Расчет и построение скоростной (регуляторной) характеристики тракторного дизеля

Скоро­стная характеристика дизеля на регуляторе (М, N_е, G_Т, g_е) = f(n) строится в такой последовательности:

1. Выбираем масштабы для построения графиков. Масштаб по оси абсцисс графика (масштаб частоты вращения) выбираем, ориентируясь на значе­ния номинальной частоты вращения n_н, максимальной частоты вращения на холостом ходу n_{x max}(мин^-1) и частоты вращения двигателя, соответствующей максимальному крутящему моменту n_Mmax (мин^-1). Значение номинальной частоты вращения п_нзадано в задании, а максимальную частоту вращения холостого хода n_{x max}определим но формуле:

n_{x max} = (2+d_р) n_н/ (2–d_р) @ (1+d_р) n_н , (3.1)

где d_р – степень неравномерности регулятора (у современных дизелей
d_р= 0,03… 0,07) [1]. Принимаем d_р = 0,05.

n_{x max} = (1+d_р ) n_н =(1+0,05) 1800 = 1890 мин^-1.

Частота вращения при максимальном крутящем моменте:

n_{M max}= n_н / K_об , (3.2)

где K_oб– коэффициент приспособляемости двигателя по оборотам. Для расчетов в курсовой работе принимаем K_oб = 1,3…1,7 [1]. Принимаем K_oб = 1,5.

n_{M max}= 1800/ 1,5=1200 мин^-1.

Ориентируясь на рекомендуемое расположение кривых (рисунок 2.3) [1], а также на номинальные значения М_н, N_eн, G_Тн и g_eн, выбираются осталь­ные масштабы. При этом значение крутящего момента на номинальном ре­жиме (Н×м) определяется по формуле:

М_н = 9550 N_eн / п_н . (3.3)

М_н = 9550·64,9/1800=344,3 Н·м.

Значения N_eн, G_Тн и g_eн определены выше.

2. Перед построением графика подготавливается таблица для расчетов, в которую заносим уже известные численные значения величин (см. таблицу 3.1).

Таблица 3.1 – Параметры скоростной характеристики двигателя

n, мин-1	М, Н×м	Ne , кВт	GТ , кг/ч	ge , г/(кВт×ч)
			3,45	=>∞
				304,4
			10,35
	344,3	64,9	13,81	212,8
	369,2	63,8	13,29	208,3
	386,3	60,1	12,26
	395,8		12,65	225,9
	398,3		11,75

Скоро­стная характеристика дизеля на регуляторе изображена
на рисунке 3.1.

Числа оборотов в соответствующей графе равномерно задаем в диапазоне частот от п_ндо п_Mmax. Для этих значений частотпо эмпирической зависимости рассчитываем соответствующие значения крутящих моментов M (Н×м) и заносим в таблицу 3.1:

. (3.4)

Например, при частоте вращения n =1200 мин^-1:

Н м

Рисунок 3.1 – Теоретическая внешняя скоростная характеристика тракторного
дизеля (скоростная характеристика на регуляторе)

По результатам расчета определяется значение коэффициента приспособляемости дизеля по моменту:

K_м = M_max / M_н . (3.5)

K_м = 398,3/344,3 = 1,16.

Значение K_м должно быть не менее 1,12 [1]. Данное условие соблюдается (K_м=1,16>1,12). Следовательно, расчеты произведены верно.

По значениям M и соответствующим значениям n рассчитывается эффективная мощность N_e (кВт) по формуле:

N_e = М п / 9550. (3.6)

N_e = 398,3·1200/9550 = 50 Н·м.

Результаты заносим в таблицу 3.1. По данным таблицы строим корректорные ветви (n < n_н) кривых M = f(n) и N_e = f(n), а регуляторные ветви этих графиков изобража­ются в виде прямых линий, соединяющих точки М = 0 при п_{x max} с М_ни N_е = 0 при n_{x max} c N_ен соответственно.

3. Для построения зависимости часового расхода топлива от частоты вращения определяются его значения на характерных режимах.

При работе на максимальном скоростном режиме (п_{x max}):

G_Тx = (0,22… 0,27) G_Тн . (3.7)

G_Тx = 0,25·13,81 =3,45 кг/ч.

При максимальном крутящем моменте двигателя М_max:

G_Тmax = 1,1 G_Тн K_M / K_об . (3.8)

G_Тmax = 1,1 13,81 1,16/1,5 = 11,75 кг/ч.

Полученные значения заносим в таблицу 3.1.

Рассчитанные значения часового расхода топлива отклады­ваются на характеристике и последовательно соединяются прямыми линиями.

4. Значения удельного рас­хода топлива g_е (г/(кВт×ч)) при известных G_T и N_e определим по формуле:

g_е = G_T 10³ / N_e . (3.9)

g_е =13,81·10³/64,9=212,8 г/(кВт×ч).

По полученным результатам на графике строим коррек­торную ветвь зависимости g_e = f(n). Исходные данные по G_Т и N_е берем непосредственно из графиков.

Построение регуляторной характеристики в функции
от крутящего момента

В принятом масштабе строим графики зависимостей (п, N_e, G_Т, g_е)= f(M). Данные для построения соответствующих графиков берем из таблицы 3.1. Характерными точками характеристики являются: М = 0 (холостой ход), М_ни М_max. Регуляторную ветвь (М < М_н) зависимости g_е = f(M) строим для участка от M = 0,4M_н до М = М_н.

Регуляторная характеристика в функции от крутящего момента изображена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Регуляторная характеристика тракторного дизеля

в функции от крутящего момента