Băng Thử Công Suất Động Cơ Kiểu Thủy Lực Và Cơ Khí

Hôm nay B2bmart tiếp tục giới thiệu đến các bạn đọc về Băng thử công suất động cơ dynamometer (Auto testing machine).

Thiết bị nào để thử công suất cho các động cơ hàng ngàn kW, tua động cơ lên đến hàng ngàn vòng. B2bmart  giới thiệu đến bạn đọc thiết bị Băng thử công suất động cơ là thiết bị dùng để đánh giá các chỉ tiêu về kinh tế – kỹ thuật dựa trên nguyên lý tạo ra mô men cản cản lại mô men của động cơ. Dựa vào nguyên lý đó mà có các loại Băng thử công suất như sau:

Băng thử kiểu cơ khí

Băng thử kiểu cơ khí là dụng cụ đo mô men cổ điển nhất được phát minh năm 1794 bởi một kỹ sư Prony, người pháp. Bộ phận quan trọng nhất của Băng thử gồm có tang 1 quay theo trục động cơ, cánh tay đòn 2 được gắn với đối trọng 3. Trên cơ cấu Băng thử có cơ cấu điều chỉnh lực siết 6, lực siết tạo nên lực ma sát giữa má Băng thử và tang trống 1. Do lực ma sát, cánh tay đòn có xu hướng quay theo tang trống và được giữ lại ở vị trí cân bằng nhờ lực kế 5.

Hình 1: Băng thử kiểu cơ khí

1-Tang trống, 2-Cánh tay đòn, 3-Đối trọng, 4-Giá, 5-Quả cân,

6-Tay điều chỉnh.

Công suất cản cho phép của Băng thử phụ thuộc vào đường kính tang trống và bề rộng của má Băng thử. Toàn bộ năng lượng nhận được từ động cơ được biến thành nhiệt. Do đó, phải làm mát cho tang trống. Ưu điểm chính của Băng thử cơ khí là đơn giản. Tuy nhiên, việc làm mát cho cơ cấu Băng thử gặp nhiều vấn đề khó khăn và giới hạn công suất Băng thử bị hạn chế nhiều nên Băng thử loại này ít được sử dụng.

Băng thử kiểu thủy lực 

Năm 1877 Băng thử dạng thủy lực đầu tiên được biết đến với phát minh của William Froude, một kỹ sư người Anh làm việc tại một nhà máy sản xuất động cơ đốt trong và Băng thử động cơ và được gọi là Băng thử Froude. 

Băng thử thủy lực có nhiều loại: Băng thử thủy lực dạng đĩa phẳng, dạng chốt, dạng cánh…

Cấu tạo

Hình 2: Sơ đồ Băng thử kiểu thủy lực

1-Stato, 2-Ổ bi Stato, 3-Ổ bi roto, 4-Mặt bích, 5-Băng,

6-Van điều chỉnh, 7-Khớp nối, 8-Roto.

Cấu tạo Băng thử thủy lực gồm một Roto 8 (có các hình dạng khác nhau: Đĩa phẳng chốt, gáo…) quay theo trục động cơ. Stato 1 là một vỏ đồng trục với Roto và có thể quay được trên ổ bi 3. Không gian giữa hai bộ phận này chứa một lượng nước thay đổi được nhờ van điều chỉnh 6. Tùy theo công suất cản cần thiết mà ta điều chỉnh van này cho phù hợp.

Nguyên lý làm việc

Khi Roto quay, nó truyền mô men cho Stato qua trung gian lực ma sát với nước. Vì vậy, Stato có khuynh hướng quay theo và được cân bằng nhờ lực ngược chiều tác dụng lên cánh tay đòn. Chuyển động tương đối giữa Roto và Stato gây nên sự trượt giữa các lớp nước trong Băng thử. Nhiệt lượng phát sinh do sự trượt này được thải ra ngoài. Vì vậy, phải đảm bảo lượng nước qua Băng thử tối thiểu cần thiết để tản nhiệt.

Hình 3: Băng thử công suất Model 404 hãng Kahn và roto 30000 rpm

Hình 3 là băng thử kiểu thủy lực Model 404-025 hãng Kahn. Lực kế tốc độ cao không có rãnh có công suất 1860 kW (2500 mã lực), tốc độ cực đại 30.000 vòng / phút. Được gắn vào một bánh đà, bộ phận này được sử dụng để thử tải động cơ trục chân vịt của máy bay trực thăng.

Băng thử thủy lực dạng chốt

Hình 4:  Stato và Roto Băng thử thủy lực dạng chốt

1-Stato, 2-Chốt trên Stato, 3-Roto, 4-Chốt trên Roto, 5-Then,

6-Trục nối với trục động cơ, 7-Trục Roto

Đặc điểm kết cấu loại này Roto có dạng hình trụ, trên đó có gắn nhiều hàng chốt. Mặt trụ trong của Stato cũng gắn nhiều hàng chốt xen kẻ với các hàng chốt của Roto. Chốt làm bằng thép có dạng hình trụ tam giác. Giữa các hàng chốt trên Roto và Stato có khe hở nhất định để tạo khoang nước và tránh va chạm kẹt. Cấu tạo của Roto và Stato Băng thử thủy lực dạng chốt như hình 4 ở trên

Khi thử trục 6 quay làm cho Roto quay. Lượng nước chứa trong Băng thử thử tạo nên sự ma sát: ma sát giữa các chốt của Roto với nước, ma sát giữa nước và các chốt của Stato. Nhờ có ma sát mà mô men được truyền từ Roto sang Stato, làm cho Stato có khuynh hướng quay theo. Lượng nước trong Băng thử và khe hở giữa các chốt quyết định đến việc truyền mô men.

Thông thường, khi thử động cơ, để thay đổi tải cho động cơ người ta điều chỉnh lượng nước vào Băng thử. Khi lượng nước càng nhiều thì việc truyền mô men từ Roto sang Stato càng lớn và ngược lại. Vì vậy, ta nói Băng thử thủy lực dạng chốt làm việc theo nguyên tắc điền đầy bộ phận.

Băng thử thủy lực dạng chốt có tính chất thuận nghịch, nghĩa là: Mô men sinh ra không phụ thuộc chiều quay của Roto.

Công suất Băng thử dạng chốt khá lớn. Nhược điểm của loại Băng thử này là làm việc không ổn định, sau một thời gian làm việc vị trí các chốt bị lệch do các đai ốc cố định các chốt bị lỏng, dễ bị hư hỏng do va đập, kẹt và gây ồn. 

Băng thử thử thủy lực dạng cánh

Đặc điểm cấu tạo

Hình 5:  Stato và Roto Băng thử thử dạng cánh

1-Cánh của Roto, 2-Roto, 3-Stato, 4-Cánh trên Stato,

5-Vỏ, 6-Cánh tay đòn.

Roto và Stato dạng cánh dẫn, cánh dẫn dạng cánh thẳng hoặc nghiêng.

Nguyên lý làm việc

Dựa trên cơ sở ma sát thủy lực của nước và cánh dẫn để truyền mô men Băng thử. Băng thử thủy lực dạng cánh dẫn làm việc như một khớp nối thủy lực và điền đầy bộ phận.

Đối với Băng thử thử thủy lực dạng cánh dẫn thẳng có tính chất thuận nghịch, còn đối với Băng thử thủy lực dạng cánh nghiêng thì không có tính chất thuận nghịch.

Băng thử thủy lực dạng cánh dẫn điều chỉnh mô men Băng thử bằng cách thay đổi lượng nước trong Băng thử hoặc thay đổi độ nghiêng của cánh. Băng thử loại này có khả năng tạo mô men lớn, làm việc êm hơn dạng chốt. Nhược điểm là chế tạo khó khăn, đặc biệt là Roto và Stato dạng cánh nghiêng.

Ưu nhược điểm của Băng thử thủy lực

Ưu điểm

– Thử được động cơ có công suất lớn;

– Giới hạn thử lớn, đặc biệt khi kết hợp với Băng thử cơ khí.

Nhược điểm

– Cấu tạo phức tạp, nhiều trang bị phụ, yêu cầu làm kín khắt khe, làm việc không ổn định ở chế độ tốc độ thấp;

– Không thử được động cơ có công suất nhỏ vài  kW

Như vậy, bạn đọc B2bmart.vn đã có thêm thông tin về các loại băng thử động cơ dạng cơ khí hoặc thủy lực, có thể lựa chọn thêm về băng thử điện sẽ được chúng tôi trình bày ở phần 2.