Tài liệu Đồ án tốt nghiệp: Khảo nghiệm động cơ D12 pdf

LINK DOWNLOAD MIỄN PHÍ TÀI LIỆU "Tài liệu Đồ án tốt nghiệp: Khảo nghiệm động cơ D12 pdf": http://123doc.vn/document/1036259-tai-lieu-do-an-tot-nghiep-khao-nghiem-dong-co-d12-pdf.htm

- 4 -
Xưởng khảo nghiệm động cơ đốt trong là nơi thực hiện những công việc
nghiên cứu động cơ. Nó là một bộ phận trong cơ cấu tổ chức của một cơ sở thiết kế,
chế tạo hoặc nghiên cứu động cơ. Quy mô xưởng thí nghiệm động cơ tuỳ thuộc vào
mục tiêu, tính chất và nội dung nghiên cứu cũng như khả năng tài chính của cơ sở
quản lý. Nói chung xưởng khảo nghiệm động cơ không thể tự thoả mãn đầy đủ về
nguồn nhân lực cũng như trang thiết bị mà phải hợp tác với các cơ sở chế tạo và các
phòng khảo nghiệm khác như :“ nhiên liệu, dầu bôi trơn, sức bền vật liệu, xưởng gia
công cơ khí.v.v…
Một xưởng khảo nghiệm động cơ đốt trong bao gồm các phòng khảo nghiệm
sau :
 Phòng khảo nghiệm chi tiết động cơ.
 Phòng khảo nghiệm hệ thống nhiên liệu.
 Phòng khảo nghiệm động cơ.
 Phòng khảo nghiệm chi tiết động cơ: là nơi tiến hành nghiên cứu các chi
tiết (hoặc cụm chi tiết) riêng lẻ của động cơ hoặc chuẩn bị chúng để nghiên cứu ở
phòng khảo nghiệm. Nội dung nghiên cứu ở đây bao gồm : “ thí nghiệm về sức bền,
tuổi bền các chi tiết trên các thiết bị giá tải, kiểm tra về các kích thước, độ
cứng,.v.v của các chi tiết so với thiết kế, phòng khảo nghiệm chi tiết động cơ cũng
là nơi đánh giá tình trạng các chi tiết tháo ra từ động cơ được nghiên cứu ở phòng
khảo nghiệm hoặc sau khi thử nghiệm thực tế. Phòng khảo nghiệm động cơ được
trang bị các thiết bị chuyên dùng để khảo nghiệm như : “ bơm dầu bôi trơn, bơm
nước làm mát, thiết bị cân bằng trục khuỷu.v.v….
Để thực hiện đầy đủ nội dung nghiên cứu, phòng khảo nghiệm chi tiết động
cơ phải vận dụng các trang thiết bị của phòng thí nghiệm khác như: “vật liệu học,
sức bền vật liệu”.
 Công việc nghiên cứu các bộ phận của hệ thống nhiên liệu: vòi phun,
bơm cao áp, bộ chế hoà khí, bộ điều tốc… được thực hiện tại phòng thí nghiệm.
Phòng khảo nghiệm về hệ thống nhiên liệu được trang bị các thiết bị cơ bản sau:
 Bàn khảo nghiệm bơm cao áp.

- 5 -
 Thiết bị khảo nghiệm bộ chế hoà khí.
 Các loại lưu lượng kế dùng để đo lưu lượng nhiên liệu và không khí.
 Phòng khảo nghiệm động cơ: là một bộ phận quan trọng của xưởng khảo
nghiệm động cơ. Nơi đây thực hiện khảo nghiệm trên các động cơ hoàn chỉnh, làm
việc ở các chế độ tải và các tốc độ quay khác nhau. Có thể tại phòng khảo nghiệm
động cơ có những nội dung nghiên cứu sau:
 Xây dựng các đường đặc tính của động cơ.
 Xác định thành phần khí thải.
 Nghiên cứu tính năng khởi động của động cơ.
 Xác định hệ số nạp và các hiệu suất của động cơ.
 Nghiên cứu độ ổn định của các chu trình công tác.
1.1.3.2. Tổng quát về phòng khảo nghiệm động cơ đốt trong.
Một phòng khảo nghiệm động cơ bao gồm những thành phần cơ bản sau:
 Động cơ được khảo nghiệm.
 Phanh động cơ (phụ tải).
 Các hệ thống phục vụ động cơ và phanh làm việc như:
 Hệ thống nhiên liệu.
 Dầu bôi trơn.
 Nước làm mát.
 Truyền động.
 Khởi động.
 Hệ thống điện.
 Hệ thống thông gió.
 Những thiết bị và dụng cụ đo
1.1.3.3. Các loại phanh động cơ.
Để khảo nghiệm động cơ trên bệ thử cần phải trang bị thiết bị gây tải và tiêu
thụ công suất do động cơ sinh ra. Thiết bị gây tải cho động cơ thường được gọi là
phanh động cơ, nhiệm vụ của phanh là tạo ra momen hãm gây tải cho động cơ và

