TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN KỸ THUẬT ÔTÔ
----o0o----

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, KHAI THÁC KỸ THUẬT
VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG PHANH ĐỘNG CƠ
DYNOmite-13 TẠI VIỆN NCCT TÀU THỦY - ĐHNT

Nha trang, ngày tháng năm 2007
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
PGS.TS. NGUYỄN VĂN NHẬN
Họ, tên sinh viên: TRẦN THANH NHẬT Lớp: 45DLOT Khoá: 45
Ngành: Kỹ thuật ô tô........................................ Mã ngành:18.02.10
Tên đề tài: Phân tích đặc điểm cấu tạo, khai thác kĩ thuật và đề xuất
phương án sử dụng phanh động cơ DYNOmite-13 tại viện NCCT tàu
thủy – ĐHNT.
Số trang: 95....................Số chương: 4 ...................Số tài liệu tham khảo: 6
Hiện vật:1 CD- ROM chứa toàn bộ nội dung đồ án, 3 cuốn luận văn

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
...................................................................................................................................... Nha trang, ngày tháng năm 2007

1.3.2.1 Thiết bị cân lực kiểu cơ học:........................................................................15
1.3.2.2 Thiết bị cân lực kiểu thuỷ lực v à khí nén: .............................. ................... 17

Chương 2: ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO PHANH ĐỘNG C Ơ DYNOmite-13 .................19
2.1 Nguyên lí hoạt động chung:.............................. .......................................................... 19
2.2 Những bộ phận cấu thành (danh nghĩa):.................................................................20

2.3.2 Bộ tua bin lưu lượng khí (Airflow turbine kits) :.............................................. 25
2.3.3 Tháp làm lạnh (Cooling Tower): .......................................................................28
2.3.4 Bộ tăng tải tự động điện tử (El ectronic Auto- Load Servo): .......................... 30
2.3.5. Bộ góp khí xả (Exhaust Gas Temp erature Kit):.............................................32
2.3.6 Bộ chuyển đổi lưu lượng nhiên liệu (Fuel Flow Transducer Kit): ................ 36
2.3.7 Bộ trích lọc cảm ứng RPM (Induc tive RPM Pick-Up):..................................38
2.3.8 Bộ cảm biến RPM/MPH trục Jack ( Jack-Shaft RPM/MPH Sensor Kit): ..39
2.3.9 Bộ rơle công tắt ngắt (Kill Switch Relay Kit ):.................................................. 41
2.3.10 Bộ trích lọc điện từ RPM bộ hút thu (Magnetic Absorber RPM Pi ck-Up):
.............................. ................................................................................................ ............42
2.3.11 Bơm nước di động (Rortable Water Pum p):................................................. 43
2.3.12 Bộ chuyển đổi momen xoắn (Rotar y Torque Transducer): ........................ 44
2.3.13 Nối nguồn bản điều khiển (Power ing the console): .......................................45
2.3.14 Sự thu nhận dữ liệu - Kết nối cơ bản (Data acquisition – Basic hook-up): 47
2.3.15 Những đầu nối đồng hồ đo cho độn g cơ riêng biệt ( Engine Specific Tach
Típ):.................................................................................................................................48
2.3.16 Kết nối các phụ kiện: ......................................................................................... 49
2.3.17 Một số phụ kiện khác: ....................................................................................... 52

Chương 3: KHAI THÁC KỸ THUẬT PHANH ĐỘNG CƠ DYNOmite-13............55
3.1 Yêu cầu cung cấp nước:.............................................................................................. 55
3.2 Phương pháp lắp đặt:..................................................................................................58
3.3 Hiệu chỉnh và cài đặt:..................................................................................................60

