1.1.7 Показники енергонасиченості та металомісткості трактора

Енергонасиченість (N_ен) і металомісткість (q_м) – важливі по­казники, що визначають рівень технічної досконалості трактора.

Енергонасиченість характеризується відношенням номінальної потужності N_н двигуна до експлуатаційної маси m_е трактора:

. (1.20)

Металомісткість трактора визначається відношенням його конструктивної маси m_к =(0,91…0,94)m_е до номінальної потужності двигуна:

. (1.21)

Цей показник з удосконаленням конструкції тракторів і підвищенням їх енергонасиченості знижується. Зменшення металомісткості не повинно погіршувати зчіпні властивості трактора і зменшувати його надійність під час роботи.

Приклад. Відповідні показники становлять:

N_пт=99,02/5775,90=17,14кВт/т;

q_м=0,92·5775,90/99,02=53,66 кг/кВт.

1.2. Регуляторна характеристика дизельного двигуна

1.2.1. Регуляторна характеристика дизельного двигуна у функції від частоти обертання колінчастого вала

Регуляторна характеристика показує зміну ефективної потужності, крутного моменту, питомої і годинної витрат палива у функції від частоти обертання колінчастого вала двигуна.

Для розрахунку і побудови регуляторної характеристики задаються різними значеннями частот обертання колінчастого вала двигуна у відсотках (100, 90, 80, 75, 70, 60) від номінальної величини n_н, визначають проміжні значення N_еі потужності на безрегуляторній вітці регуляторної характеристики за емпіричною формулою:

, (1.22)

де n_ді, n_н – відповідно проміжне і номінальне значення частоти

обертання колінчастого вала двигуна, хв^-1;

С₁=0,5; С₂=1,5 – емпіричні коефіцієнти для дизельного двигуна з

безпосереднім впорскуванням палива;

С₁=0,7; С₂=1,3 – емпіричні коефіцієнти для дизельного двигуна з вихрекамерним сумішоутворенням;

і – індекс режиму роботи двигуна.

Визначаємо частоту обертання колінчастого вала на холостому ході із співвідношення:

n_х = (1+_р)n_н, (1.23)

де _р – коефіцієнт нерівномірності регулятора (приймаємо 0,07…0,08)

Знаючи проміжні значення потужності N_еі і відповідну частоту обертання колінчастого вала, визначають крутний момент двигуна:

, (1.24)

де n_ді – частота обертання колінчастого вала двигуна, яка відповідає потужності N_еі двигуна.

Годинна витрата палива на номінальному режимі роботи дорівнює:

, (1.25)

де g_ен – питома ефективна витрата палива на номінальному

режимі роботи двигуна, г/кВт∙год

Годинна витрата палива на холостому ході (кг/год) становить:

G_тх=(0,25…0,30)G_тн.

На регуляторній вітці характеристики приймають зміну ефективної потужності від N_е=0 до N_н, крутного моменту – від М_д=0 до М_дн і годинної витрати палива – від G_тх до G_тн за законом прямої лінії.

Значення питомої ефективної витрати палива (г/кВтгод) на ре­гуляторній вітці у відповідних точках визначають з виразу:

, (1.26)

де G_ті – годинна витрата палива, яка відповідає потужності двигуна N_еі.

Питома ефективна витрата палива на режимі максимального крутного моменту приймають на 15-20% більше, ніж при номінальній потужності:

g_е0=(1,15…1,20)g_ен. (1.27)

Годинна витрата палива G_т0 при максимальному крутному моменті становить:

, (1.28)

де N_е0 – потужність, що відповідає максимальному крутному моменту двигуна на коректорній вітці.

Проміжні точки питомої витрати палива на коректорній вітці приймаються аналогічно дослідним даним двигуна, вибраного за прототип. У разі їх відсутності приймають, у першому наближенні, зміну годинної витрати палива від G_т0 до G_тн за законом прямої лінії і будують графік G_т=f(n). Користуючись даними графіка коректорної вітки характеристики, визначають годинну витрату палива для заданих режимів роботи двигуна і обчислюють відповідну питому витрату палива. Також проміжні значення годинної витрати палива можна визначити з виразу:

(1.29)

Показники роботи двигуна на всіх режимах записують у зведену табл. 1.2.

Приклад. Визначимо N_е для точки, що відповідає 90% завантаження:

N_е90=99,02(0,5·(1980/2200)+1,5·(1980/2200)²–(1980/2200)³)=92,68 кВт.

Аналогічно розраховуємо N_еі для решта значень частот обертання. Отримані результати заносимо в табл. 1.2.

Частоту обертання колінчастого вала на холостому ході визначаємо із співвідношення:

n_х=(1+0,07)·2200=2376 об/хв.

Для точки, що відповідає 90%-му завантаженню, крутний момент становить

M_д90=3·10⁴·92,68/3,14·1980=447,22 Нм.

Так само розраховуємо М_д для решти значень n_еі, а отримані результати заносимо в таблицю 1.2.

Годинна витрата палива на номінальному режимі роботи дорівнює:

G_тн=255,00·99,02·10^-3=25,25 кг/год.

Для холостого ходу двигуна приймаємо:

G_тх=0,27G_тн;

G_тх=0,27·25,25=7,60 кг/год.

Питома ефективна витрата палива на режимі максимального крутного моменту

g_е75=1,17g_ен;

g_е75=1,17·255,00=298,35 г/кВт∙год.

Закономірність зміни годинної витрати палива на коректорній вітці приймаємо за законом прямої лінії, а відповідні точки питомої витрати палива розраховуємо за формулою

g_e90=10³·24,57/92,68=265,06 г/кВт∙год.

Годинна витрата палива при максимальному крутному моменті становить:

G_т0=298,3578,9110^-3=23,54 кг/год.

Для точки, що відповідає 90%-му завантаженню, годинна витрата палива становить

Показники роботи двигуна записуємо в табл. 1.2

Таблиця 1.2

Регуляторна характеристика двигуна

nді/nн, %	nд, хв-1	Nе, кВт	Мд, Нм	Gт, кг/год	gе, г/кВтгод
107	2376	0	0	7,60	∞
100	2200	99,02	430,02	25,25	255,00
90	1980	92,68	447,22	24,57	265,06
80	1760	83,97	455,82	23,88	284,43
75	1650	78,91	456,89	23,54	298,35
70	1540	73,47	455,82	23,20	315,76
60	1320	61,79	447,22	22,52	364,42

На основі даних табл. 1.2 будують графік регуляторної швидкісної характеристики дизельного двигуна.