3 Расчет внешней скоростной характеристики двигателя. Внешняя скоростная характеристика двигателя

Скоростные характеристики двигателей

 

содержание   ..  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ..

 

 

26. Характеристика скоростных, нагрузочных и регулировочных характеристик поршневого двигателя

26.1. Скоростные характеристики двигателей

 

            Наиболее важные характеристики — скоростные, нагрузочные и регулировочные — позволяют оценивать работу двигателей, эффективность их использования, техническое состояние и каче­ство ремонта, сравнивать различные их типы и модели, а также судить о совершенстве конструкций новых двигателей

     Скоростной характеристикой называются зависимости эффективной мощности Ne и эффективного крутящего момента Ме двигателя от угловой скорости коленчатого вала ωе.

У двигателя различают два типа скоростных характеристик: внешнюю (предельную) и частичные.

     Внешнюю скоростную характеристику получают при полной нагрузке двигателя, т.е. при полной подаче топлива, частичные — при неполных нагрузках двигателя, или при неполной подаче топ­лива. На частичных скоростных характеристиках значения эффективной мощности и крутящего момента двигателя меньше, чем на внешней скоростной характеристике, но характер их изменения аналогичен. Тягово-скоростные свойства автомобиля. Определяют при работе двигателя только на внешней скоростной характеристике. Внешняя скоростная характеристика бензинового двигателя без ограничителя угловой скорости коленчатого вала представлена на рис. 3.3.   

Рис.3.3.

Приведенные зависимости имеют следующие характерные точки:

             Nmах — максимальная (номинальная) эффективная мощность;

             ωN — угловая скорость коленчатого вала при максимальной мощности;

             Мmах — максимальный крутящий момент;

             ωм — угловая скорость коленчатого вала при максимальном крутящем моменте;

               Nм — мощность при максимальном крутящем моменте;

MN — крутящий момент при максимальной мощности;

            ωmin — минимальная устойчивая угловая скорость коленчатого вала при полной подаче топлива; для бензиновых двигателей ωmin = 80... 100 рад/с;

              ωmax — максимальная угловая скорость коленчатого вала при полной подаче топлива, соответствующая максимальной скорости автомобиля при движении на высшей передаче; для бензиновых двигателей без ограничителей угловой скорости коленчатого вала

                                                 ωmах = (1,05... 1,1)ωN

            Из рис. 3.3 видно, что эффективная мощность и эффективный крутящий момент двигателя возрастают с увеличением угловой скорости коленчатого вала, достигают максимальных значений при соответствующих угловых скоростях ωN и ωм, а затем уменьшаются с ростом ωe вследствие ухудшения наполнения цилиндров горючей смесью и увеличения трения. При этом возрастают динамические нагрузки, что приводит к ускоренному изнашиванию деталей двигателя.

            В условиях эксплуатации двигатель работает главным образом в интервале угловых скоростей от ωм до ωN.

            Внешняя скоростная характеристика бензинового двигателя с ограничителем угловой скорости коленчатого вала показана на рис.3.4. Такие двигатели применяют на грузовых автомобилях и автобусах. Ограничитель угловой скорости автоматически уменьшает подачу горючей смеси в цилиндры двигателя и снижает угловую скорость коленчатого вала с целью повышения долговечности двигателя.

Включение ограничителя соответствует максимальной угловой скорости ωmах = (0,8...0,9)ωN.

Внешняя скоростная характеристика дизеля. Такие двигатели применяют на грузовых автомобилях, автобусах и легковых автомобилях.

Рис. 3.5. Внешняя скоростная характеристика дизеля с регулятором угловой

                                                 скорости коленчатого вала

У дизелей мощность не достигает максимального значения при ωм вследствие неполного сгорания горючей (рабочей) смеси.  Максимальная мощность, соответствует моменту включения регулятора угловой скорости коленчатого вала, т.е. Nmax при угловой скорости ωmax = ωN и МN. Скоростные характеристики двигателей определяют экспериментально в процессе их испытаний на специальных стендах.

       При проведении испытаний с двигателя снимают часть элементов систем охлаждения, питания (вентилятор, радиатор, глушитель, компрессор, насос гидроусилителя и др.), без которых он может работать на стендах.

Если экспериментальная скоростная характеристика отсутствует, например при проектировании нового двигателя, то внешнюю скоростную характеристику можно рассчитать, используя известные соотношения.

            Для бензиновых двигателей

Для четырехтактных дизелей

 

Эффективный крутящий момент для бензиновых двигателей и дизелей определяется по формуле

 

 

26.2. Нагрузочные характеристики двигателей

 

            Нагрузочной характеристикой двигателя называются зависимости часового GT и удельного эффективного ge расходов топлива от эффективной мощности Ne или эффективного давления ре газов на поршень при постоянной угловой скорости ωе коленчатого вала.  Нагрузочные характеристики служат для оценки топливной экономичности двигателя при различных режимах его работы.

Рис. 3.6. Нагрузочная характеристика бензинового двигателя

26.3.  Регулировочные характеристики двигателей

           

            Регулировочной характеристикой двигателя называются зависимости эффективной мощности и удельного эффективного расхода топлива от его часового расхода, состава горючей смеси, угла опережения зажигания или впрыска топлива и т.д. Регулировочные характеристики определяют оптимальные условия работы двигателя (Рис. 3.7) и оценивают качество его регулировки. Эти характеристики измеряют при полной и частичных нагрузках двигателя (при полной и частичной подаче топлива). Обычно снимают регулировочные характеристики двигателя по расходу топлива, показывающие изменение эффективной мощности и удельного эффективного расхода топлива в зависимости от его часового расхода при постоянной угловой скорости коленчатого вала.

Рис. 3.7. Регулировочная характеристика бензинового двигателя    по расходу

                                                               топлива

Она имеет две характерные точки, одна из которых соответствует максимальной мощности, а другая — минимальному удельному эффективному расходу топлива.

