ĐỒ ÁN KHẢO SÁT MÁY NÉN PISTON TRÊN ÔTÔ KAMAZ 53212 VÀ MÁY NÉN LY TÂM TRÊN ĐỘNG CƠ D1146TI

Mã đồ án	OTTN000000036
Đánh giá:	5.0
Mô tả đồ án	Đồ án có dung lượng 350MB. Bao gồm đầy đủ các file như: File bản vẽ cad 2D (Bản vẽ kết cấu máy nén piston, bản vẽ kết cấu bộ tuốc bin, bản vẽ các sơ đồ máy nén khí ly tâm, bản vẽ đồ thị quá trình máy nén khí, bản vẽ kết cấu bộ bù tuốc bin, bản vẽ sơ đồ hệ thống máy tăng áp động cơ, bản vẽ sơ đồ hệ thống phanh trên ôtô, bản vẽ kết cấu máy nén khi ly tâm, bản vẽ kết cấu một số chi tiết…); file word (Bản thuyết minh, nhiệm vụ đồ án, bảng công thức tính toán trên Excel, bản trình chiếu Powerpoint…). Ngoài ra còn cung cấp rất nhiều các tài liệu chuyên ngành, các tài liệu phục vụ cho thiết kế đồ án, các video mô phỏng........... KHẢO SÁT MÁY NÉN PISTON TRÊN ÔTÔ KAMAZ 53212 VÀ MÁY NÉN LY TÂM TRÊN ĐỘNG CƠ D1146TI.
Giá:	650,000 VND

Nội dung tóm tắt

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án tốt nghiệp là nhiệm vụ cuối cùng trong chuyên ngành đào tạo kỹ sư của Trường Đại Học Bách khoa mà mọi sinh viên trước khi bước vào thực tế công việc phải thực hiện. Đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh viên tổng hợp và khái quát lại kiến thức đã học từ kiến thức cơ sở đến kiến thức chuyên ngành. Qua quá trình thực hiện, sinh viên tự rút ra nhận xét và kinh nghiệm cho bản thân trước khi bước vào công việc thực tế của một kỹ sư tương lai.

Lịch sử phát triển của máy nén đã có nhiều thế kỷ trước. Để hiểu rõ hơn về máy nén cũng như các quá trình, đặc điểm thủy lực, kết cấu và ứng dụng của máy nén vào các ngành khoa học công nghiệp và trong thực tế. Do đó, việc nghiên cứu, khảo sát máy nén là hết sức cần thiết. Chính vì vậy, em chọn đề tài tốt nghiệp là: “Kkhảo sát máy nén piston trên ôtô KaMaz 53212, máy nén ly tâm trên động cơ D1146TI”, với đề tài này có thể phần nào giúp chúng ta hiểu hơn về hai loại máy nén này.

Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã cố gắng học hỏi, nghiên cứu tài liệu và làm việc một cách nghiêm túc. Cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy cô và các bạn, em đã hoàn thành xong đồ án theo đúng thời gian qui định. Tuy nhiên, do thời gian có hạn, tài liệu tham khảo còn nhiều hạn chế cũng như bản thân còn thiếu kinh nghiệm thực tế nên đồ án còn nhiều thiếu sót, kính mong thầy cô quan tâm góp ý.

Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành đến các thầy cô đã tận tình truyền đạt lại những kiến thức quý báu cho em. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:………..… đã quan tâm và giúp đỡ em tận tình trong quá trình thực hiện đồ án này.

...., ngày ... tháng ... năm 20...

Sinh viên thực hiện

…………………

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU.. 1

MỤC LỤC.. 2

1. Mục đích, ý nghĩa của đề tài:. 4

2. Khảo sát máy nén piston và máy nén ly tâm. 5

2.1. Nhiệm vụ máy nén . 5

2.2. Khảo sát máy nén piston: 5

2.2.1. Nhiệm vụ và phân loại: 5

2.2.2. Khảo sát máy nén piston piston 1 cấp: 5

2.3. Khảo sát máy nén ly tâm: 25

2.3.1. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động: 25

2.3.2. Các quá trình của máy nén ly tâm: 26

2.3.3. Khảo sát đặc điểm thủy lực của máy nén ly tâm: 32

3. Khảo sát máy nén piston trong hệ thống phanh xe KaMaz 53212:. 37

3.1. Các đặc điểm và thông số kỹ thuật: 37

3.1.1. Các đặc điểm chung của kết cấu: 37

3.1.2. Các thông số kỹ thuật: 38

3.2. Giới thiệu chung của hệ thống phanh trên xe KaMaz 53212: 39

3.2.1. Giới thiệu chung về hệ thống phanh : 39

3.2.2. Các thông số kỹ thuậ của hệ thống phanh: 40

3.2.3. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh: 42

3.3. Khảo sát máy nén piston 1 cấp: 45

3.3.1. Cấu tạo máy nén piston 1 cấp: 45

3.3.2. Các bộ phận của máy nén piston: 46

3.3.3 .Tính toán kiểm nghiệm máy nén: 51

4. Khảo sát máy nén ly tâm trong hệ thống tăng áp động cơ D1146TI:. 56

4.1. Sơ đồ hệ thống tăng áp động cơ D1146TI: 56

4.2. Đặc điểm kết cấu hệ thống tăng áp động cơ D1146TI: 58

4.2.1. Bộ tuốc bin CY20 tăng áp: 58

4.2.2. Tuốc bin khí của bộ tuốc bin tăng áp của động cơ D1146TI: 60

4.2.3. Máy nén ly tâm: 62

4.2.4. Van giảm áp và bộ phận chấp hành: 69

4.3. Đặc điểm bố trí, sắp xếp cụm tuốc bin – máy nén: 69

4.4. Phối hợp giữa tuốc bin, máy nén với động cơ đốt trong: 71

4.5. Tính toán kiểm nghiệm máy nén ly tâm trên động cơ: 72

4.5.1. Các số liệu cho trước và thông số chọn: 72

4.5.2. Tính toán kiểm nghiệm máy nén: 73

5. Đánh giá máy nén :. 75

5.1. Năng suất của máy nén : 75

5.1.1. Đánh giá năng suất của máy nén: 75

5.1.2. Phương pháp đánh giá năng suất đơn giản: 76

5.2. Hiệu suất máy nén: 76

5.2.1. Hiệu suất đẳng nhiệt: 77

5.2.2. Hiệu suất thể tích: 77

6. Các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả trong máy nén:. 78

6.1 Nhiệt độ khí vào: 78

6.2. Sụt áp trong bộ lọc khí: 79

6.3. Giảm thiểu rò rỉ khí: 79

6.4. Xả nước ngưng: 80

6.5. Thực hiện việc bảo dưỡng máy nén: 81

7. Kết luận chung:. 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 83

1. Mục đích, ý nghĩa của đề tài:

Lịch sử của các ngành công nhiệp và kỹ thuật luôn gắn liền với lịch sử phát triển của máy nén. Máy nén đã xuất hiện từ lâu, ngay từ thời cổ đã có các loại máy thổi khí dùng trong ngành sản xuất đồng và sắt, kể cả những máy thổi chạy bằng sức nước. Tới thế kỷ XVIII, máy nén piston xuất hiện.

Vào những năm 50 và 60 của thế kỷ XX, theo số liệu thống kê thì chỉ riêng ở Cộng Hoà Liên Bang Đức đã có hơn 60 hãng chuyên sản xuất các phần tử điều khiển bằng khí nén. Ngày nay, không có ngành công nghiệp hay kỹ thuật nói chung nào mà không dùng khí nén. Khí nén có nhiều công dụng khác nhau : là tác nhân mang năng lượng (Dùng để khuấy trộn trong thiết bị phản ứng), là tác nhân mang tín hiệu điều chỉnh (Trong kỹ thuật tự động) và là nguyên vật liệu sản xuất ra các sản phẩm (Trong công nghiệp hóa học).

Muốn có khí nén phải dùng các máy nén khí.

Vì vậy, máy nén là một trong những máy rất quan trọng và có ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, kỹ thuật, đặc biệt đối với ngành công nghiệp ô tô nói riêng. Các ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô như hỗ trợ trong hệ thống phanh trên ô tô, tăng áp suất cho dòng khí nạp vào động cơ để tăng công suất cho động cơ đốt trong … không thể thiếu máy nén.

Khuynh hướng phát triển máy nén ngày nay là giảm nhẹ khối lượng, tăng năng suất, tăng hiệu suất, tăng độ vững chắc khi làm việc, tự động hóa việc điều chỉnh năng suất và đảm bảo an toàn.

Do đó, việc hiểu biết và nắm vững các nguyên lý hoạt động, cấu tạo, tính toán máy nén là hết sức cần thiết.

2. Khảo sát máy nén piston và máy nén ly tâm.

2.1 Nhiệm vụ máy nén.

Nâng áp suất của chất khí nào đó và cấp đủ lưu lượng cho quá trình công nghệ khác, tạo ra sự tuần hoàn của lưu thể trong chu trình (máy lạnh) hoặc duy trì áp suất chân không (có chân không, sấy thăng hoa) cho thiết bị khác, trong trường hợp này máy nén được gọi là bơm chân không.

2.2 Khảo sát máy nén piston:

2.2.1 Nhiệm vụ và phân loại:

1. Nhiệm vụ:

Máy nén piston làm việc theo nguyên lý thể tích được sử dụng khi cần tạo áp suất lớn mà năng suất nhỏ và vừa. Trong thực tế loại máy nén piston được sử dụng rộng rãi cho cả nén khí và làm lạnh.

2. Phân loại:

Theo số lần tác dụng phân ra: Máy nén tác dụng đơn, tác dụng kép.

Theo số cấp chia thành: Máy nén 1 cấp và nhiều cấp.

Theo áp suất chia ra: máy nén hút chân không, máy nén áp suất thấp (p₂< 10at), máy nén trung áp (p₂ = 10 ÷ 100 at), máy nén cao áp (p₂> 100 at).

Theo năng suất chia ra: máy nén nhỏ (Q < 10 m³/ph), vừa ( Q = 10 ÷ 30 m³/ph) và lớn ( Q > 30 m³/ph ).

Theo vị trí xi lanh: Máy nén thẳng đứng, nằm ngang,chữ V, chữ L, hình sao.

Theo loại khí: máy nén không khí, máy nén khí có tính chất đặc biệt (Nổ, cháy, độc).

2.2.2 Khảo sát máy nén piston piston 1 cấp:

2.2.2.1. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy nén piston một cấp:

Trong máy nén piston 1 cấp có thể có 1 hay nhiều cụm piston - xilanh; piston chuyển động lên xuống (Hay qua lại) trong lòng xilanh để thực hiện quá trình hút, nén và đẩy khí. Đỉnh xilanh có lắp đĩa van đẩy (Hoặc vừa đẩy vừa hút). Không gian trong lòng xilanh giới hạn giữa hai mặt phẳng vuông góc với trục xilanh đi qua hai điểm chết của piston gọi là thể tích quét của piston. Khi piston chạy xa dần đĩa van là quá trình hút, ngược lại là quá trình đẩy. Mỗi một vòng quay của trục máy thì cụm piston – xilanh thực hiện được một lần hút, nén đẩy chất khí nào đó. Thể tích hút lý thuyết của máy nén bằng thể tích quét của một piston nhân với số piston và nhân với số vòng quay của trục trong một phút. Thể tích của hơi hay khí mà máy hút và nén trong một phút bằng thể tích hút lý thuyết nhân với hệ số cấp của máy nén. Áp suất của khí hay hơi đi vào máy nén gọi là áp suất hút và đi ra là áp suất đẩy. Khi bị nén thì chất khí tăng áp suất, giảm thể tích và tăng nhiệt độ. Do đó, ta dùng nước hoặc không khí mát để lấy bớt nhiệt lượng của khí và làm nguội máy.

Hình 2-1. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy nén piston

1. Thân máy; 2. Ttay biên; 3. Xilanh; 4. Piston thùng (Đĩa van hút lắp ở đỉnh piston); 5. Van hút; 6. Đĩa van đẩy; 7. Van đẩy; 8. Nắp; 9. Lò xo ép đĩa van 6.

2.2.2.2. Khảo sát các quá trình của máy nén piston một cấp:

1. Phương trình trạng thái của khí:

Theo Klaperon – Menđêlêép, phương trình trạng thái của khí lý tưởng có dạng :

(2.1)

Trong đó: – Khối lượng riêng của chất khí, [kg/m³]

v – Thể tích riêng của khí, [m³/kg]

R – Hằng số khí, [J/kg.K]

p – Áp suất tuyệt đối, [N/m²]

T – Nhiệt độ tuyệt đối, [⁰K]

2. Các quá trình và công nén riêng trong các quá của máy nén:

a. Các quá trình của máy nén:

Hình 2-2. Đồ thị chỉ thị của máy nén piston

Đường 1 – 2. Quá trình nén đa biến

Đường 2 – 3. Quá trình đẩy đẳng áp

Đường 3 – 4. Quá trình giản nở khí

Đường 4 – 1. Quá trình hút đẳng áp

Hình 2-2 thể hiện các quá trình làm việc của máy nén trên đồ thị p – V, còn gọi là đồ thị chỉ thị của máy nén piston. Khi piston ở điểm chết dưới là hoàn thành quá trình hút, thể tích hơi mà máy hút được là V, có áp suất là p₁. Đường 1 – 2 là quá trình nén đa biến (Khi piston chuyển động từ dưới lên):

Ở trạng thái điểm 2 thì van đẩy 7 (Hình 2-2) mở, hơi có áp suất p₂ tràn vào đường đẩy. Đường 2 – 3 là quá trình đẩy của máy nén, đây là quá trình đẳng áp:

Thể tích hơi đẩy vào ống đẩy là V_d. Điểm 3 ứng với lúc piston đến ĐCT.

Dù chế tạo chính xác tới đâu thì không gian giữa mặt piston và đĩa van đẩy 6 (Hình 2-2) cũng vẫn còn một giá trị là V_t gọi là thể tích chết. V_t cũng là thể tích hơi còn lại sau quá trình đẩy có áp suất là p₂. Khi piston chuyển động xuống thì thể tích V_t sẽ dãn ra thành V₄. Như vậy 3 – 4 là quá trình dãn nở của khí hay hơi dư trong không gian chết, đó cũng là quá trình đa biến với chỉ số n’:

Đường 4 – 1 là quá trình hút với áp suất p₁ của máy nén, quá trình này cũng là quá trình đẳng áp:

Như vậy đường vòng 1 – 2 – 3 – 4 – 1 là đồ thị chỉ thị lý thuyết (Đường liền) của máy nén piston.

Thực tế bao giờ cũng có tổn thất ở quá trình hút (4 – 1) và đẩy (2 – 3). Do có sức ỳ và trở lực của van hút nên áp suất trong xilanh máy nén phải thấp hơn p₁ thì van hút mới mở và quá trình hút chạy từ 4 – 1 theo đường đứt đoạn. Tương tự cũng do sức ỳ và trở lực của van đẩy nên áp suất trong xilanh phải cao hơn p₂ thì van đẩy mới mở để hơi nén tràn vào ống đẩy. Vì vậy đường đẩy là đường đứt đoạn.

Giả sử không gian chết trong xilanh đủ lớn để khí nén từ áp suất p₁ đến p₂ thì toàn bộ hơi sẽ dồn vào không gian chết. Khi ấy đường nén sẽ từ 1 đến 3 (Đường đứt đoạn). Khi piston chuyển động ngược lại để thực hiện quá trình hút thì hơi từ không gian chết lại dãn ra chiếm toàn bộ thể tích như trước khi nén, quá trình lại đi từ 3 đến 1. Kết quả là máy vẫn chạy nhưng không hút và đẩy được chút khí nào. Hiệu suất của chu trình 1 – 3 – 1 bằng không h = 0

b. Công nén trong các quá trình:

Quá trình nén trong xilanh có thể là đoạn nhiệt với chỉ số k, đa biến với chỉ số n>k hoặc n < k, đẳng nhiệt với: n = 1

Công nén riêng là công tiêu tốn để nén 1 kg hơi hay khí từ áp suất p₄ đến áp suất p₂, nó ký hiệu tùy theo quá trình nén như:

l_n – Công nén riêng trong quá trình đa biến, [kJ/kg].

l_T – Công nén riêng đẳng nhiệt, [ kJ/kg ].

l_k – Công nén riêng đoạn nhiệt, [ kJ/kg ].

Công nén riêng được xác định theo công thức:

(2.2)

a1. Quá trình đẳng nhiệt (T = const , n = 1):

Hoặc

Rút ra:

Thay giá trị của vào công thức (2.2) ta có:

(2.3)

Trong trường hợp này công nén riêng để nén khí trong quá trình đoạn nhiệt phụ thuộc vào loại khí, vào tỉ số nén và không phụ thuộc vào áp suất đầu.

Công nén G [kg] khí : (2.4)

a2. Quá trình đoạn nhiệt (n = k ):

Chất khí trong quá trình chuyển động không trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh, ta có biểu thức:

(2.5)

Trong đó: - Chỉ số đoạn nhiệt của khí, với không khí k = 1,4.

Với: C_p– Nhiệt dung riêng áp suất, [kJ/kg.độ]

C_v – Nhiệt dung riêng thể tích, [kJ/kg.độ].

Đối với hỗn hợp khí chỉ số đoạn nhiệt xác định theo công thức:

Trong đó: a_i – Thành phần thể tích của cấu tử i.

k, k_i – Chỉ số đoạn nhiệt của hỗn hợp và của cấu tử i.

n – Số cấu tử có trong hỗn hợp.

Từ công thức (2.5) ta có: (2.6)

Rút ra

Tương tự

Dựa vào công thức (2.5), (2.1) và (2.6) ta có:

hay

Thay và r₂ theo p₁ và p₂ ta có :

hay

Từ (2.2) ta có công riêng trong chu trình đoạn nhiệt của khí lý tưởng:

Þ (2.7)

Mà: và

Suy ra : hay

Thay vào (2.7), ta có:

(2.8)

Trong đó: p₁, p₂ – Áp suất đầu và cuối , [N/m²]

T₁ ,T₂– Nhiệt độ đầu và cuối, [K]

i₁, i₂– Entanpi của hơi lúc đầu và cuối quá trình nén, [kJ/kg]

Ở đây, công nén riêng để nén khí lý tưởng trong chu trình đoạn nhiệt lý thuyết cũng chỉ phụ thuộc vào loại khí và nhiệt độ đầu

a3. Quá trình đa biến:

Là chu trình nén có tính chất tổng quát nhất:

(2.9)

Hoặc

Từ đó rút ra: (2.10)

Tương tự (2.11)

Mặt khác, ta có thể xác định được nhiệt độ ở trạng thái bất kỳ:

(2.12)

Tương tự: (2.13)

Như vậy, công nén riêng để nén khí trong chu trình đa biến có thể xác định theo những công thức tương ứng ở chu trình đoạn nhiệt nhưng thay k bằng n.

Do đó:

(2.14)

Từ phương trình của quá trình đa biến (2.9), ta có thể thấy rằng những quá trình đẳng nhiệt, đẳng áp, đẳng tích, đoạn nhiệt chỉ là những trường hợp riêng của quá trình đa biến. Thật vậy:

Nếu n = 0, phương trình (2.9) có dạng p = const, đây là quá trình đẳng áp.

Nếu n = 1, phương trình (2.9) có dạng , đây là quá trình đẳng nhiệt.

Nếu n = k, phương trình (2.9) có dạng , đây là quá trình đoạn nhiệt.

Nếu , ta có thể biến đổi (2.9) như sau:

Lấy căn bậc n hai vế phương trình ta có:

Khi thì , lúc đó ta có:

Vậy, khi quá trình đa biến là quá trình đẳng tích.

Quá trình đa biến bất kỳ với được biểu diễn trên hình 2-3

Hình 2-3. Đồ thị p-v của quá trình đa biến

n = 0. Quá trình đẳng áp

n = 1. Quá trình đẳng nhiệt

n = k. Quá trình đoạn nhiệt

n ® ¥. Quá trình đẳng tích

2.2.2.3. Khảo sát đặc điểm thủy lực của máy nén piston 1 cấp:

1. Các yếu tố ảnh hưởng đến máy nén piston:

a. Ảnh hưởng của thể tích thừa:

Do có thể tích thừa nên sau khi đẩy khí nén vào bình chứa bao giờ cũng còn lại một lượng khí nén ở áp suất p₂ trong thể tích thừa. Vì vậy khi piston chuyển động ngược lại từ trái sang phải (Hình 2-2) khí từ bên ngoài chưa thể hút vào trong xilanh (Vì áp suất trong xilanh còn lớn hơn áp suất bên ngoài). Chỉ khi khí còn lại trong thể tích thừa giản nở từ điểm 3 đến 4, từ đó trở đi sự dịch chuyển của piston (Từ 4 đến ĐCD , hình 2-2) mới hút được lượng khí từ bên ngoài vào xilanh. Vậy thể tích nạp thực tế (Rõ ràng ). Như vậy, thể tích thừa làm giảm lượng khí hút vào máy nén. Xét tới ảnh hưởng này người ta đưa ra khái niệm hiệu suất thể tích, ký hiệu :

(2.15)

Trong đó: : Thể tích hút thực

: Thể tích hút lý thuyết hay thể tích tương ứng với 1 hành trình của piston

Ta có: (a)

Giả thuyết quá trình giãn nở 3-4 là đa biến với số mũ n và tỉ số nén: P= p₂/p₁:

(b)

Gọi trị số tương đối của thể tích thừa là hệ số thể tích thừa c:

Hay : (c)

Thay (c), (b) vào (a), ta có :

(2.16)

Ta thấy, phụ thuộc vào thể tích thừa c, tỷ số nén và số mũ đa biến n. Từ đây ta nhận thấy, khi tiến hành quá trình nén và giãn nở thể tích thừa theo đường đoạn nhiệt sẽ có lợi hơn về mặt hiệu suất thể tích.

Ngoài ra, từ (2.16) ta thấy (Tức V = 0 ) khi đó:

hay

Vậy, để máy nén có thể hút được một lượng khí nhất định :

(2.17)

Ngoài ra khi kể tới các yếu tố khác ảnh hưởng đến lượng khí thực hút vào xilanh người ta đưa ra đại lượng tổng quát hơn gọi là hệ số nạp :

(2.18)

Trong đó: V_tt – Thể tích thực tế. [m³]

– Hiệu suất thể tích.

– Hệ số kể đến ảnh hưởng của tổn thất áp suất khi tiết lưu qua các van;

– Hệ số kể đến ảnh hưởng sự đốt nóng của vách tới khí hút vào xilanh;

– Hệ số kể đến sự rò rỉ khí.

Suy ra: (2.19)

Khi trục khuỷu quay 1 vòng, piston thực hiện 2 hành trình nhưng trong đó chỉ có một hành trình hút. Vậy lưu lượng thực tế của máy nén:

(2.20)

Với :

Trong đó: Q_lt– Lưu lượng lý thuyết của máy nén. [m³/s]

D – Đường kính của xilanh. [m]

S – Hành trình của piston. [m]

n – Số vòng quay của trục khuỷu. [v/ph]

z – Số xilanh

Để tìm công của máy nén khi kể đến ảnh hưởng của thể tích thừa, ta có:

Trong đó: – Công kỹ thuật (Công này chỉ có trong hệ hở);[J]

Với:

Ở đây, vì là các quá trình đẳng áp, còn

Vậy ta có:

Khi giả thuyết số mũ đa biến của quá trình nén 1 – 2 và quá trình giản nở khí trong thể tích thừa 3 – 4 là như nhau:

(2.21)

Khi kể đến tất cả các yếu tố ảnh hưởng tới lượng hút thực tế, thì V = V_tt và G = G_tt, lúc đó:

(2.22)

b. Ảnh hưởng của sự không thuận nghịch trong máy nén:

Ta xét tới sự không thuận nghịch của máy nén. Sự không thuận nghịch không chỉ ở trong quá trình nạp, nén và đẩy mà còn thể hiện trong quá trình trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh. Ta biết rằng tính không thuận nghịch luôn làm tăng entrôpi của quá trình (So với quá trình thuận nghịch). Bởi vì trong quá trình không thuận nghịch cần tiêu tốn thêm một phần công để thắng sức cản ma sát và phần công ma sát này lại biến thành nhiệt nên entropi của quá trình sẽ lớn hơn.

Hình 2-4. Nghiên cứu ảnh hưởng không thuận nghịch trong máy nén

Để xét tới tính không thuận nghịch này trong máy nén, người ta đưa ra khái niệm gọi là hiệu suất tương đối của máy nén (Hay gọi là hiệu suất chỉ thị của máy nén). Hiệu suất trong tương đối của máy nén được định nghĩa theo biểu thức:

Trong đó: L_mn,_l – Công của máy nén khi kể đến các ảnh hưởng của lượng khí nạp được xác định bằng công thức (2.22)

L_mn,t– Công của máy nén khi kể đến cả ảnh hưởng của sự không thuận nghịch trong máy nén.

Nếu coi quá trình nén là đoạn nhiệt, từ hình 2-4 , ta có

1 – 2 Là quá trình đoạn nhiệt thuận nghịch (Entropi không đổi)

1 – 2_t Là quá trình đoạn nhiệt không thuận nghịch (Lúc này, entropi tăng một lượng Ds = s_2t– s₂).

Trong quá trình nén đoạn nhiệt thuận nghịch 1 – 2 , ta có công của máy nén :

L_mn,_l = G_tt.(i₁– i₂)

Còn trong quá trình nén đoạn nhiệt không thuận nghịch 1 – 2_t , ta có:

L_mn,t= G_tt.(i₁– i_2t)

Vậy, hiệu suất trong tương đối của máy nén nếu tiến hành nén đoạn nhiệt:

(2.23)

h_oi,k = 0,85 : máy nén thường; h_oi,T= 0,5¸ 0,8 : Máy nén đẳng nhiệt.

Để phân tích ảnh hưởng của tính không thuận nghịch (Hay tính ma sát của chất khí) ta xét máy nén với quá trình nén đoạn nhiệt với lượng nạp G_tt= 1 kg. Lượng công tiêu tốn trong máy nén sẽ tăng thêm một lượng Dl :

Với là lượng nhiệt trong quá trình đẳng áp 2-2t và bằng diện tích a22_tb:

Ngoài ra trong quá trình nén đoạn nhiệt không thuận nghịch 1-2_t nhiệt của quá trình bằng diện tích hình a12_tb. Nhiệt này chính là nhiệt ma sát do công ma sát l_ms biến thành:

Từ hình 2-4 ta có:

(2.24)

Với: là công của nhiệt ma sát mà máy nén cần khắc phục.

Từ (2.24) ta thấy đối với máy nén cần đặc biệt lưu ý đến tính không thuận nghịch (Hay tính ma sát của chất khí) vì lượng công của máy nén tăng lên còn lớn hơn cả công cần sinh ra để chống lại sức cản ma sát l_ms.

Trong thực tế giá trị công thực của máy nén L_mn,tcó thể xác định từ đồ thị chỉ thị của máy nén. Ta có:

Trong đó: p_i – áp suất chỉ thị trung bình (Ứng với đồ thị chỉ thị).

Từ đó ta đưa ra khái niệm hiệu suất chỉ thị :

Nếu quá tình nén là đoạn nhiệt thì:

Trong đó:

– Khối lượng riêng của khí hút vào

Do đó: (2.25)

Trong đó: gọi là áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết (Ứng với đồ thị máy nén lý tưởng)

Thực tế, khi tỷ số nén tăng thì giảm nhưng giảm chậm hơn là sự giảm của hệ số nạp l.

Khi đã xác định được hoặc ta có thể xác định được công của máy nén thực L_mn,tvà trạng thái của khí khi ra khỏi máy nén (Điểm 2_t):

(2.26)

Khi kể thêm tổn thất ma sát cơ học (Ma sát giữa các chi tiết chuyển động, các ổ trục,…), công tại trục quay của máy nén gọi là công hữu dụng L_e, sẽ là:

(2.27)

Trong đó: – Hiệu suất cơ học.

Đối với máy nén đứng loại lớn

Đối với máy nén đứng loại nằm ngang, nhỏ, có tốc độ quay lớn:

2. Các thông số của máy nén:

a. Lưu lượng (Năng suất) của máy nén:

a1. Lưu lượng lý thuyết của máy nén piston được xác định tương tự như lưu lượng bơm piston :

(2.28)

Trong đó: F – Diện tích piston, [ m²]

S – Hành trình của piston, [ m ]

n – Số vòng quay của trục máy, [vg / ph]

z – Số piston

a2. Lưu lượng (Năng suất) thực:

(2.29)

Trong đó: V_h– Thể tích hút của piston hay thể tích làm việc của piston trong 1 vòng quay.

l – Hệ số nạp đánh giá tổn thất thể tích trong quá trình làm việc của máy nén.

Với: (2.30)

Trong đó: D – Đường kính trong của xilanh, [m]

Khi piston tác dụng 2 phía:

(2.31)

Với: d – Đường kính của cán piston, [m]

Hệ số nạp l được tính : (2.32)

Trong đó: – Hiệu suất thể tích kể đến ảnh hưởng của khoảng hại đến khả năng hút của máy nén. Nó phụ thuộc vào không gian chết và hiệu suất giữa trước và sau quá trình nén:

- Hệ số ảnh hưởng của quá trình trao đổi nhiệt giữa hơi và thành xilanh

- Ảnh hưởng của độ kín các van hút cũng như đẩy khi đóng cũng như sự đóng mở đúng lúc của chúng

- Ảnh hưởng độ kín của xecmăng và đệm kín và đĩa van ở đỉnh xilanh

b. Công suất của máy nén piston một cấp:

b1. Công suất lý thuyết N_lt của máy nén:

Khi trục khuỷu quay một vòng, piston thực hiện hai hành trình nhưng trong đó chỉ có một hành trình hút.

Vậy, năng suất lý thuyết của máy nén được xác định:

(2.33)

Đây cũng là công suất chỉ thị lý thuyết của máy nén

Trong đó: l_t– Công nén riêng lý thuyết, [kJ]

G_lt – Lưu lượng khối lượng của khí nén , [kg / s]

n – Số vòng quay, [vg / ph]

V_h – Thể tích hút của piston, [m³]

r₁ – Khối lượng riêng lúc đầu của quá trình nén, [kg/m³]

b2. Công suất chỉ thị thực tế cũng là công suất thực (Quá trình hút nén thực tế trong máy nén) được tính:

(2.34)

Trong đó: V_h – Thể tích hút của piston, [m³]

– Áp suất chỉ thị trung bình , [N / m²]

c. Hiệu suất của máy nén piston 1 cấp:

Hiệu suất quá trình hút, nén trong máy nén piston được đánh giá bằng hệ số năng lượng :

(2.35)

Trong đó: l_lt – Công nén riêng lý thuyết

Với: i₁, i₂– Entanpi của hơi ở đầu và cuối quá trình nén lý thuyết , [kJ/kg]

G_lt– Lưu lượng khối lượng lý thuyết , [kg/s]

(2.36)

G_t– Lưu lượng khối lượng thực tế, [kg/s]

(2.37)

Hệ số năng lượng h_i cũng tùy thuộc vào loại máy nén cụ thể, nó cũng được tra từ đồ thị hay bảng cung với hệ số cấp l

Ngoài ra tổn thất năng lượng do sự sai lệch của quá trình thực với quá trình lý thuyết (Quá trình đoạn nhiệt n = k) còn chịu tổn thất do ma sát ở các bộ phận chuyển động cơ học. Tổn thất này được thể hiện bằng hệ số hiệu dụng cơ học h_c:

(2.38)

Trong đó: N_h– Công suất hiệu dụng, [kW]

(2.39)

Ở đây: N_ms– Công suất khắc phục ma sát:

(2.40)

Với: p_ms– Áp suất riêng ma sát , [N / m²]

Để tính gần đúng ta có thể lấy:

Hệ số hiệu dụng chung : (2.41)

Công suất đặt lên đầu ra của trục máy là N_h (Chưa kể công suất khác cũng nhận truyền động từ trục máy như công suất bơm dầu v.v…); công suất đặt lên trục động cơ kéo máy nén là N_d ; có được đánh giá bằng hệ số truyền động h_td :

(2.42)

h_td – Phụ thuộc vào bộ truyền như truyền động trực tiếp, truyền động qua khớp mềm hay đai thang.

Từ công thức (2.42) ta có: (2.43)

2.3 Khảo sát máy nén ly tâm:

2.3.1 Nguyên lý cấu tạo và hoạt động:

Hình 2-5. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của máy nén ly tâm

A . Guồng động; b. Bộ khếch tán; c. Rãnh dẫn khí nén vào guồng tiếp theo; d. Trục; 1&2. Cửa vào & ra của guồng động; 3&4. Cửa vào & ra của bộ khuếch tán.

Máy nén ly tâm làm việc theo nguyên lý ly tâm. Trong một máy nén ly tâm thường có nhiều cấp nén. Mỗi cấp gồm có: guồng động a, bộ khuếch tán b và rãnh dẫn khí c (Hình 2-5). Các cấp đấu nối tiếp trên cùng 1 trục. Số cấp phụ thuộc vào áp suất cần có của khí sau khi nén.

Cấu tạo của máy nén ly tâm cũng giống như bơm ly tâm nhiều cấp. Điểm khác nhau cơ bản là cấu tạo guồng động. Các guồng động của bơm ly tâm nhiều cấp là như nhau về kích thước đường và chiều rộng. Các guồng động trong máy nén ly tâm có kích thước nhỏ dần theo chiều tăng của áp suất khí nén vì khi nén thể tích khí giảm.

