KHÁI QUÁT
Một trong những thông số kỹ thuật quan trọng của động cơ phải xác định trong khi thí nghiệm là công suất có ích
Công suất có ích có thể xác định theo công thức sau:
Ni: Công suất chỉ thị
Nm: Công suất tổn thất cơ khí
Công suất động cơ có thể được đo gián tiếp thông qua việc xác định số vòng quay và mômen của động cơ Để đo số vòng quay, người ta sử dụng đồng hồ đo vòng hoặc đồng hồ đếm vòng, trong khi mômen được đo bằng các phanh thử hoặc trục xoắn Các phanh thử không chỉ xác định mômen mà còn tiêu thụ công suất động cơ, biến đổi thành nhiệt năng hoặc điện năng Đối với trục xoắn, nó được lắp đặt giữa động cơ và máy công tác để thực hiện việc đo lường.
NGUYÊN LÝ XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ
1 Nguyên lý chung Động cơ truyền mômen quay cho rotor của phanh thử qua khớp nối Rotor truyền mômen cho stato qua khớp nối có xu hướng quay quanh ở trục của nó Cánh tay đòn, chiều dài l gắn trên stato tác dụng vào cơ cấu cân lực một lực P Phản lực tác dụng lại cánh tay đòn có giữ stato ở trạng thái cân bằng
Thông qua việc xác định mômen cản của phanh thử, chúng ta biết được mômen quay của động cơ
Hình 6.1 Nguyên lý phanh thử
Người ta thường lựa chọn l sao cho công thức tính toán trở nên đơn giản
N e = P Ở các loại phanh thử cũ, người ta chế tạo cánh tay đòn có chiều dài l 0,7162m
Tổng quát và nếu lưu ý đến hiệu suất truyền động khớp nối ta có công thức:
: Hiệu suất truyền động k: Hằng số phanh thử
Trong trường hợp trên k = 0,01; 0,001 và 0,0001 và chỉ phụ thuộc vào giá trị l Lực P được xác định nhờ các lực kế
2 Các loại lực kế a) Lực kế cơ khí: Thường gặp các loại lực kế quả lắc
Lực kế một quả lắc
Một thanh thẳng dài l gắn với quả lắc trọng lượng Q ở một đầu và tấm hình quạt bán kính r ở đầu còn lại Thanh có khả năng quay quanh tâm cùng với tấm hình quạt Dưới tác động của lực P, quả lắc di chuyển đến vị trí cân bằng.
Ta thấy P = f (sin) do đó thang chia không đều Để có thang chia đều, người ta đặt thang đo theo phương nằm ngang
Hình 6.2a Lực kế 1 quả lắc Hình 6.2b Lực kế 2 quả lắc
- Lực kế hai quả lắc
Hai quả lắc (8) được lắp đặt trên hai thanh thẳng (1), kết nối với các tấm hình quạt (2) và (4) Dây thép mỏng (3) gắn vào vỏ lực kế, cho phép tấm quạt (2) lăn trơn tru trên bề mặt.
Khi lực P tác động lên thanh (9) qua ngang thanh (10), nó kéo hai tấm quạt (4) xuống, dẫn đến sự dịch chuyển của tâm quay Thanh (5) cũng di chuyển theo, làm cho cơ cấu thanh bánh răng (6) hoạt động và khiến kim đồng hồ quay khi hai con lắc đạt đến vị trí cân bằng.
Bình 4 chứa chất lỏng công tác (dầu hay gricerin) Dưới tác dụng của lực P, Piston 2 tác dụng lên tấm đàn hồi 3 tạo nên sự thay đổi áp suất trong bình 4 Kết quả được ghi lại ở lực kế 5
Van 1 và 6 dùng để hiệu chỉnh lực kế c) Lực kế điện (Load cell): Sử dụng cảm biến điện trở lực căng để xác định lực, khi tải trọng thay đổi, điện trở của dây cảm biến thay đổi tương ứng
Hình 6.3 Lực kế thủy lực
CÁC LOẠI PHANH THỬ CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ
1 Các đặc điểm, yêu cầu của phanh thử
Cơ cấu phanh chuyển đổi cơ năng từ động cơ thành nhiệt năng hoặc điện năng Trong điều kiện thuận lợi, có thể thu hồi năng lượng này để sử dụng hiệu quả hơn.
Thân phanh thử được giữ ổn định trên bệ đỡ và kết nối với cơ cấu đo tương ứng với từng loại phanh cụ thể Thiết bị này được gọi là phanh thử lực kế hoặc phanh thử cân bằng.
Nếu không có giá treo cân bằng cho thân phanh thử, dụng cụ đo sẽ dựa vào việc đo góc xoắn của trục đo nối giữa phanh thử và trục động cơ Mômen xoắn từ trục động cơ qua trục đo đến cơ cấu phanh sẽ làm trục đo biến dạng, và sự biến dạng này tỷ lệ thuận với mômen Do đó, việc xác định biến dạng của trục đo cũng đồng nghĩa với việc xác định mômen của động cơ, trong khi Stato của phanh được giữ cố định Dụng cụ này còn cho phép đo mômen khi động cơ đang kéo tải bình thường.
- Đảm bảo xác định được công suất động cơ ở mọi chế độ công tác với độ chính xác cần thiết
- Làm việc ổn định ở các chế độ công tác
- Độ ồn tương đối thấp
- Sử dụng được năng lượng của động cơ thử nếu điều kiện cho phép b Sơ đồ khối:
Hình 6.5 Sơ đồ khối phanh thử dạng phanh có cơ cấu cân bằng
Hình 6.6 Sơ đồ khối phanh thử kiểu dùng mômen kế
Hình 6.7 Sơ đồ nguyên lý phanh thử công suất động cơ có cơ cấu cân bằng
1.đồng hồ đo tốc độ, 2.trục Rotor, 3.cơ cấu phanh,
bệ, 5.cảm biến lực, 6.cánh tay đòn
Có ba loại phanh: cơ khí, thủy lực và điện Phanh thử công suất kiểu cơ khí hoạt động bằng cách truyền mômen từ rotor sang stator thông qua ma sát, dẫn đến việc chuyển đổi công cơ học thành nhiệt năng, làm nóng các chi tiết của phanh Do đó, cần có nước làm mát để duy trì hiệu suất Đặc điểm của phanh thử này là mômen chỉ phụ thuộc vào lực xiết bulông và không bị ảnh hưởng bởi tốc độ động cơ Mặc dù phạm vi thay đổi mômen không lớn, nhưng loại phanh này chủ yếu được áp dụng cho động cơ nhỏ, có công suất vài kilowatt, và công suất động cơ phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ.
TRỤC ĐO ĐỘNG CƠ PHANH
Khớp nối ĐỘNG CƠ PHANH
Hình 6.8a Phanh thử dạng cơ khí
1.Tang trống, 2.Cánh tay đòn, 3.Đối trọng, 4.Giá, 5.Quả cân 6.Tay điều chỉnh
Hình 6.8b Cấu tạo bộ đo mô men dùng trên băng thử cơ khí công suất 9 mã lực
Trong quá trình hoạt động của máy, các thành phần quan trọng bao gồm tay quay điều chỉnh lực ép, ổ đỡ vỏ stato, lò xo, đường dầu ra, lá thép, tấm ma sát, ổ bi chà, rô to, ổ đỡ trục rô to, trục rô to, đường dầu vào và đĩa ép Những bộ phận này phối hợp chặt chẽ để đảm bảo hiệu suất và độ bền của thiết bị.
13-Vỏ bệ thử(stato); 14-Siêu; 15-Phớt
Hình 6.9 Đặc tính phanh thử cơ khí
Để đánh giá khả năng sử dụng của phanh thử, chúng ta cần khảo sát đặc tính của phanh và động cơ Tại một giá trị lực xiết bulông cố định, đường đặc tính của phanh thử cắt đặc tính của động cơ tại hai điểm A* và B* Điều này có nghĩa là cùng một mômen phanh sẽ tương ứng với hai điểm làm việc của động cơ: A*(nA*,M*) và B*(nB*,M*) Tại tốc độ thấp, điểm làm việc A* là không ổn định; nếu tốc độ động cơ vượt qua nA*, mômen động cơ sẽ lớn hơn mômen phanh, dẫn đến tốc độ động cơ tiếp tục tăng Ngược lại, nếu tốc độ động cơ thấp hơn nA*, sẽ có sự thay đổi trong hoạt động của động cơ.
