Chương 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
4.6 Thiết kế bệ thử trục các đăng
4.6.1 Sơ đồ thiết kế bệ thử
Trên cơ sở sơ đồ thí nghiệm hình 4.2, thí nghiệm đã thiết kế bệ thử trục các đăng theo nguyên lý dòng công suất hở theo sơ đồ hình 4.3. Trong đó có động cơ dẫn động loại diesel IVECO 81kW, hộp số cơ khí 5 tay số và trục các đăng lắp nghiêng trong mặt phẳng dọc có thể thay đổi góc với các giá trị α tương đương với các cụm lắp trên xe thực, cơ cấu gây tải MP100S, bộ phát tín hiệu không dây gắn trên trục các đăng.
Hình 4.3 Sơ đồ bệ thử trục các đăng thí nghiệm
Các trường hợp thí nghiệm gồm thay đổi các thông số góc nghiêng trục, chiều dài trục và số vòng quay trục tại các chế độ tải tương ứng với chế độ tải khi xe hoạt động thực tế trên đường. Những vị trí C-1, C-2 được dán tenzo theo cầu đo Wheastone để lấy tín hiệu đưa ra bộ thu phát và bộ thu tín hiệu không dây T và R và chuyển đổi sang tín hiệu mô men và biến dạng nhờ phép chuẩn calip đo trên máy chuyên dùng. Cầu đo Wheastone sử dụng 4 Tenzo loại FCA- 3-11 nhãn hiệu Tokyo Sokki Kenkyjo Nhật Bản.
Bệ thử được đặt trong phòng thí nghiệm động cơ ô tô tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long được xây dựng theo mô hình phòng thí nghiệm của trường Đại học Tokyo Nhật Bản với tổng diện tích 43m2, không gian dài, rộng, cao: 1200x3600x3300.
117
4.6.2 Động cơ dẫn động loại diesel IVECO 81kW
Động cơ này do công ty IVECO của Ý sản xuất, các thông số kỹ thuật gồm: động cơ 4 kỳ, loại 4 xy lanh thẳng hàng, turbo tăng áp, làm mát bằng nước, mô men xoắn lớn nhất/tốc độ quay: 270/1800-2000 (N.m/vòng/phút). Các thông số kỹ thuật của động cơ được chọn để dẫn động bệ thử trục các đăng tương ứng với động cơ trên ô tô thực, hình 4.4.
Hình 4.4 Động cơ trên bệ thử loại diesel IVECO 81kW 4.6.3 Hộp số tay 5 số
Hộp số thực trên xe, hình 4.5 được sử dụng trong thí nghiệm có 5 tay số gồm 4 số tiến và một số lùi nhằm thay đổi tỉ số truyền và thay đổi mô men xoắn truyền từ động cơ dẫn động qua trục các đăng thí nghiệm đến cơ cấu gây tải MP100S.
Hình 4.5 Hộp số tay 5 số
118 4.6.4 Trục các đăng
Trên hình 4.6 là hai trục các đăng thí nghiệm có chiều dài khác nhau, trục 1 dài 1450mm và trục 2 dài 1350mm là đối tượng nghiên cứu của Luận án.
Hình 4.6 Trục các đăng thí nghiệm 4.6.5 Cơ cấu gây tải MP100S
Cơ cấu gây tải MP 100S do hãng Weinlich của Đức chế tạo kiểu điện từ theo số vòng quay động cơ, hình 4.7. Cơ cấu bao gồm các bộ phận chủ yếu sau:
Cụm điều khiển (1) gồm máy tính MP ở bên trong và panel điều khiển; Cụm phanh điện từ (2) được nối với động cơ thông qua một trục các đăng và hộp số;
Bộ điều khiển phanh (3) để thay đổi lực phanh tạo tải và mô men xoắn tác động trên trục các đăng.
Hình 4.7 Cơ cấu gây tải MP100S
119
Cơ cấu gây tải MP100S có ưu điểm độ chính xác cao, dải đo tần số lớn, tần số đo nhỏ, điều chỉnh các thông số khi sử dụng thuận lợi, dễ dàng, đặc biệt loại phanh này hoạt động liên tục trong khoảng thời gian dài hàng chục giờ vẫn đảm bảo an toàn và độ tin cậy mà các loại phanh khác không thực hiện được, vì vậy rất phù hợp với mục đích sử dụng trong quá trình tạo tải khi thử nghiệm.
Các thông số kỹ thuật của cơ cấu gây tải MP100S:
- Hệ thống tải:
+ Phanh điện từ làm mát bằng không khí.
+ Chiều xoay ngược chiều kim đồng hồ (nhìn từ phía động cơ sang phanh).
- Tốc độ tối đa:
+ Làm việc tối đa một giờ 7000 vòng/ phút
+ Làm việc liên tục 6000 vòng/ phút
- Tốc độ tối thiểu: 100 vòng/ phút
- Mômen tối đa tại 1000 vòng/ phút: 900Nm
- Mômen quán tính: 0,74 kg.m2
- Trọng lượng: 350 kg
- Diện tích lắp đặt yêu cầu: 3m x 4m
- Nguồn điện cung cấp:
+ 400V, 3 pha AC, 50/ 60 Hz
+ Dây trung hòa và tiếp đất bảo vệ bằng dây điện YLSO 10m với phích cắm CEE 16-16h
+ Dòng định mức khoảng 7A + Cầu chì tối đa 16A.
- Tốc độ: + Dãy hiển thị: 9999 vòng/ phút
+ Phân giải hiển thị: 1 vòng/ phút
- Mômen: + Dãy hiển thị : 900Nm
+ Phân giải hiển thị: 0,5 Nm
+ Giá trị hiệu chỉnh: 250 Nm
- Công suất: +Dãy hiển thị: 999,9 kW
120
+ Phân giải hiển thị: 0,1 kW
- Năng lượng: +Dãy hiển thị: 9999 kWh
+ Phân giải hiển thị: 1 kWh
- Đặc tính tải của thiết bị MP 100S được cho trên hình 4.8.
Hình 4.8 Đặc tính tải của thiết bị MP 100S 4.6.6 Cầu đo Tenzo
Sử dụng Tenzo biến dạng loại FCA-3-11 (hình 4.9) do công ty Tokyo Sokki Kenkyjo của Nhật Bản sản xuất có các thông số cơ bản: chiều dài 3 mm, điện trở:120±0.5 Ω.
Hình 4.9 Tenzo biến dạng sử dụng trong nghiên cứu thực nghiệm
121
Trên trục cần đo mô men xoắn, dán trực tiếp các tenzo lên bề mặt được làm sạch và đánh bóng bằng keo dán chuyên dụng, nối dây các cảm biến thành cầu đo rồi đưa dây ra ngoài. Tiến hành dán tenzo lên trục các đăng tại vị trí 2 đầu trục. Cầu Wheatstone (bao gồm 4 điện trở: R1, R2, R3 và R4) sử dụng làm mạch đo cho điện trở tenzo. Hai đầu của cầu được nối với nguồn điện nuôi, hai đầu còn lại được nối với thiết bị đo, hình 4.10.
Hình 4.10 Mạch cầu Wheatstone và dán tenzo lên trục
Với các tenzo làm từ vật liệu kim loại, điện áp đo Vout gần như tỷ lệ thuận với biến dạng của trục, biến dạng này lại tỷ lệ thuận với mô men xoắn trên trục Mt, nên thiết bị đo có thể coi là tuyến tính
Vout k.Mt (4.1)
Trong đó k là hệ số tỷ lệ, Mt là mô men xoắn trên trục.