Cải tạo băng thử thủy lực cỡ lớn elbe phục vụ thí nghiệm tại xưởng động lực

TÓM TẮT Tên đề tài: CẢI TẠO BĂNG THỬ THỦY LỰC CỠ LỚN ELBE PHỤC VỤ THÍ NGHIỆM TẠI XƯỞNG ĐỘNG LỰC Trong tập đồ án này, với đề tài “Cải tạo băng thử thủy lực cỡ lớn ELBE phục vụ thí nghi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH:KĨ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH:KĨ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TÓM TẮT

Tên đề tài: CẢI TẠO BĂNG THỬ THỦY LỰC CỠ LỚN ELBE PHỤC VỤ THÍ

NGHIỆM TẠI XƯỞNG ĐỘNG LỰC

Trong tập đồ án này, với đề tài “Cải tạo băng thử thủy lực cỡ lớn ELBE phục vụ

thí nghiệm tại xưởng động lực” vì vậy mà nội dung toàn bộ gồm xoay quanh từ những

vấn đề cơ bản như giới thiệu tổng quan về băng thử công suất động cơ và từ đó để tiếp tục đi đến chuyên sâu thiết kế, tính toán, cải tạo một vài chi tiết của băng thử thủy lực ELBE

Tất cả nội dung của đồ án, toàn bộ bao gồm có 6 chương với nội dung của mỗi chương khác nhau nhưng giữa chúng có sự liên kết chặt chẽ và bổ sung cho nhau để tạo thành một bản tổng thể hoàn chỉnh Dưới đây là phần tóm tắt nội dung của từng chương

và được trình bày theo trình tự như sau:

- Chương 1: Tổng quan về băng thử công suất động cơ

- Chương 2: Khảo sát và cải tạo phục hồi phần cơ khí băng thử

- Chương 3: Cải tạo phần đo công suất

- Chương 4: Hệ thống cấp và làm mát nước cho băng thử

- Chương 5: Chạy thử nghiệm

- Chương 6: Kết luận và hướng phát triển đề tài

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Hoàng Thiện Nhân 103130158 13C4B Kỹ thuật cơ khí

2 Nguyễn Bá Trọng Nhân 103130159 13C4B Kỹ thuật cơ khí

3 Nguyễn Ngọc Nhật 103130160 13C4B Kỹ thuật cơ khí

1 Tên đề tài đồ án:

CẢI TẠO BĂNG THỬ THỦY LỰC CỠ LỚN EBLE PHỤC VỤ THÍ NGHIỆM

TẠI XƯỞNG ĐỘNG LỰC

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

……… ……… …… ………

… ……….… ……… ………

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

a Phần chung:

1 Hoàng Thiện Nhân Chương 1: Tổng quan về băng thử công suất

1 Hoàng Thiện Nhân Chương 2: Khảo sát và phục hồi phần cơ khí

5 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

a Phần chung:

1 Hoàng Thiện Nhân 1 Bản vẽ đặc tính ngoài động cơ đốt trong

1 Bản vẽ encoder tương đối A3

2 Sơ đồ điện tử trên băng thử A3

3 Bản vẽ sơ đồ bố trí lắp đặt A3

4 Sơ đồ thuật toán A3

4 Trần Công Lâm 1 Bản vẽ đặc tính ngoài A3

6 Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung:

TS Lê Minh Tiến

Tổng quan về băng thử công suất động cơ Khảo sát và phục hồi phần cơ khí băng thử Cải tạo phần đo công suất của băng thử

Hệ thống cấp và làm mát nước cho băng thử Chạy thử nghiệm

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 29/1/2018

8 Ngày hoàn thành đồ án: 27/5/2018

Đà Nẵng, ngày 24 tháng 05 năm 2018

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm trở lại đây ngành công nghiệp nước ta có nhiều sự phát triển vượt bậc, máy móc đã không còn là quá xa lạ với mỗi chúng ta Để đáp ứng nhu cầu của xã hội trong thời kì hội nhập, việc đào tạo ra các bậc kỹ sư, các thợ máy có trình độ tay nghề, có kiến thức vững chắc về chuyên môn là một nhiệm vụ quan trọng

Là sinh viên ngành Cơ khí động lực, sau khi học các học phần về ô tô… thì việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán và thiết kế các bộ phận, cụm máy, chi tiết trong xe là rất thiết thực và bổ ích Để giúp sinh viên rèn luyện được kỹ năng tìm hiểu thông tin, củng cố, ứng dụng lý thuyết vào thực tế và bước đầu làm quen với thực tiễn, mỗi sinh viên đều

được làm đồ án tốt nghiệp Và với đề tài “Cải tạo băng thử thủy lực cỡ lớn ELBE phục vụ thí nghiệm tại xưởng động lực” nói chung đã giúp em hiểu rõ hơn nguyên tắc đánh giá động cơ đốt trong thông qua công suất của động cơ nhờ băng thử thủy lực dạng chốt và hệ thống làm mát băng thử nói riêng giúp nhận biết rõ hơn sự cần thiết không thể thiếu của hệ thống Trong khuôn khổ nhiệm vụ được giao, em xin trình bày nội dung báo cáo thực hiện trong thời gian vừa qua

Em xin cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Lê Minh Tiến và các thầy cô trường

Đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã tạo điều kiện thuận lợi nhất để em thực hiện yêu cầu của đồ án tốt nghiệp Dưới sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình cùng sự cố gắng, nỗ lực của bản thân, em đã chưa thực sự hoàn thành hết nhiệm vụ trong khoảng thời gian quy định Tuy nhiên, do kiến thức hiểu biết có hạn nên trong bài báo cáo tốt nghiệp không thể không

có sự sai sót, nhầm lẫn Do vậy, em mong các thầy cô thông cảm và chỉ bảo thêm để em hoàn thiện hơn trong quá trình học tập và công tác sau này

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 5 năm 2018 Nhóm sinh viên

Nguyễn Ngọc Nhật

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả tính toán trong đồ án này là trung thực và chưa được sử dụng trong các đồ án tốt nghiệp trước đây Các số liệu sử dụng trong đồ án có nguồn góc rõ ràng, và công bố theo quy định

Nhóm sinh viên thực hiện

Nguyễn Ngọc Nhật

MỤC LỤC

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp

Trang

MỞ ĐẦU……… 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ BĂNG THỬ CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ 1

1.1.Các đặc tính về động cơ đốt trong 2

1.1.1 Đường đặc tính tốc độ ngoài 2

1.1.2 Đường đặc tính phụ tải 3

1.1.3 Các đường đặc tính điều chỉnh 3

1.1.3.1 Đặc tính điều chỉnh theo thành phần hỗn hợp 4

1.1.3.2 Đặc tính điều chỉnh theo góc đánh lửa sớm 4

1.1.3.3 Đặc tính điều chỉnh theo lượng phun nhiên liệu 5

1.2.Phương pháp xác định công suất động cơ đốt trong 6

1.2.1 Đo công suất theo phương pháp đo không phanh 6

1.2.2 Đo công suất theo phương pháp gia tốc 7

1.2.3 Đo công suất bằng phanh thử công suất 7

1.3.Các loại băng thử công suất 7

1.3.1 Băng thử cơ khí 7

1.3.2 Phanh thử công suất kiểu thủy lực 9

1.3.3 Phanh thử công suất kiểu điện 13

1.4.Giới thiệu băng thử ELBE 18

CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT VÀ PHỤC HỒI PHẦN CƠ KHÍ BĂNG THỬ 20

