Avtoargon.ru

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

Методические указания Волгоград 2002 удк 621

Методические указания Волгоград 2002 удк 621. 436. 019. 001


Волгоградский государственный

технический университет

Кафедра Автотракторные двигатели

Автоматическое регулирование и управление

двигателей внутреннего сгорания

Регуляторные характеристики дизеля

Волгоград 2002

УДК 621.436.019.001

Регуляторные характеристики дизеля. Методические указания к лабораторной работе по курсу «Автоматическое регулирование и управление двигателей внутреннего сгорания» специальности «Двигатели внутреннего сгорания» (101200).

Методические указания/ Сост. Васильев А.В. Волгоград. гос. техн. ун.- Волгоград, 2002.- 11 с.

Приводятся методика проведения лабораторной работы, порядок обработки результатов измерений и контрольные вопросы.

Ил. 3. Табл. 1. Библиогр.: 3 назв.

Рецензент В.И. Липилин.

Печатается по решению редакционно-

издательского совета Волгоградского

государственного технического университета

университет, 2002

  1. Цель работы

Освоить методику снятия регуляторных характеристик дизеля. Построить регуляторные характеристики при насторойке всережимного регулятора на различные частоты вращения коленчатого вала. Определить для каждой настройки значения общей степени неравномерности регулятора и построить зависимость степени неравномерности от частоты вращения коленчатого вала.

    1. Ознакомиться со стендовым оборудованием для измерения нагрузки двигателя, частоты вращения коленчатого вала и др.
    2. Снять регуляторные характеристики дизеля и построить графические зависимости.
    3. Провести анализ полученных результатов, построить зависимость степени неравномерности от скоростного режима работы двигателя.
    1. Определения.Регуляторные характеристики представляют собой зависимость основных показателей работы двигателя от частоты вращения при различной настройке регулятора.

Отклонение частоты вращения валика регулятора или коленчатого вала двигателя от заданной при уменьшении нагрузки от полной до нуля (холостой ход) при неизменном положении рычага управления характеризуется общей степенью неравномерности регулятора частоты вращения, % :

=, (3.1)

— максимальная частота вращения холостого хода, об/мин;

— частота вращения соответствующая началу действия регулятора.

    1. Назначение. Регуляторные характеристики служат для определения моментов включения регулятора при различных положениях рычага управления, показателей работы дизеля по регуляторной ветви, а также оценки степени неравномерности работы регулятора.
    2. ^ Работа всережимного механического регулятора. Автотракторный двигатель снабжен всережимным регулятором, который поддерживает заданный скоростной режим двигателя в пределах неравномерности работы регулятора при изменении нагрузки от полной до нуля. Применяемые на двигателях Владимирского тракторного завода топливные насосы типа НД имеют механический регулятор прямого действия с корректором подачи топлива и автоматическим увеличением подачи на пусковых оборотах.

Принципиальная схема регулятора показана на рис. 3.1. Основной рычаг 1, который получает перемещение от муфты 2 при изменении положения грузов 3, связан с дозатором 4. На одной оси с основным рычагом установлен рычаг корректора 5, связанный через пружину 6 с рычагом управления 7. Соединительная ось серьги 8 пружины удерживает рычаг корректора в проушинах основного рычага. Между осью серьги и проушинами имеется определенный зазор, допускающий независимое от рычага корректора движение основного рычага под действием пружины запуска 9 в сторону

дополнительного увеличения подачи топлива при пуске. Режим работы двигателя устанавливается изменением предварительной деформации пружины 6 поворотом рычага управления 7, имеющим винт максимальных оборотов 10 и винт «Стоп» 11.

При номинальной нагрузке рычаг корректора 5, поворачиваясь под действием пружины 6 вместе с основным рычагом, соприкасается со штоком корректора 12. При увеличении нагрузки сверх номинальной рычаг упирается в шток корректора, что препятствует перемещению дозатора в сторону увеличения подачи, происходит резкое падение частоты вращения коленчатого вала и вала насоса. Под действием пружины 6 при заметно снизившейся центробежной силе грузов рычаг корректора нажимает на шток 12 и поворачивается, преодолевая усилие пружины корректора 13. При этом дозатор 4 получает дополнительный ход в сторону увеличения цикловой подачи, чем обеспечивается увеличение крутящего момента при снижении частоты вращения коленчатого вала.

Таким образом, при установке рычага управления 7 в положении максимальной частоты вращения коленчатого вала и увеличении нагрузки от нуля до номинальной мощности режим работы двигателя определяется протеканием регуляторной ветви скоростной характеристики. При установке рычага управления в промежуточных положениях двигатель будет работать по частичным регуляторным характеристикам.

