chọn động cơ diesel và thiết kế lắp đặt với phanh e4 phục vụ giảng dạy về khảo nghiệm động cơ ở trường đại học thủy sản

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY SẢN
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC TÀU THUYỀN




LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP



CHỌN ĐỘNG CƠ DIESEL VÀ
THIẾT KẾ LẮP ĐẶT VỚI PHANH E4
PHỤC VỤ GIẢNG DẠY VỀ KHẢO
NGHIỆM ĐỘNG CƠ Ở TRƯỜNG
ĐẠI HỌC THỦY SẢN

Nha Trang, 2006

Thầy hướng dẫn : PGS.TS.Dương Đình Đối
Sinh viên thực hiện : Trần Văn Hưng
Lớp : CK43- DLTT
Ngành

: Đ
ộng lực t
àu thuy
ền

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

MỤC LỤC
Trang
LỜI NÓI ĐẦU
Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHẢO NGHIỆM ĐỘNG CƠ……1
1.1. KHÁI QUÁT………………………………………………………… … 1
1.2. CÁC THIẾT BỊ KHẢO NGHIỆM ĐỘNG CƠ………………………….2
1.2.1. Thiết bị đo công suất………………………… …………………… 2
1.2.2. Thiết bị đo lượng tiêu hao nhiên liệu………………………………….6
1.2.3. Các thiết bị đo khác……………………………………………… ….8
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO NGHIỆM ĐỘNG CƠ………………….8
1.3.1 Phương pháp cân bằng lực…………………………………………….8
1.3.2 Phương pháp không cân bằng lực…………………………………… 11
1.4. PHANH THỦY LỰC E4 Ở TRƯỞNG ĐẠI HỌC THỦY SẢN……….13

1.4.1. Cấu tạo phanh thủy lực E4………………………………………… 14
1.4.2. Nguyên lý làm việc của phanh thủy lực E4………………………….21
1.4.3. Xác định công suất của động cơ bằng phanh E4…………………….22
1.4.4. Ưu nhược điểm của phanh………………………………………… 22
Chương 2: LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ KHẢO NGHIỆM………………….23
2.1. ĐẶC VẤN ĐỀ…………………………………………………………….23
2.2. CHỌN ĐỘNG CƠ KHẢO NGHIỆM………………………………… 23
2.2.1. Sơ lược về động cơ Diesel được chọn……………………………….23
2.2.2. Các thông số kỹ thuật của động cơ………………………………… 24
2.2.3. Bảng đặc tính động cơ……………………………………………….24
Chương 3: THIẾT KẾ LẮP ĐẶT TỔ PHANH E4 – ĐỘNG CƠ……… 26
3.1. ĐIỀU KIỆN HIỆN CÓ VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN LẮP ĐẶT……… 26
3.1.1. Phòng thí nghiệm…………………………………………………….26
3.1.2. Phanh thủy lực E4……………………………………………………27
3.1.3. Động cơ Diesel…………………………………………………… 27
3.1.4. Các hệ thống đường ống và các thiết bị khác……………………… 27
3.1.5. Chọn phương n…………………………………………………… 29
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

3.1.6. Phương án lắp đặt sơ ộ…………………………………………… 31
3.1.7. Phương án bố trí cụ thể………………………………………………31
3.2. THIẾT KẾ MÓNG……………………………………………………….33
3.2.1. Khái niệm……………………………………………………………33
3.2.2. Thiết kế móng của động cơ DS320R……………………………… 33
3.2.3. Thiết kế móng của phanh E4……………………………………… 45
3.2.4. Kết luận………………………………………………………………55
3.2.5. Tính toán trục nối………………………………………………… 55
Chương 4: QUY TRÌNH KHẢO NGHIỆM ĐỘNG CƠ………………….60
4.1. CÁC YÊU CẦU CHUNG KHI KHẢO NGHIỆM…………………… 60
4.1.1. Trước khi khảo nghiệm 60

4.1.2. Khi khảo nghiệm 60
4.1.3. Kết thúc khảo nghiệm 61
4.2. NỘI DUNG CHUẨN BỊ KHẢO NGHIỆM 61
4.3. KHẢO NGHIỆM VÀ XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶT TÍNH 61
4.3.1. Khảo nghiệm và xây dựng đường đặt tính ngoài 61
4.3.2. Khảo nghiệm và xây dựng đường đặt tính tải 65
4.4. BẢO DƯỠNG KỸ THUẬT KHI HIỆU CHỈNH PHANH 66
4.4.1. Kiểm tra và bảo dưỡng kỹ thuật 66
4.4.2. Kiểm tra hiệu chỉnh cơ cấu phanh 67
KẾT LUẬN 68








PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Lòi nói đầu
Hiện nay dưới sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật thì việc nghiên
cứu về động cơ diesel cũng như tìm hiểu và hoàn thiện về nó là một vấn đề cần
thiết. Trong thiết kế, chế tạo và sử dụng việc xác định công sất của động cơ nhằm sử
dụng động cơ có hiệu quả, đồng thời đưa ra những kiến nghị để đảm bảo cho việc
chế tạo động cơ ngày càng hoàn thiện hơn. Để đáp ứng nhu cầu phát triển đó trường
đại học Thủy sản Nha Trang đã và đang xây dựng và phát triển phòng khảo nghiệm
động cơ nhằm phục vụ giảng dạy cho sinh viên. Khảo nghiệm động cơ không những
phục vụ giảng dạy trong trường mà còn giúp đánh giá động cơ, khuyến cáo việc
nhập và sử dụng động hợp lý trong nghề cá nước ta hiện nay.

