1.6. Розрахунок і побудова регуляторної характеристики дизеля трактора

В тракторному дизельному двигуні постійна частота обертання колінчастого валу при зміні опору с.г. знаряддя підтримується регулятором частоти обертання колінвалу, який, діючи на рейку паливного насоса, змінює циклову подачу палива і крутний момент двигуна в залежності від коливань навантаження. Задана трактористом частота обертання колінвалу підтримується в межах ступені нерівномірності регулятора.

Зовнішня регуляторна характеристика двигуна отримується при повній подачі палива. Вона представляє собою графіки залежності ефективної потужності двигуна N_e, крутного моменту М_е, годинної витрати палива G_т, питомої витрати палива g_е від частоти обертання колінвалу і складається з двох основних частин: коректорної, на якій частота обертання змінюється від мінімально стійкого до номінального значення, а двигун працює з перевантаженням, і регуляторної, на якій частота обертання змінюється від номінального значення до максимального на холостому ходу.

Для проектованого двигуна регуляторну характеристику можна розрахувати і побудувати за такою методикою. Вихідними даними для розрахунку є номінальна потужність N_eн і відповідні їй номінальна частота обертання колінвалу n_н і питома ефективна витрата палива g_ен.

Спочатку визначаємо номінальний крутний момент М_ен двигуна за формулою:

Hм , (22)

де N_н – номінальна потужність двигуна, кВт;

n_н – номінальна частота обертання колінчастого валу, хв^-1.

Ці показники визначені в тепловому і динамічному розрахунку двигуна.

Максимальний крутний момент М_е.мах двигуна визначаємо за формулою:

, Нм (23)

де μ_к – коректорний коефіцієнт запасу крутного моменту (приймається за прототипом, або в межах 10...15%).

Значення крутних моментів отримуємо в Н·м.

Номінальну питому витрату палива g_е.н. приймаємо за прототипом.

Годинну витрату палива при номінальній потужності двигуна G_тн визначаємо як: .

Визначаємо годинну витрату палива на режимі холостого ходу за формулою:

G_т.х. = к · G_т.н.=49,02*0,245=12,0, л/год

G_т.н. = (24)

де к = 0,2...0,3 – коефіцієнт пропорційності.

Приймаючи ступінь нерівномірності регулятора δ = 4...8 % знаходимо частоту обертання колінвалу на режимі холостого ходу за формулою:

, хв^-1 (25)

Далі задаємося значеннями крутного моменту двигуна на регуляторній (від n_х до n_н) і нерегуляторній (від n_н до n_мін) вітках регуляторної характеристики і заносимо ці дані в табл.2.

Частоту обертання колінвалу в залежності від крутного моменту на регуляторній вітці характеристики визначаємо за формулою:

; (26)

де М_е – поточне значення крутного моменту, Н·м;

М_н – номінальне значення крутного моменту, Н·м.

На нерегуляторній вітці частоту обертання визначаємо за формулою:

, (27)

де α = 0,65...0,75 – ступінь зменшення частоти обертання колінвалу.

Ефективну потужність двигуна визначаємо за формулою:

, (28)

де ω – кутова швидкість колінвалу, що визначається за формулою:

Значення обертів n і кутової швидкості ω заносимо в табл.2 у відповідності з крутним моментом М_е.

Годинна витрата палива на безрегуляторній вітці визначається за формулою:

, (29)

де

На регуляторній вітці характеристики годинна витрата палива визначається за формулою:

(30)

Питома витрата палива визначається за формулою:

(31)

Результати розрахунків регуляторної характеристики заносимо в табл.2. За даними розрахунків будуємо регуляторну характеристику в залежності від кутової частоти колінвалу ω і від крутного моменту М_е. При побудові характеристики в залежності від кутової швидкості колінвалу, по вісі абсцис відкладають кутову частоту в межах від мінімальної до максимальної, а по вісі ординат – ефективну потужність, крутний момент і годинну витрату палива. На регуляторній частині характеристики (від ω_н до ω_х) лінії крутного моменту і ефективної потужності проводяться у вигляді прямих ліній (рис. 1) При максимальній частоті холостого ходу значення крутного моменту і ефективної потужності дорівнюють нулю.

Графік годинної витрати палива допускається будувати за трьома точками (витрата при мінімальній частоті колінвалу на нерегуляторній вітці, витрата при номінальній частоті і витрата при максимальній частоті холостого ходу. Ці точки сполучаємо відрізками прямих ліній.

Р ис. 1. Регуляторна характеристика дизеля від обертів колінчастого вала (n) та від обертаючого моменту (М_е)

При побудові регуляторної характеристики двигуна в залежності від обертаючого моменту двигуна по вісі абсцис відкладаємо значення крутного моменту в межах від нуля до максимального значення (рис. 1), а по вісі ординат – ефективну потужність Ν_е, кутову швидкість колінвалу ω і годинну витрату палива G_т.

Таблиця 2

Результати розрахунку регуляторної характеристики двигуна трактора.

Ме, Н.м	n, хв-1	ω, с-1	Ne, кВт	GT, кг/год	ge, г/кВт.год