Avtoargon.ru

АвтоАргон
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Испытание двигателей внутреннего сгорания

Испытание двигателей внутреннего сгорания

Изготовление и тарировка термопары. Определение мощности механических потерь в двигателе. Тарировка датчиков индикаторов давления. Определение состава и измерение дымности отработавших газов дизельного двигателя. Методика индицирования двигателя.

РубрикаТранспорт
Видметодичка
Языкрусский
Дата добавления08.11.2012
Размер файла252,9 K

Соглашение об использовании материалов сайта

Просим использовать работы, опубликованные на сайте, исключительно в личных целях. Публикация материалов на других сайтах запрещена.
Данная работа (и все другие) доступна для скачивания совершенно бесплатно. Мысленно можете поблагодарить ее автора и коллектив сайта.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

Способы увеличения мощности двигателя: форсирование, увеличение степени сжатия и повышение момента двигателя за счет сдвига пика максимального давления. Переделка дизеля, для создания бензинового двигателя внутреннего сгорания с непосредственным впрыском.

статья [878,2 K], добавлен 04.09.2013

Расчет необходимой номинальной мощности и рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания автомобиля. Определение среднего индикаторного давления и теплового баланса двигателя. Вычисление сил и моментов, воздействующих на кривошипно-шатунный механизм.

курсовая работа [159,9 K], добавлен 12.11.2011

Расчет параметров процессов впуска, сжатия, сгорания и расширения. Индикаторные показатели двигателя. Механические потери в двигателе. Сила давления газов. Определение набегающих моментов на коренные и шатунные шейки. Анализ уравновешенности двигателя.

курсовая работа [792,8 K], добавлен 02.07.2014

Техническое описание двигателя КамАЗ. Рабочий процесс и динамика двигателя внутреннего сгорания, его скоростные, нагрузочные и многопараметровые характеристики. Определение показателей процесса наполнения, сжатия и сгорания, расширения в двигателе.

курсовая работа [303,6 K], добавлен 26.08.2015

Модернизация двигателя внутреннего сгорания автомобиля ВАЗ-2103. Особенности конструкции двигателя: тип, степень сжатия, вид и марка топлива. Тепловой расчет, коэффициент теплоиспользования. Расчет механических потерь и эффективных показателей двигателя.

курсовая работа [452,2 K], добавлен 30.09.2015

Применение на автомобилях и тракторах в качестве источника механической энергии двигателей внутреннего сгорания. Тепловой расчёт двигателя как ступень в процессе проектирования и создания двигателя. Выполнение расчета для прототипа двигателя марки MAN.

курсовая работа [169,7 K], добавлен 10.01.2011

Выбор главных двигателей и параметров, определение суммарной мощности. Теплота сгорания топлива. Процесс наполнения, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Динамический расчёт двигателя, коленчатого вала и шатунной шейки. Расчет системы охлаждения.

курсовая работа [609,3 K], добавлен 18.06.2014

Потери энергии на трение. Механический коэффициент полезного действия

Энергия, подводимая к механизму в виде работы Адв движущих сил и моментов за цикл установившегося режима, расходуется на совершение полезной работы Апс т.е. работы сил и моментов полезного сопротивления, а также на совершение работы Ат, связанной с преодолением сил трения в кинематических парах и сил сопротивления среды: Адв = Апс + Ат. Значения Апс и Ат подставляются в это и последующие уравнения по модулю.

Механическим коэффициентом полезного действия (или сокращенно КПД) называют отношение

. (4.19)

Как видно, КПД показывает, какая доля механической энергии, подведенной к машине, полезно расходуется на совершение той работы, для которой машина создана (например, на выполнение технологической обработки изделий, на производство электроэнергии, на подъем груза и т.п.).

Отношение ξ = Ат/Адв называют механическим коэффициентом потерь, который характеризует, какая доля механической энергии Адв, подведенной к машине, вследствие наличия различных видов трения превращается в конечном счете в теплоту и бесполезно теряется, рассеиваясь в окружающем пространстве. Так как потери на трение неизбежны, то всегда ξ > 0. Между коэффициентом потерь и КПД существует очевидная связь: ξ = 1 – η. В современных условиях, когда экономное расходование энергии является одной из первоочередных задач, КПД и коэффициент потерь являются важными характеристиками механизмов машин.

В уравнение (4.19) вместо работ Адв и Апс совершаемых за цикл, можно подставлять средние за цикл значения соответствующих мощностей:

, (4.20)

Для механизмов различных передач (зубчатых, ременных и др.), имеющих один ведущий и один ведомый валы, уравнение (4.20) принимает вид

.