Để đáp ứng nhu cầu phát triển đó tôi nhà trường và ban chủ nhiệm khoa cơ khí
giao thực hiện đồ án tốt nghiệp: “Chọn động cơ Diesel và thiết kế lắp đặt với phanh
E4 phục vụ giảng dạy về khảo nghiệm động cơ ở Đại học Thủy sản”. Ngoài phần
mở đầu và kết luận, nội dung đồ án được trình bày qua 3 chương:
Chương 1: Giới thiệu chung về khảo nghiệm động cơ.
Chương 2: Lựa chọn động cơ khảo nghiệm.
Chương 3: Thiết kế lắp đặt tổ phanh E4 và động cơ.
Chương 4: Quy trình khảo nghiệm động cơ.
Do còn nhiều khó khăn và hạn chế, nên không tránh khỏi những thiếu sót nhất
định trong qúa trình thực hiện đồ án. Vì vậy tôi rất mong sự đóng góp và xây dựng ý
kiến của các thầy cùng các bạn để nội dung đồ án được hoàn thiện hơn.
Nhân đây tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành các thầy: PGS.TS. Dương Đình
Đối, thầy Phan Thanh Dược, các thầy ở bộ môn động lực khoa cơ khí và ban chủ
nhiệm khoa cơ khí đã dày công giúp đỡ tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Nha Trang, ngày 19 tháng 06 năm 2006
Sinh viên thực hiện

Trần Văn Hưng

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


Chương 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHẢO NGHIỆM ĐỘNG CƠ

1.1. KHÁI QUÁT.
Ngày nay, động cơ Diesel là một loại thiết bị động lực chủ yếu được sử dụng rộng
rãi trong mọi lĩnh vực: Nông nghiệp, Công nghiệp, Ngư nghiệp, Lâm nghiệp, Giao
thông vận tải, Quốc phòng… Song chúng điều có những thông số đặc trưng cho chu
trình công tác (áp suất chỉ thị trung bình, công suất chỉ thị, hiệu suất chỉ thị…) và

các thông số đặc trưng cho sự làm việc của động cơ (áp suất có ích trung bình, công
suất có ích, suất tiêu hao nhiên liệu…) Trong thiết kế, chế tạo cũng như trong sử
dụng việc xác định công suất cũng như các thông số khác của động cơ là một vấn đề
cần thiết, nhằm góp phần sử dụng động cơ có hiệu quả kinh tế cao nhất trong điều
kiện cho phép cũng như đưa ra những kiến nghị đãm bảo cho việc chế tạo và sữa
chửa động cơ được tố hơn.
v Trong các thông số của động cơ Diesel thì công suất là thông số quan trọng,
đánh giá trực tiếp về tính năng của động cơ. Vì vậy việc xác định công suất cho các
động cơ nhằm mục đích:
Ø Kiểm nghiệm động cơ trước khi xuất xưởng (nhằm kiểm tra động cơ sau
khi thiết kế, chế tạo có đạt được những chỉ tiêu đề ra không).
Ø Kiểm nghiệm động cơ sau khi sữa chửa lớn.
Ø Khi động cơ đang hoạt động có nhu cầu kiểm nghiệm (chẳng hạn kiểm tra
suất tiêu hao nhiên liệu để kịp thời điều chỉnh nhằm tiết kiệm nhiên liệu…).
Ø Tổ chức khai thác động cơ hợp lý, an toàn và tin cậy.
Ø Giúp quản lý các phương tiện khác.
v Việc khảo nghiệm động cơ có ý nghĩa rất quan trọng trong sử dụng, sữa chửa
động cơ và trong nghiên cứu, thiết kế, chế tạo.
Ø Khi biết được công suất của động cơ thì ta có thể xem xét đánh giá chế độ
hoạt động của động cơ, đảm bảo cho việc khai thác hợp lý, an toàn và tin cậy, có lợi
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

về mặt kinh tế. Vì vậy, đối với người sử dụng, việc xác định công suất có ý nghĩa to
lớn về mặt kinh tế lẫn kỹ thuật.
Ø Trong nghiên cứu, thiết kế và chế tạo, việc xác định công suất động
cơ có ý nghĩa trong đánh giá mức độ hoàn thiện của chu trình công tác về hiệu
suất và các yếu tố liên quan đến chất lượng tổ chức, sắp xếp quá trình công tác
cũng như về sự hoàn thiện về mặt kết cấu của động cơ.
1.2. CÁC THIẾT BỊ KHẢO NGHIỆM ĐỘNG CƠ.
Trong quá trình khảo nghiệm động cơ, trong điều kiện cho phép thường người ta

chỉ khảo nghiệm hai thông số: công suất và suất tiêu hao nhiên liệu.
1.2.1. Thiết bị đo công suất.
1.2.1.1. Phanh cơ khí.
· Cấu tạo











1: Trục động cơ. 4: Má phanh
2: Puly 5: Bu lông điều chỉnh trục phanh
3: Tấm ma sát 6: Thiết bị cân lực
· Nguyên lý hoạt động.
Phanh làm việc dựa trên sự cân bằng về trị số giữa mômen cân bằng do má phanh
quay tròn với mômen ma sát.
Mcb = Mms + Mx
l
H .1-1. Cấu tạo phanh cơ khí kiểu ma sát
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Trong đ ó: Mx = Mcb = P. l
V ới: P- trị số l ực lấy trên thiết bị cân lực.
l- cánh tay đòn được gá chặt trên phanh
Ta có công suất của động cơ:

N
e
=
75.30
nPl
p
(HP)
· Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng.
Phanh cơ khí là loại phanh ra đời sớm nhất, có kết cấu đơn giản, dễ sử dụng và có
độ chính xác cao. Tuy nhiên nó làm việc không ổn định, khó điều chỉnh do lượng
nhiệt phát ra lớn. Loại phanh này chỉ đo được dải công suất hẹp, nên ít được sử
dụng.
1.2.1.2. Phanh thủy lực.
· Cấu tạo.
Phanh thủy lực là loại phanh được dùng phổ biến hiện nay. Chúng rất đa dạng
về kết cấu với các loại chính sau:
- Phanh thủy lực kiểu đĩa.
- Phanh thủy lực kiểu cánh
- Phanh thủy lực kiểu buồng
- Phanh thủy lực kiểu chốt.
- Phanh thủy lực kiểu màng.
- Phanh thủy lực kiểu thể tích.
Song chúng điều có cấu tạo như sau: bao gồm rôto, stato, bánh công tác thiết bị
cân lực và hệ thống cấp nước. Stato được đặt trên một gối đỡ phụ có thể dao động tự
do quanh trục. Rôto được gắn liền với trục động cơ. Trên rôto có gắn các đĩa ( cánh
chốt…). Cấu tạo được thể hiện rỏ trong hình.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

H. 1-2: Sơ đồ cấu tạo Phanh thủy lực
1. Đế 2. Van xả 3. Bánh công tác.

4. Ổ lăn 5. Roto 6. Đường nước vào
Dưới đây là một số thông số của các loại phanh thủy lực:
STT Kiểu phanh Công suất (HP) Số vòng quay (v/ph) Độ chính xác (%)
1 Đĩa thẳng 15000 500-600 0,1-0,2
2 Đĩa đục lỗ 10000 15000 0,1-0,2
3 Đĩa nghiêng 70000 200-400 0,1-0,2
4 Cánh thẳng 300 150-2000 0,5-1,0
5 Chốt 250-26000 600-6000 0,2-1,0
6 Rôto xẽ rảnh 2500 2500-8000 0,1-0,2
7 Màng Đến 100 Đến 40000 0,1-0,2
8 Thể tích Đến 100 Đến 3000 0,5-1,0

· Nguyên lý làm việc.
Tùy theo lượng nước, kết cấu của phanh mà có mức độ tải khác nhau. Khi không
có nước thì rôto của phanh chạy không, động cơ chạy không tải. Khi có nước rôto
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

quay tạo lực mômen thông qua môi trường nước sẽ làm cho vỏ stato quay (do ma sát
gữa nước và rôto).
Người ta gắn trên stato một cánh tay đòn lực để giử cho vỏ stato đứng yên, phía
đuôi tay đòn có gắn với một thiết bị cân lực. Thiết bị cân lực nhận được một mômen
cân bằng, cân bằng với mômen ma sát thủy động tác dụng lên phanh thủy lực.
Chất lỏng dùng trong phanh thường là nước vì: nước có nhiệt dung lớn, có độ
nhớt ít phụ thuộc vào nhiệt độ. Do năng lượng nhận được từ phanh thủy lực chuyển
thành nhiệt và làm nóng chất lỏng nên ta có thể tính toán được công suất tiêu hao
của phanh:
M
f
= G
n

. C.(T
r
– T
v
)
Trong đó:
M
f
- công suất tiêu hao trong phanh thủy lực.
G
n
- lượng nước cần thiết cho phanh làm việc.
T
r
,T
v
- nhiệt độ nước tại cửa vào và cửa ra của phanh.
Do đó công suất cần đo sẽ bằng công suất trên lực kế cộng với công suất tiêu hao
trong phanh thủy lực.
M
đ
= G
n
. C.(T
r
– T
v
)
· Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng.
Đây là loại phanh có kết cấu đơn giản, hoạt động tin cậy, chăm sóc đơn giản,

có thể đo được dải công suất lớn từ vài mã lực đến hàng chục ngàn mã lực. Do đó
nó được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên loại phanh này không có thể sử dụng năng
lượng do động cơ sinh ra, có mômen quán tính lớn.
1.2.1.3. Phanh điện.
Loại phanh này có ưu điểm là có thể làm ở chế độ máy phát và ở chế độ động cơ.
Nó có thể khởi động động cơ, chạy rà nguội và xác định tổn thất cơ khí của động cơ
ở chế độ động cơ. Còn ở chế độ máy phát nó sinh ra mômen hãm và dòng điện. Do
đó nó được sử dụng rộng rãi trong khảo nghiệm.
Tùy theo cấu tạo mà có thể chia ra các loại phanh sau:
- Phanh điện dòng điện xoáy.
- Phanh điện dòng điện một chiều.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

- Phanh điện dòng điện xoay chiều.
1.2.2. Thiết bị đo lượng tiêu hao nhiên liệu.
Ta cần xác định lượng nhiên liệu tiêu hao trong quá trình khảo nghiệm nhằm xác
định lượng tiêu hao nhiên liệu trong giờ, suất tiêu hao nhiên liệu…Từ đó đánh giá
tính tiết kiệm của động cơ và chọn nhiên liệu cho động cơ hợp lý hơn.
Thiết bị đo lượng nhiên liệu rất đa dạng, ở đây chỉ trình bày một vài phương pháp
đo thông dụng.
1.2.2.1. Phương pháp đo thể tích.
Người ta dùng một bình thủy tinh gồm 3 phần thông nhau có thể tích là V
1
, V
2
,
V
3
nối thông với nhau bằng rảnh hẹp. Trên bình có khắc vạch chia để đo, và có gắn
một van 3 ngã.

Khi ở vị trí I- nhiên liệu đến thẳng động cơ mà không qua bình, vị trí II- nhiên
liệu vừa vào động cơ vừa vào bình, vị trí III- nhiên liệu từ bình đo đến động cơ. Khi
đo ta để van ở vị trí III và tính thời gian.
G
nl
=
nl
V
rt
.
.6.3
D
(kg/h)
Với: ∆V - thể tích nhiên liệu tiêu thụ trong một lần đo (cm
3
).
t - thời gian một lần đo (s).
r
nl
- khối lượng riêng của nhiên liệu (g/ cm
3
)
H. 1-3:Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu bằng phương pháp thể tích
1. Thùng nhiên liệu 2. Van 3 ngã 3. Bình đo
1.2.2.2. Phương pháp đo trọng lượng.
Phương pháp này cũng giống như phương pháp đo thể tích, song ở đây lượng
nhiên liệu được đo xác định bằng cách cân.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

H. 1-4: Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu bằng phương pháp trọng lượng.
1. thùng nhiên liệu, 2. cân, 3. bình chứa nhiên liệu, 4. van 3 ngả

Lượng nhiên liệu tiêu hao trong một giờ được xác định theo biểu thức:
G
nl
=
t
G
D
.6.3
(kg/h)
Trong đó:
∆G - Trọng lượng nhiên liệu tiêu hao trong một lần đo (gam).

t - thời gian ứng với lượng nhiên liệu tiêu thụ được đo (s).
1.2.3. Các thiết bị đo khác.
- Đồng hồ điện tử.
- Tốc độ kế điện tử.
- Nhiệt kế các loại.
- Áp kế các loại và ẩm kế.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

- Thiết bị đo khói.
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO NGHIỆM ĐỘNG CƠ.
1.3.1 Phương pháp cân bằng lực.
Thiết bị đo công suất của động cơ loại cân bằng gồm có hai phần: thiết bị gây tải
và thiết bị gây lực, hai phần này độc lập với nhau. Thực chất là người ta tác dụng lên
thân phanh một lực cân bằng với lực làm quay thân thiết bị. Người ta đo lực tác
dụng lên thân bằng một thiết bị cân lực. Đây là phương pháp sử dụng chủ yếu trên
các bệ thử. Tính toán công suất theo công thức sau:
N
e
=
30
.n
p
(M
x

±
M
ms
+ M
f

)
=
30
.n
p
(P.l
±
M
ms
+ M
f
)
Trong đó:
M
x
- mômen xoắn thu được qua thiết bị đo (KN.m, KG.m).
n - tốc độ quay của động cơ (v/ph).
P - lực thu được trên thiết bị đo (KN, KG).
l - cánh tay đòn trên thiết bị gây tải (m).
M
ms
- mômen ma sát cuat thiết bị đo ở các gối trục.
M
f
- mômen tổ hao trên thiết bị gây tải.
Người ta đưa giá trị M
ms
và

M

f
vào trị số sai số của phép đo. Tùy theo từng thiết
bị mà các giá trị của M
ms
và

