Построение скоростной характеристики

При построении внешних скоростных характеристик вновь про­ектируемых двигателей иногда используют результаты теплового расчета, проведенного для нескольких режимов работы двигателя с полной нагрузкой.

Однако этот метод расчета скоростных харак­теристик дает надежные результаты только при наличии достаточ­но полных экспериментальных данных по целому ряду параметров работы двигателя на частичных скоростных режимах.

С достаточной степенью точности внешнюю скоростную ха­рактеристику можно построить по результатам теплового расчета, проведенного для одного режима работы двигателя - режима максимальной мощности, и использования эмпирических зависимо­стей.

Построение кривых скоростной характеристики ведется в ин­тервале: а) для бензиновых двигателей от n_min = 600…1000 мин^-1 до n_max = (1, 05…1, 20)·n_N; б) для дизелей от n_min = 300…800 мин^-1 до n_Н, где n_Н - частота вращения коленчатого вала при номиналь­ной мощности.

Максимальная частота вращения коленчатого вала ограничива­ется: условиями качественного протекания рабочего процесса, тер­мическим напряжением деталей, допустимой величиной инерцион­ных усилий и т. д.; минимальная - определяется условиями устой­чивой работы двигателя при полной нагрузке.

Скоростная характеристика двигателя строится в правой части второго листа. Она должна вписываться в размер формата А3 (рис. 3 и 4).

Для расчета и построения кривых эффективной мощности и эффективного удельного расхода топлива используются эмпирические формулы:

- для дизелей

,

.

- для карбюраторных двигателей

,

.

где N_H и n_H - номинальная мощность и номинальная частота вращения дизеля;

g_eн - эффективный удельный расход топлива при N_H;

N_MAX и n_H - максимальная мощность и максимальная частота вращения карбюраторного двигателя;

g_eN - эффективный удельный расход топлива при N_MAX;

n_X - расчетные (текущие) частоты двигателя;

а, b, с, a₁, b₁, c₁ - опытные коэффициенты (таблица 3).

Рис. 3. Скоростная характеристика дизельного двигателя

Рис. 4. Скоростная характеристика карбюраторного двигателя

Таблица 3. Значение опытных коэффициентов

Крутящийся момент (Н·м) и часовой расход топлива (кг/ч) находятся по формулам:

Здесь N_EX в кВт, n_X в мин^-1, g_EX в г/кВт·ч.

Расчеты выполняются для 8 – 12 скоростных режимов двигателя от n_min (600 … 800 мин^-1) до n_Н (n_N) через 200 … 300 мин^-1.

Для построения регуляторных ветвей характеристики дизеля следует задаться степенью неравномерности вращения двигателя (δ = 0, 05 … 0, 1) или принять ее по прототипу и определить максимальную частоту вращения:

.

Расход топлива на максимальной частоте вращения принимается:

G_TXX = (0, 17…0, 2)·G_TH.

В записке дается пример расчета для какого-либо одного скоростного режима. Результаты расчетов помещают в таблицу 4.

Таблица 4. Результаты расчета скоростной характеристики.

По данным расчетов строятся кривые скоростной характеристики. Отмечаются точки М_e.мах, g_e.min и соответствующие им числа оборотов. Для дизеля должны быть построены регуляторные ветви скоростной характеристики.

Коэффициент приспособляемости двигателя:

Для карбюраторных двигателей k = 1, 1…1, 4, для дизелей k = 1, 05…1, 22.

Необходимо отметить, что приведенные выше эмпирические формулы и относительные внешние скоростные характеристики в ряде случаев дают результаты, существенно отличающиеся от действительных значений N_e и g_e, полеченные путем испытания двигателей на тормозных установках. Поэтому формулами и соотношениями допустимо пользоваться только в учебных целей.

При построении скоростных характеристик используют масштаб, при котором 10 мм соответствует следующим величинам: