thiết kế kỹ thuật hệ thống nhiên liệu phục vụ phòng khảo nghiệm động cơ bộ môn động lực khoa cơ khí

Để theo kịp thời đại công nghệ, những năm gần đây Đảng ủy và ban giám hiệu nhà trường Đại học Thủy sản đã không ngừng nâng cao chất lượng dạy và học đồng thời không ngừng trang bị các tr

LỜI NÓI ĐẦU

Trong xu thế hiện nay, nền kinh tế thị trường việc nâng cao chất lượng công nghệ đóng vai trò quan trọng Nó quyết định sự thành đạt của công ty, tổ chức sản xuất Để đạt được mục đích ấy đòi hỏi phải có những con người hiện đại làm chủ được mọi công nghệ và nơi sản sinh ra những con người đó là các trường đại học, cao đẳng, trung học chuyên nghiệp và các trường dạy nghề

Để theo kịp thời đại công nghệ, những năm gần đây Đảng ủy và ban giám hiệu nhà trường Đại học Thủy sản đã không ngừng nâng cao chất lượng dạy và học đồng thời không ngừng trang bị các trang thiết bị hiện đại cho các phòng thí nghiệm.Hiện nay nhà trường có kế hoạch trang bị cho Bộ môn Động lực Khoa Cơ khí một phòng khảo nghiệm nhằm nâng cao chất lượng đào tạo của sinh viên trong ngành này ngay tại khu nhà thí nghiệm mới xây

Để đáp lại sự quan tâm của nhà trường đối với Bộ môn, Bộ môn Động lực đã

giao cho tôi thực hiện đề tài: “ Thiết kế kỹ thuật hệ thống nhiên liệu phục vụ phòng khảo nghiệm động cơ Bộ môn Động lực Khoa Cơ khí”

Trong thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót vì vậy tôi rất mong nhận được sự góp ý của quí Thầy cùng các bạn

Tôi xin chân thành cảm ơn các phòng, ban trong nhà trường cùng các bậc đàn anh đã hỗ trợ tôi hoàn thành đề tài này Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn

Thầy Th.s Mai Sơn Hải đã theo sát, hướng dẫn tận tình tôi khi thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Xuân Thủy

Chương 1 KHÁI QUÁT VỀ PHÒNG KHẢO NGHIỆM

1.1.2 Chức năng

Đặc trưng chủ yếu của phòng khảo nghiệm là tiến hành đo đạc các thông số

kỹ thuật của máy sau khi chế tạo hoặc sửa chữa lớn Chính vì vậy mà chức năng của phòng khảo nghiệm là xây dựng các đường đặc tính của máy dựa trên những thông

số đã đo được.Những thông số được đo đạc cụ thể là:

- Công suất động cơ

- Mômen tải động cơ

- Chế độ nhiệt của hệ thống làm mát

- Chế độ nhiệt hệ thống bôi trơn

- Suất tiêu hao nhiên liệu

- Mức tiêu hao dầu bôi trơn

- Hệ số nạp không khí

- Thành phần khí xả Qua những thông số kể trên tuỳ vào điều kiện yêu cầu mà ta có thể xác lập cho máy những thông số cụ thể mà ta có thể áp dụng vào nhằm mục đích khai thác tối

đa hiệu quả sử dụng máy

Mặt khác phòng khảo nghiệm còn có chức năng nâng cao khả năng kiến thức

về động cơ của người vận hành nó sau mỗi lần sửa chữa hoặc với loại máy mới từ

đó có thể phát huy một cách tối đa về kỹ năng của mình khi vận hành máy

1.2 PHÒNG KHẢO NGHIỆM ĐỘNG CƠ CỦA HÃNG AVL 1.2.1 Bố trí chung của phòng khảo nghiệm

Hình 1.1 Phòng khảo nghiệm động cơ của hãng AVL

Hình 1.2 Sơ đồ bố trí thiết bị của phòng khảo nghiệm của hãng AVL

Trong đó:

1: Phòng thử (cô lập) 11: Thiết bị bảo vệ trục 2: Sàn 12: Phanh điện (tải) 3: Cửa phòng động cơ 13:Cần mang cáp điện của các thiết bị đo 4: Cửa phòng kiểm tra 14: Bộ thổi gió với thiết bị đo 442

5: Cửa sổ quan sát 15: Bộ hút gió với thiết bị đo 415 6: Động cơ với hệ thống giá đỡ 16: Ống tiêu âm, giảm tốc

7: Bộ ổn nhiệt dầu bôi trơn 554 17: Hệ thống CVS (kiểm tra khí xả) 8: Bộ điều khiển nhiệt nước làm mát 18: Hệ thống kiểm tra PUMA 9: Bộ đo mức tiêu thụ nhiên liệu 19: Bảng điều khiển

10: Bộ tiêu âm Qua sơ đồ ta nhận thấy rằng trang thiết bị của phòng khảo nghiệm của hãng được bố trí theo hướng có lợi cho sức khỏe của người vận hành Theo đó phòng thử động cơ được bố trí biệt lập với các thiết bị đo đảm bảo trong quá trình đo các thiết

bị không bị ảnh hưởng bởi động cơ Đồng thời phòng kiểm tra sự hoạt động của các thiết bị và phòng điều khiển cũng được bố trí riêng rẽ đảm bảo tới mức tối đa về tác hại của các thiết bị đến con người

