Dựa trên những phân tích trên đây, NCS đã lựa chọn vị trí đo mô men là trục các
đăng của ô tô. Lý do chính dẫn đến sự lựa chọn này là trục các đăng quay trong không gian thoáng nên có thể dễ dàng lắp đặt các loại cảm biến đo mô men. Hơn nữa, đây là khâu có
độ đàn hồi lớn trong HTTL nên có biến dạng lớn khi chịu tải, giúp cho việc đo mô men
được dễđàng và chính xác hơn.
Để thực hiện thí nghiệm đo mô men xoắn trên trục các đăng ô tô, NCS đã tiến hành khảo sát các thiết bị đo mô men hiện có tại các cơ sởđạo tạo và nghiên cứu trong nước. Kết quả cho thấy, hiện có 2 thiết bị chuyên dùng đo mô men đang được sử dụng, đó là: thiết bị T4A của hãng HBM (Đức) và thiết bị T10F (hãng HBM). Dưới đây là đặc điểm, các tính năng kỹ thuật và các thông số cơ bản của 2 thiết bị trên.
Thiết bị T4A của hãng HBM (Đức) có khả năng đo mô men xoắn lớn nhất là 1kNm, số vòng quay lớn nhất của trục là 4000 vòng/phút (hình 4.5).
Hình 4.5 Thiết bịđo mô men xoắn T4A của hãng HBM (Đức)
Thiết bịđược kết nối trực tiếp với bộ thu nhận dữ liệu, bộ thu nhận dữ liệu được kết nối với máy tính có cài đặt phần mềm xử lý tín hiệu.
- Ưu điểm: Thiết bị nhỏ gọn, các phép đo và chuyển đổi tín hiệu được tích hợp thực
hiện ngay trong cảm biến.
- Nhược điểm, khó khăn:
+ Thiết bị phải được lắp đặt nối tiếp trong hệ thống cần đo. Do vậy, khi tiến hành đo mô men xoắn trên trục các đăng ô tô thì phải thay đổi kết cấu của nó (phải cắt trục các đăng và gia công các khớp nối), đồng thời phải bố trí thiết bị cũng như các dây tín hiệu để có thể chuyển động quay cùng hệ thống cần đo. Ngoài ra còn phải đảm bảo độ đồng tâm và cân bằng động tốt.
+ Khả năng đo mô men xoắn lớn nhất là 1kNm, không đáp ứng được yêu cầu đo mô men xoắn trên trục các đăng của ô tô tải là đối tượng nghiên cứu của luận án. Ô tô tải 3 tấn LIFAN 3070G1 có mô men xoắn cực đại của động cơ là 290 Nm. Với tỉ số truyền của hộp số ở tay số 1 là 7.31, mô men lớn nhất trên trục các đăng sẽ là 2,34 kNm (lớn hơn nhiều so với khả năng đo của thiết bị).
Thiết bị đo mô men xoắn T10F của hãng HBM (Hình 4.6) có mô men xoắn cực đại là 10 kNm, vận tốc quay lớn nhất là 15.000 v/p.
a) Hình ảnh
b) Sơđồ nguyên lý
Hình 4.6 Bộ thiết bịđo mô men xoắn T10F (hãng HBM, Đức)
Nửa trên stator Roto lắp đặt nối tiếp trong HTTL sau đuôi hộp số
Nửa dưới stator
Cáp nối tín hiệu Adapter Phần mềm
xử lý số liệu
Bộ thu nhận dữ
Nguyên lý hoạt động của thiết bị đo T10F được mô tả trên hình 4.6. T10F là thiết bị đo mô men xoắn (có thể tích hợp thêm bộ đo tốc độ) truyền qua trục. Thiết bị này gồm 2 phần chính là Rotor và Stator. Rotor bao gồm thân đo và bích điều chỉnh. Về bản chất, thiết bị này đo mô men dựa trên nguyên lý đo biến dạng. Nhưng điểm khác biệt ở đây là các cảm biến đo biến dạng được thiết kế tích hợp vào thân đo. Mạch cầu dùng để lấy tín hiệu điện được tích hợp trong bích điều chỉnh. Tín hiệu điện áp này sau đó được khuếch đại. Trên thân đo bố trí các cuộn dây cảm ứng, nhờ các cuộn dây này, tín hiệu điện áp được biến thành tín hiệu từ trường, sau đó được thu bởi một ăng ten. Ăng ten này được định vị trên thân của Stator. Tín hiệu từ trường thu được từ ăng ten được gửi tới mạch đo trong phần Stator, ở đó tín hiệu được hiệu chuẩn để tạo thành tín hiệu đại lượng vật lý thực. Nếu lựa chọn thêm cảm biến tốc độ thì trên phần Rotor sẽ có thêm đĩa chia rãnh để lấy tín hiệu tốc độ, tương ứng với nó là cảm biến tốc độ được cố định trên Stator. Trên Stator còn có các giắc cắm, gồm giắc cắm cung cấp nguồn điện 18-30V cho thiết bị, giắc tín hiệu mô men và giắc tín hiệu vận tốc góc.
Khi ứng dụng bộ thiết bị đo T10F để đo mô men xoắn trên trục các đăng thì bộ thiết bị sẽ được lắp nối tiếp trongHTTL. Trục vào được nối với đầu ra hộp số, trục ra nối với trục các đăng.
- Thiết bị T10F có một sốưu điểm sau:
+ Đo được mô men xoắn và lực với giá trị lớn;
+ Các phép đo và chuyển đổi tín hiệu được tích hợp thực hiện ngay trong thiết bị, do đó kết quả đo không phụ thuộc vào vật liệu chế tạo trục đo của hệ thống truyền lực. Đây là ưu điểm nổi trội so với dùng phương pháp dán tenzo.
- Một số nhược điểm, khó khăn của thiết bị:
+ Thiết bị cồng kềnh, khi lắp đặt nối tiếp phải thay đổi kết cấu của hệ thống (đòi hỏi phải cắt ngắn trục các đăng) và thiết kế bộ đồ gá chuyên dùng;
+ Việc lắp đặt thiết bị bị đòi hỏi sự đồng tâm và cân bằng động tốt để đảm bảo sự an toàn tuyệt đối trong quá trình xe thử nghiệm trên đường.
Những phân tích trên cho thấy, các thiết bị đo mô men chuyên dùng hiện có hoặc không đáp ứng hoặc gây nhiều khó khăn cho việc tiến hành thí nghiệm. Sau khi phân tích tính năng, những thuận lợi và khó khăn của những thiết bị thí nghiệm hiện có trong nước, NCS đã lựa chọn phương án đo mô men xoắn trên trục các đăng bằng điện trở tenzo. Đây
là phương án khả thi hơn cả, vì các cảm biến tenzo cùng với các loại keo dán chuyên dụng luôn sẵn có trên thị trường. Việc dán tenzo lên trục và lấy chuẩn thiết bị đo cũng không quá phức tạp và ít tốn kém. Khâu khó khăn nhất là truyền tín hiệu đo từ trục đang quay ra ngoài có thể được giải quyết nhờ bộ thu phát không dây KMT RTSE600.