2.1 Phương án phục hồi và cải tạo băng thử 20

2.1.1 Mục đích 20

2.1.2 Quy trình thực hiện phương án phục hồi và cải tạo băng thử ELBE 20

2.1.3 Kiểm tra phân loại các chi tiết 20

2.1.3.1 Mục đích, ý nghĩa của công tác kiểm tra, phân loại chi tiết 20

2.1.3.2 Các hư hỏng và phương pháp kiểm tra 21

2.1.4 Công nghệ phục hồi các chi tiết hư hỏng 22

2.1.4.1 Nguyên tắc chung 22

2.1.4.2 Lựa chọn phương pháp phục hồi chi tiết 22

2.1.4.3 Quy trình phục hồi 22

2.1.4.4 Các phương pháp được ứng dụng để phục hồi 22

2.1.5 Một số thiết bị, dụng cụ dùng để phục hồi các chi tiết 24

2.2 Tháo dỡ băng thử và xác định tình trạng băng thử 28

2.2.1 Yêu cầu tháo 28

2.2.2 Nguyên tắc tháo 28

2.2.3 Quy trình tháo 28

2.2.3.1 Tháo bộ điều khiển lưu lượng nước ra 28

2.2.3.2 Tháo trục nối 29

2.2.3.3 Tháo đầu nối 29

2.2.3.4 Tháo dỡ bệ giữ trục roto 31

2.2.3.5 Tháo ổ bi 31

2.2.3.6 Tháo ổ trục 31

2.2.3.7 Tháo vòng chặn, ổ bi đở ổ trục. 32

2.2.3.8 Tháo nắp 32

2.2.3.9 Tháo đầu cho nước vào 32

2.2.3.10 Tháo phần trên, dưới của stato 32

2.2.3.11 Tháo roto 32

2.2.4 Xác định tình trạng của băng thử 32

2.3 Phục hồi các chi tiết và lắp ráp 33

2.3.1 Phục hồi các chi tiết 33

2.3.2 Các chi tiết hư hỏng và cách khắc phục 34

2.3.3 Lắp ráp…… 41

2.3.3.1 Yêu cầu lắp 36

2.3.3.2 Nguyên tắc lắp 36

2.3.3.3 Quy trình lắp ráp 36

2.4 Tính toán một số thông số cơ bản của băng thử thủy lực EBLE. 38

2.4.1 Một số thông số cơ bản của băng thử EBLE 38

2.4.2 Tính toán lắp Load cell 38

CHƯƠNG 3 CẢI TẠO PHẦN ĐO CÔNG SUẤT CỦA BĂNG THỬ 41

3.1 Giới thiệu mạch vi điều khiển Arduino 41

3.1.1 Cơ sơ lý thuyết về vi xử lý – vi điều khiển 41

3.1.1.1 Giới thiệu chung về vi xử lý – vi điều khiển 41

3.1.1.2 Nguyên lý hoạt động của 1 vi xử lý 41

3.1.1.3 Ứng dụng của vi xử lý – vi điều khiển 42

3.1.2 Giới thiệu về board mạch Arduino 43

3.1.2.1 Lịch sử… 43

3.1.2.2 Khái niệm về Arduino 43

3.1.2.3 Phân loại 43

3.1.2.4 Giới thiệu về board mạch Arduino Uno R3 48

3.2 Lắp đặt cụm đo công suất điện tử 51

3.2.1 Tính toán và sơ đồ bố trí lắp đặt 51

3.2.1.1 Mục đích sử cảm biến 51

3.2.1.2 Các loại cảm biến,chọn cảm biến 51

3.2.1.3 Cảm biến lực (Loadcell) 51

3.2.1.4.Mạch khuếch đại HX711 53

3.2.1.5 Cảm biến tốc độ động cơ 54

3.2.1.6 Cảm biến nhiệt độ 56

3.2.1.7.Sơ đồ bố trí lắp đặt 59

3.2.2.Thông số thiết bị 59

3.2.2.1 Thông số loadcell 59

3.2.2.2 Thông số cảm biến nhiệt 60

3.2.2.3 Thông số Encoder 60

3.2.3.Sơ đồ mạch điện 61

3.3.Sơ đồ thuật toán và chương trình điều khiển 61

3.3.1.Sơ đồ thuật toán 61

3.3.2.Chương trình điều khiển 63

Chương 4: HỆ THỐNG CẤP VÀ LÀM MÁT NƯỚC CHO BĂNG THỬ 66

4.1 Các phương án làm mát 66

4.1.1 Làm mát bằng không khí 66

4.1.2 Làm mát bằng nước 66

4.2 Tính toán hệ thống làm mát 66

4.3 Các thành phần của hệ thống làm mát 73

4.3.1 Két làm mát 73

4.3.2 Bơm nước 75

4.3.3 Bình chứa 79

4.3.4 Quạt gió…. 80

4.4 Thiết kế khung để lắp đặt hệ thống làm mát 81

Chương 5: CHẠY THỬ NGHIỆM 84

5.1 Mục đích và đối tượng thực nghiệm 84

5.1.1 Mục đích thực nghiệm 84

5.1.2 Đối tượng thực nghiệm 84

5.1.2.1 Giới thiệu các thông số động cơ mẫu thử nghiệm của hãng xe IFA 84

5.2 Nội dung, yêu cầu và các chế độ thực nghiệm 85

5.2.1 Nội dung thực nghiệm 85

5.2.2 Yêu cầu thực nghiệm 85

5.2.3 Các chế độ thực nghiệm 86

5.3 Quy trình các bước tiến hành thử nghiệm đo công suất 86

5.3.1 Các bước tiến hành khi động cơ chưa hoạt động 86

5.3.2 Các bước tiến hành khi động cơ hoạt động 86

5.4 Các dạng đường đặc tính của động cơ thực nghiệm lý thuyết 87

5.4.1 Ý nghĩa, mục đích và cách xây dựng 87

5.4.1 Đặc tính ngoài của động cơ diesel 88

5.4.1 1 Hệ số thích ứng K 88

5.4.1 2 Đường cong công suất N e 88

5.4.1.2 Đường cong M e 88

5.4.1.2 Đường cong g e 89

5.4.2 Đường đặc tính tốc độ cục bộ hay đường đặc tính bộ phận 89

5.4.3 Đường đặc tính tải của động cơ Diesel 90

5.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm 92

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Bảng 3 1 Thông số của Arduino Uno R3 50

