Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống làm mát (Mã mô đun: MĐ 30) là tài liệu đào tạo chuyên môn nghề thuộc chương trình đào tạo nghề Sửa chữa động cơ tàu thủy ở trình độ Trung cấp, do tập thể giảng viên Trường Cao đẳng Cơ giới (trực thuộc Bộ Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn) biên soạn dưới sự chủ biên của tác giả Hồ Trọng Hỷ, ban hành vào tháng 12 năm 2022 tại Quảng Ngãi. Trong cấu trúc chương trình khung gồm 83 tín chỉ với tổng thời lượng 1920 giờ, mô đun MĐ 30 thuộc khối các môn học và mô đun chuyên môn nghề (chiếm 56 tín chỉ / 1425 giờ). Mô đun có tổng thời lượng 45 giờ (trong đó gồm 9 giờ lý thuyết, 32 giờ thực hành/thí nghiệm/bài tập và 4 giờ kiểm tra), được bố trí giảng dạy sau các môn học cơ sở và chuyên môn như Vẽ kỹ thuật (MH 07), Vật liệu cơ khí (MH 09), Dung sai và đo lường kỹ thuật (MH 10), Động cơ Diesel tàu thủy 1 (MH 18), Công nghệ sửa chữa (MH 20), Tháo động cơ Diesel tàu thủy (MH 23) và Sửa chữa hệ thống bôi trơn (MĐ 29).

Mục tiêu học tập của giáo trình được xác định cụ thể theo 3 nhóm chuẩn đầu ra:

  • Kiến thức: Trình bày chuẩn xác nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật, phân loại, cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát và các chi tiết thành phần trên động cơ tàu thủy và động cơ đốt trong (A1, A2).
  • Kỹ năng: Thực hiện thành thạo quy trình tháo lắp, kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống làm mát theo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật; sử dụng chính xác các dụng cụ chuyên dụng, dụng cụ đo kiểm và đồ gá tháo lắp (B1, B2).
  • Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Chấp hành nghiêm ngặt quy trình kỹ thuật, quy phạm an toàn lao động trong nghề sửa chữa tàu thủy; rèn luyện tác phong kỷ luật, cẩn thận và tỉ mỉ (C1, C2).

Giáo trình được thiết kế theo cấu trúc bài học tích hợp, tiếp cận từ cơ sở lý thuyết nhiệt động lực học đến quy trình bảo dưỡng định kỳ và các phương pháp chẩn đoán sự cố thực tế tại xưởng cơ khí tàu thủy.

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình phân chia thành 4 bài học chính với tiến trình từ cấu tạo nguyên lý, quy trình tháo lắp, bảo dưỡng định kỳ đến kỹ thuật chẩn đoán sự cố:

  1. Bài 1: Tháo, bảo dưỡng và sửa chữa bộ làm mát (MĐ 30-01; 10 giờ: 2 lý thuyết / 8 thực hành):

    • Giới thiệu cân bằng nhiệt trong động cơ: Hệ thống làm mát có nhiệm vụ giải phóng lượng nhiệt từ 18% đến 21% tổng nhiệt lượng sinh ra do đốt cháy nhiên liệu, bảo vệ các chi tiết tiếp xúc trực tiếp với khí cháy ở nhiệt độ 400–500°C (nắp xy lanh, đỉnh piston, xupap xả, vòi phun) và duy trì độ nhớt dầu bôi trơn.
    • Phân loại hệ thống: Hệ thống làm mát bằng không khí (dẫn động quạt gió qua dây đai trục khuỷu, các cánh tản nhiệt và tấm hướng gió) và hệ thống làm mát bằng nước (đối lưu tự nhiên hoặc cưỡng bức; tuần hoàn hở xả trực tiếp ra môi trường nước và tuần hoàn kín qua két làm mát).
    • Cấu tạo và nguyên lý các bộ phận: Bơm nước ly tâm (động cơ ZIL 130 với trục thép carbon, 2 ổ bi cầu, cánh bơm chất dẻo, tổ chức làm kín bằng phớt cao su, đệm gỗ phíp, lò xo côn); Két làm mát (khoang nước nóng, ống dẫn, cánh tản nhiệt, khoang nước nguội); Van hơi – không khí tại nắp két nước (van xả hơi nước và van hút không khí nối ống thông hơi); Quạt gió (các kiểu dẫn động: dây đai, khớp nối thủy lực điều khiển bằng van trượt 3 chế độ, dẫn động điện và dẫn động thủy lực điều khiển điện tử); Van hằng nhiệt (cấu tạo hộp xếp chứa chất giãn nở gồm 1/3 rượu etylic và 2/3 nước, điều chỉnh đóng mở dòng nước về bơm hoặc két tản nhiệt ở dải nhiệt độ 80–90°C).
    • Quy trình tháo lắp: Trình tự tháo lắp bơm nước, cánh quạt, bộ ổn nhiệt (mô-men xiết bu-lông cút nước 120 kg.cm trên động cơ TOYOTA 1RZ, 2RZ), tháo lắp nắp két nước và ép vòng gioăng xếp nếp đạt chiều cao tiêu chuẩn 8,4–8,8 mm bằng khối hướng dẫn chuyên dụng.