Trường ĐẠI HỌC NHA TRANG 1
LỜI NÓI ĐẦU Trong lĩnh vực động cơ đốt trong, khi thiết kế, chế tạo, sửa chữa, quản lí
phương tiện việc kiểm tra công suất động cơ là không thể thiếu và có ý nghĩa đặc
biệt quan trọng. Điều đó giúp sử dụng hiệu quả động cơ, duy tu bảo dưỡng hợp lí,
kéo dài tuổi thọ giảm chi phí sửa chữa động cơ. Vì vậy cần một thiết bị đo công suất
động cơ đốt trong đạt độ chính xác cao, nhanh chóng, kinh tế. Thiết bị đo công suất
phanh thủy lực là một thiết bị đảm bảo được những yêu cầu trên. Đề tài “Phân tích
đặc điểm cấu tạo, khai thác kĩ thuật và đề suất phương án sử dụng phanh động cơ
DYNOmite-13 tại viện nghiên cứu chế tạo Tàu Thủy- Đại Học Nha Trang” cũng
nhằm tìm hiểu, sử dụng hiệu quả loại phanh thủy lực này nhằm những mục đích
trên. Nội dung nghiên cứu được trình bày theo 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về phương pháp và thiết bị đo công suất
động cơ đốt trong.
Chương 2: Đặc điểm cấu tạo phanh động cơ DYNOmite-13
Chương 3: Khai thác kĩ thuật phanh động cơ DYNOmite-13
Chương 4: Phương án sử dụng phanh động cơ DYNOmite-13
Tuy thời gian thực hiện đề tài kéo dài nhưng do khả năng còn hạn chế nên
không tránh khỏi những thiếu sót về nội dung cũng như hình thức trình bày của đề
tài. Vì vậy rất mong sự đóng góp của các thầy để đề tài hoàn thiện hơn.
Qua đây tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy: PGS.TS Nguyễn Văn
Nhận, các thầy trong khoa cơ khí cùng các thầy tại viện nghiên cứu đã giúp đỡ tôi

 Phương pháp xác định công suất có ích loại không cân bằng.
 Phương pháp xác định công suất dùng trong chuẩn đoán.
Trường ĐẠI HỌC NHA TRANG 3
1.2.1 Phương pháp xác định công xuất loại cân bằng:
Trong phương pháp này động cơ quay một thiết bị mà trục rôto của thiết bị được
nối với trục của động cơ. Stato của thiết bị có dao động ngang được. Khi động cơ
làm việc, nó sản sinh ra một momen xoắn làm cho rôto của thiết bị quay (tức là hãm
lại chuyển động của động cơ) cần có một môi trường trung gian. Khi rôto tác dụng
lên môi trường trung gian làm cho thân (stato) của thiết bị quay theo. Để giữ thân
lại, người ta tìm cách tác dụng lên thân một lực (momen) hãm. Lực (momen) hãm
được đo bằng một thiết bị khác gọi là thiết bị cân lực. Sơ đồ nguyên lí của phương
pháp được thể hiện bằng sơ đồ sau:

Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi trên các bệ thử của các nhà máy chế tạo
động cơ, các cơ quan nghiên cứu. Phương pháp này thực chất là đo lực (momen)
sau đó tính công suất theo công thức:
).(
30
)(
30
MfMmslP
n
MfMmsMx
n

1.2.2.1 Động cơ lai máy phát điện:
Trục động cơ được nối với trục rôto của máy phát, khi động cơ làm việc, rôto
quay quanh stato làm trong các cuộn dây stato xuất hiện một từ trường. Dưới tác
dụng của từ trường, trong các đầu dây của phần ứng sẽ xuất hiện suất điện động
cảm. Nếu mạch ngoài kín thì sẽ xuất hiện dòng điện trong mạch. Tuỳ theo máy phát
điện một chiều hay xoay chiều mà ta sử dụng các thiết bị phù hợp để đo các thông
số của nó. Nếu là máy phát xoay chiều thì công suất động cơ được tính bằng công
thức sau:
3
10.
cos...



d
e
mIU
N


(KW)

3
10.


d
e
W
N

η
d
: hiệu suất truyền động

1.2.2.2 Động cơ lai máy bơm:
Năng lượng của động cơ dùng để truyền cho máy bơm để đưa chất lỏng lên cao
hoặt đi xa. Năng lượng dòng chất lỏng gồm hai thành phần : động năng ( v
2
/2g) và
áp năng (p/γ) . Người ta căn cứ vào hai thành phần này để xác định công suất thuỷ
lực hay động cơ.
Công suất thuỷ lực của bơm được xác định theo công thức:
N
tl
= G.H = γ.Q.H
Trong đó
G = γ .Q : lưu lượng trọng lượng của bơm (N/s)
γ : trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m
3
)
Q : lưu lượng của bơm (m
3
/s)
H : cột áp của bơm (m)
Khi làm việc trong máy bơm thường xảy ra các tổn thất năng lượng bao gồm:
tổn thất cơ khí, tổn thất thuỷ lực, tổn thất lưu lượng. Do đó công suất của động cơ
lai máy bơm là:
lltlck
tl
e