Bảng 3.2 Thông Loadcell 59

Bảng 4 1 Thông số bơm DK THT 1.5DK-24 1HP 78

Bảng 5 1Bảng thông số của động cơ IFA 85

Hình 1 1 Đường đặc tính ngoài của động cơ 2

Hình 1 2 Đường đặc tính phụ tải của động cơ 3

Hình 1 3 Đặc tính điều chỉnh theo thành phần hỗn hợp 4

Hình 1 4 Đường đặc tính điều chỉnh theo góc đánh lửa sớm s 5

Hình 1 5 Đặc tính điều chỉnh theo lượng phun nhiên liệu 6

Hình 1 6 Sơ đồ cấu tạo phanh thử dạng cơ khí 7

Hình 1 7 Đặc tính momen của động cơ và phanh 8

Hình 1 8 Đặc tính phanh thử cơ khí 8

Hình 1 9 Sơ đồ cấu tạo phanh thủy lực 9

Hình 1 10 Sơ đồ phanh thử kiểu thủy lực kiểu đĩa 10

Hình 1 11 Stato và Roto phanh thủy lực dạng chốt 11

Hình 1 12 Stato và Roto phanh thử thủy lực dạng cánh 11

Hình 1 13 Đặc tính phanh thử thủy lực 12

Hình 1 14 Phanh dòng điện Foucault 14

Hình 1 15 Cấu tạo phanh dòng điện xoáy 15

Hình 1 16 Đặc tính phanh điện 16

Hình 1 17 Băng thử thủy lực ELBE thực tế 18

Hình 1 18 Băng thử thủy lực ELBE 19

Hình 2 1 Sơ đồ kiểm tra phân loại chi tiết 21

Hình 2 2 Pa lăng xích 25

Hình 2 3 Máy hàn 25

Hình 2 4 Máy cắt 25

Hình 2 5 Máy mài 25

Hình 2 6 Máy khoan 25

Hình 2 7 Các loại cảo 25

Hình 2 8 Một số dụng cụ nghề nguội 26

Hình 2 9 Một số thiết bị cầm tay 27

Hình 2 10 Bộ điều khiển nước ra 28

Hình 2 11 Trục nối 29

Hình 2 12 Các phương án tháo đầu nối 29

Hình 2 13 Bệ giữ trục roto 30

Hình 2 14 Ổ bi 30

Hình 2 15 Ổ trục 30

Hình 2 16 Ổ bi và vòng chặn 31

Hình 2 17 Nắp 31

Hình 2 18 Phần cho nước vào 31

Hình 2 19 Stato 32

Hình 2 20 Trục roto 32

Hình 2 21 Một số chi tiết sau khi phục hồi 33

Hình 2.22 Băng thử ELBE trước và sau khi phục hồi 33

Hình 2 23 Piston điều chỉnh lượng nước ra bị rỉ 34

Hình 2 24 Nắp bị rét rỉ và được khắc phục 34

Hình 2 25 Chốt roto bị rỉ và bị rơ chốt 35

Hình 2 26 Hệ thống làm mát 37

Hình 2 27 Phương pháp xác định công suất 38

Hình 3 1 Các Arduino dành cho người mới học 44

Hình 3 2 Các Arduino với tính năng nâng cao 45

Hình 3 3 Các Arduino phục vụ cho các dự án IoT 46

Hình 3 4 Các Arduino phục vụ giáo dục 47

Hình 3 5 Các Arduino Lilypad 47

Hình 3 6 Cấu trúc Arduino UNO R3 48

Hình 3 7 Mạch cầu Wheatstone 52

Hình 3 8 Mạch khuếch đại 53

Hình 3 9 Sơ đồ đọc tín hiệu Loadcell 53

Hình 3 10 Encoder tuyệt đối 54

Hình 3.11 Cấu tạo và sơ đồ mạch điện của encoder tương đối 54

Hình 3 12 Nguyên lý hoạt động 55

Hình 3 13 Mạch giao tiếp encoder xung và vi điều khiển 55

Hình 3 14 Sơ đồ cấu tạo cặp nhiệt điện đơn giản 56

Hình 3 15 Cấu tạo Thermistor 57

Hình 3 16 IC cảm biến nhiệt 58

Hình 3 17 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ 58

Hình 3 18 Sơ đồ mạch điện của cảm biến nhiệt độ khi gắn trên động cơ ô tô 58

Hình 3 19 Đặc tính của cảm biến nhiệt độ 58

Hình 3 20 Sơ đồ bố trí lắp đặt 59

Hình 3 21 Cảm biến nhiệt độ Pt100 60

Hình 3 22 Encoder LPD3806 60

Hình 3 23 Sơ đồ mạch điện 61

Hình 3 24 Lưu đồ thuật toán truyền nhận tín hiệu giữa labview và thiết bị ngoại vi 62

Hình 3 25 Sơ đồ các biểu tượng xây dựng trong chương trình xử lý tín hiệu 62

Hình 3 26 Khai báo biến cho chuong trình 63

Hình 3 27 Khai báo Timer1 2 chế độ ngắt ngoài và đếm xung Encoder 64

Hình 3 28 Vòng lặp chính của chương trình 64

Hình 3 29 Hàm nhận thông tin từ cổng SERIAL 65

Hình 4 1 Sơ đồ hệ thống làm mát 66

Hình 4 2 Sơ đồ kết cấu ống nước 69

Hình 4 3 Sơ đồ tính toán két nước 69

Hình 4 4 Sơ đồ tính toán chi tiết két nước 70

Hình 4 5 Sơ đồ tính toán két nước 70

Hình 4 6 Quan hệ của hệ số truyền nhiệt k với tốc độ không khíkk 71

Hình 4 7 Kết cấu két nước 74

Hình 4 8 Bơm nước kiểu ly tâm 75

Hình 4 9 Kết cấu bơm nước kiểu piston 76

Hình 4 10 Sơ đồ kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm cánh hút 77

Hình 4 11 Kết cấu bơm guồng 78

Hình 4 12 Bơm DK THT 1.5DK-24 1HP 79

Hình 4 13 Bình chứa nước làm mát 79

Hình 4 14 Thông số cơ bản của quạt gió 80

Hình 4 15 Quạt gió của hệ thống làm mát 81

Hình 4 16 Mô hình khung giá đăt hệ thống làm mát 81

Hình 4 17 Kết cấu khung giá đặt hệ thống làm mát 81

Hình 4 18 Giá đặt hệ thống làm mát thực nghiệm 82

Hình 4 19 Sơ đồ lắp đặt hệ thống làm mát 83

Hình 5 1 Động cơ thử nghiệm xe IFA 84

Hình 5 2 Sơ đồ khối phanh thử 86

Hình 5 3 Đường đặc tính ngoài của động cơ Diesel 87

Hình 5 4 Đường đặc tính cục bộ 90

Hình 5 5 Đường đặc tính phụ tải của động cơ Diesel……… 91

DANH SÁCH CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU

1 Sơ lược mục đích của việc đo công suất

Trong những năm trở lại đây ngành công nghiệp nước ta có nhiều sự phát triển vượt

bậc, máy móc đã không còn là quá xa lạ với mỗi chúng ta Máy móc dần dần thay thế

con người làm việc để nâng cao năng suất và tiết kiệm thời gian và phổ biến nhất vẫn là

máy móc sử dụng động cơ đốt trong Một trong những chỉ tiêu đánh giá quan trọng để

đánh giá động cơ đốt trong là công suất

Như chúng ta đã biết công suất là thông số kỹ thuật cơ bản đặc trưng cho động cơ;

là chỉ tiêu quan trọng không phụ thuộc vào công dụng và kiểu loại động cơ Trong thiết

kế, chế tạo, sửa chữa cũng như sử dụng, việc xác định chính xác công suất của động cơ

luôn được coi trọng nhằm các mục đích sau:

+ Kiểm nghiệm động cơ trước khi xuất xưởng (nhằm kiểm tra động cơ sau khi thiết

kế có đạt chỉ tiêu công suất đề ra không);

