Характеристики дизелей

Тепловозные двигатели работают в эксплуатации на переменных режимах по мощности от полной нагрузки (номинальной мощности) до холостого хода. Частота вращения коленчатого вала также может изменяться машинистом в зависимости от необходимой величины мощности при движении тепловоза с поездом.

Графические зависимости основных показателей работы дизеля (его мощности, момента, к.п.д., расхода топлива и т. д.) от параметров, определяющих режим работы (частота вращения вала, положение регулирующих органов и т. п.), называются характеристиками двигателя. Характеристики двигателей определяются при установшихся режимах работы на специальных испытательных стендах, обеспечивающих полное использование энергии дизеля во всем диапазоне его нагрузок и имеющих необходимую измерительную аппаратуру.

Основными из характеристик дизеля являются его скоростные характеристики, т. е. зависимости эффективной мощности дизеля Л/е (момента Ме) от частоты вращения вала п при определенной (установленной) подаче топлива за цикл (при неизменных положениях рейки топливных насосов). При определении скоростных характеристик подразумевается, что частота вращения п меняется именно вследствие изменения нагрузки на двигатель. В зависимости от количества фиксированных положений регулирующего органа топливопода-чи (рукоятки контроллера машиниста) дизель может иметь соответствующее число скоростных характеристик - например, кривые 1-5 на рис. 4.9, а. Скоростная характеристика 1, проходящая через точку номинального режима А (Л/р „ом, «ном), называется внешней характеристикой. Она показывает наибольшие возможные значения эффективной мощности дизеля, которые можно получить при соответствующих п и постоянной максимальной настройке топливоподачи. Название «внешняя» принято потому, что она является как бы внешней границей контура б-а-А-Б, в котором могут находиться точки всех возможных для данного дизеля рабочих режимов.

Кривые 2-5 на рис. 4.9, а называются частичными скоростными характеристиками. В диапазоне, ограниченном внешней характеристикой, может быть получено любое число частичных характеристик, которое связано с числом возможных настроек топливоподающей системы на неполную (частичную) подачу.

Штриховое продолжение внешней характеристики вправо от точки А является условным, оно показывает возможный характер этой зависимости при п> пнои. Однако по этой части характеристики дизель не может и не должен работать по двум причинам. Во-первых, его конструкция по прочности и долговечности рассчитана из условия пкакс = пио». Во-вторых, эффективность рабочего процесса при п> п»ич оказывается низкой и неприемлемой по экономическим соображениям. Дело в том, что с увеличением п резко возрастает мощность механических потерь Ы„, составляющие которой пропорциональны второй и третьей степеням п. Поэтому быстро наступает момент, когда механические потери сравняются по величине с индикаторной мощностью дизеля. Эффективная мощность дизеля Ые=$1 - Л/м при этом становится равной нулю (точка В на рис. 4.9, а). Если на внешней характеристике такой момент может наступить лишь условно, так как он находится далеко за пределами допустимых значений п, то на частичных характеристиках этот момент может наступить и в рабочем диапазоне частот вращения вала (см. кривую 5 на рис. 4.9, а).

Таким образом, внешняя характеристика показывает максимальные значения мощности, которые дизель может развить при номинальной и частичных скоростях вращения его вала. Величина же мощности дизеля, которую можно использовать на тепловозе при каждом конкретном значении п, зависит от характеристик передачи. Естественно, что конструкция передачи должна быть рассчитана так, чтобы можно было использовать максимальное значение мощности дизеля Ые при п„оМ. Следовательно, в точке А (рис. 4.9, б) внешняя характеристика 1 должна совпадать с характеристикой передачи, т. е. мощность, развиваемая дизелем, должна быть равна мощности, потребляемой передачей. На частичных режимах вращения вала величина потребляемой мощности зависит от свойства и настройки передачи. При электрической передаче мощность тягового генератора примерно (если пренебречь изменением к.п.д.) пропорциональна частоте вращения якоря и, следовательно, коленчатого вала дизеля. Поэтому линия 6", называемая генераторной характеристикой, показывает величину мощности дизеля, которая реализуется на тепловозах с электрической передачей при работе дизеля на номинальной и пониженных частотах вращения его вала.

При гидравлической передаче нагрузка дизеля осуществляется по так называемой винтовой характеристике (кривая 7).

Тепловозные дизели работают в диапазоне частоты вращения вала от птт до Яном, но не при любых значе-ниях п, а при определенных, фиксированных значениях, которые устанавливаются машинистом в соответствии с положением (позицией) рукоятки его контроллера. Таких фиксированных позиций бывает обычно на тепловозе от 8 до 15. Поэтому фактически в установившемся режиме двигатель всегда работает с неизменной частотой вращения, и если меняется нагрузка, то его мощность изменяется (благодаря работе регулятора дизеля) при постоянном п в пределах от максимального значения для данного п, ограничиваемого генераторной характеристикой, практически до нуля - при переходе на холостой ход. Поэтому вертикальная линия АБ (см. рис. 4.9,6), соответствующая возможному изменению нагрузки при л„ом, называется нагрузочной характеристикой дизеля при номинальной частоте вращения вала. Нагрузочных характеристик у дизеля может быть столько, сколько имеется фиксированных значений п. На рис. 4.9, а показаны вертикальные линии нагрузочных характеристик, соответствующих частотам вращения вала птіп, п\ - я4, пИ0м.

⇐ | Тепловой баланс дизеля | | Тепловозы: Основы теории и конструкция | | Технические требования, основные характеристики и мощностные ряды дизелей | ⇒