Побудова регуляторної характеристики двигуна

До експлуатаційних характеристик двигуна відносяться регуляторна характеристика, яка має вигляд графіка, що показує зміну потужності, крутного моменту, обертів колінчастого валу, годинної і питомої витрати пального в залежності від завантаже-ння двигуна [2].

При випробовуваннях тракторів звичайно користуються регуляторною характеристикою, побудованою в залежності від потужності. Ця залежність є основною формою регуляторної характеристики.

Регуляторна або швидкісна характеристика, побудована в функції від частоти обертання валу, зручна для аналізу показників роботи двигуна в області перевантаження і на різних швидкісних режимах, які встановлюються всережимним регулятором.

Вихідними даними для побудови швидкісної характе-ристики є одержані для конкретного двигуна (на основі його випробувань) значення ефективних крутних моментів М_е, годинної витрати пального G_п, для ряду значень частоти обертання колінчастого валу n. Потужність N_е та питому витрату пального g розраховують за такими формулами:

 

N_е = 0,105 М_е n^х (кВт), (1.1)

де М_е – крутний момент (кН м);

n^х – частота обертання (хв^-1).

, а оскільки , то маємо

 

N_е = 6,28 М_е n^с (кВт),

 

де ω – кутова швидкість (рад/с).

n ^с – частота обертання (с^-1).

Тому ,

Питому витрату пального визначають за формулою:

 

g_е = , г/(кВт год) (1.2)

 

Варіанти значень М_е, G_п, n наведені в табл. 1.1 [1]. Вихідні значення М_е, G_п, n заданого варіанту та одержані розрахункові величини заносять в таблицю 1.1.

Графік швидкісної характеристики (рис. 1.1.) будують в такій послідовності:

ü відкладають точку n_min, точку n_н (при максимальному значенні N_e) та n_xx (при N_e = 0);

ü встановлюють мірило шкал величин M_e, N_e, G_п, g_е;

ü проводять перпендикуляр з точки n_н до осі абсцис;

ü наносять точки всіх параметрів в межах n_min … n_н та з’єднують їх кривими;

ü відкладають точку n_Memax, яка відповідає максимальному крутному моменту.

Перпендикуляр, проведений з точки n_н до осі абсцис, ділить швидкісну характеристику на дві частини: праворуч – регуляторну (експлуатаційну зону) та ліворуч – зовнішню, що є зоною перевантаження.

Крива питомої витрати пального g_е в регуляторній частині має криволінійний характер. Для побудови цієї лінії відрізок n_н - n_xx ділять на 10 рівних частин і з отриманих точок проводять перпендикуляри до осі абсцис. Значення g_е визначають за формулою (1.2), використовуючи отримані величини точок перетину графіків N_e і G_п з перпендикулярами.

 

Визначення коефіцієнтів пристосування двигуна та зниження частоти обертів

Коефіцієнти пристосування K _пм і зниження частоти обертів K _чо характеризують можливість двигуна долати перевантаження під час роботи в безрегуляторній зоні. Ці коефіцієнти розраховуються за такими залежностями:

 

, (1.3)

 

, (1.4)

 

де М_{е max} – максимальний крутний момент (кНм);

M_{e н} – номінальний крутний момент (кНм);

n_{Me max} – частота обертання валу при М_{е max} (об/хв);

n_н – номінальна частота обертання валу (об/хв).

Для дизельних двигунів значення коефіцієнта пристосу-вання знаходиться в межах 1,1...1,2, а коефіцієнт зниження частоти обертання – 0,5...0,7 [2].

 

Аналіз залежності питомої витрати пального від ступеня завантаження двигуна

У сучасних дизельних двигунів при номінальній потуж-ності питома витрата пального становить g_е=220...260 г/(кВт·год). З пониженням ступеня завантаження двигуна питома витрата пального збільшується. Для наочності закономірностей зміни будують графік залежності ступеня питомої витрати пального ξg_е (%) від ступеня завантаження двигуна ξN_e (%) (рис. 1.2). Для цього використовують значення g_е, одержані в п. 1.1, і для кожного з них підраховують ступінь завантаження двигуна ξN (%) та ступінь питомої витрати пального ξg_е (%) за формулами:

 

ξ (%), (1.5)

 

де N_ei – потужність, що відповідає даному значенню g_i (кВт).

 

ξ (%), (1.6)

де g_н – питома витрата пального при потужності N_ен (г/(кВт·год)).

Перед побудовою графіка розрахункові дані заносять в таблицю 1.2. Дані в графі 1 визначають множенням номінальної потужності двигуна на 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; і 1,0. Для кожної одержаної потужності з графи 1 визначають питому витрату пального за регуляторною характеристикою двигуна і записують у графу 3.

 

Таблиця 1.2