Определение номинальной эффективной мощности.

Номинальная (максимальная) мощность двигателя находится из условия реализации заданной номинальной скорости движения V_н при номинальном тяговом усилии Р_н трактора по формуле: [1]

 

N_н = (Р_н + Р_f)×V_н/(h_тр×h_d×h_им)=

=(9+2,808)×1,53/(0,895×0,746×0,96×0,93) =

= 29,105кВт» 30 кВт =40,8 л. с.

 

Номинальную мощность двигателя, округляют в большую сторону для тракторов с N_н < 30 кВт (40 л.с.) до последней чётной цифры. [1]

 

Принимаем: N_н =30кВт

 

где: Р_f - сила сопротивления качению: [1]

 

Р_f = f ×G_экс.=0,09×31,2=2,808кН.

 

h_тр - механический к.п.д. силовой передачи (трансмиссии); [1]

h_тр = h_хh₁ⁿ¹h₂ⁿ²=0,95×0,9853×0,9751=0,895

где: h_х - к.п.д., учитывающий потери холостого хода, h_х = 0,95…0,97;

h₁, h₂ - к.п.д. соответственно цилиндрической и конической пар шестерен: h₁ = 0,985; h₂ = 0,975; [1]

n₁, n₂ - число пар соответственно цилиндрических и конических шестерен, работающих в трансмиссии на данной передаче, n₁=3, n₂=1[Приложение 6]

h_d - коэффициент, учитывающий потери от буксования движителя.

h_d=1-δ;

где: [1]

δ =

h_d=1-0,254=0,746

h_им - коэффициент использования номинальной мощности двигателя учитывающий резервирование мощности на трогание с места и преодоление дополнительных сил сопротивления движению, h_им = 0,90…0,95.[1]

 

 

4. Расчёт регуляторной характеристики двигателя.

Регуляторная характеристика двигателя устанавливает взаимосвязь между частотой вращения коленчатого вала n_e, эффективной мощностью N_e, часовым G_т и удельным эффективным g_e расходами топлива и развиваемым им крутящим моментом М_к. Расчет производится для внешней характеристики двигателя, получаемой при настройке регулятора на максимальную частоту вращения коленчатого вала. Необходимо различать следующие основные режимы работы двигателя: [1]

 

1. Холостой ход: М_к = 0.

2. Номинальный (максимальной мощности): М_к = М_н.

3. Максимального крутящего момента: М_к = М_макс.

Работа с недогрузкой - регуляторные ветви характеристики: 0 £ М £ М_н.

Работа с перегрузкой - перегрузочные (корректорные, безрегуляторные) ветви характеристики: М_н £ М £ М_макс.

 

Расчёт регуляторной ветви: [1]

М_н - номинальный крутящий момент двигателя:

М_н = 9,55×N_н/n_н = 9550×30/1700 =168,529 кНм.

N_е - эффективная мощность двигателя

N_е = Мn_е/9550, квт;

G_тн - часовой расход топлива, соответствующий номинальной загрузке двигателя:

G_тн= 10^-3 ×g_ен ×N_н=10^-3 × 241 ×30=7,23кг/ч;

G_т - часовой расход топлива на регуляторной ветви:

G_т = G_тх+ (G_тн- G_тх)k₃, кг/ч,

где: k₃ – коэффициент загрузки двигателя, k₃=М_е/М_н

G_тх - часовой расход топлива при холостом ходе двигателя:

G_тх» (0,25…0,30)G_тн=0,27 ×7,23=1,952 кг/ч

g_е - удельный расход топлива двигателем:

g_е = 10³G_т/N_е, г/квтч.

n_х - частота вращения вала двигателя при холостом ходе:

n_х = n_н(2 + d_р)/(2 - d_р)» (1+ d_р)n_н = 1700 ×; (1 +0,09) = 1853 об/мин.

где: d_р – коэффициент неравномерности регулятора ТНВД, d_р=0,07…0,1

n - частота вращения вала двигателя:

n = n_х - (n_х - n_н)k₃

При работе двигателя с перегрузкой (корректорные ветви характеристики, М_н £ М £ М_макс) может быть использована следующая аппроксимация: [1]

N_е = N_н[1 - k(1 - n/n_н)^m]=30[1-2(1-0.8)²]=27,6 кВт.

G_т = G_тн[a + (1 - a)N_е/N_н]=7,23[0.1+(1-0.1)27,6/30=6,709 г/кВт*ч

где: к, m, a - коэффициенты, определяемые по результатам тормозных испытаний двигателей.

В расчетах можно принять k = m =2; a = 0,1. [1] В этом случае максимальный крутящий момент двигателя будет равен:

М_макс = 2(2)^1/2[(2)^1/2-1]М_н» 1,172М_н=1,172 ×168,529=197,516 н*м

 

при частоте вращения вала двигателя:

 

n_м = (2)^1/2n_н/2» 0,707 n_н=0,707 ×1700=1201,9 об/мин

 

и мощности двигателя:

 

N_o = 2[(2)^1/2- 1)N_н» 0,828N_н=0,828 ×30=24,84кВт

 

Часовой и удельный расход топлива двигателем:

 

G_тм» 0,846G_тн=0,846 ×7,23=6,117 кг/ч

 

g_ем» 1,021g_ен=1,021 ×241=246,061 г/кВт*ч

 

Регуляторная характеристика двигателя.

 

Таблица № 1

показатели	режим работы
хол. Ход	регуляторная	номинальный	корректорная ветвь	Мmax
Mк,н*м		42,132	84,265	126,397	168,529	183,510	193,809	197,5165
ne, об/мин		1814,75	1776,5	1738,25				1201,9
Ne, кВт		8,006	15,675	23,006		29,4	27,6	24,849
Gт, кг/ч	1,894	3,272	4,591	5,911	7,23	7,100	6,709	6,113
ge, г/кВт*ч	∞	408,628	292,89	256,910		241,492	243,096	245,996
кз		0,25	0,5	0,75

 

По данным таблица № 1 строим графики регуляторной характеристики двигатели: тяговую, скоростную и нагрузочную.