Báo cáo Nghiên cứu chế tạo băng thử tải nhỏ, sử dụng cho động cơ xe gắn máy (Phần 1)

Nội dung text: Báo cáo Nghiên cứu chế tạo băng thử tải nhỏ, sử dụng cho động cơ xe gắn máy (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BĂNG THỬ TẢI NHỎ, SỬ DỤNG CHO ÐỘNG CƠ XE GẮN MÁY S K C 0 0 3 9 5 9 MÃ SỐ: T2014-69 S KC 0 0 5 5 1 1 Tp. Hồ Chí Minh, 2014
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BĂNG THỬ TẢI NHỎ, SỬ DỤNG CHO ĐỘNG CƠ XE GẮN MÁY Mã số: T2014-69 Chủ nhiệm đề tài: GV.KS Lê Quang Vũ TP. HCM, 11/2014
3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BĂNG THỬ TẢI NHỎ, SỬ DỤNG CHO ĐỘNG CƠ XE GẮN MÁY Mã số: T2014-69 Chủ nhiệm đề tài: GV.KS Lê Quang Vũ TP. HCM, 11/2014
4. Đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp trường DANH SÁCH THÀNH VIÊN - Lê Quang Vũ .i .
5. Đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp trường MỤC LỤC Chương 1 Tổng quan 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1 1.3. Đối tượng nghiên cứu 2 1.4. Mục tiêu nghiên cứu 2 1.5. Phương pháp nghiên cứu 3 Chương 2 Cơ sở lý thuyết 4 2.1. Động cơ xe gắn máy 4 2.2. Đặc tính công suất, mô.men động cơ đốt trong 5 2.3. Các vấn đề chung về đo công suất động cơ 7 2.4. Giới thiệu các bộ tạo tải 8 2.5. Chọn thiết bị đo công suất động cơ 14 2.6. Phương pháp đo công suất 19 Chương 3 Thiết kế chế tạo băng thử 25 3.1. Thiết kế, chế tạo phần cơ khí 25 3.2. Các thiết bị, cảm biến đầu vào 30 3.3. Thi công băng thử động cơ 36 Chương 4 Lập trình điều khiển và thử nghiệm băng thử 37 4.1. Mạch điều khiển 37 4.2. Lập trình mạch điều khiển 38 4.3. Thử nghiệm băng thử máy phát 41 Chương 5 Kết luận 45 .ii .
6. Đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp trường DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG BIỂU Hình 1.1. Băng thử động cơ xe máy do hãng Atlantic sản xuất 1 Hình 1.2 . Băng thử động cơ xe máy do hãng Alantic sản xuất 2 Hình 1.3 . Băng thử động cơ xe máy do hãng SportDevices sản xuất 2 Hình 2.1. Động cơ xe gắn máy 4 Hình 2.2. HTTL trên xe máy 5 Hình 2.3 . Đồ thị đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ 6 Hình 2.4. Thiết bị đo thủy lực 8 Hình 2.5. Thiết bị đo lực loại I 9 Hình 2.6. Thiết bị đo thủy lực loại II 10 Hình 2.7. Thiết bị đo kiểu ‘ Bolt.on’ 10 Hình 2.8. Thiết bị đo sử dụng động cơ điện DC 11 Hình 2.8 . Thiết bị đo sử dụng dỏng điện Foucault 12 Hình 2.7 . Thiết bị đo kiểu ma sát 13 Hình 2.9 .Thiết bị đo kiểu phanh khí 14 Hình 2.10 .Minh họa các góc của thiết bị đo 14 Hình 2.11 .Đường đặc tính momen 15 Hình 2.14 . Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ 20 Hình 3.1. Máy phát sử dụng làm bộ tạo tải 25 Hình 3.2. Cấu tạo dây xích, bánh xích dùng trong bộ truyền 26 Hình 3.3. Trục trung gian 27 Hình 3.4. Bản vẽ thiết kế phần khung chính 28 Hình 3.5. Bản vẽ thiết kế truyền động trên khung 28 Hình 4.1 . Mạch điều khiển động cơ 37 Hình 4.2 . Layout mạch thiết kế 37 Hình 4.3 . Board mạch sau khi hoàn thành 38 Hình 4.4. Lưu đồ thuật toán thu nhận tín hiệu 38 Hình 4.8 . Sơ đồ nguyên lý điều khiển bộ tạo tải 39 Hình 4.9 . Lưu đồ thuật toán điều khiển bộ tạo tải 40 Hình 4.10 . Chương trình cho LabVIEW 40 Hình 4.11 . Giao diện băng thử tải nhỏ sử dụng cho động cơ xe gắn máy 41 Hình 4.12. Kết quả thử nghiệm 42 .iii .
7. Đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp trường DANH MỤC CÁC CHỬ VIẾT TẮT IC: Internal Combustion L: Load Ne: Tốc độ động cơ NoL: Không tải .iv .
8. Đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp trường BM 08T. Thông tin kết quả nghiên cứu TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập . Tự do . Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Tp. HCM, ngày tháng năm THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Thông tin chung: . Tên đề tài: “Nghiên cứu chế tạo băng thử tải nhỏ, sử dụng cho động cơ xe gắn máy” . Mã số: T2014.69 . Chủ nhiệm: LÊ QUANG VŨ . Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh . Thời gian thực hiện: 10/01/2014 đến 05/11/2014 2. Mục tiêu: Đề tài được nghiên cứu với mục tiêu chế tạo băng thử tải nhỏ, thể hiện các đặc tuyến hoạt động của động cơ như đặc tính công suất, đặc tính moment để nghiên cứu động cơ xe gắn máy. 3. Tính mới và sáng tạo: Băng thử tải cho động cơ xe gắn máy hiện tại có rất ít trên thị trường Việt Nam, các băng thử chủ yếu là nhập từ các hãng lớn trong khi yêu cầu về kỹ thuật thử nghiệm động cơ xe gắn máy xe gắn máy không cao. Băng thử tải sử dụng các thiết bị đơn giản, gọn nhẹ có khả năng nhân bản phổ biến rất cao. 4. Kết quả nghiên cứu: Đề tài đã sử dụng máy phát điện trên ô tô làm bộ tạo tải, thu thập và vẽ được các đường đặc tuyến của động cơ xe gắn máy tùy thuộc vào từng chế độ hoạt động khác nhau. Đường đặc tuyến được xây dựng một cách tự động do phần mềm trên máy tính thu thập và xây dựng khách quan theo phương pháp thống kê. 5. Sản phẩm: . 01 băng thử tải động cơ cỡ nhỏ có thể lắp lẫn thử nghiệm nhiều loại động cơ xe gắn máy khác nhau. . 01 bài báo khoa học đăng trên tập san khoa CKĐ phát hành ngày 01/01/2015 6. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng: Băng thử tải động cơ xe gắn máy sẽ giúp ích rất nhiều trong việc nghiên cứu cải thiện hiệu suất xe gắn máy, tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiểm môi trường. Với các thao tác đơn giản, băng thử thân thiện với người dùng và giảm sai số do thao tác nhờ hệ thống tự động thu thập dữ liệu. Ngoài ra băng thử còn giúp ích cho công tác đào tạo, giúp người học hiểu rõ hơn về động cơ đốt trong. Trưởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ và tên, đóng dấu) (ký, họ và tên) .v .
9. Đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp trường Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Đặt vấn đề Trong xã hội Việt Nam ngay nay, xe gắn máy gần như là phương tiện di chuyển chính khi tham gia giao thông. Trong khi đó nguồn ô nhiểm khí thải xe gắn máy rất cao và hiệu suất sử dụng nhiên liệu của động cơ còn thấp. Vì vậy việc nghiên cứu tối ưu hóa quá trình hoạt động của động cơ xe gắn máy là rất cần thiết. Để nghiên cứu động cơ thì việc sử dụng băng thử công suất là vấn đề quan trọng trong khi băng thử động cơ tải nhỏ hiện nay rất hiếm. Chính vì thế việc chế tạo một băng thử động cơ dành riêng cho động cơ xe gắn máy là rất cấp thiết. Tuy nhiên để trang bị một băng thử như thế cho các phòng thí nghiệm đòi hỏi một nguồn đầu tư lớn. Người nghiên cứu thực hiện đề tài này với mong muốn chế tạo một băng thử có thể đo được công suất nhằm xác định công suất của các loại xe gắn máy khác nhau với giá thành có thể chấp nhận được. 1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Những năm gần đây đã xuất hiện rất nhiều các băng thử động cơ ôtô, xe máy của các hãng nổi tiếng trên thế giới. Thực tế trên thị trường, các loại băng thử rất phong phú về chủng loại, mẫu mã, chất lượng cũng như những tính năng mà nó mang lại. Nhưng thực tế các loại máy móc ngoại nhập này có giá thành rất cao, do đó rất khó để cho sinh viên của các trường Đại học, cao đẳng, trung cấp của Việt Nam tiếp cận. Một số loại băng thử có hình dạng như sau : Hình 1.1 - Băng thử động cơ xe máy do hãng Atlantic sản xuất -1 -
10. Đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp trường Hình 1.2 - Băng thử động cơ xe máy do hãng Alantic sản xuất Hình 1.3 - Băng thử động cơ xe máy do hãng SportDevices sản xuất 1.3. Đối tượng nghiên cứu - Đặc tuyến động cơ xe gắn máy - Băng thử công suất - Thuật toán điều khiển - Phần mềm hiển thị bằng máy tính. 4. Mục tiêu nghiên cứu Trong lĩnh vực dạy học và nhất là trong lĩnh vực đào tạo nghề, mô hình dạy học đóng vai trò quan trọng. Việc giao tiếp giữa máy tính và mô hình giảng dạy giúp giáo viên chủ động trong quá trình lên lớp và việc truyền thụ kiến thức cũng như rèn luyện kỹ năng nghề cho các học viên được thuận tiện hơn. Giao tiếp giữa máy tính và các thiết bị máy móc dùng trong sản xuất công nghiệp đã được ứng dụng khá phổ biến nhưng dùng trong dạy học thì còn hạn chế. Vì vậy, đề tài “nghiên cứu và chế tạo băng thử động cơ xe gắn máy có giao tiếp với máy tính thông qua LabVIEW” đã được chọn làm đề tài nghiên cứu có thể áp dụng những thành tựu mà phần mềm này mang lại, -2 -
11. Đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp trường giúp cho các giáo viên và các học viên có thêm một phương tiện mới để học tập và nghiên cứu. 5. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp tham khảo tài liệu - Phương pháp thiết kế cơ khí - Phương pháp mô phỏng, lập trình vi điều khiển - Phương pháp kiểm nghiệm thực tế. -3 -
12. Đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp trường Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Động cơ xe máy Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều công ty sản xuất động cơ xe máy với rất nhiều chủng loại khác nhau, một số loại động cơ xe máy phổ biến như: - Động cơ một xy lanh - Động cơ hai xy lanh hình chữ V - Động cơ nhiều xy lanh Hình 2.1 a – Động cơ 1 xylanh Hình 2.1 b – Động cơ 2 xylanh chữ V Động cơ xe máy rất đa dạng chúng thường có những đặc điểm sau: - Là động cơ xăng 2 kì và 4 kì cao tốc. - Có công suất nhỏ. - Li hợp, hộp số bố trí trong một vỏ chung. - Thường làm mát động cơ bằng không khí. - Số lượng xi lanh ít (thường có 1 hoặc 2 xilanh). Thông thường ĐCĐT trong xe máy được làm mát bằng không khí vì: Xe máy là động cơ có công suất nhỏ, di chuyển với tốc độ cao nên làm mát bằng không khí dễ dàng và thuận tiện. Ngày nay, trên một số xe đời mới như xe tay ga, các loại xe phân khối lớn, có công suất lớn được làm mát bằng dung dịch làm mát. -4 -
13. Đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp trường Hình 2.2 HTTL trên xe máy: 1-Động cơ,2-Ly hợp,3-Hộp số, 4- Xích, 5-Bánh xe Công suất được sinh ra từ động cơ qua ly hợp, hộp số để thay đổi tỉ số truyền, truyền ra trục sơ cấp hộp số bánh răng nhông qua xích đến đĩa xích ra bánh xe giúp xe di chuyển về phía trước. 2.2. Đặc tính công suất – moment của động cơ đốt trong Công suất và momen là hai thông số quan trọng trên động cơ là hai thông số thể hiện khả năng tải và tính năng cơ động của xe. Vì vậy, để xác định tỉ lệ sinh công suất và mô-men xoắn giữa các động cơ với nhau có thể là vấn đề khiến cho nhiều người sử dụng xe còn mơ hồ, thậm chí là không để ý tới. Một phần của sự khó hiểu này là ở chỗ khi các nhà sản xuất cải tiến hay cho ra đời một loại động cơ xe nào đó thì họ đã biết mình theo đuổi những đặc điểm kỹ thuật nào của động cơ để đạt được sự tối ưu về trọng lượng, kích cỡ cũng như mục đích sử dụng của chiếc xe. Các loại xe như xe tải, địa hình, du lịch hay siêu xe đều được sinh ra với mục tiêu nhất định và không giống nhau. Các thông số về giá trị công suất hay mô-men xoắn có thể biến thiên rất khác nhau trong dải vòng tua của động cơ, và thông thường các nhà sản xuất chỉ công bố giá trị cực đại tại số vòng tua nhất định. Điều này rất dễ gây nên sự hiểu lầm về sức mạnh của một chiếc xe. Chúng ta cùng xem công suất cũng như mô-men xoắn thực sự là gì và chúng được đo như thế nào. Đó là vấn đề đặt ra. Công suất liên quan đến mô-men xoắn, và mô-men xoắn là lực quay hay lực xoay của trục khuỷu. Đặt một thiết bị đo lên trục khuỷu của động cơ và đo lực xoay -5 -
14. Đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp trường của nó, chúng ta sẽ có thông số về mô-men xoắn. Xin lưu ý rằng, thời gian không có ý nghĩa trong phép đo này, điều đó có nghĩa là mô-men xoắn có thể được tính không giới hạn thời gian, có thể rất nhanh hoặc rất lâu. Trái lại, công suất lại là giá trị mà tại đó mô-men xoắn được sản sinh ra, là phép đo khả năng làm việc của một động cơ. Động cơ của một chiếc xe mà sinh ra càng nhiều công suất thì nó di chuyển được một khối lượng càng lớn trong một khoảng thời gian nào đó. Nói cách khác, động cơ công suất càng lớn thì nó có thể mang một trọng lượng bất biến nào đó (chính là trọng lượng của chiếc xe) di chuyển một quãng đường nhất định trong một khoảng thời gian càng nhanh. Nói một cách đơn giản, để chiếc xe tăng tốc tốt hơn, thì động cơ cần sản sinh ra mô-men xoắn nhanh hơn. Hình 2.3 - Đồ thị đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ Vấn đề này khiến chúng ta quay trở lại với thông số mô-men xoắn. Các loại động cơ diesel thông thường có tỷ số mô-men xoắn cao hơn so với tỷ lệ sinh công suất của chính nó. Một phần của sự khác biệt này nằm ở chỗ áp suất nén bên trong các động cơ diesel cao hơn, nhưng cốt lõi vấn đề chính là nhờ quá trình đốt cháy nhiên liệu diesel. Sự đốt cháy diesel bắt đầu khi nhiên liệu được bơm vào trong xi-lanh. Nhiên liệu bốc cháy đẩy piston từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới và làm cho trục khuỷu quay. Mô-men xoắn chính là lực xoay của trục khuỷu. Khi chúng ta muốn tăng tốc hoặc kéo một vật có tải trọng càng lớn với một chiếc xe trang bị động cơ diesel, thì cần lượng nhiên liệu được bơm vào càng nhiều để tăng lực xoay đó. Không như động cơ xăng, nhiên liệu được bơm vào bên trong xi-lanh trước khi bu-gi đánh lửa làm cháy hỗn hợp nhiên liệu rồi phát nổ, việc bơm nhiên liệu trong động cơ diesel diễn ra liên -6 -
15. Đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp trường tục dưới dạng sương mù vào trong xi-lanh ngay cả khi quá trình cháy đang diễn ra. Điều này khiến cho áp suất và lực đẩy lên piston lớn hơn trong một khoảng thời gian dài hơn – vì vậy mà sinh ra lực xoắn lớn hơn. Về lý thuyết, số vòng tua của động cơ càng cao thì công suất mà nó sinh ra càng lớn. Nhưng thực tế công suất của động cơ đạt cực đại tại số vòng tua nào đó (thường thấp hơn nhiều so với số vòng tua tối đa). Căn nguyên của vấn đề này là do những giới hạn về mặt cơ khí hoặc sự hạn chế luồng không khí nạp vào trong động cơ. Các động cơ xăng thường có tỷ số công suất cao hơn tỷ số mô-men xoắn, bởi các bộ phận chính cấu thành nên động cơ xăng nhẹ hơn (so với động cơ diesel cùng dung tích). Yếu tố đó cho phép động cơ quay nhanh hơn, vì vậy chúng có thể sản sinh ra mã lực nhanh hơn và giúp cho chiếc xe tăng tốc tốt hơn.Tất cả các chỉ số công suất và mô-men xoắn đều đạt đến mức cực đại ở một mốc vòng tua nhất định của động cơ. Tỷ số giá trị cực đại đó có thể thường xuyên không đạt được trong quá trình xe vận hành, trừ khi xe đạt số vòng tua lý tưởng trong điều kiện chạy bình thường. 2.3. Các vấn đề chung về đo công suất động cơ Động cơ đốt trong là loại động cơ biến đổi năng lượng trong quá trình cháy của hỗn hợp nhiên liệu thành cơ năng. Để đánh giá các chỉ số động lực và kinh tế ở các chế độ lám việc khác nhau (chế độ tốc độ và tải trọng), ta dựa vào các đuờng đặc tính dựa trên cơ sở các số liệu đo bằng thực nghiệm. Các đặc tính cơ bản của động cơ đốt trong là : Đường đặc tính tốc độ. Đường đặc tính tải. Bên cạnh đó, để qui định mức độ điều chỉnh hệ thống cung cấp nhiên liệu (bộ chế hòa khí ở động cơ xăng, hay bộ cao áp ở động cơ diesel) cho một tỉ lệ hỗn hợp nhiên liệu vả không khí thích hợp cho từng chế độ làm việc của động cơ, hay để qui định góc đánh lửa sớm, góc phun nhiên liệu sớm, người ta xây dựng các đường đặc tính hiệu chỉnh. Ngoài ra, để phân tích tính tiết kiệm của động cơ chạy không tải, người ta xây dựng đường đặc tính chạy không tải. Đặc tính tốc độ động cơ là hàm số (đường cong) thể hiện sự biến thiên của một trong các chỉ số công tác chủ yếu của động cơ như : momen quay (Me), công suất có ích (Ne), lượng nhiên liệu tiêu thụ giờ (Gnl) và sức tiêu thụ nhiên liệu (ge) theo số vòng -7 -
16. Đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp trường quay (ne) khi giữ cơ cấu điều khiển động cơ (tay ga) cố định. Hàm số biểu diễn các đặc tính tốc độ có dạng : Me, Ne, Gnl và ge=f(ne).Trong quá trình động cơ làm việc, công suất của nó phát ra thay đổi không chỉ tăng hoặc giảm theo số vòng quay do tải trọng (momen cản) lên động cơ thay đổi mà còn cơ cấu điều khiển tài động cơ là vị trí tay ga quyết định (phụ thuộc vào tổng lượng nhiệt do nhiên liệu cháy tỏ ra có nghĩa là nhiên liệu cung cấp cho động cơ càng lớn thì lượng nhiên liệu cháy trong chu trình càng tăng, nhiệt lượng phát ra càng lớn, kết quả momen và công suất của động cơ phát ra càng cao). Có thể xây dựng nhiều đường đặc tính tốc độ vì ứng với một vị trí tay ga (vị trí tay ga đối với động cơ xăng hay vị trí thanh răng cho bơm cao áp đối với động cơ diesel) sẽ có một đường cong biểu diễn sự biến thiên công suất, momen và suất tiêu thụ nhiên liệu của động cơ theo số vòng quay. Đường đặc tính tốc độ biểu thị công suất cực đại của động cơ úng với từng tốc độ (số vòng quay) gọi là đường đặc tính tốc độ ngoài, còn tất cả các đường đặc tính tốc độ khác nằm dưới đường đặc tính tốc dộ ngoài gọi là đường đặc tính tốc độ bộ phận. Vì vậy, mỗi động cơ chỉ có một đường đặc tính tốc độ ngoài qui định theo công suất thiết kế và một họ đường đặc tính tốc độ bộ phận tùy vào vị trí bướm ga. 2.4. Giới thiệu các bộ tạo tải đo công suất động cơ 2.4.1.Thiết bị đo thủy lực. Hình 2.4 – Thiết bị đo thủy lực -8 -
17. Đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp trường Một trục mang rotor có bố trí các cánh có chứa nước và được quay tròn khi rotor quay. Nước từ các cánh của rotor sẽ được tác vào những cánh được bố trí trên stator. Như hình. Tác động này sẽ làm cho stator quay theo. Một đồng hồ đo lực và cánh tay đòn được bố trí trên stator. Mômen càn đo được trên stator bằng momen tác động từ động cơ. Tùy theo kết cấu của từng lọai thiết bị đo thủy lực nguời ta chia nó làm hai loại. 2.4.1.1.Thiết bị đo thủy lực loại I Ở loại động cơ này việc thay đổi momen cản được thực hiện bằng cách thêm vào hay bỏ đi những cặp cánh tác động trong rotor và stator. Việc thay đổi momen càn phức tạp nê ít được sử dụng. 1. Rotor 2. Van đường nước ra 3. Van đường nước vào 4. Cánh tác động 5. Nước vào những lỗ trong các van 6. Võ bọc 7. Bạc đạn ngõng trục 8. Bạc đạn trục khuỷu 9. Đồng hồ số vong quay Hình 2.5 - Thiết bị đo lực loại I 2.4.1.2. Thiết bị đo thủy lực loại II Loại thiết bị này thiết kế tương tự với thiết kế loại I nhưng số lượng các cặp cánh tác động được giữ cố định. Việc thay đổi momen cản bằng cách điều chỉnh số lượng nước giữa rotor và stator. Điều này được thực hiện bằng van ở đường nước ra. Điểm mạnh và thuận lợi của loại của dụng cụ này là mômen cản có thể thay đổi nhanh và đơn giản hơn trong trường hợp trên. -9 -
18. Đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp trường Hình 2.6- Thiết bị đo thủy lực loại II 2.4.2. Thiết bị đo kiểu ‘ Bolt-on’ Những thiết bị này được sử dụng nhiều năm ở Mỹ, vận hành trên cùng một nguyên tắc được miêu tả như trên nhưng nó được gá trên phần sau vỏ ly hợp hoặc gắn trên phần khung xe. Chúng không được sử dụng nhiều trong các thiết bị đo thử nghiệm động cơ mà chủ yếu sử dụng để thực hiện các kiểm tra đơn giản sau khi điều chỉnh, sửa chữa động cơ. Thiết bị này được dùng cho động cơ có công suất lên đến 1000kw. Việc tạo tải loại này bằng cách phối hợp điều chỉnh các van vào ra trên thiết bị. Hình 2.7 - Thiết bị đo kiểu ‘ Bolt-on’ -10 -
19. Đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp trường 2.4.3. Thiết bị đo sử dụng động cơ địên Đặc tính chung của loại thiết bị này là, động cơ được tạo tải được sử dụng là động cơ điện (AC hay DC) có thể thay đổi số vòng quay được Động cơ điện (AC hay DC) trong loại thiết bị này có thể hoạt động được ở chế độ máy phát để tạo tải (khi động cơ thử nghiệm dẫn động) hay ở chế độ động cơ, để dẫn động động cơ thử nghiệm. Để thay đổi số vòng quay ; ở động cơ AC người ta sử dụng biện pháp thay đổi tần số dòng điện. Ở động cơ DC người ta sử dụng biện pháp thay đổi vị trí chổi than, thay đổi điện áp Nhược điểm của các loại thiết bị đo điện là giá thành cao vì kết cấu phức tạp. 2.4.3.1 Thiết bị đo sử dụng đông cơ DC Những thiết bị này được gắn động cơ điện một chiều. Điều khiển hoàn toàn bằng resistor dựa trên bộ biến đổi AC/DC, dễ điều khiển,có khả năng khởi động và tạo momen cản tốt, nhưng hạn chế của nó là hạn chế tốc độ tối đa và có quán tính lớn, có thể tạo ra sự dao động xoắn đáp ứng với sự thay đổi tốc độ chậm. Hình 2.8 -Thiết bị đo sử dụng động cơ điện DC 2.4.3.2 Thiết bị đo sử dụng động cơ AC -11 -
20. Đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp trường Sự phát triển của kỹ thuật, điều khiển động cơ xoay chiều, đã cho phép sử dụng động cơ xoay chiều thay cho động cơ DC cho các thiết bị đo. Dụng cụ này có các tính năng và hiệu suất hơn hẳn động cơ DC. Ưu điểm của loại này là không sử dụng chổi than và lực quán tính thấp. Loại này có cấu tạo như động cơ cảm ứng, tốc độ đuợc thay đổi tử sự thay đổi tần số của tần số dòng điện. Khi hoạt động ở chế độ máy phát nó tao ra momen cản. 2.4.3.3. Thiết bị đo sử dụng dỏng điện Foucault Sử dụng nguyên tắc cảm ứng điện từ để tạo momen. Rotor có răng ở mép và được làm mát bằng nước. Từ trường song song với trục của máy được sinh ra bằng hai cuộn dây và sự chuyển động của rotor làm phát sinh sự thay đổi từ thông trên các răng của rotor và điều này làm phát sinh ra dòng Foucault trong rotor. Dòng điện này sẽ tạo ra từ trường có khuynh hướng chống lại từ trường sinh ra nó hay nói cách khác nó sẽ tạo ra một momen cản. Việc thay đổi công cản sẽ tạo ra một cách nhanh chóng bởi việc thay đổi cường độ dòng điện qua các cuộn dây. Loại này có cấu tạo đơn giản và có hiệu quả cao. Hệ thống điều khiển đơn giản và nó có khả năng tăng momen phanh ở tốc độ khá thấp. 1. Rotor 2. Trục rotor 3. Khớp nối 4. Dòng nước làm mát đi ra 5. Cuộn dây 6. Thân 7. Buồng làm mát 8. Khe hở không khí 9. Cảm biến tốc độ 10. Bệ đỡ 11. Thân giá 12. Đường nước vào 13. Join 14. Dòng nước ra Hình 2.8 - Thiết bị đo sử dụng dỏng điện Foucault 2.4.4. Thiết bị đo kiểu ma sát -12 -
21. Đề tài Nghiên cứu Khoa học cấp trường Thiết bị này có nguyên lý làm việc như hệ thống phanh, bao gồm phanh bằng nhiều dĩa ma sát làm mát bằng nước. Nó được ứng dụng ở tốc độ thấp, ví dụ đo đạc công suất từ ôtô ở bánh xe. Ưu điểm của loại máy này là có thể đo dược momen từ những số vòng quay rất nhỏ. Hình 2.7 - Thiết bị đo kiểu ma sát 2.4.5. Thiết bị đo kiểu phanh khí Phanh đơn giản áp dụng sức cản không khí có thể gội là cáng quạt quay (hình ). Phanh này là một cái xà lắp cứng trên trục được truyền chuyển động quay từ trục khuỷu động cơ tới. Các cánh của cánh có thể thay đổi vị trí theo chiều dài của xà hay thay thế bằng những cánh khác (có diện tích lớn hơn hay nhỏ hơn) nhờ thế mà làm tăng hay giảm lực cản của không khí khi trục quay. Công suất của động cơ khi chịu tải trọng của phanh ấy được xác định theo công thức: 3 푒 = . 훾 . 푛 ( 푙) Trong đó : 푒 : công suất động cơ (w) 3 훾 : trọng lượng riêng của không khí tính bằng kg/m . : hằng số của phanh. n : số vòng quay. Để cho chính xác và đơn giản hơn việc xác định công suất có thể thực hiện nhờ một thiết bị được trình bày ở hình dưới. Động cơ đặc trên khung 1, khung này có thể quay trên hai gối đỡ bi 2. Khi động cơ làm việc momen quay nghịch sẽ truyền lên khung , momen này luôn bằng momen quay nhưng hướng ngược chiều. Công suất của động cơ khi ấy tính bằng công thức : -13 -
22. S K L 0 0 2 1 5 4