Cơ máy phương pháp để đo công suất

Tóm tắt nội dung tài liệu

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.

Page 2

LAVA

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

01-08-2012 977 102

Download