Nguyên lý làm việc của máy nén ly tâm cũng tương tự như bơm ly tâm, điểm khác là do sự biến đổi áp suất của khí khi qua guồng động nên dẫn đến sự biến đổi khối lượng riêng của khí. Khi guồng động quay, khí sẽ văng từ tâm ra xung quanh dưới tác dụng của lực ly tâm. Do đó xảy ra sự tăng khối lượng riêng của khí và tạo ra áp suát tĩnh. Đồng thời vận tốc khí cũng tăng lên và như vậy tăng áp lực động của khí.

2.3.2 Các quá trình của máy nén ly tâm:

Về lý thuyết, quá trình nén ly tâm của máy nén khí cũng tương tự như bơm ly tâm, nhưng quá trình nén cần chú ý đến sự giảm thể tích và tăng nhiệt độ của khí bay hơi, cùng với quá trình trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh. Do đó, ta xét sự thay đổi thể tích và nhiệt độ này cho từng quá trình.

a. Khi guồng động quay thì khí đi từ điểm 1 (Cạnh vào của cánh guồng) đến điểm 2 (Cạnh ra của cánh guồng) và nó nhận được năng lượng (hình 2-5). Năng lượng của khí tại điểm 1 và 2 được thể hiện như sau:

- Tại điểm 1;

- Tại điểm 2

Trong đó: C_p – Nhiệt dung riêng đẳng áp, [J/kg.độ]

C₁, C₂ – Vận tốc tuyệt đối của khí tại thời điểm 1 và 2, [m/s]

Năng lượng cột áp lý thuyết mà guồng động cấp cho chất khí là H_lt và H_lt được chứng minh trong mục 2.3.3 (khảo sát đặc điểm thủy lực của máy nén ly tâm)

Hay:

Phương trình cân bằng năng lượng chất khí (Tính cho 1 kg khí, với )

(2.44)

Trong đó: q – Nhiệt lượng trao đổi với môi trường tính cho 1kg khí, [J/kg]

Nhiệt độ T₂ của khí được tính theo phương trình sau:

(2.45)

Trong đó: – Được tính theo nhiệt độ trung bình

· Quá trình đoạn nhiệt : ( n=k ) (2.46)

Trong đó: - Chỉ số đoạn nhiệt

- Nhiệt dung riêng đẳng áp, [J/kg.độ]

- Nhiệt dung riêng đẳng tích, [J/kg.độ]

Do đó: (2.47)

Rút ra

Dựa vào phương trinh khí lý tưởng có :

Thay r₁ và r₂ theo p₁ và p₂ ta có :

Khi quá trình nén là đoạn nhiệt (p=0 ) thì nhiệt độ sau khi nén sẽ là :

(2.48)

Do đó:

Hay: (2.49)

· Quá trình đa biến:

Hoặc ;

Từ đó rút ra: (2.50)

Mặt khác có thể xác định được nhiệt độ ở trạng thái bất kỳ trong quá trình:

(2.51)

Hay (2.52)

Vì quá trình nén không hoàn toàn là đoạn nhiệt, mà là đa biến với chỉ số n > k (Chỉ số đoạn nhiệt); . Khi đó, ta có áp suất sau quá trình nén đa biến là (hình 2-6)

(2.53)

Nhiệt độ T_2’ phụ thuộc hệ số hiệu dụng của quá trình nén đoạn nhiệt :

(2.54)

Với máy nén ly tâm cố định thì :

Do đó: (2.55)

Từ điều kiện trên ta có:

Thay vào ta được:

(2.56)

b. Sau khi ra khỏi guồng động, khí nén được đẩy qua bộ khếch tán từ điểm 3 đến điểm 4 (Hình 2-5)

Ø Quá tình đoạn nhiệt:

(2.57)

Hay (2.58)

Tương tự ta có: (2.59)

Hình 2-6. Các quá trình nén khí trên đồ thị T-S

1-2. Quá trình nén đoạn nhiệt ;

1-2’. Quá trình nén đa biến với n > k;

1-2” . Quá trình nén đa biến với n < k.

Nếu bộ khếch tán không có cánh và hai thành bên song song nhau:

(2.60)

Trong đó: R₃, R₄ – Bán kính trong và ngoài của bộ khếch tán

Khi đó: (2.61)

Công nén đoạn nhiệt 1 kg khí là l_lt (Công nén riêng ký thuyết):

(2.62)

Vì

Nên: (2.63)

Trong đó: i₁, i₂ – Entanpi của khí trước và sau khi nén từ 1 - 2 , [kJ/kg]

l_lt tương đương với diện tích (1-2-3-4-5-1)

Ø Quá tình đa biến:

Khi quá trình xảy ra trong bộ khếch tán là đa biến thì áp suất của khí nén khi ra khỏi bộ khếch tán là P_4’

(2.64)

Công nén trong quá trình nén thực tế đa biến với n > k là l’ tương đương diện tích (1-2’-3-4-5-1):

(2.65)

Khi quá trình đa biến có làm mát tốt thì công nén riêng là l” tương đương diện tích (1-2”-3-4-5-1), chỉ số đa biến trong trường hợp này là n < k.

Ø Quá trình đẳng nhiệt:

Nếu quá trình nén là đẳng nhiệt (Từ 1- 3) thì công nén là l_T. Khi ấy hệ số hiệu dụng đẳng nhiệt là h_T: (2.66)

Trong đó: l_tt – Công nén thực tế, khác với l_T

2.3.3 Khảo sát đặc điểm thủy lực của máy nén ly tâm:

2.3.3.1. Phương trình cơ bản của máy nén ly tâm (Cột áp):

Hình 2-7. Guồng động và tam giác vận tốc của máy nén ly tâm

Ở mỗi máy nén ly tâm, bộ phận cơ bản của nó là guồng động. Nhờ guồng động, năng lượng của động cơ được truyền cho khí nghĩa là khi guồng động quay khí sẽ tăng tĩnh năng và động năng dưới tác dụng của lực ly tâm.

Việc thiết lập phương trình cơ bản (Cột áp) của máy nén cung tương tự như cột áp trong máy cánh dẫn. Ta đã biết cột áp H của máy thủy lực là năng lượng đơn vị của dòng khí trao đổi với máy thủy lực; nó chính là công của 1 dơn vị trọng lượng chất khí trao đổi với máy.

Theo [8]/8, ta có:

Trong đó: - Năng suất lý thuyết của máy nén , [m³/s]

- Cột áp của máy nén ứng với giả thuyết: Không có tổn thất, bánh công tác có số cánh nhiều vô cùng, [m]

g - Gia tốc trọng trường , [m/s²]

r - Khối lượng riêng của chất khí, [kg/m³]

Lại có, mômen quay M quan hệ với công suất của bánh công tác là:

(2.67)

Do đó:

Với: M – Momen quay được tính:

Suy ra: (2.68)

Theo tam giác vận tốc: ;

;

Vậy: (2.69)

Trong đó: C₁, C₂ – Vận tốc tuyệt đối của khí đi vào & đi ra guồng, [m/s]

U₁, U₂ – Vận tốc vòng của chất khí khi đi vào và đi ra, [m/s]

W₁, W₂ – Vận tốc tương đối của chất khí khi đi vào và ra,[m/s]

b₁, b₂ – Góc đặt cánh khi đi vào và ra

a₁, a₂ – Góc vào và ra của chất khí

C_1U, C_2U – Vận tốc tiếp tuyến (hình chiếu C₁, C₂ trên U₁, U₂),[m/s]

Nếu b₂ càng lớn thì a₂càng nhỏ làm cho H lớn lên. Nhưng thực tế vẫn lấy b₂<90⁰ vì va đập làm tổn hao thủy lực lớn. Cũng như ở bơm ly tâm, đa số các bánh công tác có kết cấu lối vào hoặc bộ phận dẫn hướng vào sao cho dòng chất lỏng ở lối vào của màng dẫn chuyển theo hướng kính, nghĩa là và a₁= 90⁰ để cột áp của máy nén lợi nhất. Khi đó phương trình cơ bản sẽ là:

(2.70)

Giá trị của C_2U được tính theo công thức:

(2.71)

Trong đó: y - hệ số cột áp

Thay giá trị của C_2U vào công thức (2.70) ta có

(2.72)

Đây là cột áp lý thuyết xác định được với 2 giả thuyết: chất khí lý tưởng và guồng động có vô số cánh, mỏng vô cùng. Với giả thuyết 1 ta có vận tốc phân bố đều trên các mặt cắt của dòng chảy qua các máng dẫn, với giả thuyết 2 ta bỏ qua tổn thất. Vì thế cột áp của máy nén được tính theo phương trình cơ bản (2.70) hoặc (2.72) gọi là cột áp lý thuyết ứng với số cánh dẫn nhiều cô cùng.

Trong thực tế số cánh có hạn (16÷28) và chiều dày nhất định (2÷20 mm) gây nên sự phân bố không đều trên các mặt cắt của dòng chảy tạo nên các chuyển động xoáy, do đó vận tốc chảy trong rãnh giữa hai cánh guồng biến đổi và vận tốc tương đối sẽ đi với góc nhỏ hơn b₂ một ít. Vì vậy vận tốc tuyệt đối cũng biến đổi hướng và giảm giá trị tuyệt đối. Như vậy, ta có:

(2.73)

Trong đó: H_lt – Cột áp lý thuyết của guồng có số cánh giới hạn.

- Hệ số kể tới ảnh hưởng của số cánh dẫn có hạn đến cột áp- gọi là hệ số tuần hoàn.

Vì các ảnh hưởng thực tế này mà cột áp thực tế của máy nén nhỏ hơn cột áp của lý thuyết tính theo phương trình cơ bản (2.70).

(2.74)

Trong đó: h_H – Hệ số kể đến tổn thất năng lượng của dòng khí chuyển động qua bánh công tác, nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố (Kích thước, kết cấu của bánh công tác và các bộ phận dẫn hướng …)

Đối với các máy nén có kết cấu và số vòng quay thông thường:

(2.75)

Trong tính toán gần đúng (Sơ bộ) có thể xác định cột áp thực tế của máy nén :

(2.76)

Với: y - Hệ số cột áp thực tế

Đối với cánh cong về phía sau: y = 0,5÷0,7

Đối với cánh cong về phía trước: y = 0,8÷1

Đối với cánh thẳng vô tận: y = 0,6÷0,8.

2.3.3.2. Các thông số của máy nén ly tâm:

1. Năng suất lý thuyết:

(2.77)

Trong đó: k₁, k₂ – Các hệ số và xác định theo công thức:

;

Trong đó: v₁, v₂ – Thể tích riêng của khí vào và ra, [m³/ kg]

f₁, f₂ – Diện tích tiết diện tự do của guồng ở cửa vào & ra,[m²]

r - Khối lượng riêng của khí vào guồng động , [kg /m³]

p – Áp suất khí, ; [N/m²]

Với: H – Cột áp

2. Năng suất thực tế: (2.78)

Trong đó: h_v – Hiệu suất thể tích của máy nén ly tâm: h_v=0,97÷0,99

3. Công suất nén lý thuyết (chính là công suất nén đoạn nhiệt) của máy nén:

(2.79)

Trong đó: i₁, i₂ – Entanpi của khí trước và sau mỗi lần nén, [kJ/kg]

G – Lưu lượng khối lượng của khí nén đi qua guồng, [kg]

l_lt – Công nén đoạn nhiệt (công nén riêng lý thuyết), [kJ/kg] Với:

Trong đó: k – Số mũ đoạn nhiệt của không khí, k=1,4.

R – Hằng số chất khí, theo [3]: R=287 J/(kg.K)

T₀ – Nhiệt độ không khí tại cửa vào máy nén, [K]

– Tỷ số tăng áp suất là tỷ số giữa áp suất không khí tại cửa ra và cửa vào của máy nén, được xác định:

Với: p_k – Áp suất của không khí sau máy nén,[N/m²]

p₀=p_a– Áp suất không khí (Áp suất khí trời) vào máy nén, [N/m²]

4. Công suất nén thực tế của máy nén N_t, chính là công suất nén đa biến:

(2.80)

Trong đó: N_lt – Công suất nén lý thuyết, [kW]

– Hệ số hiệu dụng đoạn nhiệt, .

5. Công suất trên trục của máy nén N_m:

(2.81)

Trong đó: – Hệ số hiệu dụng ma sát; nó đánh giá mức độ tổn thất năng lượng do ma sát giữa guồng động với khí nén và ma sát ở các ổ đỡ trục.Với: .

3. Khảo sát máy nén piston trong hệ thống phanh xe KaMaz 53212:

3.1 Các đặc điểm và thông số kỹ thuật:

3.1.1 Các đặc điểm chung của kết cấu:

Ø Động cơ điezen cao tốc Kamaz 740

Ø Ly hợp hai dĩa, dẫn động thuỷ lực có trợ lực khí nén

Ø Hộp số có bộ phận tăng cấp vận tốc đặt ở phía trước, gọi là bộ chia, cho phép tăng cấp số truyền lên đến 10 số. Điều khiển hộp số từ buồng lái bằng phương pháp cơ khí, dẫn động bộ chia bằng khí nén

Ø Truyền động các đăng loại hở gồm hai trục. Các khớp các đăng được đặt trên các ổ bi kim.

Ø Cácte của cầu chủ động sau và cầu trung gian là những dầm dập được hàn lại. Bán trục của cầu là bán trục không chịu tải

Ø Trục trước tiết diện chữ I. Trên ôtô có lắp cơ cấu lái, trợ lực lái thuỷ lực

Ø Truyền động chính của các cầu chủ động là truyền động kép,bao gồm cặp bánh răng côn răng xoắn và cặp bánh răng hình trụ răng nghiêng. Cầu giữa đặt vi sai đối xứng giữa các trục, phân phối mômen xoắn đều nhau giữa các trục. Khi cần có thể cài cứng vi sai giữa các trục

Ø Hệ thống treo loại cân bằng. Các lá nhíp ở phần treo sau có hình dạng bán elíp hai đầu trượt tự do.

Ø Ôtô được trang bị các loại phanh chân, tay, phanh phụ trợ. Cơ cấu phanh bánh xe kiểu tang trống, có hai má phanh ở tất cả ở tất cả các bánh xe , dẫn động phanh chân bằng khí nén, có hai đường phanh riêng giữa trục trước và trục sau. Khi đỗ, ôtô được phanh nhờ cơ cấu phanh bánh sau dưới tác dụng của lực lò xo. Cơ cấu phanh phụ trợ được đặt ở đường ống xả của giảm âm. Phanh phụ trợ hoạt động được nhờ tạo ra hiện tượng phản áp lực trong hệ thống xả. Khi xuất hiện trường hợp phanh chân bị hỏng ta có thể dùng phanh tay để phanh xe lại.

Ø Hệ thống điện trong ôtô có thế hiệu là 24V. Các đồng hồ đo, kiểm tra được lắp ở bên trong các đèn tín hiệu, kể cả các đèn kiểm tra thông báo cho biết các chế độ làm việc của từng hệ thống không đảm bảo yêu cầu, cho phép người lái kịp thời đưa ra những biện pháp cần thiết để khắc phục hỏng hóc.

Ø Buồng lái có ba chỗ ngồi được đặt ở phía trên động cơ, vị trí của các cơ cấu điều khiển thuận tiện, hệ thống thông gió và sưởi đạt hiệu quả tốt. Buồng lái nhờ lò xo có thể dễ dàng lật được ra phía trước khi cần xem xét động cơ.

3.1.2 Các thông số kỹ thuật:

Loại ôtô

Các đặc tính kỹ thuật

KAMAZ 53212

- Số đầu trục x số đầu trục chủ động

- Trọng tải [kG]

- Trọng lượng bản thân [kG]

- Tổng trọng lượng rơmoóc cực đại kéo theo [kG]

- Trọng lượng toàn bộ ôtô [kG]

- Kích thước ôtô [mm]: Dài x rộng x cao (L₀xB _o xH₀)

- Chiều rộng cơ sở của ôtô trước, sau [mm]

- Chiều dài cơ sở của ôtô [mm]

- Chiều cao gầm xe [mm] [h]

- Mức tiêu hao nhiên liệu kiểm tra [l/100 km]

- Quãng đường phanh (m / tốc dộ bắt đầu phanh km/h)

- Kiểu động cơ, nhãn hiệu

- Đường kính xilanh [mm]

- Hành trình piston [mm]

- Dung tích làm việc xilanh (l)

- Tỷ số nén

- Thứ tự làm việc các xilanh

- Công suất cực đại của động cơ [mã lực] (Ở vòng quay,V/ph)

- Mômen quay cực đại của động cơ [kGm] (Ở vòng quay, V/ph)

- Hệ thống điện có thế hiệu [V]

- Ăc quy loại

- Cỡ lốp

- Áp suất lốp khi ôtô chở đủ tải trên đường cứng [kG/cm²]

- Hệ thống phanh loại

- Dung tích (1):-Bình nhiên liệu + loại nhiên liệu.