Mômen động cơ (M * A * B *) sẽ nhỏ hơn mômen phanh, dẫn đến việc tốc độ động cơ giảm và có thể tắt máy Khi tốc độ vượt quá nB *, điểm làm việc đạt đến B *, tại đây là điểm ổn định Nếu tốc độ động cơ lớn hơn nB *, mômen động cơ sẽ lại nhỏ hơn mômen phanh, khiến tốc độ tiếp tục giảm Ngược lại, khi tốc độ thấp hơn nB *, mômen động cơ sẽ lớn hơn mômen phanh, làm cho tốc độ động cơ tăng lên Do đó, điểm làm việc ổn định là B *.
Chúng ta thấy rằng nếu dùng phanh cơ khí chỉ cho phép xác định được đường đặc tính của động cơ trong nhánh từ Mmax đến MB*
Phanh này có cấu tạo đơn giản nhưng không đảm bảo ổn định trong mọi chế độ làm việc của động cơ do quy luật đường đặc tính của nó Việc điều chỉnh tải thông qua lực xiết bulông gặp khó khăn trong quá trình thí nghiệm, dẫn đến việc loại phanh này hiện nay ít được sử dụng Tuy nhiên, nó có thể được kết hợp với phanh thủy lực để mở rộng phạm vi sử dụng, nhờ vào ưu điểm tạo mômen cản lớn ở số vòng quay nhỏ Phanh thủy công suất kiểu thủy lực tiêu thụ công suất động cơ để quay các máy thủy lực khác nhau.
Trong quá trình hoạt động của phanh thử, nước hấp thụ nhiệt từ các bộ phận ma sát, dẫn đến việc tăng nhiệt độ Do đó, nước không chỉ đóng vai trò là chất lỏng công tác mà còn là chất lỏng làm mát Để xác định lượng nước cần thiết cho phanh, cần thiết lập phương trình cân bằng nhiệt.
Lượng nhiệt do công cơ học 1kW sinh ra trong 1 giờ là:
Nếu động cơ có công suất Ne [kW] thì nhiệt lượng tỏa ra trong một giờ là:
Phương trình cân bằng nhiệt, nhiệt lượng do công cơ học tạo ra bằng nhiệt lượng làm mát:
Qlm = Glm.Cn.(tr-tv) = Q [kcal/h]
Qlm_nhiệt lượng làm mát [kcal/h];
Glm_lượng nước làm mát cấp vào phanh thử trong một giờ [kg/h];
Cn_nhiệt dung riêng của nước: Cn = 1[cal/kg.độ]; tr_nhiệt độ nước ra [ 0 C]; tv_nhiệt độ nước vào [ 0 C]
Lượng nước làm mát cấp vào phanh thử trong một giờ:
Người ta thường sử dụng một thông số gọi là suất tiêu hao nước Gh, theo định nghĩa như sau:
Theo thực nghiệm thì nước ra ở nhiệt độ khoảng 50-60 0 C là điều kiện làm việc tốt nhất
Theo kết cấu người ta chia ra làm ba loại: loại đĩa, loại chốt và loại cánh
Rotor có dạng đĩa phẳng, khi quay tạo ra lực ma sát giữa đĩa rotor và nước, cùng với lực ly tâm, hình thành dòng nước xoáy giữa rotor và stato Ma sát này truyền momen cho stato, khiến nó có xu hướng quay quanh ổ đỡ Stato được giữ cân bằng nhờ cơ cấu cân lực, và khi vòng nước dày hơn, lực ma sát giữa nước và phanh cũng gia tăng.
Hình 6.11 Sơ đồ phanh thử kiểu thủy lực kiểu đĩa
Để cải thiện hiệu quả phanh, có thể thiết kế rotor với nhiều đĩa hoặc khoan lỗ trên bề mặt đĩa Loại phanh này hoạt động dựa trên nguyên tắc điền đầy bộ phận, và mức độ nạp đầy phanh được xác định thông qua hệ số nạp đầy Các thành phần chính của hệ thống phanh bao gồm Stato, ổ bi Stato, ổ bi Rotor, mặt bích, bệ, van điều chỉnh, khớp nối và Rotor.
D1: Đường kính ngoài của rotor;
D2: Đường kính trong của vòng nước
Phanh làm việc thuận nghịch
Hình 6.12 Stato và Rotor phanh thử thủy lực dạng chốt
1 Stato, 2 chốt trên Stato, 3 Rotor, 4 chốt trên Rotor, 5 then,
6 trục nối với trục động cơ, 7 trục Rotor
Rotor được thiết kế dưới dạng hình trụ, trên đó có ba hàng chốt ba cạnh được gắn Mặt hông của stato cũng được trang bị các chốt ba cạnh xen kẽ.
Giữa các hàng chốt trên Rotor và Stato có một khe hở nhất định, tạo ra khoang nước nhằm tránh va chạm và kẹt Do đó, loại phanh này hoạt động theo nguyên tắc điền đầy bộ phận một cách thuận nghịch.
Hiệu quả phanh của loại này vượt trội hơn so với loại đĩa Tuy nhiên, nhược điểm chính của nó là khi hoạt động dưới tải trọng lớn, gây ra tiếng ồn lớn và sau một thời gian sử dụng, các vị trí cố định có thể bị yếu đi, dẫn đến nguy cơ hư hỏng nghiêm trọng.
Khi thử trục 6 quay làm cho Rotor quay
Lượng nước trong phanh thử tạo ra ma sát giữa các chốt của Rotor và Stato, từ đó truyền mô men quay từ Rotor sang Stato Việc điều chỉnh lượng nước trong phanh và khe hở giữa các chốt ảnh hưởng đến khả năng truyền mô men Khi thử động cơ, tăng lượng nước vào phanh sẽ làm tăng mô men truyền từ Rotor sang Stato, và ngược lại.
Phanh thủy lực dạng chốt có tính chất thuận nghịch, nghĩa là: mô men sinh ra không phụ thuộc chiều quay của Rotor
Công suất phanh dạng chốt rất lớn, nhưng nhược điểm của nó là hoạt động không ổn định Sau một thời gian sử dụng, vị trí các chốt có thể bị lệch do đai ốc cố định bị lỏng, dẫn đến hư hỏng do va đập, kẹt và gây ồn Phanh thử E4 là một loại phanh thủy lực dạng chốt, mang lại hiệu suất cao nhưng cần chú ý đến việc bảo trì để đảm bảo hoạt động hiệu quả.
Công suất cực đại đo được: Nph = 650[ml];
Số vòng quay cực đại nmax = 3500[vg/phút];
Khối lượng toàn bộ 900[kg];
Hệ số phụ thuộc phanh thử k = 0,001
Cánh phanh được chia thành hai loại: rotor và stato, hoạt động theo chế độ nạp đầy, nghĩa là rotor luôn đầy nước trong mọi chế độ phụ tải Phanh cánh thẳng có khả năng làm việc thuận nghịch, trong khi phanh cánh nghiêng hoạt động không thuận nghịch, cho ra hai giới hạn công suất khác nhau khi quay theo hai chiều khác nhau.
Hình 6.13a Stato và Rotor phanh thử thủy lực dạng cánh
1 Cánh của Rotor, 2 Rotor, 3 Stato, 4 Cánh trên Stato, 5 Vỏ, 6 Cánh tay đòn
Hình 6.13b Phanh thử thủy lực dạng cánh
Trong hệ thống, ống nước ra và ống nước vào đóng vai trò quan trọng trong việc điều phối lưu lượng nước Van chỉnh lượng nước vào giúp kiểm soát lượng nước cấp vào hệ thống, trong khi van điều chỉnh áp lực nước đảm bảo áp suất ổn định Mặt bích nối trục các đăng và ổ đỡ trục hỗ trợ trong việc kết nối và giữ cho các bộ phận hoạt động trơn tru Đồng hồ đo khối lượng cung cấp thông tin chính xác về lượng nước lưu thông, và cánh rôto là thành phần thiết yếu trong quá trình chuyển động của nước.
