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

Что такое регуляторная характеристика в дизельном двигателе

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

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
Читать еще:  Вибрация двигателя на холостых оборотах форд фокус 2

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.

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.

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: 26 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Регуляторная характеристика

В теории трактора рассматриваются процессы, сопровождающие работу колёсного и гусеничного трактора в условиях сельского хозяйства, приводится баланс мощности и метод тягового расчёта; кроме того, даётся теоретический анализ тех из основных механизмов трактора, расчёт которых тесно связан с общей динамикой трактора. Анализ современных типов тракторов содержит данные по общим показателям их качества, сопровождается подробной спесифика-цией советских тракторов, а также результатами полевых испытаний (в виде тяговых характеристик) и результатами стендовых испытаний тракторных двигателей (в виде регуляторных характеристик).

Перечисленные в данных функциях показатели работы двигателя (Ne, M и ре) тесно связаны между собой, поэтому для выявления параметров, влияющих на протекание регуляторных характеристик, достаточно рассмотреть одну из функций (39), например,

В зависимости от условий эксплуатации к форме регуляторных характеристик предъявляются различные требования. Характеристики 2, 4 и 5 (фиг. 83) называются статическими, так как по мере изменения крутящего момента двигателя изменяется угловая скорость. Автоматические регуляторы, устанавливаемые на транспортных, судовых и стационарных двигателях, во многих случаях обеспечивают работу по таким (статическим) регуляторным характеристикам. Уменьшение диапазона изменения угловой скорости Q в пределах одной регуляторной характеристики приближает статическую характеристику к кривой 5, которая называется астатической. Обычные автоматические регуляторы не могут обеспечить устойчивость режимов при работе по атстатической характеристике. Исключение составляют регуляторы с упруго присоединенным катарактом (см. п. 6, § 20) или изодромные (см. п. 2, § 21) непрямого действия.

Читать еще:  В каком веке был изобретен двигатель внутреннего сгорания

раллельную работу необходимо обеспечить определенное распределение между двигателями как полной нагрузки, так и частичной (до некоторого предела). Для обеспечения этой задачи необходимо совмещение регуляторных характеристик при всех нагрузках, что наиболее легко выполнимо при прямолинейной форме статической регуляторной характеристики (прямая 2 на фиг. 83),

будут являться начальными точками новых регуляторных характеристик 3, 4 (фиг. 130) и т. д. При крайнем положении (правом) рычага управления 11 (фиг. 129), определяемом упором 10, предварительная затяжка пружин оказывается мексимальной, рассчитанной так, что растяжение их под действием центробежных сил начнется только при достижении номинального числа оборотов (точка С на фиг. 130).

Рычаг 9 тягой 18 связан с рейкой топливного насоса, которая при перемещении влево уменьшает подачу топлива, образуя одну из ветвей регуляторных характеристик (см. фиг. 130) в зависимости от предварительной затяжки пружины 10 (фиг. 132) регулятора. При пол-

Фиг. 144. Образование регуляторных характеристик дизеля при пневматическом

пном л off/мин Фиг. 157. Образование регуляторных характеристик двигателя Нахаб Поляр:

С этой целью в конструкцию изодромного регулятора дополнительно вводится жесткая обратная связь, как это схематично показано на фиг. 165, а. Функцию жесткой обратной связи выполняет рычаг ON, изменяющий положение точки Я крепления пружины изодрома в зависимости от нагрузки двигателя. При различных положениях точки Я на равновесных режимах точка С также занимает различные положения. Так как точка В на равновесном режиме всегда занимает одно и то же положение, соответствующее перекрытию масляных каналов золотником, точка А рычага АС, связанная с муфтой, должна занимать различные положения, соответствующие различным числам оборотов. Это и обеспечивает определенный статизм регуляторнои характеристики. Эффект воздействия жесткой обратной связи, т. е. наклоны регуляторных характеристик, могут изменяться путем изменения соотношения плеч с и d рычага ON. При совмещении точек О и Я (с = 0) регулятор становится чисто изодромным, и, наоборот, при совмещении Я и N действие гибкой обратной связи прекращается и регулятор получает лишь одну, жесткую обратную связь.

Жесткие обратные связи, вводимые в конструкцию изодромных регуляторов с целью обеспечения некоторого остаточного статизма регуляторных характеристик, могут быть выполнены по различным схемам. На фиг. 165, а показана’кинематическая обратная связь, однако во многих случаях эта связь является силовой с воздействием на предварительную затяжку пружины чувствительного элемента. По мере сброса нагрузки такая связь несколько увеличивает предварительную затяжку пружины, в результате чего число оборотов равновесных режимов несколько возрастает.

В работе х Л. В. Гендлера, подробно разбирающей статические и динамические показатели систем автоматического регулирования двигателей, показано, что при условии получения равной устойчивости системы на всех скоростных режимах (6 „); 4 — зависимость М = f (ft); 5 — прямая, характеризующая передаточное отношение механизма, связывающего рейку топливного насоса с муфтой регулятора; 6 — 10 — характеристики топливного насоса Ag = f (ft) при

При повороте рычага управления // в крайнее левое положение сектор ограничения 12 войдет в соприкосновение с верхним упором 9 и установит минимальную предварительную затяжку пружины 16. При малом числе оборотов (до 400 об/мин) двигателя этого усилия, однако, достаточно для преодоления небольшой центробежной силы грузов, в связи с чем рейка топливного насоса будет смещена в крайнее правое положение до упора максимальной подачи топлива и двигатель, следовательно, работает по внешней характеристике 1 (фиг. 130). По мере повышения числа оборотов увеличивается центробежная сила грузов и при «min (например, 425 об/мин) она уравновешивает усилие минимальной предварительной затяжки пружины, в связи с чем при дальнейшем увеличении п пружина растягивается и рейка перемещается влево, уменьшая подачу топлива. Это вызывает резкое снижение мощности и крутящего момента (регуляторная характеристика 2 на фиг. 130), и тогда при числе оборотов пт1„хх установится минимальный скоростной режим холостого хода. Диапазон чисел оборотов nmin — nmrxx является минимальным регулируемым скоростным режимом.

По мере увеличения числа оборотов (п >«min) муфта перемещается из точки Вг (фиг. 139) в точку В2. Перемещение муфты сопровождается ростом усилия Е пружин регулятора. В положении В2 (или Сл) среднее эффективное давление ре оказывается равным нулю при числе оборотов nmlnxx (фиг. 140). Следовательно, при перемещении муфты из точки Вг в точку В2, что соответствует перемещению рейки из точки Сп (фиг. 139) в точку Сл, образуется регуляторная характеристика 2 (фиг. 140).

Читать еще:  Шевроле круз греется двигатель причины

Рычаг регулятора при числе оборотов пт-тхх (фиг. 140), повернется относительно точки В%, а рейка переместится из точки Сл (фиг. 139) в Сп. При таком повороте рычага управления точка на поле характеристик переместится из точки К. (фиг. 140) в точку L на внешнюю характеристику 1 двигателя. Это вызовет новое увеличение числа оборотов, перемещение рейки в точку Сл (фиг. 139), а муфты — в точку В3. в связи с чем образуется новая регуляторная характеристика LM (фиг. 140), расположенная правее.

Расчет и построение регуляторной характеристики дизельного двигателя

Регуляторная характеристика дизельного двигателя показывает изменение эффективной мощности, частоты вращения коленчатого вала, крутящего момента, удельного и часового расходов топлива в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов при работе двигателя на регуляторе.

Расчет и построение регуляторной характеристики двигателя в функции частоты вращения коленчатого вала выполняется в следующем порядке.

1. Рассчитывается регуляторная ветвь характеристики в диапазоне частот вращения от холостого хода до номинального режима.

Частота вращения холостого хода двигателя определяется по формуле

, мин (13)

где — коэффициент неравномерности регулятора, для современных тракорных дизелей = (0,07. 0,08) = 0,07;

— номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя мин ,

мин .

На регуляторной ветви характеристики принимают изменение мощности Ne и крутящего момента М двигателя по закону прямой линии от до Neн и = 0 до

Крутящий момент определяется по формуле:

, кНм; (14)

где Nе — эффективная мощность, кВт;

n — частота вращения, об/мин.

Определяем номинальный крутящий момент:

кН∙м.

По удельному расходу топлива при номинальной мощности двигателя определяют максимальный часовой расход топлива по формуле:

, кг/ч; (15)

кг/ч.

Для холостого хода принимают:

,кг/ч;

кг/ч.

Промежуточные точки часового расхода топлива на регуляторной ветви принимают по закону прямой линии. По часовому расходу топлива и со­ответствующей мощности двигателя на регуляторной ветви определяют удельный расход топлива по формуле

, г/кВт∙ч; (16)

Кривая удельного расхода топлива по мере снижения мощности (нагрузки) двигателя поднимается вверх.

2. Рассчитывается безрегуляторная (перегрузочная) ветвь характери­стики в диапазоне частот вращения от номинального режима nн до режима максимального крутящего момента n. При перегрузках крутящий момент двигателя продолжает несколько возрастать, главным образом за счет кор­ректора, увеличивающего цикловую подачу топлива в цилиндры двигателя. При частоте вращения nо крутящий момент двигателя достигает максимального значения Мкрmах. При дальнейшем снижении частоты вращения крутящий момент уменьшается из-за ухудшения условий протекания рабочего процесса.

На участках характеристики с частотами вращения ниже nо двигатель работает неустойчиво и при малейшей дополнительной перегрузке может за­глохнуть.

На режиме максимального крутящего момента двигателя трактор раз­вивает максимальные касательные силы тяги и тяговые усилия на крюке. В диапазоне частот вращения от nн до nо текущие значения эффективной мощности двигателя определяют по эмпирической формуле

, кВт; (17)

где ni и nн — текущее и номинальное значения частот вращения коленчато­го вала, об/мин;

с =0,5; с =1,5 — для дизелей с непосредственным впрыском топлива,

с =0,7; с =1,3- для дизелей с вихрекамерным смесеобразованием.

Задаваясь значениями частот вращения коленчатого вала двигателя, определяют текущие значения Nei и крутящего момента Мкрi. Шаг изменения частот вращения от nн до nо принимают равным 50. 100 об/мин.

Расчеты с изменяющейся частотой вращения коленчатого вала двигателя производят до определения максимального крутящего момента и соот­ветствующей ему частоты вращения.

Удельный расход топлива на безрегулягорной ветви при максимальном крутящем моменте двигателя принимают равным:

, г/кВтч; (18)

Зная удельный расход топлива на безрегулягорной ветви, определяют соответствующий часовой расход топлива GTi по формуле

, кг/ч; (19)

Результаты расчетов показателей работы двигателя заносят в сводную таблицу для построения регуляторной характеристики (табл. 2).

Параметры регуляторной скоростной характеристики

N об/минNе, кВтМкр, кНмGT, кг/чgе, г/кВтч
nxx=1872,51,4177883
nн=175024,4446260,1334556475,67115323
n4 =165023,63104040,1368328915,733025242,6057
n3 =155022,60536390,139338595,7239358253,2114
n2 =145021,394962290,140972745,644357263,8171
n1 =135020,0272040,1417353435,4959214274,4228
n=1312,519,4793110,1417966225,4230402278,4

Пользуясь полученными расчетными данными, строят график регуляторной скоростной характеристики тракторного дизельного двигателя в функции частоты вращения коленчатого вала.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector