Khảo sát tính ổn định hướng chuyển động của liên hợp máy nông nghiệp mooc

Khảo sát tính ổn định hướng chuyển động của liên hợp máy nông nghiệp mooc

Mở đầu Khả năng hạn chế của việc kiểm tra thờng xuyên trạng thái kỹ thuật của ôtô trong quá trình sử dụng dẫn đến hậu quả là các h hỏng chỉ đợc phát hiện khi nó đã xuất hiện một cách rõ rệt. Các h hỏng liên quan đến việc giảm thiểu chút ít công suất, tăng chi phí nhiên liệu, tăng lợng thải độc hại ở khí xả, biến dạng phần truyền lực, di động, giảm hiệu quả phanh, có thể ngay cả ngời lái cũng không nhận biết đợc. Các h hỏng loại này trong thời kỳ phát sinh chỉ có thể nhận biết nhờ chẩn đoán. Trong các thông số chẩn đoán biểu diễn các quá trình làm việc của các phần cấu trúc ôtô máy kéo có thể chứa một số dấu hiệu chẩn đoán. Khi đã có đợc các tập hợp dấu hiệu ngời ta sẽ xác định, dự kiến các phơng pháp xử lý thông tin nhận đợc từ quá trình chẩn đoán. Việc chẩn đoán ôtô máy kéo và liên hợp máy tự chạy thờng đợc tiến hành theo các cụm lắp ráp, các phần cấu trúc. Tơng ứng với các phần cấu trúc mà ngời ta phân nhóm các thiết bị chẩn đoán sử dụng cho ôtô máy kéo và các liên hợp máy tự chạy. Việc đánh giá tình trạng kỹ thuật của ôtô máy kéo và các liên hợp máy tự chạy thờng đợc tiến hành trong quá trình sử dụng, trong khoảng giữa các thời kỳ sửa chữa, chăm sóc, bảo dỡng kỹ thuật. Để đánh giá tình trạng kỹ thuật một cách tổng thể ngoài việc sử dụng các thiết bị đợc trang bị trên ôtô máy kéo nh đồng hồ tốc độ, công tơ mét, đồng hồ báo mức nhiên liệu, áp suất dầu nhờn, nhiệt độ nớc làm mát, đồng hồ hoặc đèn báo nạp Ngời ta còn sử dụng các thiết bị chuyên dùng cho chẩn đoán và đánh giá kỹ thuật ôtô máy kéo. Các xe hơi hiện đại đợc thiết kế để ít cần thiết phải kiểm tra, chăm sóc, còn các hệ thống điện tử trên xe có thể làm việc mà không cần chăm sóc. Mặc dầu vậy, vẫn có thể xuất hiện hỏng hóc do hoạt động của động cơ và hệ thống điện tử bị tác động bởi hao mòn, bẩn và ăn mòn hoá học hoặc các giá trị điều chỉnh có thể bị thay đổi. Do đó chẩn đoán nhanh và chắc chắn trong các trờng hợp hỏng hóc là nhiệm 1 vụ quan trọng nhất của các trạm dịch vụ xe hơi hiện nay. Giữa kiểm tra và chẩn đoán cũng cần đợc phân biệt, khi kiểm tra cần xác định những giá trị đo nhất định để so sánh với giá trị cần thiết còn khi chẩn đoán cần đặt sai lệch giữa các trạng thái trong tơng quan với hoạt động của hệ thống, các quan hệ hỏng hóc, các kiến thức kinh nghiệm và mục đích chính là xác định loại h hỏng, thành phần h hỏng. Hiện nay, với sự trợ giúp của các thiết bị chuyên dùng ngời ta có thể phân tích dầu nhờn để chẩn đoán động cơ, có thể đánh giá hao mòn nhờ phân tích phóng xạ, đối với các động cơ hiện đại điều khiển điện tử, sự đánh lửa và tạo thành hỗn hợp đốt luôn trở nên đồng bộ hơn và cũng phức tạp hơn, vì vậy trong các trạm bảo dỡng, sửa chữa xe hơi hiện đại thờng đợc trang bị các hệ thống chẩn đoán kiểm