9.Cánh stato (Điều chỉnh tải); 10.Đối trọng; 12.Chân đế
Đo mômen trên cơ sở xoắn trục
Trong giới hạn đàn hồi chúng ta có:
L : Khoảng cách giữa hai tiết diện xoắn
Ip : Mômen quán tính độc cực
L = hằng số Điều này có nghĩa để đo mômen quay ta có thể thông qua góc xoắn r d
Hình 6.19 Nguyên lý trục xoắn a) Dùng cảm biến điện dung
Răng của đĩa 1 và 2 tạo thành bản cực của tụ điện, và khi góc xoắn giữa tiết diện I và II của trục xoắn thay đổi, khe hở giữa các răng của hai đĩa cũng thay đổi, dẫn đến sự biến đổi điện dung của mạch đo.
Trục xoắn sử dụng cảm biến điện dung và cảm biến quang điện, trong đó góc xoắn giữa tiết diện I và II thay đổi, dẫn đến sự thay đổi khe hở ánh sáng qua lỗ của các đĩa Kết quả là dòng quang điện tại tế bào quang điện cũng bị ảnh hưởng.
Hình 6.21 Trục xoắn dùng cảm biến quang điện
Đo mômen trên cơ sở biến dạng bề mặt trục
Hình 6.22 Trục xoắn dùng cảm biến điện trở
Dưới tác động của mô men, trục bị xoắn dẫn đến sự dịch chuyển của điểm C trên bề mặt trục đến vị trí C' Đoạn AC, có chiều dài ban đầu l, sẽ kéo dài thêm một đoạn Δl, tạo ra hệ số biến dạng dài cho đoạn AC.
Bỏ qua l 2 và r 2 2 vì nhỏ Rút gọn ta sẽ có:
Người ta thường dùng các cảm biến điện trở lực căng dán theo các hướng tạo với đường kính trục của 1 góc = 45 0 Khi đó:
Ta thấy mô men tỉ lệ với hệ số biến dạng dài
Cảm biến điện trở lực căng được kết nối thành cầu đo Wheatstone, trong đó sự thay đổi mômen gây ra biến đổi hệ số biến dạng dài của cảm biến Sự thay đổi này dẫn đến sự thay đổi giá trị điện trở của cầu đo, gây ra mất cân bằng và thay đổi hiệu điện thế ra Bằng cách xác định Ura, chúng ta có thể xác định mômen quay của động cơ.
Hình 6.23 Cách bố trí cảm biến trên trục
Khái quát chung
Khi thí nghiệm động cơ, việc đo số vòng quay là cần thiết để xây dựng các đường tính tốc độ Để thực hiện điều này, người ta sử dụng đồng hồ đo số vòng quay hoặc đồng hồ đếm vòng, được phân loại thành nhiều loại như cơ khí, điện, cảm ứng và hoạt nghiệm Các đồng hồ này có thể được cố định tại vị trí đo hoặc sử dụng dưới dạng cầm tay Một ví dụ điển hình là đồng hồ cầm tay thông thường, như hình 6.24.
Đồng hồ đo số vòng quay cơ khí
Đo số vòng quay kiểu ly tâm dựa trên nguyên lý tương quan giữa số vòng quay và lực ly tâm tác động lên khối lượng quay.
Khi trục quay của đồng hồ hoạt động, trục 1 cũng sẽ quay theo Vành khối lượng 3 dưới tác dụng của lực ly tâm sẽ quay quanh trục 2 Thanh 6 sẽ đẩy khớp 5 di chuyển, thông qua cơ cấu thanh răng và bánh răng, làm cho kim đồng hồ 7 quay.
Loại này có ưu điểm là đơn giản và chắc chắn, nhưng độ chính xác lại không ổn định do lò xo thay đổi theo thời gian Ma sát trong các khớp liên kết và khe hở giữa các chi tiết cũng thay đổi trong quá trình mài mòn, dẫn đến sai số đo từ 1-8%.
