phân tích đặc điểm cấu tạo, khai thác kỹ thuật và đề xuất phương án sử dụng phanh động cơ DYNOmite 13

2.3.2 Bộ tua bin lưu lượng khí (Airflow turbine kits) : 25
2.3.3 Tháp làm lạnh (Cooling Tower): 28
2.3.4 Bộ tăng tải tự động điện tử (El ectronic Auto- Load Servo): 30
2.3.5. Bộ góp khí xả (Exhaust Gas Temp erature Kit): 32
2.3.6 Bộ chuyển đổi lưu lượng nhiên liệu (Fuel Flow Transducer Kit): 36
2.3.7 Bộ trích lọc cảm ứng RPM (Induc tive RPM Pick-Up): 38
2.3.8 Bộ cảm biến RPM/MPH trục Jack ( Jack-Shaft RPM/MPH Sensor Kit): 39
2.3.9 Bộ rơle công tắt ngắt (Kill Switch Relay Kit ): 41
2.3.10 Bộ trích lọc điện từ RPM bộ hút thu (Magnetic Absorber RPM Pi ck-Up):
42
2.3.11 Bơm nước di động (Rortable Water Pum p): 43
2.3.12 Bộ chuyển đổi momen xoắn (Rotar y Torque Transducer): 44
2.3.13 Nối nguồn bản điều khiển (Power ing the console): 45
2.3.14 Sự thu nhận dữ liệu - Kết nối cơ bản (Data acquisition – Basic hook-up): 47
2.3.15 Những đầu nối đồng hồ đo cho độn g cơ riêng biệt ( Engine Specific Tach
Típ): 48
2.3.16 Kết nối các phụ kiện: 49
2.3.17 Một số phụ kiện khác: 52

Chương 3: KHAI THÁC KỸ THUẬT PHANH ĐỘNG CƠ DYNOmite-13 55
3.1 Yêu cầu cung cấp nước: 55
3.2 Phương pháp lắp đặt: 58
3.3 Hiệu chỉnh và cài đặt: 60
3.3.1 Chạy cài đặt: 61
3.3.2 Cài đặt cấu hình: 66
3.3.3 Công suất: 74
3.4 Bảo dưỡng: 76
3.4.1 Sự bôi trơn: 76
3.4.2 Bao bọc –nút kín: 76

3.4.3 Ắc qui: 76
3.4.4 Ổ bi: 77
3.4.5 Phần mềm nâng cấp máy tính E-PROM: 77
3.4.6 Sự hiệu chỉnh lại: 78
3.4.7 Lắp đặt lại cánh tay đòn lực: 82
3.5 Vấn đề hỏng hóc 84
3.5.1 Hỏi và trả lời 84
3.5.2 Điều khiển tải tự động: 89

Chương 4: PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG PHANH ĐỘNG CƠ DYNOmite-13 92
4.1 Thực trạng phanh động c ơ DYNOmite-13 tại viện NCCT tàu thủy ĐHNT: 92
4.2 Đề xuất một số phương án sử dụng: 94

Phụ lục 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO 98














Trường ĐẠI HỌC NHA TRANG 1
LỜI NÓI ĐẦU


Trong lĩnh vực động cơ đốt trong, khi thiết kế, chế tạo, sửa chữa, quản lí
phương tiện việc kiểm tra công suất động cơ là không thể thiếu và có ý nghĩa đặc
biệt quan trọng. Điều đó giúp sử dụng hiệu quả động cơ, duy tu bảo dưỡng hợp lí,
kéo dài tuổi thọ giảm chi phí sửa chữa động cơ. Vì vậy cần một thiết bị đo công suất
động cơ đốt trong đạt độ chính xác cao, nhanh chóng, kinh tế. Thiết bị đo công suất
phanh thủy lực là một thiết bị đảm bảo được những yêu cầu trên. Đề tài “Phân tích
đặc điểm cấu tạo, khai thác kĩ thuật và đề suất phương án sử dụng phanh động cơ
DYNOmite-13 tại viện nghiên cứu chế tạo Tàu Thủy- Đại Học Nha Trang” cũng
nhằm tìm hiểu, sử dụng hiệu quả loại phanh thủy lực này nhằm những mục đích
trên. Nội dung nghiên cứu được trình bày theo 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về phương pháp và thiết bị đo công suất
động cơ đốt trong.
Chương 2: Đặc điểm cấu tạo phanh động cơ DYNOmite-13
Chương 3: Khai thác kĩ thuật phanh động cơ DYNOmite-13
Chương 4: Phương án sử dụng phanh động cơ DYNOmite-13
Tuy thời gian thực hiện đề tài kéo dài nhưng do khả năng còn hạn chế nên
không tránh khỏi những thiếu sót về nội dung cũng như hình thức trình bày của đề
tài. Vì vậy rất mong sự đóng góp của các thầy để đề tài hoàn thiện hơn.
Qua đây tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy: PGS.TS Nguyễn Văn
Nhận, các thầy trong khoa cơ khí cùng các thầy tại viện nghiên cứu đã giúp đỡ tôi
hoàn thành đề tài tốt nghiệp này.

Nha Trang, Ngày 30 Tháng 11 Năm 2007
Sinh viên thực hiện
Trần Thanh Nhật

Trường ĐẠI HỌC NHA TRANG 2
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ ĐO
CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

1.1Tổng quát về công suất động cơ:
Công suất động cơ là một trong những thông số kỹ thuật cơ bản cuả động cơ
được quan tâm nhiều nhất và nó là chỉ tiêu quan trọng không phụ thuộc vào công
dụng và kiểu loại động cơ. Vì vậy trong thiết kế, chế tạo, sửa chữa và sử dụng, việc
xác định chính xác công suất của động cơ luôn được coi trọng nhằm các mục đích
sau:
 Kiểm nghiệm động cơ trước khi xuất xưởng (nhằm kiểm tra động cơ sau khi
thiết kế có đạt chỉ tiêu công suất đề ra không).
 Kiểm tra động cơ sau khi sửa chữa lớn.
 Tổ chức khai thác động cơ hợp lí, an toàn và tin cậy.
 Biết chiều hướng và các giá trị biến động công suất trong những điều kiện
khai thác cụ thể.
 Giúp quản lí các phương tiện khác.

1.2 Tổng quan về phương pháp đo công suất:
Ngày nay việc xác định công suất động cơ có khá nhiều phương pháp và thiết bị
nhưng phần lớn đều dựa vào momen quay và tốc độ quay. Để đơn giản có thể phân
nhóm như sau:
 Phương pháp xác định công suất có ích loại cân bằng.
 Phương pháp xác định công suất có ích loại không cân bằng.
 Phương pháp xác định công suất dùng trong chuẩn đoán.



Trường ĐẠI HỌC NHA TRANG 3
1.2.1 Phương pháp xác định công xuất loại cân bằng:
Trong phương pháp này động cơ quay một thiết bị mà trục rôto của thiết bị được
nối với trục của động cơ. Stato của thiết bị có dao động ngang được. Khi động cơ
làm việc, nó sản sinh ra một momen xoắn làm cho rôto của thiết bị quay (tức là hãm
lại chuyển động của động cơ) cần có một môi trường trung gian. Khi rôto tác dụng
lên môi trường trung gian làm cho thân (stato) của thiết bị quay theo. Để giữ thân
lại, người ta tìm cách tác dụng lên thân một lực (momen) hãm. Lực (momen) hãm
được đo bằng một thiết bị khác gọi là thiết bị cân lực. Sơ đồ nguyên lí của phương
pháp được thể hiện bằng sơ đồ sau:




Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi trên các bệ thử của các nhà máy chế tạo
động cơ, các cơ quan nghiên cứu. Phương pháp này thực chất là đo lực (momen)
sau đó tính công suất theo công thức:
).(
30
)(
30
MfMmslP
n
MfMmsMx
n
Ne 


Mx: Momen xoắn thu được qua thiết bị đo (KN.m, KG.m,…)
n :Tốc độ quay của động cơ (không qua hộp số)
P :Lực thu được trên thiết bị đo (KN, KG,…)
l: cánh tay đòn trên thiết bị gây tải
Mms: Momen ma sát của thiết bị đo ở các gối trục (KN.m, KG.m,…)
Mf: Momen tổn hao trên thiết bị gây tải (KN.m, KG.m,…).
Người ta đưa giá trị của Mms, Mf vào trị số sai số cho phép, tuỳ theo từng thiết bị
cụ thể mà ta có được giá trị Mms, Mf khác nhau.



Động cơ
(gây lực
momen)
Thiết bị gây tải (cân
bằng lực, momen)
Thiết bị cân
lực
Trường ĐẠI HỌC NHA TRANG 4
1.2.2 Phương pháp xác định công xuất động cơ loại không cân bằng:
Các thiết bị đo kiểu này có một số đặc điểm sau:
Động cơ cần xác định làm quay rôto của thiết bị, còn thân của thiết bị thì đứng
yên, thiết bị này cho ta các thông số trên đồng hồ (vôn kế, ampe kế, áp kế…) từ đó
tính toán ra công suất động cơ.
Các thiết bị này không có thiết bị cân lực kèm theo.
Đây là phương pháp xác định công suất động cơ tại nơi sử dụng. Dùng trong các
loại động cơ công suất nhỏ. Đặc biệt có ý nghĩa quan trọng trong lĩnh vực tàu cá.
1.2.2.1 Động cơ lai máy phát điện:
Trục động cơ được nối với trục rôto của máy phát, khi động cơ làm việc, rôto
quay quanh stato làm trong các cuộn dây stato xuất hiện một từ trường. Dưới tác
dụng của từ trường, trong các đầu dây của phần ứng sẽ xuất hiện suất điện động
cảm. Nếu mạch ngoài kín thì sẽ xuất hiện dòng điện trong mạch. Tuỳ theo máy phát
điện một chiều hay xoay chiều mà ta sử dụng các thiết bị phù hợp để đo các thông
số của nó. Nếu là máy phát xoay chiều thì công suất động cơ được tính bằng công
thức sau:
3
10.
cos



