ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3. „ШВИДКІСНА ХАРАКТЕРИСТИКА ДВИГУНА”

 

Мета роботи: експериментальне дослідження характера зміни основних потужносних і економічних показників двигуна залежно від числа обертів колінчастого вала.

 

Визначення і призначення характеристики

 

Швидкісною характеристикою називається залежність ефективної потужності N_е, ефективного крутного момента M_к, годинної G_т і питомої ефективної g_e витрат палива та інших показників двигуна від частоти обертання колінчастого вала.

Швидкісна характеристика, знята при положенні органа керування подачею палива, відповідному максимальній подачі палива в двигун, називається зовнішньою швидкісною характеристикою, а при його проміжному положенні – частковою.

В умовах експлуатації двигун працюватиме за зовнішньою швидкісною характеристикою тоді, коли автомобіль рухається на прямій передачі по дорозі із змінним опором і орган керування подачею палива буде встановлений на максимальну подачу.

Швидкісна характеристика служить для оцінки енергетичних і економічних показників двигуна, а також для визначення мінімальної стійкої частоти обертання під навантаженням, частоти обертання при максимальній потужності і максимальному крутному моменті, мінімальної питомої витрати палива.

Характерними для зовнішньої швидкісної характеристики являються наступні режими:

n_min – при якому двигун стійко працює на малих обертах холостого ходу;

n_M – відповідний максимальному крутному моменту;

– при якому питома ефективна витрата палива найменша;

n_H – відповідний номінальній ефективній потужності;

n_max – холостий хід при роботі двигуна з регулятором.

 

 

Методика зняття характеристики

 

Швидкісні  характеристики  двигуна  знімають,  послідовно   збільшуючи  навантаження   від  холостого  ходу  до  повного  при  частоті      обертання,    відповідаючій    режиму    максимального

крутного момента. При цьому проводяться заміри навантаження на двигун, частоти обертання колінчастого вала, витрати палива, температури води, масла і відпрацьованих газів, тиску масла в системі змащення двигуна.

Рекомендується змінювати навантаження так, щоб частота обертання вала двигуна змінювалась з інтервалами 10…15 хв^-1 на регуляторній гілці і приблизно 100 хв^-1 на безрегуляторній гілці характеристики.

Дані замірів і розрахунків заносяться в таблицю 3. 1.

 

 

Таблиця 3.1.

 

 

 * Значення М_к, N_е, G_m, g_e розраховуються за формулами, наведеними в лабораторній роботі №1.

За результатами випробувань будують характеристику. (Рис. 3.1.).

 

Аналіз характеристики

Характер зміни М_к, N_е, g_e залежить від ŋ_v, відношення ŋ_і/α і ŋ_м. Цикл змішаного підводу тепла обумовлює збільшення термічного к.к.д. ŋ_т із зменшенням кількості тепла, підведеного з одиницею кількості робочого тіла. Тому ŋ_і збільшується з підвищенням α, (рис. 3.1.). Але при досить високих значеннях α (≈ 4) ŋ_і починає зменшуватись у зв’язку з ростом втрат при згорянні. Механічний к.к.д. ŋ_м із збільшенням швидкісного режиму зменшується внаслідок зростання затрат потужності  на подолання механічних витрат.

За зовнішньою швидкісною характеристикою потрібно встановити, чи відповідають заводським технічним умовам основні параметри двигуна.

По кривій крутного момента визначають коефіцієнт пристовності:

 

де  - максимальне значення крутного момента;

- значення крутного момента при максимальній потужності.

Коефіцієнт пристосованості оцінює запас крутного моменту.

Двигун з великим запасом крутного моменту в експлуатаційних умовах краще долає збільшення момента опору без необхідності переходу на нижчу передачу.

Для покращення пристосовності дизелів застосовують коректори подачі палива, що дає можливість при зменшенні частоти обертання підвищити крутний момент на 15…20%, а коефіцієнт пристосовності до К=1,23.

При аналізі швидкісної характеристики визначають ступінь нерівномірності регулятора:

,

 

де частота обертання двигуна, що відповідає початку дії регулятора.

Крім того, студент повинен вміти пояснити закон протікання крутного момента і призначення регулятора частоти  обертання.

Аналіз швидкісних характеристик дозволяє:

1.              визначити абсолютні значення потужнісних і економічних показників даного двигуна;

2.              підрахувати питомі показники даного двигуна і співставити їх з питомими показниками інших двигунів;

3.              виявити причини особливостей в характері зміни основних параметрів двигуна в залежності від числа обертів;

4.              оцінити даний двигун у відношенні його прийомистості, швидкохідності і економічності.

При аналізі характеристик необхідно мати на увазі, що найбільш типовими є наступні відхилення швидкісних характеристик:

а) відхилення максимальної потужності  порівняно з максимальною потужністю, вказаною заводом – виготовлювачем;

б) відхилення значень потужності і крутного момента на всьому діапазоні робочих чисел обертів у порівнянні із вказаними заводом – виготовлювачем.

При аналізі швидкісних характеристик повинні бути виявлені наступні характерні параметри:

n_N – число обертів, при якому двигун розвиває найбільшу ефективну потужність;

n_M – число обертів, при якому двигун розвиває найбільший крутний момент.

Крутний момент M_N, відповідний числу обертів n_N, менший  внаслідок чого із збільшенням навантаження двигуна і зменшенням числа обертів крутний момент дещо збільшується. При  цьому двигун автоматично пристосовується до деякого збільшення навантаження без використання коробки передач, що полегшує роботу водія.

 

Контрольні запитання

 

1.              Дати визначення швидкісної характеристики. Чим відрізняються зовнішня і часткові характеристики?

2.              Сформулювати умови зняття швидкісної характеристики.

3.              Яке призначення швидкісної характеристики?

4.              Як зобразити зовнішню швидкісну характеристику дизеля і пояснити її характер?

5.              Які точки є характерними для зовнішньої швидкісної характеристики?

6.              Яке призначення і конструкція коректора і регулятора частоти обертання?