Đồng hồ đo số vòng quay kiểu máy phát
Máy phát điện một chiều hoặc xoay chiều kết hợp với một vôn kế tạo ra điện áp tỉ lệ thuận với số vòng quay của trục đồng hồ.
U = c..n Do đó số vòng quay được đo nhờ vôn kế có thang chia trực tiếp theo số vòng quay, sai số của loại này là 0,5 - 1%.
Đồng hồ đo số vòng quay kiểu cảm ứng
Trục 1 của đồng hồ quay, nam châm 2 gắn trên nó cũng quay theo Trong nắp kim loại 5 cảm ứng một dòng xoáy sinh ra mô men tỉ lệ với số vòng quay
Nắp 5 có xu hướng quay theo nam châm 2 Mô men đó được cân bằng nhờ lực của lò xo 3, kim đồng hồ 4 gắn trên trục của nắp nhôm sẽ quay một góc tương ứng với số vòng quay
Hình 6.26 Đồng hồ đo số vòng quay kiểu cảm ứng
Hình 6.25 Đo số vòng quay kiểu cơ khí Hình 6.24 Đồng hồ đo số vòng quay loại cầm tay
Loại đồng hồ đo số vòng quay này có cấu tạo đơn giản, nhưng cần phải liên kết với trục động cơ hoặc trục phanh để đo chính xác, điều này tạo ra tải trọng phụ Tuy nhiên, có thể sử dụng đồng hồ đo số vòng quay hoạt nghiệm mà không cần kết nối trực tiếp với trục.
Đồng hồ đo số vòng quay kiểu hoạt nghiệm
Loại này dựa vào tính chất của thị giác là ảnh của vật lưu lại trong mắt khoảng 20
Thiết bị đo số vòng quay hoạt nghiệm bao gồm một nguồn sáng và bộ phận điều chỉnh tần số của nguồn sáng Để đo số vòng quay ở cuối trục, người sử dụng cần khắc vạch hoặc chọn vị trí có bulong để quan sát.
Khi số vòng quay của trục là bội số của tần số phát ra: n = k. ( k = 1, 2, 3 m) Thì ta sẽ thấy vạch dấu đó đứng yên Đơn giản nhất khi k = 1, thì n=
Để đo số vòng quay, chiếu ánh sáng vào cuối trục có vạch dấu và điều chỉnh tần số ánh sáng sao cho chỉ thấy một vạch ảnh Đọc tần số ánh sáng này để xác định giá trị số vòng quay Cần lưu ý rằng khi k = 2, 3, m, có thể xuất hiện thêm vạch ảnh, do đó, nên bắt đầu với tần số ánh sáng cao để thấy 2 hoặc 3 vạch ảnh, sau đó giảm dần tần số cho đến khi chỉ còn 1 vạch ảnh.
Đồng hồ đếm số vòng quay
Gồm các đĩa số, tùy thuộc vào giới hạn đo của dụng cụ mà có số đĩa số tương ứng Xung quanh đĩa số, đánh số từ 0 - 9
Trục trung gian kết nối hai đĩa số có 4 răng ngắn và 4 răng dài xen kẽ Mỗi đĩa số bên trái có 20 chốt và bên phải có 2 chốt Khi đĩa số bên trái quay, phần phẳng của nó trượt giữa 2 răng dài của bánh răng trung gian, giữ cho đĩa số bên phải không quay cho đến khi 2 chốt của nó khớp với bánh răng dài của trục trung gian Điều này làm cho trục trung gian quay và dẫn đến việc đĩa số bên phải quay 1/10 vòng Do đó, khi đĩa số bên trái quay 1 vòng, đĩa số bên phải chỉ quay 1/10 vòng.
Khi sử dụng cuộn dây lõi sắt cố định, việc quay đĩa sẽ tạo ra xung điện trong cuộn dây, với số lượng xung tương ứng với số vòng quay của đĩa.
Hình 6.28 Đồng hồ đếm vòng loại cơ khí c Loại quang điện
Hình 6.29 Đếm vòng loại quang điện
Sử dụng diode quang để đếm số xung trong mỗi vòng quay, với số lỗ trên địa đục lỗ tương ứng với số xung nhận được Bộ phận xử lý và chỉ thị sẽ xác định số vòng quay hoặc tốc độ quay, nếu kết hợp thêm bộ đếm thời gian.
6.6 XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT TỔN THẤT CƠ KHÍ
Công suất tổn thất cơ khí có thể xác định theo công thức:
Khi sử dụng phương pháp này, việc xác định chính xác Ni và Ne là rất quan trọng, vì sai số có thể xảy ra nếu không đúng Do đó, để xác định Ni một cách chính xác, người ta thường áp dụng các phương pháp gần đúng để xác định Nm.
Xác định bằng phương pháp đo tiêu hao nhiên liệu
Phương pháp này điều chỉnh mômen quay của động cơ trong khi giữ số vòng quay ổn định, từ đó đo lường lượng nhiên liệu tiêu hao tương ứng với các giá trị mômen khác nhau.
Từ mômen quay ta có áp suất có ích bình quân theo các công thức:
= Lượng tiêu hao nhiên liệu chu trình:
= Trong đó: i là số xi lanh
Trục băng thử Đĩa đục lỗ
Thiết bị chỉ thị chố thở
Diot thu thu Diot phát
Hình 6.30 Xác định tổn thất cơ khí theo phương pháp đo tiêu hao nhiên liệu
Để xác định áp suất tổn thất cơ khí, ta vẽ đồ thị gct = f(pe) và kéo dài đường cong về phía trái cắt trục hoành (ngoại suy) Theo công thức, đoạn giữa điểm cắt và gốc tọa độ chích chính là áp suất tổn thất cơ khí pm Từ đó, công suất tổn thất cơ khí được xác định.
Xác định Nm bằng cách ngắt một xi lanh của động cơ
Trong động cơ nhiều xi lanh, tổn thất cơ khí có thể được xác định bằng cách ngắt một xi lanh Đầu tiên, cần xác định công suất có ích của động cơ khi tất cả các xi lanh hoạt động Sau đó, khi một xi lanh ngừng làm việc, tiến hành đo lại công suất có ích So sánh hai kết quả này sẽ cho phép chúng ta tính toán tổn thất cơ khí của một xi lanh.
Xác định bằng phương pháp chạy tự do
Phương pháp này dựa trên nguyên lý rằng một khối lượng quay sẽ giảm tốc và dừng lại do ma sát sau khi ngừng cung cấp năng lượng Bằng cách xác định mômen quán tính của khối lượng và gia tốc giảm dần, ta có thể tính toán được mômen ma sát.
Trong đó: mômen quán tính của khối lượng chuyển động
= 2n sự thay đổi tốc độ góc
t khoảng thời gian xác định
Xác định bằng phanh thử điện
Phanh thử điện một chiều thường được sử dụng để kéo động cơ chạy không tải, nhằm đảm bảo độ chính xác trong phép đo Để đạt được điều này, áp suất và nhiệt độ trong động cơ thử cần phải gần giống với điều kiện làm việc thực tế của động cơ Việc duy trì nhiệt độ được thực hiện bằng cách đun nóng dầu bôi trơn và thay nước làm mát bằng dầu nóng.
Phương pháp này cho kết quả đo chính xác nhất nhưng giá thành cao
6.7 CÁC ĐIỀU KIỆN TIÊU CHUẨN KHI THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ
Các tiêu chuẩn điều kiện thử nghiệm động cơ khác nhau giữa các quốc gia, do đó cần có cơ sở để so sánh các đặc tính của cùng một động cơ Những cơ sở này là yếu tố quan trọng để đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy trong các kết quả thử nghiệm.
Điều kiện tiêu chuẩn khác nhau
- TCVN: Áp suất tiêu chuẩn pO = 1013mbar
Nhiệt độ tiêu chuẩn tO = 20 0 C Độ ẩm tương đối tiêu chuẩn O = 70%
Phương pháp qui đổi kết quả đo về điều kiện tiêu chuẩn khác nhau
Neo : Công suất có ích của động cơ qui đổi về điều kiện tiêu chuẩn
Ne : Công suất động cơ nhận được khi thí nghiệm
Pno : Áp suất riêng của hơi nước trong không khí ở điều kiện tiêu chuẩn
Trong thí nghiệm, áp suất của môi trường (P) và nhiệt độ của môi trường (t) đóng vai trò quan trọng Áp suất riêng của hơi nước trong không khí (pn) phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm, ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm.
Điều kiện qui định về lắp đặt các hệ thống phụ khi thí nghiệm động cơ khác nhau
Lắp đặt các hệ thống phụ Lọc khí Ống thải Máy phát
Bơm cung cấp nhiên liệu
Ký hiệu + : lắp cùng động cơ khi thí nghiệm
- : tháo ra khỏi động cơ khi thí nghiệm, quay bằng nguồn năng lượng bên ngoài
A : Hệ thống nạp, thải có thể thay thế cái khác, nhưng hệ số cản không đổi
B : Lắp khi động cơ làm mát bằng không khí Tháo khi động cơ làm mát bằng nước
Như vậy theo thực nghiệm, các kết quả thí nghiệm theo các tiêu chuẩn có thể sơ bộ so sánh như sau:
6.8 MỘT SỐ SƠ ĐỒ BỐ TRÍ HỆ THỐNG BĂNG THỬ
Hình 6.31 Bố trí lắp đặt động cơ và hệ thống thiết bị đo
Chương 6 1 Đo lực, mô men, công suất, tốc độ 1
6.2 NGUYÊN LÝ XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ 1
6.3 CÁC LOẠI PHANH THỬ CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ 4 b Sơ đồ khối: 5
Hình 6.5 Sơ đồ khối phanh thử dạng phanh có cơ cấu cân bằng 5 ĐỘNG CƠ 5
Hình 6.7 Sơ đồ nguyên lý phanh thử công suất động cơ có cơ cấu cân bằng 5
1.đồng hồ đo tốc độ, 2.trục Rotor, 3.cơ cấu phanh, 5
4 bệ, 5.cảm biến lực, 6.cánh tay đòn 5
Hình 6.11 Sơ đồ phanh thử kiểu thủy lực kiểu đĩa 9
Hình 6.12 Stato và Rotor phanh thử thủy lực dạng chốt 10
Hình 6.13a Stato và Rotor phanh thử thủy lực dạng cánh 11
Hình 6.13b Phanh thử thủy lực dạng cánh 11
Các phương án điều chỉnh tải cho phanh thử thủy lực: 13
Hình 6.15 Các phương pháp điều chỉnh lượng nước vào phanh thủy lực 13 Ưu nhược điểm của phanh thủy lực: 14
Hình 6.16 Phanh dòng điện Foucault 15 Đặc tính của phanh điện 17 Ưu, nhược điểm của phanh thử kiểu điện 18
1 Đo mômen trên cơ sở xoắn trục: 18
2 Đo mômen trên cơ sở biến dạng bề mặt trục 20
2 Đồng hồ đo số vòng quay cơ khí 22
3 Đồng hồ đo số vòng quay kiểu máy phát 22
4 Đồng hồ đo số vòng quay kiểu cảm ứng 22
5 Đồng hồ đo số vòng quay kiểu hoạt nghiệm 23
6 Đồng hồ đếm số vòng quay 23
6.6 XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT TỔN THẤT CƠ KHÍ 24
1 Xác định bằng phương pháp đo tiêu hao nhiên liệu: 24
2 Xác định Nm bằng cách ngắt một xi lanh của động cơ: 25
3 Xác định bằng phương pháp chạy tự do: 25
4 Xác định bằng phanh thử điện: 25
6.7 CÁC ĐIỀU KIỆN TIÊU CHUẨN KHI THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ 25
1 Điều kiện tiêu chuẩn khác nhau: 25
2 Phương pháp qui đổi kết quả đo về điều kiện tiêu chuẩn khác nhau: 26
3 Điều kiện qui định về lắp đặt các hệ thống phụ khi thí nghiệm động cơ khác nhau: 26
6.8 MỘT SỐ SƠ ĐỒ BỐ TRÍ HỆ THỐNG BĂNG THỬ 28