d
e
mIU
N


(KW)

3
10.


d
e
W
N

(KW)
Trong đó
U
Φ,
I
Φ
: giá trị điện áp và dòng điện xoay chiều mà máy phát tạo ra
W: giá trị đọc được trên oát kế (W)
m: số pha
η
d
: hiệu suất truyền động
Cosφ: hệ số công suất máy phát điện
Đối với máy phát điện một chiều:

3
10.
.


d
e
IU
N

(KW)
Trong đó
Trường ĐẠI HỌC NHA TRANG 5
U, I: giá trị điện áp và dòng điện một chiều
η
d
: hiệu suất truyền động

1.2.2.2 Động cơ lai máy bơm:
Năng lượng của động cơ dùng để truyền cho máy bơm để đưa chất lỏng lên cao
hoặt đi xa. Năng lượng dòng chất lỏng gồm hai thành phần : động năng ( v
2
/2g) và
áp năng (p/γ) . Người ta căn cứ vào hai thành phần này để xác định công suất thuỷ
lực hay động cơ.
Công suất thuỷ lực của bơm được xác định theo công thức:
N
tl
= G.H = γ.Q.H
Trong đó
G = γ .Q : lưu lượng trọng lượng của bơm (N/s)
γ : trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m
3
)
Q : lưu lượng của bơm (m
3
/s)
H : cột áp của bơm (m)
Khi làm việc trong máy bơm thường xảy ra các tổn thất năng lượng bao gồm:
tổn thất cơ khí, tổn thất thuỷ lực, tổn thất lưu lượng. Do đó công suất của động cơ
lai máy bơm là:
lltlck
tl
e
N
N



(KW)
Trong đó:
η
ck
, η
tl
, η
ll
: hiệu suất của hệ truyền động , thuỷ lực và lưu lượng.
1.2.2.3 Phương pháp xác định công suất động cơ bằng cách sử dụng xoắn kế:
Momen xoắn trên trục có thể được xác định thông qua biến dạng xoắn của trục
theo biểu thức:

t
tp
e
L
JG
M



(KG.m)
Trong đó
G: môđun đàn hồi của vật liệu chế tạo trục (KG/m
2
)
Trường ĐẠI HỌC NHA TRANG 6
J
p
: môđun quán tính độc cực của tiết diện trục
L
t
: chiều dài đoạn trục cơ sở để đo góc xoắn (m)
Φ
t
: góc xoắn giữa hai mặt cắt ở các mút đoạn trục cơ sở L
t
(rad)
Đối với hệ trục cụ thể thì
const
L
JG
t
p

.
, như vậy để xác định công suất động cơ
chỉ cần xác định Φ
t
.Trên cơ sở này người ta chế tạo thiết bị xác định góc xoắn giữa
hai mặt cắt của đoạn trục, nhờ đó xác định được momen xoắn. Công suất động cơ
được xác định theo công thức:

30
.
**
n
MeMeNe



Phương pháp này có độ chính xác cao và thường được dùng tại nơi sử dụng
động cơ. Tuỳ theo phần tử cảm biến được dùng trong xoắn kế mà ta có các dạng
xoắn kế sau : xoắn kế kiểu cảm biến điện , xoắn kế kiểu quang , xoắn kế kiểu cảm
biến từ.

