2. Выполнение расчетно-графической работы

2.1. Скоростная динамика

Внешняя скоростная характеристика двигателя представляет собой зависимость от частоты вращения коленчатого вала следующих параметров:

• мощности;

• крутящего момента;

• удельного расхода топлива;

• часового расхода топлива.

Характеристика строится при условии полной подачи топлива в двигатель.

Для расчета и построения характеристики необходимо знать следующие исходные данные:

• номинальная мощность двигателя;

• частота вращения коленчатого вала при номинальной мощности двигателя;

• максимальный крутящий момент;

• частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте.

Зависимость мощности двигателя от частоты вращения коленчатого вала можно представить в виде математического выражения:

(2.1)

где N_max - максимальная мощность двигателя, Вт;

- отношение частоты вращения вала двигателя к частоте вращения, со-

ответствующей максимальной мощности n_max. Рекомендуется значе-

ния принять равными 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2.

a,b,c – эмпирические коэффициенты, которые следует принимать для

контрольного двигателя на основании табл. 2.1 /1/.

На основании приведенного выражения (2.1) определяются крутящие моменты на валу двигателя для рассмотренных значений числа оборотов:

(2.2)

где - крутящий момент на валу двигателя, Вт;

- мощность двигателя, Вт;

- число оборотов вала двигателя, соответствующее этой мощности, об/с.

- 3,14.

Часовой расход топлива зависит от рабочего объема двигателя и от числа оборотов вала . В общем виде для четырехтактного двигателя:

(2.3)

где G_ч – часовой расход топлива, кг/ч;

Р₀ – среднее давление в двигателе, кг/см²;

V_h – рабочий объем двигателя, см³;

R_возд – газовая постоянная воздуха, Rвозд = 8,31 Дж/моль К;

Т₀ – температура газов в цилиндре, К;

- коэффициент наполнения двигателя;

- число оборотов вала двигателя, соответствующее этой мощности, об/с;

- коэффициент избытка топлива;

- весовое количество воздуха.

Для четырехтактных дизельных двигателей давление и температура мало зависят от степени сжатия, поэтому рекомендуется в расчетах принимать Р₀ = 0,85 кгс/ см²; Т₀ = 70⁰С.

Коэффициент наполнения двигателя зависит от нагрузки на двигатель и числа оборотов коленчатого вала. Для различных двигателей его можно определить по различным графикам и таблицам. /1/

Значения числа оборотов в расчете принимать те же, что и в формуле (2.2). Отношение : рекомендуется принимать для карбюраторных двигателей 1:15, для дизельных 1:14,5.

Удельный расход топлива характеризует эффективность использования топлива в двигателе:

. (2.4)

Результаты расчетов внешней скоростной характеристики двигателя следует свести в табл. 2.1. Зависимость мощности, момента и расходов топлива от частоты вращения коленчатого валя построить в графической форме.

Пример расчета:

об/с

Таблица 2.1

Результаты скоростной характеристики

Параметр	Единица измерения	Показатели по расчетным точкам
		1	2	3	4	5	6
Частота вращения коленчатого вала	об/с	11	21	32	42	53	64
Мощность двигателя	кВт	30,86	65,97	98,95	111,95	133	121,3
Крутящий момент	Н м	446,73	500,23	477,46	424,44	399,59	301,8
Часовой расход топлива	кг/ч	16,44	31,50	48,04	63,06	79,57	96,09
Удельный расход топлива	г/Вт ч	0,05	0,005	0,05	0,06	0,07	0,08

Внешняя скоростная характеристики двигателя

Рис.2.1

Вывод: в результате расчетов было получено, что максимальная мощность равна 133 кВт достигается при 53 об/с коленчатого вала при часовом расходе топлива в количестве 79,57 кг/ч; минимальный удельный расход топлива достигается при 11,21,32 об/с коленчатого вала; максимальный крутящий момент достигается при 21 об/с коленчатого вала.