- 6 -
cho phép đo được momen quay của động cơ, hoặc công suất của động cơ từ đó ta
tính được các thông số khác có liên quan.
Tuỳ theo mức độ thuận lợi của các loại phanh mà ta có thể sử dụng một
trong các loại phanh sau :
 Phanh cơ học.
 Phanh không khí.
 Phanh điện.
 Phanh thuỷ lực.
 Phanh tổng hợp
Phanh động cơ dùng trong khảo nghiệm động cơ đốt trong phải thoả mãn
các yêu cầu sau:
 Sai số cho phép 1,5% theo TCVN_1684_75.
 Thiết bị phanh có khả năng phanh động cơ trong phạm vi tải trọng và tốc
độ quay tương đối rộng.
 Quá trình phanh phải ổn định.
 Đảm bảo duy trì một chế độ, tốc độ cho trước trong trường hợp có sự
thay đổi tải trọng không lớn trong một thời gian ngắn.
 Bảo đảm đo được số vong quay và momen chính xác.
 Có thể chạy rà động cơ.
 Sử dụng được năng lượng do động cơ phát ra trong quá trình phanh.
 Có khả năng điều khiển từ xa.
1.1.3.4. Dụng cụ, thiết bị và các thông số cần đo khi thí nghiệm.
1. Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm.
Tất cả các dụng cụ và thiết bị dùng khi thí nghiệm phải đáp ứng đúng yêu
cầu cho kiểm tra định kỳ theo thủ tục quy định. Các dụng cụ và thiết bị được dùng
để thử nghiệm phục vụ cho đề tài của em sẽ được trình bày chi tiết ở chương 2.
2. Các thông số cần đo khi thí nghiệm.
 Công suất :
Phải được đo bằng phanh thuỷ lực hoặc phanh điện.

- 7 -
 Mô men :
Phải được đo bằng phanh thuỷ lực, phanh điện hoặc bằng xoắn kế. Hay được
tính toán bằng công thức theo công suất.
 Số vòng phút :
Phải được đo bằng các máy đo như máy phát đo tốc độ có ghi kết quả trên
màn hình huỳnh quang của máy phát hiện sóng ôxilôgrap.
 Áp suất và sự giảm áp suất :
Áp suất cực đại của chu trình và sự giảm áp suất phải được đo bằng áp kế cơ,
áp kế điện khí, áp kế điện hay áp kế cao áp.
Áp suất chỉ thị trung bình phải được xác định theo biểu đồ áp kế.
Áp suất không khí nạp vào và áp suất khí thải được đo trực tiếp bằng áp kế,
hay áp kế lò xo, áp kế chân không cấp chính xác 2,5 trở lên.
Áp suất khí quyển được đo bằng nhiệt kế.
 Nhiệt độ :
Nhiệt độ khí thải ở ống xả và nhiệt độ khí thải trước và sau tuabin (đối với
động cơ diesel tăng áp) phải được đo bằng cặp nhiệt kế đồng bộ với các milivôn kế
với cấp chính xác 2,5 trở lên, hay nhiệt kế thủy ngân cấp chính xác 2,5 trở lên.
Nhiệt độ ở các hệ thống làm mát và dầu được đo bằng đồng hồ nhiệt cấp
chính xác 2,5 trở lên hay nhiệt kế thuỷ ngân, nhiệt kế điện trở có cấp chính xác 2.
 Lượng tiêu hao nhiên liệu :
Tiêu hao nhiên liệu giờ được xác định bằng phương pháp cân hoặc thể tích
với sai số cho phép ±0,5% .
Tiêu hao dầu nhờn giờ được xác định bằng phương pháp cân hoặc thể tích.
Sai số đo cho phép ±0,5% , đối với động cơ diesel có lượng tiêu hao dầu đến 5kg/h
thì cho sai số đo là ±10% .
Lượng nước qua động cơ diesel được xác định nhờ lưu lượng kế hoặc ống
thắt tiêu chuẩn.
 Độ ẩm :
Để đo độ ẩm tương đối của không khí phải sử dụng ẩm kế.