M
f
sẽ khác nhau.
Sau đây là một số phương pháp đo công suất bằng phương pháp cân bằng lực:
1.3.1.1. Phương pháp cân bằng lực kiểu cơ học.
Phương pháp cân bằng này hoàn toàn bằng cơ học nên độ chính xác thấp, độ nhạy
tinh chỉnh kém, song dễ diều khiển dễ sử dụng.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

H. 1-5 Cơ cấu cân bằng kiểu con lắc
1. Giá 6. Ống lót 11. Giá đỡ
2. Cần nối 7. bánh răng 12. Bộ giảm chấn
3. Trục lệch tâm 8. Quạt răng 13.Mặt đồng hồ lực
4, Trục bánh răng 9. Cầu nối của đối trọng
5. Kim của đồng hồ đo lực 10. Đối trọng
1.3.1.2. Phương pháp cân bằng lực kiểu thủy lực và khí nén.
Nguyên tắc đo là biến đổi lực cần đo thành áp suất của chất lỏng hay chất khí, lúc
đó áp kế sẽ đo.
Cấu tạo gồm : một cặp piston, xylanh có khả năng đo được lực từ xa với một giá
trị lực lớn bất kỳ. Lực cần đo khi tác dụng vào piston sẽ gây ra áp lực trên chất lỏng
có mối quan hệ:
F = p. S
h

Khi mà S
h
= const thì p và F tỷ lệ với nhau. Lúc đó đo được F thì có p.
T ùy theo S
h
mà người ta chia thiết bị ra các nhóm sau:
§ Lực kế kiểu chất lỏng tĩnh.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

§ Lực kế kiểu chất lỏng hay chất khí có bộ phận truyền dẫn
§ Lực kế kiểu bù
Ưu điểm của loại cân thủy lực là đo được phạm vi lớn, nhưng nhược điểm
là độ chính xác của nó phụ thuộc vào nhiệt độ và tính chất của chất lỏng.
1.3.1.3. Phương pháp cân bằng kiểu cơ điện.
H. 1-6 Sơ đồ cơ cấu cân bằng kiểu cơ điện.
1. Máy phát tốc 2.Stato của phanh
3.Cầu nối 4.Cần bảy
5.Vỏ của cầu truyền lực 6.Con chạy
7.Cuộn dây biến trở 8.Đồng hồ đo công suất
9.Cáp treo 10.Lò xo lực 11. Đế lò xo.
1.3.2 Phương pháp không cân bằng lực.
Đặc điểm chung của thiết bị đo này là:
- Động cơ làm quay rôto của thiết bị, thân thiết bị đứng yên, thiết bị này cho ta
các thông số trên đồng hồ đo (vôn kế, ampe kế, áp kế…) từ đó tính ra công suất của
động cơ.
- Không có thiết bị cân lực kèm theo.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Phương pháp này dùng chủ yếu trong các loại động cơ nhỏ của tàu cá.

1.3.2.1. Động cơ lai máy phát điện.
Khi trục rôto của máy phát nối với trục động cơ, lúc mà động cơ quay thì rôto
quay quanh stato làm trong stato xuất hiện một từ trường. Nó làm xuất hiện xuất
điện động trong các đầu dây, lúc đó sẽ có một dòng điện xuất hiện khi mạch ngoài
kín.
Các thông số của nó tùy theo loại máy phát mà sử dụng thiết bị phù hợp. Máy
phát xoay chiều có công suất được tính:

h
ff
d
e
I
U
N
= .m.cosφ. 10
-3

(KW)
10.
W
h
d
e
N
=
-3
(KW)

Trong đó:

U
Ф
, I
Ф
- Giá trị điện áp v à dòng điện xoay chiều mà máy phát ra.
W - giá trị đọc được trên oát kế (w).
η
d
- hiệu suất truyền động.
m - số pha.
cosφ - hệ số công suất của máy phát điện.
với máy một chiều thì công suất:

h
d
e
I
U
N
= . 10
-3

(KW)
Trong đó: U, I là giá trị điện áp và dòng điện một chiều.
1.3.2.2. Động cơ lai máy bơm.
Khi động cơ truyền năng lượng cho máy bơm để đưa chất lỏng đi xa hoặc lên cao,
thi năng lượng chất lỏng gồm hai phần: động năng (v
2
/2g), áp năng (p/γ).
Căn cứ vào đó người ta xác định công suất của động cơ:

N
tl
= G.H = γ . Q. H (HP)
Trong đó:
G = γ .Q - lưu lượng trọng lượng của bơm (N/s).
Q - lưu lượng của bơm (m
3
/s).
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

γ - trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m
3
).
H - cột áp của bơm (m.H
2
O).
Do quá trình hoạt động của bơm thường có tổn thất năng lượng như: tổn
thất cơ khí, tổn thất thủy lực, tổn thất lưu lượng, nên công suất của động cơ:

hhh
lltlck
tl
e
N
N
=
(KW)
Trong đó:
η
ck

, η
tl
, η
ll
– hiệu suất của hệ truyền động, thủy lực và lưu lượng.
1.3.2.3. Sử dụng xoắn kế.
Ta xác định mômen xoắn trên trục dựa trên biến dạng xoắn của trục:

L
JG
M
t
t
p
e
j
= (KG.M)
Trong đó:
G - môdun đàn hồi của vật liệu chế tạo trục (KG/m
2
).
J
p
- mômen quán tính độc cực của trục.
L
t
- chiều dài đoạn trục cơ sở để đo góc xoắn (m).
φ
t
- góc xoắn giữa hai mặt cắt ở mút đoạn trục cơ sở.

Với hệ trục cụ thể thì
const
L
J
G
t
p
=
, thì ta chỉ cần xác định φ
t
. Lúc đó người ta
chế tạo thiết bị xác định góc xoắn giữa hai mặt cắt của đoạn trục, ta có công suất của
động cơ được xác định:
N
e
= M
e
.ω =
30
p
.n.M
e
(HP)
- Phương pháp này có độ chính xác cao nên thường được sử dụng trực tiếp. Tùy
theo phần tử cảm biến trong xoắn kế mà sử dụng các loại xoắn kế: kiểu cảm biến
điện, kiểu quang, kiểu cảm biến từ.
1.4. PHANH THỦY LỰC E4 Ở TRƯỞNG ĐẠI HỌC THỦY SẢN.
Đây là loại phanh thủy lực kiểu chốt, thuộc hãng VEB Shon- beck (Ebbe) của
Cộng hòa dân chủ Đức, sản xuất năm 1969.
Có kích thước chiếm chổ: 1200x1180x1220 (mm).

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Khối lượng của phanh: 900 (kg)
Tốc độ quay lớn nhất: 3500 (v/ph)
Có thể đo công suất tối đa là: 650 (HP).
1.4.1. Cấu tạo phanh thủy lực E4.










PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com



H. 1 – 7 Phanh thủy lực E4
1. Bệ 8. Rôto
2. Giá 9. Chốt
3. Van điều chỉnh nước 10. Đường ống nước vào
4. Trục 11. Ống dẫn dầu
5. Ổ đỡ vỏ phanh 12. Tay điều khiển
6. Vỏ phanh 13. Bộ giảm chấn
7. Ổ đỡ trục phanh 14. Lực kế
- Phanh có hai phần chính là: rôto và stato.
+ Rôto là một tang hình trụ được lắp chặt trên trục của phanh, mặt ngoài của rôto

có 4 hàng chốt, mỗi hàng có 16 chiếc bắt chặt theo hướng kính. Trục được gối trên
hai ổ bi cầu, vòng ngoài của ổ bi tỳ vào stato, nhờ đó rôto quay trơn trên hai ổ bi.
+ Stato là một vỏ trụ kín gồm hai nữa ghép lại bằng bulông, bên trong stato có 2
hàng chốt, mỗi hàng có 16 chiếc và mặt vách ngăn ở giữa. các hàng chốt của rôto và
của stato đặt xen kẻ nhau. Phía ngoài Stato có gắn hai đường dẫn nước vào phanh.
Stato được gắn trên hai ổ bi cầu được tỳ trên bệ đỡ của phanh, nên nó cũng có thể
quay tự do.
- Ngoài ra phanh còn có cơ cấu cân, van xã nước, bộ giảm chấn, giá đỡ, các bích
nối dùng chế nước khi thử động cơ.
1.4.1.1. Cơ cấu cân.
· Cấu tạo.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


H.1-8 Sơ đồ cơ cấu cân
1. Giá vỏ phanh 2. Tay đòn truyền 3. Trục lệch tâm
4. Trục 5. Kim chỉ lực 6. Bảng chỉ lực
7. Bánh răng trụ 8. Bánh răng quạt 9. Ổ lăn
10. Tay đòn cân 11. Quả lặc 12. Đế
Cơ cấu cân bao gồm: tay đòn truyền (2) nối giá (1) của vỏ phanh với trục lệch
tâm (3). Đầu còn lại của trục lệch tâm được gắn với tay đòn cân (9) và quả lắc (10).
Đồng thời phía trên trục này còn gắn một vành răng hình quạt (8) và vành răng này
ăn khớp với bánh răng trụ thẳng (7) được lắp trên trục (4). Trên đầu trục có gắn
bảng chỉ lực và kim chỉ lực (5). Để giảm ma sát và tăng độ nhạy của thiết bị, trục (4)
và trục lệch tâm được đặt trên các ổ lăn.
· Nguyên lý làm việc
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

- Khi phanh làm việc thì Stato sẽ quay quanh trục một góc nhất định, giá (1) được
gắn với Stato nên cũng quay, do có liên kết với giá nên tay đòn truyền sẽ dịch

chuyển lên hoặc xuống một đoạn tùy theo chiều quay của Stato.
- Dịch chuyển của tay đòn làm cho trục lệch tâm quay trên ổ lăn, khi đó cả vành
răng và tay đòn gắn quả cân cũng quay. Vành răng quay làm kim chỉ lực quay chỉ
giá trị lực. Tay đòn và đối trọng quay sẽ cân bằng với lực lệch tâm trên trục lệch tâm
do phanh gây ra.
- Lực P của vỏ phanh được đặt ở cánh tay đòn r (r bán kính lệch tâm của trục lệch
tâm), tải trọng cân bằng Q đặt cách tay đòn là: b. Dưới tác dụng của lực P sẽ lệch
một góc α so với phương thẳng đứng và được giữ ở vị trí này.
- Điều kiện cân bằng: P.r = Q.b.Sinα

a
Sin
r
bQ
P
.
.
=Þ
- Với các giá trị Q, b,r đã biết nên là hằng số, vậy lực
P trên vỏ phanh tỷ lệ với Sinα một góc lệch so với trục
thẳng đứng của quả lắc. Các giá trị lực được chia đều
trên thang chia theo đơn vị (kG).
· Ưu, nhược điểm của cơ cấu cân: H.1-9 Sơ đồ lực trên cân
- Lực kế có kết cấu đơn giản, có tính thuận nghịch nên được sử dụng rộng rãi
trong các loại phanh.
- Độ chính xác không cao (sai số1%) đo có những khe hở và chịu tác dụng của lực
ma sát ở các ổ đỡ.
1.4.1.2. Chốt khuấy nước.
v Cấu tạo.
Trong phanh có các chốt gắn trên Roto

và Stato, các chốt này được gắn xen kẽ
nhau tạo ra sức cản của phanh đối với
nước và truyền mômen cản. Chốt có cấu
tạo hình trụ vuông, trên hai bề mặt có các
a
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

rảnh. Phía trên chốt có một đoạn ren để lắp vào Roto và Stato.

v Nguyên lý hoạt động H.1-9 Chốt khuấy nước
.
- Khi Roto quay, các hàng chốt được gắn trên Roto cũng quay theo. Nước trong
các hốc của chốt sẽ quay theo, lúc này chốt sẽ gạt nước sang hai bên, nước sẽ vừa
quay vừa đập vào các chốt của Stato và tạo nên một áp lực lên chốt của Stato. Chính
các áp lực này tạo nên tạo nên các lực ma sát giữa nước và Stato. lực ma sát này tỷ
lệ với áp lực do nước gây ra. Chính lực ma sát này giữ cho nước và các chốt của
Stato dính nhau và cùng chuyển động. Nên kết quả là trục phanh quay cũng làm cho
Stato cũng quay.
- Trong quá trình làm việc do ma sát giữa nước và chốt, nước bị nóng lên, do đó
người ta cần điều chỉnh lượng nước vào và ra sao cho nhiệt độ nước ra khỏi phanh
khoảng 50
¸
70
o
C
1.4.1.3. Van xã nước.
Ø Cấu tạo.
- Phanh E4 có hai van xã nước để điều chỉnh tải của phanh, chúng có cấu tạo
giống nhau. Hai van này được liên kết với nhau bởi một trục, trên đó gắn hai bánh
răng nón (8), vì vậy hai van có thể truyền động cho nhau.

Trục truyền động này vuông góc với hai trục của tay quay hai van.

c
b a
c
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

H.1-10 Van xã nước
1. Ống trụ khuyết 2. Bánh vít 3. Trục vít 4. Ống thoát nước
5. Trục Các đăng kép 6. Bạc lót trục tay quay 7. Giá đỡ phần trên
8. Bánh răng nón 9. Tay quay 10. Giá đỡ phần dưới

- Ống trụ khuyết (1): (h.1-10 b) đây là một ống trụ rỗng có khoét bớt một phần ở
giữa.
- Ống thoát nước (4) có bề mặt tùy sát vào ống trụ khuyết và thông với khoang xã
nước của phanh (H.1-10 a)
- Bánh vít (2) ăn khớp với trục vít (3), nó được hàn chặt vào ống trụ khuyết.
- Trục vít được gắn với trục các đăng (5) và tay quay (9).
- Giá đỡ tay quay gồm hai phần: phần trên (7) và phần dưới (10). Hai nữa này có
dạng hình bán cầu (H.1-10 c), hai nữa này ghép với nhau bằng các bulông. Ở hai
đầu có hai nữa hình trụ để làm chỗ tựa cho tay quay và xem như bạc lót trượt của
tay quay (6).
- Tay quay (9) là vô lăng có 3 nan hoa được gắn chặt với trục tay quay.
Ø Nguyên lý hoạt động
- Khi điều chỉnh tải cho phanh người ta điều chỉnh lượng nước bằng cách quay
tay quay (9), lúc đó bánh răng (8) sẽ quay và truyền chuyển động đồng thời cho trục
các đăng kép và van thứ hai. Trục vít nhận truyền động từ trục Các đăng và truyền
cho bánh vít, làm ống trụ khuyết xoay. Khi mà ống trụ khuyết xoay đến vị trí phần
khuyết của ống thông với ống thoát nước thì nước bắt đầu thoát ra. Diện tích thông
giữa hai phần này càng nhiều thì nước chảy ra càng nhiều và ngược lại.

- Khi đóng van người ta quay tay quay ngược lại sao cho truyền động đến ống trụ
khuyết xoay mà phần khuyết không thông với ống thoát nước.
Ø Ưu, nhược điểm.
- Loại van này hoạt động tin cậy bảo đảm sự đồng điều giữa hai van.
- Kết cấu phức tạp.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

1.4.1.4. Bộ giảm chấn.
· Cấu tạo.
1. Thân
2. Nắp
3. Đối trọng
4.Giá
5. Piston
6. Dầu thủy lực
7. Đế


H.1-11 Bộ giảm chấn
- Khi khảo nghiệm động cơ bộ giảm chấn sẽ dập tắt các dao động của phanh bằng
cách kết hợp với thiết bị cân tạo ra mômen cân bằng làm giảm chuyển động quay
của Stato.
- Giá (4) nối với vỏ phanh và nối với bộ giảm chấn thông qua khớp bản lề. Thân
của bộ giảm chấn gồm hai nữa được ghép với nhau bằng các bulông. Phía trong có
piston và dầu thủy lực.
· Nguyên lý hoạt động.
Khi phanh hoạt động ở một chế độ tải nào đó thì Piston cân bằng, nhưng khi tải
thay đổi Stato quay là piston chuyển động lên xuống. Khi chuyển động xuống, thì
dầu bị ở phía dưới bị nén và di chuyển lên trên phía trên của piston qua các khe hở,
các khe hở này rất nhỏ nên dầu di chuyển qua chậm làm piston cũng dịch chuyển

chậm làm phanh dao động ít. Khi piston đi lên thì ngược lại, cứ như thế piston lên
xuống, làm áp xuất dầu sẽ thay đỗi liên tục piston nhanh chong đạt vị trí cân bằng.
1.4.1.5. Kết cấu giá đỡ.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Phanh được đặt trên hai giá đỡ nằm ở hai đầu. Giá đỡ gồm hai nữa liên kết nhau
bằng các bulông
H.1-12 Kết cấu giá đỡ
1. Lỗ thông dầu 2. Lỗ tra dầu
3. Trục Vít 4. Ổ lăn
5. Trục phanh 6. Mặt bích 7. Đế giá đỡ
1.4.2. Nguyên lý làm việc của phanh thủy lực E4.
Phanh làm việc dựa vào nguyên lý ma sát.
-Khi động cơ hoạt động, mômen quay sẽ truyền qua trục của phanh thông qua
khớp nối. Trục phanh quay làm rôto quay, lúc đó nước bên ngoài đưa vào cũng sẽ
quay theo nhờ các hàng chốt và lực ly tâm do rôto quay sinh ra. Khi nước quay sẽ
tạo nên một vành trụ nước vừa quay vừa dạt qua hai bên. Khi nước dạt qua hai bên
và đập vào các chốt của Stato gây nên một áp lực lên các chốt này. Chính áp lực này
tạo nên một lực ma sát và lực ma sát này giữ cho chốt của stato quay theo nước.
- Khi Stato quay, nhờ tay đòn truyền ma cơ cấu cân làm việc. Trục lệch tâm quay
trên hai ổ bi đặt trong trụ đỡ mặt đồng hồ cân, đầu ngoài của trục có lắp một vành
răng và tay đòn, đầu dưới của tay đòn lắp quả cân. Tay đòn và quả cân tạo thành
một cơ cấu cân kiểu con lắc, cơ cấu này khi hoạt động tạo nên một mômen quay cân
bằng với mômen quay do stato gây ra.
Trong phanh toàn bộ năng lượng có ích do động cơ phát ra được truyền cho nước
và làm nóng nước trong phanh.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

1.4.3. Xác định công suất của động cơ bằng phanh E4.
Công suất của động cơ được tính:

w
75
M
N
e
e
= (HP)
Trong đó:
M
e
- mômen có ích của động cơ (KG.m).
M
e
= P.L = 0,7162 P
ω - tốc độ góc của động cơ (Rad/s).

30
.n
p
w
= với n (v/ph) là số vòng quay của động cơ.
=> N
e
= 0,001.P.n (HP)
Với k = 0,001 Hằng số của phanh E4.
1.4.4. Ưu nhược điểm của phanh.
- Phanh làm việc tin cậy, điều chỉnh dễ dàng, cho phép khảo sát động cơ có công
suất lớn đến 650 (HP) và tốc độ quay là 3500(v/ph) nên có thể khảo nghiệm nhiều
loại động cơ khác nhau.
- Tuy nhiên kết cấu phứcc tạp, kích thước chiếm chổ lớn, gây khó khăn vận

chuyển, lắp đặt cũng như sửa chữa. Quán tính phanh lớn, gây khó khăn trong khảo
nghiệm những động cơ nhỏ. Không sử dụng được năng lượng do động cơ phát ra
khi khảo nghiệm.












PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com