Контрольні запитання
1. Яка послідовність проведення стендового випробування двигуна
Д – 240 для визначення його ефективної потужності?
2. На основі яких вимірювальних показників стендового випробування двигуна визначають його крутний момент, питому і годинну витрату палива?
3. За яким формулами підраховують ефективну потужність, крутний момент , годинну і питому витрату палива випробовуваного двигуна?
15 Практичне заняття №4 побудова теоретичної швидкісної характеристики автотракторних двигунів
Загальні відомості. Швидкісна характеристика – це графічне зображення закономірності зміни досліджувальних параметрів двигуна: потужності Ne, крутного моменту Мк, годинної витрати палива Gп і питомої витрати палива ge від обертів колінчастого валу n,
Ne, Mk, Gп, ge = f(n).
Рис. 4.1. Швидкісна характеристика дизеля
а – зовнішня; б – границя димлення; в - гранична
Швидкісні характеристики бувають часткові і зовнішні.
Поняття
зовнішньої швидкісної характеристики
передбачає одержання гранично можливих
енергетичних показників двигуна. Для
дизелів такі показники, як відомо, лежать
за межею димлення, коли коефіцієнт
надлишку повітря
.
Але регулюючи насос високого тиску на таку подачу палива працювати неможливо через густий дим і небезпеку виходу з ладу двигуна в результаті підвищеного нагароутворення в камері згоряння.
16
Важко на всіх швидкісних режимах забезпечити також роботу дизеля в межах димлення.
Тому крайнє положення рейки насоса, встановлене заводом – виробником для повної подачі палива, необхідно приймати як раціональну границю такої подачі.
Крім зовнішньої швидкісної характеристики дизеля розрізняють швидкісну характеристику. Характеристику граничного димлення можна одержати, якщо кожну точку зовнішньої швидкісної характеристики на даному швидкісному режимі знімати при положенні рейки паливного насоса, яке відповідає годинній витраті палива, що обумовлює димність двигуна.
Робота дизеля з димним випуском вкрай небезпечна через значне відкладення нагару на поршні, поршневих кільцях і клапанах. Під час димлення незгорілі важкі частини палива закупорюють відвідні отвори в маслознімних кільцях, що сприяє їх закоксовуванню.
Вказана обставина є причиною значного зменшення потужності і економічності двигуна, підвищення витрати масла і перегрівання деталей поршневої групи, клапанів і утворення подряпин на поверхні гільз циліндрів, поршнів, вкладишів підшипників і шийок колінчастого вала.
Максимальна потужність, яку розвиває дизель при найвигіднішому куті випередження початку впорскування палива для даного швидкісного режиму і при положенні рейки насоса, що відповідає даному згорянню називається граничною потужністю. Крива побудована по точках граничних потужностей для різних швидкісних режимів при положеннях рейки насоса, які визначають димне згоряння, називається граничною характеристикою.
Швидкісні характеристики двигунів застосовують для оцінки їх
техніко – економічних показників.
Так, наприклад, аналізуючи характеристику граничного димлення дизеля можна оцінити процес сумішеутворення і якість роботи паливної апаратури, а також визначити зміну коефіцієнта наповнення і механічного к.к.д. в залежності від зміни числа обертів колінчастого вала двигуна.
17
Розрахунок і побудова теоретичної швидкісної характеристики двигуна:
1. Розрахунок потужності і крутного моменту визначають за формулами:
Ne = NeN [a(n/nN) + b(n/nN2 – c(n/nN)3]. (4.1)
Mк
=30 Ne/
n
,
де Ne - проміжні значення потужності двигуна, кВт.
NeN - номінальна потужність двигуна; кВт.
n - проміжні значення обертів колінчастого вала, об/хв.
nN - оберти колінчастого валу при номінальній потужності, об/хв.
а, в, с - коефіцієнти рівняння.
Мк - значення крутного моменту двигуна, Н м
Значення N еN, nN, приймають з технічної характеристики двигуна.
Сталі коефіціенти a,в,c для дизелів з нероздільними камерами згоряння визначають за формулами:
a = 2- (25/M3); в = (50/M3) – 1; c = 25/M3; a + в – c = 1 (4.2)
M3 = (10 – 20 )%,
де M3 – запас крутного моменту двигуна;
КМ = Mмах/МN, (4.3)
де КМ - коефіціент запасу крутного моменту, КМ = 1,15.
КN = nMmax / nN; (4.4)
де KN – коефіцієнт пристосування за частотою, KN = 0,63 .. 0,75.
Розрахунок потужності і крутного моменту двигуна проводять від nmin до nmax . nmin = nN/4, nmах = (1,1 – 1,2) nN .
2. Розрахунок питомої витрати палива:
ge=geN[1,55-1,55(n/nN)+(n/nN)2],
,
(4.5)
де geN – значення питомої витрати палива двигуна при номінальній
потужності,
.
18
3. Погодинну витрату палива визначають за формулою:
,
(4.6)
4. На основі розрахованих показників роботи двигуна будують зовнішню швидкісну характеристику, Ne, Mk, ge Gп, = f(n).
Рис. 7.2. Швидкісна характеристика дизеля
19
Приклад розрахунку і побудови зовнішньої швидкісної характеристики дизельного двигуна Д-240
Вхідні дані:
Номінальна потужність двигуна NeN = 58,8 кВт.
Частота обертання КВ при номінальній потужності nN = 2200 об/хв.
Питома витрата палива при номінальній потужності
geN = 258 г/кВт год.
Коефіцієнт запасу крутного моменту КМ = 1,15.
Коефіцієнт пристосування за частотою двигуна Кп = 0,63 – 0,75.
Розрахунок характеристики проводять для проміжних значень частоти обертання колінвала: n = (1300, 1400, 1600… 1800, 2000, 2200, 2350) об/хв.
Дані розрахунку заносять в таблицю 4.1 і на міліметровій бумазі формату А4 будують графік характеристики Ne, Mk, Gп, ge = f(n)
в масштабі кратному 2 або 5.
Для перевірки правильності побудови визначають показники роботи двигуна (nN, nM, Kn, KM, NeN, Mkmax, gemin Gпmin) і встановлюють оптимальний режим двигуна в межах nопт .
Таблиця 4.1