Đề tài Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật sử dụng phanh thủy lực DYNOmite 13 Dual Rotor

nâng cao hơn giới hạn công suất (HP)/giới hạn nhiệt của Dynomite cần gia tăng thể tích nước thoát. Lưu ý: Độ nhạy của van và nhiệt độ nước thoát ra chịu tác động bởi sự thay đổi tốc độ thoát. Độ chính xác của Dynomite là không bị tác động. Kích thước miệng nước vào, ra có thể thay đổi rộng hơn, cho phép mức nước trong bộ hút thu tăng hay giảm nhanh hơn làm van phản ứng nhạy hơn. Có thể sử dụng đường ống đôi để thoát nước nhanh hơn. Mỗi bộ hút thu có một hay nhiều cửa thoát nước nhằm thích ứng với tải của bộ hút thu trong phạm vi momen xoắn và RPM kiểm tra. 1.3.2. Các bộ phận cấu thành Bảng 1-1 Những bộ phận cấu thành bộ hút thu Số lượng Tên gọi 1 Thiết bị hút thu thủy lực và cánh tay đòn 1 Van điều khiển tải 1 Ống nối lối vào bằng dây tết không gỉ 1 Ống thoát nước thải bằng dây tết không gỉ 1 Ống thông bằng dây tết không gỉ 2 Lỗ miệng ống nối bộ hút thu bằng đồng Bảng 1-2 Những Bộ Phận Thu Nhận Dữ Liệu Số lượng Tên gọi 1 Máy tính thu nhận dữ liệu DYNOmite Bộ chuyển đổi tải cell 1 Bộ dây nối thu nhận dữ liệu 1 Bộ sạc điện ắc qui 1 Cầu chì dự phòng ¼ ampe - 10 - Bảng 1-3 Những Bộ Phận Cơ Bản Bản Mạch Bộ Chuyển Đổi Số lượng Tên gọi s Bộ chuyển đổi sức căng 1 Giao diện điều khiển 1 Cuộn dây trích lọc bộ chuyển đổi 1 Cáp nối 1 Cáp cấp nguồn DC 12V (3Ampe) 1 Khoá kẹp không gỉ Bảng 1-4 Những Bộ Phận Phụ Trợ Khác Số lượng Tên gọi 1 Khung trục con lăn 1 Quả nặng định cỡ 1 Dụng cụ đo trọng lượng riêng nhiên liệu 1 Bơm nước di động chạy bằng xăng dầu Bảng 1-5 Những Bộ Phận Phụ Trợ Khác Số lượng Tên gọi 1 Bệ động cơ 1 Vỏ bọc tiếp nối 1 Bảng điều khiển 1 Bộ dây nối từ bệ tới bảng điều khiển 1 Hệ thống rơle điều khiển và thu nhận toàn bộ dữ liệu - 11 - 1.3.2.1. Hệ thống cấp nước của DYNOmite : H. 1-6: Sơ đồ hệ thống cấp nước Nó có một ống nhỏ mắc vào một van nhiệt điện trở tại vị trí dưới của tháp nước, sử dụng nối "T" để cung cấp nước cho tháp làm mát và cửa vào van tải từ bơm. Xác định độ dài ống yêu cầu chạy từ nơi cấp nước tới van tải của DYNOmite, nếu đang vận hành DYNOmite có sử dụng tháp chứa nước làm lạnh. Tuy nhiên với thiết bị dynomite 13 – dual rotor được cung cấp không có hệ thống này. Việc cấp nước sẽ được nối trực tiếp với nguồn nước thành phố. Sử dụng ống kích cỡ phù hợp kết nối từ nơi cấp nước tới dyno, nếu dịch chuyển hay thay đổi những cơ cấu thông thường đảm bảo không bị cản trở ở lưu lượng cao. Thiết bị hút thu được lắp với cụm ống không gỉ có đường kính phù hợp chạy từ cửa ra van tải tới cửa vào gần tâm của thiết bị hút thu. Một hoặc hai đường ống không gỉ được lắp thoát nước thải từ cửa ra đến một ống phù hợp dẫn tới hố nước thải - 12 - H. 1-7: Đường ống dẫn nước vào bộ hút thu Ống dẫn của thiết bị hút thu là gic lơ bằng đồng để điều chỉnh lưu lượng. Gic lơ được lắp tỷ lệ với tải của thiết bị hút thu, có thể thay đổi kích cỡ phù hợp nhất cho thiết bị hút thu tùy theo loại động cơ kiểm tra. 1.3.2.2. Bộ trích lọc điện từ RPM bộ hút thu (Magnetic Absorber RPM Pick-Up): H. 1-8: Bộ trích lọc điện từ rpm bộ hút thu - 13 - Máy tính Dynomite chuẩn có mạch điện đồng hồ đo tốc độ góc, mạch này thực hiện tính tổng xung điện từ bộ phận đánh lửa của động cơ hay máy phát AC. Có thể sử dụng một bộ trích lọc từ RPM bộ hút thu để lấy những số đo RPM từ một hiệu ứng từ Hall và cảm biến lắp đặt vào bộ hút thu Dynomite Để nhận dữ liệu ta tiến hành lắp: Lắp đầu ren vào lỗ định sẵn trên vỏ của bộ hút thu Lắp rắc nối 5 chân của cáp cảm biến với đường nối của bộ dây đa năng máy tính thu nhận dữ liệu Dynomite. 1.3.2.3. Máy tính Máy tính Dynomite – 13 có cấu tạo như hình trên gồm màn hình tinh thể lỏng LCD và 04 nút bấm để cài đặt và ghi chép dữ liệu, thực hiện các thao tác hiệu chỉnh các thông số đầu vào. H. 1-9: Máy tính - 14 - 1.3.2.4 . Một số phụ kiện khác: Máy in nhiệt: H. 1-10: Máy in nhiệt Dùng kết nối với máy tính cho phép in các dữ liệu máy tính thu nhận được trong quá trình khảo nghiệm động cơ như RPM động cơ, momen xoắn động cơ, công suất động cơ, thời gian vận hành… được cấp bởi nguồn điện DC. Cáp nối máy in nhiệt H.1-11: Cáp nối máy in nhiệt - 15 - Nối với máy tính thu nhận dữ liệu, đầu màu đỏ nối với máy tính và đầu kia nối với máy in nhiệt. Dụng cụ đo tỷ trọng nhiên liệu H. 1-12: Dụng cụ đo tỷ trọng nhiên liệu 1.4. Yêu cầu kỹ thuật khi sử dụng phanh DYNOmite 1.4.1. Yêu cầu cung cấp nước Yêu cầu bắt buộc đủ lượng nước, áp suất nước phù hợp cho van tải và đáp ứng đủ các cổng trong phanh cho công suất bị hút thu, để tránh sự sủi bọt, sôi gây tổn hại trong phanh do nhiệt độ cao. Để duy trì nhiệt độ nước lưu thông dưới 1800 F, lưu lượng nước tối thiểu lưu thông trong phanh khoảng 1galon/phút/20HP. Với động cơ công suất lớn yêu cầu ống cấp lớn, áp suất nước trước van tải cao và đôi khi phân phối những cửa rộng hơn trong chính bộ phanh. Trong điều kiện nguồn nước là không đủ hay không có, có thể sử dụng bơm nước di động Dynomite, bơm này sẽ cung cấp đủ nước để tải động cơ và làm đầy Dynomite. Yêu cầu cấp nước: Cho bài kiểm tra lên tới 20Hp cần ít nhất 1GPM giải phóng ra vào khoảng áp suất 12+PSI1 Cho bài kiểm tra lên tới 160Hp cần ít nhất 8GPM giải phóng ra vào khoảng áp suất 15+PSI2 Cho bài kiểm tra lên tới 200Hp - 16 - cần ít nhất 10GPM giải phóng ra vào khoảng áp suất 18+PSI3 Cho bài kiểm tra lên tới 400Hp cần ít nhất 20GPM giải phóng ra vào khoảng áp suất 30+PSI4 Nối ống cấp nước tới van tải, van tải nối tới phanh, mở nguồn cấp nước chính, mở hoàn toàn van tải Dynomite, đọc số đo áp suất động lực trên đồng hồ van tải với động cơ 200HP yêu cầu khoảng 8PSI và động cơ >250HP yêu cầu 15PSI. Với ống mềm kích cỡ nhỏ không đủ cấp nước cho động cơ công suất lớn. Áp suất tĩnh cao (60PSI + khi van tải đóng) tạo tác động lớn cho van tải ở mức độ công suất thấp, áp suất cấp nước dao động rất khó để giữ RPM vận hành ổn định, có thể cải thiện bằng việc sử dụng