Tài liệu Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống điều hòa không khí ô tô

LỜI CAM KẾT Nhóm chúng tôi cam đoan rằng những công việc trình bày trong đề tài này mang tên “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU HÕA KHÔNG KHÍ ÔTÔ” là tác phẩm gốc của tôi và đã không đƣợc trình bày ở bất kỳ nơi nào khác cho bất kỳ cấp bậc học. Trong trƣờng hợp các tài liệu tham khảo đã đƣợc sử dụng từ sách, báo đƣợc công bố, báo cáo và các trang web, nó là hoàn toàn công nhận phù hợp với các thông lệ tham khảo tiêu chuẩn của ngành. TP.HCM tháng 07 năm 2015 Sinh viên ký tên ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- 07/2015 GVHD: ThS LÝ VĂN TRUNG TÓM TẮT ĐỒ ÁN Trong cuộc sống hiện đại ngày nay thì điều hòa không khí không gì xa lạ với chúng ta, nhằm đáp ứng nhu cầu cuộc sông hiện đại thoải máy hơn thì thì hầu nhƣ trên ô tô nào cũng có, nhầm nâng cao kiến thức đã học chúng em theo sự hƣớng dẫn của nhà trƣờng và đƣợc thầy Th.s Lý Văn Trung chỉ dẫn tận tình làm mô hình điều hòa không khí. Qua quá trình làm mô hình chúng em cũng cố thêm nhiều kiến thức đã học và học hỏi nhiều điều mà mình chƣa nắm chắc khi học trong lý thuyết, mô hình đƣợc làm thực tế qua các giai đoạn sau. - - Thiết kế khung.  Tham khảo ý kiến GVHD  Tham khảo các mô hình có sẵn tại khoa.  Đƣa ra ý tƣởng vẽ thiết kế khung trên phần mềm solidwork. Tham khảo giá và mua những thiết bị cần thiết cho mô hình.  Tìm hiểu nguyên lý, cấu tạo của một hệ thống lạnh cơ bản.  Mua thiết bị.  Kiểm tra tính năng hoạt động của từng thiết bị - Bố trí thiết bị lên khung. - Bố trí hệ thống đƣờng ống dẫn gas  - - Lắp đặt đƣờng ống kiểm tra xem có sự rò gas Bố trí hệ thống điện, bộ phận pan hệ thống.  Kiểm tra toàn bộ hệ thống điện  Kiểm tra pan. Kiểm tra hoạt động toàn bộ hệ thống  Hút chân không mô hình  Nạp gas, vận hành và kiểm tra độ lạnh  Bàn giao mô hình ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- 07/2015 GVHD: ThS LÝ VĂN TRUNG MỤC LỤC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- 07/2015 GVHD: ThS LÝ VĂN TRUNG PHẦN A: LÝ THUYẾT CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ÔTÔ 1.1. Giới thiệu chung về hệ thống điều hòa không khí trên ô tô Hệ thống điện điều hòa không ôtô là một hệ thống trong đó môi chất tuần hoàn khép kín, đƣợc kết cấu với các bộ phận chính sau đây:      Một máy nén (compressor) Bộ ngƣng tụ còn gọi là dàn nóng (condenser) Bình chứa (lọc/hút ẩm môi chất) (receiver/dryer) Van giãn nở hay van tiết lƣu (expansion valve) Bộ bay hơi còn gọi là dàn lạnh (evaporator) Hình 1.1 Các thiết bị chính trong hệ thống điều hòa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- 07/2015 GVHD: ThS LÝ VĂN TRUNG 1.2. Cấu tạo của các bộ phận chính trong hệ thống điều