Диссертация (781805), страница 14
Текст из файла (страница 14)
В противном случаенапряжениеаккумуляторнойбатареиможетупастьнижепредела,обеспечивающего работоспособность системы зажигания и реле стартера.Кроме того, при работе стартерного электродвигателя в области низкихнапряжений незначительное увеличение падения напряжения в стартернойцепиможетпривестикрезкомупадениючастотыпрокручиванияколенчатого вала.Коэффициент полезного действия (КПД) передачи шестерня стартера венец маховика составляет - 0,85.Первоначально определяют мощность стартера в рабочей точке притребуемой предельной температуре холодного пуска по формуле:Nc = k1 Mg n мин. / 716,2 ηр,(2.18)где Мg - момент сопротивления двигателя прокручиванию при выбранныхусловиях, т.е.
при выбранной температуре и принятых минимальныхпусковых оборотах; k1 - коэффициент, учитывающий дополнительныесопротивленияотразличныхнавесныхагрегатов,оказывающихсопротивление при пуске (обычно k1 = 1,1).Затем определяют требуемую номинальную мощность стартерасогласно [79] (то есть мощность стартера, развиваемую при питании отаккумуляторной батареи со степенью заряженности 100%, температурой+25°С без учета падения напряжения в проводах) по следующей формуле:93Nсн = 1,14 Nc / kt,(2.19)где kt - коэффициент, показывающий отношение максимальной мощностистартера при расчетных условиях пуска к его номинальной мощности.Коэффициент 1,14 учитывает, что реальное передаточное отношение,как правило, не является оптимальным, и поэтому требуется увеличитьмощность стартера приблизительно на 12% с тем, чтобы по рекомендации[95] вращающий момент стартерав рабочей точке в наиболее тяжелыхусловиях пуска был увеличен по сравнению с вращающим моментом примаксимуме мощности.По значению Nсн и по выходным характеристикам выбирают стартертаким образом, чтобы его номинальная мощность (с указанной в каталогеили технических условиях аккумуляторной батареей) была близка красчетной мощности.
При этом должны учитываться требования кгабаритным размерам стартера [99]. Если мощность стартера оказываетсяменьшенеобходимой,тоделаютпересчетегохарактеристикдляаккумуляторной батареи большей емкости [100]. При этом плотность тока вобмотках стартера при номинальной мощности не должна превышать 28-30А/мм2, а под щетками 100 – 150 А/см2, а момент полного торможения недолжен превышать величину, допустимую для приводного механизмавыбираемого типа стартера.Подобрав стартер и аккумуляторную батарею, проводят поверочныйрасчет правильности выбора системы электростартерного пуска [79, 102]. Сэтой целью пересчитывают номинальную характеристику стартера натребуемые условия пуска, совмещают с данными по моменту сопротивлениядвигателя при тех же условиях и определяют параметры рабочих точек [79].Правильновыбраннаясистемапускадолжнаудовлетворятьследующим условиям [74, 75]:- частота вращения коленчатого вала двигателя при заданных условияхпуска должна быть не ниже соответствующих n мин.94- ток в рабочей точке при наиболее тяжелых расчетных условиях пускапо возможности должен быть не более 2/3 (0,67) от тока короткогозамыкания пускового электродвигателя при тех же условиях.Если этим условиям выбранная система пуска не удовлетворяет, то,изменяя величину передаточного отношения двигатель – стартер, иливыбирая другую аккумуляторную батарею или другой стартер, добиваютсяудовлетворения перечисленных выше требований.Оценку выбранной системы целесообразно проводить по удельномупоказателю, равному отношению номинальной мощности стартера к одномулитру рабочего объема двигателя.Детальныйанализосновных компонентовметодикивыборавыходныххарактеристиксистемы пуска (электростартерного двигателя иаккумуляторной батареи) показывает, что основные недостатки методикизаключаются в следующем:- использование большого количества коэффициентов, полученныхэкспериментальным путем, причем числовые значения коэффициентовопределены для двигателей, которые в большинстве случаев сняты спроизводства;- слабое информационное обеспечение, связанное с отсутствиемсовременныхданнымпозначениямкомпрессииДВС,моментасопротивления различных навесных агрегатов, реальной вязкости масла приразличныхтемпературахпускавразличныхрежимахиусловияхэксплуатации;- методика выбора основных компонентов СЭП не учитывает реальныеусловия эксплуатации автотранспортных средств;- методика не позволяет проводить выбор оптимальных выходныххарактеристик стартерного электродвигателя и аккумуляторной батареи,обеспечивающие надежный пуск ДВС в различных режимах и условияхэксплуатации.952.4.
Обзор методик расчета и экспериментального определения расходатоплива автотранспортных средств в эксплуатации2.4.1. Методики расчета расхода топлива автотранспортных средств вэксплуатацииПриразработкебольшинствеслучаевматематическойиспользуютмоделирасходаэкспериментальныетопливавнагрузочныехарактеристики ДВС (рис. 17).Экономичность работы двигателя оценивается удельным эффективными часовым расходами топлива. Удельный расход топлива ge уменьшается сувеличением нагрузки.
При работе двигателя по внешней характеристике(линии с кружками) расход топлива возрастает (смесь обогащеннаяэкономайзером).96Рис. 17. Нагрузочные характеристики автомобиля ЗИЛ-130 при различныхчастотах вращения коленчатого вала1 — 800 об/мин; 2 — 1200 об/мин; 3 — 1600 об/мин; 4 — 2000 об/мин; 5 —2400 об/мин; 6 — 2800 об/мин; 7 — 3200 об/мин.Минимальный удельный расход топлива на рис. 17 показан штриховойлинией.
