Katedra Silników Spalinowych i Transportu Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa POLITECHNIKA RZESZOWSKA	Blacha Justyna II MT-DI/ L1
		Rok ak. 2012/2013 Semestr: IV
Laboratorium Silników Spalinowych	Ćwiczenie nr 2
Temat: Stanowisko badawcze silnika spalinowego i cechowanie hamulca

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze stanowiskiem badawczym silnika spalinowego i standardowym wyposażeniem pomiarowym oraz nabycie umiejętności cechowania hamulca.

1. Wstęp teoretyczny:

Stanowisko badawcze silnika spalinowego powinno zapewniać pomiar podstawowych parametrów pracy silnika spalinowego oraz właściwe warunki jego pracy. Zakres mierzonych parametrów uzależniony jest od rodzaju przeprowadzanych prób lub badań oraz typu silnika.
Silnik w hamowni silnikowej mocowany jest do specjalnej płyty fundamentowej, spoczywającej na ławie fundamentowej. Płyty te są wyposażone w rowki o specjalnym kształcie, umożliwiające montaż stojaków. Płyta fundamentowa mocowana jest śrubami kotwowymi do fundamentu z żelbetu lub spoczywa na fundamencie swobodnie, na sprężynach lub gumowych przekładkach. Są to szczególnie wymagające elementy, gdyż oddziałują one na tłumienie drgań silnika i w ten sposób chronią przed przenoszeniem energii drgań na ściany budynku hamowni.
Boks hamowni wyposażony jest w specjalnie zaprojektowany układ zasilania silnika paliwem, którego konstrukcja zależna jest od typu hamowni i jej wielkości. Zwykle hamownie wyposażone są w instalacje zapewniające dłuższą pracę silnika, bez konieczności uzupełniania paliwa. W instalacji paliwowej montuje się urządzenia do pomiaru zużycia paliwa metodą objętościową lub metodą wagową.
Układ wylotowy silnika jest podłączony do centralnego układu wylotowego hamowni. W układzie wylotowym zwykle montowane są układy oczyszczania spalin. Wymagana jest okresowa kontrola szczelności całego układu.
Instalacje, w jakie wyposażona jest hamownia silnikowa:
- paliwowa
- wylotowa spalin
- nawiewno-wywiewna
- elektryczna
- hydrauliczna
- sprężonego powietrza.

Podstawowym urządzeniem stanowiska badawczego silnika jest hamulec silnikowy z oprzyrządowaniem, umożliwiający obciążenie silnika określonych momentem obrotowym oraz pomiar tego momentu, jak również prędkości obrotowej. Do hamowania tłokowych silników spalinowych stosowanych w środkach transportu używa się hamulców.
Do hamowania silników spalinowych stosowanych w pojazdach samochodowych wykorzystuje się hamulce hydrauliczne, prądnicowe oraz elektrowirowe. Obciążenie silnika za pomocą hamulców opiera się głównie na wykorzystaniu zjawiska zamiany pracy mechanicznej w ciepło, które jest odprowadzane na zewnątrz układu. Hamulec wykorzystany do obciążenia silników spalinowych na stanowisku badawczym powinien spełniać następujące warunki:

- możliwość dokładnego ustawiania i utrzymania zadanej prędkości obrotowej silnika,
- dokładna regulacja momentu obciążającego o określonej wartości,
- skuteczne i bezpieczne odprowadzenie wytwarzanego ciepła lub energii elektrycznej,
- precyzyjny pomiar siły na dynamometrze hamulca,
- przystosowanie do pracy długotrwałej,
- zapewnienie zdalnej obsługi oraz odczytu wartości momentu obrotowego i prędkości obrotowej.

Metodyka badań

Cechowanie hamulca przeprowadza się za pomocą odważników wzorcowych, które kolejno układa się na szali ramienia pomiarowego zwiększając obciążenie. Każdorazowo po zmianie obciążenia dokonuje się odczytu wskazania siły na urządzeniu pomiarowym. Następnie zdejmuje się kolejno odważniki zmniejszając obciążenie i również odczytuje wskazania po każdorazowym zdjęciu obciążnika. Odważniki należy układać i zdejmować ostrożnie, aby nie powodować anomalii wskazań kolejnych wskazań. Pomiary niezbędne do wykreślenia charakterystyki obejmują:

• wskazanie hamulca W_z przy zaciążaniu,

• wskazanie hamulca W_o przy odciążaniu.