Если с механизма, находящегося в установившемся движении, снята полезная нагрузка (Апс = 0), то такой режим называют холостым ходом. Очевидно, что ηхх = 0, ξxx= 1, так как вся энергия, подводимая к механизму при холостом ходе, тратится лишь на преодоление его собственных потерь. Отсюда следует, что 0 η 0.

Подчеркнем, что КПД и коэффициент потерь определяются только тогда, когда механизм находится в установившемся движении. Если оно является периодически изменяющимся, то КПД и коэффициент потерь представляют собой средние за цикл энергетические характеристики механизма. Обычно КПД отдельных механизмов определяют экспериментально и указывают в справочниках. Расчетные формулы для определения КПД системы механизмов, соединенных последовательно или параллельно, приведены в специальной литературе.

Рассмотрим, каким образом определяют КПД отдельного механизма расчетным путем, например механизма двойного клина (см. рис. 4.10, а).

Рис. 4.10. Схемы расчета КПД механизма двойного клина

Пусть к клину 1 приложена движущая сила , перемещающая его вниз вдоль стойки 3. При этом клин 2 будет отжиматься вправо, преодолевая действие пружины. Это будет прямым ходом механизма. Перемещения клиньев связаны векторным соотношением (рис. 4.10, б), откуда

При прямом ходе на клин 1 кроме движущей силы действуют еще реакции и , которые вследствие трения составляют с относительными перемещениями и = угол 90º + φт . Так как КПД определяется в предположении, что звенья движутся равномерно, то силы инерции принимаются равными нулю. При определении КПД не рассматривают также силы тяжести звеньев.

По уравнению сил, приложенных к клину 1, строим план сил (рис. 4.10, в), для которого, используя теорему синусов, записываем

(4.22)

На клин 2 действуют сила , сила полезного сопротивления и реакция (см. рис. 4.10, а), связанные уравнением . Из плана сил (см. рис. 4.10, в) по теореме синусов находим

(4.23)

КПД при прямом ходе

или, используя уравнения (4.21) – (4.23), получаем

(4.24)

Добавим, что для винтовой пары скольжения и для червячной зубчатой пары КПД имеет схожее с (4.24) выражение

где γ – угол подъема витков винта или червяка.

Допустим, что прямой ход закончился, клинья 1 и 2 остановились, а затем под действием силы начали свое обратное движение. При этом изменит свое направление и поток энергии: сила станет движущей, а сила силой полезного сопротивления (рис. 4.10, г). Треугольник перемещений при обратном ходе показан на рис. 4.10, д: направления всех перемещений изменились на обратные. Поэтому силы трения в кинематических парах также изменят свои направления на противоположные. С учетом этого построим план сил при обратном ходе (рис. 4.10, е). Нетрудно заметить, что в уравнениях знаки при углах трения должны также измениться на противоположные.

Запишем КПД обратного хода: . Чтобы раскрыть это выражение, нет необходимости повторять силовой расчет. Определить ηоб можно так: взять величину, обратную ηпр (см. (4.24)), и изменить знак при угле трения на обратный, т.е.

Если выполнить механизм с углом γ 90° – 2φт прямой ход механизма становится невозможным. В этом случае клин 2 защемляется между клином 1 и горизонтальной опорной плоскостью стойки; движущая сила , сколь бы велика она ни была, не может вызвать прямой ход механизма, даже если к клину 2 не прикладывать полезную нагрузку ; наступает самоторможение при прямом ходе. Механизм в этом случае абсолютно неработоспособен и применения не имеет.

Для механизма, находящегося в состоянии самоторможения, КПД теряет физический смысл, так как механизм при этом неподвижен и силы никакой работы не совершают. Однако если формально подсчитать КПД при самоторможении, то получим η Будет полезно почитать по теме:

Потери асинхронного двигателя

Работа асинхронного двигателя, как и любой другой машины, сопровождается потерями. Потери в конечном итоге, приводят к нагреву двигателя и снижению его КПД.

КПД асинхронного двигателя, представляет собой отношение полезной мощности на выходе P2 к подводимой двигателю мощности P1, выраженная в процентах

Мощность, подводимая к двигателю

где m – количество фаз, U 1 – напряжение на статорной обмотке, I 1 – ток в статорной обмотке, cosφ 1 – коэффициент мощности двигателя

Полезная мощность на выходе P2, меньше подводимой мощности P1 на величину суммарных потерь ∑P

Потери ∑P складываются из магнитных, электрических и механических потерь

В первую очередь часть подводимой мощности P1 расходуется на покрытие магнитных Pм1 и электрических Pэ1 потерь в статоре

Электрические потери в статоре

где r1 активное сопротивление обмотки статора

Магнитные потери в статоре приблизительно определяются как

где f1 – частота тока перемагничивания, которая равна частоте тока в сети. V = 1.3-1.5. Магнитные потери в роторе малы настолько, что ими при практических расчетах пренебрегают. Это связано с малой частотой перемагничивания ротора.

Мощность, оставшаяся после восполнения потерь в статоре, называется электромагнитной и равна

Электромагнитная мощность передается ротору с помощью магнитного поля, через воздушный зазор δ. Часть электромагнитной мощности затрачивается на электрические потери в роторе, которые пропорциональны скольжению

Отсюда можно получить выражение для скольжения

Не трудно заметить, что с увеличением скольжения электрические потери в роторе также увеличиваются, а это в свою очередь вызывает уменьшение КПД.

В асинхронных двигателях с фазным ротором, присутствуют потери в щеточном узле, которые обычно добавляют к электрическим потерям в роторе

где I2 – ток ротора, Uщ – падение напряжения на пару щеток

Оставшаяся мощность называется механической

Часть механической мощности расходуется на механические и добавочные потери.

К механическим, относятся потери от трения в подшипниках, щетках и вентиляционные.

К добавочным потерям относят все остальные трудно учитываемые потери, которые, как правило, состоят из пульсационных и поверхностных потерь, которые возникают в зубцах ротора и статора. Приблизительное значение добавочных потерь рассчитывается по формуле

Оставшаяся мощность представляет собой полезную мощность на валу двигателя

Рекомендуем к прочтению — Построение механической характеристики асинхронного двигателя

Нагрузочные характеристики двигателей внутреннего сгорания

По нагрузочной характеристике работают вспомогательные двигатели, предназначенные для привода генераторов, компрессоров, насосов, а также главные двигатели на судах с электро-движением или главные двигатели, работающие на винт регулируемого шага. Определяющим условием нагрузочной характеристики является постоянство частоты вращения (n = const). Постоянство частоты вращения поддерживается автоматическим регулятором в пределах ±Зч÷5% путем изменения активного хода плунжеров топливных насосов высокого давления и соответствующего изменения цикловых подач топлива при изменении нагрузки двигателя.

В качестве показателя нагрузки двигателя может быть принята эффективная мощность Ne, момент на фланце отбора мощности Me, среднее эффективное давление Ре. Эти параметры в равной степени определяют нагрузку. Чаще всего в качестве параметра нагрузки принимается среднее эффективное давление.

Изменение энерго-экономических показателей

Характерной особенностью нагрузочной характеристики является постоянство мощности механических потерь двигателя NM = const при n = const независимо от нагрузки (Рис. 1). Это положение установлено многочисленными исследованиями и объясняется малой зависимостью сил зрения в трущихся деталях дизеля от нагрузки при постоянной частоте вращения.

Зависимость эффективной мощности от Ре определяется равенством:

Ne = Ре (Vs n i / 0,06 m) кВт

Для конкретного дизеля можно написать:

Ne = к п Ре (№1)

где к — коэффициент пропорциональности.

Рис. 1 Изменение показателей работы дизеля по нагрузочной характеристике

Как следует из этой формулы, при n = const характеристика Ne (Pe) является прямой линией, выходящей из начала координат. Зависимость индикаторной мощности Индикаторная и эффективная мощность двигателя от Ре пройдет эквидистантно прямой Ne(Pe), поскольку Ni = Ne + Nм.

Механический КПД дизеля определяется равенством:

ηм = 1 — Nм / Ni

На холостом ходу (при Ре = 0) механический КПД равен 0, т.к. вся индикаторная мощность при этом идет на преодоление механических потерь двигателя: Ni = Nм. При возрастании нагрузки ηм возрастает, достигая максимума при 100% Ре.

При изменении Ре от 100% в сторону уменьшения нагрузки индикаторный КПД дизеля ηi сначала возрастает, достигая максимума у двигателей с наддувом при Ре = (20+30)% от Ре мax , а затем начинает уменьшаться. Такое изменение ηi обуславливается изменением 2-х факторов. С уменьшением нагрузки уменьшается цикловая подача топлива в цилиндр, возрастает коэффициент избытка воздуха на сгорание.

Увеличение а приводит к росту скорости и полноты сгорания топлива, сгорание смещается в сторону верхней мертвой точки, что способствует снижению тепловых потерь двигателя ( в первую очередь потерь с уходящими газами). Однако по мере снижения цикловой подачи топлива избыток воздуха становится чрезмерным (α = 4÷5 и более), уменьшается температура цикла и температура стенок.

Из-за малых цикловых подач ухудшается распыливание топлива, смесеобразование и сгорание. При этом возрастает период задержки самовоспламенения τi,. Процесс сгорания переходит на линию расширения (рис. №2), растет доля тепла с уходящими газами (по сравнению с полезно используемым теплом). Индикаторный КПД уменьшается, достигая на режиме холостого хода величин, близких к значениям ηi на полной нагрузке. Более раннее и более интенсивное снижение ηi, наблюдается у двигателей с регулированием ТНВД по началу подачи, что связанно с худшим распыливанием топлива и уменьшением угла опережения подачи топлива (вплоть до смещения угла φнпн за ВМТ) при снижении нагрузки двигателя.

Рис. 2 Вид развернутой индикаторной диаграммы при полной нагрузке (Ре=100%) и на холостом ходу (Ре=0)

У двигателей без наддува или с механическим нагнетателем расход воздуха на двигатель практически не зависит от нагрузки, что способствует более интенсивному возрастанию α при уменьшении Ре, чем в двигателях с газотурбинным наддувом. Следовательно, у этих двигателей максимум гр достигается при более высоких Ре, а индикаторный КПД на холостом ходу у двигателей без наддува при прочих равных условиях меньше, чем ηi у двигателей с ГТН.

Эффективный КПД двигателя определяется совместным влиянием индикаторного и механического КПД: ηе = ηi ηм. При возрастании нагрузки от режима холостого хода ηе растет подобно росту механического КПД, достигая максимума вблизи номинальной нагрузки. Последующее снижение ηе является результатом ухудшения индикаторного процесса из-за снижения α и уменьшения индикаторного КПД. Обычно максимальное значение эффективного КПД достигается при Ре ≈ 0,85 Ре ном.

Удельные расходы топлива связаны с КПД зависимостями:

Как видно, удельные расходы топлива Удельные расходы топлива изменяются по зависимостям, обратно пропорциональным изменению соответствующих КПД.

Практически эффективные показатели работы двигателя могут быть определены в условиях испытательного стенда путем измерения эффективной мощности Ne (но показаниям нагрузочного устройства) и часового расхода топлива на установившихся режимах работы. Индикаторные показатели могут быть найдены по результатам индицирования или осциллографирования двигателя (определяется среднее индикаторное давление Определение среднего индикаторного давления , индикаторная мощность и т.д.). Мощность механических потерь и механический КПД находятся из соотношения эффективных и индикаторных показателей.

В том случае, если индикаторные показатели работы двигателя прямо определить невозможно (к примеру, в судовых условиях, где дизель — генераторы обычно не имеют индикаторного привода Проверка регулировки индикаторного привода для снятия индикаторных диаграмм), индикаторная мощность и прочие индикаторные показатели определяются ориентировочно через механический КПД:

Механический КПД находится по соотношению расходов топлива на двигатель на холостом ходу и на режиме номинальной нагрузки. При этом делается допущение, что индикаторный КПД дизеля на холостом ходу такой же, как и на режиме номинальной нагрузки: ηix.x ≈ η. В этом случае можно написать:

На холостом ходу мощность механических потерь равна индикаторной мощности: Nм= Ni, а часовой расход топлива равен Gx.x = Nм gix.x. Соответственно на режиме номинальной нагрузки часовой расход топлива составит: Gн = Ni g. Подставив полученные значения величин в приведенную выше зависимость для ηм, получим для режима номинальной нагрузки:

Погрешность определения индикаторных показателей с помощью этой зависимости оценивается погрешностью допущения равенства индикаторного КПД на холостом ходу и на номинальной нагрузке.

По нагрузочной характеристики ge = f(Ре) в условиях стенда может быть в первом приближении установлена номинальная мощность двигателя. Для этого по результатам стендовых испытаний при расчетной частоте вращения из точки О (рис. №3) проводится касательная к кривой ge = f(Ре). Вправо от точки касания расход топлива увеличивается более интенсивно, чем возрастает среднее эффективное давление, интенсивно растет температура цилиндро-поршневой группы. Как правило, точка Е определяет предельно допустимые значения среднего эффективного давления, мощности, цикловой подачи топлива. Дальнейшее повышение цикловой подачи должно быть ограничено упором. Номинальное значение мощности целесообразно установить левее точки Е, где Ре меньше на 10%. Окончательно режим номинальной мощности и численное значение номинальной нагрузки устанавливается в результате тщательного анализа всех энерго-экономических и других показателей работы дизеля (главным образом показателей тепловой напряженности Изменение тепловой напряженности ).

Рис. 3 Определение номинальной мощности дизеля

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Электрический бензонасос низкого давления для карбюраторного двигателя
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector