1.1Стендовые характеристики и режимы работы двигателя
Для оценки того или иного двигателя необходимо знать их свойства.
Свойства тракторного двигателя, как правило, определяются по его характеристикам (скоростной, нагрузочной и др.). Основными показателями работы двигателя являются:
1) эффективная мощность Ne;
2) крутящий момент Me;
3) часовой расход топлива Gт;
4) удельный расход топлива ge;
5) частота вращения коленвала двигателя.
Взаимосвязь между ними может быть представлена в графической форме в виде скоростной характеристики двигателя (рис. 1).
Скоростные характеристики строят, пользуясь детерминированными зависимостями, получаемыми на стендах при заданных ступенях загрузки.
Строится характеристика в двухмерных системах координат. По абсциссе откладывается частота вращения двигателя, по оси ординат – один из показателей работы двигателя, например: Ne, Me, Gт, ge. (см. рис. 7.0)
Так как четыре показателя, для совмещения на одном рисунке всех показателей наносится не одна ось ординат, а параллельно четыре по Nе, Mе, Gт, ge.
Рис.1 скоростная характеристика двигателя
Основные показатели характеристики двигателя на стендах снимаются на следующих четырех режимах:
- на номинальной частоте вращения коленвала, nн;
- при режиме холостого хода двигателя, nх;
- при режиме максимального крутящего момента, Me.max;
- при минимальных устойчивых оборотах коленвала двигателя, nmin.
Рис.7.1. Типовая (стендовая) скоростная характеристика тракторного двигателя
Анализ скоростной характеристики двигателей.
При номинальной частоте вращения коленвала, которая определяется технической документацией. При этой (номинальной) частоте снимаются номинальные значения показателей:
- номинальная мощность двигателя, Nен;
- номинальный крутящий момент, Mен;
- номинальный расход топлива, Gтн;
- номинальный удельный расход топлива, gен.
При режиме холостого хода двигателя снимаются:
- мощность холостого хода двигателя, Nех =0
- крутящий момент холостого хода двигателя, Mех =0
- расход (часовой) топлива при холостом ходе двигателя, Gтх
- удельный расход топлива при холостом ходе двигателя, gех = ¥
При режиме максимального крутящего момента:
- мощность при максимальном крутящем моменте, Nе(Mmax);
- часовой расход Gт(Mmax) и удельный расход топлива, gе (Mmax).
При минимально-устойчивых оборотах коленвала снимают: Nе(nmin); Me(nmin); Gт(nmin); ge(nmin).
Между этими показателями существуют следующие соотношения:Nе = Mе*n; gе = Gт/Nе. (своего рода детерминанты).
Скоростная характеристика представляет полную картину изменения любого показателя свойств двигателя.
Легко определены значения всех показателей при характерных скоростных режимах двигателя: на холостом ходу, на минимально-устойчивых оборотах, на номинальных оборотах (при), при оборотах, соответствующих Mе= max.
По скоростной характеристике можно определять другие показатели работы двигателя, например: запас крутящегомомента dMе.зап = Mе.max-Mен, который может быть использован для преодоления кратковременных случайных перегрузок.
Коэффициент приспособляемости двигателя кпр = Мe.max/Мен. Для тракторных дизелей кпр = 1,1…1,2.
Чтобы обеспечить безостановочность работы, необходимо, чтобы момент сопротивления на валу двигателя Мe.max (который преодолевается крутящим моментом) не превышал 0.97Me.max, т.е. Me.max £ 0.97Me.max
Коэффициент допустимой загрузки двигателя по крутящему моменту xдоп=Мсср/Мен.
Известно, что момент сопротивления, который возникает от тягового сопротивления агрегата (через касательную силу) Мe = (Pк*rк)/(iт*hмг), где
r – радиус звездочек, колеса;
i - передаточное число трансмиссии;
h - КПД трансмиссии и гусениц.
Отсюда, максимальная допустимая касательная сила
Pk.max = (Me.max*iт*hмг)/rк
Запас касательной силы
Pк.зап = Pк.max - Pкн
По скоростной характеристике можно решать и вопросы экономичности расхода топлива
Например, недогрузка двигателя по мощности до 85% обусловливает увеличение удельного расхода топлива до 109% от (gен) номинального, а загрузка его всего на 50% от Nен обусловливает увеличение удельного расхода топлива до 130% gен!
Характеристика имеет две зоны: регуляторную, т.е. рабочую (слева от nн); безрегуляторную (справа от nн).
Эксплуатационные характеристики работы двигателя (скоростные)
Эксплуатационные скоростные характеристики работы двигателя довольно значительно отличаются от стендовых. Причины понятны – условия работы двигателя на стендах отличаются от эксплуатационного режима.
Эксплуатационные характеристики строятся подобно стендовым, но с поправочными коэффициентами, т.е. эксплуатационные характеристики двигателей, определяющие их технические возможности, следует устанавливать для указанных выше четырех режимов по типовым скоростным характеристикам с учетом поправочных коэффициентов.