Двигатель развивает максимальную мощность при часовом расходе топлива, соответствующем обогащенной горючей смеси (коэффициент избытка воздуха α = 0,8... 0,9), которая быстро горит.  Наибольшую топливную экономичность двигателя обеспечивает часовой расход топлива, отвечающий обедненной горючей смеси (α = 1,1... 1,2).  При обеднении горючей смеси мощность двигателя уменьшается из-за снижения скорости сгорания смеси. При большем обеднении горючей смеси значительно уменьшается скорость ее горения, двигатель работает неустойчиво, резко падает его мощность и снижается топливная экономичность.

 

 

 

содержание   ..  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ..

 

 

 

zinref.ru

3.4. Внешняя скоростная характеристика двигателя

Для оценки тяговых и динамических качеств автомобиля необходимо иметь внешнюю скоростную характеристику двигателя, которая определяется по результатам стендовых испытаний на заводе-изготовителе. Испытанию подвергается двигатель, у которого сняты вспомогательные системы и агрегаты. Испытания проводятся при установившемся тепловом и скоростном режимах работы двигателя.

В контрольной работе внешние скоростные характеристики предлагается определить расчетным путем с помощью апробированных эмпирических зависимостей. В расчете определяются значения эффективной мощности Ne(n), эффективного крутящего момента Me(n) и удельного эффективного расхода топлива ge(n) в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Расчет выполняется по следующим формулам:

Ne(n) = Nmax (a1*X + a2*X2 -a3*X3), кВт (1)

Me(n) = 9954*Ne(n) / n , Н*м (2)

ge(n) = gmin (bo - b1*X + b2*X2) / c, г/кВт*ч (3)

где X= n/nNmax n - текущее значение числа оборотов,

nNmax- число оборотов при максимальной мощности.

с = bo - b12/4*b2

X - безразмерная величина отношения текущих значений числа оборотов коленчатого вала (от минимальных до максимальных) к числу оборотов при максимальной мощности.

Для бензиновых двигателей диапазон изменения оборотов составляет Х= 0,2...1,2 . Для дизельных двигателей Х = 0,2 ... 1,0.

Для расчета минимального и максимального значений числа оборотов двигателя необходимо принять (затем уточнить) значения величины Х.

Для бензиновых двигателей:

задаваясь Х=0,2, получим nmin = 0,2 * nNmax;

задаваясь Х=1,2, получим nmax= 1,2* nNmax

Для дизелей:

задаваясь Х=0,2, получим nmin= 0,2 * nNmax;

задаваясь Х=1,0, получим nmax = nNmax

Определив минимальное и максимальное числа оборотов, можно округлить эти значения, после чего уточнить значения величины Х.

Затем разбить весь диапазон числа оборотов на 8...10 расчетных точек текущих значений.

gmin - удельный минимальный эффективный расход топлива (г/кВт*ч). Для бензиновых двигателей величина ge составляет для современных автомобилей 210 - 250 г/кВт*ч, для автомобилей старшего поколения 280 - 335 г/кВт*ч. Для дизельных двигателей величина ge современных автомобилей составляет 180 ... 220 г/кВт*ч, для предыдущих поколений 220 ...280 г/кВт*ч.

Величины эмпирических коэффициентов представлены в таблице 3.

Таблица 3

Тип двигателя	a1	a2	a3	bo	b1	b2
Бензиновый	1,0	1,0	1,0	1,2	1,0	0,8
Дизельный	0,5	1,5	1,0	1,55	1,55	1,55

Результаты расчетных значений внешних скоростных характеристик выполнить в табличном виде (Таблица 4). В пояснительной записке необходимо привести расчетные формулы и размерности полученных величин, а также выполнить расчет, по крайней мере для одной сквозной точки (n = ...).

Таблица 4

Расчетные значения внешних скоростных характеристик

Параметр	Значения параметров при оборотах n, об/мин
	600	800	и т.д.
X= n/nNmax
X2
X3
Ne, кВт
Me, Н*м
ge, г/кВт*ч

По результатам расчета построить графики внешних скоростных характеристик (графики выполняются на миллиметровой бумаге).

Рис.1. Внешняя скоростная характеристика двигателя

studfiles.net

Внешняя скоростная характеристика карбюраторного двигателя отобразим на рисунке 1.

Крутящий момент двигателя подсчитывают по формуле

2.8

где дв - угловая скорость вала двигателя, с-1;

n1 =1700 мин– дв1 =177,93 с– Mк1 =168,7 Нм

n2 =2600 мин– дв2 =272,13 с– Mк2 =166,4 Нм

n3 =3500 мин– дв3 =366,34 с– Mк3 =150,4 Нм

n4 =3900 мин– дв4 =408,2 с– Mк4 =138,8 Нм

n5 =4400 мин– дв5 =460,53 с– Mк5 =120,6 Нм

Кривую удельного эффективного расхода топлива gе = ƒ(n) построим используя внешнюю скоростную характеристику (регуляторную характеристику дизеля) двигателя-прототипа.

Значения удельного расхода на номинальном режиме можно принять для карбюраторных двигателей gе = 250—320 г/кВт-ч, для дизелей gе = 210—250 г/кВт-ч.

2.3 Определение передаточного числа главной передачи

Передаточное число главной передачи влияет на тягово-динамические и экономические показатели автомобиля. Его определяют, пользуясь выражением:

2.9

Передаточное число главной передачи, полученное расчетом соответствует табличному.

2.4 Определение передаточных чисел в коробке передач

Передаточные числа в коробке передач определяют из условия обеспечения наибольшей интенсивности разгона и плавности переключения шестерен при последовательном переходе с одной передачи на другую, а также для обеспечения движения на первой передаче без буксования по заданной дороге.

Знаменатель геометрической прогрессии ряда, образуемого передаточными числами коробки передач, находят по формуле

2.10

где т — число передач в коробке.

Передаточное число в коробке при работе на первой передаче определяют из условия преодоления заданного сопротивления движению по формуле

2.11

где Мmах— максимальный крутящий момент двигателя, Н*м;

ψ1mах — суммарный коэффициент дорожного сопротивления (берем из задания на проектирование автомобиля).

Проверяем условие движения автомобиля без буксования по заданной дороге. Должно быть удовлетворено условие

2.12

где  — коэффициент сцепления движителей с дорогой;

λк – коэффициент нагрузки на ведущие колеса;

λк = 1 - для машин повышенной и высокой проходимости;

Для нашего расчета принимаем λк = 1

Вывод – передаточное число удовлетворяет условию

Тогда:

iкп 1 = 6,046

iкп 2 = 3,9

iкп 3 = 2,52

iкп 4 = 1,63

2.5 Определение скоростей движения автомобиля на различных передачах

Максимальная скорость движения на прямой передаче задана. Скорости движения на промежуточных передачах определим из соотношений:

V1 = 7,12м/с

V2 = 11,01м/с

V3 = 17,05м/с

V4 = 26,39м/с

3. Динамический расчет автомобиля

В процессе динамического расчета выполняют построение динамической характеристики автомобиля.

Динамический фактор D предложен Е.А. Чудаковым. Используют его для сравнительной оценки динамических качеств различных автомобилей в различных условиях их движения (качество дороги, нагрузка автомобиля). Так как в условиях установившегося движения численные значения динамического фактора и суммарного коэффициента дорожного сопротивления равны, т.е. ψ = D. Зная динамический фактор автомобиля, можно определить, какое дорожное сопротивление он будет преодолевать.

Динамический фактор есть отношение избыточной силы тяги, к полному весу автомобиля:

3.1

Так как касательная сила тяги Рк и сила сопротивления воздуха Рw изменяются с изменением скоростного и нагрузочного режимов работы автомобиля, то и динамический фактор в условиях эксплуатации не остается постоянным. Его оценивают с помощью динамической характеристики, которая представляет собой D = ƒ(V).

Основой для построения динамической характеристики (рис. 2) является внешняя скоростная характеристика карбюраторного двигателя или регуляторная характеристика дизеля, а также данные тягового расчета и ряд параметров автомобиля-прототипа

а) Построение динамической характеристики автомобиля. Наметим не менее пяти точек скоростных режимов автомобиля на каждой передаче. Скорости движения автомобиля при движении на различных передачах и при различных значениях частот вращения вала двигателя определяют по формуле

3.2

Значение частоты, мин–	1-ая передача	2-ая передача	3-ья передача	4-ая передача
1700	1,765	3,17	5,7	10,26
2600	2,7	4,85	8,72	15,68
3500	3,63	6,53	11,74	21,11
3900	4,05	7,28	13,08	23,52
4400	4,57	8,21	14,76	26,54

б) Для этих скоростных режимов находим значения крутящих моментов двигателя и определяют касательные силы тяги на каждой передаче по формуле:

3.3

Значение Мк (Нм)	1-ая передача	2-ая передача	3-ая передача	4-ая передача
168,7	15512,7	8629,19	4800,13	2670,1
166,4	15302,33	8512,17	4735,03	2633,9
150,4	13829,8	7693,03	4279,37	2380,5
138,8	12770,12	7103,59	3951,49	2198,1
120,6	11094,97	6171,76	3433,14	1909,7

Для определения силы сопротивления воздуха используют зависимость.

1-ая передача	2-ая передача	3-ья передача	4-ая передача
6,065	19,599	63,34	204,69
14,185	45,84	148,15	478,79
25,706	83,075	268,47	867,64
31,917	103,15	333,35	1077,3
40,626	131,29	424,3	1371,2

Значения коэффициента сопротивления воздуха kw и площади поперечного сечения автомобиля Fа принимают из тягового расчета.

в) Значения динамического фактора для каждой передачи подсчитывают

по формуле:

Используя полученные значения динамического фактора, строят характеристику D = ƒ(V).

1-ая передача	2-ая передача	3-я передача	4-ая передача
0,6033	0,335	0,1843	0,096
0,5948	0,3294	0,1785	0,084
0,537	0,296	0,156	0,06
0,495	0,2724	0,1408	0,0436
0,43	0,235	0,117	0,021

Динамическая характеристика автомобиля представлена на рисунке 2 в приложении.

studfiles.net

Виды характеристик

Режим работы ДВС характеризуется частотой вращения коленчатого вала и развиваемой мощностью. Частота вращения пможет изменяться отnminдо nmax. Минимальная частота вращенияnminопределяется условием устойчивой работы двигателя под нагрузкой. Максимально допустимая частотаnmaxограничивается условием качественного протекания рабочего цикла, механическими нагрузками на элементы кривошипно-шатунного механизма двигателя от воздействия сил инерции и т. п. При любой частоте вращения эффективная мощность двигателя и соответствующий данному режиму крутящий момент могут изменяться от нулевого значения (режим холостого хода) до максимального.

Оценка работы двигателя на переменных режимах осуществляется с помощью характеристик, которые обычно графически выражают зависимость основных показателей двигателя от параметра, характеризующего режим работы двигателя (нагрузка, частота вращения коленчатого вала), или от какого-либо регулировочного параметра (угол опережения зажигания, коэффициент избытка воздуха и т. п.).

Характеристики двигателя позволяют судить о возможности его использования для работы с данным потребителем. Специфические условия работы двигателя с различными потребителями определяют различные типы характеристик. Для анализа работы автотракторных двигателей внутреннего сгорания используются следующие характеристики: скоростная, нагрузочная, регуляторная и регулировочная.

Помимо этих основных характеристик для двигателей другого назначения могут использоваться специальные характеристики: тепловозная, винтовая и др.

Режимы работы автомобильного двигателя определяются условиями движения автотранспортного средства и характеризуются широким диапазоном изменения нагрузки и частоты вращения. Изменение скоростного режима работы двигателя обеспечивает необходимое изменение скорости движения автомобиля на данной передаче. На каждой скорости движения, при любой частоте вращения коленчатого вала двигателя, его нагрузка может изменяться от нуля до максимального значения.

На рис.14.1 представлены характерные скоростные характеристики для эффективной мощности карбюраторного (а) и дизельного (б) двигателей.

а) б)

Рис.14.1

Возможные режимы работы двигателя, работающего в транспортных условиях, характеризуются точками, расположенными внутри контура, ограниченного кривой изменения мощности в зависимости от частоты вращения и линиями граничных частот вращения.