Các thiết bị đo được sử dụng trong quá trình đo đạc, khảo nghiệm hầu hết đã được tự động hóa (sử dụng các bộ vi xử lí) Thông tin về các thông số đo được sẽ được truyền về phòng điều khiển qua tín hiệu điện và được giả mã bằng máy tính

1.2.2 Bố trí hệ thống nhiên liệu

Hình 1.3 Sơ đồ tổng quát của hệ thống nhiên liệu

Trong hệ thống này nhiên liệu được cấp vào thiết bị đo kiểm 733S từ đây nhiên liệu được cấp vào động cơ, lượng dầu hồi sẽ được trở lại thiết bị đo kiểm

Dựa vào lượng nhiên liệu tiêu thụ trong thiết bị đo 733S mà thiết bị mã hóa các thông tin truyền tín hiệu điện đến máy tính và được giả mã để biết lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ

Sự hoạt động của thiết bị đo kiểm 733S được thể hiện trong sơ đồ sau:

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý của thiết bị đo mức tiêu hao nhiên liệu 733S

Nguyên lý hoạt động:

Nhiên liệu sau khi đã qua lọc và van khóa được chia làm nhiều ngả khác nhau Tùy vào từng trường hợp cụ thể mà các van điện từ mở các cửa van tương ứng theo đó nhiên liệu sẽ đi qua các van mà đi vào những vị trí xác lập sẵn

1.3 PHÒNG KHẢO NGHIỆM ĐỘNG CƠ BỘ MÔN ĐỘNG LỰC 1.3.1 Hiện trạng

Để đáp ứng nhu cầu phát triển ngành Thủy sản nói chung và Bộ môn Động lực nói riêng, được sự quan tâm của nhà trường hiện nay trường đã bố trí xây dựng phòng khảo nghiệm động cơ trong khuôn viên trường cụ thể là khu thí nghiệm mới xây dựng

Phòng khảo nghiệm nằm trong phạm vi phòng rộng 48m2 với chiều dài 8m chiều rộng 6m

Trang thiết bị được trang bị cho phòng khảo nghiệm hiện có như sau:

- Động cơ khảo nghiệm mẫu Hãng sản xuất: YANMAR Kiểu, loại : 6HA – HTE Công suất danh nghĩa: 180 ML Tốc độ quay danh nghĩa: 1900 rpm (vg/ph)

Số xy – lanh: 6

Bố trí xy – lanh: Một hàng, thẳng đứng Kiểu loại buồng đốt: Thống nhất

Hệ thống nhiên liệu: Vòi phun trực tiếp

Hệ thống làm mát: 2 vòng tuần hoàn, cưỡng bức

Hệ thống bôi trơn : Carter ướt

Hệ thống khởi động: DC 24V

Hệ thống tăng áp: Turbine khí xả Động cơ do hãng Yanmar tặng nhà trường năm 2001

- Thiết bị mang tải trong quá trình đo đạc được trang bị cho phòng khảo nghiệm là phanh thủy lực co thông số sau:

Kiểu loại : E4 Công suất tối đa: 650 ML Khối lượng: 500 kg Ngoài ra còn có sản phẩm thử nghiệm của các Thầy giáo trong bộ môn là thiết

bị đo mức tiêu hao nhiên liệu kiểu khối lượng (cân) Tuy nhiên trong quá trình thiết

kế lắp đặt còn có một số sai sót nên độ chính xác của thiết bị không cao và chỉ áp dụng cho động cơ có lượng dầu hồi nhỏ

1.3.2 Tính cấp thiết của việc xây dựng phòng khảo nghiệm trong nhà trường

Trên thế giới, phòng khảo nghệm động cơ được xây dựng ở hầu hết các hãng sản xuất động cơ nói chung cũng như các nhà máy, công ty sửa chữa, đóng mới tàu

biển nói riêng.Trong những nơi ấy trang thiết bị được trang bị rất đầy đủ và hiện đại qua đó các thông số được cập nhật một cách chính xác Đặc biệt có những nơi người ta còn trang bị cho phòng khảo nghiệm những máy móc có tính tự động hoá cao trong việc đo đạc các thông số

Tại Việt Nam hiện nay phòng khảo nghiệm còn là một vấn đề mới và đang nằm trong kế hoạch xây dựng của nhiều công ty, nhà máy, xí nghiệp nhằm nâng cao

uy tín và tiến trình hội nhập quốc tế Trong quá trình hội nhập đòi hỏi công nghệ của chúng ta phải hiện đại, máy móc phải có tính chính xác cao so với những thông tin mà ta cung cấp

Với mục tiêu đào tạo và nuôi dưỡng những sinh viên có chất lượng cao nhằm đáp ứng với mọi nhu cầu của xã hội nói chung và ngành Thuỷ sản nói riêng, Trường Đại học Thuỷ sản đã và đang xây dựng cho riêng mình những kế hoạch mang tính đột phá về chất lượng Đối với một số ngành nghề có tính nhạy cảm ( Chế biến, Nuôi trồng…) nhà trường đã xây dựng, trang bị những máy móc hiện đại nhằm nâng cao khả năng thích ứng với thiết bị hiện đại của sinh viên thuộc các ngành ấy trước khi trở thành những kỹ sư sau khi ra trường

Đối với nghành Động lực, tuy là một ngành, nghề có tính truyền thống của nhà trường ngay từ những ngày đầu thành lập nhưng trang thiết bị phục vụ cho công tác học tập và nghiên cứu còn nhiều hạn chế Vấn đề thực tiễn và nâng cao còn nhiều vướng mắc do thiếu thiết bị hỗ trợ giảng dạy chuyên nghành Sinh viên ra trường còn thiếu khả năng thích ứng với dụng cụ kiểm tra đo đạc và máy móc hiện đại

Chính vì những lẽ đó mà công tác nghiên cứu xây dựng một phòng khảo nghiệm cho Bộ môn Động lực Khoa Cơ khí trở thành một vấn đề cấp bách trong xu thế ngày nay và mục tiêu đào tạo của nhà trường nói chung và Bộ môn Động lực khoa Cơ khí nói riêng

Tuy nhiên với một quy mô của nhà trường, kinh phí còn hạn chế nên ta chỉ nghiên cứu xây dựng một phòng khảo nghiệm với những trang bị không được hiện đại so với những nơi khác

Phòng khảo nghiệm động cơ Bộ môn Động lực là một phòng khảo nghiệm với quy mô nhỏ trang thiết bị đầy đủ và đơn giản, dễ thao tác phục vụ công tác nghiên cứu thực tập của sinh viên

1.3.3 Mục đích – Ý nghĩa

Như đã trình bày trên, mục đích cơ bản của phòng khảo nghiệm động cơ Bộ môn Động lực là hỗ trợ công tác giảng dạy của các Thầy giáo và là công cụ để sinh viên tổng hợp, nâng cao kiến thức đã học ứng dụng vào thực tế Đồng thời đây cũng

là nơi để nâng cao khả năng vận hành, đo đạc các thông số máy và thiết lập hồ sơ máy tạo bước đi vững chắc cho sinh viên sau khi ra trường, khả năng thích ứng với trang thiết bị hiện đại, cơ khí chính xác

Ý nghĩa của việc xây dựng phòng khảo nghiệm động cơ Bộ môn Động lực Khoa Cơ khí Trường Đại học Thuỷ sản:

Đối với nhà trường:

Phòng khảo nghiệm động cơ là nơi để nâng cao vị thế của nhà trường về chất lượng đào tạo sinh viên nói chung và sinh viên Bộ môn Động lực nói riêng Như ta

đã biết chất lượng đào tạo của nhà trường được đánh giá bằng khả năng thích ứng với công việc của kỹ sư, cử nhân mới ra trường của trường ấy Nếu kỹ sư, cử nhân

ấy làm tốt công việc thì có nghĩa là trường ấy đào tạo tốt về căn bản thậm chi cả chuyên môn.Chính vì vậy việc xây dựng phòng khảo nghiệm có ý nghĩa đặc biêt quan trọng đối với nhà trường và Bộ môn Động lực

Khi được trang bị phòng khảo nghiệm, thời gian thực hành của sinh viên tăng lên và giảm thời gian học lý thuyết xuống kiến thức sẽ nắm bắt được nhiều hơn

do được tan mắt thấy mà không phải tư duy sách vở do vậy chất lượng bài giảng của các Thầy giáo sẽ tăng

Mặt khác việc xây dựng phòng khảo nghiệm tại nhà trường sẽ làm giảm thời gian đi thực tập xa trường của sinh viên, thông thường với loại hình thực tập xa trường sẽ gặp nhiều rủi ro bởi nhiều yếu tố (Ví dụ: Tai nạn trong quá trình di chuyển, tai nạn trong khi thực tập do chưa thích ứng với máy móc…) Ngoài ra, sự

lĩnh hội những kiến thức còn nhiều hạn chế khi chưa quen với nhịp sống bên ngoài như phong tục, tập quán của những nhân viên nơi thực tập

Riêng đối với những cán bộ quản lí sinh viên thì đây một bước đi quan trọng trong việc thực hiện chủ trương chính sách của nhà nước về quản lí nội trú đối với các khối trường học

Đối với Bộ môn:

Phòng khảo nghiệm là nơi giúp các Thầy giáo truyền đạt kinh nghiệm, kiến thức của mình cho sinh viên một cách nhanh nhất và hiệu quả nhất

Phòng khảo nghiệm cũng là nơi giúp các thầy giáo cùng sinh viên nghiên cứu nâng cao kiến thức của mình và áp dụng vào thực tế tiến tới xây dựng một phòng khảo nghiệm với quy mô hiện đại và tự động hơn

Đặc biệt đối với sinh viên thì phòng khảo nghiệm là một cơ hội tốt cho việc thực tập tại trường và dưới sự hướng dẫn của chính thầy giáo của mình vì thế sự lĩnh hội kiến thức được nhanh chóng hơn Đồng thời phòng khảo nghiệm là nơi nâng cao khả năng thích ứng với trang thiết bị hiện đại của sinh viên, tạo bước đi vững chắc khi vào nghề