- 8 -
1.1.3.5. Chuẩn bị cho khảo nghiệm động cơ.
Động cơ diesel khảo nghiệm phải qua quá trình chạy rà, điều chỉnh và chúng
phải có chứng từ phù hợp.
Thiết bị thí nghiệm để làm bệ thử khi thí nghiệm không được thay đổi những
đặc tính riêng của nó trong suốt quá trình khảo nghiệm.
Vị trí đo nhiệt độ trong ống xả chung đối với diesel không tăng áp và tăng áp
cơ khí, được quy định khoảng cách không nhỏ hơn 5 lần đường kính của ống xả kể
từ chỗ nối mặt bích của ống xả, còn nhiệt độ trong các ống xả của các xylanh thì đo
ở vị trí mà bản thiết kế cho phép, độ sâu đặt dụng dụng cụ đo phải từ 2/3 đến 3/4
đường kính ống xả.
Những dụng cụ đo nhiệt độ và độ ẩm không khí môi trường phải được bố trí
cách xa miệng ống nạp với khoảng cách 1,5m và được bảo vệ tránh các luồng
không khí và bức xạ nhiệt.
Ống thu thanh để đo tiếng ồn của động cơ được đặt cách bề mặt của động cơ
0,5m trên mặt phẳng ngang ở nơi phát ra tiếng động cực đại hoặc nơi trung tâm
trong trường âm đều, nhưng không thấp hơn 1m so với nền nhà.
Số lượng và các vị trí đo, được quy định phù hợp với kiểu loại và kích thước
của động cơ. số lượng các điểm đo không được nhỏ hơn 4.
1.1.3.6. Tiến hành khảo nghiệm động cơ.
 Tiến hành khảo nghiệm bao gồm :
 Thử tính chất khởi động.
 Thử các chế độ làm việc.
 Kiểm tra hệ thống số vòng quay.
 Kiểm tra hệ thống điều chỉnh nhiệt độ.
 Kiểm tra hệ thống điều khiển tự động.
 Kiểm tra hệ thống tín hiệu an toàn.
 Kiểm tra bộ đảo chiều.
 Tháo động cơ và đo đạc các chi tiết.
 Kiểm tra sự làm việc của động cơ sau khi lắp ráp và xem xét.

- 9 -
 Thử động cơ điesel với hệ thống điều khiển tự động từ xa cũng như cụm
diesel máy phát điện với hệ thống điều khiển tự độngphải tiến hành trong quá trình
làm việc của các hệ thống điều khiển tự động và điều chỉnh.
 Đo áp suất nén (để so sánh giữa các xilanh) cần được tiến hành khi động
cơ làm việc ở phụ tải lớn nhất ( trừ trường hợp quá tải của động cơ diesel), cắt nhiên
liệu một trong các xilanh hay ở trường hợp chạy không tải, hay ở số vòng quay nhỏ
nhất có phụ tải.
 Trên các biểu đồ chỉ thị của diesel phải được chỉ rõ thời gian đo, số thứ
tự của xilanh, tỷ lệ của lò xo, phụ tải, số vòng quay và phụ tải.
 Thử các tính chất khởi động phải tiến hành bắt đầu từ trạng thái lạnh của
diesel, nghĩa là nhiệt độ của dầu, nước bằng nhiệt độ môi trường nhưng không thấp
hơn 8
o
C.
 Thử các diesel dùng để chạy máy phát điện phải tiến hành khi bộ điều
chỉnh đã được chỉnh ở vị trí chuẩn.
 Kiểm tra hệ thống điều chỉnh số vòng quay phải tiến hành phù hợp với
các yêu cầu của tiêu chuẩn hay các điều kiện kỹ thuật đã được xét duyệt theo thủ tục
quy định.
 Thử hệ thống tự động của các cụm diesel máy phát điện phải được tiến
hành với khối lượng tương ứng với mức tự động hoá đã lựa chọn.
 Đo mức độ chung của âm và ghi lại thành phần quang phổ của nó phải
được tiến hành khi động cơ làm việc ở chế độ định mức với thiết bị của hệ thống
giảm âm của đường vào đường ra, bộ phận làm sạch không khí và đường ống khí
thải.
 Nếu thời gian thử lâu hơn 8 giờ thì áp suất khí quyển và độ ẩm tương đối
cứ sau 8 giờ phải đo lại.
 Các thông số ở các chế độ làm việc phải được ghi lại ở trạng thái nhiệt ổn
định của diesel.
 Khi bắt buộc phải ngừng thử, vấn đề tiếp tục thử sẽ được quyết định tuỳ
theo các nguyên nhân khi khảo nghiệm động cơ.