+ Trang bị động cơ có công suất phù hợp với phương tiện;

+ Kiểm tra động cơ sau quá trình duy tu bảo dưỡng, sửa chữa lớn;

+ Tổ chức khai thác động cơ hợp lý, an toàn và tin cậy

2 Mục tiêu nghiên cứu

Ta cải tạo để đưa vào hoạt động một bệ thử động cơ kiểu thủy lực tại xưởng động

lực Xây dựng được mô hình thí nghiệm nhằm xác định được mô men, công suất, nhiệt

độ của động cơ thử nghiệm và nhiệt độ của bệ thử

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu cải tạo băng thử thủy lực dạng chốt ELBE tại xưởng động lực

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài tập trung nghiên cứu cải tạo và đưa vào hoạt động bệ thử động cơ thủy lực

dạng chốt ELBE Trong đó có thể xác định được mô men, công suất và xây dựng được

đặc tính tốc độ của động cơ thử nghiệm

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm tại trường đại học bách khoa Đà Nẵng

Tìm kiếm tài liệu, thu thập thông tin dựa trên các công trình đã công bố về bệ thử

công suất động cơ, nghiên cứu cải tạo và thử nghiệm, phân tích số liệu, viết báo cáo,

trình bày báo cáo

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ BĂNG THỬ CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ

1.1 Các đặc tính về động cơ đốt trong

Khi khảo sát, nghiên cứu các thông số của động cơ hoặc đánh giá động cơ, điều chỉnh

động cơ, nếu chỉ dùng tính toán thì không đủ và khó hình dung đầy đủ về quá trình làm

việc của động cơ Vì vậy, người ta phải xây dựng các đường đặc tính bằng tính toán và

thí nghiệm để giải quyết các việc nêu trên đầy đủ hơn Động cơ đốt trong có các đường

+ Đặc tính điều chỉnh theo lượng phun nhiên liệu (của động cơ diesel)

Muốn dựng các đường đặc tính cho chính xác phải tiến hành thí nghiệm Tuy nhiên

bằng tính toán nhiệt ta vẫn xây dựng được một số đường đặc tính

1.1.1 Đường đặc tính tốc độ ngoài

Đường đặc tính ngoài của động cơ (có khi còn gọi là đặc tính tốc độ ngoài) là các

đường cong công suất (Ne), mô men (Me), suất tiêu hao nhiên liệu (ge) diễn biến theo

tốc độ quay n (vg/ph) của động cơ ở chế độ toàn tải (mở 100% thanh răng ở động cơ

xăng hoặc phun nhiên liệu cực đại ở động cơ diesel)

Hình 1.1 Đường đặc tính ngoài của động cơ

Đây là đường đặc tính quan trọng nhất của một động cơ dùng để đánh giá các chỉ

tiêu công suất (Nemax) và tiết kiệm nhiên liệu (gemin) của động cơ

Nhờ có đường đặc tính này người ta cũng đánh giá được sức kéo của động cơ qua

đặc tính mô men (Me), vùng làm việc ổn định của động cơ và hệ số thích ứng K của nó

Dạng của các đường cong chủ yếu (Ne, Me, ge) của đường đặc tính ngoài nêu ở hình

1.1 Muốn xây dựng nó ta phải tiến hành tính toán nhiệt ở ít nhất 3 chế độ (3 tốc độ khác

nhau) để xác định các thông số của động cơ

+ nmin: Tốc độ tối thiểu mà động cơ làm việc ổn định khi phụ tải đạt 100%

(nmin=(0,150,20)ne đối với động cơ xăng và nmin=(0,500,60)ne đối với động cơ diesel)

+ nM: Tốc độ khi đạt mô men lớn nhất Memax

+ne: Tốc độ khi đạt Nemax hoặc Nhc hoặc tốc độ khi đạt Nehc ở động cơ có bộ hạn

chế tốc độ Sau đó sử dụng công thức thực nghiệm của Lay-đec-man để tính Ne, Me, g

1.1.2 Đường đặc tính phụ tải

Các đường cong biểu thị quan hệ giữa mức tiêu hao nhiên liệu (Gnl), suất tiêu hao

nhiên liệu riêng (ge) khi số vòng quay (n) không đổi với công suất hữu ích (Ne) được gọi

là đường đặc tính phụ tải của động cơ

Nhờ đặc tính phụ tải, ta có thể xác định được giá trị tuyệt đối mức tiêu hao nhiên

liệu giờ ở các chế độ vòng quay và phụ tải khác nhau hoặc xác định được chế độ làm

việc kinh tế của động cơ

a) Động cơ cácbaratơ b) Đông cơ diesel Hình 1.2 Đường đặc tính phụ tải của động cơ

1.1.3 Các đường đặc tính điều chỉnh

Chất lượng của quá trình cháy phụ thuộc vào hàng loạt các thông số mà giá trị tối ưu

của chúng xác định bằng cách thí nghiệm động cơ Trong động cơ xăng, các thông số

đó là thành phần hỗn hợp cháy  và góc đánh lửa sớm Còn trong động cơ diesel đó là

vị trí của thanh răng và góc phun nhiên liệu sớm

Đường đặc tính xác định các giá trị tối ưu đó gọi là đặc tính hiệu chỉnh

1.1.3.1 Đặc tính điều chỉnh theo thành phần hỗn hợp

Đặc tính điều chỉnh theo thành phần hỗn hợp là đồ thị quan hệ của công suất có ích

Ne , suất tiêu hao nhiên liệu ge với suất tiêu hao nhiên liệu giờ khi vị trí thanh răng và số

vòng quay trục khuỷu không đổi, góc đánh lửa sớm ở vị trí tối ưu

Mục đích xây dựng đường đặc tính điều chỉnh theo thành phần hỗn hợp là xác định

mức độ điều chỉnh tối ưu của bộ chế hoà khí

Để tạo ra sự biến thiên mức tiêu hao nhiên liệu giờ phải sử dụng các gíc-lơ có khả

năng thông qua khác nhau hoặc thay đổi tiết diện thông qua của gíc-lơ bằng cách điều

chỉnh

Do cố định số vòng quay trục khuỷu và vị trí thanh răng nên lượng không khí vào

động cơ hầu như không đổi, do đó có sự thay đổi khả năng thông qua của gíc-lơ làm

thành phần hỗn hợp cháy thay đổi

Phân tích đường đặc tính điều chỉnh (hình 1-3) ta thấy, nếu điều chỉnh chế hoà khí

theo suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất sẽ không đạt công suất lớn nhất, còn nếu điều

chỉnh đạt công suất lớn nhất thì không kinh tế

Nếu điều chỉnh chế hoà khí đạt Nemax thì suất tiêu hao nhiên liệu tăng (1220)%

Ngược lại nếu điều chỉnh để đạt gemin công suất động cơ sẽ giảm (812)%

Hình 1.3Đặc tính điều chỉnh theo thành phần hỗn hợp

1.1.3.2 Đặc tính điều chỉnh theo góc đánh lửa sớm

Đặc tính điều chỉnh theo góc đánh lửa sớm là đồ thị quan hệ của công suất có ích Ne,

mức tiêu hao nhiên liệu giờ Gnl , suất tiêu hao nhiên liệu ge với góc đánh lửa sớm khi vị