1.3.4 Đối tượng nghiên cứu

Việc xác định đối tượng nghiên cứu là một vấn đề quan trọng Có thể nói đối tượng nghiên cứu là một mục tiêu để xây dựng phòng khảo nghiệm, dựa vào đó mà

ta mới có thể tính toán xác lập cho mình bước đi đúng trong toàn bộ công trình Trong bài toán xây dựng phòng khảo nghiệm với quy mô nhà trường ta không thể xây dựng riêng biệt cho từng loại máy được mà phải có kế hoạch xây dựng chung cho các loại máy.Việc xác định loại máy phải dựa vào khả năng hiện có của nhà trường và hướng phát triển sau này.Theo đó, đối tượng nghiên cứu xây dựng phòng khảo nghiệm động cơ Bộ môn Động lực là nhằm vào những động cơ Diesel có công suất nhỏ hơn 600ML Với chủng loại động cơ này suất tiêu thụ nhiên liệu thường nằm trong khoảng 165g/ML.h – 240g/ML.h Để cho thuận tiện cho công việc thiêt kế sau này ta lấy giá trị trung bình của suất tiêu thụ nhiên liệu là 185g/ ML.h

1.3.5 Mục tiêu đề tài

Qua tình hình thực tế của trang thiết bị sẵn có, sự thiếu hoàn chỉnh của một

số thiết bị đo đạc nêu trên và đứng trước nhu cầu cấp bách của việc xây dựng phòng khảo nghiệm động cơ đề tài được đặt ra với mục tiêu chính là bước đầu xây dựng mới một phòng khảo nghiệm với quy mô nhà trường dựa trên cơ sở những trang thiết bị sẵn có và sự hoàn thiện, cải tiến một số trang thiết bị chưa phù hợp

Với một khối lượng công việc rất lớn về nghiên cứu xây dựng một phòng khảo nghiệm với quy mô nhà trường trong một thời gian cho phép nên tôi chi đi sâu nghiên cứu thiết kế hệ thống nhiên liệu phục vụ phòng khảo nghiệm động cơ Bộ môn Động lực Khoa Cơ khí Trường Đại học Thuỷ sản Việc thiết kế hệ thống này giúp chúng ta đo đạc và xây dựng các đường đặc tính dựa vào suất tiêu thụ nhiên liệu mà ta đo được

Chương 2 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

1: Két nhiên liệu 5: Đường dầu cấp

2, 4: Van khóa 6: Động cơ khảo nghiệm 3: Ống thuỷ 7: Đường dầu hồi

Thuyết minh:

Trước khi khởi động máy và tiến hành đo đạc ta đổ nhiên liệu vào két(1) và

mở các van khoá(2,4) sao cho mức nhiên liệu chỉ vạch cao nhất (hoặc vạch dễ nhận biết nhất) trong ống thuỷ(3) Khi khởi động và tiến hành đo đạc ta quan sát mức nhiên liệu trong ống thuỷ kết hợp với đồng hồ bấm giây ta được mức tiêu hao nhiên liệu

Ưu - Nhược điểm:

Ưu điểm:

o Đơn giản, dễ lắp đặt

o Giá thành không cao

o Vận hành dễ ràng Nhược điểm:

o Đòi hỏi cần có người trực tiếp vận hành máy và đo đạc các thông số ngay trong buồng máy

o Các thông số đo được không chính xác

o Không có sự khắc phục hiện tượng giãn nở vì nhiệt của nhiên liệu sau khi đã qua động cơ

o Việc bố trí két nhiên liệu như vậy sẽ làm tổn hao nhiều công sức trong công tác chuẩn bị

2.1.2 Phương án đo mức tiêu hao nhiên liệu theo khối lượng van điều khiển tay

Sơ đồ nguyên lý:

Hình 2.2 Phương án đo mức tiêu hao nhiên liệu theo khối lượng van điều khiển tay

Trong đó:

1: Két dự trữ nhiên liệu 6: Két thí nghiệm 2: Đường cấp nhiên liệu 7: Cân đo nhiên liệu 3: Két nhiên liệu hàng ngày 8: Đường cấp nhiên liệu cho máy 4: Van khoá 9: Động cơ khảo nghiệm

5: Van ba ngả điều khiển tay 10: Đường dầu hồi Nguyên lý hoạt động:

Nhiên liệu được bơm cấp lên két trực nhật (3) theo đường dẫn (2) Tại đây nhiên liệu đi vào động cơ khảo nghiệm (9) theo hai cách sau (van khoá đã mở): Theo cách 1: Theo cách này, van 3 ngả (5) được đưa về vị trí 1(VT1) nhiên liệu vừa cung cấp cho động cơ (9) vừa cung cấp cho két thí nghiệm (6)

Theo cách 2: Theo cách này, van 3 ngả (5) được đưa về vị trí 2(VT2) nhiên liệu được cấp từ két thí nghiệm (6) vào động cơ

Sau khi nhiên liệu đi vào động cơ lượng nhiên liệu hồi sẽ được đưa trở lại két thí nghiệm theo đường dầu hồi (10).Dựa vào mức nhiên liệu trong két thí nghiệm hiển thị trên cân (7) mà ta có thể xác lập lượng nhiên liệu tiêu thụ của máy khi kết hợp với đồng hồ bấm dây

Ưu, nhược điểm:

Ưu điểm:

o Đơn giản, rễ vận hành

o Lắp đặt thuận tiện Nhược điểm:

o Việc vận hành và đo đạc các thông số đòi hỏi người vận hành phải có mặt trực tiếp trong phòng động cơ Nếu ta có mặt thường xuyên và nhiều thời gian sẽ gây tổn hại đến sức khoẻ

o Không thể tự động hoá các giai đoạn được

o Phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác của cân đo và người đọc thông

số

2.1.3 Phương án đo mức tiêu hao nhiên liệu theo khối lượng van điều khiển điện từ

5: Van ba ngả điều khiển điện từ 10: Đường dầu hồi Nguyên lý hoạt động:

Nhiên liệu được bơm cấp lên két trực nhật (3) theo đường dẫn (2) Tại đây nhiên liệu đi vào động cơ khảo nghiệm (9) theo hai cách sau (van khoá đã mở): Theo cách 1: Theo cách này, van 3 ngả (5) được cấp điện nhiên liệu vừa cung cấp cho động cơ (9) vừa cung cấp cho két thí nghiệm (6)

Theo cách 2: Theo cách này, van 3 ngả (5) không nhận được điện nhiên liệu được cấp từ két thí nghiệm (6) vào động cơ

Sau khi nhiên liệu đi vào động cơ lượng nhiên liệu hồi sẽ được đưa trở lại két thí nghiệm theo đường dầu hồi (10).Dựa vào mức nhiên liệu trong két thí nghiệm đo được trên cân (7) mà ta có thể xác lập lượng nhiên liệu tiêu thụ của máy khi kết hợp với đồng hồ bấm dây

Ưu, nhược điểm:

Ưu điểm:

o Đơn giản, rễ vận hành

o Lắp đặt thuận tiện

o Có thể tự động hoá được một số khâu

o Giảm được thời gian có mặt trong phòng máy Nhược điểm:

o Phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác của cân đo và người đọc thông

số

o Phải thiết kế lắp đặt hệ thống điện sao cho hợp lý

2.1.4 Phương án đo mức tiêu hao nhiên liệu theo thể tích van điều khiển tay

5: Van ba ngả điều khiển tay 10: Đường dầu hồi Nguyên lý hoạt động:

Nhiên liệu được bơm cấp lên két trực nhật (3) theo đường dẫn (2) Tại đây nhiên liệu đi vào động cơ khảo nghiệm (9) theo hai cách sau (van khoá đã mở): Theo cách 1: Theo cách này, van 3 ngả (5) được đưa về vị trí 1(VT1) nhiên liệu vừa cung cấp cho động cơ (9) vừa cung cấp cho két thí nghiệm (6)

Theo cách 2: Theo cách này, van 3 ngả (5) được đưa về vị trí 2(VT2) nhiên liệu được cấp từ két thí nghiệm (6) vào động cơ

Sau khi nhiên liệu đi vào động cơ lượng nhiên liệu hồi sẽ được đưa trở lại két

thí nghiệm theo đường dầu hồi (10) Để khắc phục tình trạng giãn nở vì nhiệt của

nhiên liệu sau khi qua động cơ ta bố trí trên đường dầu hồi một bộ làm mát nhiên liệu trước khi trở về két thí nghiệm.Dựa vào mức nhiên liệu trong két thí nghiệm mà

ta có thể xác lập lượng nhiên liệu tiêu thụ của máy khi kết hợp với đồng hồ bấm dây

Nguyên lý của bộ báo mức nhiên liệu theo thể tích được thể hiên như sơ đồ sau:

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống hiển thị mức nhiên liệu trong két thí nghiệm

Trong đó:

1, 2: Nam châm điện 3: Tấm sắt (được gắn với kim hiển thị) 4: Kim hiển thị

5, 6, 10, 11: Các đầu nối 7: Biến trở

8: Phao Nguyên lý hoạt động:

Khi mức nhiên liệu trong két đầy phao nổi (8) đến vị trí cao nhất, do được gắn với kim của bíên trở (7) nên biến trở sẽ chỉ vị trí có điện trở bằng “0” khi ấy cường độ dòng điện qua hai nam châm điện bằng nhau dẫn tới lực từ tác dụng lên lá sắt bằng nhau và kim chỉ số “0”

Khi mức nhiên liệu trong bình giảm đi biến trở sẽ dịch chuyển dần lên phía trên khi ấy điện trở của biến trở tăng cường độ dòng điện qua nam châm điện số (2) giảm đi va có sự chênh lệch cường độ dòng điện giữa hai nam châm do vây kim sẽ

bị lệch về phía nam châm (1).Dựa vào số chỉ của kim hiển thị ma ta biết được mức tiêu thụ nhiên liêu theo thể tích của động cơ

Ưu - nhược điểm:

o Không thể tự động hoá các giai đoạn được

o Cần phải tính toán cho hệ thống làm mát nhiên liệu

2.1.5 Phương án đo mức tiêu hao nhiên liệu theo thể tích van điều khiên điện

5: Van ba ngả điều khiển điện từ 10: Đường dầu hồi Thuyết minh:

Nhiên liệu được bơm cấp lên két trực nhật (3) theo đường dẫn (2) Tại đây nhiên liệu đi vào động cơ khảo nghiệm (9) theo hai cách sau (van khoá đã mở): Theo cách 1: Theo cách này, van 3 ngả (5) được cấp điện nhiên liệu vừa cung cấp cho động cơ (9) vừa cung cấp cho két thí nghiệm (6)

Theo cách 2: Theo cách này, van 3 ngả (5) không nhận được điện nhiên liệu được cấp từ két thí nghiệm (6) vào động cơ

Sau khi nhiên liệu đi vào động cơ lượng nhiên liệu hồi sẽ được đưa trở lại két thí nghiệm theo đường dầu hồi (10) qua bộ làm mát dầu (7).Dựa vào mức nhiên liệu trong két thí nghiệm đo được trong bình (6) mà ta có thể xác lập lượng nhiên liệu tiêu thụ của máy khi kết hợp với đồng hồ bấm dây

Ưu, nhược điểm:

Ưu điểm:

o Đơn giản, rễ vận hành

o Lắp đặt thuận tiện

o Có thể tự động hoá được một số khâu

o Có thể cách ly hoàn toàn với phòng máy trong thời gian vận hành đo đạc

Nhược điểm:

o Phải thiết kế lắp đặt hệ thống điện sao cho hợp lý

o Cần phải tính toán thiết kế lắp đặt hệ thống làm mát dầu hồi

2.1.6 Phương án đo mức tiêu hao nhiên liệu phối hợp giữa kiểu đo thể tích với kiểu đo khối lượng

4: Van khoá 9: Đường dầu hồi 5: Van ba ngả điều khiển điện từ 10: Đòn gánh 11: Đối trọng vỏ bình 12: Đối trọng thuỷ lực Nguyên lý hoạt động:

Nhiên liệu được bơm cấp lên két hàng ngày (3) theo đường cấp (2) Từ két hàng ngày (2) nhiên liệu được cung cấp vào két thí nghiệm (6) và động cơ khảo nghiệm (8) (Khi van điện từ nhận được tín hiệu điện) và ngừng cấp khi van điện từ không nhận được tín hiệu điện Nhờ hệ thống đòn bẩy mà ta có thể xác định được

lượng tiêu thụ nhiên liệu của động cơ Sau khi nhiên liệu qua động cơ lượng dầu hồi

sẽ trở về ngay két thí nghiệm ma không qua thiết bị nào

Sơ đồ nguyên lý của thiết bị đo:

Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý bộ đo mức tiêu hao nhiên liệu

(Capacitive sensor) khi nó chỉ vạch số “0” Đồng thời lúc ấy người ta xác định mức

chất lỏng của bình chứa cấp cho đối trọng

Khi vận hành động cơ và tiến hành đo đạc mức nhiên liệu trong két thí nghiệm giảm xuống đồng thời để cân bằng đòn gánh thì mức chất lỏng trong đối trọng cũng giảm theo Lượng chất lỏng giảm đi ấy được trở về bình chứa Tuỳ thuộc vào mức chất lỏng của bình chứa và đồng hồ bấm giây ta xác định được mức tiêu

hao nhiên liệu thông qua thể tích chất lỏng của đối trọng dư ra sau khi thí nghiệm ở chế độ tương ứng

Do chất lỏng cấp cho đối trọng có tính ổn định vì không tham gia trao đổi nhiệt nên không chịu tác động của nhiệt độ đồng thời đã biết khối lượng riêng của

nó nên ta hoàn toàn xác định được khối lượng nhiên liệu tiêu thụ

Ưu - nhược điểm:

o Do độ chính xác cao nên đòi hỏi quá trình đo đạc phải cẩn thận

o Giá thành thiết bị tương đối cao

2.2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CHO PHÒNG KHẢO NGHIỆM BỘ MÔN ĐỘNG LỰC

Việc tính toán lựa chọn phương án là một khâu quan trọng trong toàn bộ quá trình thiết kế Trong khi lựa chọn thông thường người ta lựa chọn theo nhưng chỉ tiêu sau:

Chỉ tiêu kinh tế: Theo chỉ tiêu này việc phân tích lựa chọn phải ưu tiên giá thành thiết bị làm mục tiêu đề tài

Chỉ tiêu thẩm mỹ: Với loại hình này trong quá trình thiết kế, tính toán ta phải

có sự phối hợp giữa sự lắp đặt thiết bị và tổng thể không gian chứa thiết bị và không gian thao tác vận hành, sửa chữa thiết bị

Chỉ tiêu sử dụng: Việc tính toán thiết kế, lựa chọn phương án bố trí phải đảm bảo tính sử dụng lâu dài, vận hành, đo đạc dễ ràng ngoài ra còn có thể khắc phục sửa chữa khi thiết bị gặp sự cố bất trắc

Qua một số chỉ tiêu nói trên và một số phương án đã nêu trên tôi chọn

“Phương án đo mức tiêu hao nhiên liệu theo thể tích sử dụng van điều khiển điện từ

“làm phương án để thiết kế hệ thống

Ưu - nhược điểm so với các phương án khác:

