ2. √ pn
ρn. ηn
Trong đó : α2 = 8 ÷ 120 chọn α2 = 100 vă β2 = 12 ÷ 150chọn β2 = 140.
ρn− âp suất cột âp do bơm tạo ra, chọn: pn= 10.104(N/m2).
ηn − hiệu suất thủy lực thường = 0,6-0,7 chọn ηn= 0,7. ⟹ u2 = √1 + tan10. cot14. √ 10
5
1000.0,7= 15,6 (m/s)
Bân kính của bânh cơng tâc r2:
r2 =30u2 π. n =
30.15,6
π. 7000 = 0,02(m) = 20 (mm)
Vận tốc vòng của bânh bơm tại chỗ nước văo:
u1 = u2.r1
r2 = 15,6. 20
20= 15,6 (m/s)
Góc hợp giữa w1 vă u1:
Ta có : tanβ1 = C1
u1 nín β1 = arctan (C1
u1) = arctan ( 3
15.6) = 100
Chiều cao cânh bơm tại chỗ nước văo:
b1 = Gb
(2πr1−sinβZδ1
1) C1
Trong đó: Z − số cânh của bânh công tâc Z = 4-8 cânh ta chọn Z = 4 cânh.
δ1− chiều dăy của cânh tại chỗ nước văo. Chọn: δ1 = 4mm. ⟹ b1 = 2,7. 10
−3
(2π. 0,02 − 4.0,004sin10 ) . 3
= 0,025 (m) = 25 (mm)
Chiều cao cânh bơm tại chỗ nước ra:
b2 = Gb
(2πr2−sinβZδ2
1) Cr
Trong đó: δ2− chiều dăy của cânh tại chỗ nước văo. Chọn δ2 = 4(mm)
Cr − tốc độ ly tđm của nước ở chỗ ra vă được xâc định theo quan hệ: Cr =pn. tanα2
ηn. ρn. u2 =
105. tan10
⟹ b2 = 2,7. 10
−3
(2π. 0,02 − 4.0.004sin10 ) . 1,61
= 0,05 (m) = 50 (mm)
3.3. Kết cấu cụm quạt gió:
Trong hệ thống lăm mât bằng nước dùng kĩt lăm mât bằng khơng khí, quạt dùng để tăng tốc độ của khơng khí qua kĩt nhằm nđng cao hiệu quả lăm mât. Quạt gió lă loại quạt chiều trục.
Hình 3.3.1: Cụm quạt lăm mât