Презентация "Эксплуатационные показатели ДВС"

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДВС

Технологические операции в сельскохозяйственном производстве выполняют, как правила МТА или самоходные машины.
Одно машинные МТА включают в себя трактор и сельхоз машину. В последнее время дополнительно к тракторам стали использовать самоходные шасси и универсальные энергетические средства.
Для наиболее эффективного использования машинно-тракторного агрегата необходимо знать эксплуатационные показатели его составных частей - тракторных двигателей, тракторов, сельскохозяйственных машин и сцепок.
На всех сельскохозяйственных тракторах и самоходных машинах стран СНГ в качестве источника энергии используют однотипные дизельные двигатели с всережимными регуляторами.

Тракторный двигатель (либо двигатель самоходного шасси, самоходной машины, мотоблока) работает в различных режимах, главными из которых являются: работа под нагрузкой, при холостом ходе агрегата и трактора, при остановках агрегата с работающим двигателем. В особых случаях (временные увеличения сопротивления машин) двигателю приходится преодолевать перегрузки. На всех мобильных энергетических средствах сельскохозяйственного назначения устанавливают дизели с всережимными регуляторами, поэтому методы анализа их эксплуатационных свойств будут общими.

Основными эксплуатационными показателями тракторного двигателя являются:
эффективная мощность, развиваемая на коленчатом валу, Nе, кВт (Nе = 0,105 Мкр∙ n);
крутящий момент двигателя Мкр, Н ∙ м
(Мкр = 104 Nе / n);
n - часто­та вращения коленчатого вала, мин -1;
GT - часовой расход топлива, измеряемый параметр 𝑮 𝑻 = 𝑵 𝒆 𝒈 𝒆 𝟏𝟎𝟎𝟎 кг/ч;
ge - удельный расход топлива, указывает сколько топлива затрачено на получение единицы эффективной мощности г/кВт (ge =103 GT/ Nе).

Соотношения между N, M, n, GT, ge на всем практическом диапазоне работы двигателя можно изобразить графически на регуляторной характеристике, которую можно построить в функции час­тоты вращения n, вращающего момента М или мощности N. Наиболее часто при эксплуатационных расчетах пользуют­ся регуляторными характеристиками, построенными в функции частоты вращения n и крутящего момента М (рис. 1.3).

Характеристики ДВС
Характеристиками ДВС называются графические изображения изменения одних параметров ДВС (мощностных, экономических, экологических и прочих) в зависимости от другого изменяемого параметра (n, Ne или др.).

n - частота вращения коленчатого вала двигателя (об/мин),
Ne - номинальная мощность, развиваемая двигателем (кВт)
Назначение характеристик
Характеристики позволяют:
– оценить совершенство ДВС и выявить его недостатки;
– определить показатели ДВС на характерных режимах (номинальном, максимального крутящего момента, холостого хода и других;
– определить наилучшие регулировки ДВС или проверить правильность сделанных;

Индикаторная мощность определяется по индикаторной диаграмме в зависимости от параметров: d – диаметр поршня, S – ход поршня, i – число цилиндров, n – частота вращения коленчатого вала ДВС, - коэффициент, учитывающий тактность ДВС (для двухтактного – 1, для четырёхтактного – 2).

Индикаторная мощность (Ni, кВт) не учитывает потери мощности на трение и другие факторы!
Для процесса работы важна эффективная мощность (Ne, кВт), которая снимается с коленчатого вала ДВС и передаётся в трансмиссию.

Эффективная мощность всегда меньше индикаторной, так как часть индикаторной мощности расходуется на трение и приведение в действие вспомогательных механизмов (вентилятора, масляного и водяного насосов).
Определение и расчёт характеристик ДВС
- механический КПД двигателя, = 0,65…0,9

Характеристика имеет две ветви: I - от пхх до пн – регуляторная (рабочая),
II - от пн до ппр – корректорная (перегрузочная).

Номинальная мощность Neн (кВт) – назначаемая предприятием-изготовителем эффективная мощность двигателя при номинальной частоте вращения, полной подаче топлива и нормальных атмосферных условиях, температуре и плотности топлива. На испытательный стенд двигатель устанавливают без вентилятора, воздухоочистителя, глушителей шума впуска и выпуска, искрогасителя, выпускной трубы и нейтрализатора отработавших газов, а также без оборудования, потребляющего мощность, но его не обслуживающего.

Эксплуатационная мощность Neэ отличается от номинальной тем, что на испытательном стенде двигатель должен быть укомплектован всем оборудованием для его обслуживания, независимо от того, установлено оно на автомобиле (тракторе, комбайне), для которого он предназначен. Оборудование, не обслуживающее двигатель, но потребляющее его мощность, должно быть отключено или снято. В том случае, если это не предусмотрено конструкцией, оно должно работать без нагрузки

Номинальная частота вращения nн (об/мин) – частота вращения коленчатого вала двигателя, при которой предприятием-изготовителем назначаются номинальная и эксплуатационная мощности.

Минимальная рабочая частота вращения nmin – это наименьшая частота вращения коленчатого вала при полностью открытом дросселе у двигателя с искровым зажиганием и при полной подаче топлива у дизеля, при которой двигатель работает устойчиво не менее 10 мин

Максимальная рабочая частота вращения nmax – это наибольшая частота вращения коленчатого вала при полностью открытом дросселе у двигателя с искровым зажиганием и при полной подаче топлива у дизеля, установленная в технических условиях на двигатель.

Частота вращения, соответствующая максимальному крутящему моменту nMkmax, – частота вращения коленчатого вала, при которой двигатель развивает максимальный крутящий момент

Максимальная частота вращения холостого хода nх.х.max – это наибольшая частота вращения, установленная в технических условиях на двигатель.

Минимальная частота вращения холостого хода nх.х.min – это наименьшая частота вращения, установленная в технических условиях для устойчивой работы двигателя на холостом ходу не менее 10 мин

Часовой расход топлива Gт (кг/ч) – это масса топлива, расходуемого за 1 час на заданном режиме работы двигателя.(измеряемая величина)

Удельный эффективный расход топлива ge (г/(кВт*ч)) – это масса топлива, расходуемого в двигателе за 1 час, отнесенная к соответствующей мощности, развиваемой двигателем. Удельный расход топлива газовых двигателей допускается выражать как удельный расход энергии в Дж/(кВт·ч).

В условиях эксплуатации двигателей их нагрузка изменяется в широких пределах. При неподвижном рычаге или педали, управляющими подачей топлива, изменение внешней нагрузки вызовет колебания частоты вращения двигателя. В этих случаях для сохранения частоты вращения двигателя, постоянной при изменении внешней нагрузки, необходимо соответcтвенно изменять мощность дизеля, что возможно за счет разного количества впрыскиваемого дизельного топлива.
+Таким образом, при регулировании мощности дизеля и приведении ее в соответствие с внешней нагрузкой необходимо автоматически изменять цикловую подачу топлива, для чего в систему питания включают регулятор. В соответствии с этим для оценки параметров, характеризующих работу дизеля с регулятором, используют регуляторную характеристику, определяющую зависимость чисел оборотов, часовых и удельных расходов топлива и других параметров от эффективной мощности, при воздействии регулятора на орган подачи топлива.

Регуляторную характеристику снимают, испытывая дизель, причем снятие регуляторной характеристики должно производиться при постоянном положении органа управления регулятором путем постепенного увеличения нагрузки от холостого хода до полной. При этом числа оборотов изменяются от максимальных, определяемых регулятором, до оборотов, при которых крутящий момент дизеля достигает максимума. В соответствии с этим при увеличении внешней нагрузки повышение мощности дизеля должно быть получено автоматически за счет возрастания цикловых подач дизельного топлива.

3. Регуляторная характеристика дизеля.
Характеристика
снимается при изменении
нагрузки от 0 до max
(т.е. устойчивого скоростного
режима работы двигателя
под нагрузкой nc):
зона nH – nmaxxx –это
регуляторная ветвь
характеристики (зона работы
регулятора или зона
нормальных нагрузок);
зона nc – nH – это
безрегуляторная ветвь
характеристики (зона работы
корректора или зона
перегрузок)
Ne
MK
ge
GT
MK
Ne
ge

GT
Δ ge
n
nc
nM
n1
n1xx
nH
nmaxxx
Характеристика может строится в функции n, Ne и MK.
[8-9]
Ne1

На регуляторной характеристике выделяются три режима работы двигателя: первый, соответствующий максимальным оборотам коленчатого вала двигателя (холостой ход); второй -- нормальным и третий -- минимальным оборотам. Диапазон изменения оборотам от максимальных холостых до нормальных называют эксплуатационным режимом работы, а от нормальных до минимальных -- режимом перегрузки. Работа на режимах перегрузки должна быть кратковременной, так как при этом увеличивается износ деталей, увеличиваются колебания оборотов коленчатого вала и двигатель работает менее устойчиво.

Наилучшим режимом является работа двигателя с близкой к полной его загрузке (рис. 2). Из рисунка видно, что при таком режиме достигаются наиболее высокие экономические показатели в работе.

Режи­мы работы двигателя:
- при рабочем ходе агрегата;
- при холостом ходе агрегата на поворотах и переездах;
- при холостом ходе самого двигателя во время остановки агрегата.

Эффективность режима рабочего хода наиболее полно оцени­вается коэффициентом загрузки двигателя по мощности εN.
 
Оптимальным считают такое значение εNopt, при котором удельная производительность агрегата в расчете на единицу мощности двигателя будет наибольшей при наименьшем расходе топлива на единицу объема выполненной работы.
 
Численное значение εNopt зависит от характера изменения сил сопротивления в процессе работы агрегата и значения соответ­ствующего момента сопротивления Мс на валу двигателя, а также конструктивных особенностей самого двигателя.

Для тракторных дизелей Км = 1,1...1,2; Кп= 1,3...1,6.-чем больше Км и Кп тем лучше эксплуатационные показатели двигателя.
 
Преимущество это вы­ражается, в частности, в том, что меньше требуется переключений передач, соответственно повышается производительность агрегата и уменьшается износ деталей коробки передач, а также утомляе­мость водителя.
 
Например: МТЗ-80 (Д-240) Км=1,17 Кп=1,57
 
Т-150К (СМД-62) Км=1,15 Кп= 1,5
 

Значения Км и Кп можно увеличить за счет:
 
- совершенствования конструкции двигателя: улучшения наполнения цилиндров двига­теля (применяя турбонаддув);
- впрыскивания облегченной топлив­ной смеси в камеру сгорания двигателя при перегрузке;
- повыше­ния уровня технического обслуживания тракторов;
- использования топлива высокого качества и хорошей его очистки
- использование гид­ротрансформаторы и др.
 

Для обеспечения таких показателей большое эксплуатационное значение имеет характер изменения крутящего момента и оборотов коленчатого вала двигателя на режиме перегрузки. Чем больше разница между максимальным крутящим моментом и крутящим моментом на нормальных оборотах коленчатого вала, тем полнее можно использовать мощность двигателя в процессе работы при неравномерном сопротивлении агрегата. Отношение максимального крутящего момента к крутящему моменту при нормальных оборотах двигателя называют коэффициентом приспособляемости.
Этот коэффициент характеризует способность двигателя к преодолению временных перегрузок. Величина его для дизельных двигателей тракторов находится в пределах 1,1--1,2.
Из рис. 1 видно, что с увеличением крутящего момента обороты коленчатого вала двигателя уменьшаются. С уменьшением оборотов, а следовательно, и скорости движения агрегата уменьшается его сопротивление движению.
За счет этого, а также и коэффициента приспособляемости увеличивается возможность трактора для преодоления временно возросшего сопротивления агрегата без перехода на низшую передачу.
Отношение оборотов коленчатого вала, соответствующих максимальному крутящему моменту к нормальным оборотам, должно находиться в пределах 0,5--0,6. Из двух двигателей, имеющих одинаковые мощности и коэффициенты приспособляемости, условиям эксплуатации больше удовлетворяет тот, у которого величина отношения указанных оборотов наименьшая.