  1. Описание лабораторной установки

Регуляторные характеристики снимаются на дизеле Д-21А (D/S=10,5/12, Ne=18,4 кВт, nn=1800 об/мин). В качестве тормозного устройства используется электрическая балансирная машина, которая может работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. Измерение крутящего момента дизеля осуществляется динамометром балансирной машины стенда. Частота вращения коленчатого вала определяется с помощью электротахометра, температура масла измеряется термопарой типа ХА, связанной с показывающим прибором – потенциометром.

  1. Методика проведения эксперимента и обработки результатов
Читать еще:  Авео какая должна быть температура на двигателя

Регуляторные характеристики снимаются при различных положениях рычага управления. Каждая отдельная характеристика снимается при фиксированном положении рычага управления путем последовательного увеличения нагрузки от холостого хода до полной, соответствующей выходу на внешнюю скоростную характеристику. При этом опытные точки (режимы работы) следуют друг за другом с интервалом 20 – 30 об/мин. Замеры в каждой точке производятся после 2 –3 минут работы дизеля на данном режиме. При снятии характеристик следует определять в каждой точке частоту вращения коленчатого вала двигателя, нагрузку, температуру масла. Результаты измерений вносят в протокол испытаний (см. табл. 5.1).

    1. ^ Замеряемые величины

n – частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;

рt – показания по шкале динамометра тормоза, кгс;

tм – температура масла в картере дизеля, С;

Рокр – барометрическое давление в моторной лаборатории, кПа;

tокр – температура окружающей среды.

Скоростные и нагрузочные характеристики дизеля

В судовой энергетической установке режимы работы двигателей имеют свои специфические особенности, зависящие от назначения и типа двигателя. Судовые двигатели подразделяют на главные и вспомогательные. В свою очередь, главные двигатели могут приводить во вращение винт фиксированного шага или винт регулированного шага. Вспомогательные двигатели обычно обеспечивают работу судовой электростанции в качестве привода генераторов.

Различают режимы работы двигателя как скоростные когда, эффективная мощность двигателя зависит от частоты вращения KB — Ne = f(n), так и нагрузочные, когда нагрузка двигателя может изменяться при неизменной частоте вращения коленвала (Ne = var, n = const).

Тормозная нагрузка главного двигателя обеспечивается гребным винтом, т.е. режим работы главного двигателя полностью подчиняется закону потребляемой мощности гребным винтом.

Зависимость изменения эффективной мощности главного двигателя Ne от частоты вращения гребного винта называется винтовой характеристикой. Для транспортных судов винтовая характеристика практически с достаточной точностью описывается выражением кубической параболы зависимости мощности от частоты вращения гребного винта:

где с — постоянная для комплекса «главный двигатель — гребной винт».

Для построения поля возможных винтовых характеристик можно рассмотреть изменение нагрузки главного двигателя, работающего на винт фиксированного шага, от самых тяжелых условий до самых легких (рис. 1.2) [2, 9].

Рис. 1.2. Винтовые и ограничительные характеристики

ТС — номинальная (расчетная) винтовая характеристика;

RSG — швартовная;

PQHZ — в балласте;

СЕ — ограничительная характеристика при Мен = const,

EK — ограничительная характеристика по теплонапряженности;

CL — ограничительная регуляторная характеристика при псн = const;

KL — нижняя ограничительная характеристика при Nе = 0,5Nен

Самый тяжелый режим работы главного двигателя осуществляется при работе судна на швартовах, когда поступь гребного винта равна нулю, а постоянная с — максимальна. На рис. 1.2 показана швартовная винтовая характеристика — кривая RSG. Такой режим воспроизводится при швартовных испытаниях судна. Буксировка плавучих объектов с большим сопротивлением движению, плавание судна при сильном штормовом встречном ветре и т.п. близки к этому режиму.

Для транспортных судов при швартовном режиме главный двигатель может работать в диапазоне (0,65. 0,80) nсн частот вращения KB, не переходя верхнюю ограничительную характеристику по тепломеханической напряженности ЕК.

На рис. 1.2 показана одна из «тяжелых» винтовых характеристик — кривая RSG. Самый тяжелый режим работы ГД на швартовах не относится к длительным режимам, и его винтовая характеристика Ne = cn 3 (самая крутая при максимальной постоянной с) может выйти за пределы длительных допустимых нагрузок двигателя и окажется левее ограничительной характеристики по тепловой напряженности — линия КЕ.

В этом случае работа на швартовах относится к перегрузочному режиму работы ГД, при котором судовым механикам необходимо проявить повышенное внимание за контролем основных показателей работы двигателя, чтобы не допустить превышений, указанных в заводской инструкции для режима работы с перегрузкой.

Наиболее легкий режим работы ГД, очевидно, будет происходить при движении судна порожнем (в балласте) с попутным ветром. Винтовая характеристика — более пологая с наименьшей постоянной величиной с (на рис. 1.2 — это кривая PQHZ).

Читать еще:  Большие обороты при запуске двигателя на холодную камри

Обычно также изображается расчетная номинальная винтовая характеристика, проходящая через точку С максимальной длительной мощности и соответствующая номинальному режиму работы ГД при Nен и псн

Таким образом, поле допустимых нагрузок ГД, работающего на винт фиксированного шага, еще более сужается до заштрихованной площади CEGSQHC. Слева она ограничивается самой «тяжелой» винтовой характеристикой ГД при работе на швартовах (кривая SG), верху — ограничительной характеристикой по тепломеханической напряженности (линии СЕ и EG), справа — регуляторной характеристикой (отрезок СН) при псн = const и винтовой характеристикой хода судна в балласте (кривая QH), снизу — ограничивается минимально допускаемой длительной мощностью (отрезок SQ),

При чистом корпусе судна длительная работа ГД в балластном переходе по рекомендации дизелестроительного завода может быть допущена с превышением номинальной частоты вращения KB до 1,04псн, не переходя границы номинальной мощности двигателя Neн (точка Z).

Главный двигатель, работающий на винт регулируемого шага, может практически реализовать всю площадь допустимых нагрузок, используя преимущество изменения шага винта. В этом случае двигатель может работать как по скоростной характеристике, так и нагрузочной.

Вспомогательные двигатели, обеспечивающие работу судовой электростанции, должны выдерживать нагрузку при постоянной частоте вращения KB (n=const), т.е. работать при любой нагрузке по нагрузочной характеристике (отрезок CL).

Вопросы к разделу 1

1. Что такое холостой ход двигателя?

2. Укажите зависимость эффективной мощности от крутящего момента и частоты вращения двигателя.

3. Что такое регуляторная характеристика двигателя?

4. Что такое номинальный режим работы двигателя?

5. Что такое внешняя характеристика двигателя?

6. Что такое минимальная устойчивая частота вращения двигателя?

7. Укажите границы поля возможных нагрузок дизеля.

8. Изобразите поле возможных режимов работы дизеля.

9. Какие основные параметры (показатели) характеризуют режим работы двигателя?

10. Укажите цели проведения стендовых испытаний двигателя.

11. С какой целью устанавливаются ограничительные характеристики для режимов работы двигателя?

12. Какие основные показатели двигателя определяются при стендовых испытаниях?

13. В каком случае двигатель считается перегруженным?

14. Какие параметры характеризуют механическую напряженность дизеля?

15. Как определяется величина номинального крутящего момента дизеля?

16. Какие показатели характеризуют тепловую напряженность дизеля?

17. Как отличаются ограничительные характеристики по механической и тепловой напряженности?

18. Какие условия работы судна могут вызвать перегрузку двигателя?

19. Что такое режим экономичного хода, каковы его цели?

20. В каких пределах можно допустить снижение мощности дизеля без ущерба эффективности его длительной работы?

21. На чем может отразиться длительная работа двигателя на малых нагрузках?

22. Что такое скоростные и нагрузочные режимы работы двигателя?

23. Что такое винтовая характеристика двигателя?

24. При каких условиях может возникнуть наиболее тяжелый режим работы ГД, чем он характеризуется?

25. Чем характеризуется наиболее легкий режим работы двигателя, какая при этом существует ограничительная, характеристика?

26. Чем отличается режимы работы двигателя, работающего на ВФШ, от режимов работы дизель-генератора?

27. Чем могут отличаться режимы работы двигателя работающего на ВФШ или на ВРШ?

28. Укажите границы допустимых режимов работы дизеля.

29. Изобразите поле допустимых режимов работы дизеля.

Характеристики дизелей.

Графическая зависимость основных параметров дизеля от одного из параметров, принятого за независимый называется характеристикой дизеля.

Характеристики подразделяются на скоростные и нагрузочные.

Характеристика скоростная если в качестве независимой переменной принята частота вращения дизеля. Если же независимой переменной служит Nc, Ре или вращающий момент на валу дизеля, то характеристика называется нагрузочной.

Скоростные характеристики — внешние и винтовые.

Внешняя характеристика предельной мощностиснимается при максимальной подачи топлива насосом.

Внешняя характеристика мах мощностиснимается при подаче топлива, которая на 10% превышает подачу при номинальной мощности.

Внешняя характеристика указывает, что вне ее (внешняя) работа дизеля на данном скоростном режиме невозможна, при этом возможен только переход на другую характеристику.

1 — внешняя хар-ка предельной мощности.

Читать еще:  Где находится датчик температуры двигателя шевроле лачетти

2 — внешняя хар-ка мах мощности — верхняя огрангичительная хар-ка.

3 — регуляторная хар-ка.

4 — нижняя ограничительная хар-ка — хар-ка мин мощностей при длительной работе.

5 — линия мин устойчивых оборотов.

При выборе режима работа дизеля необходимо следить за тем, чтобы онукладывался в поле нагрузок, заключенное между верхней и нижней ограничительными характеристиками.

Для выполнения и уточнения внешних характеристик применяются так называемые регуляторные характеристики.

Регуляторные характеристики— это зависимости мощности дизеля от частоты его вращения при различной настройки регулятора частоты вращения.

Однорежимный регулятор— если надо ограничить только мах допустимую частоту вращения.

Двух режимный регулятор— обеспечивает устойчивую работу дизеля на двух крайних режимах — n min и n max.

Всережимный регулятор— для автоматического поддержания различных (стабильных) частот вращения на всем диапазоне рабочих оборотов.

Винтовая характеристика— зависимость Ne от п при двигателя на винт, т.с характеристика комплекта двигатель — винт — корпус. Подчиняется выражению Ne = Cn3.

При работе по винтовой характеристике нельзя обеспечить использование всей мощности дизеля при любой частоте вращения. Только на одном режиме мощность, потребляемая винтом равна мощности, которую дизель способен развивать при работе по данной внешней характеристике.

“Тяжелый» винт имеет место в следующих случаях :

1) при обрастании;

2) при перегрузке, увеличение осадки, плавании вольдах, в шторм, при буксировке, трогании с места, на швартовых.

“Легкий» винт при H/D

номинальная. Нельзя повышать частоту вращения более ( 0,5 — 0,7)

При трогании с места:сходен с режимом на швартовых. На этом
режиме увеличение скорости движения судна достигается увеличением
частоты вращения вала двигателя, т.е. увеличением подачи топлива в
цилиндры. Сростом топливоподачи возрастает вращающий момент на валу дизеля который в период ускорения может превысить число сил

сопротивления движению судна. Сопровождается резким повышением

температуры деталей дизеля. При медленном разгоне судна с
постоянным увеличением подачи топлива все параметры ГД находятся
в допустимых пределах. Однако этот способ практически не реализуется т.к. труден для ручного регулирования и нет таких ДАУ.

Дата добавления: 2021-07-22 ; просмотров: 22 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Регуляторная характеристика дизеля

Расчет характеристики производят, задаваясь двумя режимами работы двигателя: регуляторным и корректорным.

Данные вычислений заносят в табл. 5.

Выполнение табл. 5 начинают с записи уже известных величин , , , расчет которых осуществлен по формулам 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 при n = nном.

После этого определяют показатели холостого хода:

(7.5)

и режим предельной перегрузки:

(7.6)

Далее рассчитывают эффективную мощность и крутящий момент двигателя для промежуточных режимов, предварительно разделив на три равных части регуляторный nхх — n1, n1 – n2, n2 — nном и корректорный nn – n3, n3 – n4 , n4 — nмин участки.

(7.7)

, (7.8)

, (7.9)

. (7.9а)

Значения эффективной мощности , , определяют по формуле

, , (7.10)

подставляя в неё соответственно .

Таблица 5 — Параметры регуляторной характеристики дизеля

Показатели работыРежим работы
РегуляторныйКорректорный
Холостой ходПромежуточный 1Промежуточный 2НоминальныйПромежуточный 3Промежуточный 4Предельный перегрузочн.
Ne,
n, об/минnххn1n2nномn3n4nmin
Мe, Нм
, кг/ч
ge, / ч

Для определения часового расхода топлива применяют формулу

, (7.11)

где — часовой расход, эффективная мощность и мощность механических потерь в искомой точке характеристики;

— мощность механических потерь на номинальном режиме работы двигателя.

, , (7.12)

где — среднее давление механических потерь в искомой точке (при ni) характеристики:

, Па. (7.13)

При расчете в формулах 7.12, 7.13 следует представлять ni = nном, но при вычислении в формуле 7.11 следует принять = 0, а в формулах 7.12, 7.13 — ni = nхх.

Удельный эффективный расход топлива в искомой точке характеристики равен:

, (7.14)

ЛИТЕРАТУРА

1. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. М.: Высшая шк., 2002. – 496 с.: ил.

2. Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей. М.: Колос, 1992.

3. Ганькин Ю.А., Карелина М.Ю., Кравченко ВА., Яровой В.Г. Основы теории автотракторных двигателей. М.: 1997.

4. Яровой ВТ. Основы теории автотракторных двигателей (тепловые процессы, динамика, характеристики). Зерноград, 1999.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector