1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Thiết kế băng thử công suất động cơ cỡ nhỏ

94 1K 19
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 94
Dung lượng 2,74 MB
File đính kèm Thiết kế băng thử công suất.rar (3 MB)

Nội dung

TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG THIẾT BỊ ĐO CÔNG SUẤT Bệ thử động cơ là một hệ thống thiết bị rất quan trọng đối với ngành động cơ, nhờ nó mới có thể đánh giá được các chỉ tiêu về tính năng kinh

Trang 1

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2

5 Bố cục luận văn 2

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BỆ THỬ CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ 3

1.1 TỔNG QUÁT VỀ THIẾT BỊ ĐO CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ 3

1.2 TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG THIẾT BỊ ĐO CÔNG SUẤT 4

1.2.1 Ứng dụng xác định các chỉ tiêu về kinh tế kĩ thuật của động cơ 4

1.2.2 Ứng dụng phân tích quá trình cháy 5

1.2.3 Ứng dụng phân tích nồng độ các chất trong khí thải của động cơ 6

1.3 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BỆ THỬ CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG TRÊN THẾ GIỚI 7

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BỆ THỬ CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG TẠI VIỆT NAM 8

1.5 KẾT LUẬN 9

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10

2.1 CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ 10

2.1.1 Công suất động cơ 10

2.1.2 Hiệu suất động cơ 10

2.2 CÁC LOẠI ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ 11

2.2.1 Đặc tính tốc độ 13

2.2.2 Đặc tính tải 14

2.3 PHƯƠNG PHÁP ĐO CÔNG SUẤT 15

2.1.2 Phương pháp xác định công suất loại cân bằng 15

2.1.3 Phương pháp xác định công suất có ích loại không cân bằng 16

2.1.4 Phương pháp đo công suất động cơ dùng trong chẩn đoán 16

Trang 2

2.2 NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ BỘ ĐO CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐỐT

TRONG 18

2.2.1 Nguyên lý chung 18

2.2.2 Các loại phanh thử công suất động cơ 19

2.3 KẾT LUẬN 33

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ TẠO MÔMEN CẢN 34

3.1 MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU 34

3.1.1 Mục đích 34

3.1.2 Yêu cầu 34

3.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO 34

3.2.1 Phương án 1 34

3.2.2 Phương án 2 36

3.3 TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN CỦA BỘ ĐO MÔMEN 37

3.3.1 Tính toán đĩa bị động và đĩa ép cụm ma sát 38

3.3.2 Xác định các thông số cơ bản của cơ cấu ép 41

3.4 TÍNH TOÁN LÀM MÁT BỘ TẠO MÔMEN 45

3.4.1 Các phương pháp làm mát 45

3.4.2 Tính toán làm mát bộ ma sát 46

3.4.3 Các thành phần hệ thống làm mát bộ ma sát 48

3.5 TÍNH THIẾT KẾ TRỤC 52

3.5.1 Chọn vật liệu trục 52

3.5.2 Tính sơ bộ đường kính trục 52

3.5.3 Định kết cấu trục, kiểm nghiệm trục 53

3.6 TÍNH CHỌN Ổ LĂN 55

3.7 THIẾT KẾ KHỚP NỐI TRỤC GIỮA ĐỘNG CƠ VÀ THIẾT BỊ 57

3.7.1 Các loại khớp nối 57

3.7.2 Thiết kế khớp nối trục 63

3.8 KẾT CẤU BỘ TẠO MÔMEN ĐÃ CHẾ TẠO 66

3.9 XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM KIỂM TRA THIẾT BỊ TẠO MA SÁT BỘ ĐO MÔMEN ĐỘNG CƠ 67

3.9.1 Mục đích thực nghiệm 67

3.9.2 Đối tượng thực nghiệm 67

3.10 KẾT LUẬN 71

CHƯƠNG 4.KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN 72

4.1 NỘI DUNG VÀ CHẾ ĐỘ THỰC NGHIỆM 72

Trang 3

4.1.1 Nội dung thực nghiệm 72

4.1.2 Chế độ thực nghiệm 72

4.1.3 Quy trình thực nghiệm 72

4.2 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 74

4.2.1 Kết quả đo mômen và công suất động cơ 74

4.2.2 Độ mài mòn đĩa ma sát, nhiệt độ dầu làm mát 75

4.2.3 Bảo dưỡng thiết bị 76

4.3 KẾT LUẬN 76

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 77

1 KẾT LUẬN 77

2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)

PHỤ LỤC

Trang 4

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU

Danh mục các ký hiệu la tinh

p [N/m2] Áp suất pháp tuyến của các bề mặt ma sát

Glm [kg/h] Lưu lượng dầu bôi trơn làm mát trong 1h

Trang 5

Danh mục các ký hiệu Hylạp

u [N/mm2] Ứng suất uốn sinh ra tại mặt cắt nguy hiểm

Trang 6

DANH MỤC CÁC BẢNG

3.1 Thông số kỹ thuật một số động cơ phổ biến 38

3.3 Cơ tính một số mác thép chế tạo trục 52

3.6 Thông số kỹ thuật của động cơ và hệ thống truyền

Trang 7

DANH MỤC CÁC HÌNH

2.1 Đường đặc tính ngoài của động cơ 13

Trang 8

Số hiệu Tên hình Trang

2.1 Đường đặc tính ngoài của động cơ 13

Trang 9

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Từ khi động cơ đốt trong được phát minh và ứng dụng thì nhiên liệu hóa thạch đã trở thành một loại hàng hóa mang tính chiến lược của mỗi quốc gia và thế giới Theo các nhà khoa học với nhu cầu sử dụng như hiện nay thì nguồn nhiên liệu hóa thạch sẽ không đáp ứng được và cạn kiệt trong một tương lai không xa Xu hướng của thế giới là tìm kiếm nguồn nhiên liệu mới có thể thay thế cho nhiên liệu hóa thạch Điều đó đã đặt ra một thách thức lớn cho các nhà nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu mới

Việc nghiên cứu nhiên liệu mới bắt nguồn từ trong phòng thí nghiệm với các điều kiện và yêu cầu khắc khe Trong đó thiết một thiết bị quan trọng để thử nghiệm các chỉ tiêu về kỹ thuật và kinh tế không thể thiếu đó là bệ thử công suất động cơ Hiện nay, đã có nhiều bệ thử công suất với nhiều kích cỡ do nhiều hãng sản xuất khác nhau nhưng hầu hết các loại bệ thử đều có xuất xứ từ nước ngoài nên giá thành rất cao không phù hợp với điều kiện của Việt Nam hiện nay

Do đó, nghiên cứu và chế tạo một bệ thử công suất động cơ đốt trong là cần thiết, đặc biệt là bệ thử động cơ cưỡng bức một xy lanh cỡ nhỏ để phù hợp với điều kiện nghiên cứu thực tế và giá thành ở Việt Nam

Trong bệ thử công suất bộ phận tạo mômen cản là một kết cấu rất quan trọng trong bệ thử Đây là bộ phận kết nối giữa động cơ thử với cảm biến đo trước khi kết quả được thể hiện trên máy tính, độ chính xác của phép đo phụ thuộc rất lớn vào kết cấu này

Do đó tôi đã chọn nghiên cứu bộ phận tạo mômen cản trong thiết bị đo công suất để thực hiện luận văn của mình

Trang 10

2 Mục tiêu nghiên cứu

Chế tạo bộ đo mômen để lắp cho bệ thử động cơ cỡ nhỏ

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Bộ đo mômen kiểu cơ khí có dải đo dưới 10 Nm

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

về bệ thử công suất động cơ, thiết kế, chế tạo và thử nghiệm, phân tích số liệu, viết báo cáo, trình bày báo cáo

4.2 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm tại “Trung tâm nghiên cứu

và ứng dụng năng lượng thay thế” - Đại học Đà Nẵng

Cấu trúc luận văn “ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ đo mômen cho bệ thử công suất cỡ nhỏ” cụ thể là:

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

Trang 11

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BỆ THỬ

CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ

1.1 TỔNG QUÁT VỀ THIẾT BỊ ĐO CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ

Công suất động cơ là một trong những thông số kỹ thuật cơ bản của động

cơ được quan tâm nhiều nhất và nó là chỉ tiêu quan trọng không phụ thuộc vào công dụng và kiểu loại động cơ Vì vậy trong thiết kế, chế tạo, sửa chữa và sử

dụng việc xác định chính xác công suất của động cơ luôn được coi trọng

Trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng hiện đang có nhiều thiết

bị đo công suất của động cơ, tiêu biểu trong đó là:

 Thiết bị kiểm tra công suất động cơ MP 100S do hãng Weinlich của CHLB Đức chế tạo Bệ thử công suất động cơ bao gồm: bộ phanh và đo lực và bộ điều khiển (đánh giá, hiển thị và điều khiển hệ thống với máy tính MP)

Hình 1.1 Thiết bị đo công suất MP 100S

Trang 12

 Thiết bị đo công suất LPS 3000 2WD do hãng MAHA của Áo chế tạo Thiết bị này cho phép khảo nghiệm và kiểm tra động cơ, công suất trên toàn xe (dùng để kiểm tra xe 1 cầu chủ động)

Hình 1.2 Thiết bị đo công suất LPS 3000 2WD

1.2 TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG THIẾT BỊ ĐO CÔNG SUẤT

Bệ thử động cơ là một hệ thống thiết bị rất quan trọng đối với ngành động

cơ, nhờ nó mới có thể đánh giá được các chỉ tiêu về tính năng kinh tế - kĩ thuật, mức độ phát thải ảnh hưởng đến môi trường cũng như độ bền, độ tin cậy của các chi tiết trong động cơ

1.2.1 Ứng dụng xác định các chỉ tiêu về kinh tế kĩ thuật của động cơ

Xác định công suất và mômen động cơ: Công suất và mômen là thông

số đặc trưng cơ bản cho mỗi động cơ Việc xác định công suất động cơ luôn được coi trọng nhằm nhiều mục đích khác nhau: Kiểm nghiệm động cơ trước khi xuất xưởng; trang bị động cơ có công suất phù hợp với phương tiện; kiểm tra động cơ sau quá trình duy tu bảo dưỡng; tổ chức khai thác động cơ hợp lý,

an toàn và tin cậy; nghiên cứu hoàn thiện các chi tiết cụm kết cấu của động cơ; nghiên cứu nhiên liệu mới cho động cơ… Trong thực tế để xác định được công suất có ích động cơ Ne người ta thường xác định thông qua mômen xoắn có ích

Trang 13

Me trên phanh thử rồi qui đổi ra giá trị của Ne Nguyên tắc chung của việc xác định Me là dùng phanh tạo ra mômen cản (Mc) thay cho máy công tác Để tạo Mc người ta sử dụng các loại phanh thử khác nhau tùy theo loại bệ thử động

cơ (phanh cơ khí, phanh thủy lực, phanh điện)

Xác định hiệu suất của động cơ: hiệu suất có ích thể hiện số phần trăm nhiệt lượng chuyển thành công có ích trong tổng số nhiệt lượng cung cấp cho động cơ do kết quả đốt cháy trong xy lanh tạo ra Như vậy, bằng việc xác định được tiêu hao nhiên liệu trong một thời gian nhất định và công suất có ích của động cơ thì có thể xác định được hiệu suất của động cơ Hiệu suất có ích càng cao thì lượng nhiên liệu tiêu hao cho 1Kw trong 1 giờ càng nhỏ, nhờ vậy làm giảm lượng tiêu hao trong 1 giờ Vì vậy, xác định hiệu suất có ý nghĩa quan trọng đối với các động cơ trang bị trên phương tiện vận tải do xác định được lượng nhiên liệu dự trữ trên một đoạn đường và qua đó tăng lượng hàng chuyên chở lên

Xác định tuổi thọ, độ tin cậy các chi tiết trong động cơ: độ tin cậy là tính chất của đối tượng thực hiện được chức năng, nhiệm vụ đã định, duy trì được trong một khoảng thời gian các chỉ tiêu sử dụng, các thông số làm việc trong giới hạn làm việc tương ứng với chế độ, điều kiện vận hành, chăm sóc và sữa chữa cụ thể Tuổi thọ của chi tiết nói riêng hay động cơ nói chung là khoảng thời gian mà chi tiết hay động cơ đó có thể hoạt động cho tới khi đạt trạng thái tới hạn (trạng thái bị hỏng hoặc cần sữa chữa hồi phục) Để xác định độ tin cậy hay tuổi thọ của các chi tiết trong động cơ người ta thử nghiệm trên bệ thử tại các chế độ làm việc khác nhau Sau đó đo đạc so sánh với các số liệu trước khi thực nghiệm và phân tích tính toán cụ thể để có được kết quả chính xác

1.2.2 Ứng dụng phân tích quá trình cháy

Việc phân tích quá trình cháy có vai trò quan trọng trong nghiên cứu động

cơ đốt trong Thông thường trên các động cơ thử nghiệm của các bệ thử có lắp

Trang 14

đặt máy quay phim trong xi lanh để phân tích và ghi lại những hình ảnh diễn ra trong buồng đốt Hệ thống phân tích quá trình cháy cho phép ghi nhận dữ liệu thử nghiệm (bao gồm các thông số trong quá trình cháy: áp suất cháy, nhiệt độ cháy, diễn biến ngọn lửa trong buồng cháy…) dựa theo cảc góc quay trục khuỷu lẫn thời gian Điều đó cho phép chúng ta đánh giá chính xác diễn biến quá trình cháy có tối ưu hay không, từ đó có những thay đổi tác động trong hệ thống cung cấp nhiên liệu để hoàn thiện hơn Điều này đặc biệt có ý nghĩa đối với những nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu mới

Hình 1.3 Diễn biến quá trình cháy trong xy lanh

1.2.3 Ứng dụng phân tích nồng độ các chất trong khí thải của động cơ

Hiện nay tất cả các nước phát triển đều có những quy định hết sức nghiêm ngặt về thành phần và nồng độ các chất độc hại trong khí thải của động cơ, đặc biệt là các động cơ đặt trên xe ô tô

Với xu thế phát triển, dù sớm hay muộn Việt Nam cũng phải có sự quan tâm đúng mức đến vấn đề này vì mục đích “môi trường và sự phát triển bền vững” Thành phần của khí thải phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau Trong thực tế rất khó đảm bảo tối ưu đồng thời hai chỉ tiêu: độ độc hại khí thải và tính kinh tế nhiên liệu của động cơ Hiện nay người ta quan tâm đến các chất chính trong khí thải như: CO, CO2, HC, NOx, O2

Trang 15

Hệ thống phân tích khí xả làm cho kết quả thử nghiệm thu được của bệ thử động cơ mang tính toàn diện và đồng bộ hơn Nó có ý nghĩa rất lớn trong việc nghiên cứu nhiên liệu mới, hoàn thiện kết cấu, vận hành sử dụng, nhằm mục đích giảm thiểu tác động đến môi trường

1.3 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BỆ THỬ CÔNG SUẤT ĐỘNG

CƠ ĐỐT TRONG TRÊN THẾ GIỚI

Do các bệ thử công suất được ứng dụng rất rộng rãi trong nghiên cứu thực nghiệm ngành động cơ đốt trong nên trên thế giới đã có một số công trình nghiên cứu để hoàn thiện tốt hơn thiết bị này, tiêu biểu đó là:

 Năm 2002-2004 Giáo sư Gitano Horizon thuộc Đại học Malaysia

đã chế tạo một bệ thử công suất cho động cơ một xy lanh dành cho động cơ cỡ nhỏ dành cho xe máy Trong đó sử dụng nguyên lý của phanh thủy lực để tạo

ma sát và giao tiếp với máy tính qua chuẩn USB bằng card U2802A và U2355A Kết quả nghiên cứu cho thấy việc chế tạo bệ thử như vậy rất phù hợp cho việc nghiên cứu các động cơ cỡ nhỏ Sử dụng card giao tiếp chuẩn USB cho phép giám sát linh hoạt nhiều thông số khác nhau cùng lúc [17]

 Báo cáo đề tài Nghiên cứu thiết kế khớp nối trục phù hợp với bệ thử động cơ của Mohd Hasnun Arif Bin Hassan năm 2012 chỉ ra rằng: Trục và khớp nối giữa động cơ thử nghiệm và bệ thử chịu rất nhiều dao động trong quá trình thử nghiệm Nếu kích thước (đường kính trục và chiều dài nối trục) không phù hợp có thể dẫn đến những kết quả không mong muốn (gãy trục, xoắn trục)

có thể gây hại cho hệ thống thử nghiệm Một trong những nguyên nhân đó là nối trục không đáp ứng được đối với mômen động cơ thử nghiệm hoặc do cộng hưởng dẫn đến những dao động bất thường Báo cáo cũng cho thấy kích thước nối trục là tỉ lệ thuận với mômen tối đa của động cơ thử nghiệm nhưng đường kính trục là thông số quan trọng hơn so với chiều dài trục Cụ thể, đối với động

cơ có mômen cực đại trong khoảng từ 40 đến 200 Nm có thể sử dụng trục với

Trang 16

cùng chiều dài 500 mm, nhưng sự gia tăng đường kính trục phải phù hợp với mômen tương ứng Nếu mômen động cơ thử là 40 Nm thì đường kính trục 20mm là phù hợp nhất [19]

 Báo cáo của Mohammad Sami Ahmad, nghiên cứu về bệ thử động

cơ sử dụng phanh bằng khí với cấu tạo khá đơn giản Trong đó, một máy nén khí và bình nén được sử dụng để làm sức cản mômen động cơ Sức cản của bình nén và máy nén khí tạo ra tăng theo áp suất trong bình nén nhưng sự gia tăng này không phải là tuyến tính Tuy nhiên, trong thực tế loại bệ thử này ít được sử dụng do đặc điểm khi làm việc tạo ra tiếng ồn lớn và kiểm soát độ chính xác không cao Tác giả cũng đề xuất sử dụng phương án này để kiểm tra hiệu quả của các hộp số trong các bệ thử động cơ có sử dụng hộp số [18]

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BỆ THỬ CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG TẠI VIỆT NAM

Tại Việt Nam bệ thử công suất động cơ từ lâu cũng đã được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm đặc biệt là tại các trung tâm nghiên cứu thuộc các trường đại học, học viện Tuy vậy, chưa có đơn vị nào thiết kế và chế tạo một bệ thử công suất động cơ hoàn chỉnh mang tính thương mại hóa có thể cung cấp ra thị trường mà chủ yếu là các nghiên cứu mang tính cải tiến những bệ thử cũ nhằm nâng cao khả năng hoạt động của chúng Một số công trình tiêu biểu nghiên cứu về bệ thử công suất động cơ trong nước:

 Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng phần mềm LabVIEW trong thí nghiệm động cơ đốt trong” của Thạc sĩ Đặng Đình Được đã xây dựng được mô hình thí nghiệm trên bệ thử thủy lực FROUDE Trong đó, mô hình đã ứng dụng phần mềm Labview để mô phỏng và ghi nhận các số liệu thực nghiệm một cách trực quan, dễ dàng theo dõi và xử lý ở các chế độ thực nghiệm khác nhau [3]

 Đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật sử dụng phanh thủy lực Dynomite 13 Dual Rotor tại phòng thí nghiệm động cơ bộ môn động lực”

Trang 17

của Lê Văn Kiên Đề tài đã nghiên cứu về phanh thủy lực Dynomite 13 Dual Rotor và đề xuất giải pháp lắp đặt thêm một hộp tăng tốc độ động cơ thử nghiệm nhằm tăng khả năng làm việc của phanh đối với những động cơ có số vòng quay thấp như động cơ tàu thủy Giải pháp đề xuất đã được triển khai và áp dụng vào thực tế giúp mở rộng được khả năng đo của phanh thủy lực Dynomite

13 Dual Rotor [6]

 Đề tài “Nghiên cứu chế tạo bộ đo mômen xoắn dùng cảm biến biến dạng kết hợp với trục xoắn” của Lê Duy Hưng và Huỳnh Xuân Bình Đề tài đã nghiên cứu chế tạo bộ đo công suất động cơ xe máy thông qua trục xoắn kết hợp với cảm biến biến dạng Với bộ phận thu nhận và xử lý tín hiệu hoàn toàn được thực hiện bằng những linh kiện điện tử có sẵn trên thị trường và phần

cơ khí đơn giản phù hợp với điều kiện Việt Nam cho phép làm chủ được công nghệ trong việc chế tạo sử dụng và bảo dưỡng Tuy vậy, đề tài nên được tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện hơn [8]

1.5 KẾT LUẬN

- Hiện trong nước và trên thế giới đã có nhiều thiết bị đo công suất động

cơ với những kết cấu khác nhau

- Băng thử công suất động cơ được sử dụng rất rộng rãi trong nghiên cứu động cơ đốt trong

- Đã có nhiều nghiên cứu trong nước và trên thế giới nhằm cải tiến băng thử công suất động cơ

Trang 18

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ

2.1.1 Công suất động cơ

Công suất là thông số đặc trưng cơ bản đặc trưng cho động cơ, nó là chỉ

tiêu quan trọng không phụ thuộc vào công dụng và kiểu loại động cơ Công

suất có ích là công suất thu được từ đuôi trục khuỷu và có tính quyết định khả

năng sử dụng động cơ để dẫn động máy công tác và hệ thống động lực cụ thể

Equation Chapter 2 Section 1

Ne: Công suất có ích (KW);

m: hiệu suất cơ giới;

Pe: Áp suất có ích trung bình (N/m2) ;

Vh: Thể tích công tác của xi lanh (lít);

i: Số xi lanh;

: Số kỳ của một chu trình;

n: số vòng quay của trục khuỷu trong một giây (vòng/giây);

2.1.2 Hiệu suất động cơ

Hiệu suất có ích của động cơ e là tỉ số giữa nhiệt lượng chuyển thành

công có ích chia cho nhiệt lượng cấp cho động cơ do nhiên liệu đốt cháy bên

trong xy lanh tạo ra và được xác định trong cùng một khoảng thời gian (ví dụ

1 giây)

e e

nl tk

N

G Q

Trang 19

Trong đó:

e - Hiệu suất có ích của động cơ;

Ne - Công suất có ích của động cơ;

Gnl - Lượng nhiên liệu tiêu hao trong 1 giây [kg/s];

Qtk - Nhiệt trị thấp của 1 kg nhiên liệu [J/kg];

Như vậy, hiệu suất e thể hiện hiệu quả chuyển hóa từ nhiên liệu thành công suất đầu ra tại trục khuỷu của động cơ Trong thực tế để đánh giá hiệu quả

sử dụng nhiên liệu của động cơ người ta còn đánh giá qua lượng tiêu hao nhiên liệu trên một đơn vị công suất sinh ra trong thời gian 1 giây và được gọi là suất tiêu hao nhiên liệu

nl e

e

GgN

Thay vào trên ta có thể viết lại biểu thức của e và ge như sau:

3 nl e e

2.2 CÁC LOẠI ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ

Đặc tính động cơ là các hàm số thể hiện sự thay đổi của các chỉ tiêu công tác chính theo các chỉ tiêu công tác khác hoặc theo một nhân tố nào đó có ảnh

Trang 20

hưởng trực tiếp đến chu trình công tác Một số đặc tính quan trọng của động cơ đốt trong bao gồm:

Trong đó, đối với động cơ ô tô - máy kéo thường sử dụng đặc tính tốc độ

và đặc tính tải để đánh giá Đối với các đường đặc tính còn lại chỉ là các trường hợp đặc biệt của đặc tính tốc độ

Trong thực tế động cơ hoạt động ở nhiều chế độ phức tạp khác nhau, vì vậy người ta sử dụng đặc tính động cơ để đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật ở mỗi chế độ đó Muốn phân tích các đường đặc tính của động cơ cần lập mối quan

hệ giữa các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ như công suất có ích Ne, mô men có ích Me, áp suất có ích trung bình pe, suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge, lưu lượng nhiên liệu Gnl với các thông số của chu trình như: v, i, m,  …

Q

Trang 21

độ ngoài Tất cả các đường đặc tính tốc độ khác khi giữ không đổi vị trí cơ cấu điều khiển bơm cao áp để công suất động cơ thấp hơn được gọi là đặc tính bộ phận

Đường đặc tính tốc độ ngoài

(hay còn gọi là đặc tính ngoài) là các

đường cong công suất Ne, mô men

Me, suất tiêu hao nhiên liệu ge… diễn

biến theo số vòng n (v/ph) của động

cơ ở chế độ toàn tải (mở 100% bướm

ga đối với động cơ xăng hoặc phun

nhiên liệu cực đại đối với động cơ

diezel) 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 Cũng nhờ đường đặc tính ngoài này người ta có thể đánh giá được sức

Hình 2.1 Đường đặc tính ngoài của động cơ

Trang 22

kéo của động cơ qua đặc tính mô men (Me), vùng làm việc ổn định của động

2.2.2 Đặc tính tải

Các động cơ dẫn động máy phát điện, máy nén, bơm nước…phải đáp ứng đòi hỏi của máy công tác là khi thay đổi tải của máy công tác, tốc độ đông cơ chỉ được thay đổi trong phạm vi rất hẹp Vì vậy chất lượng hoạt động của động

cơ ấy được đánh giá theo đặc tính khi không thay đổi tốc độ động cơ Đặc tính này gọi là đặc tính tải Đặc tính tải của động cơ là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa các yếu tố công suất Ne, mô men có ích Me hoặc áp suất chỉ thị trung bình

pe làm các thông số đặc trưng cho tải

Trang 23

Hình 2.2 Đặc tính tải động cơ xăng

a) Động cơ MAZDA – 407 ở n =2000vg/ph, b) Zill – 130

Đặc tính tải có ý nghĩa quan trọng trong việc để đánh giá các động

cơ kéo máy phát điện hay động cơ làm việc ở số vòng quay không đổi

2.3 PHƯƠNG PHÁP ĐO CÔNG SUẤT

Ngày nay việc xác định công suất động cơ có khá nhiều phương pháp và

thiết bị nhưng phần lớn đều dựa vào mômen quay và tốc độ quay Để đơn giản

có thể phân nhóm như sau:

- Phương pháp xác định công suất có ích loại cân bằng

- Phương pháp xác định công suất có ích loại không cân bằng

- Phương pháp xác định công suất dùng trong chẩn đoán

2.1.2 Phương pháp xác định công suất loại cân bằng

Trong phương pháp này động cơ quay một thiết bị mà trục rôto của thiết

bị được nối với trục của động cơ Stato của thiết bị có dao động ngang được Khi động cơ làm việc, nó sản sinh ra một momen xoắn làm cho rôto của thiết

bị quay (tức là hãm lại chuyển động của động cơ) cần có một môi trường trung gian Khi rôto tác dụng lên môi trường trung gian làm cho thân (stato) của thiết

Trang 24

bị quay theo Để giữ thân lại, người ta tìm cách tác dụng lên thân một lực (momen) hãm Lực (momen) hãm được đo bằng một thiết bị khác gọi là thiết

bị cân lực Sơ đồ nguyên lí của phương pháp được thể hiện bằng sơ đồ sau:

Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi trên các bệ thử của các nhà máy chế tạo động cơ, các cơ quan nghiên cứu

2.1.3 Phương pháp xác định công suất có ích loại không cân bằng

Các thiết bị đo kiểu này có một số đặc điểm sau:

Động cơ cần xác định làm quay rôto của thiết bị, còn thân của thiết bị thì đứng yên, thiết bị này cho ta các thông số trên đồng hồ (vôn kế, ampe kế, áp kế…) từ đó tính toán ra công suất động cơ Các thiết bị này không có thiết bị cân lực kèm theo

Đây là phương pháp xác định công suất động cơ tại nơi sử dụng Dùng trong các loại động cơ công suất nhỏ Đặc biệt có ý nghĩa quan trọng trong lĩnh vực tàu cá

2.1.4 Phương pháp đo công suất động cơ dùng trong chẩn đoán

a Đo momen chủ động trên bánh xe

Áp dụng cho các động cơ lắp trên phương tiện vận tải Sử dụng thiết bị

đo lực phanh trên bánh xe, từ đó tính được momen và công suất động cơ

Sai số chủ yếu của phương pháp là không biết chính xác hiệu suất của các bộ truyền trên xe cần đo

b 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 Khi đo thanh răng ở vị trí cực đại (hoặc bướm ga mở hết ), đánh

Động cơ (gây lực

mômen)

Thiết bị gây tải (cân bằng lực, mômen)

Thiết bị cân lực

Trang 25

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

Công suất của động cơ sẽ được tính theo công thức:

Trong đó:

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

N: Độ chênh công suất với động cơ thiết kế (%)

 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 càng lớn Thực chất của dụng cụ đo là thời gian tăng tốc từ tốc độ thấp tới tốc độ định mức khi tăng tốc đột ngột, chỉ thị sẽ là công suất động cơ

Thiết bị đo công suất gồm có: cảm biến, khối tính toán chuyển đổi, đồng

hồ hiển thị công suất và số vòng quay, bộ phận điều khiển

Bộ cảm biến kiểu cảm ứng được gắn vào một lổ trên vỏ hộp bánh đà động cơ, đối diện với đỉnh răng của bánh răng khởi động và cách một khoảng

2 đến 4(mm) Khi bánh đà quay, trong bộ cảm biến sẽ xuất hiện dòng điện hình sin có tốc độ xung điện:

f  n zs (2.12) Trong đó:

ns: Số vòng quay trục khuỷu trong một giây

z: Số răng trên vành răng bánh đà

Các xung được truyền sang khối tính toán chuyển đổi, ở đây nó được khuyếch đại và biến đổi thành dòng điện một chiều để đưa vào bộ chỉ thị và đo

Trang 26

số vòng quay n Tốc độ góc càng lớn, các xung càng lơn, dòng điện đưa vào bộ chỉ thị công suất càng lớn nên công suất đọc càng cao

Khi đo người ta phải đột ngột thay đổi tốc độ động cơ từ thấp tới định mức Các phạm vi điều chỉnh tốc độ và ghi công suất được xác định theo một

số loại động cơ và cho trước trên dụng cụ

Nhược điểm độ chính xác không cao, chỉ đo được một số loại động cơ

do nhà chế tạo qui định

 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 ôtô đặt lên phanh thử Gây tải cho phanh có thể bằng ma sát (phanh cơ khí), lực cản của nước (phanh thuỷ lực) hoặc lực điện từ (phanh điện)

Dùng phanh thử công suất có cơ cấu cân bằng, thường được dùng trong phòng thí nghiệm Nguyên lý hoạt động của phanh thử này dựa vào mômen ma sát tạo ra trong phanh Thông qua cánh tay đòn, lực kế chỉ thị ta xác định được mômen phanh:

Mômen phanh:

Mp h=L.P [N.m] (2.13) Trong đó:

L- Chiều dài cánh tay đòn [m]

Trang 27

Thông qua việc xác định mômen cản của phanh thử, chúng ta biết được mômen quay của động cơ

Hình 2.3 Nguyên lý phanh thử

2.2.2 Các loại phanh thử công suất động cơ

Cơ cấu phanh nhận cơ năng của động cơ và trực tiếp chuyển cơ năng thành nhiệt năng hay điện năng Trong điều kiện có thể người ta tìm cách thu hồi năng lượng này

Thân phanh thử được giữ cân bằng trên bệ đỡ và được nối với cơ cấu đo ứng với từng dạng nhất định của phanh thử Phanh thử và thiết bị đo kiểu này gọi là phanh thử lực kế hay phanh thử cân bằng

Nếu thân phanh thử không có giá treo cân bằng, thì dụng cụ đo dựa trên

cơ sở việc đo góc xoắn của trục đo nối giữa phanh thử và trục động cơ Dưới tác dụng của mômen xoắn truyền từ trục động cơ qua trục đo đến cơ cấu phanh làm trục đo biến dạng Sự biến dạng này tỷ lệ với mômen Cho nên, việc xác định được biến dạng của trục đo cũng chính là xác định mômen của động cơ Trong trường hợp này, Stato của phanh được giữ cố định Mặt khác, dụng cụ này cho phép đo được mômen trong lúc động cơ đang kéo tải bình thường

Trang 28

 Yêu cầu chung

- Đảm bảo xác định được công suất động cơ ở mọi chế độ công tác với

độ chính xác cần thiết

- Làm việc ổn định ở các chế độ công tác

- Độ ồn tương đối thấp

- Sử dụng được năng lượng của động cơ thử nếu điều kiện cho phép

a Phanh thử công suất kiểu cơ khí

Đặc tính phanh thử:

Để khảo sát khả năng sử dụng của phanh thử, chúng ta khảo sát đặc tính của phanh cùng đặc tính của động cơ Ở một giá trị lực xiết bulông nhất định, đường đặc tính của phanh thử cắt đặc tính của động cơ tại 2 điểm A* và B* Nghĩa là, cùng một mômen phanh sẽ có hai điểm làm việc của động cơ: A*(nA*,M*) và B*(nB*,M*)

Trang 29

Hình 2.5 Đặc tính phanh thử cơ khí

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 mômen động cơ lớn hơn mômen phanh, làm cho tốc độ động cơ tiếp tục tăng và nếu tốc độ động cơ nhỏ hơn nA*, thì mômen động cơ sẽ nhỏ hơn mômen phanh, 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 mômen động cơ nhỏ hơn mômen phanh, làm cho tốc độ động cơ giảm xuống Khi tốc độ động cơ nhỏ hơn nB*, thì mômen động cơ lớn hơn mômen phanh, làm cho tốc độ động cơ tăng lên Như vậy, điểm làm việc ổn định là điểm B*

Chúng ta thấy rằng nếu dùng phanh cơ khí chỉ cho phép xác định được đường đặc tính của động cơ trong nhánh từ Mmax đến MB*

Hình 2.6 Đặc tính mômen của động cơ và phanh

Trang 30

Như vậy loại phanh này tuy có cấu tạo đơn giản, nhưng do quy luật đường đặc tính của nó nên không đảm bảo được mọi chế độ làm việc ổn định với động cơ Việc điều chỉnh tải bằng cách thay đổi lực xiết bulông gây khó khăn cho quá trình thí nghiệm Loại này ngày nay ít dùng Có một số trường hợp dùng kết hợp với phanh thủy lực để mở rộng phạm vi sử dụng phanh thủy lực vì nó có ưu điểm là ở số vòng quay nhỏ cũng tạo được mômen cản lớn

b Phanh thử công suất kiểu thuỷ lực

Ở loại này, công suất động cơ tiêu thụ vào việc quay các máy thủy lực khác nhau Theo kết cấu người ta chia ra làm ba loại: loại đĩa, loại chốt và loại cánh

 Phanh thử loại đĩa

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 muốn xoay 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 Mức độ nạp đầy phanh được xác định qua hệ số nạp đầy

D1: Đường kính ngoài của roto;

D2: Đường kính trong của vòng nước

Phanh làm việc thuận nghịch

Trang 31

Hình 2.7 Sơ đồ phanh thử kiểu thủy lực kiểu đĩa

1.Stato, 2.ổ bi Stato, 3.ổ bi Roto, 4.mặt bích, 5.bệ, 6.van điều chỉnh,7

khớp nối, 8.Roto

 Phanh thử thuỷ lực dạng 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 kẽ các chốt ba 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

Hiệu quả phanh của loại này lớn hơn loại đĩa Nhược điểm cơ bản 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

Trang 32

Hình 2.8 Stato và Roto phanh thử 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

Khi thử trục 6 quay làm cho Roto quay Lượng nước chứa trong phanh thử tạo nên sự ma sát: ma sát giữa các chốt của Roto với nước, ma sát giữa nước và các chốt của Stato Nhờ có ma sát mà mômen được truyền từ Roto 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 mômen Thông thường, 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 mômen từ Roto sang Stato càng lớn và ngược lại

Phanh thủy lực dạng chốt có tính chất thuận nghịch, nghĩa là: mômen sinh ra không phụ thuộc chiều quay của Roto

Công suất phanh dạng chốt khá lớn Nhược điểm của loại phanh này là làm việc không ổn định, sau một thời gian làm việc vị trí các chốt bị lệch do các đai ốc cố định các chốt bị long, dễ bị hư hỏng do va đập, kẹt và gây ồn

Trang 33

 Phanh thử thuỷ lực loại cánh

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: khi phanh quay theo hai chiều khác nhau sẽ cho ra hai giới hạn công suất khác nhau

Hình 2.9 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

Phanh thử thủy lực dạng cánh dẫn, điều chỉnh mômen phanh bằng cách thay đổi lượng nước trong phanh hoặc thay đổi độ nghiêng của cánh Phanh loại này có khả năng tạo mômen lớn, làm việc êm hơn dạng chốt Nhược điểm

là chế tạo khó khăn đặc biệt là Roto và Stato dạng cánh nghiêng

Người ta còn có thể sử dụng loại phanh thủy lực kết hợp cơ khí nhằm mở rộng phạm vi sử dụng của phanh

Trang 34

 Đặc tính phanh thử thuỷ lực

Hình 2.10 Đặc tính phanh thử thuỷ lực 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 mômen 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

Điều chỉnh phanh thủy lực tức là thay đổi lượng nước tác dụng của phanh Có thể điều chỉnh bằng nhiều cách Các phanh thử ngày nay thường điều chỉnh tải bằng cách điều chỉnh lượng nước ra, lượng nước vào Có các phanh loại đĩa, chốt, loại dùng phễu tròn, van kết lưu đặt giữa roto và stato (ở phanh loại cánh)

Trang 35

 Các phương án điều chỉnh tải cho phanh thử thủy lực:

Như đã biết, phanh thử thủy lực để thay đổi tải cho động cơ ta cần điều chỉnh lượng nước trong phanh Tuy nhiên, còn một số phương pháp khác để điều chỉnh tải cho phanh thử như: thay đổi khe hở giữa các chốt của Stato và Roto đối với phanh thử thủy lực dạng chốt, thay đổi độ nghiêng của cánh đối với phanh thủy lực dạng cánh dẫn Nhưng việc thực hiện các phương pháp này là rất phức tạp Ngoài ra, nước là môi chất làm mát cơ cấu phanh Vì vậy, điều chỉnh lượng nước vào phanh là thích hợp nhất để điều chỉnh tải cho phanh thử trong quá trình làm thí nghiệm

Như vậy, việc điều chỉnh tải là việc thay đổi diện tích tiếp xúc giữa thiết

bị và nước bằng cách thay đổi lượng nước ra hoặc vào phanh thử

Các phương pháp này áp dụng đối với phanh thủy lực nạp nước bộ phận Ngoài ra, người ta còn dùng van tiết lưu điều chỉnh lượng nước giữa Roto và Stato, điều chỉnh lượng nước giữa các cặp khớp nối Phương pháp này áp dụng cho phanh thủy lực nạp nước toàn bộ, dang khớp nối thủy lực cánh dẫn các lỗ tiết lưu bố trí trên thân Stato

Phanh thủy lực có đường đặc tính đảm bảo làm việc ổn định với động có

ở các chế độ Điều chỉnh tải dễ dàng Khi kết hợp với phanh cơ khí sẽ có giới hạn đo lớn hơn

Hình 2.11Phương pháp điều chỉnh lượng nước vào phanh thủy lực

a điều chỉnh lượng nước ra;b điều chỉnh lượng nước vào

Trang 36

 Ưu nhược điểm của phanh thủy lực:

Ưu điểm:

Thử được động cơ có công suất lớn;

Giới hạn thử lớn, đặc biệt khi kết hợp với phanh cơ khí;

Nhược điểm:

Cấu tạo phức tạp, nhiều trang bị phụ, yêu cầu làm kín khắt khe, làm việc không ổn định ở chế độ tốc độ thấp

Không thử được động cơ có công suất nhỏ

c Phanh thử 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 Na2CO3 với diện tích bản cực ngập trong nước điều chỉnh được Điện trở sử dụng phải đủ lớn để không bị quá nóng hay bị cháy vì quá tải

Phanh thử kiểu công suất điện có hai phương pháp để xác định công suất của động cơ Trên cơ sở đó ta có hai 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 mômen cản Nguyên lý làm việc tương tự như phanh cơ khí, phanh thủy lực Chỉ khác môi trường truyền mômen 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 điện ta xác định được công suất của máy điện Do

đó, xác định công suất của động cơ Sự biến đổi cơ năng thành điện năng bao

Trang 37

giờ cũng tổn thất Vì vậy, cần phải biết hiệu suất của máy điện để tính công suất động cơ Nếu công suất đo được là Nd[kW] và hiệu suất của máy điện là

d thì công suất của động cơ là:

d e d

Phanh dòng điện Foucault

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 Mômen cản tăng theo từ trường kích thích

Vì vậy, mômen cản có thể thay đổi được một cách liên tục bằng cách điều chỉnh cường độ dòng điện kích thích

Hình 2.12 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

Trang 38

Năng lượng do dòng Foucault sinh 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

Hình 2.13 Phanh thử điện

a loại có cơ cấu cân lực, b loại dòng xoáy

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 mômen quay Vì có thể tạo ra các dạng 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 các máy phát điện để xác định công suất động cơ thông qua việc đo các đại lượng điện của máy phát

U.I N

Trang 39

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

 Đặc tính phanh điện

Đặc tính của phanh điện là sự phụ thuộc giữa công suất phát ra và số vòng quay của 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 độ của cuộn dây phần ứng

Theo định luật Ohm khi điện trở biến trở tải bằng R[Ohm], hiệu thế hai đầu dây máy phát là U[volt] thì cường độ dòng điện toàn phần trong mạch phần ứng là I[A]:

UIR

 cường độ từ trường của Stato;

Với : : từ thông của Stato dưới các cực từ [Wêbe];

Trang 40

Nếu bỏ qua sự phụ thuộc của hiệu suất máy phát ( = const), chế độ tải

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

1000 .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 diễn 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 mômen phanh và tốc độ là bậc nhất

 Ưu, nhược điểm của phanh thử kiểu điện:

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 điện được dùng cho các động cơ có công suất từ nhỏ đến lớn, tốc

độ trung bình hay cường hóa

Ngày đăng: 02/10/2018, 19:37

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[1] TS.Dương Việt Dũng, Thí nghiệm động cơ đốt trong, Tài liệu hướng dẫn vận hành thiết bị AVL, Trung tâm thí nghiệm động cơ và ô tô, Đại học Đà Nẵng, 2000 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Thí nghiệm động cơ đốt trong
[2] TS. Nguyễn Văn Đông, Nghiên cứu ứng dụng Biogas nén cho mô tô, Luận án tiến sĩ, 2014 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu ứng dụng Biogas nén cho mô tô
[3] Ths. Đặng Đình Được, Nghiên cứu ứng dụng phần mềm LabVIEW trong thí nghiệm động cơ đốt trong, Luận văn thạc sĩ, 2012 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm LabVIEW trong thí nghiệm động cơ đốt trong
[4] GS. TSKH Bùi Văn Ga và nhóm cộng sự, Nghiên cứu và chế tạo xe chở rác cỡ nhỏ chạy bằng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG, báo cáo khoa học sở khoa học và công nghệ, 10-2006 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu và chế tạo xe chở rác cỡ nhỏ chạy bằng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG
[6] Lê Văn Kiên, Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật sử dụng phanh thủy lực Dynomite 13 Dual Rotor tại phòng thí nghiệm động cơ bộ môn động lực, Đồ án tốt nghiệp kỹ sư, 2010 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật sử dụng phanh thủy lực Dynomite 13 Dual Rotor tại phòng thí nghiệm động cơ bộ môn động lực
[7] Nguyễn Thị Lan Hương, Phan Thị Ngọc Yến, Nguyễn Việt Tùng, LabVIEW Thiết bị đo và giao diện người – máy, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2008 Sách, tạp chí
Tiêu đề: LabVIEW Thiết bị đo và giao diện người – máy
Nhà XB: NXB Khoa học và Kỹ thuật
[8] Lê Duy Hưng, Trần Xuân Bình, “Nghiên cứu chế tạo bộ đo mômen xoắn dùng cảm biến biến dạng kết hợp với trục xoắn”, Báo cáo Sinh viên nghiên cứu khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng: 2010 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu chế tạo bộ đo mômen xoắn dùng cảm biến biến dạng kết hợp với trục xoắn
[9] GS.TS.Nguyễn Tất Tiến, Nguyên lý động cơ đốt trong, NXB Giáo Dục, Hà Nội, 2003 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nguyên lý động cơ đốt trong
Nhà XB: NXB Giáo Dục
[10] TS. Lê Minh Tiến, Nghiên cứu thiết kế chế tạo động cơ sử dụng hai nhiên liệu Biogas/diesel trên cơ sở động cơ một xi lanh tĩnh tại. Luận án tiến sĩ, 2014 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu thiết kế chế tạo động cơ sử dụng hai nhiên liệu Biogas/diesel trên cơ sở động cơ một xi lanh tĩnh tại
[11] Phan Tấn Tài, Nghiên cứu chế tạo hệ thống phun LPG cho xe gắn máy, báo khoa học công nghệ số 01, 06-2011 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu chế tạo hệ thống phun LPG cho xe gắn máy
[12] TS Lê Văn Tụy, Hướng dẫn thiết kế ô tô: (Phần truyền lực), Giáo trình lưu hành nội bộ trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng Sách, tạp chí
Tiêu đề: Hướng dẫn thiết kế ô tô: (Phần truyền lực)
[13] PGS.TS.Trần Thanh Hải Tùng, Cảm biến và kỹ thuật đo, Giáo trình lưu hành nội bộ trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng, 2008 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Cảm biến và kỹ thuật đo
[14] TCVN 3206 – 79, Tiêu chuẩn Nhà nước về thông số và kích thước cơ bản khớp nối trục bản lề, Có hiệu lực 01-01-1982 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tiêu chuẩn Nhà nước về thông số và kích thước cơ bản khớp nối trục bản lề
[15] Th.s Huỳnh Bá Vang, chủ biên – TS. Lê Văn Tụy-KS Phùng Minh Nguyên. Nghiên cứu giảm thiểu ô nhiễm khí thải của ô tô bằng thực nghiệm phối trộn Ethanol với xăng A95, Đề tài cấp Đại học Đà Nẵng, mã số: Đ2011-02-04, 2011 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu giảm thiểu ô nhiễm khí thải của ô tô bằng thực nghiệm phối trộn Ethanol với xăng A95
[16] Ths. Trương Lê Hoàn Vũ, Nghiên cứu sử dụng LPG cho động cơ đánh lửa cưỡng bức kéo máy phát điện, luận văn Thạc sĩ năm 2013.Nước ngoài Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu sử dụng LPG cho động cơ đánh lửa cưỡng bức kéo máy phát điện
[19] Mohd Hasnun Arif Bin Hassan, Design of a dynamometer-engine coupling shaft, reseach report submitted inpartial fulfiliment of the requirements for the degree of master of engineering, faculty of engineering university of Malaya Kuala Lumpur 2012 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Design of a dynamometer-engine coupling shaft
[17] Dr. Gitano Horizon 2001, Small Engine Dynamometer testing performing Dynamometer Testing on Eombustion Engines Khác
[18] Mohammad Sami Ahmad 2011, Friction and indicated power measurement for diezel engine Khác
w