trí thanh răng và số vòng quay trục khuỷu không đổi và chế độ nhiệt ổn định

Ne, Gnl, ge = f(s) (1.1) Mục đích của đường đặc tính này là xác định góc đánh lửa có lợi nhất và kiểm tra

bộ điều chỉnh tự động ly tâm và chân không của bộ chia điện

Hình 1.4 Đường đặc tính điều chỉnh theo góc đánh lửa sớm s

Từ đồ thị ta nhận thấy ở Nemax cho ta gemin đó là thời điểm đánh lửa có lợi nhất ứng

với số vòng quay trục khuỷu ở vị trí thanh răng cố định

Đối với đường đặc tính điều chỉnh góc phun nhiên liệu sớm ở động cơ diesel cũng

tương tự như vậy

1.1.3.3 Đặc tính điều chỉnh theo lượng phun nhiên liệu

Đường đặc tính điều chỉnh theo lượng phun nhiên liệu là đồ thị quan hệ của công

suất có ích Ne, suất tiêu hao nhiên liệu ge với mức tiêu hao nhiên liệu giờ Gnl khi số vòng

quay trục khuỷu không đổi và góc phun sớm có lợi nhất

Ne, ge = f(Gnl) (1.2)Mục đích xem xét đặc tính này là xét ảnh hưởng của lượng nhiên liệu đến các chỉ

tiêu công suất và kinh tế đồng thời kiểm tra bộ hạn chế lượng nhiên liệu cực đại

Từ hình 1-5, ta thấy khoảng điều chỉnh từ điểm A (suất tiêu hao nhiên liệu cực tiểu)

đến điểm B (công suất cực đại) Ở điểm A nếu cấp nhiên liệu tối đa sẽ không cháy hết

nhiên liệu làm giảm tính kinh tế, tạo muội than và có khói đen, cốc hoá xéc măng, tăng

tổn thất ma sát, làm xấu quá trình làm việc của động cơ

Hình 1.5 Đặc tính điều chỉnh theo lượng phun nhiên liệu

1.2 Phương pháp xác định công suất động cơ đốt trong

1.2.1 Đo công suất theo phương pháp đo không phanh

Đây là phương pháp đơn giản vì không phải tháo động cơ ra khỏi xe Người ta lợi

dụng tổn thất cơ giới của các xi lanh không làm việc để làm tải cho xi lanh cần đo Khi

đo thanh răng ở vị trí cực đại (hoặc thanh răng mở hết), đánh chết các xi lanh dùng làm

tải, chỉ để lại một xi lanh làm việc đo tốc độ của động cơ, thời gian đo chỉ khoảng 1 phút

Lần lượt thay đổi các xi lanh khác và ghi kết quả đo số vòng quay

Công suất động cơ sẽ được xác định theo công thức:

) 1

+ Nedm: Công suất định mức của động cơ theo thiết kế (ml)

+  : Độ chênh lệch công suất so với định mức (%) N

+n1Ne: Số vòng quay của động cơ khi làm việc với một xi lanh khi ở tình trạng

còn mới (theo tài liệu kỹ thuật)

+ ntb: Số vòng quay trung bình của các xi lanh khi làm việc riêng rẽ (đo khi chẩn

đoán)

+ k: Hệ số kinh nghiệm

Đối với động cơ máy kéo: k=0,055;

Đối với động cơ ô tô: k=0,02÷0,04

1.2.2 Đo công suất theo phương pháp gia tốc

Dựa trên nguyên tắc sự thay đổi tốc độ góc của động cơ phụ thuộc vào công suất

động cơ, khi công suất động cơ càng lớn thì gia tốc góc càng lớn Thực chất của dụng

cụ đo là đo thời gian tăng tốc từ tốc độ thấp đến tốc độ định mức khi tăng tốc đột ngột,

chỉ thị sẽ là công suất động cơ

1.2.3 Đo công suất bằng phanh thử công suất

Đây là phương pháp đo chính xác nhất nhưng yêu cầu phải tháo động cơ ra khỏi ô tô

đặt lên phanh thử Gây tải cho phanh có thể bằng ma sát (phanh cơ khí), lực cản nước

(phanh thử thủy lực) hoặc lực điện từ (phanh điện)

Công suất động cơ được tính theo công thức:

30

.

M

(1.5)

Me cân bằng với momen cản Mc của phanh

1.3 Các loại băng thử công suất

Trục động cơ truyền momen cho roto của phanh thông qua khớp nối Roto truyền

momen cho stato nhờ ma sát giữa roto và stato Phanh thử có cơ cấu cân bằng nên lúc

này trên phanh thử xuất hiện momen cản cân bằng với momen động cơ về trị số Momen

cản cân bằng này được truyền đến cánh tay đòn và thiết bị cân lực hiển thị số Ở loại

phanh thử này momen phanh chỉ phụ thuộc vào lực siết bu lông

Công cơ học của động cơ biến thành nhiệt năng làm các chi tiết của phanh thử nóng

lên Vì vậy, phải đưa nước làm mát vào

c Đường đặc tính phanh thử cơ khí

Hình 1.7 Đặc tính momen của động cơ và phanh

Hình 1.8 Đặc tính phanh thử cơ khí Trong bệ thử này roto truyền mô men Mrt = Mst cho stato nhờ ma sát giữa các lá thép

và tấm ma sát Vì vậy, mô men bệ thử chỉ phụ thuộc vào lực siết lò xo tại cơ cấu tay

quay Ở một giá trị lực siết lò xo nhất định, đường đặc tính mô men của bệ thử cắt đặc

tính của động cơ tại 2 điểm A* và B* (hình 1.7) Nghĩa là, cùng một mô men bệ thử sẽ

có hai điểm làm việc của động cơ: A*(nA*,M*) và B*(nB*,M*)

Ở tốc độ thấp, điểm làm việc là A*, điểm làm việc này là không ổn định Vì nếu một

lý do nào đó tốc độ động cơ lớn hơn nA*, thì mô men động cơ lớn hơn mô men bệ thử,

làm cho tốc độ động cơ tiếp tục tăng và nếu tốc độ động cơ nhỏ hơn nA*, thì mô men

động cơ sẽ nhỏ hơn mô men bệ thử, làm cho tốc độ động cơ tiếp tục giảm, dẫn đến tình

trạng tắt máy

Ở tốc độ lớn hơn nB*, điểm làm việc là B*, điểm làm việc này là ổn định Vì khi tốc

độ động cơ lớn hơn nB*, thì mô men động cơ nhỏ hơn mô men bệ thử, làm cho tốc độ

động cơ giảm xuống Khi tốc độ động cơ nhỏ hơn nB*, thì mô men động cơ lớn hơn mô

men bệ thử, làm cho tốc độ động cơ tăng lên Như vậy, điểm làm việc ổn định là điểm

B* Chúng ta thấy rằng nếu dùng bệ thử này chỉ cho phép xác định được đường đặc tính

của động cơ trong nhánh từ Mmax đến MB*

d Ưu, nhược điểm

Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, tương đối dễ sử dụng, độ chính xác khá cao

Nhược điểm:

- Làm việc không ổn định (nhiệt phát ra lớn )

- Việc điều chỉnh tải bằng cách thay đổi lực siết bu lông gây khó khăn cho quá

Roto của phanh được gắn trên trục ra của động cơ Trên roto gắn các đĩa (cánh,

chốt…) nhằm tăng sự truyền công suất lên nước, stato được gắn trên một gối đỡ phụ có

