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
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ ĐO CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
- PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ
ĐO CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ ĐỐT
TRONG
- Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP
VÀ THI ẾT BỊ ĐO
CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ
ĐỐT TRONG
1.1Tổng quát về công suất độ ng cơ:
Công suất động cơ là một trong những thông số kỹ thuật
cơ bản cu ả động cơ được quan tâm nhiều nh ất và nó là chỉ
tiêu quan trọng không phụ thuộc vào công dụng và kiểu lo ại
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 xu ất xưởng (nhằm kiểm
tra động cơ sau khi
thiết kế có đạt chỉ tiêu công suất đề ra khôn g).
Kiểm tra động cơ sau khi sửa chữa lớn.
Tổ chức khai thác độ ng 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
- Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
quay và tốc độ quay. Để đơn giản có thể phân nhóm như sau :
Phương pháp xác định công suất có ích loại cân b ằn g.
Phương pháp xác định công suất có ích loại không cân
bằn g.
Phương pháp xác định công suất dùng trong chuẩn đoán.
- Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
1 .2.1 Phương pháp xác định công xuất loại cân bằng:
Trong phương pháp này động cơ quay một thiết bị mà trụ c
rôto của thiết bị được nối với trục của động cơ. Stato củ a thiết
bị có dao động ngang được. Khi động cơ làm việc, nó sản sinh
ra một momen xo ắn làm cho rôto củ a 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 dụn g lên thân mộ t lực (momen) hãm. Lực
(momen) hãm được đo bằng một thiết bị khác gọ i là thiết bị
cân lực. Sơ đồ nguyên lí củ a phương
pháp được thể hiện bằng sơ đồ sau:
Động Thiết bị gây tải Thiết bị
cơ (cân bằng lực, cân
(gây m o me n ) l ực
lự c
mo me
n)
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:
Ne n ( Mx Mms Mf ) n ( P.l Mms Mf
)
30
3
0
- Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
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 củ a thiết bị đo ở các gố i trục
(KN.m, KG.m,…) Mf: Momen tổn hao trên thiết bị
gây tải (KN.m, KG.m,…).
Người ta đưa giá trị củ a Mms, Mf vào trị số sai số cho phép, tuỳ
theo từng thiết bị
cụ thể mà ta có đượ c giá trị Mms, Mf khác nh au.
- Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
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 đ ộng 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:
Trụ c động cơ được nối với trục rôto củ a máy phát, khi
động cơ làm việc, rôto quay quanh stato làm trong các cuộn
dây stato xuất hiện mộ t 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. Tu ỳ 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:
N U .I (KW)
.m.cos .10 3
e
d
N W .10 3
e (KW)
d
- Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Trong đó
UΦ, IΦ: 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 p ha
ηd: hiệu suất truyền động
Cosφ: hệ số công suất máy phát điện
Đối với máy phát điện
một chiều:
N U .I .10 3
e (KW)
d
Trong đó
- Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
U, I: giá trị điện áp và dòng
điện một chiều ηd: hiệu suất
truyền động
- Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Động cơ lai máy bơm
Chương 2:
Năng lượng củ a 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 ( v2/2g) và áp năng (p/γ) .
Người ta căn cứ vào hai thành phần này để xác định công suất
thu ỷ lực hay động cơ.
Công suất thuỷ lực củ a bơm được xác định theo công thức:
Ntl = G.H =
γ.Q.H
Trong đó
G = γ .Q : lưu lượng trọng lượng của bơm (N/s)
γ : trọng lượng riêng củ a chất
lỏng (N/m3) Q : lưu lượng củ a
bơm (m3/s)
H : cột áp củ a bơm (m)
Khi làm việc trong máy bơm thường xảy ra các tổn thất
năng lượng bao gồm: tổn thất cơ khí, tổn thất thu ỷ lực, tổn
thất lưu lượng. Do đó công suất của động cơ lai máy bơm là:
Ne N (KW)
tl .
ck ll
.
Trong
đó: tl
η ck, ηtl, ηll: hiệu suất củ a hệ truyền động , thuỷ lực và lưu
lượng.
1.2.2.3 Phương pháp xác định công suất độ ng cơ bằng cách
sử dụng xoắn kế:
Momen xoắn trên trụ c có thể được xác định thông qua biến
- Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
dạng xoắn của trục
theo biểu thức:
G.J p
(KG.m)
Me
.t
Trong
L
đó
t
G: môđun đ àn hồ i của vật liệu chế tạo trục (KG/m2)
- Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Jp: môđun quán tính độc cực của tiết diện trục
Lt: chiều dài đoạn trụ c cơ sở để đo góc xoắn (m)
Φt: góc xoắn giữa hai mặt cắt ở các mút đoạn trục cơ sở Lt
(rad)
G.
Jp
const , như vậy để xác định công
Đối với hệ trụ c cụ
suất động cơ
thể thì Lt
chỉ cần xác định Φt.Trên cơ sở này người ta chế tạo thiết bị
xác định góc xoắn giữa h ai mặt cắt của đoạn trục, nhờ đó xác
định được momen xoắn. Công suất động cơ được xác định
theo công thức:
Ne Me * Me * .n
3
0
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 b iến từ.
1.2.3 Phương pháp đo công suất độ ng 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 côn g suất động cơ
- Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Sai số chủ yếu củ a phương pháp là không biết chính xác hiệu
suất củ a 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 củ a 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 ), đ ánh chết các xi lanh dùng làm tải, chỉ để lại mộ t xi lanh
làm việc đo tố c độ củ a động cơ, thời gian đo chỉ khoảng mộ t
phút. Lần lượt thay đổi các xi lanh khác và ghi kết quả số đo
vòng qu ay.
- Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Công suất động cơ sẽ được tính theo
công thức: (ml)
Ne N edm(1
N)
Trong đó:
Nedm: công su ất định mức của động cơ theo thiết kế (ml)
N : độ chênh công suất với động cơ thiết kế (%)
(n1Ne _
ntb ).k
N
10
0
n1Ne: số vòng quay của động cơ khi làm việc với một xi
lanh khi ở tình trạng còn mới (theo tài liệu kỹ thuật)
ntb: số vòng quay trung bình củ a 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 mộ t xi
lanh là 1370 v/phút. Hệ số k= 0.55, n1=1090 v/ph, n 2 = 1210
v/ph, n3=1215 v/ph, n4 =1105 v/ph.
n1 n2
n tb n vòng/phú t
n3 4
1150
4
n (1370 1150) * 0.055 12.1%
100
Ne= 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
- Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
suất động cơ, khi công suất động cơ càng lớn thì gia tố c càng
lớn. Thực chất của dụng cụ đo là thời gian tăng tốc từ tốc độ
thấp tới tốc độ định mức khi tăng tố c đột ngột, chỉ thị sẽ là công
suất động cơ.
Có thể sử d ụng 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 đ iều kh iển .
- Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Bộ cảm biến kiểu cảm ứng được gắn vào một lổ trên vỏ
hộp bánh đà động cơ, đối diện với đỉnh răng củ a bánh răng
khởi động và cách mộ t khoảng 2 đến 4(mm). Khi bánh đ à
quay, trong bộ cảm biến sẽ xuất hiện dòng đ iện hình sin có
tốc độ xu ng
đ iện :
f=
ns * z ns: Số vòng quay trục
khu ỷu trong mộ t giây. Z: Số
răng trên vành răng bánh đà .
Các xung được truyền sang khố i tính toán chuyển đổi, ở
đây nó được khuyếch đ ại và biến đổi thành dòng điện một
chiều để đưa vào bộ chỉ thị và đo số vòng quay n. Tố c độ
góc càng lớn, các xung càng lơn, dòng điện đưa vào bộ
ch ỉ thị công su ất càng lớn nên công suất đọc càng cao .
Khi đo người ta ph ải đột ngột thay đổi tố c độ động cơ từ
th ấp 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 đ iểm độ chính xác không cao, chỉ đo được một
số lo ại động cơ do nhà
chế tạo
qui định.
- Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Đo công suấ t 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:
Ne Me *
Me * .n
3
0
Me cân bằng với mômen cản củ a phanh Mc
- Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Chương 3:
Tổng quan về thiết bị đo công suất
1.3.1 Thiết bị gây tả i:
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 kh í
- Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
Phanh kiểu không khí
Phanh điện
Phanh thuỷ lực
1.3.1.1 Phanh kiểu
cơ khí:
Là loại ra đời sớm nhất, có kết cấu đơn giản, sử dụng
tương đối dễ , độ chính xác khá cao. Tuy nhiên nó làm việc
không ổn định do lượng nhiệt phát ra lớn, khó điều ch ỉnh và
cồng kềnh khi công suất lớn.
1: má phanh , 3: bánh đ à, 5: bu lông hãm
2: tấm ma sát , 4: trục động cơ, 6: thiết bị cân lực
Nguyên lí hoạt độ ng : khi động cơ làm việc, má phanh có
xu hướng quay tròn, nhờ lực hãm của bulông làm cho trên
phanh xuất hiện momen cân bằng tương ứng với momen ma
sát xuất hiện giữa tấm ma sát với bánh đà về trị số. Momen
cân bằng này được truyền đến tay đòn và thiết bị cân lực hiển
- Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com
thị số. Ta có :
Mcb = Mms + MX = P.l +Mms
l: cánh tay đòn được gá chặt trên ph anh
P: trị số lực lấy trên thiết bị cân lực
Khi đó công su ất động cơ được tính theo công thức:
- Simpo PDF Merge andẠI HỌ C NH A TRAVersion 10
Trường Đ Split Unregistered NG - http://www.simpopdf.com
Ne .n. * P.l
30 74.6
1.3.1.2 Phanh không khí:
Nguyên lí hoạt động: bộ phận gây tải củ a phanh không khí
là 1 chong chóng có p rofin cánh xác định. Momen cản của
phanh loại này tỉ lệ bình phương với tốc độ quay. Để thay đổ i
momen cản, có thể thay đổi độ nghiêng củ a cánh, chiều dài
cánh hoặt van tiết lưu dòng không khí ra vào phanh. Động cơ
được đặt trên một khung lắc (được gá chặt). Khi động cơ làm
việc sẽ tạo ra momen quay làm quay chong chóng, chong
chóng quay sinh ra một momen cản làm cho động cơ có xu
hướng n ghiêng đi một góc nào đó. Để giữ động cơ, trên khung
lắc xuất hiện một momen cân bằng có trị số bằng trị số trên lực
kế nhân với cánh tay đòn củ a khung lắc.
Mcb =
Mc= P.l
Trong đó:
Mc: momen cản xuất hiện ở chong chóng
(KN.m, KG .m) Mcb: momen cân bằng
(KN.m, KG.m)
l:chiều dài cánh tay đòn (m)
Phanh không khí làm việc ồn, kết cấu phức tạp, việc tính
toán sẽ phức tạp khi mật độ không khí thay đổi. Vì vậy nó ch ỉ
được dùng để kiểm tra đông cơ máy b ay.
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
