Построение регуляторной характеристики дизеля в функции от частоты вращения

1.5.2 Построение регуляторной характеристики дизеля в функции от частоты вращения

На оси абсцисс отметим три характерные точки, соответствующие n_н, n_xmax, n_{Mк max}, через которые проведем вертикальные штрихпунктирные вспомогательные линии. Значение максимальной частоты вращения холостого хода n_xmax определим по формуле:

n_xmax=[(2+δ_p)/(2-δ_p)]∙n_н ,мин^-1 ,

где: δ_р – степень неравномерности регулятора δ_р=0,05…0,08.

n_xmax=[(2+0,065)/(2-0,065)]∙2100=2241 мин^-1

Частота вращения при максимальном крутящем моменте:

n_{Mк max}=n_н/K_об , мин^-1 ,

где: K_об – коэффициент приспособляемости двигателя по частоте вращения. K_об=1,3…1,6.

n_{Mк max}=2100/1,45=1448 мин^-1.

Возьмем точки n_i от 1448 через 163 в количестве 6 шт.

Промежуточные значения мощности N_ei найдем из выражения:

N_ei= N_eн∙(0,87+1,13∙n_i/n_н- n_i²/ n_н²) ∙n_i/n_н , кВт.

N_ei=260,7∙(0,87+1,13∙1448/2100-1448/2100²)∙1448/2100=211

N_ei=260,7∙(0,87+1,13∙1611/2100-1611/2100²)∙1611/2100=229,7

N_ei=260,7∙(0,87+1,13∙1774/2100-1774²/2100²)∙1774/2100=244,7

N_ei=260,7∙(0,87+1,13∙1937/2100-1937²/2100²)∙1937/2100=255,3

N_ei=260,7∙(0,87+1,13∙2100/2100-2082,4²/2100²)∙2100/2100=260,7

Строим график N_e=f(n). Значения крутящего момента M_кi посчитаем по формуле:

M_кi=9550∙ N_ei/ n_i , Н∙м.

M_кi=9550∙211/1448=1391,5

M_кi=9550∙229,7/1611=1361,5

M_кi=9550∙244,7/1774=1317,1

M_кi=9550∙255,3/1937=1258,5

M_кi=9550∙260,7/2100=1185,6

M_кi=9550∙0/2241=0

Текущие значения N_ei и n_i берем из графика N_e=f(n). Для построения зависимости G_т=f(n) определим значения G_т на характерных режимах. На номинальном режиме:

G_тн=g_ен∙ N_eн/10³ , кг/ч,

G_тн=225∙260,7/1000=58,7

где g_ен – номинальный удельный эффективный расход топлива (г/кВт∙ч). g_ен=225 г/кВт∙ч. При работе на максимальном скоростном режиме:

G_тх=0,27∙G_тн , кг/ч.

G_тх=0,27∙58,7=15,8

На режиме M_{к max} (n_{Mк max}) рассчитаем по формуле:

G_{т Mк max}=1,1∙G_тн∙К_м/К_об , кг/ч,

G_{т Mк max}=1,1∙58,7∙1,16/1,45=51,8

где: К_м – коэффициент приспособляемости по моменту (К_м=М_{к max}/М_кн). К_м=1362,5/1170=1,16

Полученные значения откладываем на графике и условно соединяем прямыми линиями. Для построения регуляторной и корректорной ветвей зависимости g_e=f(n) подсчитываем по промежуточным значениям.

g_ei=G_тi∙10³/ N_ei , г/кВт∙ч.

g_ei=52,2∙1000/211=247,5

g_ei=55∙1000/229,7=239,5

g_ei=56,2∙1000/244,7=229,7

g_ei=57,3∙1000/255,3=224,5

g_ei=58,7∙1000/260,7=225

g_ei=15,8∙1000/0=∞

Таблица 1.

№	ni,мин-1	Nei, кВт	Mкi, Нм	Gтi, кг/ч	gei, г/кВт ч
1	1448	211	1391,5	52,2	247,5
2	1611	229,7	1361,5	55	239, 5
3	1774	244,7	1317,1	56,2	229,7
4	1937	255,3	1258,5	57,3	224,5
5	2100	260,7	1185,6	58,7	225
6	2241	0	0	15,8	∞

1.5.3 Универсальная динамическая характеристика автомобиля

Динамическая характеристика автомобиля иллюстрирует его тягово-скоростные свойства при равномерном движении с разными скоростями на разных передачах и в различных дорожных условиях.

Из уравнения тягового баланса автомобиля при движении без прицепа (P_кр) на горизонтальной поверхности (α=0), разность сил будет равна:

P_к-P_w=G∙(ψ±δ_вр∙j/g)

Разность сил (P_к-P_w) пропорциональна весу автомобиля. Поэтому отношение (P_к-P_w)/G характеризует запас силы тяги, приходящийся на единицу веса автомобиля. Этот измеритель динамических, в частности тягово-скоростных свойств автомобиля, называется динамическим фактором D автомобиля. Таким образом, динамический фактор автомобиля:

D=(P_к-P_w)/G=[(M_к∙i_тр∙η_тр)/r_к-k_w∙ρ_в∙F∙V²]/G

где G – вес автомобиля.

Динамический фактор автомобиля определяется на каждой передаче в процессе работы двигателя с полной нагрузкой при полностью открытой дроссельной заслонке.

Динамический фактор на первой передаче будет равен:

D=[(1391,5∙35,74∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙2²]/187282,7=0,49

D=[(1361,5∙35,74∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙2,2²]/187282,7=0,479

D=[(1317,1∙35,74∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙2,5²]/187282,7=0,464

D=[(1258,5∙35,74∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙2,7²]/187282,7=0,443

D=[(1185,6∙35,74∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙2,9²]/187282,7=0,417

D=[(0∙35,74∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙3,1²]/187282,7=0

Динамический фактор на второй передаче будет равен:

D=[(1391,5∙21,11∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙3,4²]/187282,7=0,289

D=[(1361,5∙21,11∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙3,8²]/187282,7=0,283

D=[(1317,1∙21,11∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙4,2²]/187282,7=0,273

D=[(1258,5∙21,11∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙4,6²]/187282,7=0,261

D=[(1185,6∙21,11∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙4,9²]/187282,7=0,246

D=[(0∙21,11∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙5,3²]/187282,7=-0,001

Динамический фактор на третьей передаче будет равен:

D=[(1391,5∙12,47∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙5,8²]/187282,7=0,17

D=[(1361,5∙12,47∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙6,4²]/187282,7=0,166

D=[(1317,1∙12,47∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙7,1²]/187282,7=0,161

D=[(1258,5∙12,47∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙7,7²]/187282,7=0,153

D=[(1185,6∙12,47∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙8,4²]/187282,7=0,144

D=[(0∙12,47∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙8,9²]/187282,7=-0,002

Динамический фактор на четвертой передаче будет равен:

D=[(1391,5∙7,37∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙9,8²]/187282,7=0,099

D=[(1361,5∙7,37∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙10,9²]/187282,7=0,096

D=[(1317,1∙7,37∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙12²]/187282,7=0,092

D=[(1258,5∙7,37∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙13,1²]/187282,7=0,087

D=[(1185,6∙7,37∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙14,2²]/187282,7=0,081

D=[(0∙7,37∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙15,1²]/187282,7=-0,006

Динамический фактор на пятой передаче будет равен:

D=[(1391,5∙4,35∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙16,5²]/187282,7=0,053

D=[(1361,5∙4,35∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙18,4²]/187282,7=0,05

D=[(1317,1∙4,35∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙20,3²]/187282,7=0,046

D=[(1258,5∙4,35∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙22,1²]/187282,7=0,042

D=[(1185,6∙4,35∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙24²]/187282,7=0,036

D=[(0∙4,35∙0,941/0,495)-0,55∙1,293∙6,66∙25,6²]/187282,7=-0,017

D=ψ±δ_вр∙j/g – при неустановившемся движении (j≠0);

D=ψ – при установившемся движении (j=0).

Динамический фактор зависит от скоростного режима – частоты вращения коленчатого вала двигателя n и включенной передачи. Графическое изображение зависимости D=f(V) на разных передачах называют динамической характеристикой автомобиля. Между скоростью V и частотой вращения n коленчатого вала двигателя существует зависимость:

V=2∙π∙r_к∙n/i_тр .

Скорость на первой передаче будет равна:

V=2∙3,14∙0,495∙1448/35,74=2 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙1611/35,74=2,2 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙1774/35,74=2,5 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙1937/35,74=2,7 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙2100/35,74=2,9 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙2241/35,74=3,1 м/мин

Скорость на второй передаче будет равна:

V=2∙3,14∙0,495∙1448/21,11=3,4 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙1611/21,11=3,8 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙1774/21,11=4,2 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙1937/21,11=4,6 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙2100/21,11=4,9 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙2241/21,11=5,3 м/мин

Скорость на третьей передаче будет равна:

V=2∙3,14∙0,495∙1448/12,47=5,8 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙1611/12,47=6,4 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙1774/12,47=7,1 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙1937/12,47=7,7 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙2100/12,47=8,4 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙2241/12,47=8,9 м/мин

Скорость на четвертой передаче будет равна:

V=2∙3,14∙0,495∙1448/7,37=9,8 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙1611/7,37=10,9 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙1774/7,37=12 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙1937/7,37=13,1 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙2100/7,37=14,2 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙2241/7,37=15,1 м/мин

Скорость на пятой передаче будет равна:

V=2∙3,14∙0,495∙1448/4,35=16,5 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙1611/4,35=18,4 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙1774/4,35=20,3 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙1937/4,35=22,1 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙2100/4,35=24 м/мин

V=2∙3,14∙0,495∙2241/4,35=25,6 м/мин

Таблица 2.

Передача	V,м/с	n,мин-1	Мк, Н∙м	Рк, Н	Рw, Н	D, при
						Г=1	Г=2
1	2	1448	1391,5	91767,3	18,95	0,49	0,245
	2,2	1611	1361,5	89788,8	22,92	0,479	0,24
	2,5	1774	1317,1	86860,7	29,60	0,464	0,232
	2,7	1937	1258,5	82996,1	34,53	0,443	0,221
	2,9	2100	1185,6	78188,5	39,83	0,417	0,209
	3,1	2241	0	0	45,52	0	-0
2	3,4	1448	1391,5	54203,1	54,75	0,289	0,145
	3,8	1611	1361,5	53034,5	68,39	0,283	0,141
	4,2	1774	1317,1	51305	83,55	0,273	0,137
	4,6	1937	1258,5	49022,3	100,22	0,261	0,131
	4,9	2100	1185,6	46182,7	113,72	0,246	0,123
	5,3	2241	0	0	133,04	-0,001	0
3	5,8	1448	1391,5	32015,5	159,33	0,17	0,085
	6,4	1611	1361,5	31325,2	194	0,166	0,083
	7,1	1774	1317,1	30303,7	238,75	0,161	0,08
	7,7	1937	1258,5	28955,4	280,81	0,153	0,077
	8,4	2100	1185,6	27278,2	334,19	0,144	0,072
	8,9	2241	0	0	375,16	-0,002	-0,001
4	9,8	1448	1391,5	18910,2	454,87	0,099	0,049
	10,9	1611	1361,5	18502,5	562,71	0,096	0,048
	12	1774	1317,1	17899,1	682,02	0,092	0,046
	13,1	1937	1258,5	17102,8	812,79	0,087	0,043
	14,2	2100	1185,6	16112,1	955,02	0,081	0,04
	15,1	2241	0	0	1079,91	-0,006	-0,003
5	16,5	1448	1391,5	11169,5	1289,45	0,053	0,026
	18,4	1611	1361,5	10928,7	1603,51	0,05	0,025
	20,3	1774	1317,1	10572,3	1951,76	0,046	0,023
	22,1	1937	1258,5	10101,9	2313,24	0,042	0,021
	24	2100	1185,6	9516,7	2728,09	0,036	0,018
	25,6	2241	0	0	3103,95	-0,017	-0,08