L ời cam đoan
3. 1T ng quan mô hình th c nghịm chẩn đón k thuật c̉ ađ ng cơ
3.4 B tích hp TVE-T01 chẩn đón k thuật đ ng cơ
Dựa trên c sở lỦ thuyết, thiết kế phần cứng, phần mềm vƠ gia công đồ gá, tác
giả đã chế tạo thƠnh công b tích hợp TVE-T01 (hình 3.24) chuẩn đoán kỹ thuật đ ng c . Cấp đ đo chính xác: giải tần số t 0 – 500 (Hz), số vòng quayt 0 – 1500 (vòng/phút) vƠ giới hạn tốc đ đo 0 – 15000 (vòng / phút). T kết quả nƠy, s xác
định được tình trạng kỹ thuật của đ ng c t b TVE-T01 đorung đ ng.
Hình 3.24: B tích hợp TVE-T01
B tích hợp TVE-T01 gồm có: 1 - Cảm biến gia tốc MMA 7361 có nhi m vụ thu nhận tín hi u rung của đ ng c vƠ truyền tín hi u đến 2 - Vi điều khiển PSoC - CY8C3245PV1 có chức năng phơn tích tín hi u rung đ ng thông qua các chư ng trình điều khiển được viết bởi phần mền PSoC Designer vƠ được nạp qua 4 - Cổng nạp SWD, 3 - Vi điều khiển FTDI-FT1403C thực hi n chuyển đổi các tín hi u sang chuẩn giao tiếp RS232. B TVE-T01 kết nối với máy tính qua cổng USB.
Board mạch đã được thi
công
Thiết kế mạch đi n board mạch Giá đỡ Bulông Nắp che Đ NG C DỐNG TH NGHI M Cáp kết nối (USB) 1 2 3 4
42
Chương 4
TH C NGHIỆM VĨ ĐÁNH GIÁ K T QU
4.1 Các phương ́nth c nghịm chẩn đón k thuật đ ng cơ
Được tiến hƠnh lần lượt các phư ng ánthực nghi m ghi trong bảng 4.1.
B ng 4.1: Các phư ng ánthực nghi m
TT Trường hợp thực nghi m Ghi chú
1 Kiểm tra mô hình thưc nghi m chẩn đoán kỹ thuật đ ng c
Kiểm tra bên ngoài
Kiểmtra kỹ thuật
2 Đ ng c hoạt đ ng bình thường. Trường hợp 1 3 Đ ng c hoạt đ ng bình thường, máy số 1 bugi bị mất
l a. Trường hợp 2
4 Đ ng c hoạt đ ng bình thường, đi n cực bugi máy số 1
bị mòn (khe hở bugi 1.45 mm). Trường hợp 3
5 Đ ng c hoạt đ ng bình thường, xéc măng số 1 của
máy số 1 bị mòn (khe hở mi ng 0.55 mm). Trường hợp 4
4.2 Phương tịn th c nghịmvƠ đi u kịn th c nghịm4.2.1 Đ ng cơ dùng trong th c nghịm 4.2.1 Đ ng cơ dùng trong th c nghịm
Đ ng c Toyota 1SZ-FE được gá lắp chắc chắn trên khung giá đỡ nhằm thuận lợi trong quá trình th nghi m. Các thông số kỹ thuật của đ ng c nƠy được ghi trong bảng 4.2.
B ng 4.2: Thông số kỹ thuật đ ng c Toyota 1SZ-FE [15]. TT Thông số kỹ thuật đ ng c
Toyota 1SZ-FE Kí hi u Giá trị Đ n vị/ kiểu
1 Số lượng xy lanh i 4 Thẳng hàng
2 Dung tích xylanh V 1 lít
43
4 Tốc đ cầm ch ng no 750 Vòng/phút
5 Khe hở xéc măng khí số 1 Xk1 0,25 – 0,35 mm 6 Khe hở xéc măng khí số 2 Xk2 0,35 – 0,50 mm 7 Khe hở xéc măng dầu Xd 0,10 – 0,35 mm
8 Khe hở bu gi đánh l a Ł 1,1 mm
4.2.2 B chẩn đón k thuật đ ng cơ TVE-T01
Sau khi thiết kế vƠ thi công b TVE-T01 (xem Hình 3.24). Tác giả đã tiến hƠnh kiểm tra kỹ thuật về đ chính xác đã đạt yêu cầu đề ra vƠ đưa vƠo thực nghi m chẩn đoán kỹ thuật đ ng c Toyota 1SZ-FE.
4.2.3 Ćc thiết b kh́c
B ng 4.3: Danh sách các thiết bị khác liên quan đến quá trình thực nghi m
TT Tên thiết bị Đặc tính kỹ thuật Thông số kỹ thuật
1 Cáp kết nối (USB) Đường kính x dƠi 0,06 x 1,5 m
2 Máy tính Tốc đ x lỦ 3,60 GHz
4.2.4 Đi u kịn th c nghịm chung
Trong các trường hợp thực nghi m ghi trong bảng 4.1 phải tiến hƠnh trong điều ki n thực nghi m chung:
- Điều ki n nhi t đ môi trường 25oC – 30oC, nhi t đ đ ng c thực nghi m nằm trong khoảng 80oC – 90oC.
- Tốc đ đ ng c thực nghi m đạt 750 vòng/phút tới 1500 vòng/phút.
- Lực siếc bulông cho vi c lắp đặt b tích hợp TVE-T01 lên đ ng c lƠ 25 N.m - Các điều ki n khác nhằm đảm bảo cho đ ng c hoạt đ ng bình thường như: H thống bôi tr n, h thống đi n, v.v hoạt đ ng tốt.
44
4.3 Th c nghịm vƠ kết qu
4.3.1 Ki m tra mô hình th c nghịm chẩn đón k thuật đ ng cơ
- Kiểm tra bên ngoƠi: Đ ng c Toyota 1SZ-FE có đầy đủ tên, kiểu m u, số máy, n i sản xuất, hồ s kỹ thuật. Các công tắc khởi đ ng, đồng hồ hiển thị, phím bấm hoạt đ ng tốt. B TVE-T01 không bị hư hại c học.
- Kiểm tra kỹ thuật: Các thông số kiểm tra của đ ng c đảm bảo đúng theo tiêu chuẩn cho phép. Nguồn cung cấp cho đ ng c vƠ b TVE-T01 đầy đủ, b TVE-01
được gá lắp vững chắc vƠ đúng chiều. Cáp nối phải được giữ cố định tránh gơy rung đ ng ảnh hưởng đến kết quả đo.
Hình 4.1: Giao di n hiển thị kết quả thực nghi m trong môi trường LabVIEW.
A. Biểu đồ dạng sóng của
gia tốc theo thời gian B. Biểu đồ dạng phổ theo miền thời gian
C. Biểu đồ dạng phổ theo miền tần số
D. Hiển thị kết quả đo
45
4.3.2 Trư ng h p 1 (kết quả x lỦ sau 6 lần đo, xem pḥ ḷc)
Chẩn đoán kỹ thuật đ ng c hoạt đ ng bình thường thiết bị đo gắn tại máy số 1.
Trường hợp thực nghi m nƠy nhằm tạo ra các kiểu dữ li u chuẩn, dùng để so sánh đánh giá tình trạng lƠm vi c của đ ng c bị hư h ng so với đ ng c hoạt đ ng bình thường. Hình 4.2 lƠ giao di n thu thập số li u vƠ hiển thị kết quả trong môi trường
LabVIEW.
Hình 4.2: Kết quả đo tại máy số 1 đ ng c hoạt đ ng bình thường
Quá trình thực nghi m được thực hi n khi đ ng c hoạt đ ng ở tốc đ cầm ch ng 750vòng / phút (đ ng c hoạt đ ngbình thường chế đ không tải) thiết bị đo gắn tại máy sô1.
Tần số rung của đ ng c bốn kỳ sinh ra do quá trình cháy bằng = (750x2) / 60 =
25Hz ( công thức 2.2 chư ng 2). Đơy chính lƠ tần số rung đ ng của đ ng c đang hoạt đ ng bình thường xấp x bằng 24.8Hz trong bảng số li u chuẩn tần số rung đ ng của đ ng c . Như vậy trường hợp thực nghi m nƠy đã cho kết quả đúng.
46
Hình 4.3: M t phần biểu đồ phơn tích phổ theo miền tần số đã được phóng to lên Hình 4.3 lƠ phổ tần số của tín hi u rung đ ng của đ ng c hoạt đ ng bình thường sau khi biến đổi fourier. Trục hoƠnh lƠ tần số, đ n vị lƠ Hz, trục tung lƠ biên đ với đ n vị m/s2. Sau khi đã phóng to, ngoài phổ tần số rung của đ ng c 24,8Hz,
còn xuất hi n m t dải các phổ tần số rung tư ng ứng của các thƠnh phần rung đ ng
khác 11Hz, 47Hz, 213Hz, 235Hz, 284Hz ,và 312Hz … (ch lấy m t số điểm có biên đ cao).Đây lƠ d i ph tần số rung c̉a đ ng cơ hoạt đ ng bình thư ng.
47
4.3.3 Trư ng h p 2 (kết quả x lỦ sau 6 lần đo, xem pḥ ḷc)
Trong trường hợp thực nghi m nƠy, đ ng c đang trong tình trạng hoạt đ ng bình thường vƠ sau đó tác giả tạo l i với máy số 1 bi mất l a. Hình 4.4, hình 4.5 thể hi n kết quả đo.
Hình 4.4: Kết quả đo tại máy số 1 đ ng c hoạt đ ng với máy số 1 bị mất l a
Hình 4.5: M t phần biểu đồ phơn tích phổ theo miền tần số đã được phóng to lên Trên biểu đồ ngoƠi phổ tần số của đ ng c 26Hz, còn m t dải các phổ tần số tư ng ứng của các thƠnh phần rung đ ng khác 7Hz, 13Hz, 20Hz, 47Hz, 55Hz, 238Hz, 290Hz … (ch lấy m t số điểm có biên đ cao). Dải phổ tần số nƠy khác với dải phổ tần số rung đ ng c hoạt đ ng bình thường. Đây chính lƠ d u hịu nhận biết đ ng cơ hư h ng (bugi không đ́nh lửa).
48
Hình 4.6: Kế quả so sánh giữa trường hợp m t vƠ trường hợp hai
1 Đ ng c hoạt đ ng bình thường.
2 Đ ng c hoạt đ ng với máy số 1 bugi không đánh l a.
290Hz
TH2 TH1
49
4.3.4 Trư ng h p 3 (kết quả x lỦ sau 6 lần đo, xem pḥ ḷc)
Đ ng c hoạt đ ng bình thường ứng với bugi máy số 1bị mòn (khe hở 1,45mm),
khe hở tiêu chuẩn 0,7 – 1,1 (mm).
Hình 4.7: Kết quả đo tại máy số 1 đ ng c hoạt đ ng với bugi máy số 1 bị mòn
Hình 4.8: M t phần biểu đồ phơn tích phổ theo miền tần số đã được phóng to lên Trên biểu đồ ngoƠi phổ tần số của đ ng c 23Hz, còn m t dải các phổ tần số tư ng ứng của các thƠnh phần rung đ ng khác 10Hz, 44Hz, 187Hz, 296Hz, 316Hz, 330Hz … (ch lấy m t số điểm có biên đ cao). Dải phổ tần số nƠy khác với dảiphổ tần số rung đ ng c hoạt đ ng bình thường. Đây chính lƠ d u hịu nhận biết đ ng cơ hư h ng(bugi b mònđịn c c).
50
Hình 4.9: Kế quả so sánh giữa trường hợp m t vƠ trường hợp ba
1 Đ ng c hoạt đ ng bình thường.
3 Đ ng c hoạt đ ng với bugi máy số 1 bị mònđi n cực.
TH3 TH1
51
4.3.5 Trư ng h p 4 (kết quả x lỦ sau 6 lần đo, xem pḥ ḷc)
Đ ng c hoạt đ ng bình thường ứng với xéc măng máy số 1 bị mòn (khe hở mi ng 0,55mm). Khe hở mi ng tiêu chuẩn xéc măng 1 lƠ 0,25 – 0,35 (mm).
Hình 4.10: Kết quả đo tại máy số 1 đ ng c hoạt đ ng với xéc măng máy số 1 bị mòn
Hình 4.11: M t phần biểu đồ phơn tích phổ theo miền tần số đã được phóng to lên Trên biểu đồ ngoƠi phổ tần số rung của đ ng c 23Hz, còn m t dải các phổ tần số tư ng ứng của các thƠnh phần rung đ ng khác 31Hz, 45Hz, 192Hz, 225Hz, 310Hz, 332Hz, 341Hz … (ch lấy m t số điểm có biên đ cao). Dải phổ tần số nƠy khác với dải phổ tần số rung đ ng c hoạt đ ng bình thường. Đây chính lƠ d u hịu nhận biết đ ng cơ hư h ng(xéc mĕng số 1 b mòn).
52
Hình 4.12: Kết quả so sánhgiữa trường hợp m t vƠ trường hợp bốn
1 Đ ng c hoạt đ ng bình thường.
4 Đ ng c hoạt đ ng với xéc măng số 1 của máy số 1 bị mòn.
23Hz 31Hz 45Hz 341Hz TH4 TH1
53
4.3.6 T ng h p kết qu so śnh th c nghịm
Xéc măng 1 của máy số 1 bị mòn TH4
Đi n cực bugi máy số 1 bị mòn
TH3
Bugi máy số 1 bị mất l a TH2
54
Qua kết quả so sánh giữa các trường hợp tác giả có m t số nhận xét:
Trường hợp 1 thể hi n dải phổ tần số rung đ ng của đ ng c hoạt đ ng bình thường, Tác giả thấy m t vạch phổ lớn, đơy lƠ vạch phổtại tần số rung của đ ng c
sinh ra do quá trình cháy ở mức 24,8 Hz. Tần số rung này đo được bằng b TVE- 01T xấp x bằng tần số rung của đ ng c theo tính toán 25Hz (công thức 2.2 trong chư ng 2). Ngoài ra, tác giả thấy xuất hi n thêm các dải phổ tần số khác với biên đ thay đổi không nhiều.
Trường hợp 2 dải phổ tần số rung đ ng của đ ng c thể hi n rất rõ sự khác bi t,
ngoƠi vạch phổ thể hi n tần số rung của đ ng c sinh ra do quá trình cháy ở mức
26Hz với biên đ lớn. Tác giả thấy hai bên vạch phổ nƠy còn xuất hi n rất nhiều vạch phổ, ngoài ra còn xuất hi n khá nhiều vạch phổ ở tần số 280 – 290 (Hz) với biên đ rung đ ng khá cao. Đơy lƠ dấu hi u của sự hư h ng mất l a ở bugi.
Trường hợp 3 nƠy dấu hi u nhận biết hư h ng khó khăn h n các trường hợp còn lại, dải phổ tần số chủ yếu xuất hi n ở dải tần số t 280 – 335 (Hz). Đơy lƠ dấu hi u của hư h ng mòn đi n cực bugi.
Trường hợp 4 dải phổ tần số rung đ ng thể hi n khá rõ sự khác bi t, tác giả thấy sự xuất hi n các vạch phổ ở tần số 192Hz, 225Hz vƠ xuất hi nnhiều vạch phổ ở tần số t 310 – 380 (Hz). Đơy lƠ dấu hi u của hư h ng mòn xéc măng số 1.
55
Chương 5
K T LU N
5.1 Kết luận
Qua đề tƠi nghiên cứu vƠ phơn tích phổ tần số đ ng c nhằm đánh giá trình trạng lƠm vi c của đ ng c . Dựa trên các kiến thức trang bị về ôtô cũng như các kiến thức liên quan đến đề tƠi mƠ tác giả đã hoƠn thƠnh nhi m vụ đề tƠi đề ra. Qua quá trình nghiên cứu thiết kế, thi công board mạch thu nhận vƠ x lỦ tín hi u của cảm biến gia tốc, tìm hiểu các thuật toán phơn tích phổ tần số rung đ ng, ứng dụng các phần mền trong lập trình điều khiển, xơy dựng thuật toán thu nhận và phân tích
tín hi u. Kết quả đạt được vƠ đóng góp của đề tƠi chủ yếu gồm:
- Thiết kế vƠ chế tạo thƠnh công sản phẩm TVE-T01 lƠ thiết bị dùng để chẩn đoán kỹ thuật đ ng c thông qua tín hi u rung đ ng của đ ng c .
- Chẩn đoán được các l i hư h ngcủa đ ng c như: Bugi mất l a, bugi bị mòn, xéc măng bị mòn.
- Xơy dựng được các dải phổ tần số, biên đ rung đ ng của đ ng c ở trạng thái lƠm vi c bình thường, t đó lƠm c sở cho quá trình chẩn đoán kỹ thuật về đ rung của đ ng c bị hư h ngcùng chủngloại.
NgoƠi ra, đề tƠi còn đánh giá, so sánh được mức đ rung đ ng của đ ng c giữa các l i kỹ thuật với nhau trên cùng đ ng c .
Bên cạnh những kết quả đóng góp mới của đề tƠi thì còn những mặc hạn chế như sau:
- Chưa chẩn đoán hết các l i khác trên đ ng c gơy ra rung đ ng của đ ng c . - Chưa thu nhận vƠ x lỦ các tín hi u hư h ng của đ ng c gơy ra bởi các h thống khác như h thống đi n.
56
5.2 Hứng ph́t tri n
Mặc dù có nhiều cố gắng tuy nhiên với trình đ , kinh phí vƠ điều ki n th nghi m cũng như thời gian có nhiều hạn chế nên đề tƠi có phạm vi nhất định. Trong tư ng lai tác giả nghiên cứu vƠ hoƠn thi n các phần sau:
- Nơng cao khả năng chẩn đoán các l i kỹ thuật gơy ra rung đ ng trên đ ng c . - Phát triển b TVE-T01 đo được các rung đ ng theo các phư ng hướng ngang vƠ dọc của đ ng c .
- Nghiên cứu vƠ phơn tích phổ tần số rung đ ng trên những đ ng c gắn trên xe
57
TĨI LIỆU THAM KH O
TI NG VIỆT
[01]. Đinh Đức Anh Vũ “Giáo trình phép biến đổi FFT” Trường Đại Học Bách
Khoa Tp. HCM, 2007
[02]. HoƠng Ngọc Thiên Vũ, luận văn thạc sĩ kỹ thuật, “nghiêncứu ứng dụng wavelet packet trong chẩnđoán hư hỏng truyền động bánh răng”,năm 2011.
[03]. Nguy n Văn Nghĩa, luận án tiến sĩ kỹ thuật, “ứng dụng mạng nơ ron trong chẩn
đoán tình trạng kỹ thuật động cơ điện kéo của đầu máy”,năm 2012
[04]. Đặng Đình Được, luận văn thạc sĩ kỹ thuật, “nghiên cứu ứng dụng phần mềm
Lab VIEW trong thí nghiệm động cơ đốt trong”,năm 2012.
TI NG N C NGOĨI
[05]. Czech, P., !azarz, B., Madej, H., Wojnar, G., “Vibration diagnosis of car motor engines”, Acta Tech. t. 3 fasc. 1, pp. 37-42, Corviniensis - Bull. Eng. 2010. [06]. Agostoni, S., et al. “Investigation on motorehicle structural vibrations caused by
engine unbalances” (2nd part-Footplate). 2009.
[07]. Lech Sitnik, Monika Magdziak–Tokáowicz, Radosáaw Wróbel. “Comparative analysis of the vibrations of a different kind of engine mounted in the same new motor vehicles”. 2011.
[08]. Burdzik, Doleček. “Research of vibration distribution in Vehicle Constructive”. 2012.
[09].Nguy n Hải Hà – “Kỹ thuật chuẩn đoán tình trạng thiết bị dựa trên kỹ thuật