van giảm áp dòng chảy lớn, để điều chỉnh áp suất nước ở giai đoạn chuẩn bị (khoảng 30PSI). Nếu nhiệt độ nước xả vượt quá 1800 F, phải điều chỉnh lượng nước cần cấp (điều chỉnh qua bộ phanh). Việc điều chỉnh phải đạt tới giới hạn hút thu công suất của phanh, nếu không khả năng tải một động cơ ở số vòng quay thấp, sẽ vượt quá giới hạn momen của phanh (tại số vòng quay đó). Kết nối Dynomite để việc cung cấp nước dễ dàng . Di chuyển động cơ tới vị trí thử nghiệm, tháp làm lạnh và van điều khiển tải vào địa điểm kiểm nghiệm riêng biệt. Nếu bạn dịch chuyển hay thay đổi lắp đặt thông thường (lắp đặt nhanh hơn), xác định độ dài của ống yêu cầu để chạy từ nguồn cấp nước tới van tải của Dynomite trong khi vẫn đảm bảo không cản trở ở lưu lượng cao. Thiết bị hút thu được lắp với cụm ống không gỉ có đường kính phù hợp. Sử dụng nó chạy từ lối ra van tải đến lối vào (rộng nhất) gần tâm của bộ hút thu. Một hoặc hai ống nối (không gỉ) được cung cấp trên lộ trình thoát nước thải từ cửa van thoát đến một ống phù hợp, hố nước thải hay vùng chứa nước thải. - 17 - Ống dẫn của thiết bị hút thu gồm một gíclơ bằng đồng để điều chỉnh lưu lượng. Giclơ được lắp đặt tỉ lệ với tải của thiết bị hút thu (quá nhanh nó sẽ phản ứng lại để đóng van tải), có thể thay đổi kích cỡ giclơ phù hợp nhất thiết bị hút thu theo từng loại động cơ kiểm tra. Trước khi vận hành Dynomite lần đầu, kiểm tra việc cấp nước đầy đủ, kiểm tra nhánh áp suất tĩnh tại và áp suất động học của nước. Kết nối nguồn cấp nước của hệ thống nước tới lối vào van tải của Dynomite. Ống lối ra của van tải sẽ không được gắn vào bộ thu công suất trong khoảng thời gian kiểm tra này . Bật nguồn cấp nước chính nhưng không mở van tải, chú ý chỉ số trên đồng hồ van tải, khi không có nước lưu thông qua, nó hiển thị áp suất tĩnh tại. Mở van tải hoàn toàn, xem một chỉ số khác trên đồng hồ van tải khi lưu lượng nước là đầy, nó hiển thị áp suất động học. Đặc trưng của áp suất động học tối thiểu phải đủ đáp ứng cho việc điều khiển tải và đảm bảo nhiệt độ bộ hút thu công suất. Ống mềm 1” không thể cấp đủ nước cho động cơ 200HP+ nếu ống đó chỉ cung cấp bằng ½” ống đồng vận hành và van cửa vòi nước được thu hẹp. Nếu đạt tới gần mức độ thiếu nước có thể thực hiện các điều chỉnh sau: - Tăng đường kính trong ống cung cấp nước. - Thay thế bất kỳ ngưỡng vòi van với cổng van lưu lượng cao hơn - Bơm từ hệ thống chứa nước tới van chính với ống 1” đến 2” đồng với van lưu lượng cao. Những thay đổi đó sẽ thường xuyên tạo ra sự gia tăng áp suất động học có thể đạt được thậm chí với một bơm y hệt như vậy. 1.4.2. Hiệu chỉnh và cài đặt Bật máy tính Dynomite bằng việc nhấn nút ON/OFF. LCD sẽ thông báo một vài dữ liệu thực trên màn hình hiển thị . - 18 - Trong suốt quá trình hiệu chỉnh-cài đặt, bốn phím của máy tính được sử dụng để dịch chuyển thư mục, nhập dữ liệu cài đặt trong các quá trình. Nhấn “CAL” đi đến bước kế tiếp, nhấn “Print” để quay lại cài đặt, trong khi nhấn “Test” để bỏ qua cài đặt. Đôi lúc đồng thời nhấn “CAL” để gia tăng tốc độ hiệu chuẩn. Từ màn hình dữ liệu thời gian thực nhấn “CAL” để tiếp tục đến màn hình trình đơn “Select Procedure” của máy tính. Có 3 sự lựa chọn được đề nghị, có thể lựa chọn: - Nhấn “CAL” chọn nhánh “Run set up” - Nhấn “Test” chọn nhánh “Configure” - Nhấn “Print” chọn nhánh “Out put” Công suất: Mở máy tính dữ liệu và đợi màn hình thay đổi về màn hình dữ liệu thời gian thực. Nhấn “NEXT” để bắt đầu vào cài đặt vận hành. Nhấn “Print” để bắt đầu vào khâu công suất hiệu chỉnh máy tính dữ liệu. Công suất hiệu chỉnh ảnh hưởng đến quá trình nhắc lại và in số liệu, không ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp số liệu Select procedure CAL = run set up TEST = configure PRINT = output Phương pháp lựa chọn CAL = Cài đặt, vận hành TEST = Cấu hình PRINT = Xuất dữ liệu Data- Averaging during playback Narrow Step mode Dữ liệu- trung bình suốt quá trình nhắc lại Chế độ thu hẹp Data- Dampening during playback 100 records Giảm dữ liệu trong quá trình nhắc lại 100 giá trị lưu - 19 - Dynomite đưa ra cả số lần chuẩn và RPM chuẩn cho dữ liệu trở lại. Tại chế độ số lần chuẩn của số đo được tính trung bình và xuất ra tại đó bằng phân số của một giây. Phân số này được chuẩn hoá tại “Data- Averaging”. Sự cài đặt này điều khiển bao nhiêu giá trị trung bình được máy tính yêu cầu tại dữ liệu quay trở lại. Nếu bạn cài đặt nó có giá trị lớn nhất tới 200. Khi đó một dòng dữ liệu sẽ in ra cho mỗi giây của thời gian kiểm tra (nếu “Preset test recording rate” được cài đặt tới mặc định 200 số đo trên mỗi giây). Tương tự nếu cài đặt là 20. Khi đó một dòng trung bình những số đo của 20 điểm dữ liệu xuất ra trên 1/10 giây của mỗi thời gian vận hành. Cài đặt nó tới giá trị nhỏ nhất là 1 sẽ đưa ra một dòng cho mỗi điểm dữ liệu trên một giây khi dữ liệu trở lại. Nếu cài đặt nó tới 0, khi đó dữ liệu quay lại sẽ xuất hiện trong chế độ "Step RPM". Trong chế độ này máy tính trung bình những số đo liên tiếp bằng bội số 100 RPM thành những dòng dữ liệu đơn xuất ra. Dynomite cần ít nhất 132 giá trị đọc liên tiếp (trong ± 49 RPM của cùng bội số 100 RPM), để tính trung bình một dòng công suất, nếu có hơn 200 số đo trên một giây của mỗi lần hoạt động tại một RPM phù hợp. Khi đó có 2 dòng sẽ được in ra cho RPM này. Nhấn “Test” để gia tăng hay nhấn “Print” để giảm cài đặt, nhấn “Cal” để tiếp tục. Dynomite đưa ra vài lần hiển thị LCD và in ra thông tin cho biết: HP, momen, RPM và thời gian trong. Nếu đang sử dụng những phần tự chọn như: EGT, BSFC trên việc ghi số liệu phương tiện truyền tải,…sẽ tìm thấy một vài chế độ khác nhau để sử dụng truy cập thông tin. Chế độ 9, 14, 15 và 16 chỉ sử dụng cho truyền dữ liệu qua RS-232 khi sử dụng DYNO-MAX tự chọn của Land & Sea cho phần mềm máy tính cá nhân và cáp trút số liệu RS-232. Data- Correction for Dislay: 0 Observed = 0 SAE Corrected = C Hiệu chỉnh số liệu để Hiển thị: 0 Quan sát 0 Hiệu chỉnh SAE = C - 20 - Dynomite yêu cầu cả quan sát và dữ liệu đã hiệu chỉnh tiêu chuẩn được báo cáo trong quá trình quay lại. Trong chế độ “quan sát bằng 0” momen và công suất như nó đã được lưu thực tế (không hiệu chỉnh) trong suốt quá trình thử. Trong chế độ hiệu chỉnh SAE = C máy tính áp dụng 3 yếu tố hiệu chỉnh khí quyển tiêu chuẩn, những yếu tố này thử với nhiệt độ cao 860F; 0% độ ẩm liên quan và áp suất khí quyển so với mặt nước biển (29,92"Hg). Để mục trên bản in cho biết hiệu chỉnh đã được ứng dụng để in dữ liệu sử dụng chế độ “C” nếu cần so sánh quá trình vận hành này với quá trình vận hành khác (dưới những điều kiện khí quyển khác nhau). Chú ý: Có thể đổi chế độ hiệu chỉnh số liệu sau khi đã hiệu chỉnh số liệu để in lại một quá trình vận hành. Hiệu chỉnh này không hề ảnh hưởng đến việc tổng hợp số liệu, chỉ ảnh hưởng đến quá trình quay lại. Đây là màn hình cuối của khâu công suất. Nhấn “NEXT” quay về màn hình dữ liệu thời gian thực ban đầu. This is the end of the set print mode procedure Kết thúc phương pháp chế độ hiệu chỉnh in - 21 - 1.5. Nhận xét về khả năng ứng dụng máy đo cho công tác khảo nghiệm động cơ điesel tại bộ môn động lực 1.5.1. Thực trạng phanh thủy lực DYNOmite 13 Dual Rotor khi chuyển về Bảng 1-6 Bảng kê chi tiết thiết bị hiện có tại phòng thí nghiệm động cơ bộ môn động lực Tên hàng Số lượng Máy đo công suất động cơ DYNOmite 01 Máy in nhiệt 01 Bộ cáp mở rộng EXTENDED FULL FUNTION 01 Sesor đo tốc độ 01 Cáp nối máy Dyno-Máy in 01 Bộ van và đồng hồ chỉ áp lực nước 01 Thanh treo quả chuẩn khi chuẩn máy 01 Đường ống dẫn chính từ máy bơm sang bộ chia 01 Bộ chia đường nước và hai ống chia đường nước vào phanh nước tạo tải 02 Ống xả 01 Ống dẫn xả nước 02 Bộ phanh nước và tấm sensor đo công suất động cơ 01 Mặt bích 01 Chuyển đổi áp suất (Pressure tranducer) 0-75PSI 01 Adapter for DYNOmite (đã đổi sang 220V) 01 Adapter cho máy in (đã đổi sang 220V) 01 Các chi tiết: thanh sắt đường kính 2.5mm 2 chiếc dùng để chuẩn máy. Đầu thu nhỏ dòng chảy nước vào phanh của phanh nước, nắp đậy cho đầu vào phanh nước, vòng đệm 01 Bộ phụ tùng: ốc vít + ống đồng, long đền, tấm bảo vệ sensor khớp nối gỗ + nam châm - 22 - Về tình trạng hoạt động: Khi được kỹ thuật viên thực hiện đo thử, nhận định của họ là do động cơ thuỷ có số RPM hộp số quá thấp (dưới 1000 vòng/phút) nên không đo được. Tuy nhiên qua nghiên cứu tài liệu, cũng như đặc tính tải của bộ hút thu không hề đề cập đến giới hạn RPM để đo, do vậy nhận định trên là không xác đáng. Thiết bị không có bệ thử, không có bơm nước và tháp làm lạnh, không có bộ phận dẫn động từ động cơ tới thiết bị hút thu, van điều khiển tải thủ công. Việc vận hành đo nghiệm thu và hướng dẫn sử dụng không chu đáo, thậm chí lẫn lộn giữa việc vận hành van tải bằng tay và van tải điều khiển tự động dẫn đến thực trạng thiết bị không thể sử dụng từ khi nhận về 1.5.2. Nhận xét khả năng ứng dụng của máy đo Sau khi xem xét tổng thể máy đo DYNOmite 13 Dual Rotor, các phụ kiện thiết bị kèm theo phanh và tình trạng hoạt động của phanh ta có nhận xét : - Thiết bị đo không có bệ thử, không có bơm cấp nước và tháp làm lạnh, van điều khiển tải điện tử… nên khi sử dụng cần phải chế tạo bệ thử, chế tạo bộ phận dẫn động và lắp thêm máy bơm để cung cấp nước cho phanh. - 23 - - Qua đường đặc tính tải này ta nhận thấy dyno có thể kiểm tra động cơ không hạn chế với tốc độ tối thiểu, chỉ cần đáp ứng yêu cầu: - Công suất động cơ và momen tải không vượt quá công suất và momen tải của thiết bị thể hiện trên đường đặc tính tải tại số vòng quay đó. - Về khả năng ứng dụng phanh DYNOmite 13 cho công tác khảo nghiệm động cơ tại bộ môn động lực, các động cơ tại phòng thực hành bộ môn động lực thường là động cơ thủy với tốc độ đầu ra hộp số thấp thường dưới 800 vòng/phút So sánh giá trị này trên đường đặc tính của phanh ta nhận thấy công suất tối đa tại đó mà DYNOmite có thể đo được khoảng  25 HP không thể phù hợp. Mặt khác việc điều chỉnh van tải bằng tay gây khó khăn cho việc sử dụng phanh ở đường đặc tính có giá trị cực đại mà tại giá trị tốc độ đó khả năng gây tải của phanh là lớn nhất do lượng nước cấp vào không ổn định, không phù hợp với lượng nước thải ra. Vì vậy ta phải làm tăng tốc độ truyền của động cơ đến phanh bằng phương pháp sử dụng bộ truyền trung gian. Có các giải pháp kỹ thuật như sử dụng bộ truyền đai, bộ truyền xích hay bộ truyền bánh răng để phù hợp tốc độ quay của động cơ với bộ hút thu. Nhằm tăng khả năng gây tải của bộ hút thu. - 24 - CHƯƠNG II PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN BỘ TRUYỀN TRUNG GIAN CHO PHANH THỦY LỰC DYNOMITE 2.1. Lựa chọn bộ phận dẫn động từ động cơ đến bộ hút thu [5] 2.1.1. Phương án sử dụng bộ truyền đai Ngày nay để sử dụng cho bộ truyền đai, người ta sử dụng nhiều loại đai: đai hình thang, đai hình lược, đai tròn…và có nhiều cách bố trí trục khác nhau. Ở đây ta lựa chọn bộ truyền đai thang đai đôi để tăng khả năng truyền động và bố trí trục song song theo phương thẳng đứng. Hoạt động của bộ truyền H. 2-1: Sơ đồ sử dụng bộ truyền đai 1: Phanh thủy lực, 2: bán bị dẫn, 3: bánh dẫn, 4: đai, 5: động cơ, 6: van tải, 7: bơm, 8: thùng chứa nước Bộ truyền đai làm việc theo ma sát. Bộ truyền đai bao gồm hai bánh đai: bánh dẫn 3 nối với trục động cơ 5, bánh bị dẫn 2 được nối với trục của bộ 6 7 8 - 25 - hút thu 1và dây đai 4 bao quanh các bánh đai. Tải trọng được truyền đi nhờ vào lực ma sát sinh ra giữa dây đai và các bánh đai. Muốn tạo ra lực ma sát này, cần phải căng với lực căng ban đầu 0F . Xem xét bộ truyền đai ta nhận thấy Bộ truyền đai là một trong những bộ truyền cơ khí được sử dụng sớm nhất và hiện nay vẫn được sử dụng rộng rãi. So với các bộ truyền cơ khí khác bộ truyền đai có các ưu điểm sau: - Có thể truyền động giữa các trục xa nhau (>15m) - Làm việc êm và không ồn nhờ vào độ dẻo của đai, do đó có thể truyền chuyển động với vận tốc lớn. - Tránh cho các cơ cấu không có sự dao động lớn sinh ra do tải trọng thay đổi nhờ vào tính chất đàn hồi của đai. - Đề phòng sự quá tải của động cơ nhờ vào sự trượt trơn của đai khi quá tải. - Kết cấu và vận hành đơn giản (do không cần bôi trơn), giá thành hạ. Ngoài ra ta thấy bộ truyền đai tồn tại những nhược điểm sau: - Kích thước bộ truyền lớn (kích thước lớn hơn khoảng 5 lần so với bộ truyền bánh răng, nếu truyền cùng công suất). - Tỷ số truyền khi làm việc thay đổi do hiện tượng trượt đàn hồi của đai và bánh đai (ngoại trừ đai răng). - Tải trọng tác dụng lên trục và ổ lớn (lớn hơn 32  lần so với bộ truyền bánh răng) do ta phải căng đai với lực căng ban đầu 0F . - Tuổi thọ thấp (từ 50001000  giờ). Bộ truyền đai thường sử dụng khi khoảng cách giữa hai trục tương đối xa. Công suất truyền không quá 50 kw và thường đặt ở trục có số vòng quay cao. Tỷ số truyền đai phẳng u < 5, có bộ căng đai < 10, đai thang < 10, đai hình lược < 15, đai răng < 3020  . Vận tốc lớn nhất maxv đai phẳng 40m/s, đai - 26 - phẳng vật liệu tổng hợp 10080  m/s, đai thang O, A, B,C là 25m/s, đai thang D, E đến 30m/s, đai thang hẹp 40m/s, đai lược 50m/s, đai răng 80m/s. 2.1.2. Phương án sử dụng bộ truyền xích Bộ truyền xích tùy theo cấu tạo của xích chia ra làm các loại chính: xích con lăn, xích ống, xích ống định hình và xích răng. Theo số dãy xích, có thể phân ra xích một dãy và xích nhiều dãy. Ta lựa chọn bộ truyền xích 2 dãy trục song song theo phương thẳng đứng. Hoạt động của bộ truyền xích H. 2-2: Sơ đồ sử dụng bộ truyền xích 1: Phanh thủy lực, 2: đĩa xích bị dẫn, 3: đĩa xích dẫn, 4: xích, 5: động cơ, 6: van tải, 7: bơm, 8: thùng chứa nước Bộ truyền xích bao gồm xích 4 nối với trục động cơ và các đĩa xích dẫn 3 nối với động cơ 5, bị dẫn 2 nối với bộ bộ hút thu 1. Xích truyền chuyển động và tải trọng từ trục dẫn động sang trục bị dẫn nhờ vào sự ăn khớp giữa 6 7 8 - 27 - các mắt xích với răng của đĩa xích.. Ngoài ra, trong bộ truyền xích có thể có bộ phận căng xích, bộ phận che chắn và bộ phận bôi trơn. Xem xét bộ truyền xích ta thấy so với bộ truyền đai thì bộ truyền xích có các ưu điểm sau: - Bộ truyền xích được sử dụng khi truyền chuyển động và công suất giữa các trục có khoảng cách xa (đến 8m) cho nhiều đĩa xích bị dẫn cùng một lúc. - Số vòng quay trong một số trường hợp đặc biệt có thể lên đến 3000 vg/ph - Công suất truyền p có thể đến vài ngàn kw, tuy nhiên thông thường p < 100 kw. Tỷ số truyền u  6, trong một số trường hợp có thể đến 10. Hiệu suất bộ truyền 97.095.0  . - Không có hiện tượng trượt, hiệu suất cao hơn, có thể làm việc khi có quá tải đột ngột. - Không đòi hỏi phải căng xích, lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn. - Kích thước bộ truyền nhỏ hơn bộ truyền nhỏ hơn bộ truyền đai nếu truyền cùng công suất và vòng quay. - Bộ truyền xích truyền công suất nhờ vào sự ăn khớp giữa xích và bánh xích, do đó góc ôm không có vị trí quan trong như trong bộ truyền đai và do đó có thể truyền công suất và chuyển động cho nhiều đĩa xích bị dẫn Ngoài ra bộ truyền xích còn có những nhược điểm sau Các nhược điểm của bộ truyền xích là do sự phân bố của các nhánh xích trên đĩa xích không theo đường tròn, mà theo hình đa giác, do đó khi vào khớp ra khớp, các mắt xích xoay tương đối với nhau và bản lề xích bị mòn, gây nên tải trọng động phụ, ồn khi làm việc, có tỷ số truyền tức thời thay đổi, vận tốc tức thời của xích và bánh bị dẫn thay đổi, cần phải bôi trơn thường xuyên và phải có bộ phận điều chỉnh xích. - 28 - 2.1.3. Phương pháp sử dụng bộ truyền bánh răng Ngày nay có nhiều loại bánh răng được sử dụng: bánh răng trụ, bánh răng nón, bánh răng côn…ta chọn phương án sử dụng bánh răng trụ, cặp bánh răng ăn khớp theo phương thẳng đứng. Hoạt động bộ truyền bánh răng H. 2-3: Sơ đồ sử dụng bộ truyền bánh răng 1: Phanh thủy lực, 2: hộp tăng tốc, 3: động cơ, 4: van tải, 5: bơm, 6: thùng chứa nước Bộ truyền bánh răng làm việc theo nguyên lý ăn khớp, thực hiện truyền chuyển động và công suất nhờ vào sự ăn khớp của các răng trên bánh răng. Bộ truyền bánh răng có thể truyền chuyển động quay giữa hai trục song song, giao nhau, chéo nhau hay biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tiện tiến hoặc ngược lại. 1 2 3 4 5 6 - 29 - Xem xét bộ truyền bánh răng ta thấy Ưu điểm: - Kích thước nhỏ, khả năng tải lớn - Tỷ số truyền không thay đổi do không có hiện tượng trượt trơn - Hiệu suất cao có thể đạt 99.097.0  - Làm việc với vận tốc lớn (đến 150 m/s), công suất đến chục ngàn kw, tỷ số truyền một cấp từ 72  , bộ truyền nhiều cấp đến vài trăm hoặc vài ngàn. - Tuổi thọ cao, làm việc với độ tin cậy ( 30000hL giờ). Nhược điểm: - Chế tạo tương đối phức tạp - Đòi hỏi độ chính xác cao - Có nhiều tiếng ồn khi vận tốc lớn. So sánh các bộ truyền bánh răng, đai và xích Bảng 2-1 Bảng so sánh các bộ truyền Bộ truyền Đặc điểm Đai Xích Bánh răng Hiệu suất Chuyển động cưỡng bức Khoảng cách trục lớn Khả năng chịu mòn Sử dụng nhiều dãy Khả năng chịu nhiệt Tính trơ hóa học Làm việc trong dầu Khả năng tải Vận tộc cao Dễ bảo trì Môi trường Rất tốt Rất tốt Rất tốt Tốt Rất tốt Không tốt Không tốt Không được Tốt Rất tốt Tốt Không tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Không tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Không tốt Rất tốt Không tốt Tốt Tốt Rất tốt Rất tốt Rất tốt Không tốt Rất tốt - 30 - Yêu cầu đối với bộ truyền trung gian của phanh thủy lực: - Hiệu suất truyền động cao - Tỷ số truyền lớn không thay đổi trong quá trình làm việc - Môi trường làm việc có công suất truyền động và tốc độ khác nhau - Kích thước nhỏ gọn dễ tháo lắp vận chuyển - Làm việc tin cậy - Giá thành hợp lý Dựa vào bảng so sánh trên ta thấy bộ truyền bánh răng đáp ứng được hầu hết các yêu cầu đối với bộ truyền trung gian: hiệu suất truyền động cao, tỷ số truyền không thay đổi, làm việc được với vận tốc lớn (đến 150m/s) và công suất lớn đến vài ngàn kw, với cùng số vòng quay và công suất thì bộ truyền bánh răng có kích thước nhỏ gọn hơn so với bộ truyền đai và bộ truyền xích, làm việc tin cậy. Bộ truyền bánh răng có nhược điểm là đòi hỏi cao về bôi trơn và làm mát. Nhưng với những ưu điểm mà bộ truyền bánh răng mang lại thì việc lựa chọn bộ truyền bánh răng làm bộ truyền trung gian là hợp lý nhất. Trong điều kiện hiện nay nhằm đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật nêu ở trên là khó có thể thực hiện việc gia công bánh răng. Lựa chọn cặp bánh răng cũ có sẵn trên thị trường. Cặp bánh răng có tỷ số truyền i = 2.2, bánh răng trụ răng nghiêng. Bánh răng trụ răng nghiêng có ưu điểm là làm việc êm không ồn: Trong bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng, các đôi răng không vào khớp và ra khớp đột ngột như bánh răng trụ răng thẳng, các răng chịu tải và thôi tải dần dần. Ngoài ra, trong vùng ăn khớp bao giờ cũng có ít nhất hai đôi răng. Vì răng nghiêng ăn khớp êm nên giảm tiếng ồn khi làm việc và tải trọng động giảm xuống. Do đó trong các bộ truyền quay nhanh người ta sử dụng bánh răng nghiêng vì tải trọng động tỷ lệ với bình phương vận tốc. - 31 - Thông số của bánh răng như sau: - Bánh răng lớn: H. 2-4: Bánh răng lớn - Vật liệu: Thép C45 - 580b (N/mm2) - 290ch (N/mm 2) - HB = 220 - Z1 = 62 (răng) - Môđun m = 2 (mm) - Do = 176 (mm) - dc = 170 (mm) - d = 50 (mm) - Bề rộng răng B = 20 (mm) - Góc nghiêng β = 8o - 32 - - Bánh răng nhỏ: H. 2-5: Bánh răng nhỏ - Vâtl liệu: Thép C45 - 600b ( N/mm2 ) - 300ch ( N/mm 2) - HB = 220 - HB = 220 - Z1 = 29 (răng) - Môđun m = 2 (mm) - Do = 85 (mm) - dc =79 (mm) - d = 45 (mm) - Bề rộng răng B = 39 (mm) - Góc nghiêng β = 8o - 33 - 2.2. Thiết kế chế tạo bộ truyền trung gian Yêu cầu kỹ thuật - Hiệu suất truyền động cao - Tỷ số truyền lớn không thay đổi trong quá trình làm việc - Môi trường làm việc có công suất truyền động và tốc độ khác nhau - Kích thước nhỏ gọn dễ tháo lắp vận chuyển - Làm việc tin cậy 2.2.1. Kiểm nghiệm khả năng mang tải của trục truyền động [2,3,5] Rotor của bộ hút thu được dẫn động bằng 01 trục thép C45 có đường kính 25.4 (mm) được hàn cứng với 01 mặt bích. Trên trục có phay then hoa trùng khít với rãnh then của trục bộ hút thu. H. 2-6: Trục dẫn bộ hút thu Kiểm tra trục dẫn bộ hút thu : Do trục chịu xoắn thuần túy nên chỉ kiểm tra theo độ bền xoắn 0.2W M x x  (N/mm 2) (2.1) - 34 - Trong đó : x - Ứng suất xoắn (N/mm 2) xM - Mômen xoắn trên trục (N.mm) 0W - Mômen cản xoắn trên tiết diện trục (mm 3) 3216 16 4.25*14.3 16 . 33 0  dW  (mm3) (2.2) Mômen xoắn tối đa trục dẫn có thể chịu tải được:     0..2 WM xx  (2.3)  x - ứng suất xoắn cho phép (N/mm 2).  x = 35 (N/mm 2) [Mx] = 2.35.3216 = 225120 (N.mm) = 165 (foot – pound) Như vậy ngoài những yêu cầu trên bộ truyền bánh răng còn phải chịu được mômen xoắn cực đại là 225120 (N.mm) = 22512 (Kg.mm) Công suất truyền trên dẫn trục: Công suất được xác định theo công thức: 5252 .nMN xe  (2.4) Trong đó: Ne- công suất (Hp) n- số vòng quay của roto (v/phút). Tốc độ động cơ thủy đầu ra hộp số thường dưới 800 (v/phút). n = 800*2.2 = 1760 (v/phút) Công suất tối đa có thể truyền cho trục ứng với số vòng quay n = 1760 (v/phút):   55 5252 1760.165 5252 .  nM N xe (Hp) = 40 (KW) N2 = 40 (kw) 41 96.0 402 1   N N (kw) (2.5) - 35 - Tốc độ: n2 = 1760 (v/phút) 800 2.2 17602 1  i nn (v/phút) (2.6) - Mômem xoắn trên các trục 225120 2 xM (N.mm) 515900 96.0 2.2*225120.2 1   iM M xx (N.mm) (2.7)  Kiểm tra trục theo hệ số an toàn Hệ số an toàn được tính theo công thức:  n nn nn n      22 . (2.8) Trong đó: n - hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp ma kn        .. . 1    (2.9) n - hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp ma kn        .. . 1    (2.10) Trong đó: 1 và 1 - giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kỳ đối xứng 38001  ( KG/cm 2) = 38 (KG/mm2 ) 23001  (kG/cm 2 ) = 23 (KG/mm2 ) [trang 22/3] a và a - biên độ ứng suất pháp và ứng suất tiếp sinh ra trong mặt cắt ngang của trục - 36 - 2 minmax   a (2.11) 2 minmax 0     (2.12) tb và tb - trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp là thành phần không đổi trong chu kỳ ứng suất 2 minmax   tb (2.15) 2 minmax   tb (2.16) Ứng suất uốn: 0 minmax   m u u a W M   (2.13) Ứng suất xoắn: 0 max .22 W M x ma    (2.14) Trong đó: uM - mômen uốn (KG.mm)  uu dM .*1.0 3 (2.15)  u - ứng suất uốn cho phép của vật liệu (kG/mm2 )   800u (kG/mm2 ) [trang 23/3] xM - mômen xoắn (Kg.mm) uW và xW - Mô men chống uốn và chống xoắn của tiết diện trục     01.2   (2.16)    01 .2   x (2.17) 0 và 0 - giới hạn mỏi ứng với chu kỳ mạch động - 37 -  và  - Hệ số kích thước, xét đế ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục tới giới hạn mỏi  - Hệ tăng bền bề mặt trục, nếu không dùng các biện pháp tăng bền 1 k và k - Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn Kết cấu trục: Vật liệu chế tạo trục thép C45 9000k (kG/cm 2) = 90 (KG/mm2) 60b (kG/mm 2) Các thông số của trục: Tiết diện trục kiểm tra có đường kính 4.25 (mm) Số vòng quay 17602  nn (v/phút) Công suất 1932  NN (kw) Mô mem xoắn 22512 21  xMM (kG.mm) Ta có: k = 1.69 k = 2.05 [Trang 67/ 3 ] 84.0 78.0 [Trang 63/ 3] 05.0 0 10.2uW (cm 3) = 2100 (mm3) 20.4xW (cm 3) = 4200 (mm3) [trang 57/ 3]   1310800*4.25*1.0**1.0 33  uu dM  (kG.mm) 62.0 2100 1310  u u a W M  - 38 - 36.5 4200 225121  X x ma W M  3.26 0.062.0* 1*84.0 96.1 38 .. . 1       ma kn        6.1 36.5*036.5* 1*78.0 05.2 23 .. . 1       ma kn          5.16.1 6.13.26 6.1*3.26. 2222      n nn nnn   ( Thỏa mãn ) 2.2.2. Kiểm nghiệm bánh răng Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:  u n u kMym i      .. ... 1*7.0 1 (2.18) Trong đó: u - ứng suất uốn [ u ]- ứng suất uốn cho phép   cdu kkn . . .4.1 1     (2.19) Trong đó: 1 - Giới hạn mỏi của vật liệu khi chịu tải trọng uốn 30001  (KG/cm 2) n- Hệ số an toàn. n = 1.8 k - Hệ số hiệu dụng của ứng suất tập trung ở chân răng 4.1k cdk - Hệ số chế độ làm việc khi tính răng theo uốn. 1cdk   16661. 