Pętla histerezy określa dokładność wskazań hamulca- im jest ona węższa tym wskazania są dokładniejsze.

1. Stanowisko pomiarowe - schemat

1. Tabela powiarowo-wynikowa

Obciążenie wzorcowe Q [kG]	Zaciążenie Wz [kG]	Odciążenie Wo [kG]	Wskazanie średnie W [kG]	Siła obciążająca P [kG]	Błąd bezwzględny Δ [kG]	Błąd względny δ [%]
0	0,00	0,02	0,01	0	0,01	0
10	0,88	0,91	0,895	0,906113	0,011113	1,22644
20	1,79	1,82	1,805	1,812227	0,007227	0,39879
30	2,70	2,73	2,715	2,71834	0,00334	0,12286
40	3,62	3,64	3,63	3,624453	0,005547	0,15304
50	4,55	4,55	4,55	4,530567	0,019433	0,42893

1. Obliczenia

l_w = 0, 44762 m

$$\ k = 197\ \lbrack\frac{kG*obr}{kW*min}\rbrack$$

$$l_{h} = \frac{c}{k} = \frac{1000*30}{197\lbrack\frac{kG*obr}{\frac{kG*m^{2}}{s^{3}}*min}\rbrack*9,81*\pi} = 4,94\ m$$

Wykorzystując ramiona momentów:

P*l_h=Q*l_w

Stąd:

P=$\frac{Q*l_{w}}{l_{h}}$ [ $\frac{kG*m}{m} = kG\rbrack$

Δ=|W-P|

δ = $\frac{\Delta}{P}*100\%$

1. Przykładowe obliczenia dla obciążenia Q = 20 [kG]

P=$\frac{20*0,44762}{4,94} = 1,812227$ [kG]

Δ=|1,805 - 1,812227|= 0,007227 [kG]
δ = $\frac{0,007227\ }{1,812227}*100\% =$0,39879 [%]

1. Wykresy: histerezy, błędu bezwzględnego oraz błędu względnego

2. Wnioski:

Pomiary, jakie zostały dokonane podczas wykonywania ćwiczenia laboratoryjnego, a także wyniki, jakie zostały odczytane z urządzeń pomiarowych, dają możliwość określenia prawidłowości działania hamulca, znajdującego się w hamowni. Dane, uzyskane z powyższych pomiarów pozwalają określić wielkość i rodzaj błędów jakie mogły nastąpić podczas wykonywania ćwiczenia. Błędy te określają różnice między prawidłowym ciężarem, jaki został wykorzystywany jako obciążenie, a wskazaniami, które pokazane zostały na zegarze pomiarowym.
Błąd bezwzględny swoją najwyższą wartość osiągnął przy pomiarze obciążenia od 40 do 50 kG i po obliczeniach wyniósł on około Δ= 0,019433 [kG], tam również miał miejsce największy jego skok, gdzie przy obciążeniu 40 kG błąd wynisł Δ= 0,005547 [kG], tak więc różnica między tymi wartościami to około 0,013886 [kG].

Błąd względny błąd względny miał najwyższy wymiar przy pierwszym założonym obciążeniu, o wartości 10 kG, i wyniósł δ=1,22644 [%], co mieści się w dopuszczalnych normach. Jego najmniejsza wartość (oprócz przy zerowym obciążeniu) została osiągnięta przy obciążeniu równym 30 kG i miał wartość δ=0,12286 [%].

Pomiary i dokonane po nich obliczenia wskazują, że omawiany hamulec jest urządzeniem działającym poprawnie, a więc spełnia złożone na nim wymagania, zaś błędy jakie wystąpiły podczas wykonywania zadania są wartościami dopuszczalnymi.
Różnica jaka wystąpiła podczas dociążania i odciążania jest na tyle mała (około 0,02kG), że pętla histerezy, przedstawiona na wykresie, jest obszarem o wąskim polu, tak więc pomiary postały wykonane poprawnie.