Xem mẫu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BÀI GIẢNG
HỌC PHẦN: THÍ NGHIỆM Ô TÔ
SỐ TÍN CHỈ: 02
LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
Hưng Yên - 2015
Khoa Cơ khí Động lực
Trường Đại Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên
CHƢƠNG I
CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG ĐO LƢỜNG KỸ THUẬT
1.1. Mục đích thí nghiệm
Thí nghiệm ôtô chiếm vị trí rất quan trọng trong nền công nghiệp ôtô.
Mục đích của việc thí nghiệm là để đánh giá hoặc phát hiện các ưu nhược điểm
của các chi tiết, các cụm chi tiết và toàn bộ ôtô về các mặt như:
Thông số kỹ thuật và tính năng làm việc cơ bản.
Độ tin cậy làm việc.
Độ bền và tuổi thọ.
Tóm lại, nhờ có thí nghiệm chúng ta có thể đánh giá chất lượng của chi
tiết, của cụm và toàn bộ ôtô một cách tổng thể và từ đó có cơ sở đề xuất cải tiến
và hoàn thiện chúng nhằm đảm bảo sản xuất được những ôtô ngày càng có chất
lượng cao. Cần chú ý rằng chữ thí nghiệm có thể được hiểu theo nghĩa hẹp, như
thí nghiệm xác định độ cứng của lò xo ly hợp, nhưng cũng có thể nghĩa rất rộng
như thí nghiệm đánh giá chất lượng làm việc của ôtô trong điều kiện sử dụng
v.v…
Quy mô và độ phức tạp của thí nghiệm phụ thuộc vào mục đích đề ra ban
đầu.
Tuỳ theo mục đích và tính chất của thí nghiệm mà đề ra chương trình thí
nghiệm bao gồm:
Phương pháp tiến hành và thời gian thí nghiệm.
Đối tượng dùng cho thí nghiệm.
Trang thiết bị dùng cho thí nghiệm.
Vị trí, chế độ và điều kiện thí nghiệm.
Phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm.
1.2. Các dạng thí nghiệm ôtô
Thí nghiệm ôtô được phân loại theo:
Mục đích thí nghiệm.
Tính chất thí nghiệm.
Vị trí tiến hành thí nghiệm.
Trang 1
Khoa Cơ khí Động lực
Trường Đại Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên
Đối tượng thí nghiệm.
Cường độ và thời gian thí nghiệm.
Theo mục đích thí nghiệm ta có thí nghiệm kiểm tra kiểm tra ở nhà máy
sản xuất, thí nghiệm trong điều kiện sử dụng, thí nghiệm trong nghiên cứu khoa
học.
Theo tính chất thí nghiệm ta có thí nghiệm để xác định tính chất kéo, tính
nhiên liệu, tính chất phanh, tính ổn định và điều khiển, tính êm dịu chuyển động,
tính cơ động, độ tin cậy làm việc, độ mòn, độ bền…của ôtô.
Theo vị trí tiến hành thí nghiệm ta có thí nghiệm trên bệ thử (trong phòng
thí nghiệm), thí nghiệm ở bãi thử, thí nghiệm trên đường. Thí nghiệm trên bệ thử
có thể tiến hành cho từng chi tiết, cho từng cụm hoặc cho cả ôtô một cách dễ
dàng hơn so với khi thí nghiệm trên đường.
Theo đối tượng thí nghiệm ta có thí nghiệm mẫu ôtô đơn chiếc, thí nghiệm
mẫu ôtô của một đợt sản xuất nhỏ, thí nghiệm ôtô được sản xuất đại trà.
Theo cường độ và thời gian thí nghiệm ta có thí nghiệm bình thường theo
quy định và thí nghiệm tăng cường. Ở thí nghiệm tăng cường thì thời gian
thường được rút ngắn và chế độ tải trọng tăng.
1.3. Yêu cầu đối với thiết bị đo
Thiết bị đo dùng cho thí nghiệm cần đảm bảo những yêu cầu chính sau
đây:
Đảm bảo độ chính xác cần thiết cho thí nghiệm.
Không bị ảnh hưởng bởi rung động, điều này rất cần thiết đối với thí
nghiệm trên đường.
Đặc tính của thiết bị đo cần phải tuyến tính hoặc rất gần với tuyến tính
trong suốt phạm vi đo.