- 10 -

 Quá trình khảo nghiệm phải xác định :
 Áp suất không khí, nhiệt độ, độ ẩm tương đối của môi trường không khí
nơi thử.
 Áp suất và nhiệt độ của khí vào tuabin khí ở các động cơ diesel tăng áp.
 Sự đối áp suất và nhiệt độ khí trong ống xả.
 Nhiệt độ khí thải.
 Áp suất không khí và nhiệt độ ở động cơ diesel tăng áp khi có bộ phận
làm mát ( trước và sau khi làm mát).
 Nhiệt độ trong hệ thống làm mát, trong đó nhiệt độ ở các xilanh trong các
lỗ thoát từ nắp và ccác piston khi có bộ nhiệt kế.
 Áp suất và nhiệt độ trong hệ thống bôi trơn.
 Áp suất và nhiệt độ của nhiên liệu.
 Áp suất nén và áp suất cực đại của chu trình.
 Sự giảm áp ở cácte.
 Công suất hoặc mômen xoắn.
 Số vòng phút của động cơ và tuabin máy nén khí.
 Số vòng phút ổn định nhỏ nhất không tải hoặc dưới mức toàn tải.
 Khởi động.
 Sự hoạt động của hệ thống tín hiệu an toàn và bảo vệ.
 Sự hoạt động của hệ thống điều khiển tự động
 Công suất có ích trung bình, áp suất có ích trung bình.
 Tiêu hao nhiên liệu giờ và suất tiêu hao nhiên liệu riêng.
 Ở các giai đoạn với khoảng thời gian đến 2 giờ, số lần đo không được ít
hơn 2, ở các giai đoạn với khoảng thời gian ngắn hơn 1 giờ, cho phép một lần đo. ở
khoảng thời gian của các giai đoạn từ 2 giờ trở lên, cứ sau 2 giờ phải đo lại và số lần
đo từ 3 lần trở lên.
 Ngoài ra còn phải xác định các thông số sau :
 Thời gian khởi động, số lần khởi động.

- 11 -

 Áp suất nhỏ nhất đảm bảo để khởi động động cơ.
 Tiêu hao không khí cần cho một lần khởi động.
 Áp suất nước trong hệ thống làm mát.
 Mức ồn và độ rung.
 Áp suất của không khí vào.
1.1.3.7. Kết thúc khảo nghiệm động cơ.
Thu thập các số liệu và xử lý theo các công thức tính toán ( nếu thông số nào
không đo được khi tiên hành khảo nghiệm).
Lập bảng và xây dựng các đồ thị, đường đặc tính của động cơ.
Kiểm tra tính năng kỹ thuật và tính năng kinh tế từ các số liệu đã xác định ở
trên.
Rút ra các kết luận và đánh giá động cơ.
1.2. TỔNG QUAN VỀ TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ.
1.2.1. Định nghĩa và các thông số về tính năng kỹ thuật của động cơ.
1.2.1.1. Định nghĩa về tính năng kỹ thuật của động cơ.
Tính năng kỹ thuật của động cơ là thuật ngữ dùng để biểu đạt mức độ và hiệu
quả thực hiện chức năng của động cơ.
1.2.1.2. Các thông số về tính năng kỹ thuật của động cơ.
Thông số tính năng kỹ thuật của động cơ là các đại lượng biểu đạt mức độ
và hiệu quả làm việc của động cơ. Và có thể định lượng tính năng kỹ thuật của động
cơ đốt trong bằng ba nhóm thông số sau đây : “ tốc độ của động cơ, tải của động cơ
và hiệu suất của động cơ ”.
1.2.2. Khái niệm các thông số về tính năng kỹ thuật của động cơ.
1.2.2.1. Khái niệm thông số về tính năng kỹ thuật của động cơ đốt trong.
Thông số tính năng kỹ thuật của động cơ là những đại lượng đo được khi
động cơ làm việc ở điều kiện cụ thể. Nó biểu hiện ở tốc độ, tải, và hiệu suất của
động cơ.

- 12 -

Thông số kỹ thuật của động cơ thể hiện chất lượng làm việc của động cơ
mang lại. Và các thông số làm việc này luôn luôn thay đổi theo đặc điểm khai thác
vận hành.
1.2.2.2. Tốc độ của động cơ.
Tốc độ quay ( n ).
Là số vòng quay của trục khuỷu trong một đơn vị thời gian. Đơn vị thường
dùng là vòng/phút, viết tắt là [ vg/ph ] hoặc [ rpm ].
Tốc độ quay của động cơ đốt trong thường thay đỏi trong quá trình động cơ
hoạt động tuỳ thuộc vào điều kiện làm việc hoặc yêu cầu của người vận hành động
cơ.
Cần phân biệt một số khái niệm tốc độ quay sau đây :
 Tốc độ quay danh nghĩa ( n
n
) :Là tốc độ quay do nhà chế tạo định ra và
là cơ sở để xác định công suất danh nghĩa, để tính toán các kích thước cơ bản của
động cơ và để lựa chọn chế dộ làm việc hợp lý.v.v
 Tốc độ quay cực đại ( n
max
): Là tốc độ quay lớn nhất mà nhà chế tạo cho
phép sử dụng trong một khoảng thời gian xác định mà động cơ không bị quá tải.
 Tốc độ quay cực tiểu ( n
min
): Là tốc độ quay nhỏ nhất, tại đó động cơ vẫn
có thể hoạt động ổn định.
 Tốc độ quay ứng với công suất cực đại ( n
N
): Là tốc độ quay được xác
định tại thời điểm ứng với công suất động cơ phát ra đạt cực đại.
 Tốc độ quay ứng với momen quay cực đại ( n
M
): Là tốc độ quay được
xác định tại thời điểm ứng với momen quay đạt cực đại do động cơ phát ra.
 Tốc độ quay ứng với suất tiêu thụ nhiên liệu nhỏ nhất ( n
g
): Là tốc độ
quay được xác định tại thời điểm động cơ tiêu thụ nhiên liệu nhỏ nhất.
 Tốc độ quay khởi động ( n
k
): Là tốc độ quay nhỏ nhất, tại đó có thể khởi
động được động cơ.
 Tốc độ quay sử dụng ( n
s
): Là tốc độ quay được người thiết kế tổ hợp
động cơ, máy công tác khuyến cáo sử dụng để vừa phát huy hết tính năng của động
cơ vừa đảm bảo độ tin cậy và tuổi bền cần thiết.

- 13 -

1.2.2.3. Vận tốc trung bình của piston ( C
m
).
30
.nS
Cm  (1.1)
Trong đó : - C
m
:Vận tốc trung bình của piston, [ m/s ].
- S : Hành trình của piston, [ m ].
- n : Tốc độ quay của động cơ, [ rpm ].
Tốc độ là thông số tính năng đánh giá số chu trình công tác được thực hiện
trong một đơn vị thời gian và đặc trưng cho “tính cao tốc” của động cơ, trong đó
bao hàm hàng loạt tính chất vận hành, như cường độ làm việc, cường độ hao mòn
các bề mặt ma sát, phụ tải cơ và phụ tải nhiệt, v.v
Căn cứ vào tốc độ, động cơ đốt trong được phân thành : “động cơ thấp tốc,
động cơ trung tốc và động cơ cao tốc’’, cả tốc dộ quay (n) và vận tốc trung bình đều
được dùng làm tiêu chí để đánh giá tính cao tốc.
1.2.2.4. Tải của động cơ.
Tải là đại lượng đặc trưng cho số cơ năng mà động cơ phát ra trong một chu
trình công tác hoặc trong một dơn vị thời gian. Các đại lượng dùng để đánh giá tải
của động cơ đốt trong bao gồm : “ áp suất trung bình, công suất, momen quay ”.
1. Áp suất trung bình của chu trình.
Áp suất trung bình của chu trình là đại lượng được xác định bằng tỷ số giữa
công sinh ra trong một chu trình ( gọi tắt là công chu trình) và dung tích công tác
của xy lanh.

s
ct
tb
V
W
P 
(1.2)
 Tuỳ thuộc vào công của chu trình được xác định như thế nào, có thể
phân biệt :
 Áp suất lý thuyết trung bình :
s
t
t
V
W
P  (1.3)
 Áp suất chỉ thị trung bình :