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
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

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.comChương 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

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:

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

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.


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).

)
=
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


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.

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:

, 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.

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

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

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.

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:

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