Ưu điểm:

o So với các phương án khác phương án này tương đối đơn giản

o Một số thiết bị của hệ thống có thể chế tạo được ngay trong phạm vi nhà trường

o Thông số đo được tương đối chính xác

o Không đòi hỏi người vận hành, đo đạc phải có mặt trực tiếp trong buồng máy

o Với phương án này ta có thể phát triển nghiên cứu vấn đề tự động hoá cho hệ thống trên cơ sở những thiết bị sẵn có

o Giá thành của thiết bị không cao Nhược điểm:

o So với một số trang thiết bị hiện đại thì phương án này vẫn còn có sai

số lớn

o Vì trong phương án này có một đường cung cấp điện khác nhau nên ta phải lựa chọn phương án lắp đặt cho hợp lý tránh nhầm lẫn trong quá trình tìm hiểu nguyên nhân sự cố

Chương 3 THIẾT KẾ KỸ THUẬT HỆ THỐNG

CHƯƠNG 3

THIẾT KẾ KỸ THUẬT HỆ THỐNG 3.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhiên liệu phuc vụ phòng khảo nghiệm động cơ

Trong đó:

1: Két dự trữ nhiên liệu 6: Két thí nghiệm kiểu thể tích 2: Đường cấp nhiên liệu 7: Bình làm mát dầu hồi 3: Két nhiên liệu hàng ngày 8: Đường cấp nhiên liệu cho máy 4: Van khoá 9: Động cơ khảo nghiệm

5: Van ba ngả điều khiển điện từ 10: Đường dầu hồi

3.2 CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU 3.2.1 Động cơ thiết kế

Do đặc điểm của công việc thiết kế mới và không có động cơ cụ thể để thiết

kế vì vậy tôi mạnh dạn đưa vào phương án thiết kế của mình đối tượng động cơ có thông số sau:

- Công suất tối đa : Ne = 600ML

- Suất tiêu thụ nhiên liệu :g e = 185g ml.h

- Công suất trung bình cho toàn bộ quá trình đo: N etb = 70 %N e

Ngoài ra trong quá trình tình toán thiết kế cho các chế độ nhằm thiết kế các phần tử của hệ thống sự đối chiếu các thông số tương đương với đường đặc tính của động cơ là không có nên tôi sử dụng phép tính gần đúng để tính toán Trong khi ứng dụng vào thực tế tuỳ tình hình mà ta có thể thay đổi một số phần tử cho hợp lý

r

1000

1 N t g

V dt = e etb (3.1) Trong đó:

- t : Thời gian vận hành động cơ (giờ ,h)

Ne: Công suất tối đa của động cơ

1 N t g

V dt = e etb (lít)

86 , 0 1000

1 3 600 7 , 0 185

=

ÛV dt

) (

270 l

V dt = Û

Do trong quá trình chế tạo két, trong quá trình lưu trữ nhiên liệu trong két thực

tế người ta phải tính toán đến thể tích chết của két và nhiên liệu do vây thể tích két được tính theo:

dt c

dt K V

V ' = (3.2) Trong đó:

dt c

270 1 , 1

' =

ÛV dt

) ( 297

Û

Với kêt quả trên ta lấy tròn số là (300 lít) làm dung tích két dự trữ

Kích thước bao của két dự trữ: Rx Bx H = 1x 0.6x 0.5 (m) Bản vễ chi tiết két dự trữ được cho trong phụ lục

3.4 TÍNH TOÁN KÉT TRỰC NHẬT

Khi tiến hành khảo nghiệm động cơ người ta tiến hành đo đạc các thông số ứng với chế độ tương ứng Ứng với mỗi chế độ người ta đo tối thiểu ba lần sau đó dựa vào kết quả đo dược ta có thể xác lập đồ thị đặc tính tiêu hao nhiên liệu của động cơ

Các dải chế độ tương ứng với tốc độ quay như sau:

n

n n n n

n n

n n

n n

n n

n n

0 , 1

) 9 , 0 85 , 0 (

) 8 , 0 7 , 0 (

) 6 , 0 5 , 0 (

) 42 , 0 35 , 0 (

5 4 3 2 1

n n

n n

n n

n n

n n

0 , 1

9 , 0

7 , 0

5 , 0

35 , 0

5 4 3 2 1

5 4 3 2

1 G G G G G

G= + + + + (kg) (3.3) Trong đó:

G: Lượng tiêu thụ nhiên liệu tổng (kg)

G : Lượng nhiên liệu tiêu thụ ứng với chế độ 5 (kg) Lượng tiêu thụ nhiên liệu được tính bởi công thức sau:

t N g

G= e. e. (kg) (3.4) Trong đó:

G: Lượng tiêu thụ nhiên liệu (kg)

Áp dụng công thức trên và mỗi chế độ ta được:

Lượng tiêu thụ nhiên liệu ứng với chế độ 1 là:

1 1 1

1 g .N .t

t N g

G 0 35 2 e. e.

1 @ Û

1000

1 2 3 600 185 35

0 2

1 @

ÛG

36 , 1

1 =

ÛG (kg) Lượng tiêu thụ nhiên liệu ứng với chế độ 2 là:

2 2 2

2 g .N .t

t N g

G 0 5 2 e. e.

2 @ Û

1000

1 2 3 600 185 5

0 2

2 @

ÛG

775 , 2

2 =

ÛG (kg) Lượng tiêu thụ nhiên liệu ứng với chế độ 3 là:

3 3 3

3 g .N .t

t N g

G 0 7 2 e. e.