1.2.3 Phương pháp đo công suất động cơ dùng trong chẩn đoán (thường dùng
trong chẩn đoán trạng thái kỹ thuật của ôtô):
Đo momen chủ động trên bánh xe:
- Áp dụng cho các động cơ lắp trên phương tiện vận tải
- Sử dụng thiết bị đo lực phanh trên bánh xe, từ đó tính được momen và công
suất động cơ
Sai số chủ yếu của phương pháp là không biết chính xác hiệu suất của các bộ
truyền trên xe cần đo.
Phương pháp đo không phanh: đây là phương pháp đơn giản vì không phải
tháo động cơ ra khỏi xe. Người ta lợi dụng tổn thất cơ giới của các xi lanh không
làm việc để làm tải cho xi lanh. Khi đo thanh răng ở vị trí cực đại (hoặc bướm ga
mở hết ), đánh chết các xi lanh dùng làm tải, chỉ để lại một xi lanh làm việc đo tốc
độ của động cơ, thời gian đo chỉ khoảng một phút. Lần lượt thay đổi các xi lanh
khác và ghi kết quả số đo vòng quay.
Trường ĐẠI HỌC NHA TRANG 7
Công suất động cơ sẽ được tính theo công thức:
)1(
Nedme
NN


(ml)
Trong đó:
N
edm
: công suất định mức của động cơ theo thiết kế (ml)

N

: độ chênh công suất với động cơ thiết kế (%)
100
)._(
1
knn
tbNe
N



n
1Ne
: số vòng quay của động cơ khi làm việc với một xi lanh khi ở tình trạng còn
mới (theo tài liệu kỹ thuật)
n
tb
: số vòng quay trung bình của các xi lanh khi làm việc riêng rẽ (đo khi chẩn
đoán)
k: hệ số kinh nghiệm
Đối với động cơ máy kéo k = 0.055
Đối với động cơ ôtô k = 0.02-0.04
Ví dụ: với động cơ D50 có 4 xi lanh, công suất định mức 55 mã lực, số vòng
quay định mức khi làm việc với một xi lanh là 1370 v/phút. Hệ số k= 0.55, n
1
=1090
v/ph, n
2
= 1210 v/ph, n
3
=1215 v/ph, n
4
=1105 v/ph.
1150
4
4321



nnnn
n
tb
vòng/phút
%1.12
100
055.0*)11501370(



n


N
e
= 55*(1-0.121) = 48 mã lực
Đo công suất theo phương pháp gia tốc: dựa trên nguyên tắc sự thay đổi tốc
độ góc của động cơ phụ thuộc vào công suất động cơ, khi công suất động cơ càng
lớn thì gia tốc càng lớn. Thực chất của dụng cụ đo là thời gian tăng tốc từ tốc độ
thấp tới tốc độ định mức khi tăng tốc đột ngột, chỉ thị sẽ là công suất động cơ.
Có thể sử dụng thiết bị đo HMR-2M của Liên Xô gồm có cảm biến, khối tính
toán chuyển đổi, đồng hồ chỉ thị công suất và số vòng quay, bộ phận điều khiển.
Trường ĐẠI HỌC NHA TRANG 8
Bộ cảm biến kiểu cảm ứng được gắn vào một lổ trên vỏ hộp bánh đà động cơ,
đối diện với đỉnh răng của bánh răng khởi động và cách một khoảng 2 đến 4(mm).
Khi bánh đà quay, trong bộ cảm biến sẽ xuất hiện dòng điện hình sin có tốc độ xung
điện:
f= n
s *
z
n
s
: Số vòng quay trục khuỷu trong một giây.
Z: Số răng trên vành răng bánh đà .
Các xung được truyền sang khối tính toán chuyển đổi, ở đây nó được khuyếch đại
và biến đổi thành dòng điện một chiều để đưa vào bộ chỉ thị và đo số vòng quay n.
Tốc độ góc càng lớn, các xung càng lơn, dòng điện đưa vào bộ chỉ thị công suất
càng lớn nên công suất đọc càng cao.
Khi đo người ta phải đột ngột thay đổi tốc độ động cơ từ thấp tới định mức. Các
phạm vi điều chỉnh tốc độ và ghi công suất được xác định theo một số loại động cơ
và cho trước trên dụng cụ.
Nhược điểm độ chính xác không cao, chỉ đo được một số loại động cơ do nhà
chế tạo qui định.
Đo công suất bằng phanh thử công suất: đây là phương pháp đo chính xác
nhất nhưng yêu cầu phải tháo động cơ ra khỏi ôtô đặt lên phanh thử. Gây tải cho
phanh có thể bằng ma sát (phanh cơ khí), lực cản của nước (phanh thuỷ lực) hoặt
lực điện từ (phanh điện). Công suất động cơ được tính theo công thức:
30
.
**
n
MeMeNe




Me cân bằng với mômen cản của phanh Mc

1.3 Tổng quan về thiết bị đo công suất:
1.3.1 Thiết bị gây tải:
Thiết bị gây tải còn gọi là phanh, có nhiều loại phanh, dựa vào nguyên tắc tạo
momen hãm ta chia làm các loại phanh sau:
 Phanh kiểu cơ khí

Xem chi tiết: phân tích đặc điểm cấu tạo, khai thác kỹ thuật và đề xuất phương án sử dụng phanh động cơ DYNOmite 13