2
)
Trường ĐẠI HỌC NHA TRANG 6
J
p
: môđun quán tính độc cực của tiết diện trục
L
t
: chiều dài đoạn trục cơ sở để đo góc xoắn (m)
Φ
t
: góc xoắn giữa hai mặt cắt ở các mút đoạn trục cơ sở L
t
(rad)
Đối với hệ trục cụ thể thì
const
L
JG
t
p

.
, như vậy để xác định công suất động cơ
chỉ cần xác định Φ
t
.Trên cơ sở này người ta chế tạo thiết bị xác định góc xoắn giữa
hai mặt cắt của đoạn trục, nhờ đó xác định được momen xoắn. Công suất động cơ
được xác định theo công thức:

30

NN


(ml)
Trong đó:
N
edm
: công suất định mức của động cơ theo thiết kế (ml)

N

: độ chênh công suất với động cơ thiết kế (%)
100
)._(
1
knn
tbNe
N



n
1Ne
: số vòng quay của động cơ khi làm việc với một xi lanh khi ở tình trạng còn
mới (theo tài liệu kỹ thuật)
n
tb
: số vòng quay trung bình của các xi lanh khi làm việc riêng rẽ (đo khi chẩn
đoán)
k: hệ số kinh nghiệm



N
e
= 55*(1-0.121) = 48 mã lực
Đo công suất theo phương pháp gia tốc: dựa trên nguyên tắc sự thay đổi tốc
độ góc của động cơ phụ thuộc vào công suất động cơ, khi công suất động cơ càng
lớn thì gia tốc càng lớn. Thực chất của dụng cụ đo là thời gian tăng tốc từ tốc độ
thấp tới tốc độ định mức khi tăng tốc đột ngột, chỉ thị sẽ là công suất động cơ.
Có thể sử dụng thiết bị đo HMR-2M của Liên Xô gồm có cảm biến, khối tính
toán chuyển đổi, đồng hồ chỉ thị công suất và số vòng quay, bộ phận điều khiển.
Trường ĐẠI HỌC NHA TRANG 8
Bộ cảm biến kiểu cảm ứng được gắn vào một lổ trên vỏ hộp bánh đà động cơ,
đối diện với đỉnh răng của bánh răng khởi động và cách một khoảng 2 đến 4(mm).
Khi bánh đà quay, trong bộ cảm biến sẽ xuất hiện dòng điện hình sin có tốc độ xung
điện:
f= n
s *
z
n
s
: Số vòng quay trục khuỷu trong một giây.
Z: Số răng trên vành răng bánh đà .
Các xung được truyền sang khối tính toán chuyển đổi, ở đây nó được khuyếch đại
và biến đổi thành dòng điện một chiều để đưa vào bộ chỉ thị và đo số vòng quay n.
Tốc độ góc càng lớn, các xung càng lơn, dòng điện đưa vào bộ chỉ thị công suất
càng lớn nên công suất đọc càng cao.
Khi đo người ta phải đột ngột thay đổi tốc độ động cơ từ thấp tới định mức. Các
phạm vi điều chỉnh tốc độ và ghi công suất được xác định theo một số loại động cơ
và cho trước trên dụng cụ.

điều chỉnh và cồng kềnh khi công suất lớn. 1: má phanh , 3: bánh đà, 5: bu lông hãm
2: tấm ma sát , 4: trục động cơ, 6: thiết bị cân lực
Nguyên lí hoạt động : khi động cơ làm việc, má phanh có xu hướng quay tròn,
nhờ lực hãm của bulông làm cho trên phanh xuất hiện momen cân bằng tương ứng
với momen ma sát xuất hiện giữa tấm ma sát với bánh đà về trị số. Momen cân
bằng này được truyền đến tay đòn và thiết bị cân lực hiển thị số. Ta có:
M
cb
= M
ms
+ M
X
= P.l +M
ms
l: cánh tay đòn được gá chặt trên phanh
P: trị số lực lấy trên thiết bị cân lực
Khi đó công suất động cơ được tính theo công thức:
Trường ĐẠI HỌC NHA TRANG 10

cb
: momen cân bằng (KN.m, KG.m)
l:chiều dài cánh tay đòn (m)
Phanh không khí làm việc ồn, kết cấu phức tạp, việc tính toán sẽ phức tạp khi
mật độ không khí thay đổi. Vì vậy nó chỉ được dùng để kiểm tra đông cơ máy bay.

1.3.1.3 Phanh thuỷ lực:
Phanh thuỷ lực được sử dụng rộng rãi trên các bệ thử vì nó có cấu tạo đơn giản,
độ chính xác cao, đo được công suất rất lớn. Phanh thuỷ lực hiện nay có phạm vi đo
công suất rất rộng, từ vài chục đến vài chục ngàn mã lực (60.000 HP).
Phanh thuỷ lực hoạt động theo nguyên lí: chất lỏng được đẩy vào phanh có
nhiệm vụ tải nhiệt cho thiết bị và tạo ra lực (momen cản). Công suất tiêu hao cho
việc làm mát nước được xác định theo công thức:
M
f
= G
n
.C. (T
r
-T
v
)
Trong đó:
Trường ĐẠI HỌC NHA TRANG 11
M
f
: công suất tiêu hao trong phanh
G
n
: lượng nước cần thiết cho phanh làm việc

nước làm cho vỏ (stato) quay, để giữ cho stato đứng yên, người ta gắn cứng với
stato một cánh tay đòn lực, phía dưới có nối với thiết bị cân lực. Momen nhận được
dưới tác dụng của thiết bị cân lực sẽ cân bằng với mômen ma sát thuỷ động tác
dụng lên phanh.
Ưu điểm: kết cấu đơn giản, hoạt động tin cậy, nhân tố ảnh hưởng tới sai số của
phép đo nhỏ (0.2-1%), chăm sóc đơn giản, giá thành không cao.
Nhược điểm: không có khả năng sử dụng năng lượng do động cơ sinh ra, không
có khả năng quay trục từ phanh và khó khăn trong việc tự động điều chỉnh phanh.

1.3.1.4 Phanh điện:
Tuỳ theo phương pháp sinh ra mômen hãm người ta chia phanh điện thành các
loại sau:
 Phanh điện dòng điện xoáy
 Phanh điện dòng điện xoay chiều
 Phanh điện dòng điện một chiều
Do tính chất của máy điện là có thể hoạt động cả ở chế độ động cơ và máy phát.
Ở chế độ động cơ, phanh điện có thể dùng để khởi động động cơ, chạy rà nguội. Ở
chế độ máy phát, phanh điện sinh ra mômen hãm và dòng điện. Do đó phanh điện
có ý nghĩa về mặt kinh tế.
Cấu tạo, nguyên lý hoạt đông các loại phanh điện
Trường ĐẠI HỌC NHA TRANG 13
 Phanh dòng điện xoáy:

DK: động cơ điện không đồng bộ
MF: máy phát
KTMF: cuộn kích thích máy phát
KTKT: cuộn kích thích bộ kích từ
MCB: máy cân bằng
KTMCB: cuộn kích thích máy cân bằng
ĐC: động cơ
K: bộ kích từ Hình: AC dynamometer

Nguyên lý hoạt động: bộ kích từ K dùng để cung cấp điện cho các cuộn kích
thích, MF gắn cùng với trục của động cơ. Giữa máy cân bằng và máy phát có liên
hệ nhờ các dây dẫn. Khi khởi động hay chạy rà động cơ khảo nghiệm thì động cơ
Trường ĐẠI HỌC NHA TRANG 15
điện không đồng bộ quay máy phát. Lúc này máy cân bằng làm việc ở chế độ động
cơ, quay trục khuỷu của động cơ khảo nghiệm.
Ta có: M
mf
> M
mcb
với M
mcb
là mômen trượt của máy phát và máy cân bằng.
Khi khảo nghiệm, động cơ hoạt động làm cho rôto quay máy cân bằng. Ta điều
chỉnh biến trở Rmf sao cho tốc độ của động cơ bằng tốc độ của máy phát, lúc này
tốc độ của rôto lớn hơn tốc độ của từ trường quay và cùng chiều với nó. Lúc này
chiều dòng điện từ máy cân bằng ngược chiều với lúc chế độ máy phát. Lực từ
trường ngược với chiều quay, gây momen hãm cân bằng với momen quay sơ cấp.
Momen hãm này tác dụng làm quay stato, để đo momen này người ta sử dụng thiết
bị cân lực mômen hãm M

Trường ĐẠI HỌC NHA TRANG 16
Nguyên tắc đo của thiết bị này là dựa trên nguyên lý cân bằng lực cần đo với
trọng lực hay lực đàn hồi đã biết. Việc sử dụng các cơ cấu cánh tay đòn cho phép
các đối trọng không lớn để cân bằng những lực tương đối lớn. Hệ thống cánh tay
đòn có thể xây dựng theo hai cách:
 Thay đổi vị trí đối trọng trên cánh tay đòn
 Thay đổi vị trí của đối trọng
Trong các cân cơ học, cân kiểu con lắc đơn là đơn giản nhất.
Nguyên lý: dưới tác dụng của lực F truyền từ thiết bị gây tải sang hệ thống cánh
tay đòn làm hệ thống quay đi một góc cho tới khi cân bằng.

l
1
l

Φ Hình: thiết bị cân lực kiểu cơ học

Phương trình cân bằng viết cho hệ thống như sau:
F.l. cosΦ = G.l
1
.sinΦ +M
ms
+ M
’

Trong đó:
l , l

Φ
<0 thì M
’
giảm theo góc quay, lúc này lực tác dụng của F, G không lớn và
cánh tay đòn không cân bằng vì vậy không thể tiến hành phép đo. Nếu bỏ qua lực
ma sát ở các khớp nối thì từ công thức trên ta có:

F
Gl
l
lG
M
tag
.
.
)
.
(
11






Khi Φ đủ nhỏ thì tagΦ≈Φ
F
Gl
l
lG

.
sin
(
11






Người ta căn cứ vào tổng:
1
.
sin
lG
M




để đánh giá tính chính xác của phép đo.
1.3.2.2 Thiết bị cân lực kiểu thuỷ lực và khí nén:
Cả hai thiết bị này có nguyên tắc đo chung là biến đổi lực cần đo thành áp suất
của chất lỏng hay khí. Áp suất đo được nhờ áp kế.
Cấu tạo chung gồm một cặp piston, xylanh có khả năng đo được lực từ xa với
một giá trị bất kì.
Lực cần đo khi tác dụng vào piston sẽ gây ra một áp lực trên chất lỏng và chúng
có quan hệ với nhau theo biểu thức:
F= p. S
h


Trường ĐẠI HỌC NHA TRANG 19
Chương 2
ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO PHANH ĐỘNG CƠ
DYNOmite-13
2.1 Nguyên lí hoạt động chung:
Biết chắc rằng HP = RPM * Momen xoắn / 5252. Trong phương pháp này, thiết
bị đo lực DYNOmite đưa ra một phương pháp để lai động cơ (thông qua bộ hút
phanh thuỷ lực). Trong khi kiểm tra số vòng quay của nó (thông qua một máy đo
tốc độ góc lưu trữ dữ liệu số) và momen xoắn (thông qua một máy đo lực căng điện
tử). Những dữ liệu thu nhận từ máy tính thu nhận dữ liệu DYNOmite ( có giá trị
đến 200 số đo trên giây) và xuất dữ liệu dưới dạng HP và RPM.
Một phanh thuỷ lực DYNOmite nhận được sự cung cấp nước (thông qua cụm
van điều khiển tải của nó) bởi một bơm được thiết kế đặc biệt tuần hoàn khép kín.
Khi thực hiện bài kiểm tra động cơ, năng lượng của bơm này, công suất (HP)
(chúng được hấp thu để chiến thắng sự lôi kéo và quán tính của việc di chuyển một
phương tiện vận tải) được hấp thụ trong quá trình bơm nước vào phanh. Năng lượng
này đi đâu? Chúng làm gia tăng nhiệt độ nước thải của bộ hút thu.
Sự lôi kéo tạo ra bởi sự quay bánh công tác dưới sự tuôn chảy cuả nước tại
những van dọc theo stato (tại cạnh vỏ bọc bên ngoài thiết bị hút thu) cố gắng để
xoay toàn bộ cụm thiết bị của bộ hút thu. Tuy nhiên một cánh tay đòn lực được gắn