Phân tích cơ sở lý thuyết và mô phỏng quy trình tháo lắp hệ thống trao đổi khí, hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát động cơ diesel, chương 18 pdf

-
1
-
Chương 18:
Hệ thống làm mát gián
t
i
ếp
Sơ đồ hệ thống làm mát gián tiếp được thể hiện ở hình
4.5
Hình 4.5. Hệ thống làm mát gián
ti
ếp
Hệ thống làm mát này gồm hai
ph
ần riêng
b
i
ệ
t
.
 Hệ thống tuần hoàn
n
ước
ngọt
- Trước khi khởi động cơ phải kiểm tra lại két nước ngọt
(7). Nếu thiếu
nước
cần kiểm tra lại xem hệ thống có rò rỉ
không? Sau khi đã chắc chắn rồi mới bổ
sung

nước ngọt cho
két (7), sau
đó tiến hành mở van (8) và khởi động động cơ.
Động
cơ
hoạt động sẽ lai bơm (9) hoạt động. Bơm (9) đưa nước
vào làm mát xylanh, sau
đó
dâng lên làm mát cho nắp xylanh
rồi theo đường ống ra làm mát cho ống xả
(13).
-
90
-
Nước sau khi làm mát ống xả sẽ qua van tự động điều tiết
nhi
ệt độ (15). Khi
nh
i
ệ
t
độ nước còn thấp, van tự mở cho nước
đi qua thẳng bơm (9) không đi qua bầu
l
àm
mát (5) trao đổi
nhiệt với nước ngoài tàu sau đó được bơm (9) hút lên làm mát
cho
động
cơ.

- Đường đi của nước ngọt là một đường kín tuần hoàn vì
v
ậy còn gọi là
hệ
thống làm mát kiểu kín hay kiểu
tu
ần
hoàn.
- Sau khi làm mát cho động cơ, một phần nước nóng
b
ốc hơi theo
đường
ống (16) trở về két để bốc hơi và giãn nở.
Vì vậy, trong khi làm việc luôn luôn
phả
i
có một thùng nước
được bổ sung từ két (7) xuống đường ống nên két (7) gọi là
ké
t
bổ sung (két giãn nở hay két bốc
hơ
i
).
 Hệ thống nước ngoài
tàu
Trước khi khởi động động cơ ta mở van (2). Khi động cơ
làm việc, bơm
(4)
sẽ hút nước ngoài tàu qua bầu lọc (3) tới bầu

làm mát nước (5) để làm mát cho
nước
ngọt, sau đó tới bầu làm
mát d
ầu (6) để làm mát cho dầu bôi trơn rồi đổ ra mạn
t
àu
theo
đường ống (18)
.
Bơm (17) là bơm hút khô và được bố trí làm bơm dự
phòng khi bơm
(4)
hỏng. Nhiệt kế (11) và (14) dùng để đo
nhiệt độ nước trước và sau khi làm
má
t
động cơ. Nhiệt kế
nước vào được gắn ở vị trí trước khi nước vào làm mát xylanh
và
nhiệt kế nước ra được gắn ở nắp xylanh. Áp kế (10) dùng để
-
91
-
đo áp lực nước
t
rên
đường ống
ch
í

nh.
Van (2) được mở khi tàu có chở hàng hoặc khi có nguồn
n
ước cạn, nước
dơ
bẩn, lẫn nhiều rác. Van (2’) được mở khi tàu không chở hàng
ho
ặc ở luồng
nước
sâ
u.
* Ưu nhược điểm của hệ thống làm mát gián
ti
ếp
+ Ưu
đ
i
ểm
- Có thể khống chế được chất lượng nước làm mát nên
ch
ất lượng nước
vào
làm mát đảm bảo sạch, khả năng tải nhiệt tốt, các chi tiết hạn
ch
ế được sự ăn mòn
.
- Hệ thống này ít xảy ra sự
cố.
-
92

-
- Nhờ khống chế được nhiệt độ nước vào và nước ra
nên tránh được
h
i
ện
tượng ứng suất nhiệt, giảm tổn thất nhiệt
cho n
ước làm mát. Thời gian sử
dụng
nước
l
âu.
+ Nhược
đ
i
ểm
Do sử dụng nước ngọt nên phải có két dự trữ, sử dụng
nhi
ều bơm,
nh
i
ều
đường ống nên hệ thống cồng kềnh, phức
tạp, giá thành đắt, động cơ tổn hao
công
suất vì phải lai hai
bơm.
* Phạm vi ứng
dụng

Hệ thống làm mát trực tiếp được dùng cho các động cơ
thuỷ có công
suấ
t
vừa và
l
ớn.
Tóm lại: Động cơ tàu thủy thường dùng các hệ thống
làm mát bằng
nước.
Hai hình thức thông dụng là hệ thống làm
mát trực tiếp và hệ thống làm mát
k
i
ểu
gián
ti
ếp.
Ngoài ra đối với hệ thống làm mát cho động cơ diesel
tàu thủy người
t
a
thường dùng bơm nước làm mát dẫn động
độc lập, việc bố trí này cho phép tiếp
t
ục
làm mát động cơ khi
động cơ được cho
ngừng.
4.2.2. Đặc điểm cấu tạo, quy trình tháo lắp, kiểm tra, điều

ch
ỉnh, sửa chữa
các
bộ phận của hệ thống làm
mát
4.2.2.1. Bơm
nước
1. Nhiệm vụ, yêu
cầu
a. Nhiệm
vụ
-
93
-
Bơm nước có nhiệm vụ cung cấp nước cho hệ thống làm
mát v
ới lưu
l
ượng
và áp suất nhất định. Lưu lượng của bơm
n
ước làm mát tuần hoàn cần cho các
l
oạ
i
động cơ thay đổi trong
ph
ạm vi:[(68  245) lít/kWh (50  180) lít/Ml.h)] và tần
suấ
t

tuần hoàn từ (7 12)
l
ần
/
ph.
b. Yêu
cầu
- Bơm tạo đủ lưu lượng và cột
áp.
- Bơm nước đạt áp suất yêu
cầu.
- Bơm nước làm việc không có tiếng
kêu.
-
94
-
- Bơm nước không bị rò chảy nước qua các mối ghép ở
khoang đẩy hoặc
qua
các ổ làm
k
í
n.
2. Phân
l
oạ
i
Để làm mát cho động cơ diesel tàu thuỷ, người ta dùng các
lo
ại bơm sau

đây
:
- Bơm
p
i
s
t
on
- Bơm bánh
răng
- Bơm ly
t
âm
- Bơm
xoáy
a. Bơm
p
i
ston
 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm piston đơn
gi
ản được thể
h
i
ện
trên hình
4.6
Hai điểm B
1
, B

2
của piston tương ứng với hai điểm
C
1
,C
2
c
ủa tay quay.
Kh
i
trong buồng làm việc 5 chứa đầy chất
l
ỏng, nếu tay quay từ vị trí 2 quay theo
ch
i
ều
mũi tên thì piston
di chuy
ển từ B
2
về phía trái. Thể tích buồng 5 tăng dần, áp
su
ất
p
trong đó giảm đi và bé hơn áp suất bình chứa. Do đó
ch
ất lỏng qua van 6
vào
buồng làm việc 5, trong khi đó van
đẩy 4 đóng. Khi piston chuyển động từ B

2
đến
B
1
bơm thực
hi
ện quá trình hút. Khi tay quay tới vị trí C
1
(piston tới vị trí
B
1
)
t
h
ì
quá trình hút của bơm kết
t
húc.
-
95
-
Hình 4.6. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của
b
ơm
p
i
s
t
on
1. pittông; 2. xilanh; 3. ống đẩy; 4. van đẩy; 5. buồng

làm
v
i
ệc
6. van hút; 7. ống hút; 8. bể hút; 9. tay quay; 10. thanh
t
ruyền
-
96
-
Sau đó, tay quay tiếp tục quay từ C
1
đến C
2
, piston đổi
chi
ều chuyển động
t
ừ
B
1
đến B
2
. Thể tích buồng làm việc
giảm dần, áp suất chất lỏng tăng lên, van hút
6
bị đóng, van
đẩy 4 mở, chất lỏng chảy vào ống đẩy. Bơm thực hiện quá trình
đẩy.
Ưu nhược điểm của bơm

p
i
s
t
on
Ưu
đ
i
ểm
- Có khả năng hút khô (tự
hú
t
).
- Có khả năng tạo được cột áp cao (hàng nghìn mét cột
nước).
- Làm việc kinh tế ở phạm vi lưu lượng lớn và cột áp
cao.
- Cột áp không phụ thuộc vào lưu lượng và hành trình
p
itt
ông.
- Điều chỉnh lưu lượng dễ
dàng.
Nhược
đ
i
ểm
- Lưu lượng không
đều.
- Kết cấu cồng kềnh (kích thước và khối lượng

l
ớn).
- Có mặt hệ thống van nên làm giảm hiệu
suấ
t
.
- Tốc độ quay làm việc thấp, truyền động phức
t
ạp.
- Giá thành
cao.
- Tính kinh tế thấp ở bơm tác dụng
đơn.
- Nhạy cảm với độ sạch của chất
l
ỏng.
Chú ý: Cần hạn chế tốc độ quay của trục bơm. Khắc
ph
ục sự chuyển
động
không ổn định của chất lỏng trong bơm piston bằng cách dùng
b
ơm tác dụng
kép.
b. Bơm bánh
răng
-
97
-
 Sơ đồ cấu tạo của bơm bánh răng được thể hiện ở hình

4.
7
Bơm bánh răng của hệ thống làm mát có kết cấu đơn
giản, khối lượng
nhỏ,
kích thước gọn và có khả năng tự hút.
Tuy nhiên, khi dùng
để bơm nước nhất
l
à
nước bẩn ngoài tàu,
các bánh răng bị mòn rất nhanh và phải thay thế luôn. Do
vậy
để tăng tính tin cậy của bơm bánh răng khi dùng cho hệ
thống làm mát người
t
a
không cho chúng ăn khớp tiếp xúc
tr
ực tiếp với nhau ( như bơm dầu nhờn )
mà
trang bị thêm
một cặp bánh răng phụ ( bố trí ngoài khoang bơm ), có nhiệm
vụ
đồng
bộ hoá chuyển động quay của các trục chủ động và
b
ị động. Ở nhiều bơm,
bánh
-

98
-
răng bơm được chế tạo bằng cao su lưu hoá. Trục bánh răng
phía ngoài l
ắp trên ổ
b
i
cầu và phía trong – trên ổ trượt bằng đồng
t
hanh.
Hình 4.7. Bơm bánh
răng
Trên hình trình bày cấu tạo của bơm nước kiểu bánh răng
dùng cho động
cơ
diesel tàu thuỷ kiểu ×13/18. Bơm được
truyền động từ trục khuỷu nhờ bánh răng
8
bố trí trong khoang
cacte. Bơm nằm ngoài khoang cacte để nước không rơi vào
dầu
bôi trơn. Bánh răng 11 được chế tạo bằng tectolit để giảm hao
mòn. Các bạc lót
ổ
trượt đồng thanh 3, 1 và trục bơm 2 được
bôi trơn và làm mát bằng nước.
Bơm
được làm kín bằng đệm
tectolit 4 và đệm cao su 5 để ngăn dầu từ ổ 9 chảy ra
ngoà

i
,
người ta bố trí cái chắn dầu 7 và một vành bít khuất khúc giữa
b
ạc 6 và vòng
10.
Việc sử dụng bánh răng bằng tectolit vào
việc bôi trơn các ổ bằng nước làm
đơn
giản bớt kết cấu của
truyền động
bơm.
-
99
-
c. Bơm ly
tâm
* Sơ đồ cấu tạo của bơm ly tâm được thể hiện ở hình
4.8
Trên hình trình bày cấu tạo của bơm nước ly tâm của động
c
ơ diesel tàu
t
huỷ
6D25/34, công suất 300 ml, tốc độ quay 500 vòng/
phú
t
.
Ở đầu trước của động cơ có lắp hai bơm như vậy, năng
su

ất mỗi bơm
l
à
24m
3
/
h.
-
100
-
Hình 4.8. Bơm
ly
t
âm
Bơm gồm có vỏ bơm 1, trục 5, bánh công tác 3 có mười
cánh. Bánh công
t
ác
được gắn trên trục nhờ đai ốc 2 và được
quay cùng với trục 5 ( qua bánh răng
t
ruyền
động 6 ). Để làm
kín khoang b
ơm, người ta dùng đệm cao su 8, cụm làm kín
k
i
ểu
khuất khúc 4, vòng chắn 7 và van 9 dùng để tháo
nước.

Bơm ly tâm có cấu tạo đơn giản và nhỏ gọn, hiệu suất
cao, tuổi bền cao,
và
có thể bố trí để có khả năng hút chân
không.
Nhờ việc loại bỏ được cơ cấu khuỷu trục – thanh truyền
nên b
ơm ly tâm
có
thể làm việc với tốc độ quay cao mà không gây chấn
động.
Ở các động cơ diesel có công suất và tốc độ quay trung
bình, bơm
t
hường
được truyền động từ trục khuỷu qua một hệ
-
101
-
thống truyền động bánh răng tăng
t
ốc.
Các động cơ diesel tàu
thuỷ cỡ lớn, tốc độ quay chậm, thường dùng bơm dẫn
động
điện độc lập, có trục bơm thẳng đứng hoặc nằm ngang. Để cho
bơm có thể làm
v
i
ệc

theo cả hai chiều quay, cánh và bánh bơm
được làm theo phương hướng tâm.
Dùng
bơm ly tâm cho hệ
thống làm mát kín tuần hoàn ( nước ngọt ) là hợp lý hơn cả,
v
ì
trong trường hợp này không yêu cầu tự
hú
t
.
-
102
-
Chiều cao cột nước hút bị giới hạn bởi hiện tượng sinh
b
ọt nước xảy ra
kh
i
áp suất trong phần hút của bánh làm việc
giảm xuống dưới áp suất hơi bão hoà
ứng
với nhiệt độ đã cho.
Người ta thường dùng cho hệ thống làm mát độc lập vì
khả
năng tự hút
cao.
Vỏ bơm có hình dạng xoắn ốc làm cho nước có tốc độ
chậm dần
nhưng

ngược lại áp suất sẽ tăng dần cuối cùng thoát
ra ngoài. L
ưu lượng nước thoát ra
đều
và liên
t
ục.
 Sơ đồ nguyên lý hoạt động đơn giản của bơm ly
t
âm
Khi bơm làm việc bánh công tác quay, các phần tử chất
lỏng ở trong
bánh
công tác dưới ảnh hưởng của lực ly tâm bị
dồn từ trong ra ngoài, chuyển động
t
heo
các máng dẫn và đi
vào ống đẩy với áp suất cao hơn, đó là quá trình đẩy của
bơm.
Đồng thời ở lối vào của bánh công tác tạo nên một vùng có
chân không và dưới
t
ác
dụng của áp suất bình chứa nước lớn
hơn áp suất lối vào của bơm, chất lỏng ở
b
ì
nh
chứa liên tục bị

đẩ
y vào bơm theo ống hút. Đó là quá trình hút của bơm. Quá
t
r
ì
nh
hút và đẩy của bơm là quá trình liên tục, tạo nên dòng chảy liên
t
ục qua
bơm.
1. bánh công
t
ác
;
2. trục
bơm
;
3. bộ phận dẫn hướng
ra
;
4. bộ phận dẫn hướng
vào
;
-
103
-
5. ống
hú
t;
6. ống

đẩy
;
 Ưu nhược điểm của bơm ly
t
âm
+Ưu
đ
i
ểm
- Bơm được nhiều loại chất lỏng như nước, dầu, nhiên
li
ệu.
- Có thể bơm được chất lỏng bẩn và dung dịch
đặc.
- Có khoảng lưu lượng rộng, lưu lượng đều, cột áp ổn
đ
ị
nh.
-
104
-
t
ốc
.
- Bơm có thể nối trực tiếp với trục động cơ cao tốc mà
không c
ần bộ
g
i
ảm

- Kết cấu đơn giản, nhỏ gọn, chắc chắn, làm việc tin cậy,
kh
ối lượng sửa chữa
ít
.
- Hiệu suất của bơm tương đối cao so với các loại
b
ơm khác,

b
 (0,75  0,92)
.
- Điều chỉnh đơn
g
i
ản.
- Chỉ tiêu kinh tế tốt (giá thành
rẻ).
+ Nhược
đ
i
ểm
- Bơm ly tâm không có khả năng tự
hú
t
.
- Khi độ nhớt của chất lỏng tăng thì hiệu suất
g
i
ảm.

- Lưu lượng và cột áp là hàm số của nhau, nên chú ý khi
điều
ch
ỉ
nh.
Bơm chất làm mát người ta thường dùng bơm loại bơm ly
t
âm.
 Quy trình tháo, lắp bơm ly
t
âm
- Quy trình
t
háo
+ Trước khi tháo bơm ta tiến hành làm sạch phía ngoài
bơm, tháo đai
ốc
chặn cánh bơm, với công cụ thích hợp ta
ti
ến hành tháo cánh bơm ra khỏi trục
và
tháo các then lắp. Cần
phải chú ý bảo vệ trục bơm khi ta tháo ổ và cánh bơm ra
khỏ
i
trục, nếu có đệm kín bằng sứ gắn với cánh bơm, cần thận
trọng tránh làm hư
hỏng
đệm
này.

+ Lần lượt tháo đệm kín, vòng chặn ổ đỡ, đặt bơm chất
làm ngu
ội lên
máy
ép, đẩy trục và các ổ đỡ từ phía cánh bơm ra
ngoà
i
.
- Quy trình
l
ắp
Sau khi tiến hành kiểm tra và sửa chữa cần thiết ta tiến
-
105
-
hành lắp
bơm
+ Lắp các bộ phậm của bơm theo thứ tự ngược lại với quá
trình tháo. Khi
l
ắp
các ổ đỡ và đệm kín vào vị trí, ta dùng ống
n
ối và ống lót thích hợp. Nếu có
hướng
dẫn trong sổ tay kỹ
thuật, ta phải dùng mở bôi trơn cho các ổ trước khi lắp vào
hộp
bơm, sử dụng một lớp hợp chất làm kín nước ở phía đường
kính ngoài của các ổ

đỡ
trước khi lắp
đặ
t
+ Khi ép cánh bơm vào trục, cần giữ cho bề mặt đệm kín
ch
ất làm nguội
và
cánh bơm luôn luôn sạch, không dùng chất bôi trơn cho các bề
mặt
này
-
106
-
d. Bơm
xoáy
* Sơ đồ cấu tạo của bơm xoáy được thể hiện ở hình 4.
9
Hình 4.9.
B
ơm
xoáy
Bánh công tác 1 có các cánh hướng tâm 2 được các
rãnh 4 trong v
ỏ bơm
3
vây quanh. Các rãnh này bị ngắt ở chỗ bố trí các ống xả 5 và
ống xoáy
6.
Cột nước của bơm được tạo ra do sự chênh lệch áp

su
ất trong bánh 1
và
trong rãnh 2, nảy sinh dưới tác dụng
quay xoáy của nước, làm cho nước
chuyển
động từ bánh 1
vào rãnh 2.
Để khắc phục lực dọc trục, ống được làm đối
xứng
t
heo
cả hai phía của
bánh.
 Ưu nhược
đ
i
ểm
- Có khả năng tự
hú
t
.
- Kết cấu đơn giản, nhỏ gọn, làm việc tin
cậy.
- Khối lượng sửa chữa các chi tiết theo định kỳ
ít
.
-
107
-

- Cột áp cao khi lưu lượng
nhỏ.
- Hiệu suất rất thấp, đó là nhược điểm lớn thuộc về
bản chất nguyên lý
l
àm
việc của bơm xoáy, lưu lượng nhỏ,
công suất tổ hợp nhỏ. Cột áp hút không lớn
so
với bơm ly
t
âm.