tra đợc điều khiển bằng máy tính điện tử và bao gồm những phần cấu trúc cơ bản có tính chất vạn năng, tự động hoá và không chịu ảnh hởng chủ quan. Các hệ thống chẩn đoán tiêu biểu bao gồm: - So sánh áp suất nén nhờ quá trình dòng điện ở máy đề. - So sánh công suất các xi lanh nhờ làm ngắn mạch riêng phần bộ phận đánh lửa hoặc nhờ phân tích chuyển động tròn đều qua phân tích tần số quay của động cơ. - Phân tích quá trình điện áp sơ cấp và thứ cấp trong hệ thống đánh lửa. - Xác định các thành phần khí xả. Trong luận văn này tôi xin đề cập đến việc chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của động cơ nhờ việc phân tích các thành phần khí xả. 2 Chơng 1: tổng quan về vấn đề nghiên cứu 1.1 Khái quát về chẩn đoán động cơ Trong quá trình sử dụng, công suất hiệu dụng của động cơ giảm chậm và chi phí nhiên liệu riêng tăng chậm. Tuy nhiên các chỉ tiêu này bị làm xấu đi thờng là do sự không nhạy điều chỉnh của các hệ thống trong động cơ và không thể làm cơ sở để gửi đi sửa chữa lớn. Trong đa số các trờng hợp hao tổn công suất và giảm tính tiết kiệm chi phí nhiên liệu có thể đợc khắc phục ngay ở cơ sở vận tải hoặc các trạm bảo dỡng, các gara sửa chữa nhỏ, đặc biệt khi ở đó có các thiết bị định lợng đánh giá chỉ tiêu này. Các nguyên nhân cơ bản của các hỏng hóc trên động cơ thờng là hở đờng nạp không khí, điều chỉnh không đúng hoặc thay đổi góc bắt đầu phun hoặc góc đánh lửa, kẹt tắc các thiết bị phun nhiên liệu và nói chung là sai lệch trạng thái hoạt động đúng của hệ thống cung cấp nhiên liệu và hệ thống đốt cháy. Đối với mỗi dạng cấu trúc của các hệ thống này, các sai lệch có thể có những biểu hiện riêng, thí dụ đối với hệ thống cung cấp điezel là sai lệch các trạng thái của vòi phun hoặc bơm cao áp. Đối với hệ thống cung cấp chế hoà khí là sai lệch trạng thái của cacbuarator, còn đối với hệ thống phun xăng điện tử là sai lệch trạng thái của vòi phun hoặc mạch điều khiển điện tử. Các nguyên nhân khác là chất lợng các chi tiết làm kín kém, các chi tiết không đợc xiết đủ chặt, điều chỉnh không đúng các cơ cấu và hệ thống, cân bằng không đủ cho động cơ, làm sạch kém các bộ phận lọc dầu, rò rỉ ở hệ thống làm mát. Khả năng làm việc của động cơ đợc đánh giá cơ bản bằng các chỉ tiêu công suất và tính tiết kiệm nhiên liệu (chi phí nhiên liệu riêng) cũng nh chất lợng khởi động, mức ồn và gõ. Những sai lệch chủ yếu ảnh hởng đến khả năng làm việc của động cơ là: Hao mòn các chi tiết của nhóm pít tông xi lanh, mòn cổ biên và cổ 3 chính trục khuỷu, mất điều chỉnh trong cơ cấu xupáp và các sai lệch trong hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống đốt cháy, cơ cấu biên tay quay và nhóm pít tông xi lanh. Sự thay đổi trạng thái kỹ thuật của hệ thống cung cấp hỗn hợp đốt ở động cơ chế hoà khí nh thay đổi mức nhiên liệu trong buồng phao, lợng cung cấp xăng từ bơm, áp suất nhiên liệu của bơm và độ chân không trong đờng nạp, sẽ làm xấu quá trình cháy và do đó làm giảm các chỉ tiêu công suất, tính tiết kiệm nhiên liệu và thành phần khí xả. Cũng dẫn đến kết quả nh vậy khi xuất hiện trục trặc ở hệ thống điều khiển điện tử trên các xe hiện đại, đợc trang bị để điều khiển động cơ, thí dụ đứt hoặc ngắt mạch, hao mòn, bẩn hoặc ăn mòn hoá học . Số hỏng hóc tơng đối lớn nhất trong quá trình sử dụng ở động cơ chế hoà khí xuất hiện ở hệ thống đốt cháy. Sự thay đổi giá trị cần thiết của góc đánh lửa, thời điểm đánh lửa, trạng thái điều chỉnh góc đánh lửa, các thông số của mạch sơ cấp và thứ cấp, khe hở budi, dẫn đến làm xấu các chỉ tiêu hoạt động của động cơ. Hao mòn còn tác động lớn hơn nữa đến các liên kết vòng găng-pít tông, các gối đỡ chính và gối đỡ biên. Khi đó thờng gặp hơn cả trong các gối đỡ là sự phá huỷ lớp chống ma sát, xớc trên bề mặt đệm cổ chính, làm nóng chảy hoặc ép vỡ tróc lớp chống ma sát, làm tắc lỗ dẫn dầu. Sai lệch chủ yếu của hệ thống bôi trơn là giảm ấp suất dầu trong mạch dầu chính do các nguyên nhân sau: Mức dầu trong các te thấp, mòn liên kết trong cơ cấu biên tay quay, giảm lợng cung cấp của bơm dầu, mất điều chỉnh van dòng hoặc van an toàn, độ nhớt dầu thấp Sai lệch trong cơ cấu phân phối khí dẫn đến giảm công suất động cơ, tăng chi phí nhiên liệu gây ồn gõ, tăng hao tổn dầu nhờn. Việc giảm công suất xảy ra khi điều chỉnh không đúng cơ cấu, cháy hoặc biến dạng xupáp, mòn mặt cam trên trục phân phối, giảm độ đàn hồi của lò xo xupáp. Hao 4 tổn dầu tăng là do dầu lọt qua các bộ phận làm kín, thông hơi các te kém, mòn vòng găng, pít tông và xi lanh, mòn bạc hớng dẫn xupáp và làm mất độ kín Các thông số chẩn đoán đa số các trờng hợp đợc đặc trng bởi phơng pháp chẩn đoán. Trong các phơng pháp chẩn đoán hiện đại có hệ thống chẩn đoán động cơ theo thành phần khí xả 1.2 Kiểm tra thành phần khí xả 1.2.1 Những nguyên tắc chung Hàm lợng CO trong khí xả đợc xác định bằng cách đo cờng độ ôxi hoá xúc tác CO hoặc sự hấp thụ hồng ngoại của khí xả. Đơn giản nhất là các máy phân tích khí dựa trên phơng pháp đo cờng độ ôxi hoá xúc tác CO, tuy nhiên lại không đảm bảo độ chính xác cần thiết. Để đảm bảo độ chính xác cao hơn ngời ta sử dụng máy phân tích khí xả hồng ngoại. Mẫu máy phức tạp nhất cho phép phân tích, xác định riêng biệt tất cả các thành phần khí xả cơ bản: CO, CO 2 , NO x , CH, O 2 . i 2 5 10 , MKM C 2 H 4 C 2 H 4 CH 4 CO CO 2 CH 4 CO 2 Hình 1.1: Phổ hấp thụ hồng ngoại của các thành phần khí khác nhau Nguyên lý làm việc của máy phân tích khí xả hồng ngoại dựa trên tính chất hấp thụ chọn lọc bức xạ hồng ngoại của các phần tử khí, có nghĩa là 5 mỗi loại khí chỉ hấp thụ bức xạ hồng ngoại có bớc sóng nhất định (H.1.1). Mức hấp thụ i tỷ lệ thuận với nồng độ thành phần hấp thụ. 1.2.2 Nguyên lý một số thiết bị đo Hình 1.2 giới thiệu nguyên lí của máy phân tích NDIR. Tia hồng ngoại không phân tán (NDIR) đợc dùng trong phơng pháp này. 1. Mô tơ tạo dao