6 x 4

10000

8200

14000

18425

8530x2500x3650

6100x2320x500

2026;1850

3690 + 1320

80/100

27(60 km/giờ)

KaMaz-740;V8

120

10,85

1-5-4-2-6-3-7-8

210 (2600)

65(1500/1800)

128 ampe, giờ x2

260 -508P

Hơi, tang trống 26

3.2 Giới thiệu chung của hệ thống phanh trên xe KaMaz 53212:

3.2.1 Giới thiệu chung về hệ thống phanh :

Ôtô KaMaz 53212 được trang bị bốn hệ thống phanh độc lập: Phanh chân (Còn gọi là phanh chính) ,phanh dự phòng, phanh tay và phanh phụ trợ. Mặc dù các hệ thống phanh này có các chi tiết chung nhưng chúng làm việc độc lập và đảm bảo hiệu quả phanh cao ở bất cứ điều kiện sử dụng nào. Ngoài ra ôtô còn được trang bị cơ cấu dẫn động nhả phanh đảm bảo cho ôtô vẫn chuyển động được khi ôtô tự phanh khi khí nén bị rò rỉ, ôtô còn được trang bị hệ thống đèn tín hiệu sự cố, các đồng hồ kiểm tra, cho phép theo dõi được khả năng hoạt động của cơ cấu dẫn động.

Hệ thống phanh chân (Phanh chính) có công dụng để giảm bớt vận tốc chuyển động của ôtô hoặc dừng hẳn ôtô. Phanh chân cho phép dừng hẳn ôtô một cách nhanh chóng và đáng tin cậy không phụ thuộc vào điều kiện chuyển động, vận tốc và tải trọng. Cơ cấu phanh trong hệ thống phanh chân lắp trên cả sáu bánh xe ôtô. Dẫn động hệ thống phanh chân là loại dẫn động khí nén hai dòng.

Dẫn động phanh được điều khiển bằng chân tác động vào bàn đạp đặt trong cabin của ôtô và liên kết dưới hình thức cơ khí với van phanh. Các bầu phanh ở phanh bánh trước và bánh sau cũng là cơ cấu của hệ thống phanh chân.

Hệ thống phanh dự phòng có công dụng: Từ từ giảm vận tốc hoặc dừng hẳn ôtô đang chuyển động trong trường hợp toàn bộ hoặc 1 phần hệ thống phanh chân bị hỏng.

Hệ thống phanh tay đảm bảo cho ôtô đứng yên khi ôtô đứng trên dốc hoặc khi không có người lái. Hệ thống phanh tay được chế tạo liền với phanh dự phòng. Muốn kéo phanh tay phải đưa cần gạt phanh tay vào vị trí định vị ngoài cùng phía trên.

Cơ cấu phanh cụm bánh xe sau dùng chung với phanh chân, phanh dự phòng và phanh tay, ngoài ra phanh dự phòng và phanh tay có đường dẫn động chung.

Hệ thống phanh phụ trợ có công dụng giảm bớt tải và nhiệt độ của cơ cấu phanh chính. Phanh khí động học trong hệ thống ống xả là hệ thống phanh phụ trợ. Khi mở để hệ thống này làm việc đường ống xả của động cơ sẽ đóng lại và nhiên liệu bị ngắt.

Hệ thống nhả phanh sự cố dùng để nhả phanh của lò xo tích năng khi các lò xo này tự động tác động do bị dò khí nén trên đường ống. Ngoài đường dẫn khí nén còn có bu lông nhả phanh sự cố trong mỗi bầu phanh tích năng bằng phương pháp cơ khí.

3.2.2 Các thông số kỹ thuậ của hệ thống phanh:

TT	Thông số, hệ thống	Đặc tính kỹ thuật
01	Phanh chân	Tác động lên cơ cấu phanh ở tất cả các bánh xe ôtô, dẫn đông bằng khí nén
02	Hệ thống phanh tay	Tác động lên hệ thống phanh cầu sau và cầu giữa , dẫn động bằng khí nén
03	Hệ thống phụ trợ	Tác động lên phần truyền động của ôtô, bằng cách tạo ra phản lực trong ống xả, dẫn động bằng khí nén
04	Phanh dự phòng	Tác động lên bánh xe ở cầu giữa và cầu sau, dẫn động bằng khí nén
05	Cơ cấu phanh	Kiểu tang trống, có 02 guốc phanh ở bên trong, cam có hình chữ S
06	Đường kính tang trống phanh, mm	400
07	Chiều dày má phanh, mm	140
08	Hành trình cân bát phanh,mm	Trước :20 - 30, sau : 25 - 35
09	Bát phanh	Trước :loại 24, Sau: loại 20/20
10	Máy nén khí	Kiểu piston, 02 xy lanh
11	Đường kính và hành trình piston, [mm]	60 x 38
12	Lưu lượng khí áp lực khí đạt 7 [kG/cm²] và số vòng quay đạt: 2000 [v/p, lít/phút]	220
13	Dẫn động	Bánh răng
14	Tỷ số truyền	0,94
15	Số lượng, tổng dung tích bình, [cái/lít]	06/140
16	Bộ chống đóng băng, dung tích, [ml]	200
17	Phản lực khí ở hệ xả khí đóng kín bộ điều tiết phanh phụ trợ	1,7 - 1,9 [kG/cm²]

3.2.3 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh:

Hình 3-1. Sơ đồ dẫn động hệ thống phanh xe KaMaz 53212

1. Bầu phanh trước; 2. Bình chứa khí nén cấp cho phanh sau; 3. Bình chứa khí nén dẫn động phanh phụ trợ và các nguồn tiêu thụ khác; 4. Van xả cặn; 5. Bầu phanh sau (Locke); 6. Cảm biến điện báo phanh; 7. Nút nhả phanh dự phòng; 8. Van điều khiển phanh dừng; 9.Xi lanh cắt nhiên liệu; 10. Đồng hồ báo; 11. Van điều khiển phanh phụ trợ (Chậm dần); 12. Bơm hơi; 13. Bộ điều chỉnh áp suất; 14. Bộ chống đóng băng; 15. Van bảo vệ hai ngả; 16. Van bảo vệ ba ngả; 17. Bình chứa khí nén dẫn động phanh dự phòng, phanh tay, phanh romooc; 18. Van tăng tốc; 19. Van hai ngả; 20. Bộ điều hòa lực phanh; 21. Van bảo vệ đơn; 22. Van ngắt; 23. Đầu nối; 24. Van điều khiển phanh romooc một dòng; 25. Cảm biến điện báo phanh; 26. Van điều khiển phanh romooc hai dòng; 27. Bình chứa khí nén cấp cho phanh trước; 28. Tổng van phanh; 29. Công tắc van điện từ phanh romooc; 30. Van hạn chế áp suất dòng phanh trước; 31. Xi lanh khí nén dẫn động thanh gạt hãm động cơ .

Trong hệ thống phanh KaMaz có 5 dòng dẫn động riêng biệt:

Dòng phanh I: Dẫn động phanh chân bánh trước gồm van bảo vệ ba ngả 16, bình khí nén 20 lít 27 có van xả cặn 4 và cảm biến sụt áp suất trong bình, đồng hồ áp suất hai kim 10, buồng dưới của van tổng phanh hai buồng số 28, van 30 hạn chế áp lực hai bầu phanh trước 1, van này còn có nhiệm vụ xả nhanh khí nén trong bầu phanh trước khi thực hiện xong quá trình phanh, cơ cấu phanh bánh trước, các ống dẫn, ống nối giữa các cơ cấu. Ngoài ra còn có các ống dẫn từ buồng phanh dưới của tổng van 28 dẫn đến van điều khiển phanh moóc hai dòng 26

Dòng phanh II: Dẫn động cụm phanh bánh sau gồm van ba ngả 16, bình khí nén 2 có van xả cặn 4 và cảm biến sụt áp suất trong bình, đồng hồ áp suất 2 kim 10, buồng trên của van tổng phanh hai buồng số 28, bộ điều hòa lực phanh 20 có các chi tiết đàn hồi nối với cần bộ điều hoà bằng thanh nối bắt trên dầm sau của ôtô, bốn bầu phanh locke của cơ cấu phanh sau, ống dẫn và nối giữa các cơ cấu. Ngoài ra còn có ống dẫn từ buồng tổng phanh 28 dẫn đến van điều khiển phanh rơmoóc hai dòng 26.

Dòng phanh III: Dẫn động phanh dự phòng và phanh tay và các dẫn động phanh rơmoóc, gồm van bảo vệ hai ngả 15, hai bình khí nén 17 dung tích 40 lít có van xả cặn 4 và cảm biến sụt áp suất trong bình, van phanh tay 8, van tăng tốc 18, một phần của hai ống dẫn van thoát hai ngả19, bốn bầu phanh locke 5 (Có các cảm biến chỉ báo độ sụt áp), van 26 điều khiển phanh rơmoóc hai dòng, van bảo vệ đơn 21, van 24 điều khiển phanh rơmoóc một dòng, qua ba van ngắt 22, đầu nối 23a của dẫn động một dòng và hai đầu nối 23 kiểu “palm” của dẫn động hai dòng, cảm biến hơi 25, các đường và ống dẫn giữa các cơ cấu này.

Dòng IV: Dẫn động hệ thống phanh hơi phụ trợ và các nguồn tiêu thụ khác van bảo vệ hai ngả 15, bình hơi 3 dung tích 40 lít có van xả cặn 4 và cảm biến sụt áp suất trong bình, xy lanh khí nén 9, xy lanh 31 dẫn động cắt đường nhiên liệu, cảm biến 29 điều khiển phanh romooc bằng điện hơi, các ống dẫn và ống nối giữa các cơ cấu. Từ đường dẫn động hệ thống phanh phụ trợ 29, khí nén đi vào các nguồn tiêu thụ khác.

Dòng V: Dẫn động hệ thống phanh khi không có khí nén trong bình khí nén 17 , nó gồm van bảo vệ ba ngả 16, van hơi 7, một phần van thoát hai ngả 19, với hệ thống các ống dẫn, ống nối. Dẫn động phanh hơi của xe kéo nối vào rơmoóc bằng hai kiểu phanh dẫn động một dòng và dẫn động hai dòng.

Khí nén đi từ máy nén 12 qua bộ điều chỉnh áp suất 13, bộ chống đóng băng 14 đi vào bộ van bảo vệ gồm van hai ngả 15 và van ba ngả 16.Các van này phân phối khí nén vào các bình hơi 2,27,17,3 của các đường khí nén độc lập I, II, III, IV, V. Các van bảo vệ được điều chỉnh để cho khí nén nạp đầy các đường III, IV, sau đó nạp đến các bình hơi của các đường còn lại.

Khi đạp phanh, khí nén từ các bình 2, 27 có dung tích 40 và 20 lít đi vào buồng dưới của tổng van 28, qua van hạn chế áp lực 30 đi vào bầu phanh 1, dẫn động phanh bánh trước. Từ buồng trên của tổng van 28 qua bộ điều hoà lực phanh 20 khí nén được đưa vào bầu phanh sau 5 dẫn động cơ cấu phanh cầu giữa và cầu sau. Đồng thời từ hai đường dẫn động phanh chân, khí nén sẽ đi đến van điều khiển phanh rơmoóc 26 dẫn động phanh rơmoóc hai dòng.

Về phanh dự phòng và phanh tay, khi ôtô chạy, khí nén từ bình phanh dự trữ và phanh tay 17 qua van phanh tay mở đi vào phần điều khiển của van tăng tốc 18 . Van này mở ra đảm bảo cấp khí nén đi từ bình chứa vào và nén lò xo tích năng lại

Khi xoay tay vặn van phanh tay sẽ xảy ra hiện tượng sụt áp ở phần điều khiển van tăng tốc 18 qua đầu thông với khí quyển của van phanh tay 8. Van gia tốc không cho khí nén đi từ bình 17 vào ép lò xo tích năng và mở đường khí nén đi từ phần dưới piston của lò xo ra khí quyển qua van 18. Lực nén của lò xo truyền đến cần của bầu phanh phanh ôtô lại. Hiệu quả phanh phụ thuộc vào góc xoay của cần điều khiển của van phanh tay.Khi phanh tay cũng diễn ra như vậy, khi đó cần van 8 đặt vào vị trí thẳng đứng và định vị lại. Khí nén trong bầu tích năng được đưa ra hết và phanh đạt hiệu quả cao nhất.

Khi mất hơi trong bình 17 của phanh tay và phanh dự phòng khi có khí nén ở hai bình 2, 27 phanh chân, có thể nhả phanh ôtô nhờ nút ấn “nhả locke” khi có sự cố, khi đó khí nén từ bình hơi của phanh chân qua van ba ngả 16, qua van nhả phanh dự phòng 7 qua van thoát hai ngả 19 đi vào ép lò xo tích năng nhờ đó nhả cơ cấu phanh sau. Khi thả nút, khí nén đi ra ngoài khí quyển qua đầu thông của van hơi, van ba ngả 16 lấy khí nén từ bình của phanh chân đã đạt áp lực yêu cầu. Trong trường hợp không có khí nén trong đường nhả phanh dự phòng, khi này có thể nhả phanh của ôtô nhờ các bulông nhả phanh.

Phanh phụ trợ : Khi ấn lên van 11 để mở phanh dự phòng, khí nén đi từ bình 3 vào các xy lanh 9, 31. Cần của 9 liên kết cần thanh răng của bơm nhiên liệu làm cho nó dịch chuyển cắt đường dẫn nhiên liệu. Cần của xilanh 31 liên kết với cần của bướm đóng phanh phụ trợ làm cho bướm này xoay đóng đường thải của động cơ

Các điểm tiếp xúc của cảm biến hơi điện 29 đặt trước xy lanh 31 đóng mạch, mở van điện từ của rơmoóc, van này sẽ một phần cho khí nén đi từ bình khí nén của rơmoóc vào các bát phanh, nhờ vậy phanh được rơmoóc.

3.3 Khảo sát máy nén piston 1 cấp:

3.3.1 Cấu tạo máy nén piston 1 cấp:

Trên xe Kamaz 53212 sử dụng máy nén khí kiểu piston 1 cấp 2 xy lanh, được dẫn động qua bộ truyền bánh răng. Năng suất của máy nén từ 220 lít/phút ứng với số vòng quay của máy nén 2000 [v/p]. Kết cấu của máy nén thể hiện trên hình 3-2

Hình 3-2 Máy nén khí

1. Nắp xy lanh; 2. Xéc măng khí; 3. Chốt piston; 4. Piston; 5. Xecmăng dầu; 6. Nút đậy; 7. Thanh truyền; 8. Bạc lót; 9. Bánh răng dẫn động; 10. Ecu; 11. Then bán nguyệt; 12. Vòng chặn; 13. Lò xo; 14. Bộ phận làm kín; 15. Trục khuỷu; 16. Thân máy; 17. Nắp chặn; 18. Ổ bi; 19. Roăng; 20. Đệm điều chỉnh; 21. Đầu nối; 22. Thân xy lanh; 23. Roăng nắp xy lanh.

3.3.2 Các bộ phận của máy nén piston:

1. Thân máy:

Thân máy là giá đỡ các bộ phận khác của máy nén. Vì vậy thân máy phải có độ ổn định lớn, đủ nặng và bền. Trong thân máy là không gian chuyển động quay tròn của trục khuỷu và chứa dầu bôi trơn. Phần dưới của thân có lắp kính báo mức dầu, cửa tháo dầu khi sữa chữa. Hai thành bên có các cửa có nắp đậy, kích thước đủ lớn để có thể tháo, lắp các bộ phận bên trong kết cấu. Vật liệu chế tạo thân máy là gang xám, sau khí đúc thân máy được đưa đi gia công.

2. Trục khuỷu:

Trục khuỷu nhận chuyển động quay tròn từ động cơ, rồi cùng với tay biên tạo ra chuyển động lên xuống của piston. Trục khuỷu chịu tải trọng uốn và xoắn. Độ lệch tâm của trục khuỷu bằng nửa khoảng chạy của piston. Bên trong trục khuỷu được khoan tạo đường dẫn dầu cho cổ biên, ổ đỡ. Ổ đỡ của trục khuỷu là ổ lăn.

Hình 3-3 Mặt cắt trục khuỷu

1 . Cổ trục; 2. Cổ biên; 3. Đối trọng; 4. Lỗ dầu bôi trơn

Vật liệu chế tạo trục khuỷu là thép 45. Phôi trục khuỷu được chế tạo bằng phương pháp đập nóng. Các ngõng trục lắp cổ biên, ổ đỡ được tôi bằng dòng điện cao tần có độ thấm sâu 2-3 [m]. Độ cứng bề mặt sau khi tôi là: HRC 52-62.

Các yêu cầu kỹ thuật đối với trục khuỷu của máy nén:

Ø Độ đảo của bề mặt ngõng trục so với đường tâm trục tương ứng không quá 0,5 sai số cho phép ghi trên bản vẽ.

Ø Độ không song song của đường tâm ngõng trục lắp tay biên với đường trục chính không vượt quá 0,02 mm trên 100 mm chiều dài.

Ø Độ đảo đường tâm ngõng trục phía lắp với động cơ không vượt quá 0,03 mm.

Ø Độ đảo của góc lượn ở hai đầu ngõng trục không vượt quá 0,05 mm trên 100mm bán kính.

Ø Độ bóng bề mặt các ngõng trục lắp tay biên, ổ đỡ phải đạt Ñ9.

3. Thanh truyền:

Thanh truyền làm nhiệm vụ truyền chuyển quay từ trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến lên xuống của piston. Đầu to thanh truyềnlắp với trục khuỷu được bổ đôi và ghép bằng bulông đai ốc. Khi lắp mới hay thay bạc đầu to thanh truyền thì dùng căn thép lá dày 0,25 [mm] đệm giữa hai bích của đầu to. Các lá căn giúp ta chỉnh được khe hở cần thiết (Theo dung sai cho phép).

Hình 3-4. Mặt cắt thanh truyền.

1. Nữa dưới đầu to thanh truyền; 2. Nữa dưới bạc lót đầu to thanh truyền; 3. Nữa trên bạc lót đầu to thanh truyền; 4. Thân thanh truyền; 5. Bạc lót đầu nhỏ thanh truyền; 6. Bulông đầu to thanh truyền

Vật liệu chế tạo thanh truyền là thép 40XA.

Khi chế tạo và lắp ráp thì trục của thanh truyền phải vuông góc với trục chính, hai lỗ thanh truyền phải song song nhau và song song với trục chính.

4. Xilanh:

Xilanh có nhiệm vụ tạo ra không gian hút và nén hơi. Nó làm việc với nhiệt độ và áp suất luôn thay đổi theo chu kỳ hút và nén, do đó xilanh phải được làm mát bằng nước thông qua các áo nước bên trong thành thân máy nén.

Vật liệu chế tạo xilanh là gang xám chất lượng cao. Chế tạo bằng phương pháp đúc rồi gia công nguội. Độ cứng của xilanh là HB 170-241, riêng bề mặt làm việc phải có độ cứng đạt HB 320-380 bằng tôi điện cao tần.

Hình 3-5. Mặt cắt xilanh

Các yêu cầu kỹ thuật đối với xilanh của máy nén:

Ø Bề mặt trong của xilanh khi chế tạo xong phải đạt độ chính xác cấp 2.

Ø Khe hở giữa mặt ngoài của piston và mặt trong của xilanh bằng 0,001 [mm] đường kính xilanh.

Ø Độ không vuông góc của trục xilanh với trục của máy không vượt quá 0,02 [mm] trên 100 chiều dài.

Ø Độ lệch tâm giữa đường trục xilanh và đường kính xilanh không vượt quá 0,02 [mm] trên 100 [mm] chiều dài.

5. Piston và ắc piston:

Piston có đỉnh bằng và là loại piston có xecmăng. Vật liệu để chế tạo piston phụ thuộc vào tính chất của khí nén và công suất nén.

Sau khi chế tạo xong (Đúc rồi tiện nguội) thì khe hở giữa mặt ngoài piston và mặt trong xilanh được qui định phụ thuộc vào đường kính trong của xilanh. Khe hở này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ khí bị nén trong xilanh, hệ số giản nở nhiệt của vật liệu làm xilanh và piston, chiều dày lớp dầu bôi trơn.

Hình 3-6 Mặt cắt piston

1. Xecmang dầu; 2. Chốt piston; 3. Seclip; 4. Xecmang khí; 5. Đỉnh piston

Các yêu cầu kỹ thuật của piston:

Ø Độ nón và ôvan của piston không vượt quá 0,5 đường kính lắp ghép cho phép

Ø Độ không vuông góc của mặt trụ với mặt cắt đỉnh piston không vượt quá 0,02 [mm] trên 100 [mm] chiều dài.

Ø Độ không vuông góc giữa đường tâm ắc với đường trục piston không quá 0,02 trên 100 [mm] chiều dài

Ø Độ ôvan và độ nón của lỗ ắc không quá 0,5 dung sai cho phép của lỗ với độ chính xác cấp hai.

Ắc piston được chế tạo từ thép 20X với độ thấm cacbon từ 1-1,5 [mm], tôi đạt độ cứng HRC 58-62.

6. Xecmăng:

Xecmăng gồm 2 loại: Xecmăng khí và xecmăng dầu. Xecmăng khí có nhiệm vụ bịt kín khe hở giữa xilanh và piston không cho khí nén lọt xuống khoan chứa dầu hay dầu bôi trơn không lọt lên buồng cháy. Muốn vậy thì xecmăng phải khít với thành rãnh ở piston, phải tì kín mặt ngoài lên mặt trong của xilanh, có độ ép đạt 13,74 ¸ 10,8 [N/cm²]. Độ ép này phụ thuộc vào độ đàn hồi của xecmăng, phụ thuộc vào vật liệu, phương pháp chế tạo và thời gian làm việc của xecmăng.

Hình 3-7. Mặt cắt xecmăng dầu và xecmăng khí

Vật liệu chế tạo xecmăng là gang chịu mòn đặc biệt.

Các yêu cầu kỹ thuật đối với xecmăng:

Ø Độ cứng của xecmăng là: HRB98-106.

Ø Độ không song song của đường kính mặt ngoài xecmăng là 0,04 [mm].

Ø Độ bóng mặt ngoài của xecmăng (Tì lên xilanh phải đạt đến Ñ8. Hai mặt bên (Tì vào thành rãnh trên piston) phải đạt Ñ7.

7. Nắp xilanh và bộ phận làm kín:

Chúng có nhiệm vụ bịt kín không gian trong máy với bên ngoài để tránh tổn thất khí nén hoặc chống xâm nhập không khí vào máy. Giữa nắp xilanh và thân máy có các roăng có tác dung tăng độ kín khít.

Vật liệu chế tạo nắp là gang xám.

3.3.3 Tính toán kiểm nghiệm máy nén:

3.3.3.1. Các thông số kỹ thuật:

Tên thông số	Ký hiệu	Giá trị	Thứ nguyên
Loại máy nén		Kiểu piston
Số xilanh	z	2
Đường kính xilanh	D	60	[mm]
Hành trình piston	S	38	[mm]
Số vòng quay	n₁	2000	[v/ph]
Áp suất sau quá trình nén	p₂	7	[kG/cm²]
Lưu lượng của máy nén	Q	220	[l/ph]
Công suất cực đại của động cơ	N_max	210	[mã lực]
Số vòng quay ứng với N_max	n_N	2600	[v/ph]
Hệ số truyền động		0.94
Dẫn động		bánh răng

3.3.3.2. Tính toán kiểm nghiệm:

1. Lưu lượng (Năng suất) của máy nén:

Lưu lượng lý thuyết: (3.1)

Trong đó: F – Diện tích piston, [ m²]

S – Hành trình của piston, [ m ]

n₁ – Số vòng quay của trục máy, [vg / ph]

z – Số piston.

V_h– Thể tích hút lý thuyết của piston hay thể tích làm việc của piston trong 1 vòng quay, [m³]

Với: (3.2)

Trong đó: D – Đường kính trong của xilanh, [m]

Suy ra: (3.3)

Do ảnh hưởng của thể tích thừa nên thể tích hút thực tế V nhỏ hơn thể tích hút lý thuyết V_h nên ta có:

Trong đó: l – Hệ số nạp đánh giá tổn thất thể tích trong quá trình làm việc của máy nén.

Hệ số nạp l được tính :

Trong đó: – Hiệu suất thể tích xét đến ảnh hưởng của khoảng hại đến khả năng hút của máy nén:

- Hệ số ảnh hưởng của quá trình trao đổi nhiệt giữa hơi và thành xilanh

- Ảnh hưởng của độ kín các van hút cũng như đẩy khi đóng cũng như sự đóng mở đúng lúc của chúng

- Ảnh hưởng độ kín của xecmăng và đệm kín và đĩa van ở đỉnh xilanh

Hệ số nạp theo kinh nghiệm : . Theo [7]/98

Do đó, lưu lượng thực tế của máy nén được tính:

(3.4)

Với: D = 60 [mm] =0,06 [m]

S = 38 [mm] = 0,038 [m]

Z = 2

n₁ = 2000 [v/ph]

Suy ra:

Hay :

Bảng 3-1: Bảng giá trị Q theo hệ số nạp l

l	0,5	0,512	0,55	0,6	0,65	0,7	0,75
Q ( l / ph )	214,88	220	236,37	257,86	279,35	300,84	322,33
Nhận xét	Không đạt	Đạt	Đạt	Đạt	Đạt	Đạt	Đạt

* Nhận xét:

So sánh kết quả tính kiểm nghiệm với bảng thông số kỹ thuật ta thấy, để đạt được lưu lượng Q theo yêu cầu thì hệ số nạp l từ 0,512 đến 0,75.

2. Công suất của máy nén piston:

a. Công suất lý thuyết N_lt của máy nén được tính theo công thức:

(3.5)

Trong đó: l_mn– Công nén riêng của máy nén, [kJ]

G_lt – Lưu lượng khối lượng khí nén, [kg / s]

n₁ – Số vòng quay của trục máy, [vg / ph]

V_h – Thể tích hút của piston, [m³ ]

r₁ – Khối lượng riêng lúc đầu của quá trình nén,[kg/m³]

Khối lượng riêng r₁được xác định (Tính cho 1 kg khí):

(3.6)

Với: p₀ = p_a– Áp suất đầu quá trình nén bằng áp suất khí trời,

p₀ = p_a= 1 at = 98100 [ N/m²]

R – Hằng số của không khí, R= 287 J/[kg.K]= 287 [Nm/(kg.K]

T – Nhiệt độ tuyệt đối, T = T₀=298 [K]

Do đó:

Thể tích hút V_h : (3.7)

Trong đó: D, S – ĐƯường kính và hành trình của piston, [m]

z – Số xilanh.

Suy ra:

Công lý thuyết của máy nén (Tính cho 1 kg khí):

(3.8)

Trong đó: – Tỉ số tăng áp là tỉ số giữa áp suất khí ở cửa ra và cửa vào của máy nén, được xác định:

(3.9)

Với: p₂ = 7 [kG/cm²] = 0,7.10⁶ [N/m²]: Áp suất sau quá trình nén

p₀ = 98100 [N/m²] : Áp suất đầu quá trình nén (Áp suất khí trời)

Số vòng quay: n₁ = 2000 [v/ph]

Thay vào ta được: Công suất lý thuyết của máy nén:

b. Công suất thực tế của máy nén :

Trong đó: G – Lưu lượng khối lượng thực tế của máy nén, [kg/s]

Bảng 3-2: Bảng kết quả tính toán công suất N.

l	0,5	0,512	0,55	0,6	0,65	0,7	0,75
Q [l/ph]	214,88	220	236,37	257,86	279,35	300,84	322,33
Q [m³/s]	0,0036	0,0037	0,0039	0,0043	0,0047	0,0050	0,0054
N [kW]	0,82	0,84	0,90	0,9	1,06	1,14	1,23
Sai số tương đối e (%)	- 0,023	0	0,074	0,172	0,270	0,367	0,465
Nhận xét	Chấp nhận được	Đạt yêu cầu	Đạt yêu cầu	Đạt yêu cầu	Đạt yêu cầu	Đạt yêu cầu	Đạt yêu cầu

4. Khảo sát máy nén ly tâm trong hệ thống tăng áp động cơ D1146TI:

4.1 Sơ đồ hệ thống tăng áp động cơ D1146TI:

Động cơ D1146TI do hãng ôtô DEAWOO của Hàn Quốc là loại động cơ tăng áp dùng tuốc bin khí xả, có bộ làm mát trung gian khí nạp. Sơ đồ nguyên lý hệ thống tăng áp động cơ D1146TI giới thiệu trên hình 4-1.

Bộ tuốc bin CY20 tăng áp: Tuốc bin tăng áp sử dụng năng lượng còn lại của dòng khí thải làm quay bánh công tác, bánh công tác này gắn đồng trục với bánh nén. Không khí từ bầu lọc không khí qua cánh nén và được tăng áp đến áp suất p_k> p_o, vì thế tăng được lưu lượng khí nạp.

Hình 4-1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống tăng áp động cơ D1146TI

1. Bộ phận chấp hành; 2. Van giảm áp; 3. Bộ tuốc bin tăng áp; 4. Đường ống đến cửa vào máy nén ;5. Bầu lọc không khí; 6. Bộ bù tuốc bin tăng áp; 7. Khoang nạp khí; 8. Bộ làm mát trung gian; 9. Động cơ

Van giảm áp và bộ chấp hành: Khi động cơ làm việc ở tải cao, áp suất khí xả rất lớn, vì thế bánh tuốc bin làm việc với vận tốc cao làm tăng cao áp suất không khí nạp nạp vào động cơ. Bộ chấp hành làm nhiệm vụ xả bớt khí thải động cơ từ trước cửa vào tuốc bin ra trực tiếp ống xả thông qua van giảm áp và hệ thống tay đòn.

Bộ bù tuốc bin tăng áp: Sau khi tăng áp, lượng môi chất nạp vào xilanh trong mỗi chu trình sẽ tăng.Vì vậy, cần phải tăng lượng nhiên liệu cấp cho chu trình. Bộ bù tuốc bin tăng áp sử dụng độ chênh áp giữa đường nạp và khí trời để điều khiển cần căng trong bơm cao áp làm tăng thêm lượng nhiên liệu cho chu trình.

Nguyên lý làm việc: Trong quá trình làm việc, giữa động cơ, tuốc bin và máy nén có sự liên hệ với nhau: khí thải ra khỏi động cơ dẫn vào làm quay tuốc bin, bánh công tác của tuốc bin được nối đồng trục với bánh công tác của máy nén nên bánh công tác của máy nén cũng quay theo, máy nén thực hiện quá trình hút không khí từ môi trường xung quanh qua bầu lọc, rồi đến cửa vào bánh công tác của máy nén nhờ độ chênh áp suất tại cửa vào, sau đó không khí đi vào bánh công tác, nhờ lực ly tâm và tiết diện thay đổi của bánh công tác của máy nén nên không khí được nén đến một áp suất nào đó để cung cấp cho động cơ.

Máy nén & tuốc bin lắp đồng trục nên khi tuốc bin quay sẽ dẫn động máy nén làm việc, lượng không khí nạp yêu cầu cho động cơ được điều khiển bởi bánh dẫn hướng và bánh công tác của máy nén, không khí thay đổi hướng để đi vào bánh công tác. Lúc này bánh công tác của máy nén đang được rôto tuốc bin dẫn động quay, làm xuất hiện lực ly tâm đẩy dòng khí từ trong ra ngoài theo phương hướng kính. Không khí nén, sau khi ra khỏi bánh công tác, tiếp tục đi vào ống tăng áp. Tại đây động năng của dòng khí được chuyển thành áp năng. Không khí bị nén đến áp suất cần thiết rồi đi vào buồng xoắn ốc. Phần động năng còn lại của dòng khí được tiếp tục chuyển thành áp năng tại đây. Lúc này dòng khí nạp có áp suất cao ra khỏi máy nén theo đường ống nạp vào xilanh động cơ qua cửa nạp.

Nhờ có bộ tuốc bin CY20 tăng áp làm tăng lượng không khí nạp cho một chu trình của động cơ nên cải thiện được quá trình cháy, mặt khác ta có thể tăng thêm lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình, do vậy làm tăng công suất của động cơ, có thể giảm được chất độc hại trong khí xả nhờ hoàn thiện hơn quá trình cháy.

4.2 Đặc điểm kết cấu hệ thống tăng áp động cơ D1146TI:

4.2.1 Bộ tuốc bin CY20 tăng áp:

4.2.1.1. Giới thiệu bộ tuốc bin lắp trên động cơ D1146TI:

Bộ tuốc bin tăng áp: Gồm 2 phần tuốc bin khí hướng kính và máy nén ly tâm. Phần máy nén khí nạp liên hệ với động cơ thông qua đường nạp, còn phần tuốc bin khí thì liên hệ với động cơ thông qua đường thải, bánh công tác của tuốc bin - máy nén được lắp đồng trục với nhau. Cấu tạo của bộ tuốc bin trên Hình 4-2.

Máy nén: Vỏ máy nén được đúc bằng hợp kim nhôm. Bên trong có bánh công tác lắp đồng trục với bánh công tác của tuốc bin khí. Bánh công tác được bắt chặt vào trục rôto của tuốc bin khí bằng êcu. Khi rôto của tuốc bin quay, truyền chuyển động cho bánh công tác của máy nén, bánh công tác máy nén sẽ truyền động năng cho dòng khí vào máy nén. Không khí ra khỏi bánh công tác của máy nén, vào vành tăng áp, rồi tiếp tục vào buồng xoắn trước khi đi vào xilanh động cơ.

Ở phía tuốc bin khí thì có vỏ tuốc bin, trong vỏ có bánh công tác. Do phần tuốc bin luôn tiếp xúc với khí xả có nhiệt độ cao, có các tạp chất ăn mòn, nên vỏ tuốc bin được đúc bằng gang chịu nhiệt. Phần rôto tuốc bin có nhiều cánh dẫn, được hàn liền trên trục rôto. Khí thải từ động cơ đi vào vỏ tuốc bin qua ống phun để tác động lên các cánh dẫn làm quay rôto tuốc bin. Trục rôto tuốc bin được gối trên bạc chặn và bạc đỡ ở hai đầu máy nén và tuốc bin. Vận tốc quay của trục rôto tuốc bin rất lớn, vì vậy giữa bạc và trục được bôi trơn bằng dầu cấp từ động cơ. Bộ tuốc bin tăng áp gồm: Vỏ tuốc bin, vỏ cánh nén, cánh tuốc bin - máy nén, bạc đỡ.

Bánh công tác tuốc bin và cánh máy nén: được gắn đồng trục. Khí xả từ ống góp xả đến cánh tuốc bin, áp suất khí xả làm quay bánh tuốc bin. Khi bánh công tác tuốc bin quay, bánh công tác máy nén cũng quay nén khí nạp vào trong xilanh.

Bạc: Do bánh công tác tuốc bin và cánh nén quay ở vận tốc rất cao nên các bạc được lắp theo kiểu lắp lỏng hoàn toàn để đảm bảo hấp thụ các rung động từ trục, bôi trơn trục và bạc. Các ổ bạc này được bôi trơn bằng dầu động cơ và quay tự do giữa trục và vỏ. Dầu động cơ không bị rò nhờ các phớt làm kín dầu lắp trên trục.

Vỏ giữa: Vỏ giữa đỡ bánh công tác tuốc bin và cánh nén thông qua trục và các ổ bạc. Bên trong vỏ có chế tạo các khoang trống, các rãnh để nước làm mát, dầu bôi trơn tuần hoàn trong các khoang và rãnh này, nhằm làm mát, bôi trơn cho tuốc bin.

4.2.1.2. Nguyên lý làm việc của bộ tuốc bin CY20:

Khí thải động cơ qua đường ống , thổi vào cánh của tuốc bin, sau khi giãn nở tới áp suất khí trời thì thoát qua cửa thải của tuốc bin và ngoài trời. Máy nén do tuốc bin dẫn động được quay cùng vận tốc của tuốc bin nhờ trục, làm tăng áp suất và vận tốc của không khí đi trong bánh công tác của máy nén, sau đó một phần động năng của dòng khí qua vành tăng áp đựơc chuyển thành áp năng. Nhờ đó, sau khi đi qua bộ tuốc bin CY20 tăng áp, không khí đã được nén sơ bộ trước khi đi vào xilanh động cơ.

Khí thải từ động cơ qua cửa miệng phun tác động vào bánh công tác làm quay trục rôto. Khí thải được thải qua hệ thống thải, đồng thời ở máy nén khi trục rôto quay dẫn động bánh công tác quay, hút không khí từ ngoài môi trường xung quanh qua bầu lọc, vào máy nén qua cửa nạp. Dưới tác dụng quay của bánh công tác không khí nạp lần lượt được nén qua bánh công tác, qua vành tăng áp, vòng xoắn ốc, sau đó theo đường ống nạp nạp vào xilanh động cơ qua cửa nạp.

Hình 4-2. Kết cấu của bộ tuốc bin CY20 tăng áp.

1 .Vỏ máy nén; 2. Vỏ tuốc bin ; 3. Thân tuốc bin - máy nén ; 4. Bánh công tác máy nén; 5. Bánh công tác tuốc bin; A . Cửa hút không khí vào máy nén; B. Cửa thoát khí xả ra khỏi tuốc bin; C. Cửa thông đường khí xả động cơ; D. Cung cấp dầu bôi trơn; E . Đường dầu về.

4.2.1.3. Ưu nhược điểm của bộ tuốc bin lắp trên động cơ D1146TI

Ưu điểm: Tuốc bin tăng áp động cơ D1146TI là loại tuốc bin khí xả nên tiết kiệm được năng lượng dẫn động máy nén, đồng thời tận dụng được năng lượng khí xả. Do vậy, nâng cao được công suất có ích của động cơ, cải thiện được tính kinh tế nhiên liệu của động cơ.

Nhược điểm: Do tuốc bin tăng áp không có liên hệ động lực với trục khuỷu động cơ nên ở các chế độ tải bộ phận, do năng lượng khí xả nhỏ, công suất tuốc bin giảm, do vậy áp suất tăng áp giảm nhanh, đến một lúc nào đó sẽ nhỏ hơn áp suất khí xả nên làm xấu chất lượng quét. Mặt khác, hệ số dư lượng không khí giảm làm xấu chất lượng cháy. Do đó, làm giảm công suất của động cơ.

4.2.2 Tuốc bin khí của bộ tuốc bin tăng áp của động cơ D1146TI:

Trong bộ tuốc bin phần tuốc bin là tuốc bin hướng kính. Dòng không khí thải ra khỏi động cơ vào vòng xoắn ốc trên vỏ tuốc bin rồi vào các cánh ống phun. Trong đó dòng khí được tăng tốc và đổ hướng về phía cánh động của bánh công tác. Các ống phun có dạng prôfin cánh cong, đáp ứng được điều kiện tối ưu cho dòng khí trong ống phun. Sự giãn nở của dòng khí sau khi diễn ra trong ống phun lại qua khe hở .

Các bộ phận chính trong tuốc bin bao gồm: Vỏ tuốc bin, vành miệng phun, bánh công tác và trục quay.

Hình 4-3. Sơ đồ kết cấu của tuốc bin

A. Vỏ tuốc bin; B. Vành miệng phun; C. Bánh công tác; D. Đường kính bánh công tác; b. Chiều dài cánh; D₀. Đường kính trong miệng ra; D_2m. Đường kính trung bình miệng ra; D₂. Đường kính ngoài miệng ra; D₁. Đường kính ngoài miệng vào.

Sản phẩm cháy với áp suất p_T, nhiệt độ T_T và vận tốc C_T đi vào tuốc bin tới vành miệng phun B. Vành miệng phun có tiết diện giảm dần từ cửa vào đến cửa ra làm cho sản phẩm cháy được giãn nở và tăng tốc. Một phần áp năng của sản phẩm cháy biến thành động năng, lúc này áp suất của sản vật cháy từ p_T giảm xuống còn p₁, nhiệt độ từ T_T giảm xuống T₁ đồng thời vận tốc dòng khí từ C_T tăng lên thành C. Với vận tốc này dòng khí đi vào bánh công tác đang quay với vận tốc U₁ tạo nên vận tốc tương đối W₁ của dòng khí vào rãnh bánh công tác. Sản vật cháy tiếp tục giãn nở trong rãnh thông từ hướng kính dần chuyển sang hướng trục, truyền động năng cho các cánh để chuyển thành công làm quay bánh công tác. Khi ra khỏi bánh công tác sản vật cháy có áp suất ppP₂, nhiệt độ T₂, và vận tốc tuyệt đối C₂. Do một phần động năng của dòng khí đã chuyển thành công của bánh công tác nên C₂< C₁ rất nhiều.

4.2.3 Máy nén ly tâm:

4.2.3.1. Sơ đồ kết cấu và nguyên lý làm việc của máy nén:

a. Sơ đồ kết cấu máy nén ly tâm:

Hình 4-4. Sơ đồ kết cấu của máy nén ly tâm

1 . Đoạn cửa vào; 2. Bánh công tác; 3. Trục tuốc bin; 4 . Ống giảm tốc; 5. Vỏ xoắn ốc; D₀ . Đường kính trong của miệng vào bánh công tác; D₁. Đường kính cửa vào; D₂. Đường kính ngoài của miệng ra bánh công tác; D₃. Đường kính trong của ống giảm tốc; D₄. Đường kính ngoài của ống giảm tốc.

b. Nguyên lý làm việc vủa máy nén ly tâm:

Máy nén lắp trong bộ tuốc bin CY20 là loại máy nén ly tâm, dùng chuyển năng lượng cơ khí thành năng lượng của dòng chảy trong máy nén, dựa vào tác dụng lực ly tâm để tăng áp cho không khí từ p₀ lên p_k và làm cho không khí có lưu lượng G_k từ phần không gian này qua phần không gian khác. Nếu bánh công tác đang có chuyển động quay ở một vận tốc nào đó, thì sau khi không khí qua cửa đi vào bánh công tác nó sẽ cùng quay với bánh công tác và dòng khí chảy theo rãnh thông giữa các cánh của bánh. Do đó, chuyển động của dòng khí đi vào bánh công tác là tổng hợp của các chuyển động theo quay tròn của bánh công tác và chuyển động tương đối của dòng chảy trong rãnh cánh. Bánh công tác đang quay, truyền công cho không khí làm tăng áp suất, vận tốc của dòng khí trong rãnh cánh, lúc dòng khí ra tới miệng ra của bánh công tác dưới tác dụng của lực ly tâm và chuyển động quay, dòng khí đi ra với một vận tốc lớn, đồng thời tạo nên hiện tượng chân không cục bộ tại cửa vào, gây tác dụng hút không khí mới phía trước cửa vào bánh công tác. Bánh công tác quay liên tục, không khí được hút liên tục qua cửa vào rồi ra khỏi cửa ra với vận tốc lớn tạo nên dòng chảy liên tục trong rãnh cánh của bánh công tác. Phía ngoài cửa ra của bánh công tác có 1 ống giảm tốc (Vành tăng áp), không khí qua đây được chuyển 1 phần động năng thành áp năng làm cho áp suất không khí tiếp tục tăng lên và vận tốc giảm xuống. Vỏ xoắn ốc thu nhập không khí từ ống giảm tốc đi ra tiếp tục chuyển động năng thành áp năng, sau đó qua 1 ống nối đưa tới đường nạp của động cơ.

Hình 4-5. Sơ đồ biến thiên các thông số dòng chảy trong máy nén.

p . Áp suất; T . Nhiệt độ; C . Vận tốc

b. Nguyên lý làm việc của máy nén:

Ở tiết diện 0-0, không khí có các thông số sau: Nhiệt độ T₀, áp suất p₀, và vận tốc C₀. Ở tiết diện 1-1 do không khí được hút nên vận tốc dòng khí tăng lên C₁, đồng thời nhiệt độ, áp suất giảm xuống tới T₁, p₁. Mép của cánh hướng cong tạo hướng cho dòng khí nạp vào cánh công tác và chia đều dòng khí vào rãnh cánh động. Trong các rãnh cánh động do tác dụng khí động học của dòng khí với cánh động mà năng lượng cơ học do trục bánh công tác dẫn tới được biến thành động năng và thế năng dòng khí. Bánh công tác máy nén ly tâm được sử dụng dạng cánh hở. Các cánh có dạng rãnh co thắt, nên đảm bảo biến năng lượng cơ học thành cột áp. Kết quả là tại tiết diện 2-2, vận tốc tuyệt đối, áp suất và nhiệt độ của dòng khí đều tăng lên giá trị C₂, p_2,T₂. Từ bánh công tác không khí được nạp vào vành khe hở hướng kính (Ống giảm tốc không cánh), sau đó nạp vào ống giảm tốc có cánh. Trong các ống giảm tốc do tiết diện rãnh loe rộng theo hướng chuyển động của dòng khí nên giảm vận tốc xuống C₃, đồng thời áp suất và nhiệt độ của dòng khí tăng lên p₃, T₃ (Tại tiết diện 3-3). Sau khi ra khỏi ống giảm tốc, không khí được nạp vào ống tăng áp dạng vỏ xoắn ốc, tại đây vận tốc dòng khí tiếp tục giảm và áp suất nhiệt độ tiếp tục tăng. Sau khi dòng khí ra khỏi vỏ xoắn ốc của máy nén ở tiết diện k-k, thì dòng khí có các thông số C_k, p_k, T_k.

d. Đặc điểm kết cấu các bộ phận trong máy nén:

Ø Đường ống cửa vào là đoạn ống có tiết diện hình tròn dùng để dẫn hướng không khí đi vào bánh công tác, đảm bảo dòng khí phân bố đều ít bị cản, thường dùng hai loại là ống hướng trục và ống hướng kính. Ở ống hướng trục dòng khí được hút vào bánh công tác máy nén theo hướng trục. Ưu điểm của loại này là: đơn giản, gọn, đảm bảo dòng khí vào đều, ít bị cản trở. Trong ống hướng kính dòng khí được hút vào bánh công tác do phải chuyển hướng đã làm tăng tổn thất lưu động và gây phân bố không đều của dòng khí, thường được dùng trên bộ tăng áp loại lớn. Đường ống được dùng trong trường hợp này là loại ống hướng trục.

Ø Bánh công tác máy nén là chi tiết quan trọng và duy nhất của máy nén cấp năng lượng để nén không khí nạp, gồm 12 cánh nhỏ được phân bố đều trên bánh công tác, các cánh có dạng rãnh hướng kính. Khi rôto máy nén quay, dưới tác dụng của lực ly tâm không khí theo rãnh cánh bị nén ra vùng mép cánh.

Mép vào của cánh hơi cong theo hướng quay trùng với hướng dòng khí nên đảm bảo dòng khí lưu động tại cửa vào không bị gián đoạn. Lưu động dòng khí trong rãnh cánh có đặc tính rất phức tạp, phần không khí chuyển động sát mép lồi của rãnh có vận tốc lớn nhất còn phần lõm có vận tốc nhỏ nhất.

Ø Ống giảm tốc: ống giảm tốc là ống có tiết diện loe dần nên theo quan hệ giữa tốc dộ và áp suất dòng khí thì khi tiết diện tăng lên, vận tốc giảm, áp suất dòng tăng lên. Từ bánh công tác dòng khí nén có động năng cao được nạp vào ống giảm tốc qua vành tăng áp có các cánh tác dụng dẫn hướng cho dòng khí nén từ bánh công tác đi ra. Giữa bánh công tác và ống giảm tốc có một khe hở được gọi là đoạn tăng áp không cánh, khe hở này giảm cường độ âm thanh và tạo không gian chuyển tiếp của dòng khí đi vào vành tăng áp đều và ổn định. Ống giảm tốc dùng để biến dộng năng của không khí sau bánh công tác thành công nén.

Ø Vỏ xoắn ốc: Không khí từ ống giảm tốc được nén vào vỏ xoắn ốc máy nén. Tại đây động năng của dòng khí tiếp tục biến thành thế năng áp suất, làm cho nhiệt độ và áp suất của dòng khí tiếp tục tăng lên, đồng thời vận tốc dòng khí giảm xuống vì tiết diện lưu thông qua vỏ xoắn ốc tăng dần. Vỏ xoắn ốc có tiết diện ngang hình tròn, chế tạo bằng hợp kim nhôm. Vỏ xoắn ốc có tác dụng giảm tốc và tăng áp.

e. Ưu – nhược điểm của máy nén ly tâm:

Ưu điểm : có cấu tạo đơn giản, thuận lợi vận hành vững chắn khi làm việc, kích thước và khối lượng nhỏ, máy cân bằng, không có lực quán tính, bệ nhỏ và có khả năng nối trực tiếp với động cơ quay nhanh. Khí truyền liên tục và đều, khí nén không bị bẩn vĩ dầu bôi trơn.

Nhược điểm : hiệu suất thấp hơn so với máy nén piston.

Ngoài các ưu điểm nổi trội về kích thước nhỏ và giá thanh thấp, máy nén ly tâm còn cho phép tạo ra áp suất đủ cao mà rất ít nhạy cảm khi hình dáng của nó không đạt sự hoàn hảo như yêu cầu nên nó là loại máy nén luôn được ưu tiên sử dụng trong tăng áp cho động cơ đốt trong.

4.2.3.2. Đặc tính làm việc của máy nén:

Cơ sở để thành lập đặc tính cung cấp khí cho máy nén ly tâm là phương trình Euler. Phương trình này cho phép thiết lập mối quan hệ giữa công cung cấp của máy nén cho 1 kg khí đi qua bánh công tác như sau:

Trong đó: L - Công cung cấp tương ứng với lượng khí m_k , [kg]

U₁, U₂- Vận tốc vòng ở cửa vào và cửa ra (Hình 4-6); [m/s]

C_1u, C_2u- Vận tốc tuyệt đối theo phương tiếp tuyến; [m/s]

l_lt- Công lý thuyết cần thiết cấp cho 1 kg chất khí hay còn gọi là độ cao cung cấp lý thuyết (Bỏ qua ma sát, không có sự va đập và tách dòng giữa dòng chảy với cánh); [kJ/kg]

Công thức trên có dấu “ – ” khi < 90⁰ và có dấu “ + “ khi > 90⁰.

Hình 4-6. Tam giác vận tốc của bánh công tác máy nén ly tâm

Do những đặc điểm trên của chất khí mà chúng ta cần phải để ý đến việc sử dụng lưu lượng thể tích hay lưu lượng khối lượng, lưu lượng đầu vào hay lưu lượng đầu ra của máy nén khi xây dựng đặc tính lưu lượng - áp suất sao cho sự ảnh hưởng của các tính chất trên là nhỏ nhất.

Máy nén dùng để tăng áp cho động cơ đốt trong nên khối lượng khí nạp vào động cơ (Hay lưu lượng đầu ra của máy nén) là đáng quan tâm nhất. Hình 4-7 giới thiệu đặc tính cung cấp của máy nén ly tâm. Đặc tính này biểu diễn mối quan hệ giữa lưu lượng khối lượng và tỉ số tăng áp suất ở cửa ra với cửa vào của máy nén p₁/p₀ khi vận tốc vòng quay của rôto không đổi.

Hình 4-7. Đặc tính của máy nén ly tâm

Trong đó: p₀, p₁- Áp suất đầu và sau quá trình nén.

w - Vận tốc góc của rôto.

m_k- Lưu lượng khối lượng của máy nén.

u - Vận tốc vòng.

g - Gia tốc trọng trường.

Trong hình 4-7, đường thẳng biểu diễn đặc tính lý thuyết của máy nén ly tâm khi coi số cánh là vô cùng và bỏ qua tổn thất của khí khi đi qua máy nén.

Thực tế máy nén ly tâm luôn có các tổn thất sau:

Ø Rò rỉ qua khe hở giữa rôto với vỏ.

Ø Tổn thất do ma sát giữa khí với cánh, vỏ với khí.

Ø Tổn thất do va đập giữa góc vào của dòng khí với góc vào của cánh.

Do đó đường biểu diễn đặc tính thực tế của máy nén là một đường cong (Hình 4-7). Dựa vào đường cong này có thể dễ dàng nhận thấy rằng khi độ chênh áp suất trước và sau máy nén bằng không, tức là p₁/p₀ = 1 thì lưu lượng qua máy nén lớn nhất.

Trong thực tế, vùng làm việc của máy nén nằm trong giới hạn ổn định là vùng ứng với lưu lượng nhỏ (Hình 4-8), vùng còn lại (Phía lưu lượng lớn) không được sử dụng.

Hình 4-8. Đặc tính làm việc của máy nén ly tâm

Ngoài ra, còn cần phải chú ý đến sự nóng lên của khí khi đi qua máy nén. Sự tăng nhiệt độ khí sau máy nén phụ thuộc vào hiệu suất đoạn nhiệt của máy nén, tức là phụ thuộc vào tỷ số giữa công của chu trình đoạn nhiệt (dt AB’V’V₀) và công để thực hiện quá trình nén thực tế (dt ABV₁V₀ hoặc dt AB’’V’’V₀) (Hình 4-9)

Hình 4-9. Đồ thị biểu diễn quá trình nén lý thuyết của khí lý tưởng

Hiệu suất máy nén cũng chính là tỉ số của độ chênh nhiệt độ khi nén đoạn nhiệt ( đoạn nhiệt) với độ chênh nhiệt độ khi nén thực tế ( thực tế). Để giảm sự nóng lên của khí tăng áp nhằm tăng khối lượng khí sau máy nén cần phải bảo đảm cho máy nén làm việc ở khu vực hiệu suất nhiệt cao.

Từ các đường đặc tính (Hình 4-8), ứng với vận tốc vòng quay khác nhau, còn cho thấy khi số vòng quay càng lớn, vận tốc giảm áp suất càng nhanh khi lưu lượng tăng, hay nói cách khác khi ở số vòng quay càng nhỏ đặc tính càng phẳng.

Từ các nhận xét trên cho thấy rằng khi cần có tỉ số tăng áp cao, người ta cần sử dụng hai máy nén ghép nối tiếp với nhau.

4.2.4 Van giảm áp và bộ phận chấp hành:

Tuốc bin tăng áp tạo ra công suất động cơ cao bằng cách tăng áp suât không khí nạp vào trong xilanh, nhưng nếu áp suất không khí tăng quá cao, lực nổ của hỗn hợp khí - nhiên liệu khí cháy sẽ quá lớn và động cơ sẽ không chịu được áp suất này. Vì vậy, phải điều khiển áp suất tăng áp bằng van giảm áp và bộ chấp hành

Van giảm áp được gắn vào vỏ tuốc bin. Nó có tác dụng giảm áp suất tăng áp khi áp suất tăng quá cao. Khi van giảm áp mở, phần khí xả không chạy qua cánh tuốc bin mà chạy thẳng đến ống xả. Việc đóng mở van này được điều khiển bằng bộ chấp hành.

Bộ chấp hành được chia làm hai khoang A và B bằng một màng ngăn . Khoang A là khoang cao áp nối với đường khí nạp nạp vào động cơ (sau khi đã tăng áp qua máy nén), khoang B nối thông với khí quyển. Lò xo giữ cho van giảm áp luôn luôn ở vị trí đóng kín. Khi áp suất tăng áp tăng quá cao, làm cho áp suất ở khoang A cũng tăng thắng lực lò xo làm mở van giảm áp làm giảm lượng khí thải qua cánh tuốc bin,đi thẳng ra đường ống thải. Do đó giảm được áp suất khí nạp.

4.3 Đặc điểm bố trí, sắp xếp cụm tuốc bin – máy nén:

Trong bố trí lắp ghép cụm tuốc bin-máy nén người ta luôn mong muốn có được thể tích của cụm là nhỏ nhất. Ổ trục của cụm tuốc bin-máy nén tăng áp cho động cơ 2 kỳ trước đây thường là ổ lăn và khi lắp loại ổ này động cơ dễ khởi động, không cần cung cấp dầu bôi trơn từ bên ngoài. Tuy nhiên giá thành cao, khả năng chịu tải trọng va đập kém và hiệu ứng con quay là trở ngại lớn nhất của loại ổ này. Trong khi đó, ổ trượt đặc biệt là loại bạc bơi có những thuận lợi nổi trội đó là giá thành rẽ và kích thước gọn, song đòi hỏi phải bôi trơn tốt.

Hình 4-10, thể hiện các khả năng bố trí cụm tuốc bin-máy nén.

Các giải pháp A, B, C: hai ổ trục được bố trí bên ngoài. Ưu điểm : tính ổn định của rôto khi quay rất tốt, dễ tháo các ổ đỡ, dễ lắp đặt thiết bị tự bôi trơn. Nhưng có nhược điểm : không gọn, kích thước chiều trục lớn, khó lắp đặt ống dẫn hướng cửa vào máy nén; muốn kiểm tra tuốc bin, máy nén trước hết phải tháo nắp ổ đỡ, mới tháo được vỏ tuốc bin và vỏ máy nén nên không thuận tiện. Cách bố trí này thường dùng trong bộ tuốc bin CY20 tăng áp hướng trục.

Các giải pháp D, E, F có bạc lót phía trong, không có ổ đỡ cứng ở hai đầu, có ưu điểm là lưu động của dòng khí ít tổn thất và không bị ảnh hưởng nhiều bởi các nhân tố kích thích dao động, chính vì thế nó cho phép sử dụng với vận tốc vòng của máy nén đến 400 [m/s] mà không sợ cộng hưởng. Do đó, có thể giảm kích thước của tuốc bin-máy nén một cách đáng kể đồng thời có thể đạt được tỷ số tăng áp cao.

Việc bố trí các ổ trục phía trong (Phương án D, E, F) còn cho phép tiếp cận để thay thế các ống và các cánh tuốc bin, máy nén một cách dễ dàng, song nó phát sinh dao động do sự lệch tâm. Nhược điểm, này càng trở nên nghiêm trọng khi tuốc bin làm việc với vận tốc cao.

Hình 4-10. Các phương án bố trí cụm tuốc bin – máy nén.

Giải pháp E cũng rất hay song nó chịu ảnh hưởng của lực đẩy chiều trục nên trong nhiều trường hợp phải bố trí ổ chặn, do đó kết cấu của tuốc bin trở nên phức tạp hơn. Tuốc bin - máy nén bố trí có trục thẳng đứng như giải pháp G cũng được ưa thích song nó chỉ được thực hiện theo yêu cầu người sử dụng mà không được sản xuất hàng loạt lớn.

4.4 Phối hợp giữa tuốc bin, máy nén với động cơ đốt trong:

Ngoài các ưu điểm nổi trội về kích thước nhỏ gọn và giá thành thấp, máy nén ly tâm còn cho phép tạo ra áp suất đủ cao mà rất ít nhạy cảm khi hình dáng của nó không đạt được sự hoàn hảo như yêu cầu, nên nó là loại máy nén luôn được ưu tiên sử dụng trong tăng áp cho động cơ đốt trong. Máy nén đề cập ở đây được dùng để tăng áp cho động cơ đốt trong nên lưu lượng khí nạp vào động cơ là đáng quan tâm. Trong tăng áp cho động cơ đốt trong bằng tuốc bin – máy nén thì tuốc bin và máy nén được lắp trên cùng một trục nên chúng có cùng vận tốc với nhau. Song do tính chất của dòng chảy trong tuốc bin, máy nén khác nhau nên để thiết lập được một đặc tính chung phải xem xét sự liên hệ giữa các thông số dòng chảy với nhau, trong đó chú trọng đến các thông số quan trọng sau: Lưu lượng khối lượng của khí tăng áp; Tỉ số tăng áp của máy nén. Nhiệt độ khí xả đi qua tuốc bin; Tỉ số giãn nở của tuốc bin; Số vòng quay của tuốc bin và máy nén. Trong đo, đại lượng quan trọng nhất là lưu lượng khối lượng của khí tăng áp vì nó phản ánh đầy đủ mục đích của việc tăng áp cho động cơ đốt trong.

Vậy, với tính phối hợp làm việc đồng thời của máy nén khí nạp, tuốc bin khí xả, và động cơ đốt trong, khi tăng áp bằng tuốc bin khí đảm bảo tự điều chỉnh sự làm việc đồng thời của động cơ và tuốc bin – máy nén. Công suất do tuốc bin tạo ra khoảng (6-20)% công suất chỉ thị của động cơ. Trong tuốc bin tận dụng phần lớn năng lượng khí xả trong các xi lanh để tạo thành công cơ học làm quay máy nén nén không khí nạp cho động cơ trong bộ tuốc bin CY20 tăng áp.

4.5 Tính toán kiểm nghiệm máy nén ly tâm trên động cơ:

4.5.1 Các số liệu cho trước và thông số chọn:

Công suất định mức có ích của động cơ: N_e = 158 [kW]

Số vòng quay định mức: n = 2300 [vòng/phút]

Tỷ số nén: e = 16,8

Suất tiêu hao nhiên liệu: g_e = 249 [g/kWh]

Đường kính xi lanh: D = 111 [mm]

Hành trình piston: S = 139 [mm]

Số xylanh: i = 6

Số kỳ: = 4

Áp suất môi trường xung quanh: p_a = 1 at = 98100 [N/m²]

Nhiệt độ môi trường xung quanh: T₀ = 298 [⁰K]

Áp suất tăng áp: p_K =0,185[MN/m²]=0,185.10⁶ [N/m²]

Hệ số dư lượng không khí: a = 1,5

Áp suất khí sót : p_r= 0,16 MN/m²= 0,16.10⁶ [N/m²]

Nhiệt độ khí sót: T_r = 720 [⁰K]

Hệ số quét khí: _k = 1,14

4.5.2 Tính toán kiểm nghiệm máy nén:

4.5.2.1. Lưu lượng của máy nén:

Lưu lượng của máy nén là khối lượng hoặc thể tích không khí đi qua máy nén trong một giây được biểu thị bằng G_k [kg/s] hoặc Q_k [m³/s]. Lưu lượng G_k của khí nén được xác đinh theo khối lượng không khí cần thiết để đốt cháy nhiên liệu động cơ. Theo [3], ta có:

(4.1)

Trong đó: g_e– Suất tiêu hao nhiên liệu có ích, g_e = 0,249 [kg/kWh]

N_e– Công suất có ích của động cơ, N_e = 158 [Kw]

a – Hệ số dư lượng không khí, a = 1,5

j_k – Hệ số quét khí, j_k = 1,14

M_o – Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy một kg nhiên liệu.Theo tài liệu [2]: M_o = 0,49464 [kmol] không khí/kg nhiên liệu.

m_b – Khối lượng 1 kmol không khí, m_b=28,95 [kg/kmol]

Thay các giá trị vào (4.2), ta được:

(4.2)

4.5.2.2. Công suất nén lý thuyết (chính là công suất nén đoạn nhiệt) N_lt :

(4.3)

Trong đó: G_K – lưu lượng khối lượng khí nén đi qua guồng động trong một đơn vị thời gian, [kg/s]

l_lt – Công nén đoạn nhiệt (Công nén riêng lý thuyết), [kJ/kg]

a. Khối lượng G_K khí nén được xác định theo (4.2)

b. Công nén đoạn nhiệt (công nén riêng lý thuyết) l_lt:

(4.4)

Trong đó: k – Số mũ đoạn nhiệt của không khí, k=1,4.

R – Hằng số chất khí, theo [3]: R=287 [J/(kg.K]

T₀ – Nhiệt độ không khí tại cửa vào máy nén,T₀=298 [K]

– Tỷ số tăng áp suất là tỷ số giữa áp suất không khí tại cửa ra và cửa vào của máy nén, được xác định:

(4.5)

Với: p_k – Áp suất của không khí sau máy nén,[N/m²]

p₀ – Áp suất đầu quá trình nén ,[N/m²]

p₀= p_a = 1 at = 98100 [N/m²]

Thay các giá trị vào (4.4) ta được:

(4.6)

(4.7)

Thay (4.2), (4.7) vào (4.3) ta được:

(4.8)

4.5.2.3. Công suất nén thực tế N_t, chính là công suất nén đa biến:

(4.9)

Trong đó: N_lt – Công suất nén lý thuyết, [kW]

– hệ số hiệu dụng đoạn nhiệt, .

Bảng 4-1: Bảng kết quả công suất N = f(h_do.n)

h_do.n	0,75	0,8	0,85	0,9	0,95	0,98
N_t[kW]	21,22	19,90	18,73	17,69	16,67	16,24

5. Đánh giá máy nén :

5.1 Năng suất của máy nén :

Năng suất của máy nén là lưu lượng định mức tối đa của dòng khí nén được cấp dưới những điều kiện định mức về nhiệt độ, áp suất và các thành phần của khí đầu vào. Nhưng đối với năng suất của máy nén có nghĩa là lưu lượng thực tế thay vì lưu lượng định mức của dòng khí. Lưu lượng này còn được gọi là năng suất cấp khí tự do (FAD) tức là khí ở các điều kiện khí quyển tại bất cứ vị trí nào. Thuật ngữ này không nói đến khí cấp ở những điều kiện tiêu chuẩn hoặc đặc trưng vì độ cao so với mặt biển, áp suất không khí và nhiệt độ có thể thay đổi tại những vị trí và thời điểm khác nhau.

5.1.1 Đánh giá năng suất của máy nén:

Do các các máy nén bị lão hoá và hoạt động của các thành phần bên trong máy vốn không thể hiệu quả tối đa, lượng khí cấp - FAD- sẽ ít hơn giá trị định mức dù hoạt động bảo dưỡng thực hiện tốt. Đôi khi, những yếu tố khác như bảo dưỡng kém, bộ trao đổi nhiệt bị tắc, cách thực hiện cũng làm giảm lượng khí vào. Để đáp ứng nhu cầu khí nén, những máy nén kém hiệu quả phải hoạt động lâu hơn, tiêu thụ nhiều điện hơn mức thông thường.

Lượng điện lãng phí phụ thuộc vào % dao động với năng suất của FAD. Ví dụ như, một van máy nén bị mòn có thể làm giảm đến 20% năng suất. Cần đánh giá định kỳ năng suất của FAD ở mỗi máy nén để kiểm tra năng suất thực tế. Nếu độ lệch lớn hơn 10%, cần thực hiện các giải pháp khắc phục.

Một phương pháp lý tưởng để đánh giá năng suất máy nén là thông qua vòi kiểm tra bằng vòi đã được hiệu chuẩn. Vòi này được sử dụng như một tải kiểm tra để xả khi nén ra ngoài. Việc đánh giá lưu lượng cũng phải dựa trên nhiệt độ không khí, áp suất ổn định, hằng số của vòi phun, vv¼

5.1.2 Phương pháp đánh giá năng suất đơn giản:

Ø Tách riêng máy nén và bình tích cần kiểm tra khỏi hệ thống chính bằng cách đóng chặt van cách ly (van khóa) hoặc tách riêng ra, đóng cửa ra của bình tích.

Ø Mở van xả van xả hết nước trong bình tích và đường ống. Đảm bảo rằng đường bẫy thoát nước được đóng chặt để bắt đầu tiến hành kiểm tra.

Ø Khởi động máy nén và kích hoạt đồng hồ bấm giờ.

Ø Ghi lại thời gian cần để đạt được áp suất vận hành bình thường p₂ (trong bể chứa) từ áp suất ban đầu p₁.

Ø Tính toán năng suất theo công suất dưới đây:

Lưu lượng (năng suất) của máy nén:

Trong đó : p₂ – Áp suất cuối (đẩy) [kg/cm²]

p₁ – Áp suất đầu (hút) [kg/cm²]

p₀ – Áp suất khí quyển [kg/cm²]

V – Thể tích chứa, m³ bao gồm bể chứa sau làm mát và ống phân phối

T – Thời gian sử dụng để đạt áp suất p₂, [phút].

Phương trình trên phù hợp khi nhiệt độ khí nén tương tự nhiệt độ không khí ngoài trời, tức là sự nén đẳng nhiệt hoàn hảo. Trong trường hợp nhiệt độ không khí nén thực tế ở bộ phận đẩy, tức là t₂ ⁰C cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh, t₁ ⁰C, cần điều chỉnh FAD theo hệ số (273 + t₁ ) / (273 + t₂).

5.2 Hiệu suất máy nén:

Các cách đo hiệu suất máy nén khác nhau thường được sử dụng bao gồm: hiệu suất thể tích, hiệu suất đoạn nhiệt, hiệu suất đẳng nhiệt và hiệu suất cơ học.

Hiệu suất đoạn nhiệt và hiệu suất đẳng nhiệt được tính bằng mức tiêu thụ công suất thực tế chia cho công suất đoạn nhiệt và đẳng nhiệt. Kết quả đạt được là hiệu suất toàn phần của máy nén và động cơ dẫn.

5.2.1 Hiệu suất đẳng nhiệt:

Hiệu suất đẳng nhiệt = Công suất đầu vào thực tế/Công suất đẳng nhiệt

Công suất đẳng nhiệt:

Trong đó: p₁ – Áp suất vào tuyệt đối [kg/cm²]

Q₁ – Lưu lượng (năng suất cấp khí) của máy nén [m³/h]

– Tỷ số nén p₂ / p₁

Tính toán công suất đẳng nhiệt không bao gồm công suất cần để thắng lực ma sát và thường mang lại hiệu suất thấp hơn hiệu suất đoạn nhiệt. Giá trị hiệu suất đo được là hiệu suất đẳng nhiệt. Đây là một điều cần cân nhắc khi lựa chọn máy nén dựa trên các giá trị hiệu suất ghi trong hồ sơ máy.

5.2.2 Hiệu suất thể tích:

V_mn= p. D²/4 . L .z . c . n

Trong đó: D – Đường kính xy lanh, [mét]

S – Hành trình của piston, [mét ]

n – Số vòng quay của máy nén [vòng/phút]

= 1 cho xy lanh tác động đơn và

2 cho tác động kép

z – Số lượng xy lanh

Trên thực tế, hiệu quả nhất trong so sánh hiệu suất của máy nén là dùng mức tiêu thụ điện riêng, tức là kW/lưu lượng thể tích định mức, với những máy nén khác nhau khi chạy cùng mức tải, sẽ có các số liệu riêng cho từng máy.

6. Các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả trong máy nén:

6.1 Nhiệt độ khí vào:

Không nên đánh giá thấp tác động của khí vào với hiệu quả hoạt động của máy nén. Khí vào bị nhiễm bẩn hoặc nóng có thể làm giảm hoạt động của máy nén, làm tăng chi phí năng lượng và chi phí bảo dưỡng. Nếu hơi nước, bụi và các chất bẩn có nhiều trong khí vào, chúng sẽ gây ra bám bẩn ở các bộ phận bên trong máy nén như các van, bánh công tác, rôto, cánh gạt. những cặn bám này sẽ gây mòn sớm và làm giảm năng suất của máy nén.

Máy nén tạo ra nhiệt do quá trình hoạt động liên tục. Lượng nhiệt này phát tán trong phòng lắp máy nén làm nóng dòng khí vào dẫn đến làm giảm hiệu suất thể tích. Theo quy tắc chung, "Cứ mỗi mức tăng 4 ⁰C của nhiệt độ khí vào, mức tiêu thụ năng lượng sẽ tăng thêm 1% để duy trì năng suất tương ứng". Vì vậy, nếu khí cấp vào là khí mát sẽ nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng của máy nén .

Bảng 5-1. Ảnh hưởng của nhiệt độ khí vào với mức tiêu thụ điện của máy nén

Nhiệt độ vào (⁰C)	Chu chuyển không khí tương ứng	Tiết kiệm điện (%)
10,0	102,2	+1,4
15,5	100,0	0
21,1	98,1	-1,3
26,6	96,3	-2,5
32,2	94,1	-4,0
37,7	92,8	-5,0
43,3	91,2	-5,8

Khi lắp bộ lọc khí trên đường cấp khí vào, cần giữ nhiệt độ môi trường xung quanh ở mức tối thiểu để tránh giảm lưu lượng. Có thể giảm được nhiệt độ khí vào bằng cách đặt ống hút khí vào bên ngoài buồng hay nhà đặt máy nén. Khi bộ lọc khí vào được lắp bên ngoài nhà, nhất là trên mái, cần xem xét đến các yếu tố về môi trường xung quanh.

6.2 Sụt áp trong bộ lọc khí:

Việc lắp đặt một bộ lọc khí vào máy nén là cần thiết, nếu không thì phải lấy khí vào từ vị trí sạch và mát. Các nhà sản xuất máy nén thường cung cấp hoặc đề xuất một loại bộ lọc chuyên dụng cho khí vào để bảo vệ máy nén. Việc lọc không khí vào máy nén càng tốt thì khối lượng bảo dưỡng càng giảm. Tuy nhiên, cần giảm thiểu sự sụt áp qua bộ lọc khí vào (Bằng cách chọn đúng công suất bộ lọc và bảo dưỡng tốt bộ lọc) để ngăn ngừa hiệu ứng thắt hẹp làm giảm công suất máy nén. Một trong những cách tốt nhất là lắp một đồng hồ đo chênh áp để giám sát tình trạng của bộ lọc khí vào. Sụt áp qua một bộ lọt khí vào còn mới không được vượt quá 0,2 kg/ cm² . Bảng 5 nêu rõ ảnh hưởng của sụt áp qua bộ lọc khí vào đối với mức tiêu thụ điện.

Bảng 5-2. Tác động của sự sụt áp suất qua bộ lọc khí vào đối với mức tiêu thụ điện.

Sụt áp suất qua bộ lọc khí (mm cột nước)	Tăng mức tiêu thụ điện (%)
0	0
200	1,6
400	3,2
600	4,7
800	7,0

Theo qui tắc chung, "Cứ mỗi mức sụt áp suất hút 250 [mm] cột nước do tắc bộ lọc, vv... mức tiêu thụ năng lượng của máy nén sẽ tăng thêm khoảng 2% với cùng một năng suất". Vì vậy, nên định kỳ làm sạch bộ lọc khí vào để giảm thiểu sụt áp. Có thể sử dụng áp kế hoặc đồng hồ chênh áp đo mức sụt áp qua bộ lọc nhằm phục vụ cho việc lên lịch vệ sinh bộ lọc.

6.3 Giảm thiểu rò rỉ khí:

Như đã giải thích ở phần trước, rò rỉ khí nén sẽ gây lãng phí điện đáng kể. Vì rất khó thấy các rò rỉ không khí, cần phải sử dụng các biện pháp khác để xác định các chỗ rò. Cách tốt nhất để tìm ra vết rò là sử dụng bộ dò âm thanh siêu âm (Xem hình 6-1), để tìm ra những âm thanh xì hơi tần số cao do rò khí.

Phát hiện rò rỉ bằng siêu âm là phương pháp tìm rò rỉ phổ biến nhất. Có thể sử dụng phương pháp này cho nhiều dạng phát hiện rò rỉ khác nhau.

Rò rỉ thường hay xảy ra ở các mối nối. Có thể xử lý bằng cách rất đơn giản là xiết chặt mối nối hoặc rất phức tạp như là thay các thiết bị hỏng, gồm khớp nối, ống ghép, các đoạn ống, ống mềm, gioăng, các điểm xả ngưng và bẫy ngưng. Trong rất nhiều trường hợp, rò rỉ có thể do làm sạch các đoạn ren không đúng cách hoặc lắp vòng đệm làm kín không chuẩn. Chọn các ống ghép, ống ngắt, ống mềm, ống cứng có chất lượng cao và lắp đặt đúng cách, sử dụng ren làm kín phù hợp để tránh rò rỉ về sau.

Hình 6-1. Bộ phát hiện rò rỉ siêu âm

6.4 Xả nước ngưng:

Sau khi khí nén rời buồng nén, bộ làm mát sau của máy nén sẽ giảm nhiệt độ khí xả xuống dưới điểm sương (Với hầu hết các điều kiện môi trường xung quanh) và do đó, một lượng hơi nước đáng kể sẽ ngưng tụ. Để xả nước ngưng, các máy nén có lắp sẵn bộ làm mát sau được trang bị thêm một thiết bị tách nước ngưng hoặc bẫy ngưng.

Trong trường hợp trên, nên lắp một van khóa gần cửa đẩy của máy nén. Đồng thời, nên nối một đường xả ngưng tới lỗ xả ngưng ở bình tích. Để vận hành tốt, đường xả ngưng phải có độ dốc từ bình chứa ra ngoài. Có thể sẽ có nước ngưng thêm nếu đường ống phân phối làm khí lạnh đi và do vậy, tại những điểm thấp trên đường ống phân phối nên có bẫy ngưng và đường xả nước ngưng. Ống dẫn khí nén sau cửa đẩy phải có cùng kích thước với đầu ống nối trên cửa đẩy của máy nén sau bộ tiêu âm. Tất cả đường ống và ống nối phải phù hợp với áp suất khí nén.

Cần xem kỹ kích thước ống từ đầu ống nối trên máy nén. Nghiên cứu kỹ chiều dài, kích thước, số lượng, kiểu của ống nối và van để máy nén có thể đạt hiệu suất tối ưu.

6.5 Thực hiện việc bảo dưỡng máy nén:

Việc thực hiện bảo dưỡng hiệu quả sẽ cải thiện rất nhiều hiệu suất hoạt động của hệ thống máy nén. Dưới đây là một số gợi ý cho việc bảo dưỡng và vận hành hiệu của hệ thống khí nén công nghiệp:

Bôi trơn: Cần kiểm tra áp suất dầu của máy nén bằng mắt thường hàng ngày và thay bộ lọc dầu hàng tháng.

Bộ lọc khí: Bộ lọc khí vào dễ bị tắc nghẽn, nhất là ở những môi trường nhiều bụi. Cần định kỳ kiểm tra và thay thế các bộ lọc.

Bẫy ngưng: Rất nhiều hệ thống có bẫy ngưng để gom và (Với những bẫy có van phao) xả nước ngưng của hệ thống. Cần định kỳ mở các bẫy ngưng vận hành bằng tay để xả chất lỏng tích tụ sau đó đóng lại; cần kiểm tra định kỳ những bẫy tự động để đảm bảo chúng không bị rò rỉ khí.

Bộ làm khô khí: Làm khô khí sử dụng rất nhiều năng lượng. Với những bộ làm khô được làm lạnh, thường xuyên kiểm tra và thay các bộ lọc sơ bộ và bộ làm khô khí thường có các đường thông bên trong nhỏ, các đường này có thể bị tắc bởi các chất bẩn. Các bộ làm khô hoàn lưu cần có bộ lọc tách dầu hiệu quả ở bộ phận vào vì các thiết bị này không hoạt động tốt nếu dầu bôi trơn từ máy nén phủ trên các chất làm khô. Nhiệt độ bộ làm khô phải được giữ ở mức dưới 100°F để tránh tăng tiêu thụ các chất làm khô, các chất này phải được nạp đầy lại sau mỗi 3- 4 tháng, tuỳ theo mức độ tiêu thụ.

7. Kết luận chung:

Sau 15 tuần miệt mài tìm hiểu, nghiên cứu và khảo sát máy nén piston, máy nén ly tâm cũng như tính toán kiểm nghiệm máy nén piston trên ô tô KaMaz 53212 và máy nén ly tâm trên động cơ D1146TI, đến nay đồ án của em đã hoàn thành.

Qua quá trình tìm hiểu để hoàn thành đồ án, các kiến thức cơ bản cũng như kiến thức thực tế của em đã được nâng cao rõ rệt. Em đã hiểu được sâu hơn về các quá trình làm việc cũng như các đặc điểm thủy lực của 2 loại máy nén này. Không những thế, trên cơ sở khảo sát máy nén trên ô tô, trên động cơ, em được hiểu thêm về ứng dụng thực tế của máy nén vào trong các ngành công nghiệp ô tô và công dụng của từng loại máy nén. Biết thêm được nhiều kết cấu mới và nhiều điều mới mẻ từ thực tế. Em cũng học tập được nhiều kinh nghiệm trong việc lựa chọn các giải pháp sử dụng năng lượng máy nén hiệu quả nhất, khái quát được các kiến thức chuyên ngành cốt lõi. Bên cạnh đó, em đã nâng cao thêm những kiến thức về công nghệ thông tin như : Word, Excel, CAD… phục vụ cho công tác sau này. Qua đó, tự bản thân em cảm thấy cần phải cố gắng học hỏi và tìm tòi hơn nữa để đáp ứng yêu cầu của người cán bộ kỹ thuật ngành động lực.

Trong quá trình thực hiện đồ án, ngoài công sức mình bỏ ra, em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô của Trường Đại Học Bách khoa nói chung và thầy cô của khoa Cơ khí Giao thông nói riêng, đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình cho em từ kiến thức cơ sở đến kiến thức chuyên ngành, nhất là được sự giúp đỡ tận tình của thầy:………..…… đã giúp em hoàn thành tốt đồ án này theo đúng thời gian được giao.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1. Nguyễn Văn May. “Bơm, Quạt, Máy nén”. Hà nội: NXB Khoa học và kỹ thuật; 1997.

[2]. Nguyễn Minh Tuyển. “Bơm, Máy nén, Quạt”. Hà Nội: NXB Khoa học và kỹ thuật; 1985.

[3]. Lê Viết Lượng. “Lý thuyết Động cơ Điezen”. Hà nội: NXB Giáo dục; 2000.

[4]. Phạm Lê Dần, Bùi Hải. “Nhiệt động kỹ thuật”. Hà nội: NXB Khoa học và kỹ thuật; 1997.

[5]. Nguyễn Tất Tiến. “Nguyên lý Động cơ Đốt trong”. Hà nội: NXB Giáo dục; 2000.

[6]. Trần Sĩ Phiệt. “Thủy khí Động lực kỹ thuật”. Tập 1 & 2. Hà nội: NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp; 1969.

[7]. Nguyễn Hoàng Việt. “Kết cấu, tính toán và thiết kế ô tô”. Đà nẵng: Đại học Bách khoa; 2007.

[8]. Đinh Ngọc Ái, Đặng Huy Chi, Nguyễn Phước Hoàng, Phạm Đức Nhuận. “Thủy lực và Máy thủy lực”. Tập 1 & 2. Hà Nội: NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp; 1972.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"

Các đồ án/ tài liệu liên quan

	ĐỒ ÁN XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHẨN ĐOÁN CÁC CỤM CHI TIẾT TRÊN Ô TÔ
	ĐỒ ÁN KHAI THÁC HỆ THỐNG TREO TRÊN XE HYUNDAI COUNTY
	ĐỒ ÁN KHAI THÁC HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC MT TRÊN XE ISUZU TROOPER
	ĐỒ ÁN XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SỬA CHỮA VỪA HỆ THỐNG PHANH XE MAZ-537
	ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GARA BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA Ô TÔ BUÝT
	ĐỒ ÁN KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHANH ABS TRÊN XE TOYOTA VIOS
	ĐỒ ÁN KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ TRÊN ĐỘNG CƠ G4KA LẮP TRÊN XE HUYNDAI
	ĐỒ ÁN KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU HÀO KHÔNG KHÍ TRÊN XE FORD TRANSIT
	ĐỒ ÁN KHẢO SÁT HỆ THỐNG NẠP - THẢI TRÊN ĐỘNG CƠ 1NZ-FE LẮP TRÊN XE VIOS
	ĐỒ ÁN KHẢO SÁT HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TRÊN XE FORD EVEREST

Ngân hàng Techcombank	Ngân hàng Vietcombank
Số tài khoản: 190.2999.4998.012 Chủ tài khoản: Lê Văn Hùng Chi nhánh: Hoàng Quốc Việt - Hà Nôi	Số tài khoản: 0491.0000.93308 Chủ tài khoản: Lê Văn Hùng Chi nhánh: Thăng Long - Hà Nôi