Внешняя скоростная характеристика двигателя

Мощность двигателя, необходимая  для движения автобуса с полной нагрузкой в заданных дорожных условиях с установившейся максимальной скоростью V_max, определяется по формуле:

, кВт

где G_a − сила тяжести автобуса с грузом, Н.

G_a = 9,78·18 000 = 176 400 Н;

V_max − максимальная скорость движения автобуса на прямой передаче в заданных дорожных условиях, 70 км/ч;

ψ = 0,03 – приведённый коэффициент дорожного сопротивления;

K_в − коэффициент сопротивления воздуха (коэффициент обтекаемости),  0,4 Нс²/м²;

η_тр = 0,90 − механический к.п.д. трансмиссии для максимальной скорости;

Площадь лобового сопротивления определяется по формуле:

F = H·B

где Н − габаритная высота автобуса, 3,114 м; B − ширина колеи автобуса, 2,0 м.

F = 3,114·2,0 = 6,228 м².

= 134,62 кВт

Для обеспечения динамического  фактора в области средних  эксплуатационных скоростей определяю  максимальную мощность двигателя по формуле:

, кВт

, кВт

Обороты коленчатого  вала при заданной максимальной скорости V_max:

, мин^-1

= 2800 мин^-1

Обороты коленчатого  вала при заданной максимальной мощности двигателя  N_еmax:

, мин^-1

= 2520 мин^-1

Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя.

Расчетные точки кривой эффективной мощности определяются по следующей зависимости:

, кВт

где, _- соответственно эффективная частичная и номинальная эффективная мощности (кВт);

- отношение текущего значения частоты вращения коленчатого вала двигателя к частоте вращения при номинальной мощности;

_{с1, с2, с3 - эмпирические коэффициенты, значения которых установлены экспериментально, 0,87, 0,13 и 1,0.}

кВт

кВт

кВт

кВт

кВт

Таким образом, получив  в результате расчёта  Nе_max  и n_max  и приняв их за 100%, можно рассчитать и построить графически внешнюю скоростную характеристику двигателя.

При различных частотах вращения вала двигателя подсчитываю  не менее пяти точек значений мощности двигателя (таблица 1).

 

Таблица 1. Расчетные точки  кривой эффективной мощности

n,%	20	40	60	80	100	120
n,мин-1	504	1 008	1 512	2 016	2 520	3 024
Ne,%	17	41	67	92	100	94
Ne,кВт	31,27	68,83	105,55	134,34	148,08	139,67

 

Точки кривой эффективного крутящего момента двигателя определяю по формуле:

M_кр = 9550·N_e/n, Нм

M₅₀₄ = 9550·31,27/504 = 592,61 Нм

M₁₀₀₈ = 9550·68,83/1008 = 652,1 Нм

M₁₅₁₂  = 9550·105,55/1512 = 666,69 Нм

M₂₀₁₆  = 9550·134,34/2016 = 636,38 Нм

M₂₅₂₀  = 9550·134,34/2520 = 561,18 Нм

M₃₀₂₄ = 9550·134,34/3024 = 441,09 Нм

 

Расчетные точки кривой эффективного крутящего момента двигателя заношу в таблицу 2.

 

 

 

Таблица 1. Расчетные точки  кривой эффективной мощности

n,%	20	40	60	80	100	120
n,мин-1	504	1 008	1 512	2 016	2 520	3 024
Ne,%	17	41	67	92	100	94
Мкр, Нм	592,61	652,10	666,69	636,38	561,18	441,09

 

Расчетные точки кривой эффективного удельного расхода топлива определяются по следующей зависимости:

, г/кВтч

где, _- соответственно удельные расходы топлива при частичной и номинальной мощностях (г/кВтч);

- отношение текущего значения  частоты вращения коленчатого  вала двигателя к частоте вращения  при номинальной мощности;

_{с3, с4, с5 - эмпирические коэффициенты, значения которых устанавливаются экспериментально, 1,2, 1,0 и 0,8.}

За 100%  удельного расхода топлива при 100% n принимается 250,00 г/кВтч.

 г/кВтч

 г/кВтч

 г/кВтч

 г/кВтч

 г/кВтч

 

Расчетные точки эффективного удельного расхода топлива заношу в таблицу 3.

 

Таблица 3. Расчетные точки  эффективного удельного расхода топлива

n,%	20	40	60	80	100	120
n,мин-1	504	1 008	1 512	2 016	2 520	3 024
ge,%	110	100	95	95	100	115
ge,г/кВт	258,00	232,00	222,00	228,00	250,00	288,00

 

Часовой расход топлива для каждого значения частоты вращения коленчатого вала двигателя подсчитываем по формуле:

G_t = g_e·N_e·10^-3, кг/ч

G ₅₀₄ = 0,001·31,27·267,00= 8,35 кг/ч

G ₁₀₀₈ = 0,001·68,83·250,00= 17,21 кг/ч

G ₁₅₁₂  = 0,001·105,55·243,00= 25,65 кг/ч

G ₂₀₁₆  = 0,001·134,34·243,00= 32,64 кг/ч

G ₂₅₂₀  = 0,001·148,08·250,00 = 37,02 кг/ч

G ₃₀₂₄ = 0,001·134,34·277,00 = 38,698 кг/ч

 

Расчетные точки часового расхода топлива для каждого  значения частоты вращения коленчатого  вала двигателя заношу в таблицу 4.

 

Таблица 4. Расчетные точки эффективного удельного расхода топлива

n,%	20	40	60	80	100	120
n,мин-1	504	1 008	1 512	2 016	2 520	3 024
ge,%	110	100	95	95	100	115
Gт, кг/час	8,07	15,97	23,43	30,63	37,02	40,23

 

Для удобства построения полученные результаты свожу в таблицу 5, по данным которой строю график внешней скоростной характеристики двигателя (рис. 1).

 

Таблица 3.

n, %	504	1008	1512	2016	2520	3024
Ne, кВт	31,27	68,83	105,55	134,34	148,08	139,67
Mкр, Нм	592,61	652,10	666,69	636,38	561,18	441,09
ge, г/кВт	258,00	232,00	222,00	228,00	250,00	288,00
, кг/ч	8,07	15,97	23,43	30,63	37,02	40,23

 

 

 

 

 

Рисунок 1.  График внешней скоростной характеристики двигателя