Trọng lượng và kích thước nhỏ để có thể đặt được ở trong ôtô. Điều này
rất quan trọng khi thí nghiệm trên đường.
Không bị ảnh hưởng bởi khí hậu và thời tiết.
Câu hỏi ôn tập
Câu 1: Nêu mục đích của thí nghiệm ôtô?
Câu 2: Các dạng thí nghiệm ôtô?
Câu 3: Yêu cầu của thiết bị đo trong thí nghiệm ôtô?
Trang 2
Khoa Cơ khí Động lực
Trường Đại Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên
CHƢƠNG II
CÁC LOẠI CẢM BIẾN DÙNG TRONG THÍ NGHIỆM
2.1. Định nghĩa và phân loại cảm biến
Cảm biến là bộ phận để nhận tín hiệu về trang thái của tín hiệu cần đo và
biến đổi nó thành tín hiệu điện tương ứng.
Trong thí nghiệm ôtô thường dùng cảm biến để đo các đại lượng: chuyển
dịch, tốc độ, gia tốc, lực, áp suất và ứng suất. Khi nghiên cứu động cơ đốt trong
cũng như những cơ cấu khác của ôtô có thể dùng đến cảm biến loại nhiệt, loại
quang và loại hoá, hall, áp suất …
Cảm biến còn phân loại theo nguyên lý biến đổi đại lượng không điện
thành đại lượng điện theo hai nhóm lớn:
Nhóm phát điện (gênêratơ): ở nhóm này các đại lượng không điện từ đối
tượng cần đo được biến đổi thành sức điện động hoặc cường độ dòng điện, chẳng
hạn như cảm biến điện cảm, cảm biến thạch anh, cảm biến quang, cảm biến hall
và những cảm biến khác không cần nguồn điện bởi vì chính các cảm biến ấy là
nguồn phát điện.
Nhóm thông số: ở nhóm này đại lượng không điện từ đối tượng cần đo sẽ
biến đổi thành một hoặc vài thông số điện của cảm biến như điện trở tenxơ, cảm
biến điện dung, cảm biến điện từ, cảm biến con trượt.
2.2. Cấu tạo các loại cảm biến
2.2.1. Cảm biến điện áp
a. Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý cảm biến điện áp
Hình vẽ
Hiệu ứng áp điện (piezoelectric):
Ở trạng thái ban đầu các tinh
thể thạch anh là trung hòa về điện, tức
là các ion dương và ion âm cân bằng
như hình 2.1A. Khi có áp lực bên
ngoài tác dụng lên một tinh thể thạch
anh làm cho mạng tinh thể bị biến
dạng. Điều này dẫn đến sự dịch
chuyển các ion. Một điện áp điện (B)
Hình 2.1: Nguyên lý hoạt động của hiệu
ứng áp điện.
Trang 3
Khoa Cơ khí Động lực
Trường Đại Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên
được tạo ra. Ngược lại, khi ta đặt vào
một điện áp, điều này dẫn đến một
biến dạng tinh thể và bảo toàn lực
(hình 2.1C).
A. Thạch anh tinh thể ở trạng thái chưa
làm việc;
B. Tác động của một lực bên ngoài;
C. đặt vào một điện áp;
1. Áp lực; 2. Ion chiếm chỗ; 3. Điện áp
tạo ra; 4. Phương tác động; 5. Biến dạng
của tinh thể; 6. Cung cấp điện áp.
b. Ứng dụng
Cảm biến áp điện được ứng dụng rất rộng rãi trong cơ khí và ngành công
nghệ ôtô. Chẳng hạn như: cảm biến kích nổ, cảm biến áp suất, cảm biến siêu âm,
cảm biến gia tốc.
Ứng dụng cảm biến điện áp
Hình vẽ
Cảm biến tiếng gõ được đặt
nắp trên động cơ dưới đầu xi lanh.
Thành phần áp điện trong
cảm biến kích nổ được chế tạo
bằng tinh thể thạch anh là những
vật liệu khi có áp lực sẽ sinh ra
điện áp. Phần tử áp điện được thiết
kế có kích thước với tần só riêng
trùng với tần số rung của động cơ
khi có hiện tượng kích nổ để xẩy ra
hiện tượng cộng hưởng (f=7kHz).
Như vậy, khi có kích nổ, tinh thể
thạch anh sẽ chịu áp lục lớn nhất và
sinh ra một điện áp.
Hình 2.2: Cảm biến tiếng gõ
Trang 4
nguon tai.lieu . vn
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BÀI GIẢNG
HỌC PHẦN: THÍ NGHIỆM Ô TÔ
SỐ TÍN CHỈ: 02
LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
Hưng Yên - 2015
Khoa Cơ khí Động lực
Trường Đại Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên
CHƢƠNG I
CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG ĐO LƢỜNG KỸ THUẬT
1.1. Mục đích thí nghiệm
Thí nghiệm ôtô chiếm vị trí rất quan trọng trong nền công nghiệp ôtô.
Mục đích của việc thí nghiệm là để đánh giá hoặc phát hiện các ưu nhược điểm
của các chi tiết, các cụm chi tiết và toàn bộ ôtô về các mặt như:
Thông số kỹ thuật và tính năng làm việc cơ bản.
Độ tin cậy làm việc.
Độ bền và tuổi thọ.
Tóm lại, nhờ có thí nghiệm chúng ta có thể đánh giá chất lượng của chi
tiết, của cụm và toàn bộ ôtô một cách tổng thể và từ đó có cơ sở đề xuất cải tiến
và hoàn thiện chúng nhằm đảm bảo sản xuất được những ôtô ngày càng có chất
lượng cao. Cần chú ý rằng chữ thí nghiệm có thể được hiểu theo nghĩa hẹp, như
thí nghiệm xác định độ cứng của lò xo ly hợp, nhưng cũng có thể nghĩa rất rộng
như thí nghiệm đánh giá chất lượng làm việc của ôtô trong điều kiện sử dụng
v.v…
Quy mô và độ phức tạp của thí nghiệm phụ thuộc vào mục đích đề ra ban
đầu.
Tuỳ theo mục đích và tính chất của thí nghiệm mà đề ra chương trình thí
nghiệm bao gồm:
Phương pháp tiến hành và thời gian thí nghiệm.
Đối tượng dùng cho thí nghiệm.
Trang thiết bị dùng cho thí nghiệm.
Vị trí, chế độ và điều kiện thí nghiệm.
Phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm.
1.2. Các dạng thí nghiệm ôtô
Thí nghiệm ôtô được phân loại theo:
Mục đích thí nghiệm.
Tính chất thí nghiệm.
Vị trí tiến hành thí nghiệm.
Trang 1
Khoa Cơ khí Động lực
Trường Đại Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên
Đối tượng thí nghiệm.
Cường độ và thời gian thí nghiệm.
Theo mục đích thí nghiệm ta có thí nghiệm kiểm tra kiểm tra ở nhà máy
sản xuất, thí nghiệm trong điều kiện sử dụng, thí nghiệm trong nghiên cứu khoa
học.
Theo tính chất thí nghiệm ta có thí nghiệm để xác định tính chất kéo, tính
nhiên liệu, tính chất phanh, tính ổn định và điều khiển, tính êm dịu chuyển động,
tính cơ động, độ tin cậy làm việc, độ mòn, độ bền…của ôtô.
Theo vị trí tiến hành thí nghiệm ta có thí nghiệm trên bệ thử (trong phòng
thí nghiệm), thí nghiệm ở bãi thử, thí nghiệm trên đường. Thí nghiệm trên bệ thử
có thể tiến hành cho từng chi tiết, cho từng cụm hoặc cho cả ôtô một cách dễ
dàng hơn so với khi thí nghiệm trên đường.
Theo đối tượng thí nghiệm ta có thí nghiệm mẫu ôtô đơn chiếc, thí nghiệm
mẫu ôtô của một đợt sản xuất nhỏ, thí nghiệm ôtô được sản xuất đại trà.
Theo cường độ và thời gian thí nghiệm ta có thí nghiệm bình thường theo
quy định và thí nghiệm tăng cường. Ở thí nghiệm tăng cường thì thời gian
thường được rút ngắn và chế độ tải trọng tăng.
1.3. Yêu cầu đối với thiết bị đo
Thiết bị đo dùng cho thí nghiệm cần đảm bảo những yêu cầu chính sau
đây:
Đảm bảo độ chính xác cần thiết cho thí nghiệm.
Không bị ảnh hưởng bởi rung động, điều này rất cần thiết đối với thí
nghiệm trên đường.
Đặc tính của thiết bị đo cần phải tuyến tính hoặc rất gần với tuyến tính
trong suốt phạm vi đo.
Trọng lượng và kích thước nhỏ để có thể đặt được ở trong ôtô. Điều này
rất quan trọng khi thí nghiệm trên đường.
Không bị ảnh hưởng bởi khí hậu và thời tiết.
Câu hỏi ôn tập
Câu 1: Nêu mục đích của thí nghiệm ôtô?
Câu 2: Các dạng thí nghiệm ôtô?
Câu 3: Yêu cầu của thiết bị đo trong thí nghiệm ôtô?
Trang 2
Khoa Cơ khí Động lực
Trường Đại Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên
CHƢƠNG II
CÁC LOẠI CẢM BIẾN DÙNG TRONG THÍ NGHIỆM
2.1. Định nghĩa và phân loại cảm biến
Cảm biến là bộ phận để nhận tín hiệu về trang thái của tín hiệu cần đo và
biến đổi nó thành tín hiệu điện tương ứng.
Trong thí nghiệm ôtô thường dùng cảm biến để đo các đại lượng: chuyển
dịch, tốc độ, gia tốc, lực, áp suất và ứng suất. Khi nghiên cứu động cơ đốt trong
cũng như những cơ cấu khác của ôtô có thể dùng đến cảm biến loại nhiệt, loại
quang và loại hoá, hall, áp suất …
Cảm biến còn phân loại theo nguyên lý biến đổi đại lượng không điện
thành đại lượng điện theo hai nhóm lớn:
Nhóm phát điện (gênêratơ): ở nhóm này các đại lượng không điện từ đối
tượng cần đo được biến đổi thành sức điện động hoặc cường độ dòng điện, chẳng
hạn như cảm biến điện cảm, cảm biến thạch anh, cảm biến quang, cảm biến hall
và những cảm biến khác không cần nguồn điện bởi vì chính các cảm biến ấy là
nguồn phát điện.
Nhóm thông số: ở nhóm này đại lượng không điện từ đối tượng cần đo sẽ
biến đổi thành một hoặc vài thông số điện của cảm biến như điện trở tenxơ, cảm
biến điện dung, cảm biến điện từ, cảm biến con trượt.
2.2. Cấu tạo các loại cảm biến
2.2.1. Cảm biến điện áp
a. Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý cảm biến điện áp
Hình vẽ
Hiệu ứng áp điện (piezoelectric):
Ở trạng thái ban đầu các tinh
thể thạch anh là trung hòa về điện, tức
là các ion dương và ion âm cân bằng
như hình 2.1A. Khi có áp lực bên
ngoài tác dụng lên một tinh thể thạch
anh làm cho mạng tinh thể bị biến
dạng. Điều này dẫn đến sự dịch
chuyển các ion. Một điện áp điện (B)
Hình 2.1: Nguyên lý hoạt động của hiệu
ứng áp điện.
Trang 3
Khoa Cơ khí Động lực
Trường Đại Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên
được tạo ra. Ngược lại, khi ta đặt vào
một điện áp, điều này dẫn đến một
biến dạng tinh thể và bảo toàn lực
(hình 2.1C).
A. Thạch anh tinh thể ở trạng thái chưa
làm việc;
B. Tác động của một lực bên ngoài;
C. đặt vào một điện áp;
1. Áp lực; 2. Ion chiếm chỗ; 3. Điện áp
tạo ra; 4. Phương tác động; 5. Biến dạng
của tinh thể; 6. Cung cấp điện áp.
b. Ứng dụng
Cảm biến áp điện được ứng dụng rất rộng rãi trong cơ khí và ngành công
nghệ ôtô. Chẳng hạn như: cảm biến kích nổ, cảm biến áp suất, cảm biến siêu âm,
cảm biến gia tốc.
Ứng dụng cảm biến điện áp
Hình vẽ
Cảm biến tiếng gõ được đặt
nắp trên động cơ dưới đầu xi lanh.
Thành phần áp điện trong
cảm biến kích nổ được chế tạo
bằng tinh thể thạch anh là những
vật liệu khi có áp lực sẽ sinh ra
điện áp. Phần tử áp điện được thiết
kế có kích thước với tần só riêng
trùng với tần số rung của động cơ
khi có hiện tượng kích nổ để xẩy ra
hiện tượng cộng hưởng (f=7kHz).
Như vậy, khi có kích nổ, tinh thể
thạch anh sẽ chịu áp lục lớn nhất và
sinh ra một điện áp.
Hình 2.2: Cảm biến tiếng gõ
Trang 4