3.1.2.1. Bài 1: Tìm hiểu tổng thể mô hình 1, Mục đích
- Xác định vị trí các bộ phận, chi tiết lắp đặt trên mô hình. - Biết cách sử dụng, vận hành mô hình đúng cách.
76
2, Nội dung thực tập
Các chi tiết lắp đặt trên mô hình.
Hình 3.14. Đồng hồ đo áp suất và vòi phun tại mỗi vòi phun
77
Hình 3.16. Vị trí động cơ điện và bộ phận dẫn động BCA
78
Hình 3.18. Vị trí công tắc điều khiển
Sơ đồ mạch điện trên mô hình
79
3.1.2.2. Bài 2: Kiểm tra chất lượng phun và điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp cấp
1, Mục đích
- Nhận thức được tầm quan trọng của lượng nhiên liệu cung cấp đồng đều cho các xylanh và việc phun tơi, sương, đồng đều ở mỗi vòi phun;
- Biết cách đánh giá chất lượng phun;
- Biết cách điều chỉnh lượng nhiên liệu phun; - Rèn luyện kỹ năng thực hành.
2, Dụng cụ và thiết bị
- Máy cân chỉnh BCA, BCA; - Cờ lê 10, 12, tuốc-đơ-vít.
3, Nội dung thực tập
Kiểm tra chất lượng phun
Khi BCA hoạt động , ta quan sát chùm tia phun ra ở vòi phun. Yêu cầu nhiên liệu phun ra phải như luồng khói và không có hạt nhiên liệu bắn toé hoặc không lõi trong chùm tia là vòi phun tốt. Ngoài ra, vòi phun tốt khi phun còn phát tiếng kêu đanh gọt rất đặc trưng. Kết thúc phun đầu vòi phun phải khô sạch.
Chùm nhiên liệu phun ra phải nhuyễn và tia nhiên liệu bắn ra phải mạnh, phải đủ số tia đối với vòi phun nhiều lỗ phun dầu (hình 3.20).
80
Kiểm tra điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp
Bước 1: Gắn BCA lên băng thử.
Hình 3.21. Sơ đồ lắp BCA lên băng thử
Bước 2: Kiểm tra tình trạng hoạt động của BCA trước khi tiến hành khởi động. Bước 3: Cho BCA hoạt động ở tốc độ 300 v/ph (thường tốc độ không tải) Bước 4: Đặt tay ga ở vị trí toàn tải
Bước 4: Kiểm tra lượng nhiên liệu phun ra trong ống nghiệm
Hình 3.22. Vị trí đai ốc điều chỉnh lượng nhiên liệu
81
Lưu ý: Trong quá trình kiểm tra lượng nhiên liệu cung cấp nếu như có sự chênh
lệch lượng nhiên liệu các ống nghiệm thì tiên hành điều chỉnh lại áp suất nâng kim phun.
Qui trình điều chỉnh:
Bước 1: Tháo nắp chụp phía trên vòi phun
Bước 2: Dùng tuốc-đơ-vít đặt vào rãnh phía trên vòi phun. Vặn vào nếu lượng nhiên liệu phun ra nhiều, vặn ra nếu lượng nhiên liệu phun ra ít. Trong quá trình điều chỉnh lưu ý quan sát đồng hồ áp suất cao áp tại vị trí mỗi vòi phun để điều chỉnh một cách chính xác nhất.
3.1.2.3. Bài 3: Kiểm tra áp suất chuyển 1, Mục đích 1, Mục đích
- Biết cách điều áp suất chuyển trong BCA phân phối. - Rèn luyện kỹ năng thực hành.
2, Dụng cụ và thiết bị
- Máy cân chỉnh BCA, BCA; - Cờ lê 10, 12, tuốc-đơ-vít. - Đồng hồ đo áp suất, búa, đục.
3, Nội dung thực tập
Bước 1: Đưa tay ga về vị trí toàn tải;
Bước 2 : Cho bơm làm việc với vòng quay định mức, sau đó đọc trị số áp suất bơm cung cấp trên đồng hồ đo, nếu không đạt yêu cầu thì tiến hành điều chỉnh qua van điều chỉnh áp suất.
