Расчёт внешней скоростной характеристики двигателя

Скоростными характеристиками называются характеристики, определяющие зависимость основных показателей работы двигателя (при неизменном положении органов регулирования) от частоты вращения коленчатого вала. Скоростные характеристики позволяют оценить технические возможности автомобилей и выражают зависимость основных показателей работы двигателя от частоты вращения коленчатого вала:

N_e = f(n_дв); M_e = f(n_дв); g_e = f(n_дв) ,

где g_e — удельный расход топлива (г/кВт·ч).

Различают внешние и частичные скоростные характеристики.

Внешняя скоростная характеристика двигателя — характеристика, полученная при полной подаче топлива или горючей смеси.

Частичная характеристика двигателя — характеристика, снятая при работе двигателя при неполной подаче топлива или горючей смеси.

Для анализа возможности совместной работы двигателя и насосной установки пожарного автомобиля предпочтительно использовать внешнюю скоростную характеристику двигателя, полученную при его стендовых испытаниях. При отсутствии экспериментальной кривой внешняя скоростная характеристика двигателя может быть построена по одной точке, определяемой величиной максимальной мощности N_{e max}, при соответствующей ей частоте вращения коленчатого вала n_N.

Важнейшими параметрами внешней скоростной характеристики двигателя являются:

N_{e max} — максимальная эффективная мощность, кВт;

М_max — максимальный крутящий момент, Н·м;

n_N — частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности N_{e max}, об/мин;

n_М — частота вращения коленчатого вала при максимальном крутящем моменте М_max, об/мин.

Эти четыре параметра (N_{e max}, M_max, n_N, n_M) обязательно указываются в технических характеристиках двигателей.

Следует рассчитать и построить в третьем квадранте внешнюю скоростную характеристику двигателя N_e = f(n_дв) в диапазоне частот вращения коленчатого вала от n_min доn_N согласно исходным данным, приведённым в таблице №2 методических указаний по выполнению РГР.

Согласно [6, 7 и др.], расчёт значений эффективной мощности N_ei — одной из внешних скоростных характеристик двигателя, при разных частотах вращения коленчатого вала двигателя n_i производится по формуле

 ,                 (4)

где n_N — частота вращения вала двигателя при максимальной мощности, об/мин;

а, b и с — постоянные коэффициенты: для карбюраторного двигателяа = b = с = 1, для дизельного двигателя а = 0,53; b = 1,56; с = 1,09 [4, 7];

N_{e max} — максимальная мощность двигателя, кВт.

В интервале частот n_min…n_Nэффективную мощность N_eiследует рассчитать для четырёх значений n_i, включая n_min. Эффективную мощность N_ei при частоте вращения коленчатого вала n_N рассчитывать не следует, поскольку она уже известна и равна N_{e max}. Рассчитанные по формуле (4) значения N_ei описывают внешнюю стендовую скоростную характеристику двигателя (характеристику двигателя, испытуемого на стенде) и не отражают его реальной внешней скоростной характеристики при работе на пожарном автомобиле.

Приводимые в справочниках технические характеристики двигателей составлены на основе стендовых испытаний. При стендовых испытаниях на двигателе установлены только воздухоочиститель, генератор и водяной насос [4, стр. 34]. При работе на пожарном автомобиле двигатель обеспечивает работу вспомогательного (вентилятора, радиатора, глушителя) и дополнительного оборудования (компрессора, насоса, насоса гидроусилителя руля и т. д.) [4]. Поэтому при расчётах следует пользоваться несколько заниженными значениями внешней стендовой характеристики, вводя коэффициент коррекции К_к = 0,88 — для двухосных, К_к = 0,85 — для многоосных грузовых автомобилей [4]. Поэтому значения внешней скоростной характеристики двигателя, установленного на автомобиле, определяются на основе значений N_ei по формуле:

N′_ei = N_eiК_к(6)

Согласно данным N′_ei, полученным по формуле (6) при заданных значениях n_дв, в третьем квадранте строится внешняя скоростная характеристика нового двигателя N′_e = f(n_дв), установленного на новый пожарный автомобиль, учитывающая потери мощности на привод спецагрегатов.

В процессе эксплуатации двигателя пожарного автомобиля происходит неизбежный его износ, а, следовательно, и снижение параметров его работы. Для того, чтобы построить внешнюю скоростную характеристику двигателя пожарного автомобиля, учитывая снижение мощности, вызванное его износом вследствие наработки в течение определённого времени, следует ввести коэффициент снижения мощности K_N. В этом случае значения эффективной мощности при различных частотах вращения коленчатого вала определяются по формуле:

N″_ei = N ′_eiК _N.(7)

Коэффициент снижения мощности K_N для каждого варианта выбирается из таблицы 1 методических указаний по выполнению РГР по последней цифре номера зачётной книжки.

Согласно данным N″_ei, полученным по формуле (7) при заданных значениях n_дв, в третьем квадранте строится новая внешняя скоростная характеристика двигателя N″_e = f(n_дв), учитывающая потери мощности на привод спецагрегатов и потери, вызванные износом двигателя вследствие наработки.

Построенная внешняя скоростная характеристика двигателя
N″_e = f(n_дв) позволяет ответить на вопрос о достаточности или недостаточности мощности двигателя для привода насоса с параметрами Q– H при номинальной (n_ном = 2700 об/мин) и максимальной (n_макс = 2900 об/мин) частотах вращения его вала.

Пользуясь перечисленными выше параметрами, на построенных внешних скоростных характеристиках двигателя N′_e = f(n_дв) можно указать области его устойчивой работы при увеличении внешней нагрузки (сопротивления на валу насосной установки).

5. Назначение дополнительной трансмиссии и особенности
компоновочных схем

Прежде чем перейти к анализу совместной работы двигателя и насосно-рукавной системы, необходимо остановиться на характеристике трансмиссии от двигателя к пожарному насосу. Передача крутящего момента от двигателя к насосу производится с помощью трансмиссии, кинематическая схема которой представлена на рис. 2 методических указаний по выполнению РГР.

 

Рис. 2 Кинематическая схема трансмиссии пожарного насоса:

1 - первичный вал; 2 - ведомая шестерня; 3 - шлицевой венец; 4, 7, 15, 17 - подшипник; 5 - соединительная муфта; 6 - вторичный вал; 8 - сальник; 9 - фланцевая муфта; 10 - рычаг; 11 – фиксатор; 12 – ползун; 13 – вилка; 14 – промежуточная шестерня; 16 - ось;

18, 19 – карданные валы; 20 – насос

 

Коробки отбора мощности для пожарных автомобилей устанавливаются на коробке передач или раздаточной коробке, в зависимости от конструкции трансмиссий базовых автомобилей.

Для пожарных автомобилей, выполненных на базе шасси ЗИЛ и УРАЛ устанавливают коробки отбора мощности КОМ-68Б с передаточным числом u_КОМ = 1,176. Она устанавливается на крышку коробки перемены передач (КПП).

При включении КОМ мощность (крутящий момент M_кр) передаётся от ведущего зубчатого колеса КПП на промежуточное зубчатое колесо, затем на ведомую шестерню КОМ. Через муфту включения крутящий момент передаётся с первичного вала на вторичный, на котором установлена фланцевая муфта, связывающая КОМ с трансмиссией пожарного насоса. Промежуточное зубчатое колесо (между ведущей шестерней КПП и ведомой шестерней КОМ) предназначено для того, чтобы обеспечить одинаковое направление вращения коленчатого вала двигателя и рабочего колеса насоса. Другое его назначение обусловливается необходимостью разнести оси вала зубчатого колеса коробки передач и ведомого вала КОМ так, чтобы карданный вал трансмиссии насоса проходил над рамой шасси в средней продольной плоскости автоцистерны.

Расстояние между осями вала выходной (ведущей дляКОМ) шестерни и первичного вала коробки передач или раздаточной коробки и осью выходного вала КОМ зависит от возможности установки карданной передачи к насосу.

В целях повышения долговечности двигателей на проектируемых пожарных автомобилях рекомендуется выбирать рабочую частоту вращения коленчатого вала двигателя n_дв. = 0,7…0,8 n_макс, при этом запас мощности в рабочем режиме должен быть не менее 8% от значения номинальной мощности N_ном, потребляемой насосом.

Передаточное отношение коробки отбора мощности определяется по формуле:

                                              (11)

где n _дв. — частота вращения первичного вала коробки передач, об/мин;

n_N— частота вращения коленчатого вала двигателя при N_макс, об/мин;

n_ном = 2700 об/мин — номинальная частота вращения вала насоса.

При i > 1, n_дв. > n_ном КОМ является понижающей передачей или редуктором. При i < 1 n_дв. < n_комКОМ является повышающей передачей или мультипликатором.

Получаемые в результате расчётов передаточные отношения близки к единице, поэтому коробка передач выполняется одноступенчатой.

---

Дата добавления: 2021-04-05; просмотров: 341; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!