При проектировании двигателей некоторые характеристики могут быть получены в результате расчета (скоростные и нагрузочные), хотя и в этом случае многие параметры определяются по эмпирическим зависимостям, полученным на основании обработки большого числа опытных данных.

Скоростные характеристики

Скоростная характеристика - зависимость мощности N, крутящего момента Mкр, расхода топлива Gти удельного расхода топлива geот частоты вращения коленчатого вала двигателя. Различают внешнюю и частичные скоростные характеристики.

Скоростную внешнюю характеристику получают при полном открытии дроссельной заслонки карбюратора или при положении рейки топливного насоса дизеля, соответствующем номинальной мощности (линии aна рис.14.1). Любая характеристика, полученная при неполном открытии регулирующего органа двигателя, называется частичной скоростной характеристикой (линииbна рис.14.1).

Внешняя скоростная характеристика позволяет определить максимальные мощностные показатели двигателя и оценить его экономичность при полных нагрузках. Характеристику получают в диапазоне от минимальной устойчивой частоты вращения до ~1.2nном, где nном- частота вращения, указанная заводом-изготовителем для номинальной мощности.

Для оценки устойчивости режима двигателя при работе по внешней характеристике используют коэффициент приспособляемости К, который равен отношению максимального крутящего момента (или среднего эффективного давления) при работе двигателя по внешней характеристике к крутящему моменту (или среднему эффективному давлению), соответствующему номинальной частоте вращения вала двигателя.

Для транспортных карбюраторных двигателей коэффициент приспособляемости равен 1.25 – 1.35, для транспортных дизелей 1.05-1.15, причем меньшие значения коэффициента приспособляемости имеют двигатели с наддувом.

Скоростной диапазон устойчивой работы двигателя оценивается скоростным коэффициентом Kc, равным отношению частоты вращения, соответствующей максимальному крутящему моменту при работе двигателя по внешней характеристике, к частоте вращения на номинальном режиме. Скоростной коэффициент у карбюраторных двигателей составляет 0.45 – 0.55, а у дизелей 0,55 – 0,70 (при наддуве до 0.8).

С достаточной степенью точности внешние скоростные характеристики можно построить по результатам теплового расчета для режима максимальной мощности двигателя. Диапазон возможных изменений скорости вращения лежит в интервале от 600 об/мин до 1.2nномдля карбюраторных двигателей и от ~350 об/мин до nном для дизелей.

Зависимость мощности двигателя от скорости его вращения можно выразить следующим обобщенным выражением

Для карбюраторных двигателей приведенное выражение упрощается и приобретает вид

Для дизелей с неразделенной камерой сгорания рекомендуется зависимость

для предкамерных дизелей

и вихрекамерных

Удельный эффективный расход топлива определяется по следующим уравнениям:

для карбюраторных двигателей

для дизелей с неразделенными камерами

На рис.14.2 в качестве примера представлены расчетные внешние скоростные характеристики одного из карбюраторных двигателей.

Двигатели внутреннего сгорания часто работают при переменной частоте вращения коленчатого вала, но при постоянном положении органа управления, соответствующем меньшей подаче топлива или смеси, чем при работе по внешней характеристике. Зависимость эффективной мощности двигателя от частоты вращения его вала при различных положениях органа управления подачей топлива или смеси называют частичными скоростными характеристиками.

При работе по частичной скоростной характеристике с цикловой подачей топлива, близкой к номинальной и соответствующей наиболее

экономичной работе дизеля, эффективный КПД может быть даже выше, чем при работе по внешней скоростной характеристике.

Рис.14.2

В карбюраторных двигателях с экономайзером в карбюраторе при работе по частичным характеристикам, соответствующим прикрытию дроссельной заслонки на 20-30%, эффективный КПД выше, чем при работе двигателя по внешней характеристике.

Расчеты частичных скоростных характеристик являются приближенными, поэтому определяют эти характеристики путем эксперимента.

studfiles.net

3 Расчет внешней скоростной характеристики двигателя

Для анализа совместной работы двигателя и установки пожарного автомобиля предпочтительно использовать внешнюю скоростную характеристику двигателя, полученную при стендовых испытаниях. Важнейшими параметрами внешней скоростной характеристики являются:

Nmax - максимальная эффективная мощность, кВт;

Mmаx - максимальный крутящий момент, Н*м

nN - частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности, об/мин;

nM- частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте, об/мин.

Эти четыре параметра (Nmax, Мmax, nN, nM) обязательно указываются в технических характеристиках двигателей.

Рассчитайте и постройте в диапазоне от nmin до nNвнешнюю скоростную характеристику двигателя по данным, приведенным в табл.1.

При расчетах необходимо учесть коэффициент стендовых испытаний Кс (см. [4], глава 3).

Рассчитайте коэффициенты приспособляемости двигателя по крутящему моменту и частоте вращения. Пользуясь этими понятиями, укажите на внешней скоростной характеристике двигателя области устойчивой работы при увеличении внешней нагрузки (сопротивлении на валу насосной установки) .

Крутящий момент М (Н*м) внешней скоростной характеристики двигателя при частоте вращения коленчатого вала n (об/мин) рассчитывается по эмпирической зависимости:

где - крутящий момент при максимальной мощности, Н*м

b = 3 – 2a

c = 2 - a

где а, b, с - эмпирические коэффициенты.

b= 3-2*0.98=1,04

c=2-0.98=1,02

Примем n от 600 кН*м до 4400 кН*м:

n1=600 кН*м

n2=1300 кН*м

n3=2000 кН*м

n4=2700 кН*м

n5=3400 кН*м

n6=4400 кН*м

Тогда,

M1= 454,26 кН*м

M2= 493,6 кН*м

M3= 511,57 кН*м

M4= 508,32 кН*м

M5= 483,81 кН*м

M5= 411,9 кН*м

Мощность N (кВт) внешней скоростной характеристики двигателя при частоте вращения коленчатого вала рассчитывается по формуле.

N = π/3*M*n*10-4

N 1= π/3*454,26*103*600*10-4 = 28,5 кВт

N 2= π/3*493,6*103*1300*10-4 = 67,16 кВт

N 3= π/3*511,57*103*2000*10-4 = 107,1 кВт

N 4= π/3*508,32*103*2700*10-4 = 143,7 кВт

N 5= π/3*483,82*103*3400*10-4 = 172,2 кВт

N 6= π/3*411,9*103*4400*10-4 = 189,7 кВт

Внешняя скоростная характеристика рассчитывается минимум для шести значений частот вращения n, выбранных в интервале от nmin до nN равномерно. Одно из значений n должно соответствовать nМ.

При построении внешней скоростной характеристики точки с координатами (Nmax, nN) и (Мmax, nМ) выделяются символами «-». Расчетные точки «.». Внешняя скоростная характеристика строится на миллиметровой бумаге (приложение В).

По условию колесная формула 6x6, значит Ks= 0,85.

N * Ks

28,5 * 0.85 = 24,2 кВт

67,16 * 0.85 = 57,1кВт

107,1 * 0.85 = 91,04 кВт

143,7 * 0.85 = 122,15 кВт

172,2 * 0.85 = 146,37 кВт

189,7 * 0.85 = 161,25 кВт

Рассчитаем мощность с учетом коэффициента снижения скорости Ки = 0,8 (табл. 3)

с учетом его износа для привода насоса с параметрами Q/р; Н'р и Q//р; Н//р необходимо построить в третьем квадранте внешнюю скоростную характеристику двигателя с учетом потерь на привод агрегатов, и износа двигателя, которая определяется по формуле.

Nи = КиКсN = * Ки

Nи1 = 24,2 * 0,8 = 19,36 кВт

Nи2 = 57,1 * 0,8 = 45,68 кВт

Nи3 = 91,04 * 0,8 = 72,83 кВт

Nи4 = 122,15 * 0,8 = 97,72 кВт

Nи5 = 146,37 * 0,8 = 117,1 кВт

Nи5 = 161,25* 0,8 = 129 кВт

Для повышения долговечности двигателя рекомендуется выбирать частоту вращения коленчатого вала двигателя 0,7...0,8nN, при этом запас мощности в рабочем режиме должен быть не менее 8% от значения номинальной мощности, потребляемой насосом.

Передаточное отношение коробки отбора мощности определяется по формуле

где - частота вращения первичного вала коробка передач;

- номинальная частое вращении вала насоса.

studfiles.net

Внешняя скоростная характеристика

Скоростной характеристикой двигателя называют кривые, показывающие зависимость мощности, крутящего момента и расходов топлива от числа оборотов коленчатого вала. Если скоростная характеристика соответствует полному открытию дросселя карбюратора или максимальной подаче топлива насосом (у дизельных двигателей), ее называют внешней.

Кривые получают по результатам испытания двигателя при различных числах оборотов, причем одновременно с замерами крутящего момента определяют часовой расход топлива. Разделив часовой расход топлива на величину эффективной мощности, подсчитывают удельный расход топлива ge, т. е. расход в граммах на 1 л. с. мощности в час.

Рис 3. Внешняя скоростная характеристика двигателя ЗИЛ-375

Кривая мощности Nе на внешней скоростной характеристике двигателя ЗИЛ-375 (рис. 3), устанавливаемого на автомобилях Уральского автозавода, по мере увеличения числа оборотов коленчатого вала круто идет вверх, так как повышается наполнение цилиндров и крутящий момент. При превышении некоторого числа оборотов коленчатого вала (точка 3) мощность двигателя будет снижаться из-за уменьшения наполнения цилиндров и увеличения механических потерь. Наибольший крутящий момент Ме получается при среднем числе оборотов коленчатого вала (точка 1). Наиболее экономичный режим работы двигателя определяется наименьшим удельным расходом топлива ge и соответствует точке 2. При понижении или повышении числа оборотов коленчатого вала от этого среднего значения удельный расход топлива увеличивается. Наименьший удельный расход топлива у карбюраторных двигателей составляет 210—250 г/л. с. ч., а у дизельных — 160—200 г/л. с. ч.

При неполном открытии дросселя мощность карбюраторного двигателя будет всегда ниже, а удельный расход топлива, выше, чем при полном его открытии. Это объясняется тем, что с прикрытием дросселя уменьшается количество горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя, увеличивается относительное содержание остаточных газов, замедляется скорость сгорания, относительно возрастают механические потери.

В.М. Кленников, Н.М. Ильин

Статья из книги «Устройство грузового автомобиля». Читайте также другие статьи из

Глава «Элементы теории двигателя внутреннего сгорания»:

own.in.ua

Внешняя скоростная характеристика двигателя.

ВАЗ-2108

 

 

 

Выполнил студент группы

 

Проверил

Реферат.

Курсовая работа содержит пояснительную записку на 25 листах формата А4, включающую 10 рисунков, 1 таблицу.

 

 

АВТОМОБИЛЬ, ДВИГАТЕЛЬ, СКОРОСТЬ, ПУТЬ, ТОРМОЗНОЙ МЕХАНИЗМ,

УСКОРЕНИЕ, МОЩНОСТЬ, ТОРМОЗНОЙ МОМЕНТ, РАСХОД ТОПЛИВА.

 

Целью курсовой работы является расчет характеристик автомобиля и двигателя и сравнение их с требованиями ГОСТ 21398 – 75, то есть проводится анализ автомобиля ВАЗ-2108 и его эксплуатационных свойств.

 

В курсовой работе были рассчитаны: внешняя скоростная характеристика двигателя, тяговый баланс автомобиля, динамическая характеристика автомобиля, время и путь разгона, путевой расход топлива автомобиля, а также проведен сравнительный анализ тормозных механизмов.

 

Содержание:

Введение…………………………………………………………………………………………………4

1 Расчет характеристик автомобиля и двигателя........................................................................... 5

1.1 Внешняя скоростная характеристика двигателя.................................................................. 5

1.2 Тяговый баланс автомобиля...................................................................................................... 7

1.3 Мощностной баланс автомобиля.............................................................................................. 8

1.4 Динамический паспорт автомобиля........................................................................................ 9

1.5 Время и путь разгона автомобиля......................................................................................... 10

1.6 Путевой расход топлива автомобиля................................................................................... 13

2 Сравнительный анализ тормозных механизмов автомобиля ВАЗ – 2108......................... 15

2.1 Тормозные механизмы.............................................................................................................. 15

2.2 Оценка тормозного механизма автомобиля ВАЗ – 2108.................................................. 15

Список использованных источников….……………………………………………………………….18

Приложение………………………………………………………………………………………………..19Введение

Автомобильный транспорт является частью транспортной системы РФ. Он выполняет основной объем перевозок грузов и пассажиров. От совершенства конструкции автомобилей, соответствие их определенным дорожно–эксплуатационным условиям во многом зависят эффективность и экономичность транспортного процесса.

В курсовой работе рассматриваются параметры и нормы, позволяющие оценивать эксплуатационные свойства автомобилей, рассматриваются расчетные методы определения параметров, характеризующих эти свойства, анализируется влияние различных конструктивных и эксплуатационных факторов на тяговые и тормозные свойства.

В данной курсовой работе рассчитаны основные характеристики тяговой динамики автомобиля ВАЗ-2108, а также проведен сравнительный анализ эксплуатационных свойств. Во второй части курсовой работы сделан сравнительный анализ тормозного механизма рабочей тормозной системы.

При выполнении курсовой работы были использованы основные параметры, дающие краткую характеристику заданного автомобиля, взятые из литературных источников.

1 Расчет характеристик автомобиля и двигателя.

Тяговый баланс автомобиля.

Тяговый баланс представляет собой совокупность тяговой характеристики автомобиля и сил сопротивления движению. Тяговая характеристика строится в координатах «тяговая сила – скорость» на различных передачах. График тягового баланса автомобиля показан на рисунке №2. Тяговая сила на колесах автомобиля рассчитывается по формуле ,

где Ме – крутящий момент двигателя по внешней скоростной характеристике, Н·м. Скорость автомобиля рассчитывается по формуле ,

где rкин – кинетический радиус колеса. Он может быть принят равным динамическому радиусу rд, м. К силам сопротивления движения относятся: сила сопротивления дороги ,

где ψ – суммарный коэффициент дорожного сопротивления, равный f·cosα ± sinα или f±i; сила сопротивления воздуха .

Скорость автомобиля при расчетах задаются произвольно, по max, чтобы каждая кривая имела 5 – 7 расчетных точек. На зависимости силы тяги от скорости на различных передачах наносят кривую силы сопротивления воздуха Рв=f(Va) и кривую суммарной силы сопротивления дороги и воздуха Рд+Рв=f(Vа).

Кривую Рд+в= f(Vа) для легкового автомобиля строят при весе с водителем, двумя пассажирами и багажом.Уравнение тягового баланса автомобиля имеет вид Рт=Рд+Рв+Ри,

где Ри – сила сопротивления разгону (приведенная сила инерции), Н. Приведенная сила инерции рассчитывается по формуле Ри=ma·ja·δвр,

где ja – линейное ускорение автомобиля, м/с2;

δвр – коэффициент учета вращающихся масс автомобиля и двигателя.

Этот коэффициент показывает во сколько раз сила, необходимая для разгона с заданным ускорением как поступательно движущихся, так и вращающихся масс автотранспортного средства больше силы необходимой для разгона только поступательно движущихся масс. Он рассчитывается по формуле .

, ,

где Iм – момент инерции маховика двигателя, кг·м2;

∑Iк – суммарный момент инерции колес, кг·м2;

ma – масса автомобиля при номинальной нагрузке, кг;

m – масса автомобиля в пределах от снаряженной, кг.

Поскольку моменты инерции деталей двигателя, трансмиссии и колес не всегда известны, для одиночных автомобилей можно считать σ1= σ2=0,04.

С помощью метода тягового баланса производится оценка средних скоростей движения автомобиля в различных дорожных условиях. Максимальная скорость, с которой может двигаться автомобиль – точка пересечения кривых суммарной силы сопротивления дороги и воздуха и тяговой силы от скорости. Для ВАЗ-2108 точка пересечения находится на 36 м/с.1.2 Мощностной баланс автомобиля.

Характеристика мощностного баланса автомобиля представляет собой кривые изменения мощности на колесах автомобиля Nт=Nд·ηтр от скорости движения Va на различных передачах. На эти кривые наносят кривые мощности сопротивления воздуха Nв=f(Vа) и суммарной мощности сопротивления дороги и воздуха Nд+в=f(Vа). Мощностной баланс автомобиля показан на рисунке №3. Уравнение мощностного баланса получим, умножив обе части равенства на Nа/1000.

Nт=Nд+Nв+Nи,

где Nт – полная тяговая мощность на колесах, кВт.

Nд – мощность сопротивления дороги, кВт. ;

Nв – мощность сопротивления воздуха, кВт. ;

Nи – мощность, затрачиваемая на разгон поступательно и вращательно движущихся масс автотранспортного средства, кВт. ;

Uтр – передаточное отношение трансмиссии автомобиля, равное Uтр=Uк·Uд.к·Uг.п.

Характеристика мощностного баланса необходима для оценки правильности выбора мощности двигателя и передаточного числа главной передачи.

Введем понятие запаса мощности двигателя Nтз, который равен разности между полной тяговой мощностью Nт при работе двигателя с полной подачей топлива и суммой мощностей сопротивления движению, входящую в правую часть равенства (Nд+Nв+Nи), соответствующих работе двигателя на частичной характеристике.

Запас мощности так же, как и запас силы тяги, характеризует возможность работы автомобиля при повышения сопротивления движению без снижения скорости или с заданной интенсивностью её увеличения.

Отношение называют использованием мощности двигателя.

Тормозные механизмы.

Для оценки конструктивных схем тормозных механизмов служат следующие критерии:

Коэффициент тормозной эффективности – отношение тормозного момента, создаваемого тормозным механизмом, к условному приводному моменту ,

где Мтор – тормозной момент;

∑Р – сумма приводных сил;

rтр – радиус приложения результирующей сил трения (в барабанных тормозных механизмах – радиус барабана rб, в дисковых – средний радиус накладки rср).

Стабильность. Этот критерий характеризует зависимость коэффициента тормозной эффективности от изменения коэффициента трения. Эта зависимость представляется графиком статической характеристики тормозного механизма. Лучшей стабильностью обладают тормозные механизмы, характеризуемые линейной зависимостью.

Уравновешенность. Уравновешенными являются тормозные механизмы, в которых силы трения не создают нагрузку на подшипник колеса.

Так как имеются конструктивные различия тормозных механизмов передней и задней осей, необходимо провести сравнительный анализ обоих вариантов.

ВАЗ-2108

 

 

 

Выполнил студент группы

 

Проверил

Реферат.

Курсовая работа содержит пояснительную записку на 25 листах формата А4, включающую 10 рисунков, 1 таблицу.

 

 

АВТОМОБИЛЬ, ДВИГАТЕЛЬ, СКОРОСТЬ, ПУТЬ, ТОРМОЗНОЙ МЕХАНИЗМ,

УСКОРЕНИЕ, МОЩНОСТЬ, ТОРМОЗНОЙ МОМЕНТ, РАСХОД ТОПЛИВА.

 

Целью курсовой работы является расчет характеристик автомобиля и двигателя и сравнение их с требованиями ГОСТ 21398 – 75, то есть проводится анализ автомобиля ВАЗ-2108 и его эксплуатационных свойств.

 

В курсовой работе были рассчитаны: внешняя скоростная характеристика двигателя, тяговый баланс автомобиля, динамическая характеристика автомобиля, время и путь разгона, путевой расход топлива автомобиля, а также проведен сравнительный анализ тормозных механизмов.

 

Содержание:

Введение…………………………………………………………………………………………………4

1 Расчет характеристик автомобиля и двигателя........................................................................... 5

1.1 Внешняя скоростная характеристика двигателя.................................................................. 5

1.2 Тяговый баланс автомобиля...................................................................................................... 7

1.3 Мощностной баланс автомобиля.............................................................................................. 8

1.4 Динамический паспорт автомобиля........................................................................................ 9

1.5 Время и путь разгона автомобиля......................................................................................... 10

1.6 Путевой расход топлива автомобиля................................................................................... 13

2 Сравнительный анализ тормозных механизмов автомобиля ВАЗ – 2108......................... 15

2.1 Тормозные механизмы.............................................................................................................. 15

2.2 Оценка тормозного механизма автомобиля ВАЗ – 2108.................................................. 15

Список использованных источников….……………………………………………………………….18

Приложение………………………………………………………………………………………………..19Введение

Автомобильный транспорт является частью транспортной системы РФ. Он выполняет основной объем перевозок грузов и пассажиров. От совершенства конструкции автомобилей, соответствие их определенным дорожно–эксплуатационным условиям во многом зависят эффективность и экономичность транспортного процесса.

В курсовой работе рассматриваются параметры и нормы, позволяющие оценивать эксплуатационные свойства автомобилей, рассматриваются расчетные методы определения параметров, характеризующих эти свойства, анализируется влияние различных конструктивных и эксплуатационных факторов на тяговые и тормозные свойства.

В данной курсовой работе рассчитаны основные характеристики тяговой динамики автомобиля ВАЗ-2108, а также проведен сравнительный анализ эксплуатационных свойств. Во второй части курсовой работы сделан сравнительный анализ тормозного механизма рабочей тормозной системы.

При выполнении курсовой работы были использованы основные параметры, дающие краткую характеристику заданного автомобиля, взятые из литературных источников.

1 Расчет характеристик автомобиля и двигателя.

Внешняя скоростная характеристика двигателя.

Исходными данными для построения внешней скоростной характеристики двигателя является максимальная эффективная мощность Nеmax. График внешней скоростной характеристики показан на рисунке №1. Наименьшая устойчивая частота вращения карбюраторного двигателя nemin =0,2 neN. Максимальная частота вращения коленчатого вала для двигателей различных автомобилей с данными табл.1. Если реальные внешние характеристики отсутствуют, то необходимые для их построения текущие значения могут быть рассчитаны.

Имеется ряд эмпирических формул, из которых наиболее употребительной является формула, предложенная С.Р. Лейдером. Согласно этой формуле текущее значение мощности Ne, соответствующее частоте ne, определяется

где а, b, с – эмпирические коэффициенты.

Коэффициенты а, b, и с зависят от типа и особенностей конструкции двигателя. Обобщенные значения этих коэффициентов получают в результате статической обработки большого числа полученных экспериментально внешних характеристик однотипных двигателей. Однако в литературных источниках нет единого мнения о числовых значениях этих коэффициентов. Для расчета внешних скоростных характеристик карбюраторных двигателей рекомендуется принимать а=b=c=1.

Текущее значение эффективного крутящего момента двигателя Ме, соответствующие текущим значениям частот вращения nе, определяются по формуле .

где Meном – номинальный крутящий момент, соответствующий максимальной эффективной мощности, Н·м. Номинальный крутящий момент определяется по формуле

.

Максимальный эффективный момент двигателя может быть определен с использованием эмпирических коэффициентов a, b, c по формуле , а соответствующая ему частота вращения коленчатого вала двигателя neм по формуле .

Текущие значения чисел оборотов ne при расчете внешней скоростной характеристики двигателя выбираются в пределах (0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 0,9; 1,0; 1,2) от neN. Для построения внешней скоростной характеристики можно воспользоваться данными таблицы 2.

Значения коэффициентов, приведенных в таблице 2 определены по формулам , а=2-b, с=1.

Кривая удельного расхода топлива ge=f(n) строится на основании зависимости

где geN – удельный расход топлива двигателем при Nemax, который может быть принят равным 330-360 г/(кВт·ч) для карбюраторных двигателей;

d,e и f1 – эмпирические коэффициенты. Коэффициенты d,e и f1 зависят от типа двигателя. Так для карбюраторных двигателей d=1,2; e=1,0; f1=0,8.

Если рассчитывается автомобиль с дизельным двигателем или карбюраторный с ограничителем частоты вращения, то при построении внешней скоростной характеристики необходимо нанести регуляторные ветви. При этом следует учесть, что регулятор (ограничитель) обладает нечувствительностью в зоне, равной 3-5% от расчетного значения частоты вращения коленчатого вала.

В дальнейшем регуляторная ветвь изображается на тяговой характеристике автомобиля, характеристике мощностного баланса и т.д.

где geN – удельный расход топлива geN=350 г/кВт·ч; neN=4500.

 

На внешней скоростной характеристике должны быть изображены также кривые фактических значений мощности и момента, полученные умножением их значений на Кр=0,9 , учитывающий потери. Из расчета получаем Меmax=99,9 Н·м, минимальный расход топлива gеmin=310,63 г/кВт·г, максимальную эффективную мощность Nemax=47 кВт, зона переключения передач и зона устойчивой работы двигателя от nем=1120 до nеmax=5600 об/мин-1.

Сравнивая полученные данные с техническими характеристиками автомобиля: Мmax=94 Н·м при n=3500 об/мин-1, Nmax=47 кВт при n=5600 об/мин-1, получаем, что рассчитанные данные соответствуют техническим характеристикам.

Тяговый баланс автомобиля.

Тяговый баланс представляет собой совокупность тяговой характеристики автомобиля и сил сопротивления движению. Тяговая характеристика строится в координатах «тяговая сила – скорость» на различных передачах. График тягового баланса автомобиля показан на рисунке №2. Тяговая сила на колесах автомобиля рассчитывается по формуле ,

где Ме – крутящий момент двигателя по внешней скоростной характеристике, Н·м. Скорость автомобиля рассчитывается по формуле ,

где rкин – кинетический радиус колеса. Он может быть принят равным динамическому радиусу rд, м. К силам сопротивления движения относятся: сила сопротивления дороги ,

где ψ – суммарный коэффициент дорожного сопротивления, равный f·cosα ± sinα или f±i; сила сопротивления воздуха .

Скорость автомобиля при расчетах задаются произвольно, по max, чтобы каждая кривая имела 5 – 7 расчетных точек. На зависимости силы тяги от скорости на различных передачах наносят кривую силы сопротивления воздуха Рв=f(Va) и кривую суммарной силы сопротивления дороги и воздуха Рд+Рв=f(Vа).

Кривую Рд+в= f(Vа) для легкового автомобиля строят при весе с водителем, двумя пассажирами и багажом.Уравнение тягового баланса автомобиля имеет вид Рт=Рд+Рв+Ри,

где Ри – сила сопротивления разгону (приведенная сила инерции), Н. Приведенная сила инерции рассчитывается по формуле Ри=ma·ja·δвр,

где ja – линейное ускорение автомобиля, м/с2;

δвр – коэффициент учета вращающихся масс автомобиля и двигателя.

Этот коэффициент показывает во сколько раз сила, необходимая для разгона с заданным ускорением как поступательно движущихся, так и вращающихся масс автотранспортного средства больше силы необходимой для разгона только поступательно движущихся масс. Он рассчитывается по формуле .

, ,

где Iм – момент инерции маховика двигателя, кг·м2;

∑Iк – суммарный момент инерции колес, кг·м2;

ma – масса автомобиля при номинальной нагрузке, кг;

m – масса автомобиля в пределах от снаряженной, кг.

Поскольку моменты инерции деталей двигателя, трансмиссии и колес не всегда известны, для одиночных автомобилей можно считать σ1= σ2=0,04.

С помощью метода тягового баланса производится оценка средних скоростей движения автомобиля в различных дорожных условиях. Максимальная скорость, с которой может двигаться автомобиль – точка пересечения кривых суммарной силы сопротивления дороги и воздуха и тяговой силы от скорости. Для ВАЗ-2108 точка пересечения находится на 36 м/с.1.2 Мощностной баланс автомобиля.

Характеристика мощностного баланса автомобиля представляет собой кривые изменения мощности на колесах автомобиля Nт=Nд·ηтр от скорости движения Va на различных передачах. На эти кривые наносят кривые мощности сопротивления воздуха Nв=f(Vа) и суммарной мощности сопротивления дороги и воздуха Nд+в=f(Vа). Мощностной баланс автомобиля показан на рисунке №3. Уравнение мощностного баланса получим, умножив обе части равенства на Nа/1000.

Nт=Nд+Nв+Nи,

где Nт – полная тяговая мощность на колесах, кВт.

Nд – мощность сопротивления дороги, кВт. ;

Nв – мощность сопротивления воздуха, кВт. ;

Nи – мощность, затрачиваемая на разгон поступательно и вращательно движущихся масс автотранспортного средства, кВт. ;

Uтр – передаточное отношение трансмиссии автомобиля, равное Uтр=Uк·Uд.к·Uг.п.

Характеристика мощностного баланса необходима для оценки правильности выбора мощности двигателя и передаточного числа главной передачи.

Введем понятие запаса мощности двигателя Nтз, который равен разности между полной тяговой мощностью Nт при работе двигателя с полной подачей топлива и суммой мощностей сопротивления движению, входящую в правую часть равенства (Nд+Nв+Nи), соответствующих работе двигателя на частичной характеристике.

Запас мощности так же, как и запас силы тяги, характеризует возможность работы автомобиля при повышения сопротивления движению без снижения скорости или с заданной интенсивностью её увеличения.

Отношение называют использованием мощности двигателя.



infopedia.su

---

• 
  Полуприцепы и прицепы
• 
  8 цилиндровый двигатель
• 
  Подвижной состав автомобильного транспорта
• 
  Устройство передний мост уаз
• 
  Уаз буханка рама
• 
  Автомобильная дорога определение
• 
  Полноприводный хендай старекс
• 
  Как делают резину
• 
  Трос это
• 
  Срок службы акб
• 
  Система охлаждения ямз 238