3. Побудова зовнішніх і швидкісних характеристик двигунів трактора і автомобіля
Для оцінки динамічних і економічних властивостей, технічного стану, якості ремонту двигунів, ефективності їх роботи в різноманітних режимах застосовують характеристики, які є графічною залежністю основних показників від експлуатаційних, конструктивних, регулювальних та інших факторів. Характеристики двигуна використовуються для визначення тягових, швидкісних і динамічних властивостей, прохідності і вантажопідіймальності машин у цілому.
Теоретично оцінити одночасний вплив на роботу двигуна багаточисельних факторів досить складно. Тому вихідні дані для побудови характеристик отримують у процесі випробування двигунів на спеціальних стендах, створюючи умови, які дозволяють досліджувати потрібні показники у функції одного із факторів.
Режим роботи двигуна характеризується
навантаженнями
,
,
,
частотою обертання колінчастого валу
пе і паливною економічністю
.
Оптимальним режимом роботи називається
режим роботи двигуна за максимальної
потужності і крутного моменту та
мінімальної витрати пального.
Зовнішня швидкісна характеристика двигуна є залежністю ефективної потужності, крутного моменту і питомої витрати пального від частоти обертання колінчастого вала за повної подачі пального (максимальне переміщенні рейки паливного насосу в дизелях) і встановленому режимові роботи. Зовнішня характеристика знімається в результаті стендових випробовувань двигуна. За відсутності даних стендових випробовувань зовнішню швидкісну характеристику можна побудувати на основі розрахунків за емпіричною формулою С.Р. Лейдермана:
;
Ефективна потужність і витрата пального для трактора:
при частоті n=500
кВт;
г/кВт год;
при частоті n=1000
кВт;
г/кВт год;
при частоті n=1200
кВт;
г/кВт год;
при частоті n=1500
кВт;
г/кВт год;
при частоті n=2000
кВт;
г/кВт год;
при частоті n=2200
кВт;
г/кВт год;
при частоті n=2500
кВт;
г/кВт год.
Ефективна потужність і витрата пального для автомобіля:
при частоті n = 500
кВт;
г/кВтгод,
при частоті n = 1000
кВт;
г/кВтгод,
при частоті n = 1500
кВт;
г/кВтгод;
при частоті n = 2000
кВт;
г/кВтгод;
при частоті n = 2500
кВт;
г/кВтгод;
при частоті n = 3000
кВт;
г/кВтгод;
при частоті n = 3200
кВт;
г/кВтгод;
при частоті n = 3500
кВт;
г/кВтгод;
де Ne – ефективна потужність двигуна, кВт; Ne max – максимальна потужність двигуна, кВт; nN – частота обертання колінчастого валу, яка відповідає максимальній потужності двигуна, кВт; – питома витрата пального, яка відповідає частоті обертання колінчастого вала п, кВт ; geN – питома витрата пального, яка відповідає максимальній потужності двигуна, г/кВт год; а, b, с, aо, bo, сo – емпіричні коефіцієнти.
Для дизельних двигунів з безпосереднім впорскуванням пального (нероздільною камерою згорання) коефіцієнти приймають: а = 0,87; b = 1,13; с = 1; а0 = b0 = 1,55; с0 = 1.
Для карбюраторних двигунів коефіцієнти беруть: а = b = с = 1; а0 = 1,2; b0 = 1; с0 = 0,8.
В табл. 3.1 подані значення коефіцієнтів для різних типів двигунів внутрішнього згоряння ([2], ст. 51).
Таблиця 3.1
Значення емпіричних коефіцієнтів
№ п/п
|
Типи двигунів |
а |
b |
с |
ао |
bo |
со |
1 |
Дизелі з безпосереднім впорскуванням пального (нероздільною камерою згоряння) |
0,87 |
1,13 |
1,0 |
1,55 |
1,55 |
1,0 |
2 |
Дизелі з вихровою камерою |
0,7 |
1,3 |
1,0 |
1,35 |
1,35 |
1,0 |
3 |
Дизелі з передкамерами |
0,6 |
1,4 |
1,0 |
1,2 |
1,2 |
1,0 |
4 |
Карбюраторні двигуни |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,2 |
1,0 |
0,8 |
Значення крутного моменту двигуна, яке відповідає частоті обертання колінчастого валу n, визначається за формулою:
.
Крутний момент для трактора:
при частоті n = 500
Нм;
при частоті n =1000
Нм;
при частоті n = 1200
Нм;
при частоті n = 1500
Нм;
при частоті n = 2000
Нм;
при частоті n = 2200
Нм;
при частоті n =2500
Нм.
Крутний момент для автомобіля:
при частоті n = 500
Нм;
при частоті n =1000
Нм;
при частоті n = 1200
Нм;
при частоті n = 1500
Нм;
при частоті n = 2000
Нм;
при частоті n = 2200
Нм;
при частоті n =2500
Нм.
Для зручності результати розрахунку зводимо в табл. 3.2, 3.3.
Таблиця 3.2
Результати розрахунку зовнішньої швидкісної характеристики трактора
п, об/хв |
Ne, кВт |
Ме, Нм |
, г/ кВт год |
500 |
|
|
|
1000 |
|
|
|
1200 |
|
|
|
1500 |
|
|
|
2000 |
|
|
|
2200 |
|
|
|
2500 |
|
|
|
Таблиця 3.3
Результати розрахунку зовнішньої швидкісної характеристики автомобіля
п, об/хв |
Ne, кВт |
Ме, Нм |
, г/ кВт год |
500 |
|
|
|
1000 |
|
|
|
1500 |
|
|
|
2000 |
|
|
|
2500 |
|
|
|
3000 |
|
|
|
3200 |
|
|
|
3500 |
|
|
|