động 2. Bộ tạo dao động 3. Buồng so sánh 4. Bộ phận ghi 5. Cảm biến 6. Khuếch đại chính 7. Khuếch đại sơ bộ 8. Màng 9. Buồng đo 10. Buồng sáng 8 7 9 10 1 2 3 4 5 6 Hình 1.2: Nguyên lý của máy phân tích NDIR Tia hồng ngoại từ nguồn phát xuyên qua buồng đo và buồng so sánh. Khi nồng độ của khí đo trong buồng đo thay đổi, một phần các tia hồng ngoại bị hấp thụ và năng lợng của các tia tác dụng lên cảm biến cũng thay đổi tỷ lệ. Do buồng so sánh chứa khí không hấp thụ tia hồng ngoại nên nó luôn gửi đến cảm biến một năng lợng không đổi. Điều này gây ra sự khác nhau về cờng độ lan truyền các tia hồng ngoại qua mỗi buồng, 6 khi tia hồng ngoại trong mỗi buồng bị chặn ngắt quãng bởi bộ tạo dao động quay, năng lợng tia hồng ngoại bị hấp thụ bởi cảm biến đợc chuyển thành áp suất và gây ra sự dao động trên màng mỏng của đầu thu số tụ điện đợc gắn trong cảm biến. Dao động này đợc biến đổi thành tín hiệu điện xoay chiều và đợc gửi đến bộ phận ghi của máy phân tích. 1 2 3 4 6 7 MS 5 5 Hình 1.3: Sơ đồ máy phân tích khí xả hồng ngoại cảm biến điện dung Hình 1.3 giới thiệu sơ đồ máy phân tích khí xả hồng ngoại với cảm biến điện dung. Nguồn bức xạ hồng ngoại là hai sợi đốt bằng hợp kim Nicrom (2). Dòng bức xạ đợc phản xạ bởi các gơng cầu (1) đi đến hai kênh quang, bị ngắt sáu lần trong một giây bởi đĩa quay (3) đợc truyền động bởi một động cơ đồng bộ. ở kênh dẫn quang trên bố trí buồng làm việc (5), qua đó khí xả cần phân tích đợc dẫn liên tục tuần hoàn qua cửa (4), ở kênh dới có buồng so (5) nạp đầy nitơ hoặc không khí sạch. Sau đó dòng bức xạ đi qua bộ lọc (6), bộ lọc này hấp thụ các thành phần bức xạ hồng ngoại không cần đo và đi đến buồng hấp thụ vi sai (7). Buồng (7) đợc ngăn cách cân bằng nhờ cảm biến điện dung (8). Thành phần bức xạ đợc khí xả hấp thụ làm nóng khí trong buồng hấp thụ và làm tăng áp suất khí. Khi tăng nồng độ của thành phần cần đo trong khí xả, dòng bức xạ đi vào buồng hấp thụ trên bị yếu đi, do vậy nhiệt độ và áp suất ở đó giảm và thay 7 đổi theo tần số ngắt của đĩa quay. Tín hiệu thay đổi điện dung từ cảm biến (8) đi qua bộ khuếch đại và máy dò pha đến bộ phận hiển thị. Máy phân tích khí xả hồng ngoại nhạy cảm với nhiệt độ do đó nhiệt độ của khí xả đợc ổn định nhờ bộ phận làm mát. Trớc đó khí xả cần đợc lọc và tách nớc ngng. Để đảm bảo nồng độ khí đi qua buồng làm việc, ngời ta sử dụng bơm để giữ áp suất không đổi. 1 2 1. Buồng đón có V 1 và V 2 3 2. Đầu đo dòng khí 4 3. Buồng đo 4. Đĩa quay nhờ động cơ điện 5. Bộ phát hồng ngoại 5 X M Hình 1.4: Buồng đo hồng ngoại với cảm biến dòng khí Cũng sử dụng phơng pháp hấp thụ hồng ngoại, ngời ta còn dùng loại buồng đo với cảm biến dòng khí (Hình 1.4) Thiết bị gồm một bộ phát tia hồng ngoại đợc đốt nóng đến 700 0 C. Tia hồng ngoại đợc phát ra từ thiết bị đi qua buồng đo (3) đến buồng đón (1). Khi đo CO, Khí xả trong buồng đón đã có hàm lợng CO xác định. Trong buồng đón, một phần bức xạ hồng ngoại bị hấp thụ. Sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại là nguyên nhân gây ra sự tăng nhiệt độ khí, tạo nên một dòng khí đi từ không gian V 1 qua cầu đo dòng sang không gian V 2 . Do bức xạ hồng ngoại từ bộ phát tia đến buồng đón bị ngắt theo nhịp bởi một đĩa quay chắn ngang nên tạo ra một dòng khí cơ sở đổi chiều giữa hai không 8 gian V 1 và V 2 . Đầu đo dòng khí biến đổi tín hiệu dòng khí thành tín hiệu điện đổi chiều. Phần khí cần đo có hàm lợng CO thay đổi đi qua buồng hấp thụ một phần năng lợng bức xạ, do đó phần năng lợng này làm giảm dòng khí cơ sở trong buồng đón qua đầu đo, nhờ đó độ lệch tín hiệu nhận đợc so với tín hiệu đổi chiều cơ sở sẽ là số đo hàm lợng CO trong khí xả cần đo. Đối với các thành phần khí xả khác nh CH, CO 2 , NO x cũng có nguyên lý đo tơng tự. 1. Buồng cháy 2. Vòi phun 3. Điện trở cao 4. Cảm biến 5. Cực góp A Khí xả Đầu ra Dòn g điện ion 5 4 3 1 2 Khí mẫu HC Khí nhiên liệu H 2 , N 2 Khôn g khí Hình 1.5: Nguyên lý của FID Ngời ta cũng có thể thực hiện việc đo nồng độ HC theo nguyên lý của FID. Đây là một thiết bị phát hiện sự ion hoá của ngọn lửa. Nguyên lý của phép đo là: Nếu có một lợng nhỏ các hydro cácbon trong ngọn lửa hydro, nhiệt độ trong ngọn lửa sẽ làm các hydro cácbon này phân chia, tạo ra ion. Những ion này đợc sinh ra tỷ lệ với nồng độ hydro cácbon. Hình 1.5 giới thiệu nguyên lý kết cấu và hoạt động của FID. Một khí mẫu và nhiên liệu đợc trộn ở phần A của vòi phun. Hỗn hợp sau đó hoà trộn với không khí trong buồng cháy. Một điện áp âm cao đợc 9 đặt vào vòi phun và một điện áp dơng cao đợc đặt vào cực góp. Cảm biến xác định cờng độ dòng điện (dòng ion) đi giữa 2 cực (vòi phun và cực góp) bằng cách đếm sự thay đổi số lợng ion đợc sinh ra trong ngọn lửa hydro. Nồng độ HC đợc tính theo đó, kết quả đợc gửi về bộ phận ghi. O 3 NO phón g 4 3 2 1 PM 5 6 7 1. ố ng phản ứng 2. Chất phát sáng 3. Khuếch đại 4. Chỉ thị 5. Nguồn điện áp cao 6. Cảm biến 7. Lọc Hình 1.6: Nguyên lý của CLD Trong phép đo nồng độ NO x , một NDIR hay CLD (bộ phát hiện quang hoá) đợc sử dụng. ở đây chúng ta sẽ miêu tả nguyên lý của một CLD, khi NO tác dụng với O 3 , sẽ có một phản ứng hoá học xảy ra, đồng thời ánh sáng của một bớc sóng đặc biệt cũng đợc phát ra, cờng độ ánh sáng phát ra tỷ lệ với nồng độ NO. Hơn nữa ở nhiệt độ cao, NO x biến thành NO tạo ra một phản ứng hoá học giống nh trên, cờng độ ánh sáng sinh ra tại thời điểm này đợc đo lại. Hình 1.6 mô tả nguyên lý của CLD. Khí NO và O 3 đợc đa vào ống phản ứng và một phản ứng hoá học xảy ra. ánh sáng sinh ra đi xuyên qua 10 . nối cảm biến khí xả j. Cắm dây liên kết máy tính (13) vào cổng AUX.1 của máy phân tích, đầu kia cắm vào cổng COM của máy tính k. Lắp hệ thống nạp khí theo. chẩn đoán sử dụng cho ôtô máy kéo và các liên hợp máy tự chạy. Việc đánh giá tình trạng kỹ thuật của ôtô máy kéo và các liên hợp máy tự chạy thờng đợc tiến