hòa không khí 1.2.1. Máy nén (compressor)  Công dụng Máy nén là quả tim của hệ thống điện lạnh ô tô.Có nhiệm vụ là hút, nén luân chuyển môi chất tuần hoàn trong hệ thống, hoạt động nhờ sức kéo của động cơ xe hơi. Hình 1.2: Máy nén pittong Sanden 508  Cấu tạo của máy nén. Hình 1.3Cấu tạo của máy nén pittong ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- 07/2015 GVHD: ThS LÝ VĂN TRUNG Nguyên lý hoạt động của máy nén. Hành trình hút : Piston đi xuống, thể tích tăng, áp suất giảm, Clape hút tự mở (lá mỏng nằm ở phía dƣới) hút môi chất vào xy-lanh máy nén qua van hút. Hành trình nén: Piston chạy lên, Clape hút đóng kín (phía dƣới), áp suất tăng cao và tự nâng Clape đẩy thoát ra ngoài. Hình 1.4 Nguyên lý hoạt động của mấy nén pittong 1.2.2.Bộ ly hợp điện từ.  Nhiệm vụ: Đóng, mở ly hợp để đóng hoặc dừng máy nén.  Cấu tạo: Hình 1.5: Bộ ly hợp điện từ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- 07/2015 GVHD: ThS LÝ VĂN TRUNG Tất cả máy nén của hệ thống điện lạnh ôtô đều đƣợc trang bị bộ ly hợp hoạt động nhờ từ trƣờng. Bộ ly hợp này đƣợc xem nhƣ một phần của buli máy nén. Cấu tạo gồm các bộ phận chính nhƣ sau:  Bộ phận từ gồm cuộn dây và lõi từ (nguồn điện 12V), bộ phận này đứng yên.  Đĩa ma sát từ: một gắn cứng và quay trơn cùng buli, một đĩa gắn chặt với trục máy nén.  Khe hở giữa hai đĩa khoảng 1 đến 2 mm tùy theo loại máy. Tham khảo khe hở yêu cầu trong phần sửa chữa. Hình 1.6: Chi tiết tháo rời bộ ly hợp điện từ trang bị bên trong máy nén  Hoạt động: Khi ly hợp từ đƣợc đóng dòng điện chạy qua cuộn dây Stator và làm cho từ trƣờng cuộn của cuộn dây nam châm mạnh lên. Kết quả làm Stator hút bộ phận định tâm với một lực từ mạnh đủ để máy nén quay cùng với puli. Tùy theo cách thiết kế, bộ ly hợp từ trƣờng thƣờng đƣợc điều khiển cắt nối nhờ bộ cảm biến nhiệt điện, bộ cảm biến này hoạt động dựa theo áp suất hay nhiệt độ của hệ thống điều hòa không khí. 1.2.3. Bộ ngƣng tụ (dàn nóng)  Nhiệm vụ. Giải nhiệt làm mát môi chất biến môi chất từ thể hơi dƣới áp suất và nhiệt độ cao thành thể lỏng. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- 07/2015 GVHD: ThS LÝ VĂN TRUNG Hình 1.7 Giàn nóng và quạt làm mát  Cấu tạo Hình 1.8 Cấu tạo và nguyên lý của giàn nóng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- 07/2015 GVHD: ThS LÝ VĂN TRUNG Bộ ngƣng tụ đƣợc cấu tạo bằng một tấm kim loại dài uốn cong thành nhiều hình chữ U nối tiếp nhau xuyên qua vô số cánh tỏa nhiệt mỏng , các cánh tỏa nhiệt bám chặt và bám sát quanh ống kim loại. Kiểu thiết kế này làm cho bộ ngƣng tụ có diện tích tỏa nhiệt tối đa đông thời chiếm một khoảng không gian tối thiểu.  Nguyên lý hoạt động Khi môi chất đƣợc máy nén nén từ thể khí dƣới áp suất thấp và nhiệt độ thấp thành môi chất có áp suất và nhiệt độ cao đi vào giàn nóng. Giàn nóng có cấu tạo các ống hình chữ U, xung quanh ống là các cánh mỏng giúp môi chất giải nhiệt nhanh. Đồng thời môi chất đƣợc quạt ở giàn nóng thổi nhằm nhanh làm nguội. Môi chất sau khi đi qua giàn nóng đƣợc giải nhiệt từ thể khí biến thành thể lỏng có áp suất và nhiệt độ cao. 1.2.4. Bình chƣa- lọc hút ẩm  Nhiệm vụ Giúp lọc các tạp chất có trong môi chất, làm cho môi chất tinh khiết hơn. Hình 1.9 Bình chứa – lọc hút ẩm ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- 07/2015 GVHD: ThS LÝ VĂN TRUNG  Cấu tạo 1- đƣờng môi chất vào 2- lƣới lọc môi chất 3- phin hút ẩm 4- Môi chất ra 5- Đƣờng ống môi chất ra 6- mắt quan sát môi chất Hình 1.10: Vị trí và cấu tạo của bình chứa – lọc hút ẩm Bình lọc và hút ẩm có vỏ bọc bằng kim loại, bên trong có lƣới lọc và túi chứa chất khử ẩm (disecant) chất khử ẩm là một vật liệu có đặc tính hút ẩm lẫn trong môi chất rất tốt nhƣ oxit nhôm, silica alumina và chất silicagel.  Nguyên lý hoạt động Sau khi môi chất đi qua giàn nóng sẽ đi vào bình chứa bằng đƣờng ống 1. Sau khi vào bình chứa môi chất đi qua tấm phin lọc 3, lúc này môi chất sẽ đƣợc hút ẩm. Môi chất tiếp tục đi qua lƣới lọc có lỗ xốp của sillicagal có đƣờng kính 3 Ao, cho phép ga có đƣờng kính phân tử 2,5 Ao và dầu có đƣờng kính phân tử 4 Ao qua và hút giữ lại nƣớc có đƣờng kính phân tử 3 Ao. Sau khi đã đƣợc hút ẩm và lọc các tạp chất, môi chất theo đƣờng ống 4 tới ống 5 đi ra ngoài. 1.2.5.Van tiết lƣu  Chức năng Sau khi đi qua bình chứa tách ẩm, môi chất lỏng có nhiệt độ, áp suất cao đƣợc phun ra từ lỗ tiết lƣu. Kết quả làm môi chất giản nở nhanh và biến môi chất thành hơi sƣơng có áp suất thấp và nhiệt độ thấp. Van tiết lƣu phối hợp với cảm biến nhiệt độ điều chỉnh đƣợc lƣợng mối chất cho giàn nhiệt theo tải nhiệt một cách tự động. Giảm áp suất môi chất sau khi đi qua van tiết lƣu.  Cấu tạo và vị trí của van tiết lƣu trên hệ thống điều hòa. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- 07/2015 GVHD: ThS LÝ VĂN TRUNG Hình 1.11 Vị trí van tiết lưu trên hệ thống lạnh Van tiết lƣu đƣợc lắp giữa bình lọc và bộ bay hơi.  Cấu tạo Hình 1.12 Cấu tạo van tiết lưu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- 07/2015 GVHD: ThS LÝ VĂN TRUNG  Nguyên lý hoạt động - Khi tải nhiệt tăng, nhiệt độ tại giàn ra của giàn lạnh tăng. Điều này làm nhiệt truyền đến hơi chắn trên màn chắn trên màng tăng, vì thế hơi chắn đó dãn ra. Màn chắn di chuyển sang phía bên tay trái, làm thanh cảm nhiệt độ và đầu của kim van nén lò xo. Lỗ tiết lƣu mở ra cho một lƣợng lớn môi chất vào trong giàn lạnh. Điều này làm tăng lƣu lƣợng môi chất tuần hoàn trong hệ thống lạnh, bằng cách đó làm tăng khả năng làm lạnh trong hệ thống. Hình 1.13 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van tiết lưu kiểu hộp( khi tải cao) - Khi nhiệt độ tải nhiệt nhỏ, nhiệt độ tại của ra của giàn lạnh giảm. Điều đó làm cho nhiệt truyền đến hơi chắn trên màng giảm nên hơi môi chất co lại. Màng di chuyển về phía phải, làm thanh cảm ứng nhiệt và đầu của kim van đẩy sang phía phải bởi lò xo. Lỗ tiết lƣu đóng bớt lại, nên môi chất tuần hoàn trong hệ thống giảm, bằng cách đó làm giảm mức độ lạnh trong hệ thống. Hình 1.14 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van tiết lưu kiểu hộp( khi tải thấp) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- 07/2015 GVHD: ThS LÝ VĂN TRUNG 1.2.6. Bộ bay hơi  Chức năng Giàn lạn làm bay môi chất ở dạng sƣơng sau khi qua van dãn nở có nhiệt độ và áp suất thấp và làm lạnh không khí xung quanh nó. Môi chất sau khi qua van tiết lƣu làm áp suất giảm nhanh, nhiệt truyền từ thể lỏng sang thể khí này. Môi chất lạnh đƣợc dẫn đến giàn lạnh nhờ các ống xếp thành hình chữ U cùng với các cách tản nhiệt. Tại đây, nhiệt độ thấp của giàn lạnh đƣợc dẫn ra ngoài rngoài bởi quạt của giàn lạnh. Hình 1.15 Giàn lạnh trên mô hình hệ thống điều hòa không khí  Cấu tạo Bộ bốc hơi đƣợc cấu tạo bằng một ống kim loại (5) dài uốn cong chữ U đi xuyên qua vô số các la mỏng tản nhiệt(3). Các lá mỏng hút nhiệt đƣợc bám sát tiếp xúc hoàn toàn quanh ống dẫn môi chất lạnh. Cửa vào của môi chất đƣợc bố trí bên dƣới còn cửa ra bố trí bên trên bộ bốc hơi. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- 07/2015 GVHD: ThS LÝ VĂN TRUNG Một quạt điện lồng sóc đƣợc đặt sau giàn lạnh thổi không khí xuyên qua giàn lạnh đƣa khí mát ra ngoài. Hình 1.16 Cấu tạo (bộ bốc hơi) giàn lạnh 1- Cửa dẫn môi chất vào 2- Cửa dẫn môi chất ra 3-Cánh tản nhiệt 4- Luồng khí lạnh 5- Ống dẫn môi chất 6- Luồng khí nóng  Nguyên lý hoạt động Trong quá trình hoạt động, bên trong bộ bốc hơi xảy ra hiện tƣợng sôi và bốc hơi của môi chất lạnh. Quạt gió sẽ thổi luồng không khí qua giàn lạnh, không khí đó đƣợc làm mát và đƣợc đƣa vào trong xe. Bộ bốc hơi còn có chức năng hút ẩm, chất ẩm sẽ ngƣng tụ thành nƣớc và đƣợc hứng đƣa ra bên ngoài. 1.2.7. Hệ thống đƣờng ống cao áp và thấp áp  Chức năng: Dẫn môi chất đến các bộ phận của hệ thống. Trong hệ thống lạnh trên oto có 2 đƣờng ống chính và cũng đƣợc phân thành 2 nhánh riêng. - Nhánh có áp suất thấp đƣợc giới hạn bởi phần môi chất sau van tiết lƣu và cửa vào của máy nén. Đƣờng ống này có đƣờng kính lớn và lạnh khi hệ thống hoạt động. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- 07/2015 GVHD: ThS LÝ VĂN TRUNG - Nhánh có áp suất cao đƣợc giới hạn bởi phần môi chất ngay trƣớc van tiết lƣu và cửa ra của máy nén. Đƣờng ống này có đƣờng kính nhỏ hơn nhánh trên và có nhiệt độ cao hơn. Hình 1.17: Đường ống trong hệ thống lạnh Ở trong khoảng nhiệt độ 25 - 30 áp suất trong 2 nhánh nằm trong khoảng: - Nhánh áp suất thấp: 147.1 – 294.2 kPa (21.3 – 42.7 psi ) - Nhánh áp suất cao: 1372.9 – 1863.3 kPa (199.1 – 270.2 psi)  Cấu tạo ống dẫn 1- lớp chịu lực bằng polyeste 2- Lớp cao su chịu giản nở 3- Lớp cao su phía trong 4- Lớp nhựa ( nylon) Hình 1.18 : Cấu tạo của ống dẫn ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- 07/2015 GVHD: ThS LÝ VĂN TRUNG 1.2.8. Măt gas Mắt gas cho phép quan sát dòng chảy của môi chất lạnh trong hệ thống lạnh. Nó dùng để kiểm tra mức độ điền đầy của dòng chảy. Hình 1.19: Mắt gas trên hệ thống  Cấu tạo mắt gas Hình 1.20 Cấu tạo mắt gas và kiểm tra tình trạng dòng chảy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- 07/2015 GVHD: ThS LÝ VĂN TRUNG 1.2.9. Quạt trong hệ thống lạnh  Chức năng: Quạt giàn lạnh có tác dụng thổi luồng không khí xuyên qua giàn lạnh. Hình 1.21: Cấu tạo của quạt làm mát giàn lạnh (kiểu lông sóc) 1.2.10. Đồng hồ đo áp suất  Chức năng: Đo áp suất của môi chất để kiểm tra tình trạng làm việc của hệ thống. Phía áp cao: 1,6-1,8 MPa (16,3-18,4 kgf/ ) Phía áp thấp: 0,15-0,25MPa (1,5-2,5 kgf/ Hình 1.22 Đồng hồ đo áp suất ) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- 07/2015 GVHD: ThS LÝ VĂN TRUNG PHẦN B: THỰC HÀNH CHƢƠNG 2 THIẾT KẾ KHUNG TRÊN PHẦN MỀM, KIỂM NGHIỆM BỀN VÀ THỰC TẾ 2.1 Thiết kế khung mô hình Qua khảo sát một số mô hình trên khoa và sự hƣớng dẫn của giáo viên hƣớng dẫn Th.S Lý Văn Trung, chúng tôi đƣa ra kích thƣớc sơ bộ của tổng thể mô hình. 2.1.1 Kích thƣớc cơ bản của khung - Chiều dọc: 90 cm - Chiều Chiều ngang; 90 cm - cao tính từ mặt bàn: 45 cm - Chiều cao chân khung: 65 cm - Các kích thƣớc phụ khác vừa đủ cho thiết bị đặt vào và thêm phần khoảng trống để dễ đi đƣờng ống gas va hệ thống dây điện. 2.1.2 Vẽ khung mồ hình trên phần mềm SOLIDWORKS Khởi động phần mềm => chọn Part=> chọn Sketch=> chọn mặt Plane=> chọn lệnh Sketch=>Feature thao tác 3D đùn khối. Hình 2.1 Giao diện khi khởi động của Solidworks ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- 07/2015 GVHD: ThS LÝ VĂN TRUNG Hình 2.2 Chọn mặt phẳng trrong Part Xuất hiện giao diện vẽ của Solidworks, chọn mặt phẳng muôn vẽ và click vào chế độ Sketch để bắt đầu vẽ trên mặt phẳng đó Hình 2.3 Giao diện chính của chế độ Part Sketch ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP- 07/2015 GVHD: ThS LÝ VĂN TRUNG Ta vẽ biên dạng hình trên mặt phẳng 2D dùng các lệnh trên thanh menu vẽ ghi kích thƣớc theo kích thƣớc định trƣớc. Hình 2.4 Giao diện Features Sau khi vẽ 2D trên Sketch ta chuyển sang Features thực hiện lệnh đùn khối 3D 2.1.3 Mô phỏng 3D khung mô hình và xuất bản vẽ Hình 2.5 Thiết kế chân cho mô hình