4.1*8.1 3000*4.1. . .4.1 1   cdu kkn    (kG/cm2) i- Tỷ số truyền. i = 2.2 Y- Hệ số dạng răng - 39 - mn- Mô đun mặt pháp. mn = 1.25 (mm) = 0.125 (cm) A- Khoảng cách trục (cm). A = 12.5 (cm) B- Chiều dày làm việc của vành răng (cm). B = 2 (cm) M1- Mômen xoắn trên bánh răng trục dẫn (kG.cm). M1 = 5159 (Kg.cm) k- Hệ số tải trọng .k = 1.5 Bánh răng lớn: Y = 0.499 12255.1*5159* 499.0*125.0*2*5.12 12.2*7.0.. ... 1*7.0 1       kM ym i n u (KG/cm2) u <   1666u (kG/cm 2) ( Thỏa mãn ) Bánh răng nhỏ: Y = 0.451 15435.1*5159* 451.0*125.0*2*5.12 12.2*7.0.. ... 1*7.0 1       kM ym i n u (KG/cm2) u <   1666u (kG/cm 2) ( Thỏa mãn )  Kiểm nghiệm bánh răng theo quá tải đột ngột k ki ii tx ..... 1*1*7.0 1       (2.20) Trong đó: i- Tỷ số truyền A- Khoảng cách trục (mm) E- Mô đun đàn hồi tương đường (kg/mm2). E = 2.15 .104(kg/mm2) B- Chiều dày làm việc của vành răng (mm). B = 20 (mm) M1- Mô men xoắn trên bánh răng dẫn. - 40 - M1 = 51590 (kG.mm) k- Hệ số tải trọng. k = 1.5 k - Hệ số góc ăn khớp. 1k 8825.1*51590.10*15.2* 1*2.2 12.2* 125 12.2*7.0... .. 1*1*7.0 41         k ki ii tx    tx - ứng suất tiếp xúc cho phép   cdtx kHBC .. (2.21) Trong đó: CB- Hệ số phụ thuộc vào vật liệu và nhiệt luyện CB = 25 kcđ - Hệ số chế độ làm việc kcđ = 1   55001.220.25..   cdtx kHBC   txtx   ( Thỏa mãn) 2.2.3. Thiết kế và chế tạo trục Vì cặp bánh răng có đã có sẵn nên ta thiết kế trục có đường kính theo đường kính lỗ của các bánh răng. Phôi trục cũng có sẵn tại bộ môn, vật liệu thép C45. Bánh răng lớn được lắp trên trục dẫn, bánh răng có các thông số: + d = 50 (mm) + Chiều dài mayơ là 26 (mm). Dựa vào các thông số này ta chế tạo trục dẫn có kích thước và kết cấu như hình vẽ trong bản vẽ chế tạo. Bánh răng nhỏ được lắp trên trục bị dẫn, bánh răng có các thông số : + d = 45 (mm) + Chiều dài mayơ là 39 (mm). - 41 - Dựa vào các thông số này ta chế tạo trục bị dẫn có kích thước và kết cấu như hình vẽ trong bản vẽ chế tạo. Định kết cấu trục Vật liệu chế tạo trục: trục được chế tạo bằng thép C45 Bánh răng được cố định trên trục theo chiều tiếp tuyến nhờ các then, theo chiều trục nhờ vào vai trục và vòng chặn. H. 2-7: Định kết cấu trục dẫn H. 2-8 : Định kết cấu trục bị dẫn - 42 - Kiểm nghiệm then theo sức bền dập và sức bền cắt  Điều kiện bền dập:  dxb ltd M   .. 2 (2.22) - Điều kiện bền cắt:  cxc lbd M   .. 2 (2.23) Trong đó: Mx- Mômen xoắn cần truyền (N.mm) d- Đường kính trục (mm) l- Chiều dài then (mm) b- Chiều rộng then (mm) t- Chiều cao then lắp trong rãnh của trục (mm)  d - Ứng suất dập cho phép của then.  d = 150 (N/mm 2)  c - Ứng suất cắt cho phép của then.  c = 120 (N/mm 2)  Kiểm tra trục dẫn: 130 20.9.45 515900.2 .. .2  ltd M x d (N/mm 2) <  d = 150 (Thỏa mãn) 80 20.14.45 515900.2 .. 2  lbd M x c (N/mm 2) <  c =120 (Thỏa mãn)  Kiểm tra trục bị dẫn: 39 36.8.40 225120.2 .. .2  ltd M x d (N/mm 2) <  d = 150 (Thỏa mãn) 23 36.12.45 225120.2 .. 2  lbd M x c (N/mm 2) <  c =120 (Thỏa mãn) Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn  Kiểm nghiệm trục dẫn + Kết cấu trục: Vật liệu chế tạo trục thép C45 - 43 - 9000k (kG/cm 2) = 90 (KG/mm2) 60b (kG/mm 2) + Các thông số của trục: Tiết diện trục kiểm tra có đường kính 45 (mm) Trên trục có rãnh then bằng (b*h) 14*9 (mm) Số vòng quay 8001 n (v/phút) Công suất 2011 N (kw) Mô mem xoắn 51590 1 xM (kG.mm) [Trang 62/ 3] Ta có: k = 1.69 k = 2.05 [Trang 67/ 3 ] 84.0 78.0 [Trang 63/ 3] 05.0 0 80.7uW (cm 3) = 7800 (mm3) 74.16xW (cm 3) = 16740 (mm3) [Trang 56/ 3]   72900800*45*1.0**1.0 33  uu dM  (kG.mm) 3.9 7800 72900  u u a W M  3 16740 515901  X x ma W M  75.1 0.03.9* 1*84.0 96.1 38 .. . 1       ma kn        - 44 - 3 5.14*05.8* 1*78.0 05.2 23 .. . 1       ma kn          5.154.1 375.1 3*75.1. 2222      n nn nn n   ( Thỏa mãn )  Kiểm tra bền trục bị dẫn + Kết cấu trục: Vật liệu chế tạo trục thép C45 9000k (kG/cm 2 ) 60b (kG/mm 2) + Các thông số của trục: Tiết diện trục kiểm tra có đường kính 40 mm Trên trục có rãnh then bằng (b*h) 12*8 mm Số vòng quay 17602 n (v/phút) Công suất 1932 N (kw) Mô mem xoắn 22512 2 xM (kG.mm) Ta có: k = 1.69 k = 2.05 [ Trang 67/ 3 ] 84.0 78.0 [Trang 63/ 3] 05.0 0 [Trang 62/ 3] 51.5uW (cm 3) = 5510 (mm3) 79.11xW (cm 3) = 11790 (mm3) [Trang 56/ 3] - 45 -   51200800*40*1.0**1.0 33  uu dM  (kG.mm) 29.9 5510 51200  u u a W M  9 11790 225121  X x ma W M  78.1 0.029.9* 1*84.0 96.1 38 .. . 1       ma kn        38.4 9*09. 1*78.0 05.2 23 .. . 1       ma kn          5.16.1 38.478.1 55.2*78.1. 2222      n nn nn n   ( Thỏa mãn ) 2.2.4. Lựa chọn ổ bi H. 2-9: Sơ đồ bố trí lực tác dụng Lựa chọn phương án R1 = R2 Ck KKRQ ..11  (2.24)   cak KFmKRQ ..22  (2.25) - 46 - Trong đó: Q1, Q2 - Tải trọng hướng tâm tương đương (N) m- hệ số tính đến ảnh hưởng khác nhau của tải trọng hướng tâm và chiều trục tới thời gian làm việc của ổ. m = 0.7 Kc- Hệ số tính đến ảnh hưởng của đặc tính tải trọng tới thời gian làm việc của ổ. Kc = 1.3 Kk- Hệ số tính đến sự phụ thuộc của thời gian làm việc của ổ tơi vòng ổ quay so với tải trọng. Kk = 1.2 Fa- Lực dọc trục (N) Ta có: 515900 1 xM (N.mm) Đường kính vòng chia bánh răng lớn: 170cd (mm) - Ta có lực vòng tác dụng lên trục dẫn: 6069 170 515900.22 1 1  c x t d M F (N) (2.26) - Lực vòng tác dụng lên trục bị dẫn 6069 21  tt FF (N) - Lực hướng tâm tác dụng lên trục dẫn và trục bị dẫn: 6128 8cos 6069 cos 2 021   t rr FRFF (N) (2.27) - Lực dọc trục tác dụng lên trục dẫn và trục bị dẫn 853 8 6069 021  tgtg FFF taa  (N) (2.28) Ta có: 47803.1*2.1* 2 6128..11  Ck KKRQ (N)   4274853*7.02.1* 2 6128..22        cak KFmKRQ (N) - 47 - Dựa vào đường kính trục tại chỗ lắp ổ bi để ta lựa chọn ổ bi và tải trọng tương đương tại các ổ bi ta tiến hành lựa chọn ổ bi lắp trên các trục - Chọn cặp ổ bi lắp trên trục dẫn H. 2-10: Đầu trục dẫn lắp ổ bi Bảng 2-2 Các thông số của cặp ổ bi được chọn lắp trên trục dẫn: Ký hiệu d D B v/phút Tải trọng tĩnh cho phép Q ,N 46309 45 100 25 6300 36000 - Lựa chọn cặp ổ bi lắp trên trục bị dẫn H. 2-11: Đầu trục bị dẫn lắp ổ bi - 48 - Bảng 2-3 Các thông số của cặp ổ bi được chọn lắp trên trục bị dẫn: Ký hiệu d D B v/phút Tải trọng tĩnh cho phép Q, N 46308 40 90 23 8000 28000 2.2.5. Chế tạo vỏ và phương án bôi trơn Chế tạo vỏ hộp tăng tốc - Vỏ hộp được hàn bằng thép tấm, thép có chiều dày 8 (mm) - Hình dạng của hộp là hình hộp chữ nhật - Nắp hộp và thân hộp được lắp ghép bằng 4 bulong M10 x 1.5 Phương án bôi trơn Để giảm mất mát công suất do ma sát, giảm mài mòn các bề mặt tiếp xúc các khớp động, thoát nhiệt và chống han gỉ, hộp tăng tốc cần phải được bôi trơn Ta bôi trơn hộp tăng tốc theo phương pháp ngâm dầu. Ta đổ dầu ngập một nửa bánh răng nhỏ ở phía dưới. 2.2.6. Chế tạo bệ thử Để tiến hành thực nghiệm đo thử công suất, chủ yếu là động cơ D12 và các động cơ khác tại phòng thí nghiệm động cơ bộ môn động lực Trên cơ sở những chủng máy đã liên hệ được để thực nghiệm, với khoảng cách chân máy có sẵn, kích thước tâm trục động cơ và kích thước từ tâm trục động cơ khảo nghiệm đến thanh cân lực. Bệ thử được chế tạo : Kết cấu bệ thử và khung định vị thanh cân lực toàn bộ được làm bằng thép chữ U80 x 40 x  5. Các chi tiết trên khung và bệ được liên kết với nhau bằng mối hàn. Bệ gồm có bốn chân cũng được làm bằng thép U80 x 40 x  5, mỗi chân cao 20 cm. Trên các chân có xẻ rãnh và trên bệ thử khoan lỗ  12, các chân được lắp ghép với bệ thử bằng mối ghép buloong, với kết cấu này bệ máy có thể nâng lên hạ xuống rất thuận lợi cho việc chỉnh đồng tâm giữa động cơ, bộ truyền động trung gian và bộ hút thu. Bệ thử này còn có thể dùng đối với các động cơ khác có kích thước tâm khác nhau nhờ vào việc có thể nâng lên hạ xuống của bệ thử. - 49 - CHƯƠNG III THỬ NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN 3.1. Yêu cầu chung - Nguồn điện để mở máy tính DYNOmite trong quá trình thử nghiệm - Hệ thống cấp nước đảm bảo cấp được nước vào phanh theo yêu cầu người sử dụng - Trong quá trình thử nghiệm cần tiến hành những công việc sau: điều chỉnh tốc độ động cơ, điều chỉnh van tải cấp nước cho phanh, đo lưu lượng nước thoát ra, xác định kết quả đo. Trong quá trình thử nghiệm, để đảm bảo an toàn, kết quả thử nghiệm được nhanh và chính xác thì trong mỗi lần thử nghiệm cần ít nhất 3 người để thực hiện những công việc trên. 3.2. Sơ đồ thực nghiệm H. 3-1: Sơ đồ thực nghiệm - 50 - Đo thử nghiệm trên động cơ 4 CH YANMAR Thông số kỹ thuật: Thứ tự 1 Hãng sản xuất YANMAR 2 Nước sản xuất Nhật Bản 3 Số xilanh 4 4 Công suất định mức 70(HP) 5 Vòng quay định mức 2300 (vòng/phút) 6 Tình trạng hoạt động Vừa đại tu lại - Theo sơ đồ thực nghiệm ta thấy tốc độ được truyền từ động cơ đến phanh thông qua hộp tăng tốc. Hộp tăng tốc với tỷ số truyền i = 2.2 làm tăng khả năng gây tải của động cơ - Đầu ra của động cơ được nối với đầu vào của hộp tăng tốc thông qua một trục các đăng. Trong quá trình lắp đặt nối động cơ với hộp tăng tốc việc xác định độ đồng tâm của hai trục là rất khó chính vì thế hai trục sẽ lệch nhau 1 góc nhỏ nhất định. Mà trong quá trình làm việc với tốc độ cao nếu các trục không đồng tâm sẽ gây tiếng ồn lớn và phá hỏng động cơ. Trục các đăng được dùng để khắc phục độ không đồng tâm của hai trục đó. H. 3-2: Van tải và bơm cấp nước - 51 - - Hệ thống cấp nước: gồm hai đường nước dẫn vào phanh và hai đường thoát nước. Nước được lấy từ thùng chứa nước và nước thoát ra từ bộ hút thu được dẫn về thùng chứa, tại thùng chứa nước có quạt làm mát. Nước được chuyển từ thùng chứa đến bộ hút thu thông qua một bơm điện. Việc điều chỉnh lưu lượng nước đến bộ hút thu thông qua van tải. H. 3-3: Thùng chứa nước 3.3. Các bước tiến hành thực nghiệm 3.3.1. Chuẩn bị: - Phân công việc cho mỗi người tham gia thực nghiệm - Kiểm tra động cơ, phanh và hệ thống cấp nước để sẵn sàng thực nghiệm - Xác định trước kế hoạch thực nghiệm: Quá trình thực nghiệm diễn ra với ba lần đo. - 52 - Ứng với ba lần đo là ba lượng nước cấp vào phanh là khác nhau và với dải tốc độ của phanh n1 = 1800, n2 = 2000, n3 = 2200, n4 = 2400, n5 = 2600, n6 = 2800, n7 = 3000 (vòng/phút) 3.3.2. Tiến hành thực nghiệm Mở máy tính DYNOmite cài đặt lại chương trình đưa các giá trị mômen, công suất về giá trị ban đầu bằng 0. Trong quá trình cài đặt không đưa được mômen về giá trị bằng 0 mà chỉ đưa được về giá trị là 22 foot – pound. Ta lấy giá trị ban đầu của mômen là Me0 = 22 foot – pound. Tiến hành đo lần một: + Khởi động động cơ, điều chỉnh tốc độ của phanh đến giá trị n = 1800 (vòng/phút). Khi động cơ chạy ổn định ta mở van tải cấp nước vào phanh. Dưới tác dụng của phanh tốc độ động cơ sẽ giảm xuống, ta tăng ga để tốc độ của phanh là n = 1800 (vòng/phút). Lúc này ta ghi lại giá trị công suất và mômen hiển thị trên máy tính DYNOmite đồng thời đo lưu lựng nước thoát ra từ phanh trong 30 giây. + Giữ nguyên lượng nước cấp vào phanh, tăng tốc độ của phanh đến giá trị n = 2000 (vòng/phút). Ghi lại giá trị công suất và mômen hiển thị trên máy tính đồng thời đo lưu lượng nước thoát ra từ phanh trong 30 giây. + Tiếp tục các thao tác như trên ứng với tốc độ động cơ là n3 = 2200, n4 = 2400, n5 = 2600, n6 = 2800, n7 = 3000 (vòng/phút). Kết thúc lần đo thử nghiệm đầu tiên. Sau khi thử nghiệm phải kiểm tra và làm mát động cơ và phanh trước khi tiến hành lần hai. Tiến hành đo lần hai: + Khởi động động cơ, điều chỉnh tốc độ phanh đến giá trị n = 1800 (vòng/phút). Khi động cơ chạy ổn định ta cấp nước vào phanh với lưu lượng nước lớn hơn lưu lượng nước cấp vào phanh trong lần đo đầu trước. Lúc này - 53 - phanh tốc độ động cơ chậm lại ta tăng ga để động cơ đạt giá trị ban đầu. khi động cơ chạy ổn định ta ghi lại giá trị công suất và mômen hiển thị trên máy tính đồng thời đo lưu lượng nước thoát ra từ phanh. + Giữ nguyên vị trí mở của van tải, điều chỉnh tăng tốc độ động đến giá trị n = 2000 (vòng/phút). Khi động cơ chạy ổn định ghi lại giá trị công suất và mômen hiển thị trên máy tính đồng thời đo lưu lượng nước thoát ra từ phanh trong 30 giây. + Tiếp tục các thao tác như trên ứng với các tốc độ của phanh là n3 = 2200, n4 = 2400, n5 = 2600, n6 = 2800, n7 = 3000 (vòng/phút). Kết thúc lần đo thứ hai. Kiểm tra và làm mát cho động cơ và phanh trước khi tiến hành lần đo thứ ba. Tiến hành đo lần ba: Các bước tiến hành như hai lần trên nhưng với lưu lượng nước cấp vào phanh lớn hơn lưu lượng nước cấp vào phanh trong lần đo thứ hai. Kết thúc quá trình thử nghiệm. 3.4. Kết quả đo thực nghiệm Bảng 3-1 Giá trị kết quả đo lần một n đo (v/phút) nđc (v/p) Me = Me1 + Me0 (ft - lb) Me1 = Me –Me0 (ft-lb) Međc (ft - lb) Ne đo Ne = 5252 *1 nMe (HP) V (lít/ph) 1800 818 23 1 2.2 7.6 0.34 2000 909 24 2 4.4 9.0 0.76 2200 1000 24.5 2.5 6.25 9.8 1.04 2400 1090 25 3 6.6 11 1.37 2600 1181 26 4 8.8 12 1.98 2800 1272 27 5 11 14 2.67 3000 1363 29.5 7.5 16.5 15.5 4.28 0.72 - 54 - H. 3-4: Đồ thị đặc tính của phanh Bảng 3-2 Giá trị kết quả đo lần hai n (v/p) n (v/p) Me = Me1 + Me0 (ft - lb) Me1 = Me – Me0 Međc (ft - lb) Ne đo (HP) Ne = 5252 *1 nMe (HP) V (lít/ph) 1800 818 27.4 5.4 11.88 9.2 1.85 2000 909 28 6 13.2 10.6 2.28 2200 1000 28.4 6.4 14.08 11.8 2.68 2400 1090 28.7 6.7 14.74 13 3.06 2600 1181 29.3 7.3 16.06 14.4 3.61 2800 1272 30 8 17.6 16 4.27 3000 1363 30.7 8.7 19.14 17.4 4.97 4.4 - 55 - H. 3-5: Đồ thị đặc tính của phanh Bảng 3-3 Giá trị kết quả đo lần ba n (v/p) n (v/p) Me = Me1 + Me0 (ft - lb) Me1 = Me -Me0 (ft - lb) Me đc (t -lb) Ne đo (HP) Ne = 5252 *1 nMe (HP) V (lít/ph) 1800 818 34 12 26.4 11.4 4.11 2000 909 34.5 12.5 27.5 12.6 4.76 2200 1000 35 13 28.6 14.6 5.45 2400 1090 35.6 13.6 29.92 16 6.21 2600 1181 36.2 14.2 31.24 17.2 7.03 2800 1272 36.6 14.4 31.68 19 7.68 3000 1363 37 15 33 20.4 8.57 7.4 - 56 - H. 3-6: Đồ thị đặc tính của phanh Nhận xét kết quả thực nghiệm Dựa vào kết quả đo thực nghiệm ta thấy công suất và mômen của động cơ thay đổi phụ thuộc vào tốc độ và lưu lượng nước cấp vào phanh. Với cùng một tốc độ quay của động cơ nếu ta tăng hay giảm lượng nước cấp vào phanh dẫn tới công suất động cơ cũng tăng hay giảm theo nó. Với cùng một lưu lượng nước cấp vào phanh ta tăng hay giảm tốc độ động cơ dẫn tới công suất động cơ cũng tăng hay giảm theo nó. Tóm lại khả năng gây tải của động cơ phụ thuộc vào hai yếu tố: tốc độ động cơ và lưu lượng nước cấp vào phanh (mức nước trong phanh). Sau khi lắp bộ truyền trung gian ta thấy khả năng gây tải của phanh được cải thiện đáng kể. Van tải cấp nước vào phanh có thể mở tối đa 3 vòng. Đối với động cơ thực nghiệm 4CH có tại phòng thí nghiệm, van tải mở nử vòng ở tốc - 57 - độ động cơ nhỏ hơn 1500 (vòng/phút) thì động cơ có xu hướng bị quá tải, xịt khói đen, động cơ rung động mạnh có hiện tượng tự tháo bulông ở chân máy và một số bộ phận trên động cơ vì vấn đề an toàn cho nên quá trình thực nghiệm chỉ tiến hành ở mức tốc độ động cơ cao nhất là 1360 (vòng/phút) ứng với tốc độ quay của phanh là 3000 (vòng/phút) và giá trị mômen phanh đo được là 37 (ft-lb). Theo như Catalog của thiết bị đo yêu cầu lượng nước thoát ra khỏi phanh 1 gallon/1phút/20HP. Lượng nước vào phanh là 1 gallon = 3,7 lít trong 1 phút ứng với công suất động cơ 20 HP. Kết quả đo được là 7.4 lít nước thoát ra khỏi phanh trong vòng 1 phút ta được giá trị công suất Ne = 8.57 HP ứng với tốc độ của phanh là 3000 (vòng/phút). Như vậy ta thấy lượng nước thoát ra từ phanh là lớn so với yêu cầu. Để có thể đo được công suất lớn hơn cần phải giảm lượng nước thoát ra bằng cách sử dụng tiết lưu nhỏ hơn. - 58 - KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Kết luận: Trong ba tháng làm đề tài em đã cố gắng hết khả năng của mình để hoàn thành các yêu cầu trong đề tài: + Tìm hiểu được cấu tạo, nguyên lý hoạt động và sử dụng phanh DYNOmite 13 Dual Rotor để đo công suất động cơ + Phân tích lựa chọn giải pháp để thiết kế bộ truyền trung gian phù hợp với điều kiện hiện có của bộ môn + Đã chế tạo thành công bộ truyền tăng tốc cho động cơ, chế tạo bệ thử phục vụ cho quá trình thực nghiệm + Đã tiến hành thực nghiệm lấy số liệu thực tế từ động cơ 4CH. Đề xuất:. Đề tài của đã hoàn thành nhưng mới là bước đầu trong quá trình nghiên cứu sử dụng phanh và chỉ ở mức độ thử nghiệm. Tuy kết quả thực nghiệm chưa được chính xác do trên tay đòn lực của phanh tồn tại mômen dư Meo = 22 (ft-lb). Nhưng ta thấy rằng, đường đặc tính của phanh được xây dựng theo kết quả thực nghiệm phù hợp với đường đặc tính của phanh trong catalog chứng tỏ phanh đã hoạt động. Như vậy phương án sử dụng của chúng ta là hợp lý. Để quá trình thực nghiệm được nhanh và chính xác phanh cần có hệ thống cấp nước tuần hoàn, van điều khiển tải tự động, nên có động cơ mới để phục vụ cho quá trình khảo nghiệm. Bộ truyền động được thiết kế trên cơ sở xem xét khả năng chịu tải của trục dẫn bộ hút thu là 165 (foot-pound) ứng với tốc độ động cơ là 1760 (vòng/phút) tương ứng với công suất lớn nhất phanh đo được là 55 (HP). Nhưng trong quá trình kiểm nghiệm chưa xét đến hệ số tải trọng động nên khi sử dụng còn phụ thuộc vào tình hình thực tế. Tôi tin rằng chúng ta sẽ sử dụng được phanh thủy lực DYNOmite đo - 59 - Công suất động cơ một cách chính xác nếu được đầu tư thêm về nhân lực và kinh phí để nhập thêm các thiết bị phuc vụ cho quá trình thực nghiệm. - 60 - TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Phan Tuấn Long (2004), Nghiên cứu sử dụng thiết bị DYNOmite 13 Dual Rotor để xác định công suất động cơ đốt trong trung và cao tốc, Luận văn thạc sĩ, trường Đại học Nha Trang. 2. Phạm Hùng Thắng (1995), Hướng dẫn thiết kế đồ án môn học chi tiết máy, NXB Nông nghiệp, tp. HCM. 3. Tô Xuân Giáp, Vũ Hảo, Nguyễn Đắc Tam, Vũ Công Tuấn, Hà Văn Vui (1979-1980), Sổ tay thiết kế cơ khí tập 3, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. 4. Tô Xuân Giáp, Vũ Hảo, Nguyễn Đắc Tam, Vũ Công Tuấn, Hà Văn Vui (1979), Sổ tay thiết kế cơ khí tập 2, NXB khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. 5. Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB Đại học Quốc Gia TP HCM 6. Land & Sea (2005), DYNOmite Owner’s Manual