Построение внешней скоростной характеристики двигателя

 

Внешняя скоростная характеристика позволяет провести анализ и дать оценку мощностных, экономических и эксплуатационных показателей при работе двигателя с полной нагрузкой.

При построение внешней скоростной характеристики двигателя используют результаты испытаний двигателя на специальных стендах, а на стадии проектирования двигателя можно использовать результаты теплового расчета.

В курсовом проекте внешнюю скоростную характеристику двигателя строим по результатам теплового расчета для режима номинальной нагрузки с использованием эмпирических зависимостей.

Построение кривых скоростей характеристики ведется в интервале от 1000 до 6300мин^-1

Расчетные точки кривой эффективной мощности определяются по следующим эмпирическим зависимостям через каждые 1000 мин^-1:

 

 

Где, N_eи n_N – номинальная эффективная мощность (кВт) и частота вращения коленчатого вала (мин^-1) при этой мощности (по результатам теплового расчета);

N_ex и n_x – эффективная мощность (кВт) и частота вращения коленчатого вала (мин^-1) в искомой точке на кривой скоростной характеристики двигателя.

Для рассмотрения произведём расчёт только для одной точки х= 1 (), а результаты расчёта для других точек занесём в табл.11.

 

Мощность в расчётных точках, кВт:

 

 

По рассчитанным точкам в масштабе M_N строится кривая эффективной мощности.

Точки кривой эффективного крутящего момента (Н·м) определяются по формуле:

 

 

Расчетные точки кривой удельного эффективного расхода топлива q_e, г/(кВт·ч) определяются:

- для бензиновых двигателей:

 

 

 

где q_eN – удельный эффективный расход топлива при номинальной мощности принимается из теплового расчета, г/(кВт·ч).

Часовой расход топлива для расчетных точек, кг/ч:

 

 ;

 

Значение параметров скоростной характеристики рассчитываем по приведенным выше формулам и заносим в таблицу 3.

 

Таблица 11

Частота вращения коленчатого вала, мин^-1	Параметры внешней скоростной характеристики
	Nex, кВт	Mex, Н·м	qex, г/(кВт·ч)	GT, кг/ч
1000	16,94	161,777	242,0248	4,0999
2000	36,35	173,5713	218,7584	7,951869
3000	55,59	176,9615	206,441	11,47605
4000	72	171,9	205,0723	14,76521
5000	82,95	158,4345	214,6526	17,80543
5800	86	141,6034	230,2	19,7972
6100	85,53	133,9035	237,8368	20,34218
6300	84,64	128,349	243,4755	20,61507

 

Кинематический расчет КШМ

 

Цель кинематического расчета – определение перемещения, скорости и ускорения поршня от угла поворота коленчатого вала. Кинематический расчет выполняется только для двигателя с центральным КШМ.

 

Рис. 3. Кинематическая схема КШМ

S – ход поршня (77 мм);

s – путь поршня;

a – угол поворота коленчатого вала;

b - угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра;

R – радиус кривошипа ( 38,5 мм);

 

 – длина шатуна;

 – отношение радиуса кривошипа к длине шатуна;

 – угловая скорость вращения коленчатого вала;

 

Перемещение поршня в зависимости от угла поворота коленчатого вала

 

, мм

 

Расчет S_x производим аналитически через каждые 30° для одного оборота коленчатого вала, результаты расчета заносим в таблицу 12

Скорость поршня является переменной величиной и при постоянной частоте вращения коленчатого вала зависит от φ и λ.

 

V_n=R , м/с;

 

Результаты расчеты V_n заносим в таблицу 12.

Ускорение поршня:

 

, м²/с;

 

Результаты расчета j_n заносим в таблицу 12.

По данным результатам таблицы 12 строим графически S_x, V_n и j.

Таблица 12

°		Sx, мм		Vп, м/с		j, м/с^2
0	0,00	0,00	0,00	0,00	1,25	17731,61
30	0,17	6,55	0,61	14,26	0,99	14043,43
60	0,60	23,10	0,97	22,67	0,38	5390,409
90	1,12	43,12	1,00	23,37	-0,25	-3546,32
120	1,60	61,60	0,76	17,76	-0,62	-8794,88
150	1,90	73,15	0,39	9,11	-0,74	-10497,1
180	2,00	77,00	0,00	0,00	-0,75	-10639
210	1,90	73,15	-0,39	-9,11	-0,74	-10497,1
240	1,60	61,60	-0,76	-17,76	-0,62	-8794,88
270	1,12	43,12	-1,00	-23,37	-0,25	-3546,32
300	0,60	23,10	-0,97	-22,67	0,38	5390,409
330	0,17	6,55	-0,61	-14,26	0,99	14043,43
360	0,00	0,00	0,00	0,00	1,25	17731,61