Sw-motors.ru

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

Внешняя скоростная характеристика двигателя

Внешняя скоростная характеристика двигателя

Результаты расчета внешней скоростной характеристики двигателя следует свести в таблицу, рекомендуемая форма которой представлена в табл. 4.

Таблица 4 – Результаты расчета внешней скоростной характеристики двигателя

Показатели двигателяЗначения
Угловая скорость ω (6), рад/с
Мощность N(7), кВт
Крутящий момент М(8), снимаемый с коленчатого вала, Н∙м
Удельный расход топлива qE(9), г/(кВт∙ч)
Часовой расход топлива GT(10), кг/ч

3.1.1. Зависимость мощности от угловой скорости коленчатого вала N(ω)

Значения мощности двигателя N (кВт) соответствующие выбранным для расчета значениям угловой скорости двигателя ω1, ω2,…ω6 (см. табл. 2, п. 14) по эмпирической формуле

(7)

3.1.2. Зависимость крутящего момента двигателя от угловой скорости коленчатого вала М(ω)

Крутящий момент М (Н·м) снимаемый с коленчатого вала двигателя:

. (8)

3.1.3. Удельный расход топлива qЕ(ω)

Удельный расход топлива qЕ [г/(кВт·ч)] соответствующий его полной подаче, находят по среднестатистическим данным:

, (9)

где gN – удельный расход топлива, г/(кВт·ч), при максимальной мощности NMAX (см. табл. 2, п. 8);

Kω – коэффициент, учитывающий скоростной режим работы двигателя;

KN – коэффициент, учитывающий степень загрузки двигателя.

Коэффициент Kω подсчитывается по эмпирической формуле:

(10)

Для определения коэффициента KN также применяют эмпирические формулы:

(11)

где р – степень загрузки двигателя, определяемая как отношение текущего значения мощности N двигателя при расчетной нагрузке к мощности N100 двигателя при полной подаче топлива на этом же скоростном режиме:

. (12)

Внешняя скоростная характеристика двигателя определяется (экспериментально или расчетом) при полной подаче топлива, что соответствует полной (100 %) нагрузке двигателя, т.е. N = N100. В этом случае степень загрузки двигателя (12) р = 1 и коэффициент KN (11) степени загрузки двигателя принимает значение KN = 1. При этом расчетное уравнение удельного расхода топлива qЕ (8) с учетом выражения (9) окончательно принимает вид:

. (13)

3.1.4. Часовой GT(ω) расход топлива

Часовой расход топлива GT(ω) (кг/ч) определяют по формуле:

. (14)

График внешней скоростной характеристики двигателя

По результатам расчетов, сведенным в табл. 4, строят графики внешней скоростной характеристики двигателя. На графиках обозначают характерные точки: NMAX(ωN) и M(ωM).

Силовой баланс автомобиля

Силовой баланс показывает распределение тяговой силы РТ на ведущих колесах по отдельным видам сопротивлений движению автомобиля на горизонтальной дороге:

, (15)

где РТ – тяговая сила РТ на ведущих колесах автомобиля;

РД – сила суммарного дорожного сопротивления;

РВ – сила сопротивления воздуха;

РИ – сила сопротивления инерции.

График силового баланса представляет собой зависимость сил входящих в силовой баланс от установившейся скорости автомобиля V.

Тяговая характеристика

Тяговая характеристика – зависимость тяговой силы РТ на ведущих колесах автомобиля от установившейся скорости движения V автомобиля на каждой передаче коробки передач.

Скорость V, км/ч, подсчитывают по значениям угловой скорости ω коленчатого вала двигателя (см. табл. 2, п. 14), тяговую силу РТ (Н) – по величинам крутящего момента двигателя М, подсчитанных для тех же значений угловой скорости ω (см. табл. 4):

(16)

где 3,6 – коэффициент пересчета скорости, выраженной в м/с, в км/ч.

Таблица 5 – Результаты расчета тяговой характеристики автомобиля и сил сопротивления движению

Расчетные параметрыЗначения
Угловая скорость коленчатого вала ω, рад/с
Крутящий момент двигателя, М, Н∙м
Передаточное число коробки передач1-я передача U1=5,22Скорость автомобиля V, км/ч
Тяговая сила РТ,кН
2-я передача U2=2,90Скорость автомобиля V, км/ч
Тяговая сила РТ,кН
3-я передача U3=1,52Скорость автомобиля V, км/ч
Тяговая сила РТ,кН15,716,416,615,7
4-я передача U4=1,00Скорость автомобиля V, км/ч
Тяговая сила РТ,кН10,310,710,910,3
5-я передача U5= 0,664Скорость автомбиля V, км/ч
Тяговая сила РТ,кН6,87,17,36,8
Сила сопротивления воздуха, РВ, кН3,912,526,144,668,196,5
Сумма сил суммарного дорожного сопротивления и сопротивления воздуха (РДВ), кН4,25712,85726,45744,95768,45796,857
Читать еще:  Isuzu forward какой двигатель

Расчеты по параметрическому уравнению (16) выполнить для всех передач коробки передач и свести в таблицу, рекомендуемая форма которой представлена в табл.5.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Построение внешних скоростных характеристик двигателей сравниваемых автомобилей

Таблица конструктивных параметров автомобилей КамАЗ-53215-13 и Mercedes Atego 1823L.

Кинематическая схема трансмиссии автомобиля КамАЗ-53215-13

1- Карданная передача; 2- картер заднего ведущего моста; 3- Ведущая шестерня главной передачи; 4- дифференциал; 5- колесные редукторы; 6- четырех ступенчатая КП;

M2кп— момент на выходном(вторичном) валу КП; Mс— момент на ведущем солнечном колесе планетарного колесного редуктора; M-момент на ведущих колесах, т.е. на ведомом колесе планетарного колесного редуктора- коронном колесе.

Построение внешних скоростных характеристик двигателей сравниваемых автомобилей

Внешней скоростной характеристикой называется зависимость мощности, экономических параметров от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива.

Расчётные формулы:

1. Эффективная угловая скорость вращения коленчатого вала:

, где ne– эффективная частота вращения коленчатого вала (об/мин)

2. Эффективная мощность (формула Лейдермана):

,

где Nmax— максимальная мощность двигателя (кВт),

a,b,c — коэффициенты, зависящие тот типа двигателя;

ωе — угловая скорость вращения коленчатого вала, при максимальной мощности двигателя (рад/с).

.3. Эффективный крутящий момент двигателя:

Используя эти формулы и исходные данные, строим таблицу внешней скоростной характеристики для сравниваемых автомобилей

Внешняя скоростная характеристика автомобилей КамАЗ и Mercedes
ωeneКамАЗMercedes
NeMeNeMe

Вывод: из диаграммы видно, что двигатель автомобиля КамАЗ развивает максимальный крутящий момент Меmax= 989 Нм при ne= 1100 об/мин и максимальную мощность Nemax = 183 кВт при ne= 2100 об/мин. Двигатель автомобиля Mercedes развивает максимальный крутящий момент Меmax= 972 Нм при ne= 1100 об/мин и максимальную мощность Nemax = 180 кВт при ne= 2100 об/мин.

Т.о. за счёт большей мощности двигатель КамАЗ обладает более высокими внешнескоростными характеристиками, чем двигатель Mercedes.

Отличие расчётных характеристик от паспортных объясняется тем, что расчёт вёлся по примерным формулам.

Построение внешней скоростной характеристики двигателя

Содержание

1. Исходные данные для расчёта

2. Построение внешней скоростной характеристики двигателя

3. Построение графиков силового баланса и динамической характеристики

А) Исходные данные для расчёта

Б) Реальные значения основных параметров автомобиля для сравнения их с полученными расчётными данными

Построение внешней скоростной характеристики двигателя

Для построения внешней скоростной характеристики поршневого двигателя внутреннего сгорания используют эмпирическую формулу Лейдермана, позволяющую по известным координатам одной точки скоростной характеристики Ne max и nN воспроизвести всю картину мощности:

Читать еще:  Что такое детонация двигателя тойоты

,

где Ne, кВт – текущее значение мощности двигателя,

n, об/мин – соответствующая частота вращения вала двигателя,

Ne max, кВт – максимальная мощность двигателя, Nemax=161.8 кВт.

nN, об/мин – частота вращения вала двигателя при максимальной мощности.

А1,А2 – эмпирические коэффициенты, характеризующие тип двигателя.

А1 и А2 принимаем равные 1,0 соответственно т. к. двигатель на заданном автомобиле карбюраторный.

Для выбора текущее значение n диапазон вращения вала двигателя от минимально устойчивых оборотов nmin до nN разбивается на произвольное число участков с постоянным интервалом Δn, кратным 50 или 100. Интервал выбираем по формуле:

,

Так как у карбюраторного двигателя, не имеющего ограничителя частоты вращения, максимальная частота вращения коленчатого вала nN при движении автомобиля с максимальной скоростью может на 10-20% превышать частоту nN, для него берут ещё одно значение n после nN с тем же интервалом Δn.

Минимальную частоту вращения коленчатого вала nmin выбирают в пределах 400…800 об/мин. Меньшие значения принимают для дизелей, большие – для карбюраторных двигателей легковых автомобилей и АТС на их базе, средние – для карбюраторных двигателей грузовых автомобилей и АТС на их базе.

Nmin= 800 об/мин и Δn = об/мин.

,

Результаты расчётов занесены в таблицу 1 и с их помощью строем внешнюю

скоростную характеристику двигателя Ne=f(n) и Me=f(n). Для дизельных двигателей и карбюраторных с ограничителями внешнюю скоростную характеристику строят до точки, соответствующей nN.

3. Построение графиков силового баланса и динамической характеристикой

При построении графиков силового баланса для различных передач и скоростей движения автомобиля рассчитывают значения составляющих уравнения силового баланса:

Тяговое усилие на ведущих колёсах определяют из выражения, Н:

, (5)

где: rд – динамический радиус колеса, который в нормальных условиях движения принимают равным rст, м.

Вторую составляющую силового баланса – силу суммарного дорожного сопротивления – определяют по формуле, Н:

где G=g∙m – полный вес автомобиля, Н. g=9,81 м/с 2 – ускорение свободного падения.

В расчётах не учитывается влияние скорости движения на коэффициент сопротивлению качению, в связи с чем полагаем ψ=const. Для автомобиля Газ-13 G=9,81∙3175=31146.75 Н, а при заданном ψ = 0,037 Рψ= 0,037 ∙ 31146,75=1152,430 Н.

Сила сопротивления воздуха, Н:

,

где: F – лобовая площадь автомобиля, м 2 .

V – скорость автомобиля, км/ч.

Лобовая площадь может быть определена по чертежу автомобиля, а при его отсутствии – приближённо по выражению:

где: α – коэффициент заполнения площади, для легковых автомобилей

α=0,78…0,8; для грузовых автомобилей α=0,75…0,9 (большее значение принимают для автомобилей с большей полной массой); для автобусов α=0,85…0,95 (меньшие значения принимаются для автобусов малой вместимости, а большие — большей).

F = 0,8 ∙ 1,61 ∙ 1,44 = 1,3552 м 2

Сила сопротивления разгону, Н:

,

где: δ – коэффициент, учитывающий влияние инерции вращающихся масс.

j – ускорение автомобиля в поступательном движении, м/с 2 .

При построении и анализе графиков силового баланса величина Pj не рассчитывается, а определяется как разность тягового усилия Pk и суммы сопротивлений движению (Pψ+ Pw).

График силового баланса и все последующие строят в функции скорости автомобиля V, км/ч, которая связана с частотой вращения вала n зависимостью:

,

где rk – радиус качения колеса, м, равный при отсутствии проскальзывания, статистическому радиусу rст.

Динамический фактор автомобиля D определяется для различных передач и скоростей движения по формуле:

Читать еще:  Что такое передняя часть двигателя

,

Для построения графика силового баланса рассчитываем сумму Pψ+ Pw, которая зависит только от скорости и не зависит от передаточного числа коробки передач. Поэтому расчёт выполняем применительно к скоростям, соответствующим высшей передачи.

Таблица 2. Результаты расчетов силового баланса и динамической характеристики автомобиля ЗАЗ-968М

Внешняя скоростная характеристика двигателя

Внешней скоростной характеристикой двигателя называется зависимость эффективной мощности и крутящего момента от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива, она определяет возможности двигателя и характеризует его работу.

Эффективной называется мощность, развиваемая на коленчатом валу двигателя.

По внешней скоростной характеристике определяют техническое состояние двигателя. Она позволяет сравнивать различные типы двигателей и судить о совершенстве новых двигателей.

На внешней скоростной характеристике выделяют следующие точки, определяющие характерные режимы работы двигателя:

Nmах – максимальная (номинальная) мощность;

пN частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности;

Мmах – максимальный крутящий момент;

пм частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте;

пmin – минимальная частота вращения коленчатого вала, при которой двигатель работает устойчиво при полной подаче топлива;

nmах – максимальная частота вращения.

Из характеристики видно, что двигатель развивает максимальный момент при меньшей частоте вращения, чем максимальная мощность. Это необходимо для автоматического приспосабливания двигателя к возрастающему сопротивлению движения. Например, автомобиль двигался по горизонтальной дороге при максимальной мощности двигателя и начал преодолевать подъем. Сопротивление дороги возрастает, скорость автомобиля и частота вращения коленчатого вала уменьшаются, а крутящий момент увеличивается, обеспечивая возрастание тяговой силы на ведущих колесах автомобиля. Чем больше увеличение крутящего момента при уменьшении частоты вращения, тем выше приспосабливаемость двигателя и тем меньше вероятность его остановки.

Для бензиновых двигателей увеличение (запас) крутящего момента достигает 30%, а у дизелей – 15%.

Из рисунка видно, что мощность и крутящий момент двигателя возрастают с увеличением частоты вращения коленчатого вала до определённых значений а затем начинают уменьшаться. Это происходит вследствие ухудшения наполнения цилиндров горючей смесью и увеличения трения. В эксплуатации большую часть времени двигатели работают в диапазоне частот вращения пмпN, при которых развиваются соответственно максимальные крутящий момент и эффективная мощность.

Внешнюю скоростную характеристику двигателя строят по данным результатов его испытаний на специальном стенде. При испытаниях с двигателя снимают часть элементов систем охлаждения, питания и др. (вентилятор, радиатор, глушитель и др.), без которых обеспечивается его работа на стенде. Полученные при испытаниях мощность и крутящий момент приводят к нормальным условиям, соответствующим давлению окружающего воздуха 1 атм и температуре 15 °С. Эти мощность и момент называются стендовыми, и они указываются в технических характеристиках, инструкциях, проспектах и т. п.

В действительности мощность и момент двигателя, установленного на автомобиле, на 5. 10 % меньше, чем стендовые. Это связано с установкой на двигатель элементов, которые были сняты при испытаниях. Кроме того, давление и температура при работе двигателя на автомобиле отличаются от нормальных. При проектировании нового двигателя внешнюю скоростную характеристику получают расчетным способом, используя для этого специальные формулы. Однако действительную внешнюю скоростную характеристику получают только после изготовления и испытания двигателя.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector