4. Kiểm tra và điều chỉnh bơm cao áp
10.6.2.Xác định công suất có ích của động cơ
Công suất có ích động cơ có thể được xác định bằng một số phương pháp sau: - Thông qua đặc tính chân vịt, mô hình toán…
- Đo bằng phanh thuỷ lực, phanh điện từ;
- Đo bằng trục xoắn, xoắn kế hay lực kế thuỷ lực; - Thông qua lượng tiêu hao nhiên liệu…
1. Xác định công suất động cơ trên phanh thủy lực
Phanh thủy lực và phanh điện được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy, các phòng thí nghiệm nhà trường và xưởng sửa chữa trên bờ để xác định công suất động cơ. Năng lượng cơ học của động cơ trong các phanh thủy lực khắc phục sức cản của các đĩa quay trong nước và biến thành năng lượng nhiệt hâm nóng nước chảy qua phanh. Trong các phanh điện, năng lượng cơ học của các động cơ khắc phục mô men cản phần ứng của máy phát điện quay trong từ trường và biến đổi thành năng lượng điện, năng lượng điện này được điện trở tải trọng đặc biệt hấp thụ và cuối cùng biến thành năng lượng nhiệt được nước hấp thụ hay tiêu tán đi.
Các phanh thủy lực có kết cấu đơn giản hơn, chắc chắn hơn có thể làm việc trong vùng rộng của số vòng quay và công suất. Thường được sử dụng các phanh kiểu
đĩa, chốt và cánh. Chúng ta sẽ khảo sát nguyên lý tác dụng của một số phanh thủy lực.
Phanh kiểu đĩa, kiểu chốt hay kiểu cánh đều có nguyên tắc cấu tạo và nguyên lý hoạt động giống nhau, tuy nhiên chỉ khác về bộ phận công tác (rô to). Đối với phanh kiểu đĩa, rô to có dạng đĩa tròn, được khoét các lỗ trên đĩa để tạo ma sát với chất lỏng. Đối với phanh kiểu chốt thì rô to có các chốt xen kẽ với các chốt trên vỏ (stato) để tạo ma sát với chất lỏng, còn phanh kiểu cánh thì rô to có các cánh như cánh bơm để tạo ma sát với chất lỏng…
Hình 10. 24. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo phanh thuỷ lực
1. Trục phanh; 2. ổ đỡ; 3. Rô to; 4. Đĩa (với phanh kiểu đĩa); 5. Van cấp nước vào; 6. vỏ phanh; 7. Van điều chỉnh lượng nước ra; 8. Máng hứng nước ra.
Đặc điểm cấu tạo quan trọng là rô to quay được trong vỏ phanh là nhờ ổ đỡ, còn vỏ phanh lại quay tương đối so với bệ đỡ (có ổ đỡ) gắn với giá máy. Khi rô to quay, nếu trong phanh có nước, ma sát giữa nước với các đĩa, chốt hay cánh sẽ làm cho vỏ phanh quay theo. Bằng cơ cấu cân bằng liên kết với vỏ phanh có thể xác định được mô men xoắn của phanh, từ đó xác định được công suất có ích của động cơ dẫn động phanh. Sau đây chúng ta khảo sát một phanh thuỷ lực kiểu chốt thực tế thường sử dụng để thử nghiệm các động cơ cỡ vừa là phanh D4 do Đức sản xuất.
Phanh thử D4 là loại phanh thử thuỷ lực kiểu chốt, có hai quả cân, có thể quay được hai chiều thuận và nghịch kim đồng hồ (phanh đảo chiều). Khi dùng hai quả cân
1 2 3 4 5 7 8 6
thì phanh có thể thử được động cơ có công suất cực đại là 350 mã lực, còn khi chỉ sử dụng một quả cân thì chỉ thử được động cơ có công suất cực đại là 175 mã lực.
Tốc độ vòng quay cực đại của phanh là 4500 v /ph.
Hộp biến tốc là loại hộp số một cấp có tỉ số truyền là 1: 3.
* Cấu tạo của phanh thử D4
Sơ đồ cấu tạo của phanh thử D4 được giới thiệu trên hình 10.25 và 10.26.
Phanh có hai phần chính là roto 1 và stato 2. Roto 1 được lắp chặt vào trục 4. mặt ngoài của roto có bốn hàng chốt 9, mỗi hàng 12 chiếc bắt chặt theo hướng kính. Trục 4 gối lên hai ổ bi cầu 5, vòng ngoài của ổ bi 5 tì vào stato 2, nhờ đó roto dễ dàng quay trơn trên hai ổ bi này.
Stato 2 là một vỏ trụ kín dùng để chứa nưỡc khi thử động cơ. Trên stato có hai hàng chốt 10 và mặt vách ngăn ở chính giữa, các hàng chốt 9 và 10 được đặt xen kẽ nhau theo kiểu răng lược. Stato được gối lên hai ôe bi cầu 7, còn ổ bi được tì lên bệ đỡ 8 của phanh, nhờ đó stato có thể quay tự do trên hai ổ bi này.
Ngoài hai phần chính trên phanh còn có: cơ cấu cân 11,12,13,15,16; xilanh giảm rung 17; cốc chứa dầu 6 để cấp dầu cho ổ bi 5; phễu hứng nước 3.
Cơ cấu cân gồm có thanh truyền 11, trục lệch tâm 12, vành răng 13, tay đòn 15 và quả cân 16. Mặt trên cảu thanh truyền 11 nối với tai của stato qua ổ bi treo tạo nên khớp bản lề, một đùu còn lại qua ổ bi treo lắp vào đầu trục lệc tâm 12. Trục lệch tâm quay trên hai ổ bi đặt trong trụ đỡ mặt đồng hồ cân. Đầu ngoài của trục lệch tâm lắp một vành răng 13 và tay đòn 15. Đầu dưới của tay đòn lắp hai quả cân 16. Tay đòn 15 và quả cân 16 tạo thành một cơ cấu cân kiểu con lắc. Mỗi vị trí của tay đòn đều tạo ra một momen làm quay trục lệch tâm 12, momen này cân bằng với momen từ phía stato truyền qua thanh truyền 11 đối với trục lệch tâm 12.
Vành răng 13 còn khớp với bánh răng trụ lắp chặt trên trục kim chỉ 18 của mặt đồng hồ cân. Trục kim chỉ quay trên hai ổ bi cầu lắp trong ổ đỡ. Kim chỉ 18 lắp trên đầu trục dùng để chỉ số cân ghi trên mặt đồng hồ đo. Trên trụ đỡ mặt đồng hồ cân còn lắp một thanh thép góc 14 để hạn chế góc quay của quả cân.
1 2 3 4 5 6 6 7 8 9 10 19
Hình 10.25. Cấu tạo của phanh thử D4
1. Rôto; 2. Stato; 3. Phễu hứng nước; 4. Trục phanh; 5, 7. ổ bi cầu; 6. Cốc dầu; 8. Bệ phanh; 9. Các hàng chốt trên rôto; 10. Các hàng chốt trên
Hình 10.26. Cấu tạo của cơ cấu cân bằng phanh thử D4
11. Thanh truyền; 12. Trục lệch râm; 13. Vành răng; 14. Thanh thép góc hạn chế góc quay của quả cân; 15. Tay đòn; 16. Quả cân; 17. Xilanh giảm
rung; 18. Kim chỉ; 19. Tay xoay van xả nước
11 12 13 13 18 14 15 16 17 19
Xilanh giảm rung 17 dùng để dập tắt dao động đột ngột của stato khi thay đổi đột ngột tải của động cơ. Đỉnh piston của xilanh giảm rung có khoan các lỗ nhỏ để nối thông hai không gian phía trên và phía dưới piston với nhau. cán piston được lắp với tai của stato. Khi stato dao động sẽ làm piston giảm rung dịch chuyển lên xuống, dầu trong xilanh bị ép sẽ chảy qua các lỗ thông sang khoang bên kia. Trở lực của dòng dầu ấy sẽ gây cản đối với dịch chuyển của piston qua đó dập tắt dao động. Cốc chứa dầu 6 dùng để cấp dầu bôi trơn ổ bi cầu 5 chống ma sát, giảm mòn và duy trì độ nhạy của phanh. Phễu hứng nước 3 dùng để hứng nước cấp vào phanh. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi động cơ hoạt động, trục khuỷu của động cơ thông qua trục các đăng làm quay trục 4 của phanh. Nước được cấp vào phanh qua phễu hứng nước 3 đi vào không gian chứa các hàng chốt 9, 10. Roto quay làm cho nước trong không gian quay theo, nhờ lực li tâm số nước này tạo nên một vành trụ nước áp sát lên mặt trong stato. Các chốt 9 của roto cắm trang vành trụ nước này vừa đẩy nước quay theo chốt vừa gạt nước bắn ra hai bên mép của chốt. Số nước bị gạt bắn vào mặt đối diện cảu hàng chốt 10 gây xung lực tạo ra lực tiếp tuyến làm quay stato theo hướng quay của roto. Khi stato quay thông qua thanh truyền 11 làm trục lệch tâm 12 quay, do đó làm tay đòn 15, quả cân 16 quay theo. Việc quay cơ cấu cân kiểu con lắc tạo ra momen quay ngược để cân bằng và chống lại momen làm quay stato. vành răng 13 sẽ làm quay trục và kim chỉ 18, vị trí của kim chỉ rõ giá trị của lực tiếp tuyến P đối với stato, đặt vuông góc với cánh tay đòn cách đường tâm của stato một khoảng L = 0,7162 m.
Như vậy, khi roto quay, thông qua vành trụ nước trong phanh, momen làm quay roto đã chuyển hoá thành lực tiếp tuyến từ các chốt của roto truyền qua vành trụ nước sang các chót của stato để làm cho stato quay theo chiều quay của roto. Lực này tạo ra momen làm quay trục lệch tâm và cơ cấu cân. Mỗi vị trí cân bằng của cơ cấu cân xác định một momen của cơ cấu cân đối với trục lệch tâm. Momen này sau khi qui dẫn về stato sẽ là momen cản của stato đối với roto, nó hoàn toàn cân bằng với momen làm quay roto. Cùng lúc ấy vành răng lắp trên trục lệch tâm cũng làm kim chỉ quay tới vị trí của lực tiếp tuyến P tương ứng trên mặt đồng hồ. Trong phanh thuỷ ực toàn bộ năng lượng có ích do động cơ phát ra được truyền cho nước và làm nóng nước trong phanh.
Momen cản của stato đối với roto phụ thuộc vào độ dày của vành trụ nước, nghĩa là phụ thuộc vào lượng nước lưu lại trong phanh, ngoài ra còn phụ thuộc vào tốc độ quay của roto.
* Đặc tính của phanh
Trên hình 10.27 giới thiệu đặc tính của phanh thử thuỷ lực D4. Diện tích giới hạn bởi đường OABCDO qui định phạm vi công suất và số vòng quay của các động cơ có thể được thử trên phanh thuỷ lực D4. Tức là các động cơ có đặc tính ngoài nằm lọt trong miền giới hạn của đường đặc tính phanh đều thử được trên phanh D4.
* Xác định công suất Ne của động cơ bằng phanh thử thuỷ lực D4
Công suất của động cơ Ne được tính theo công thức sau:
, (CV) (10.6)
Trong đó: Me - momen có ích của động cơ, kGm;
- tốc độ góc của động cơ, s-1.
Nếu P là lực chỉ trên mặt đồng hồ của phanh, kG; L là cánh tay đòn của lực P, m. Đối với phanh D4, L = 0,7162 m, ta có:
Me = P.L = 0,7162.P (10.7)
n là số vòng quay của động cơ (v/ph) thì:
(10.8) Thay (10.7), (10.8) vào (10.6), ta có:
Ne = 0,001.P.n (10.9)
Như vậy khi dùng phanh thử D4, theo số vòng quay của phanh n và chỉ số của lực P trên mặt đồng hồ ta sẽ xác định được công suất có ích Ne của động cơ theo công thức (10.9).