3 @ Û

1000

1 2 3 600 185 7

0 2

3 @

ÛG

439 , 5

3 =

ÛG (kg) Lượng tiêu thụ nhiên liệu ứng với chế độ 4 là:

4 4 4

4 g .N .t

t N g

G 0 9 2 e. e.

4 @ Û

1000

1 2 3 600 185 9

0 2

4 @

ÛG

991 , 8

4 =

ÛG (kg) Lượng tiêu thụ nhiên liệu ứng với chế độ 5 là:

5 5 5

t N g

G 1 , 0 2 e. e.

5 @ Û

1000

1 2 3 600 185 0 ,

1 2

5 @

ÛG

1 , 11

5 =

ÛG (kg) Với những giá trị tính được ở trên ta thế vào công thức (3.3) ta tính được lượng tiêu thụ nhiên liệu của động cơ tối thiểu trong một lần khảo nghiệm như sau:

5 4 3 2

1 G G G G G

G= + + + + (kg)

1 , 11 991 , 8 439 , 5 775 , 2 36 ,

=

665 , 29

=

ÛG (kg) Thể tích két trực nhật yêu cầu là:

r

G

V tn = (lít,l) (3.5) Trong đó:

V tn: Thể tích két trực nhật ( l)

G : Lượng nhiên liệu tiêu thụ (kg)

r : Khối lượng riêng của nhiên liệu (kg/l) (r= 0,86)

Ta thay thế các giá trị đã tính được vào công thức (3.5) ta được:

) ( 49 , 34

86 , 0

665 , 29

1 l V

V

G V

n tn tn

= Û

= Û

=

r

Tính đến thể tích chết của két, nhiên liệu ta được

tn c

V' = (3.6) Trong đó:

Như vậy thể tích két trực nhật sẽ là:

) ( 38

1 , 1 49 , 34

' ' '

l V

V

K V V

tn tn

c tn tn

= Û

= Û

r

1 N t g

V c = e e (l) (3.7) Trong đó:

c

V : Thể tích két thí nghiệm

1 86 0

1 60

2 600 185

=

ÛV c

) ( 3 ,

4 l

V c = Û

Tương tự những bài toán trên ta tính đến thể tích chết của két với hệ số K c = 1 , 1két thí nghiêm sẽ có thể tích là:

) ( 7 , 4

3 , 4 1 , 1

' ' '

l V

V

V K V

c c

c c c

= Û

= Û

=

Ta lấy thể tích két thí nghiệm là 5(lít) với kích thước bao là:

RxBxH = 0,25x0,1x0,2(m) Bản vẽ chi tiết két thí nghiệm được cho trong phụ lục

- Bơm do hãng Hyundam sản xuất

- Kiểu, loại: Large2

- Áp suất đẩy: 3, 80 kN/cm2

- Loại dòng điện: DC12V

- Lưu lượng tối thiểu: 100 l/h Hình dáng bơm được thể hiện trong hình sau:

Hình 3.2 Bơm cấp nhiên liệu 3.7 TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐƯỜNG ỐNG

3.7.1 Tính toán thuỷ lực đường ống dẫn nhiên liệu từ két thí nghiệm đến động cơ

Sơ đồ tính toán:

Hình 3.3 Sơ đồ tính toán thuỷ lực đường ống cấp nhiên liệu vào động cơ

Trong đó:

6: Két thí nghiệm 5: Van điện từ 8: Đường dẫn nhiên liệu 9: Động cơ khảo nghiệm Tính tốc độ dòng chảy:

Hình 3.4 Sơ đồ tính toán tốc độ dòng chảy của nhiên liệu khi vào đông cơ

Giả sử mức nhiên liệu trong két thí nghiệm là (z) so với lỗ đẫn ra khỏi két Với bài toán tính tốc độ dòng chảy của chất lỏng khi ra khỏi lỗ ta được:

Phương trình Becnouli cho dòng chất lỏng chảy qua hai mặt cắt (1-1) và (2-2) với mặt cắt (1-1) được tính ở đầu ra của két, mặt cắt (2-2) được tính ở mặt thoáng chất lỏng:

12

2 2 2

2 1 1

2

V P z g

h : Tổn thất cột áp (m)

g : Trọng lưọng riêng chất lỏng (kN/m3) g:Gia tốc trọng trường (m/s2)

(g = 9, 81) Với giả thiết tiết diện mặt thoáng chất lỏng lớn so với tiết diện lỗ nên tốc độ dòng chảy tại mặt cắt (2-2) gần bằng “0”

Ta có:

z P

P1 = 2 +g. (kN/m2) (3.9) 0

2 =

V (m/s) Thay thế các giá trị và biểu thức (3.8) ta được:

12

2 2 2

2 1 1

2

V P z g

V

g g

12

2 2 2

2 1 2

2

2

.

h g

V P z g

V z

Û

g g

g

12

2 1

2g h

V

=

Û (m/s) (3.10) Mặt khác, tổn thất cột áp được tính bởi:

cb

h

h12 = + (3.11) Trong đó:

ms

h : Tổn thất cột áp do ma sát (m)

cb

h : Tổn thất cột áp cục bộ (m) Tổn thất cột áp do ma sát là dạng tổn thất trong đó kể đến hệ số độ nhám trên đường dẫn chất lỏng