  2. Bài 2: Bảo dưỡng và sửa chữa bơm nước (MĐ 30-02; 15 giờ: 3 lý thuyết / 10 thực hành / 2 kiểm tra):

    • Thông số kỹ thuật bảo dưỡng: Hệ thống tuần hoàn cưỡng bức dung tích 45L; van điều nhiệt loại van phụ ở dưới và bi sáp (nhiệt độ mở 80–84°C, độ nâng van $\ge 10\text{ mm}$ ở 95°C); áp suất kiểm tra nắp két nước 98 kPa ($1\text{ kgf/cm}^2$); áp suất mở van 34–64 kPa ($0,35–0,65\text{ kgf/cm}^2$).
    • Kỹ thuật bảo trì: Bơm mỡ ổ bi định kỳ qua vú mỡ; điều chỉnh độ võng dây curoa chữ V dưới lực ấn 98 N / 10 kgf (độ võng puly quạt - puly đệm: 7–12 mm; puly quạt - puly trục khuỷu: 25–35 mm; puly máy phát - puly bơm nước: 17–22 mm); quy trình căng curoa bằng cách dịch chuyển máy phát điện.
    • Phương pháp xúc rửa hệ thống: Xúc rửa bằng dòng nước áp suất cao ($4\text{ kg/cm}^2$) ngược chiều tuần hoàn; xúc rửa bằng phương pháp tuần hoàn nước nóng ở nhiệt độ 70–80°C không tải; xúc rửa bằng dung dịch hóa chất phân loại theo vật liệu thân máy (Hợp kim nhôm: nước xà phòng 24 g/lít ngâm 10–12 giờ hoặc dung dịch $\text{Na}_2\text{PO}_4$ 100 g/lít ngâm 48–72 giờ; Hợp kim gang: dung dịch $\text{NaOH}$ 0,2–0,8 g/lít hoặc $\text{KOH}$ 30–100 g/lít pha dầu hỏa ngâm 10–12 giờ). Sử dụng chất làm mát chuyên dụng TOCO-40, TOCO-65 (động cơ KAMAZ) hoặc pha phụ gia 0,15% hỗn hợp ($\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$, $\text{Na}_2\text{PO}_4$, $\text{NaNO}_2$) cho nước cứng.

  3. Bài 3: Kiểm tra, điều chỉnh van điều tiết nhiệt độ nước (MĐ 30-03; 5 giờ: 1 lý thuyết / 4 thực hành):

    • Đánh giá thông số hoạt động của phần tử cảm biến nhiệt độ hộp xếp/bi sáp.
    • Kiểm tra nhiệt độ bắt đầu mở van và hành trình mở hoàn toàn của van hằng nhiệt để phân chia đường nước đi tắt về bơm và đường nước chính qua két tản nhiệt.

  4. Bài 4: Xử lý sự cố hệ thống làm mát (MĐ 30-04; 15 giờ: 3 lý thuyết / 10 thực hành / 2 kiểm tra):

    • Chẩn đoán tiếng gõ và tiếng ồn: Sử dụng thiết bị que dò và tai nghe định vị tiếng ồn tại ổ bi bơm nước, trục cánh bơm cong, puly nứt hoặc cánh quạt gió cong vênh.
    • Chẩn đoán sự cố nhiệt độ và chất lượng nước: Nguyên nhân động cơ quá nhiệt ($>90^\circ\text{C}$ do tắc két, kẹt van hằng nhiệt, chùng curoa) hoặc lâu nóng; nguyên nhân nước làm mát biến chất, nhiễm dầu bôi trơn do nứt nắp máy.
    • Kiểm tra độ kín: Đưa khí nén áp suất 0,1–0,2 MPa vào hệ thống két nước, theo dõi độ giảm áp trên đồng hồ đo; tiêu chuẩn xác định rò rỉ khi áp suất giảm 0,01–0,015 MPa trong khoảng thời gian từ 6 đến 10 giây.
flowchart TD
    A["Bài 1: Cấu tạo & Tháo lắp hệ thống"] --> B["Bài 2: Bảo dưỡng & Xúc rửa hệ thống"]
    B --> C["Bài 3: Kiểm tra & Điều chỉnh van hằng nhiệt"]
    C --> D["Bài 4: Chẩn đoán & Xử lý sự cố kỹ thuật"]

Kiến thức nền tảng được xây dựng

  • Nguyên lý cân bằng nhiệt và truyền nhiệt động cơ đốt trong: Thiết lập cơ sở truyền nhiệt qua vách kim loại của áo nước làm mát, cân bằng trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bức nhằm giữ nhiệt độ nước ổn định ở mức 70–80°C (động cơ xăng), 80–90°C (động cơ Diesel) và 90–100°C (động cơ đời mới).
  • Nguyên lý thủy lực và khí động học: Cấu trúc tăng áp suất nước ly tâm qua guồng cánh bơm, sự đối lưu dòng khí cưỡng bức qua quạt hút kết hợp cánh tản nhiệt dạng ống và gợn sóng.
  • Tiêu chuẩn dung sai và lắp ghép cơ khí: Xác định các giới hạn mài mòn và khe hở lắp ghép định danh (độ rơ puly - trục bơm: 0,05–0,08 mm trên đường kính cơ bản 25 mm; độ rơ trục bơm - chong chóng: 0,03–0,06 mm trên đường kính cơ bản 11,8 mm; khe hở quạt - vành che: $\ge 3\text{ mm}$).

Kỹ năng phát triển

  • Kỹ năng kỹ thuật cơ khí (Technical skills): Thao tác chuẩn xác các dụng cụ tháo lắp chuyên dùng (vam lôi bánh răng, dụng cụ ép lò xo, đồ gá ép gioăng xếp nếp nắp két); kỹ thuật pha chế hóa chất súc rửa cặn vôi và xử lý nước làm mát; kỹ năng căn chỉnh độ căng dây đai curoa chữ V.
  • Kỹ năng đo kiểm và phân tích (Analytical skills): Sử dụng thiết bị đo áp suất khí nén để đánh giá độ kín khít; kiểm tra nhiệt độ mở và độ nâng van hằng nhiệt; đo đạc độ rơ cơ khí của các cụm trục quay.
  • Kỹ năng thực hành chẩn đoán (Practical competencies): Nhận biết và định vị tiếng gõ bất thường trong cụm ổ bi bơm nước, phát hiện hư hỏng nắp máy qua màu sắc và tạp chất lẫn trong nước làm mát.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình được xây dựng theo phương pháp dạy học tích hợp (Integrated Vocational Teaching), kết hợp đồng bộ giữa truyền tải lý thuyết kỹ thuật và rèn luyện kỹ năng thực hành thao tác tại xưởng máy:

  • Phương pháp đối với giảng viên:

    • Áp dụng các phương pháp giảng dạy tích cực: Nêu vấn đề, thuyết trình ngắn kết hợp trình chiếu hình ảnh cấu tạo, sơ đồ nguyên lý và video kỹ thuật.
    • Tổ chức thị phạm thao tác mẫu tại xưởng thực hành: Giảng viên thực hiện mẫu các thao tác tháo lắp bơm nước, ép gioăng két nước, cân chỉnh curoa và uốn nắn sai sót trực tiếp cho học viên tại trạm máy.
    • Sử dụng mô hình cắt bổ, thiết bị dạy học trực quan và học cụ mô phỏng hệ thống làm mát động cơ ô tô – tàu thủy.

  • Phương pháp đối với học viên:

    • Nghiên cứu tài liệu giáo trình và bài giảng trước buổi học.
    • Làm việc nhóm từ 2 đến 3 người: Phân công nhóm trưởng, cùng thực hiện quy trình tháo lắp, đo đạc thông số kỹ thuật, ghi chép biên bản kiểm tra và lập báo cáo kỹ thuật sau mỗi bài học.
    • Tự rèn luyện kỹ năng tư duy phân tích sự cố dựa trên phương pháp loại trừ dần khi chẩn đoán tiếng ồn và hiện tượng quá nhiệt.

  • Phương pháp đánh giá kết quả học tập (theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH):

    • Đánh giá quá trình (Trọng số 40%): Gồm điểm kiểm tra thường xuyên hệ số 1 (vấn đáp, hỏi miệng, thuyết trình sau 10 giờ học - đánh giá chuẩn A1, C1, C2) và 3 bài kiểm tra định kỳ hệ số 2 (viết và thực hành thao tác sau 20 giờ học - đánh giá chuẩn A2, B1, C1, C2).
    • Đánh giá kết thúc môn học (Trọng số 60%): Thi vấn đáp kết hợp thực hành trên mô hình hoặc cụm động cơ thực tế sau 45 giờ học (đánh giá tổng hợp chuẩn A1, A2, B1, B2, C1, C2).
    • Thang điểm đánh giá: Thang điểm 10, làm tròn đến một chữ số thập phân. Học viên bắt buộc phải tham dự tối thiểu 70% tổng thời lượng mô đun; nếu vắng trên 30% số giờ tích hợp sẽ không được dự thi kết thúc môn và phải học lại.

Điểm nổi bật và cập nhật

  • Cập nhật các giải pháp điều khiển quạt làm mát hiện đại: Giáo trình phân tích cụ thể 4 phương thức dẫn động quạt gió từ cơ khí truyền thống đến điện tử: Dẫn động dây đai (động cơ ZMZ 66/53, D20), khớp nối thủy lực điều khiển van trượt 3 vị trí (mở hoàn toàn, đóng hoàn toàn, tự động theo nhiệt độ), quạt động cơ điện 3 cấp tốc độ, và hệ thống quạt thủy lực điều khiển điện tử vô cấp thông qua máy tính điều chỉnh lượng dầu vào motor thủy lực.
  • Tiêu chuẩn hóa quy trình xử lý hóa chất và môi chất làm mát: Bổ sung các chỉ dẫn cụ thể về nồng độ dung dịch tẩy rửa hóa học phân tách theo kim loại màu (hợp kim nhôm) và kim loại đen (hợp kim gang); hướng dẫn pha chế chất phụ gia 3 thành phần ($\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$, $\text{Na}_2\text{PO}_4$, $\text{NaNO}_2$) nồng độ 0,15% để làm mềm nước cứng; quy chuẩn hóa chất làm mát chuyên dụng chống đông TOCO-40 và TOCO-65 (động cơ KAMAZ).
  • Tính thực tiễn qua các dòng động cơ cụ thể: Giáo trình xây dựng các bài tập thực hành dựa trên thông số kỹ thuật thực tế của các dòng động cơ phổ biến như ZIL 130, TOYOTA (1RZ, 2RZ), KAMAZ, cung cấp đầy đủ các giá trị mô-men xiết bu-lông, độ võng đai và áp suất thử nghiệm tiêu chuẩn.

