ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РАСЧЁТАХ 1

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ В ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РАСЧЁТАХ. 1. Динамические и экономические свойства двигателей. 2. Обоснование нагрузочного режима работы двигателей. 3. Работа двигателей на пониженном скоростном режиме.

Цель изучения эксплуатационных свойств двигателя – обоснование рационального режима его нагрузки с учётом вероятностного характера изменения сил сопротивления рабочих машин в составе агрегата. Динамические – это развиваемая двигателем эффективная мощность, крутящий момент и частота вращения коленвала. Экономические – это расход топлива на единицу времени и удельный расход топлива (на единицу мощности). Ne = 0, 105 Me n, Ne –к. Вт; Ме –к. Нм; n –об/мин. Ne = 6, 28 Me n, Ne –к. Вт; Ме –к. Нм; n – с-1. ge = 1000 GT / Ne, г/к. Вт ч, GT –кг/ч; Ne –к. Вт.

Ме, к. Н·м Меп Мен Nен Gтн Режим max. хол. хода Gхп g Gтх Gтп gеп n. Меmax nн п nхх п Зона работы корректора (перегр. ) ен Номин. режим nпр Режим max Мкр Nеп Предел устойчивой работы под нагрузкой Nе, к. Вт g, г/к. Вт·ч Ме max б nн а nх. х Gт, кг/ч n, об/мин Зона работы регулятора

ε Ν= Νi / Νен Νi – текущее значение мощности, т. е. мощность соответствующая заданной нагрузке. ε м= Мi / Мен Мi – текущее значение крутящего момента, т. е. момент при данной нагрузке. ε Ν= Νi / Νен = (Мi ni) / (Мен nн)= ε м (ni / nн) ε Ν = ε м, ni = nн εΝ≈εм≈1

nхх nн Nен 3σ gе φ(R) Nе gен М Мс ср Mc min Mc max 3σ t ε Ν ≈ ε м ≈ 0, 9

Км=Ме max/Мен Кn=nн/n. Ме max Ме, к. Нм Ме'max Ме''max М יי е max Мен Кn=n. Ме max/nн М י е max Мен n, с-1 n. Ме max nн nхх Км'' = Ме''max / Мен < Км' = Ме'max / Мен n, с-1 n. Ме''max n. Ме'max nн nхх Кn' = nн / n. Ме' max< Кn'' = nн / n. Ме''max

Ме max Мс max 0, 97 Мен Км 1, 05 Мен Мс min и Мс max Мс min = Мс. ср - 3 σМ Мс max = Мс. ср + 3 σм Мс. ср = 265 Нм σм = 8 Нм Мс min = 241 Нм Мс max = 289 Нм

n Nе Gт Мен (255) 3σм Мс – случайная величина φ(Хм, σм) (221) Ме max (289) 3σм (245) (269) Мс min Мс ср Мс max Условие безостановочной работы (241) Мс min Мс ср (265) (289) Мс max Условие рациональной загрузки (224) Мс min (246) Мс ср (268) Мс max Ме

(2) (1) Из (1) имеем: Мс max = 2 Мс. ср - Мс min Из (2) имеем: Тогда или Мс min = Мс max - Мс. срδМ Мс max=2 Мс. ср - Мс max + Мс. срδМ 2 Мс max = 2 Мс. ср + Мс. срδМ = Мс. ср (2 + δМ) Мс max = Мс. ср (1 + δМ /2) Из (1) имеем: Мс min = 2 Мс. ср - Мс max = Мс. срδМ + Мс min - Мс. срδМ - Мс min Из (2) имеем: Мс min = 2 Мс. ср или 2 Мс min = 2 Мс. ср - Мс. срδМ = Мс. ср (2 - δм) Мс min = Мс. ср (1 - δМ /2)

Тогда из условия безостановочной работы двигателя средний момент сопротивления на его валу определится: Мс max = 0, 97 Мен Км Мс. ср (1 + δМ /2) = 0, 97 Мен Км откуда Мс. ср = Мен=255 Нм Км=1, 17 δм=0, 18

А из условия рациональной загрузки двигателя Мс max =1, 05 Мен Мс. ср (1 + δМ /2) = 1, 05 Мен откуда Мс. ср = Мен=255 Нм Км=1, 17 δм=0, 18

n n νм=0 νм = ν ' м νм = ν '' м Nе ν Gт Nе =0 м ' νм = νм ' ' νм = ν м ν =0 м ' νм= ν м νм= ν''м Gт n"н n'н nн Ме

Рк = Р(Мен Мсi - Ф 0 Мс max) = Ф 0 Рр = 1 – Рк где Ф 0 – нормированная функция Лапласса соответствующих аргументов; σм – стандартное отклонение. Мен=255 Нм Для кривой 1 Для кривой 2 Для кривой 3 Ме max=298 Нм σм=8 Нм Км=1, 17 δм=0, 18 Рр = 1 – Рк=1 -0, 1043=0, 8957≈90% Рр = 1 – Рк=1 -0, 8931=0, 1069≈11% Рр = 1 – Рк=1 -0, 0795=0, 9205≈92%

Δ АВС М, Нм ~ Δ ДЕС Мен В Е А nн откуда Мiр Д ni С n, с-1 nхх

М, Нм Δ АВС Ме max М iп В Е А Д Мен С или n. М е max ni nн n, с-1 Тогда ~ Δ ДЕС

откуда Окончательно

Двигатель έМ opt при νМ 10% 20% 30% Д-240 0, 966 0, 926 0, 884 СМД-60 0, 978 0, 948 0, 913 СМД-62 0, 979 0, 952 0, 919 ЯМЗ-240 Б 0, 973 0, 940 0, 904 nopt = nхх – έМopt (nхх – nн)

nн. п. ≈ 0, 775 nн nmin = (0, 38… 0, 42) nн

G, кг/ч ΔG GТн Gнп GТх Gхп nнп n. ХХп nн nхх n, с-1

М, Нм Меmax n. Меmax Меп nнп Мен n. ХХп nн n. ХХ n, с-1

Мс max М, Нм Ме max ● Ме п ● Мс ср Ме н ● Мс min nн п А' nхх п nн nхх n, с-1

gе/gен, % 160 140 120 100 экономичный 0, 2 0, 4 0, 6 0, 8 А ξ, %