Технико-экономические характеристики тепловозных двигателей

/ Литература / Тепловозы: Механическое оборудование: Устройство и ремонт / Технико-экономические характеристики тепловозных двигателей

Для оценки технико-экономических показателей дизелей в широком диапазоне изменения условий эксплуатации служат характеристики дизелей. Характеристиками дизеля называются зависимости (как правило, графические) между различными параметрами (показателями) двигателя при изменении режима работы силовой установки.

Характеристики дизелей обычно получают опытным (экспериментальным) путем при испытании одного из первых экземпляров данного дизеля на стендах завода-изготовителя или научно-исследовательской организации. Полученные при этом параметры должны удовлетворять техническим условиям, которые были предъявлены заводу заказчиком (потребителем) '. По полученным характеристикам заказчик может судить об эксплуатационных свойствах дизеля, прогнозировать его надежность и долговечность (моторесурс), определить область рабочих режимов, оценить среднеэксплуатационный удельный расход топлива, а также среднюю себестоимость одного тонно-километра перевозочной работы.

Скоростные характеристики. Зависимость мощности дизеля (или вращающего момента на коленчатом валу или другого показателя работы дизеля) от частоты вращения коленчатого вала при неизменном положении органов, управляющих подачей топлива в цилиндры, называется скоростной характеристикой. Скоростная характеристика, снятая при положении регулирующего органа, соответствующем наибольшей подаче топлива в цилиндры, т. е. проходящая через точку номинального режима, называется внешней характеристикой. Все другие скоростные характеристики, снятые при уменьшенной (но также неизменной) подаче топлива, назы-

1 Заказчиком для тепловозных дизелей является Министерство путей сообщения.

ваются частичными характеристиками (рис. 33).

При снятии скоростной характеристики обычно фиксируют определенное положение органов, управляющих подачей топлива, а частоту вращения коленчатого вала меняют посредством изменения внешней нагрузки, т. е. изменяя момент на валу тягового генератора. Органом, изменяющим подачу топлива в цилиндры, у тепловозного дизеля является шток силового поршня серводвигателя регулятора дизеля.

Понятно, что скоростных характеристик у дизеля бесконечное множество, и самая «верхняя» из них - это внешняя характеристика. Поле, расположенное под внешней характеристикой в интервале от минимальной частоты вращения коленчатого вала «min до наибольшей частоты вращения Птах, КОТОрые ОПрЄДЄЛЯЮТСЯ НЭРис. 33. Скоростные характеристики: N - эффективная мощность; п - частота вращения коленчатого вала; А - точка, соответствующая номинальному режиму работы дизеля Рис. 34. Нагрузочные характеристики дизеля: Т)е - эффективный к. п. д.; йе - удельный расход топлива дизелем; (V - эффективная мощность дизеля

17. Технико-экономические характеристики тепловозных двигателей 17. Технико-экономические характеристики тепловозных двигателей 17. Технико-экономические характеристики тепловозных двигателей
Рис. 35. Тепловозная (генераторная) характеристика дизелястройкой регулятора частоты вращения, является областью возможных режимов работы дизеля. Крайняя правая точка А внешней характеристики соответствует номинальному режиму работы дизеля, т. е. полной мощности его.

Нагрузочная характеристика. Это графическая зависимость удельного Рис. 36. Универсальная характеристика тепловозного дизеля:

17. Технико-экономические характеристики тепловозных двигателей

1 - внешняя характеристика; 2 - тепловозная характеристика; 3 - экономическая характеристика Рис. 37. Характеристика холостого хода тепловозного двигателя внутреннего сгораниярасхода топлива, или коэффициента полезного действия, или какого-либо другого показателя работы дизеля от его мощности (или вращающего момента на валу) при постоянной частоте вращения коленчатого вала (рис. 34).

17. Технико-экономические характеристики тепловозных двигателей

Тепловозная характеристика. Графическая зависимость мощности дизеля от частоты вращения коленчатого вала при условии, что дизель нагружается по закону, который определяется свойствами передачи тепловоза (орган, управляющий подачей топлива в цилиндры, не фиксируется в определенном положении, регулятор дизеля работает) называется тепловозной характеристикой. Для дизелей, устанавливаемых на тепловозы с электрической передачей, у которых нагрузочным агрегатом является тяговый генератор, тепловозная характеристика одновременно и генераторная характеристика (рис. 35). Форма этой характеристики зависит от настройки системы возбуждения тягового генератора. В эксплуатации тепловозный дизель работает только на режимах, соответствующих отдельным точкам генераторной характеристики, которые определяются положением рукоятки (штурвала) контроллера машиниста. Переход с одного режима работы дизеля на другой осуществляется машинистом путем изменения затяжки пружины регулятора, что достигается переводом рукоятки контроллера из одного положения в другое. Поэтому можно считать, что тепловозный дизель работает практически по генераторной характеристике.

Универсальная характеристика (или многопараметровая). Это графическая зависимость, которая одновременно определяет изменение трех или более связанных друг с другом параметров работы дизеля (рис. 36). Это семейство кривых, соединяющих точки с одинаковыми значениями какого-либо показателя работы дизеля, который в данном случае больше всего интересует. На универсальную характеристику, приведенную на рис.36, наложены внешняя и тепловозная (генераторная) характеристики дизеля,а также так называемая экономическая характеристика, которая проходит через точки, соответствующие нагрузкам с наименьшим удельным эффективным расходом топлива на каждом положении рукоятки контроллера машиниста. Таким образом, универсальная характеристика дает наиболее наглядное представление об эксплуатационных свойствах дизеля. Она позволяет по двум параметрам, отложенным на осях координат, определить значение других показателей (по нанесенным на графике кривым). По универсальной характеристике легко определить наиболее экономичные режимы работы дизеля. Как видно из рис. 36, для того чтобы обеспечить наименьший среднеэксплуатационный расход топлива на измеритель перевозочной работы, необходимо, чтобы тепловозная (генераторная) характеристика дизеля располагалась возможно ближе к его экономической характеристике, а еще лучше - совпадала с ней.

17. Технико-экономические характеристики тепловозных двигателей

Отметим, что кривые универсальной характеристики, соответствующие меньшим удельным расходам дизельного топлива, располагаются ближе к центру семейства кривых, а кривые, проведенные через точки с большими чдельными расходами, - дальше от центра.

Характеристика холостого хода.

Графическая зависимость часовогорасхода топлива дизелем от частоты вращения коленчатого вала при работе двигателя без нагрузки (Ые = 0) называется характеристикой холостого хода (рис. 37). По этой характеристике можно судить об экономичности работы дизеля на холостом ходу, что весьма важно, учитывая, что в эксплуатации магистральные тепловозы до 35-45 %, а маневровые до 80- 85 % всего рабочего времени работают без нагрузки.

Как уже было отмечено выше, все рассмотренные характеристики двигателей внутреннего сгорания получают опытным путем при испытании их на экспериментальных стендах, при этом кривые проводятся через точки, которые наносятся на планшет по данным, взятым из результатов испытаний двигателя. Каждая нанесенная точка соответствует определенному установившемуся 1 режиму работы. Установление такого режима возможно только в том случае, когда мощность дизеля Ые на фланце коленчатого вала равна мощности, потребляемой нагру-

1 Установившимся режимом работы двигателя называется режим, при котором показатели работы (мощность, частота вращения вала, расход топлива и г. д.) не изменяются во времени. Точка, соответствующая такому режиму, может быть определена наложением характеристики нагрузочного агрегата на характеристику двигателя.

зочным агрегатом. Режим работы дизеля устанавливается под влиянием двух независимых друг от друга факторов: первый - положение регулирующего органа топливовпрыскиваю-щей аппаратуры - зависит от машиниста локомотива, устанавливающего рукоятку контроллера в определенное положение; второй - вращающий момент, приложенный к фланцу отбора мощности вала дизеля со стороны нагрузочного агрегата (потребителя энергии). Все величины, характеризующие работу дизеля, - мощность, коэффициент полезного действия, частота вращения коленчатого вала, вращающий момент на валу и другие -

зависят от этих двух факторов и полностью определяются ими.

Приведенные на рис. 33-37 характеристики ие относятся к какому-либо конкретному дизелю, на осях координат этих характеристик не нанесены шкалы значений величин, поэтому показанные кривые отражают лишь качественную сторону вопроса - характер протекания рассматриваемых зависимостей. На рис. 38 представлены характеристики дизелей 1 ОД 100 и 1А-5Д49, полученные при условии, что изменение режимов работы дизеля осуществляется переводом рукоятки контроллера из одного положения в другое, т. е. когда дизель нагружается по тепловозной характеристике.

⇐ | Основные требования к тепловозным дизелям и их технические данные | | Тепловозы: Механическое оборудование: Устройство и ремонт | | Дизель 10Д100 | ⇒