Roto có dạng đĩa phẳng Khi roto quay do lực ma sát giữa đĩa roto với nước và lực

ly tâm mà hình thành dòng nước xoáy giữa roto và stato Nhờ ma sát giữa nước và stato

mà momen được truyền cho stato làm stato có xu hướng quay ổ đỡ của nó Stato được

giữ cân bằng nhờ cơ cấu cân lực Vòng nước càng dày thì lực ma sát giữa nước và phanh

càng lớn

Để tăng hiệu quả phanh, người ta có thể làm roto nhiều đĩa hoặc khoan các lỗ trên

bề mặt đĩa Loại phanh này làm việc theo nguyên tắc điền đầy bộ phận

❖ Loại chốt:

Roto được chế tạo ở dạng hình trụ Trên đó có gắn vào ba hàng chốt 3 cạnh Mặt

hông của stato cũng gắn xen kẻ các chốt 3 cạnh Giữa các hàng chốt trên roto và stato

có khe hở nhất định để tạo khoang nước và tránh va chạm kẹt Như vậy loại phanh này

cũng làm việc theo nguyên tắc điền đầy bộ phận và thuận nghịch

Hình 1.11 Stato và Roto phanh thủy lực dạng chốt 1- Stato; 2- Chốt trên stato; 3- Roto; 4- Chốt trên roto; 5- Then;

6- Trục nối với trục động cơ ; 7- Trục roto

Hiệu quả phanh loại này lớn hơn loại đĩa Nhược điểm của loại này là ở chế độ tải

trọng lớn làm việc rất ồn và sau một thời gian làm việc các vị trí cố định chốt yếu đi dần

đến các hư hỏng nghiêm trọng

Phanh thủy lực dạng chốt có tính thuận nghịch nghĩa là: momen sinh ra không phụ

thuộc vào chiều quay của động cơ

❖ Loại cánh:

Hình 1.12 Stato và Roto phanh thử thủy lực dạng cánh 1- Cánh của roto; 2- Roto; 3- Stato; 4- Cánh trên stato; 5- Vỏ; 6- Cánh tay đòn

Roto và stato có dạng cánh Loại này, làm việc theo chế độ nạp đầy, tức là trong mọi

chế độ phụ tải, roto hoàn toàn đầy nước Loại phanh cánh thẳng làm việc thuận nghịch

Loại phanh cánh nghiêng làm việc không thuận nghịch

Phanh thử thủy lực dạng cánh dẫn, điều chỉnh momen phanh bằng cách thay đổi

lượng nước trong phanh hoặc thay đổi độ nghiêng của cánh Phanh loại này có khả năng

tạo momen lớn, làm việc êm hơn dạng chốt Nhược điểm là chế tạo khó khăn, đặc biệt

là roto và stato dạng cánh nghiêng

b Nguyên lý hoạt động

Khi động cơ làm quay roto của phanh, nếu trong buồng phanh không có nước, lúc

đó động cơ chạy không tải Tuỳ thuộc lượng nước mà có các mức tải khác nhau, dưới

tác dụng của lực thông qua môi trường nước làm cho stato quay Để giữ cho stato đứng

yên, người ta gắn cứng stato với một cánh tay đòn lực, phía đuôi có nối với thiết bị cân

Trên đây là đặc tính lý thuyết của phanh Thực tế chế độ làm việc của phanh bị giới

hạn bởi các đường:

oa: Khi phanh làm việc với lượng nước tác dụng lớn nhất

ab: Đường giới hạn mô men phanh lớn nhất cho phép đối với sức bền của các chi

tiết

bc: Đường giới hạn công suất phanh lớn nhất

cd: Số vòng quay cực đại bị giới hạn bởi sức bền các chi tiết dưới tác dụng của lực

ly tâm

Do phanh làm việc không tải: Tiêu hao công suất chủ yếu là do lực ma sát của không

khí và lực ma sát trong các ổ đỡ

Những động cơ có đường đặc tính nằm trong vùng đặc tính làm việc của phanh thử

mới có thể xác định được đặc tính trên phanh thử đó

d Ưu, nhược điểm

Ưu điểm:

- Thử được động cơ có công suất lớn

- Giới hạn thử lớn đặc biệt là khi kết hợp với phanh cơ khí

Nhược điểm:

- Cấu tạo phức tạp, nhiều trang bị phụ, yêu cầu làm kín khắc khe, làm việc không

ổn định ở chế độ tốc độ thấp

- Không thử được động cơ có công suất nhỏ

1.3.3 Phanh thử công suất kiểu điện

a Tổng quan về phanh thử công suất kiểu điện

Thực chất của phanh thử loại này là một máy phát điện một chiều hay xoay chiều

được dẫn động trực tiếp từ động cơ thử Sự thay đổi lực cản được thực hiện nhờ thay

đổi điện trở tải Điện trở tải thường là điện trở kim loại hay điện trở nước Điện trở nước

gồm những bản cực kim loại được nhúng trong dung dịch muối NaCO3 với diện tích

bản cực ngập trong nước điều chỉnh được Điện trở sử dụng phải đủ lớn để không bị quá

nóng hoặc bị cháy khi quá tải

Phanh thử công suất điện có 2 phương pháp để xác định công suất động cơ Trên cơ

sở đó ta có 2 dạng phanh thử công suất kiểu điện:

Dạng thứ nhất: Phanh thử công suất điện có cơ cấu cân bằng là phanh thử mà cơ

cấu phanh là một máy phát điện có nhiệm vụ tạo ra momen cản Nguyên lý làm việc

tương tự như phanh cơ khí, phanh thủy lực Chỉ khác môi trường truyền momen là môi

trường điện từ

Dạng thứ hai: Phanh thử công suất điện không có cơ cấu cân bằng Năng lượng cơ

học của động cơ dùng để quay máy phát điện và chuyển thành năng lượng điện Đo các

đại lượng điện của máy phát điện ta xác định được công suất của máy phát điện Do đó,

xác định công suất của động cơ Sự biến đổi cơ năng thành điện năng bao giờ cũng tổn

thất Vì vậy, cần phải biết hiệu suất của máy phát điện để tính công suất động cơ Nếu

công suất đo được là Nđ [kW] và hiệu suất của máy điện là  d thì công suất của động

cơ là:

d e d

N N



= [kW] (1.6) Công suất điện được đo thông qua điện áp U giữa 2 đầu điện trở tải và cường độ I

trong mạch Đối với máy phát điện xoay chiều thì cần biết thêm cosφ loại phanh thử này

stato của máy điện gắn liền với bệ thử và máy điện làm việc như một máy điện bình

thường

Phanh dòng điện Foucault:

Hình 1.14 Phanh dòng điện Foucault 1- Stato; 2- Các cuộn dây kích thích; 3- Đĩa kim loại không từ tính;

4- Cánh tay đòn; 5- Quả cân

Phanh này gồm có một đĩa kim loại không từ tính quay trong một từ trường có từ

thông điều chỉnh được Khi đó dòng điện Foucault sinh ra trong đĩa có khuynh hướng

phanh đĩa lại Momen cản tăng theo từ trường kích thích Vì vậy, momen cản có thể thay

đổi được một cách liên tục bằng cách điều chỉnh cường độ dòng điện kích thích

Năng lượng do dòng Foucault sịnh ra làm nóng đĩa Do đó, phải làm mát phanh bằng

nước

Các cuộn dây kích thích lắp trong stato có thể lắc lư được trên trục của nó Cũng như

các loại phanh kể trên, stato được giữ cân bằng nhờ lực ngược chiều tác dụng lên stato

Phanh thử dòng điện xoáy:

Ở stato có cuộn kích bằng dòng điện một chiều, tạo ra từ trường Khi roto quay ở

stato sẽ xuất hiện dòng xoáy, dòng xoáy tạo ra từ trường hãm đĩa quay lại tiêu thụ công

suất của động cơ biến thành nhiệt năng vì thế cần làm mát stato

Hình 1.15 Cấu tạo phanh dòng điện xoáy 1- Trục; 2- Ống dẫn nước làm mát; 3- Cuộn cảm; 4- Stato; 5- Rotor

Điều chỉnh đặc tính của phanh điện từ dòng xoáy có thể dùng các biến trở để điều

chỉnh dòng kích, hoặc điều chỉnh tự động số vòng quay với momen quay Vì có thể tạo

ra các đường đặc tính khác nhau, nên bảo đảm được điều kiện làm việc ổn định với động

cơ ở mọi chế độ

Người ta có thể dùng máy phát điện để xác định công suất động cơ thông qua việc

đo các đại lượng điện của máy phát

1000.

U I N



= (kW) (1.7) Loại này không được phát triển rộng vì sai số của nó lớn hiệu suất máy phát thay đổi

phụ thuộc vào số vòng quay, tải, nhiệt độ nhưng trong quá trình tính toán ta lấy là một

hằng số, dùng máy phát có cơ cấu cân lực điều chỉnh tải bằng biến trở từ trường tác dụng

giữa roto và stato sẽ truyền momen

Hình 1.16 Đặc tính phanh điện a) Loại máy phát b) Loại dòng xoáy

b Đặc tính của phanh điện

Đặc tính của phanh điện là sự phụ thuộc giữa công suất phát ra và số vòng quay trục

máy Được xác định bởi cường độ lớn nhất của dòng điện phần ứng mà dòng điện này

có thể giả thiết hoàn toàn dùng để nung nóng cuộn dây của phần ứng khi kích từ hoàn

toàn Vì thế, phanh điện cũng bị giới hạn công suất thử, do giới hạn nhiệt chế độ nhiệt

của cuộn dây phần ứng

Theo định luật Ohm khi điện trở biến tải bằng R[Ohm], hiệu điện thế 2 đầu máy phát

là U[Volt] thì cường độ dòng điện toàn phần trong mạch phần ứng là I[A]:

U I R

= [A] (1.8)

Điện áp U tỉ lệ với từ thông dưới cực từ của stato và số vòng quay của trục:

U =B1.n (1.9) Trong đó: B1

S



= [tesla] cường độ từ trường của stato

Với:  : Từ thông của stato dưới các cực từ [webe]

S: tiết diện các cực từ

n: tốc độ quay của phần ứng [Vòng/Phút]

Điện áp không phụ thuộc vào sự kích thích mà tăng tỉ lệ bậc nhất với số vòng quay

phần ứng

Cường độ từ trường B1 phụ thuộc vào kết cấu của máy và cường độ dòng kích thích

[Ikt] Cho nên, ở một chế độ phanh nhất định thì B1 là một hằng số

Như vậy, công suất của động cơ được tính theo biểu thức:

2 2

1

e

B n

U I N

R

= = [Kw] (1.10) Suy ra: Nếu bỏ qua sự phụ thuộc của hiệu suất máy phát (η=const) chế độ tải các

yếu tố khác là không đổi thì công thức trên có thể viết lại:

2

R



= Là hằng số của phanh điện với một chế độ tải (R)

Như vậy, công suất phanh tỉ lệ bậc hai với tốc độ quay của phần ứng n Khi n tăng

thì công suất phanh sẽ tăng theo đường Parabol và có thể xem gần đúng rằng: họ đường

cong Parabol biểu diển công suất phanh không phụ thuộc vào sự thay đổi điện trở mạch

phần ứng (R) hoặc từ trường của stato B1 Quan hệ giữa momem phanh và tốc đọ là bậc

nhất

c Ưu, nhược điểm của phanh thử kiểu điện

Ưu điểm:

- Có thể tạo được nhiều dạng đường đặc tính khác nhau bằng cách điều chỉnh điện

trở mạch phần ứng theo một quy luật nào đó

- Trong điều kiện cho phép có thể thu hồi được năng lượng động cơ

- Các máy điện có tính thuận nghịch nên có thể khởi động động cơ hay xác định

tổn thất cơ khí của động cơ

- Làm việc êm dịu, kết cấu gọn nhẹ, dễ tìm máy phát điện làm phanh vì có thể dùng

bất kỳ máy điện nào

- Phanh điện một chiều có khoảng điều chỉnh rộng hơn phanh điện xoay chiều

- Phanh được các động cơ có công suất nhỏ đến lớn,tốc độ trung bình hay cường

hóa

Nhược điểm:

- Giá thành cao hơn các loại khác, nhất là máy điện một chiều vì chế tạo khó, dùng

nhiều kim loại màu

- Khi dùng phanh kiểu không cân bằng thì khó xác định chính xác hiệu suất máy

điện vì nó phụ thuộc vào chế độ tải, tốc độ, nhiệt độ và do đó thiếu chính xác

1.4 Giới thiệu băng thử ELBE

Hình 1.17 Băng thử thủy lực ELBE thực tế Băng thử ELBE là băng thử thủy lực dạng chốt Rotor được chế tạo ở dạng hình trụ

Trên đó có gắn vào bốn hàng chốt 4 cạnh Mặt hông của stato cũng xen kẽ các chốt ba

cạnh Giữa các hàng chốt có khe hở nhất định để tạo khoang nươc và tránh va chạm kẹt

Phanh thử này làm việc theo nguyên tắc điền đầy bộ phận và thuận nghịch

Khi trục phanh thử ELBE quay làm cho Rotor quay Lượng nước chứa trong phanh

thử tạo nên ma sát: ma sát giữa các chốt của Rotor với nước, ma sát giữa nước và các

chốt của Stato Nhờ có ma sát mà momen được truyền từ Rotor sang Stato, làm cho

Stato có khuynh hướng quay theo Lượng nước trong phanh và khe hở giữa các chốt

quyết định đến việc truyền momen Khi thử động cơ, để thay đổi tải cho động cơ người

ta điều chỉnh lượng nước vào phanh Khi lượng nước càng nhiều thì việc truyền momen

từ Rotor sang Stato càng lớn và ngược lại

Phanh thử ELBE có tính chất thuận nghịch, nghĩa là: momen sinh ra không phụ thuộc

chiều quay của Stato

Công suất phanh thử ELBE khá lớn Nhưng nhược điểm là làm việc không ổn định,

sau một thời gian làm việc vị trí các chốt do các đai ốc cố định các chốt bị lỏng, dễ bị

hỏng do va đập, kẹt và gây ồn

Phanh thử ELBE có các thông số sau:

+ Công suất cực đại đo được: Nph= 650[mã lực] hay Nph= 475[kW];

+ Số vòng quay cực đại nmax = 3500[vòng/phút];

+ Khối lượng toàn bộ 900[kg];

+ Hệ số phụ thuộc phanh thử k = 0,001

Hình 1.18 Băng thử thủy lực ELBE

CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT VÀ PHỤC HỒI PHẦN CƠ KHÍ BĂNG THỬ

2.1 Phương án phục hồi và cải tạo băng thử

2.1.1 Mục đích

Phục hồi lại khả năng làm việc của băng thử, đảm bảo điều kiện làm việc bình thường

cho băng thử đã qua sử dụng

Nâng cấp băng thử thủy lực ELBE từ băng thử điều khiển đo công suất bằng cơ khí

sang băng thử được điều khiển đo công suất điện tử phục vụ cho quá trình thí nghiệm

tại xưởng động lực

2.1.2 Quy trình thực hiện phương án phục hồi và cải tạo băng thử ELBE

Bước 1: Kiểm tra băng thử và tình trạng băng thử ELBE ban đầu

Bước 2: Tháo dở các chi tiết, cụm chi tiết của băng thử ELBE

Bước 3: Kiểm tra, phân loại khả năng hoạt động, khả năng làm việc của các chi tiết,

cụm chi tiết của băng thử ELBE

Bước 4: Phục hồi các chi tiết, cụm chi tiết bằng các phương pháp phù hợp với công

nghệ phục hồi để các chi tiết được trở lại trạng thái hoạt động tối ưu nhất

Bước 5: Lắp đặt lại băng thử

Bước 6: Cải tạo băng thử ELBE:

+ Cải tạo hệ thống làm mát : lắp đặt hệ thống làm mát cho băng thử ELBE;

+ Cải tạo phần đo công suất của băng thử: lắp hệ thống điều khiển điện tử trên

băng thử Viết chương trình điều khiển điện tử;

+ Cho động cơ chạy thử nghiệm trên băng thử để đo công suất của động cơ thử

nghiệm ( động cơ IFA)

2.1.3 Kiểm tra phân loại các chi tiết

2.1.3.1 Mục đích, ý nghĩa của công tác kiểm tra, phân loại chi tiết

- Qua kiểm tra phân loại để cho phép thực hiện lại các chi tiết còn dùng lại được một

cách có hiệu quả tránh lãng phí, loại bỏ những chi tiết bị hư hỏng và xác định những chi

tiết có thể sữa chửa, phục hồi để dùng lại

- Việc kiểm tra phân loại tốt sẽ cho phép nâng cao chất lượng và hạ giá thành sửa

chữa

- Nếu kiểm tra phân loại không tốt sẽ có hại cho việc sửa chữa và sử dụng sau này

Ví dụ: dùng lại các chi tiết hư hỏng

Công tác kiểm tra phân loại được tiến hành sau khi chi tiết đã được tẩy rửa sạch sẽ,

bao gồm 3 loại công việc:

- Kiểm tra chi tiết để phát hiện và xác định trạng thái, chất lượng của chúng;

- Đối chiếu với tài liệu kỹ thuật để phân loại chúng thành:

+ Dùng được;

+ Phải sửa chữa mới dùng được;

+ Loại bỏ( thay mới )

- Tập hợp các số liệu sau khi kiểm tra phân loại để thực hiện công tác sửa chữa

Nguyên tắc kiểm tra phân loại

Dựa trên cơ sở chức năng của các chi tiết trong cụm máy mà tổ chức kiểm tra kỹ ở

mức độ nào

Kết quả phân loại

Hình 2.1 Sơ đồ kiểm tra phân loại chi tiết

2.1.3.2 Các hư hỏng và phương pháp kiểm tra

a Hư hỏng

- Các chi tiết biến dạng: cong, xoắn trục dẫn đến sự không song song, không vuông

góc giữa các bề mặt, các cỗ trục…

- Thay đổi kích thước do hao mòn: mòn côn, ô van, giảm chiều cao, mất tính chính

xác của biên dạng làm việc Những hư hỏng này đến giới hạn nào đó sẽ làm cho đặc tính

làm việc của chi tiết, của các cặp ma sát không còn đảm bảo dẫn đến hư hỏng cụm máy,

băng thử

- Thay đổi về tính chất: độ cứng, độ đàn hồi, trạng thái ứng suất

- Hư hỏng đột suất ở mức vĩ mô: gãy, vỡ, sứt mẻ, nứt, thủng, rỉ…

b Các phương pháp kiểm tra chủ yếu

- Quan sát: chủ yếu dựa vào kinh nghiệm để xác định mức độ hư hỏng của chi tiết

- Đo lượng mòn: dùng các dụng cụ đo để xác định các kích thước như thước kẹp,

pam me, đồng hồ đo lỗ, đo chiều sâu, căn lá, mũi V, bàn rà Dùng các dụng cụ chuyên

dùng như ca líp, con lăn, trục chuẩn…

c Kiểm tra hư hỏng ngầm

Sử dụng các dụng cụ đặc biệt để phát hiện hư hỏng ngầm hoặc kiểm tra tính chất chi

tiết: máy đo độ cứng, độ bóng, đàn hồi,các máy cân bằng tĩnh, cân bằng động, các máy

dò khuyết tật: từ, siêu âm, quang tuyến,…

2.1.4 Công nghệ phục hồi các chi tiết hư hỏng

2.1.4.1 Nguyên tắc chung

Từ việc phân tích các yếu tố cơ bản về chất lương bề mặt, các nguyên nhân ma sát

mài mòn, các dạng hư hỏng rỉ kim loại Trên cơ sở nắm vững công nghệ chế tạo và chức

năng kỹ thuật ta có thể tìm giải pháp để sửa chữa và phục hồi Đương nhiên ta có thể

chọn nhiều phương án, dựa vào điều kiện thực tế và chỉ tiêu kinh tế để chọn phương án

tối ưu nhất

2.1.4.2 Lựa chọn phương pháp phục hồi chi tiết

Để lựa chọn phương án phục hồi ta cần căn cứ vào các yếu tố sau:

+ Căn cứ hình dáng ban đầu, tính chất của các chi tiết và tầm quan trọng của nó;

+ Khả năng cho phép phục hồi được nhiều lần;

+ Quy trình công nghệ phục hồi sửa chữa và khả năng của xưởng về cơ sở vật

chất kỹ thuật, khả năng tài chính,…

+ Yêu cầu về thời gian phục hồi sửa chữa;yêu cầu về chất lượng sửa chữa;

+ Các chỉ tiêu về hiệu quả kinh tế của việc phục hồi sửa chữa (giá cả, khả năng

làm việc…)

2.1.4.3 Quy trình phục hồi

+ Xác định vị trí hư hỏng;

+ Xác định đặc tính làm việc của chi tiết cần phục hồi;

+ Lựa chọn phương pháp phục hồi;

+ Chuẩn bị các công cụ, dụng cụ cần thiết;

+ Tiến hành phục hồi theo quy trình phục hồi của phương pháp đã lựa chọn

2.1.4.4 Các phương pháp được ứng dụng để phục hồi

a Hàn

Hàn là phương pháp công nghệ nối các kim loại hoặc phi kim loại với nhau bằng

cách nung nóng chổ nối đến trạng thái hàn (chảy hoặc dẻo) Sau đó kim loại hóa rắn