Скоростные и нагрузочные характеристики двигателя
Покупка
Тематика:
Технология машиностроения
Год издания: 2019
Кол-во страниц: 25
Дополнительно
Вид издания:
Учебно-методическая литература
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-7038-5178-4
Артикул: 812170.01.99
Доступ онлайн
В корзину
Рассмотрены скоростные и нагрузочные характеристики двигателя. Приведены краткие теоретические сведения о методах и принципах измерения характеристик двигателя и обработки результатов измерений.
Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, обучающихся по специальности «Поршневые двигатели».
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 15.03.01: Машиностроение
- 15.03.02: Технологические машины и оборудование
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Скоростные и нагрузочные характеристики двигателя Учебно-методическое пособие 2-е издание Ф.Б. Барченко, И.Д. Шишко Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)»
УДК 621.432 ББК 39.35 Б26 Издание доступно в электронном виде по адресу ebooks.bmstu.ru/catalog/198/book2031.html Факультет «Энергомашиностроение» Кафедра «Поршневые двигатели» Рекомендовано Научно-методическим советом МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебно-методического пособия Барченко, Ф. Б. Б26 ISBN 978-5-7038-5178-4 Рассмотрены скоростные и нагрузочные характеристики двигателя. Приведены краткие теоретические сведения о методах и принципах измерения характеристик двигателя и обработки результатов измерений. Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, обучающихся по специальности « Поршневые двигатели». УДК 621.432 ББК 39.35 © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017 © Оформление. Издательство ISBN 978-5-7038-5178-4 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019 Скоростные и нагрузочные характеристики двигателя : учебно- методическое пособие / Ф. Б. Бар ченко, И. Д. Шишко. — 2-е 25, [3] с. : ил. изд. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2019. —
Предисловие Испытания двигателей внутреннего сгорания (ДВС) играют важнейшую роль как на стадии создания новых конструкций двигателей, так и при их серийном производстве. Для сопоставимости оценок двигателей по результатам натурных испытаний условия их проведения строго регламентированы международными стандартами, например Правилами ЕЭК ООН — Европейской экономической комиссии Организации Объединенных Наций (ECE — Economic Commissions for Europe), стандартами Международной организации по стандартизации (ISO — International Organization for Standardization) и национальными стандартами, как правило, соответствующими международным. Доля трудозатрат на экспериментальные исследовательские работы, направленные на доработку конструкции двигателя с целью обеспечения соответствия его мощностных, топливно-экономических, экологических параметров, надежности, долговечности и т. д., может достигать 80 % общего объема работ, требуемых для создания нового образца двигателя. Данное учебно-методическое пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Поршневые двигатели» и имеющих базовые знания по их конструкции и работе. Измерение (или снятие) характеристик поршневых двигателей является важным этапом при исследованиях и испытаниях двигателей. Учебно- методическое пособие предназначено для подготовки к лабораторной работе. Цель работы — изучение методов измерения скоростных и нагрузочных характеристик, обработки экспериментальных данных. Задачи лабораторной работы: • изучить способы измерения и конструкцию нагружающих устройств для поршневых двигателей; • научиться работе с индукторным тормозом, используемым в лаборатории кафедры «Поршневые двигатели»;
• провести измерения на испытательном стенде: частоты вращения коленчатого вала; крутящего момента; расхода топлива; расхода воздуха.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1. Виды испытаний. Стандарты на испытания двигателей Виды, программы и методы стендовых испытаний для серийно изготовляемых, опытных образцов новых и модернизированных двигателей в Российской Федерации регламентированы государственными стандартами (ГОСТ). В зависимости от назначения ДВС ГОСТы РФ на методы стендовых испытаний различаются. Существуют стандарты на автомобильные двигатели, тракторные и комбайновые дизели, дизели судовые, тепловозные и промышленные, дизели военных гусеничных машин и т. п. Государственными стандартами определяются следующие виды стендовых испытаний поршневых двигателей: • предварительные испытания, которые проводят в целях контроля качества изготовления опытных образцов или опытных партий двигателей, предъявляемых на ведомственные, межведомственные и государственные испытания; • приемосдаточные испытания, которые выполняют в целях контроля качества сборки и регулировки двигателей; • периодические кратковременные испытания, осуществляемые в целях контроля соответствия показателей назначения двигателей техническим условиям на них; • периодические длительные испытания, цель которых — контроль соответствия показателей безотказности и стабильности параметров двигателей техническим условиям на двигатели конкретных марок; • типовые испытания, осуществляемые после внесения в конструкцию или технологию изготовления двигателя изменений, которые могут повлиять на показатели двигателя, указанные в технических условиях; проводятся в целях оценки целесообразности (эффективности) вносимых изменений; • аттестационные испытания, которые проводят для определения технического уровня двигателей, находящихся в производстве,
и их сертификации, т. е. подтверждения соответствия установленным требованиям, например нормам по токсичности. Исследовательские стендовые испытания ДВС выполняют по специальным программам и методикам, разработанным для получения требуемой на конкретном этапе работ научно-технической информации, с минимальными затратами трудовых и временны´х ресурсов. Методики проведения исследовательских работ на стендах и обработки их результатов базируются на соответствующих стандартах, чтобы экспериментальные данные были сопоставимы с результатами испытаний серийных образцов двигателей. При проведении любых испытаний нормативными документами оговаривается комплектация двигателя (наличие или отсутствие оборудования, обслуживающего двигатель: вентилятора, генератора, воздухоочистителя, глушителя и т. п.), а также параметры окружающей среды, топлива, масла, температура и давление топлива, масла и охлаждающей жидкости. Испытания двигателей выполняют на аттестованных стендах, контрольно-измерительное оборудование которых сертифицировано соответствующими службами Госстандарта. Испытательный стенд должен быть оснащен контрольно-измерительным оборудованием с пределом основной абсолютной погрешности средств измерений D: • D = ±0,005Мк max для крутящего момента двигателя, Н·м; • D = ±0,005nном для частоты вращения коленчатого вала, мин–1; • D = ±0,005Gт.ном для расхода топлива, кг/ч; • D = ±(0,01…0,02)Gв.ном для расхода воздуха, м3/ч; • D = ±10 °С для температуры отработавших газов; • D = ±1 °С для температуры окружающего воздуха; • D = ±0,1 кПа для атмосферного давления. Полный перечень измеряемых параметров в зависимости от назначения двигателя и вида испытаний приведен в соответствующих регламентирующих документах — ГОСТах. Там же представлены расчетные формулы для обработки результатов испытаний, определения параметров двигателя и их приведения к стандартным атмосферным условиям: атмосферному давлению 101,3 кПа, температуре воздуха 20 °С и относительной влажности 50 %. Общие положения выполнения испытаний двигателей включают требования по обеспечению: • стабилизации температурного режима работы двигателя в режимной точке, например, за счет работы двигателя на заданном режиме не менее 5 мин перед началом замера;
• устойчивости режимных параметров, например, чтобы на режимной точке частота вращения коленчатого вала во время испытаний не отклонялась от заданного значения более чем на 1 %; • достоверности регистрируемых величин, например, путем измерения регистрируемых величин на каждом режиме не менее двух раз и контроля результатов измерений с тем, чтобы полученные значения не различались более чем на 2%; • плавности получаемых характеристик за счет проведения замеров не менее чем в восьми режимных точках. Испытательные стенды включают нагрузочное устройство (тормоз для нагрузки коленчатого вала двигателя моментом сопротивления), приборы для измерения расхода воздуха, топлива, термометры, датчики давления. 2. Стенды. Характеристики испытательных стендов и нагрузочных устройств Испытания ДВС выполняют на испытательных стендах, оборудованных устройствами для поглощения мощности, развиваемой двигателем. Нагрузочные устройства могут быть различного типа в зависимости от физического принципа их действия. Наибольшее распространение получили электрические и гидравлические тормозные устройства. Испытательные стенды подразделяют по назначению следующим образом: • обкаточные — для технологической обкатки двигателей после первичной сборки или ремонта; они отличаются простотой устройства и минимальным набором контрольно-измерительных приборов; • аттестационные — для подтверждения показателей двигателей на приемосдаточных, ведомственных, государственных и других испытаниях; их оборудование сертифицировано, исследовательский центр имеет лицензию на проведение данного типа испытаний; • исследовательские, контрольно-измерительное оборудование которых соответствует направлению проводимых на них работ (например, исследование рабочего процесса, термометрия деталей двигателя, снятие шумовых характеристик и т. п.). В зависимости от назначения стенд комплектуется различной контрольно-измерительной аппаратурой, наиболее общий перечень которой, за исключением входящих в состав нагрузочного устройства тахометра и динамометра, следующий: • расходомер топлива объемного или весового типа, как правило, с возможностью работы в автоматическом режиме;
• расходомер воздуха с мерной диафрагмой/соплом или газовый счетчик; • расходомер картерных газов объемного типа или газовый счетчик; • манометры, мановакуумметры, измерительные преобразователи давления с регистрирующими приборами для замера давления во впускном тракте, в системе смазки, в линии низкого давления, входящей в систему питания дизелей, картерных газов, и др.; • термометры для замера температуры газов во впускной и выпускной системах, температуры масла, охлаждающей жидкости, топлива и др.; используются следующие типы термометров: стеклянные, термопреобразователи сопротивления и термоэлектрические преобразователи с регистрирующими приборами; • дымомер и газоаналитическая аппаратура для замера содержания сажи и вредных веществ в отработавших газах. Для испытаний используют электрические (рис. 1), индукторные ( рис. 2) и гидравлические (рис. 3) тормозные устройства, обеспечивающие замер крутящего момента и частоты вращения коленчатого вала. Электрические тормозные устройства могут выполняться в виде обратимой электрической машины, которая может работать Рис. 1. Электрическая балансирная машина постоянного тока: 1, 11 — фланцы; 2, 10 — опоры статора; 3, 9 — подшипники статора; 4, 8 — подшипники ротора; 5 — корпус статора; 6 — обмотка статора; 7 — ротор
как в режиме электрического мотора, обеспечивая прокрутку поршневого двигателя, так и в режиме генератора. Получаемую электрическую мощность рассеивают на сопротивлениях или отдают в питающую электрическую сеть. Как правило, электрическая машина имеет балансирную подвеску, т. е. ее статор устанавливается на опоры через подшипники качения соосно с валом якоря. Такое крепление тормозного устройства позволяет измерять крутящий момент двигателя, регистрируя реактивный момент неподвижного статора. Индукторные тормозные устройства превращают механическую энергию за счет возникновения вихревых токов в электрической машине в теплоту, которая отводится в систему охлаждения тормоза. К достоинствам индукторных тормозов относятся: • высокий момент сопротивления на малых частотах вращения; • простая конструкция; • быстрая реакция при изменении режима работы (это важно при исследовании переходных режимов работы двигателя); • удобство управления системами автоматизации испытаний; • малые габариты. Рис. 2. Схема индукторной балансирной машины: 1, 9 — дополнительный и основной фланец тормоза; 2 — вал; 3 — стойки; 4 — корпус; 5 — обмотка; 6 — камеры с охлаждающей водой; 7 — диск; 8 — каналы системы охлаждения стенда
Недостатки индукторных тормозов заключаются в следующем: • для прокрутки двигателя на стенде требуется отдельный электродвигатель; • невозможна рекуперация поглощаемой энергии; • необходима мощная система охлаждения. Гидравлические тормоза, в которых момент сопротивления создается за счет движения в жидкости плохо обтекаемых элементов ротора, могут выполняться с дисковым ротором, штифтовыми, лопастными, камерными и др. Мощность, поглощаемую тормозом, регулируют уровнем воды, заполняющей рабочую полость устройства. Рис. 3. Гидравлический тормоз: 1 — диск гидротормоза; 2 — штифт статора; 3 — штифт ротора; 4 — канал подачи воды; 5 — корпус статора; 6 — опора статора; 7 — подшипник статора; 8 — ротор; 9 — золотник регулировки расхода воды на слив; 10 — монтажная плита Достоинства гидравлических тормозов: • простота их устройства и обслуживания, • компактность. Недостатки гидротормозов: • сложное регулирование;
Доступ онлайн
В корзину