Эксплуатационные характеристики поршневого двигателя. Скоростная и нагрузочная характеристики.

–минимальная частота оборотов коленвала, при которой двигатель устойчиво работает с полной нагрузкой.

–частота оборотов коленвала, соответствующая максимальной мощности – номинальная частота.

–частота оборотов коленвала, соответствующая максимальному крутящему моменту.

–частота оборотов коленвала, соответствующая минимальному удельному расходу топлива.

–максимальная частота оборотов коленвала двигателя.

Внешняя скоростная характеристика используется для оценки предельных мощностных возможностей двигателя во всем эксплуатационном диапазоне частот.

2. Ч астичная скоростная характеристика – это зависимость эффективных показателей ДВС от частоты оборотов коленвала при различных постоянных положениях дроссельной заслонке.

Нагрузочная характеристика.

Н агрузочная характеристика – это зависимость эффективных показателей двигателя от нагрузки при постоянных оборотах коленвала двигателя.

При получении характеристики, нагрузку меняют тормозным устройством.

Нагрузочные характеристики могут быть построены по скоростным характеристикам. Для этого используют параметры, полученные при одном числе оборотов и расположенные на одной вертикали графико-скоростной характеристики.

Нагрузочную характеристику используют для определения наивыгоднейших режимов работы ДВС при заданной частоте оборотов.

Нагрузочные характеристики

Назначением некоторых ДВС является привод агрегатов с постоянной частотой вращения не зависимо от момента сопротивления нагрузки. Этими агрегатами могут являться электрические генераторы, насосы, компрессоры и др. Критерием выбора двигателя для этих целей является не только мощность на этом скоростном режиме, но и изменение КПД и удельного расхода топлива при изменении нагрузки. Поэтому работу таких двигателей оценивают по характеристикам, полученным при постоянной частоте вращения вала, которые называются нагрузочными характеристиками.

Нагрузочными характеристиками называют зависимость основных показателей работы двигателя от нагрузки при постоянной частоте вращения его вала.

Нагрузка при работе двигателя на постоянном скоростном режиме может характеризоваться такими показателями как p_e, N_e, M_e, а показателями работы могут служить в первую очередь η_e и g_e. Кроме того, в качестве показателей работы могут использоваться величины, характеризующие протекание рабочих процессов цикла (α, η_v, η_i, и др.).

Нагрузочная характеристика может быть определена расчетом, для существующих двигателей она определяется экспериментально. Процедура экспериментального определения и оборудование регламентируются стандартом. Для двигателей, предназначенных для работы при определенной n нагрузочная характеристика определяется именно для этого скоростного режима. Нагрузочная характеристика автотракторных двигателей обычно определяется при n, соответствующих максимальному крутящему моменту. Для двигателей, имеющих регулятор частоты вращения, показатели работы двигателя определяют для частоты вращения, определяемой при данной нагрузке регулятором. При этом каждая точка дополнительно характеризуется частотой вращения, поддерживаемой регулятором.

При работе двигателя по нагрузочной характеристике поддержание скоростного режима при переменном моменте сопротивления потребителя осуществляется путем изменения подачи горючей смеси или топлива. Для двигателей с количественным регулированием при этом изменяется положение дроссельной заслонки, для дизелей изменяется положение органа, регулирующего цикловую подачу топлива.

Поршневые двигатели внутреннего сгорания можно условно классифицировать:
1) по способу смесеобразования и виду применяемого топлива; 2) по способу осуществления рабочего цикла; 3) по числу цилиндров и их расположению; 4) по способу охлаждения и смазки деталей и т.п.
По способу смесеобразования двигатели внутреннего сгорания делятся на двигателис внешним смесеобразованиеми двигателис внутренним смесеобразованием.
Автомобильные двигатели с внешним смесеобразованием работают на лёгком топливе, в основном на бензине или газе. Приготовление топливно-воздушной смеси, и её дозирование осуществляюткарбюраторные, газобаллонные и инжекторные системы питания. Образование топливно-воздушной смеси происходит вне цилиндра двигателя - в смесительной камере карбюратора, в специальном смесителе или непосредственно во впускном коллекторе. Смесь в цилиндре воспламеняется в конце такта сжатия, принудительно от электрической искры.
Автомобильные двигатели с внутренним смесеобразованием работают, в основном на дизельном топливе, которое относится к тяжёлым видам топлив. К этому же виду топлива относят «солярку», мазут и сырую нефть. В дизельных двигателях смесь приготавливается непосредственно в цилиндре из воздуха и топлива, подаваемых в цилиндр раздельно. Воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндре происходит самопроизвольно от воздействия высокой температуры при сжатии. Исключением являетсясистема непосредственного впрыска бензина, где зажигание смеси осуществляется от электрической искры.
По способу осуществления рабочего цикла следует различатьдвухтактныеичетырёхтактныедвигатели. У первых,рабочий циклсовершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала. У вторых, рабочий цикл совершается за четыре хода поршня, т.е. за два оборота коленчатого вала. Под рабочим циклом двигателя следует понимать совокупность процессов, протекающих в цилиндрах двигателя и «заставляющих» его работать.

(14)

«Эксплуатационные свойства ТиТТМО»

Силы, действующие на колесо и гусеничный движитель. Радиусы колеса: статический, динамический и радиус качения. Особенности расчета КПД трансмиссии для колесных и гусеничных машин. Тяговая характеристика транспортной и технологической машины на автомобильном шасси. СТР. 31

При установившемся движении к ведущим колесам гусеницы (рис. 30.4) приложен ведущий момент Мк, вызывающий появление на поверхности гусеничных звеньев, соприкасающихся с поверхностью дороги, реакции Рк, направленной подвижению трактора. Эта реакция называется касательной силой тяги. Величина касательной силы тяги может быть определена из баланса под­водимых и потребляемых мощностей, т. е.

Отсюда

где Nк—мощность, подводимая к колесам;

Nr1— мощность, теряемая на трение в шарнирах от последнего зве­на, нагруженного катком, до первого шарнира звена, сопря­женного с ведущим колесом ведущего участка гусеничного движителя.

Силы трения в шарнирах указанных звеньев, возникающие от веду­щего момента Мк, проф. Е. Д. Львов рекомендует называть силами тре­ния первой группы.

Величину мощности, затрачиваемой на преодоление сил трения пер­вой группы, определяют по формуле:

89.Расчет начинают с определения типажа и количественного состава энергетических средств(в первую очередь тракторов). При этом надо обеспечить выполнение всех механизированных работ высококачественно, в срок и с возможно меньшими затратами труда и средств. Однако в связи со сложностью оценки качественных и стоимостных показателей работы агрегатов обычно ограничиваются определением состава МТП по показателям производительности и объема работ.

Типаж тракторов определяют, исходя из типичных для данной зоны условий работы, в первую очередь из удельных сопротивлений почв, размеров участков и других условий.

Количественный состав тракторов определяют на основе годовых планов механизированных работ. Исходными данными при этом являются структура посевных площадей на планируемый и последующие годы(севооборот), технологические карты по возделыванию планируемых сельскохозяйственных культур, а также перечень работ вне полей севооборота(на лугах, пастбищах, в садах, мелиоративные работы и др.).

Перечень операций составляют по каждой культуре в отдельности независимо от того, размещается ли эта культура на одном или нескольких рабочих участках или полях севооборота.

Статический радиус колеса

Одним из определяющих факторов при проведении расчетов эксплуатационных свойств автомобиля является величина от центра колеса до опорной поверхности неподвижного колеса, нагруженного нормальной нагрузкой (вес неподвижного автомобиля). Строго говоря, учитывая, что шина эластична и при приложении нагрузки деформируется, эта величина представляет собой расстояние от центра колеса до хорды, однако в теории автомобиля эту величину принято называть статическим радиусом (r_ст). В технических данных часто величина статического радиуса не приводится, а вместо нее указывается маркировка шины. Очевидно, что если обозначить диаметр обода - d, ширину профиля шины - B, процентное отношение высоты профиля шины к ее ширине (серия шины) - П, наружный диаметр шины - D, то статический радиус определится как:

- для тороидных шин:

;

- для низкопрофильных шин:

;

- для широкопрофильных шин

.

При качении эластичного (деформированного) колеса под действием силовых факторов происходит тангенциальная деформация шины, при которой действительное расстояние от оси вращения колеса до опорной поверхности уменьшается. Это расстояние называют динамическим радиусом r_д колеса. Его величина зависит от ряда конструктивных и эксплуатационных факторов, таких, например, как жесткость шины и внутреннее давление в ней, вес автомобиля, приходящейся на колесо, скорость движения, ускорение, сопротивление качению и др.

Динамический радиус уменьшается с увеличением крутящего момента и с уменьшением давления воздуха в шине. Величина r_д несколько возрастает с увеличением скорости движения автомобиля вследствие роста центробежных сил. Динамический радиус колеса является плечом приложения толкающей силы. Поэтому его называют еще силовым радиусом.

Качение эластичного колеса по твердой опорной поверхности (например, по асфальтовому или бетонному шоссе) сопровождается некоторым проскальзыванием элементов протектора колеса в зоне его контакта с дорогой. Это объясняется разностью длин участков колеса и дороги, вступающих в контакт. Это явление называют упругим проскальзыванием шины, в отличие от скольжения (буксования), когда все элементы протектора смещаются относительно опорной поверхности. Упругого проскальзывания не было бы при условии абсолютного равенства этих участков. Но это возможно лишь в том случае, когда колесо и дорога имеют контакт по дуге. В действительности же, опорный контур деформированного колеса вступает в контакт с плоской поверхностью недеформированной дороги, и проскальзывание становится неизбежным.

Уравнение движения машины. Сила тяги по условиям сцепления движителя с дорогой. Сцепной вес машины. Понятие силового баланса машины. Понятие динамического фактора и динамической характеристики специальной автомобильной техники. СТР. 35

Уравнение движения автомобиля связывает силу тяги Р_к с силами сопротивления его движению и позволяет определить характер движения машины в каждый момент времени. Сила тяжести G_a приложена на высоте центра тяжести h_цмашины и направлена вертикально вниз. Суммарная сила сопротивления разгону условно приложена на высоте центра тяжести и направлена противоположно ускорению j_а. Силы сопротивления качению передних и задних колес (Р_f1 и Р_f2) прикладываются к середине пятна контакта колес с дорогой, направлены вдоль поверхности дороги против направления движения автомобиля и в сумме дают силу Р_f . Сила сопротивления воздушной среды P_w направлена также против направления движения автомобиля.

Спроецировав все силы на ось, параллельную поверхности дороги, получим уравнение движения автомобиля на подъеме:

, откуда . (3.13)

Тяговая сила Р_к на ведущих колесах автомобиля ограничивается силой сцепления шин с поверхностью дороги; качение ведущих колес без буксования возможно при условии

где Р – сила сцепления колес с опорной поверхностью;

G_сц – сцепной вес машины, приходящийся на ведущие колеса (для неполноприводных автомобилей и колесных тракторов G_сц определяется с учетом распределения нормальных реакций от веса машины по осям);

_a – коэффициент сцепления ведущих колес с опорной поверхностью.

Сила сцепления Р противодействует скольжению колес относительно дороги и зависит от силы трения, возникающей в месте контакта колеса с дорогой, от типа и состояния дороги, рисунка и степени износа протектора, давления воздуха в шине и т. д. У автомобилей коэффициент сцепления _a колес автомобиля численно равен отношению горизонтальной реакции дороги Х_k, вызывающей равномерное скольжение колеса, к нормальной реакции Z_K, т. е. _a = X_K \ Z_K.

Движение машин сопровождается действием сил, которые могут быть объединены в две основные группы: силы тяги Т, стремящиеся сообщить ведущей оси, а вместе с ней и машине поступательное движение, и силы сопротивления ,возникающие при движении машины и направленные в сторону, противоположную движению. Кроме того, могут иметь место дополнительные силы сопротивления в виде тормозных сил, прилагаемые только при необходимости уменьшения скорости движения.

Движение машины будет возможным, если выполняются следующие два условия:

1) сила тяги привода ходового оборудования машины должна быть больше или равна сумме всех сопротивлений, возникающих при движении машины, т.е.

, (1)

2) сила тяги по сцеплению движителя машины с дорогой или рельсом должна быть больше или равна силе тяги, развиваемой приводом ходового оборудования машины, т. е.

, (2)

Тяговое усилие ограничено мощностью привода ходового устройства, с которым связано зависимостью:

, (3)

где Р - мощность двигателей механизмов передвижения, кВт; - общий КПД механизма передвижения; - скорость передвижения, м/с.

Сопротивление (Н), возникающее при движении машины,

, (4)

где - внутреннее сопротивление ходового оборудования; - сопротивление качению колес или гусениц; - сопротивление повороту при движении по кривой; - сопротивление уклона местности; - сопротивление от сил инерции при разгоне (торможении); - сопротивление воздуха; -сопротивление возникающие на рабочих органах машины.

СЦЕПНОЙ ВЕС

часть веса, приходящегося на ведущие (движущие) оси автомобиля, колёсного трактора, локомотива и т. д., передающаяся на путь. С. в, определяет максимально возможное тяговое усилие (тягу) между колёсами идорогой (рельсами).

Уравнение подвижного состава Уравнение движения в такой форме наз.уравнением силового баланса подвижного состава. Оно выражает соотношение между тяговой силой на ведущих колесах и силами сопротивления движению. На основании уравнения строится график силового баланса, позволяющий оценивать тягово-скоростные свойства подвижного состава. При построении графика силового баланса вначале строят тяговую характеристику подвижного состава. Затем наносят зависимость силы сопротивления дороги от скорости. При этом если величина коэффициента сопротивления дороги постоянна, то указанная зависимость будет изображаться прямой линией, параллельной оси абсцисс, а при непостоянном коэф. – кривой параболической формы. После этого от силы сопротивления дороги откладывают вверх значения силы сопротивления воздуха при различных скоростях движения.