С уменьшением мощности расход топлива возрастает. Удельныйрасход топлива возрастает с увеличением частоты вращения коленчатоговала двигателя. Например, при Ne=30 кВт удельный расход топлива примаксимальной частоте вращения (кривая 7) в 1,7 раза больше, чем при 1200мин-1 (кривая 2). Часовой расход Gт топлива при увеличении нагрузки97возрастает. С уменьшением частоты вращения часовой расход такжеснижается.Минимальный удельный расход топлива возникает при максимальномзначении коэффициента избытка воздуха α. Из рис. 17 видно, чтокоэффициент избытка воздуха колеблется в пределах от 0,8 до 1,1. Привключении экономайзера (линии с кружками) а снижается до 0,8-0,85.В настоящее время в качестве простейшей математической моделирасхода топлива Q, л/100 км, принимается следующее уравнение: = (∗ +0,077 ∗ ∗ ∗ 2 )(2.20)0,36∗ 105 ∗ɧтр∗ тгде ge — удельный расход топлива, г/(кВт*ч); Gа — расчетный весавтомобиля, Н; ψ — коэффициент дорожного сопротивления (0,026); k —коэффициент сопротивления воздуха, Н*с2м-4; F — лобовая площадьавтомобиля, м2; Va — скорость автомобиля (принимается 60% максимальнойпаспортной скорости), км/ч; ηтр — коэффициент полезного действиятрансмиссии (принимается 0,875 для автомобилей с одним и 0,825 с двумяведущими мостами); ρт — плотность топлива (принимается 0,74 для бензинаи 0,825 для дизельного топлива), г/см3.Удельный расход топлива не является постоянной величиной.
Приувеличении нагрузки он уменьшается примерно с 650 до 300 г/(кВт*ч). Каквидно из нагрузочной характеристики двигателя, на расход топлива сильновлияет частота вращения коленчатого вала.Из рис. 17 также следует, что при изменении режимов работыдвигателя существенно изменяется коэффициент избытка воздуха а, отвеличиныкоторогозависиттопливнаяэкономичностьавтомобиля.Уравнение не учитывает коэффициенты избытка воздуха, полезного действиядвигателя, передаточные числа коробки передач и главной передачи, радиусколес, теплоту сгорания топлива и другие параметры.
Эта модель для98эксплуатационныхнепригодна.расчетовПоэтомуинормированиянеобходимотопливарассматриватьпрактическидругую,болеесовершенную модель и формулу расчета расхода топлива автомобиля.Формулу расхода топлива на 100 км пробега, можно получить извыраженияQ=100Gт/(Vaρт),(2.21)где Gт — часовой расход топлива, кг/ч; Va—скорость движенияавтомобиля, км/ч; ρт—плотность топлива, г/см3.Для расчета часового расхода топлива необходимо удельный расходтоплива умножить на мощность:Gт = geNe = 0,03VhnPe/(Hнηe),(2.22)где ge — удельный расход топлива, кг/(кВтч); Ne — эффективнаямощность двигателя, кВт; Ре — среднее эффективное давление, кПа; Нн —низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг; ηе — эффективный КПД; Vh —рабочий объем цилиндров двигателя, л; n — частота вращения коленчатоговала, мин-1.Частота вращения коленчатого вала определяется по формуле черезскорость движения автомобиля:n=2,65*io*iк*Va/rк,(2.23)где iо, iк — передаточные числа главной передачи и коробки передач, rк— радиус качения, м.Эффективный КПД двигателя можно выразить через механический ииндикаторный КПД следующим образом:ηе = ηmηi = Peηi/(Pe+Pп),(2.24)99где Рп - среднее давление механических потерь в двигателе, кПа.Среднее эффективное давление Ре определяется изуравнениямощности, подведенной к колесам автомобиля.
Мощность на ведущихколесах равна сумме трех слагаемых: (Gаψ+0,077kFV2a±0,1βGaVa)Vа/3,6*103.Третье слагаемое является дополнительной силой Pj на преодоление силинерции. Эта сила складывается из силы Рр, необходимой для разгонапоступательно движущихся масс, и силы, необходимой для разгонавращающихся частей. Для упрощенных расчетов можно принять, что сила P j,Непропорциональна силе Pp и коэффициенту β, который учитывает влияниевращающихся масс (маховик, колеса):Pj=βРр≈ 0,1βGaVa,(2.25)где Va — ускорение (замедление) движущегося автомобиля, м/с2.Коэффициент β приближенно рассчитывается по формуле β=l+a Ki2к, гдеак — постоянная для данного автомобиля величина (для легковыхавтомобилей 0,03...0,05, для грузовых и автобусов 0,05...0,07); i к —передаточное число в коробке передач. Таким образом,Neηтр = VhPenηтр/120 = (Gaψ+0,077kFV2a±0,1βGaVa)Vа/3,6*103.(2.26)Ре=12,56rк(Gaψ+0,077kFV2a±0,1βGaVa)/(Vhi0ikηтр).(2.27)Для определения среднего давления механических потерь на трение вдвигателе существует ряд эмпирических формул, которые в общем видезаписываются так Рп=а+bCп, где а и b — постоянные для данного двигателякоэффициенты; Сп — средняя скорость поршня, м/с.
Эти потери от мощностидвигателя практически не зависят. Выразив скорость поршня через его ход(Sп, м) и частоту вращения коленчатого вала (n, мин-1), получим, кПа,Рп=а+0,033b*Sn*n.(2.28)100Примерно 65% энергетических потерь на трение приходится нацилиндропоршневую группу, 15 - 20% — на процессы газообмена и 10% —на привод вспомогательных приборов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