Hình 3.23. Điều chỉnh áp lực bơm chuyển 1. Đục; 2. Van điều áp
82
3.1.2.3. Bài 4: Kiểm tra điều chỉnh góc phun sớm
1, Mục đích:
- Biết cách xác định góc phun sớm trong BCA phân phối. - Biết cách điều chỉnh góc phun sớm
- Rèn luyện kỹ năng thực hành. 2, Dụng cụ và thiết bị
- Máy cân chỉnh BCA, BCA;
- Cờ lê 10, tuýp 10, tuốc-đơ-vít, vòng đệm. - Thiết bị xác định hành trình piston. 3, Nội dung thực tập
Cách 1. Điều chỉnh ngay trên động cơ Bước 1: Nới đai ốc bắt BCA với động cơ: Bước 2: Tiến hành xoay vỏ BCA
Khi xoay cùng chiều quay của trục BCA sẽ làm giảm góc phun sớm và ngược lại khi xoay ngược chiều sẽ làm tăng góc phun sớm.
Cách 2: Điều chỉnh trên băng thử
Bước 1: Gắn dụng cụ đo hành trình piston vào BCA (gắn ở phía đầu piston); Bước 2: Đặt tay ga ở vị trí toàn tải;
Bước 3: Cho bơm hoạt động ở số vòng quay định mức. Đọc giá trị di chuyển của bộ điều chỉnh phun sớm trên dụng cụ đo.
ình 3.24. Dụng cụ đo hành trình piston của bộ tự động điều chỉnh phun sớm 1. Vỏ ; 2. Piston; 3. Vạch giá trị; 4. Đồng hồ báo áp suất
83
Hình 3.25. Lắp dụng cụ đo lên BCA
Nếu hành trình nhỏ hơn tiêu chuẩn chứng tỏ độ căng của lò xo lớn ta phải điều chỉnh bằng cách bớt căn đệm hoặc giảm chiều dày căn đệm.
Nếu hành trình lớn hơn tiêu chuẩn chứng tỏ độ căng của lò xo nhỏ ta phải điều hỉnh bằng cách tăng chiều dày căn đệm.
Hình 3.26. Các chi tiết điều chỉnh bộ tự động điều chỉnh phun sớm 1. Nắp; 2.Căn đệm ; 3. Bu lông nắp; 4. Lò xo
3.2. Thiết kế, chế tạo mô hình
3.2.1. BCA phân phối đã phân tích, lựa chọn tại mục 2.4 chương 2
84 Kí hiệu bơm: V E 4 / 8 F 2025R NP2071 Trong đó:
V- Bơm phân phối
E - Bơm cao áp piston hướng trục 4 - Số xy lanh
8 - Đường kính piston (mm) F- Loại cơ khí
2025R - Tốc độ bơm (v/ph), cùng chiều kim đồng hồ NP2071 - Mã bơm
BCA trên mô hình cắt bổ cũng sử dụng loại BCA này.
Hình 3.27. Bơm cao áp phân phối VE
3.2.2. Chọn động cơ điện dẫn động BCA
Căn cứ vào BCA lắp trên động cơ ô tô có công suất 112 (HP), mà công suất tiêu hao cho việc dẫn động BCA từ 5-10 (%) đòi hỏi chọn loại động cơ điện có mômen kéo lớn, số vòng quay nhỏ để đảm bảo dẫn động BCA vận hành nhẹ nhàng, êm dịu.. Vậy chọn động cơ điện dẫn động BCA là loại động cơ điện một pha, tốc độ thấp và có các thông số kỹ thuật sau:
85 + Điện áp: 220 (V)
+ Tốc độ quay: 1400 (v/ph) + Công suất: 1,5 (kW) + Khối lượng: 18,5 (kg)
Hình 3.28. Động cơ điện dẫn động BCA
3.2.3. Thiết kế, chế tạo khung bàn
3.2.3.1. Các phương án thiết kế khung bàn Phương án 1: Khung bàn dạng đứng Phương án 1: Khung bàn dạng đứng
86
- Ưu điểm
- Mô hình sau khi chế tao thuận tiện cho việc lắp đặt, kiểm tra BCA. - Diên tích không gian khá rộng để bố trí các thiết bị trên mô hình. - Dễ nhìn, thuận lợi cho công tác giảng dạy và học tập .
- Bảng điều khiển được phân định rõ ràng. - Dễ tiến hành kiểm tra sửa chữa.
- Nhược điểm
- Khung bàn sau khi dựng lên thì việc bố trí các đường ống cao áp đến các vòi phun sẽ khó khăn.
- Khung bàn không được cân đối về trọng lượng.
Phương án 2: Khung bàn dạng bảng bên hông và một nửa bảng đứng
Hình 3.30. Khung bàn dạng bảng bên hông và một nửa bảng đứng
Ưu điểm
- Bảng điều khiển nhỏ gọn, dễ chế tạo.
- Việc bố trí các đường ống cao áp đến các vòi phun ở phần bảng bên hông dễ dàng, chiều dài ống được tiết kiệm.
87
- Không tạo được không gian trong việc lắp đặt mô tơ dẫn động BCA. - Tốn nhiều công sức, thiết bị vật tư cho việc chế tạo tốn kém.
- Mô hình không được cân đối về trọng lượng.
- Khó khăn trong việc quan sát, tính thẩm mỹ chưa cao.
3.2.3.2. Chọn phương án thiết kế
Để đảm bảo cung cấp đầy đủ nội dung về kiến thức và khả năng tiếp cận thực tế của đề tài, đồng thời đảm bảo tính trực quan, sinh động của một mô hình thì phương án 1 là phương án tối ưu nhất.
Kết luận : Chọn phương án 1: Khung bàn dạng đứng làm phương án thiết kế. 3.2.3.3. Kích thước khung bàn
88
3.2.3.4.Tính toán khung bàn 1, Thông số đầu vào
+ Khối lượng BCA: 5,5 (kg)
+ Khối lượng động cơ điện: 18,5 (kg) + Khối lượng mỗi vòi phun: 0,5 (kg) + Khối lượng ổ bi: 0,5 (kg)
+ Khối lượng lọc nhiên liệu: 1 (kg) + Khối lượng lượng nhiên liệu: 5(kg) + Khối lượng giá gắn BCA: 1 (kg)
+ Khối lượng tấm gắn động cơ điện: 2 (kg)
2, Chọn vật liệu
Vật liệu dùng để chế tạo các thanh dầm thường là thép hợp kim hay thép carbon thấp hoặc trung bình như: CT2, CT3,…
Đặc điểm của các loại thép này là:
+ Có giới hạn chảy và độ bền mỏi cao, cứng hơn các loại thép cacbon;
+ Ít nhạy cảm với tập trung ứng suất và có khả năng chống được oxy hóa cao; + Có tính dập nguội và có tính hàn tốt.
Kết luận: Để đáp ứng được độ cứng vững của mô hình cũng như thi công chế tạo
và mức độ gọn nhẹ của mô hình do đó ta chọn thép CT3 làm vật liệu chế tạo.
3, Giới thiệu phần mềm Sap 2000
Phần mềm Sap 2000 là phần mềm sử dụng PPTTHH để mô hình hóa và phân tích kết cấu, cung cấp nhiều tính năng mạnh để mô tả các bài toán kết cấu phổ biến trong thực tế kỹ thuật, bao gồm : Cầu, đập chắn, bồn chứa, các tòa nhà…Các giao tiếp đồ họa dựa trên các cửa sổ cho phép nhanh chóng tạo ra các mô hình kết cấu từ các mẫu thư viện sẵn có.Tất cả việc chỉnh sửa, thay đổi, phân tích nội lực cũng như biểu diễn và thiết kế đều được thực hiện cùng một cách giống nhau.Người sử dụng hoàn toàn có thể thao tác trực tiếp trên các hình ảnh đồ họa hai, ba chiều (2D, 3D).
Chính nhờ những đặc điểm đó của phần mềm nên ta sử dụng phần mềm Sap 2000 để tính bền khung bàn.
89 Thanh công cụ
Hình 3.32. Giao diện chính của Sap 2000 Các bước như sau:
Bước 1, Tạo mô hình kết cấu
Để tạo mô hình kết cấu ta phải tạo một hệ thống lưới. Hệ thống lưới dùng để xác định các điểm nút, vẽ trực tiếp các phần tử mà không cần tạo nút.
Để tạo hệ thống lưới: Từ menu File > New model > Xuất hiện hộp thoại New model Thanh standard
Thanh menu
90
Hình 3.33. Hệ thống lưới trong chương trình Sap 2000
Hộp thoại này là một thư viện chứa rất nhiều loại kết cấu khác nhau để hỗ trợ người sử dụng có thể lựa chọn và sử dụng phù hợp với công trình mình tính toán một cách dễ dàng như: Blank (Cho hiện ra màn hình trống), Gird Only (Chỉ hiện lưới), Beam (Dầm), 2D Trusess (Dàn phẳng), 3D Trusess (Dàn không gian), 2D Frame (Khung phẳng), 3D Frame (Khung không gian), Wall (Tường cứng), Flat Slab (Tấm sàn), Shells (Tấm vỏ),Staircases (Cầu thang), Storage Structure (Tháp nước), Underground Concrete (Khối móng), Solid Models (Kết cấu dạng khối), Cable Bridges (Kết cấu cầu)..v..v..
Bước 2, Đặt thuộc tính cho kết cấu
Thuộc tính vật liệu
Để đặt thuộc tính cho vật liệu: Menu Define > Materials > Add New Materials để tiến hành đặt thuộc tính cho vật liệu tính.
91
Hình 3.34. Đặt thuộc tính cho vật liệu
Thuộc tính tiết diện: dùng để định nghĩa tiết diện của phần tử thanh. Để đặt thuộc tính tiết diện: Menu Define > Section Properties > Frame Section > Add New Properties > Chọn và đặt thuộc tính cho tiết diện.
92
Hình 3.36. Đặt thuộc tính cho tiết diện
Bước 3, Gán tải trọng
Để gán tải trọng cho phần tử dầm: Menu Assign > Frame Load. Tùy thuộc vào loại tải trọng tác dụng lên dầm mà ta khai báo cho phù hợp.
93
Bước 4, Khai báo bậc tự do
Để khai báo bậc tự do cho kết cấu: Menu Analyze > Set Analysis options
Hình 3.38. Khai báo bậc tự do
Bước 5, Tính toán kết cấu
Để giải bài toán: Menu Analyze > Run Analysis hoặc ta có thể chọn F5 để tiến hành tính toán kết cấu.
Bước 6, Tính bền
Vật liệu và ứng suất cho phép
Chọn vật liệu chế tạo khung là thép CT3 loại V có quy cách 40x40x3 (mm) , thép hộp 16x16x2 (mm), 20x40x2 (mm), thép CT3 có giới hạn chảy cho phép:
σch = (26 ÷34) [kG/mm2]
Các đặc trưng của thép CT3, theo [10, trang 13] Khối lượng riêng của vật liệu:
γ = 78,5 [kN/m3] Mô đun đàn hồi vật liệu
E = 2,1.104 [KN/cm2] Hệ số posson:
94 M = 0,3
Ứng suất uốn cho phép của vật liệu được xác định theo công thức:
σch 26 34 σ = (17,33 22, 67) n 1,5 [kG/mm2] σ = (170,04 222,36) [N/mm2] Trong đó: n = 1,5 - Hệ số an toàn.
95
Hình 3.40. Giá trị nối lực tác dụng lên khung bàn
Hình 3.41. Biểu đồ mô men tác dụng lên khung bàn Ứng suất uốn lớn nhất tác dụng lên khung bàn:
96 max 1 1 11553,68 96, 28 σ = (170,04 222,36) 120 F S [N/mm2] + Tiết diện thép hộp 40x20 max 1 1 11553, 68 51,5 σ = (170,04 222,36) 224 F S [N/mm2]
+ Tiết diện thép vuông 16x16
max 1 1 11553,68 80, 23 σ = (170,04 222,36) 120 F S [N/mm2] Kết luận: Thép V 40x40x3 (mm), thép hộp 40x20x2 (mm) , thép vuông 16x16x2
(mm) dùng để chế tạo mô hình có kích thước được trình bày tại hình 3.31 là đủ bền.
3.3. Thiết kế puly truyền động động cơ điện và BCA
Động cơ điện sử dụng là động cơ điện một chiều, tốc độ quay của động cơ là không đổi. Do đó, để đảm bảo tốc độ quay yêu cầu cho thiết bị công tác thì phải thay đổi tốc độ đầu ra của động cơ điện. Mặt khác, do việc bố trí động cơ điện và BCA tương đối xa nhau nên việc thay đổi này được thực hiện thông qua bộ truyền động đai nối trực tiếp động cơ điện đến BCA. Ưu điểm của bộ truyền đông này là có kết cấu đơn giản, làm việc êm, không ồn, có thể giữ khoảng cách an toàn cho các chi tiết máy khác khi bị quá tải đột ngột.Tuy nhiên chúng có nhược điểm: tỷ số truyền không ổn định do có sự trượt giữa đai và bánh đai. Truyền động đai có thể làm việc với công suất đến 100 (kW). Tuy nhiên thông dụng nhất làm việc trong khoảng 0,3÷50 (kW). Trong mô hình này, ta chọn đai hình thang làm phương án thiết kế.
Trường hợp 1: Tốc độ quay trên trục BCA là n2 = nlv = 1000 (v/ph)
a. Xác định tỷ số truyền của bộ truyền đai từ trục động cơ lên trục BCA
dc lv
n 1400
i = 1, 4
n 1000 (3.1)
b. Xác định công suất lên các trục Trục 1 (trục động cơ):
97 Trục 2 (trục BCA):
N2 = ηđ. N1 = 0,96.1,5 = 1,44 [kW] (3.2)
Trong đó:
ηđ = 0,96 – hiệu suất bộ truyền đai. c. Mô men xoắn truyền lên các trục Trục 1 (trục động cơ): 6 1 6 x1 1 N 1,5 M = 9,55.10 . 9,55.10 . 10, 23 n 1400 [N.m] (3.3) Trục 2 (trục BCA): 6 2 6 x2 2 N 1, 44 M = 9,55.10 . 9,55.10 . 13,75 n 1000 [N.m] (3.4)
Bảng 3.1. Giá trị thông số động - động lực học của hệ truyền dẫn khi nlv = 1000 (v/ph) Trục Trục 1 Trục 2 I 1,4 N (kW) 1,5 1,44 n (v/ph) 1400 1000 Mx (N.m) 10,23 13,75
d. Thiết kế bộ truyền đai
Chọn loại đai : Chọn đai có tiết diện hình thang.
Đông cơ truyền dẫn có công suất 1,5 (kW), chọn vận tốc đai v = 5÷10 (m/s). Dựa vào [2, trang 93] chọn loại đai A.
98 Bảng 3.2. Thông số tiết diện đai
Loại tiết diện Kích thước tiết diện (mm) Diện tích
tiết diện (mm)
a0 a h h0
A 11 13 8 2,8 81
d.1. Xác định đường kính bánh đai
Chọn đường kính bánh đai nhỏ D1, theo [2, trang 93]: D1 = 100 [mm]
Kiểm nghiệm vận tốc dài theo điều kiện:
1 1 4 π.D .n V = 6.10 [2, trang 93] (3.5) Trong đó: D1 = 100 - Đường kính bánh đai dẫn, mm;