Đối tượng sử dụng giáo trình

  • Học sinh, sinh viên: Phục vụ trực tiếp cho người học trình độ Trung cấp nghề Sửa chữa động cơ tàu thủy và các chuyên ngành kỹ thuật liên quan như Sửa chữa máy tàu thủy, Công nghệ ô tô, Cơ khí động lực.
  • Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các môn học cơ sở gồm Cơ kỹ thuật (MH 08), Vật liệu cơ khí (MH 09), Dung sai và đo lường kỹ thuật (MH 10), An toàn lao động (MH 11), cùng các mô đun chuyên môn tiền đề gồm Động cơ Diesel tàu thủy 1 (MH 18), Công nghệ sửa chữa (MH 20), Tháo động cơ Diesel tàu thủy (MH 23), Sửa chữa chi tiết tĩnh/động (MĐ 24, MĐ 25) và Sửa chữa hệ thống bôi trơn (MĐ 29).
  • Giảng viên và cán bộ kỹ thuật: Dùng làm tài liệu tham khảo chính thức để biên soạn giáo án tích hợp, thiết kế bài tập thực hành xưởng, lập phiếu hướng dẫn công việc và xây dựng ngân hàng đề kiểm tra tay nghề.
  • Thợ máy và kỹ thuật viên xưởng sửa chữa: Sử dụng làm tài liệu tra cứu các bảng tiêu chuẩn khe hở lắp ghép, áp lực thử kín két nước, nồng độ pha chế dung dịch tẩy rửa cáu cặn và quy trình xử lý sự cố tại các cơ sở bảo dưỡng phương tiện thủy.

Câu hỏi thường gặp

  1. Giáo trình này phù hợp với chương trình đào tạo nào?
    Giáo trình được thiết kế chuyên biệt cho mô đun MĐ 30 trong chương trình khung đào tạo nghề Sửa chữa động cơ tàu thủy ở trình độ Trung cấp theo chuẩn của Bộ Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn và Tổng cục Giáo dục nghề nghiệp.

  2. Người học cần hoàn thành những môn học nào trước khi học mô đun này?
    Học viên cần học xong các môn cơ sở về Đo lường cơ khí, Cơ kỹ thuật, Vật liệu, An toàn lao động và các mô đun chuyên môn trước đó như MH 18 (Động cơ Diesel), MH 23 (Tháo động cơ), MĐ 24–MĐ 29 (Sửa chữa các cơ cấu và hệ thống bôi trơn).

  3. Cơ cấu thời lượng giữa lý thuyết và thực hành được phân bổ như thế nào?
    Tổng thời lượng của mô đun là 45 giờ, trong đó thực hành chiếm tỷ trọng chính với 32 giờ (71,1%), lý thuyết chiếm 9 giờ (20%) và kiểm tra định kỳ chiếm 4 giờ (8,9%).

  4. Làm thế nào để học tập và tiếp thu tốt các nội dung trong giáo trình?
    Học viên cần chủ động đọc trước tài liệu lý thuyết, nắm vững nguyên lý hoạt động của van hằng nhiệt và chu trình tuần hoàn nước, tham gia tích cực vào các buổi thực hành nhóm tại xưởng, tuân thủ đúng quy trình an toàn tháo lắp và ghi nhớ các trị số dung sai tiêu chuẩn.

  5. Giáo trình tham khảo từ các nguồn tài liệu học thuật nào?
    Giáo trình trích dẫn và đối chiếu thông tin từ:

    • Tập bài giảng thực hành tại xưởng thực hành sửa chữa máy tàu thủy (Trường Cao đẳng Hàng hải I).
    • Cấu tạo ô tô (Trương Mạnh Hùng, 2011, NXB Đại học Giao thông Vận tải).
    • Giáo trình Nguyên lý động cơ đốt trong (GS.TS Nguyễn Tất Tiến, 2011, NXB Giáo dục).
    • Động cơ đốt trong (Phạm Minh Tuấn, 2006, NXB Khoa học và Kỹ thuật).

Kết luận

Giáo trình Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống làm mát (MĐ 30) do Trường Cao đẳng Cơ giới ban hành năm 2022 đóng vai trò cung cấp kiến thức nền tảng về nhiệt động cơ và quy trình kỹ thuật sửa chữa hệ thống làm mát động cơ thủy. Lộ trình học tập của mô đun tạo bước đệm trực tiếp để người học tiếp thu các mô đun chuyên sâu tiếp theo trong chương trình đào tạo như Sửa chữa hệ thống khởi động và đảo chiều (MĐ 31), Lắp ráp tổng thành động cơ Diesel (MĐ 35), Vận hành động cơ Diesel tàu thủy (MĐ 36) và Thực tập sản xuất tại doanh nghiệp đóng tàu (MĐ 40).