Энергия, вырабатываемая двигателем, поглощается тем или иным потребителем, имеющим свою собственную статическую характеристику, называемую характеристикой потребителя Мс — / (со) (Мс — момент сопротивления потребителя).
Иногда такие зависимости называют характеристиками сопротивления.
При испытаниях двигателей часто используют гидравлические тормоза. Мощность, затрачиваемая на вращение ротора такого тормоза при заданных размерах последнего, изменяется приблизительно по закону кубической параболы в зависимости от угловой скорости:
Nc=ФN?3,
где ФN— коэффициент, зависящий от конструкции тормоза.
С учетом известной связи между мощностью и крутящим моментом можно получить статическую характеристику момента сопротивления гидравлического тормоза в виде зависимости
Mc=ФM?3
Интенсивность изменения мощности и момента сопротивления гидравлического тормоза может меняться путем изменения наполнения тормоза рабочей жидкостью (путем изменения настройки потребителя) (рис. 25, а).
Статические характеристики сопротивления судовых гребных винтов постоянного шага имеют вид, аналогичный статическим характеристикам гидравлического тормоза.
При испытании двигателей внутреннего сгорания наиболее распространенным видом тормозов являются электрические генераторы. Мощность, поглощаемая таким тормозом в зависимости от угловой скорости ротора, имеет характер квадратичной параболы: Nc = BN?2, в связи с чем характеристика крутящего момента Мс = Вм? на графике получается в виде луча, исходящего из начала координат (рис. 25, б).
В силовых установках дизель-электроходов потребителем энергии двигателя также является электрогенератор, ток которого поступает на гребные и вспомогательные электродвигатели. Характеристики потребителя в этом случае имеют вид, изображенный на рис. 25, б.
При установке двигателя на тепловозе, автомобиле или тракторе характеристика сопротивления определяется качеством дороги и режимом работы самого двигателя. В этом случае сопротивление движению складывается в основном из сопротивления перекатыванию, определяемого как произведение kата, где kа — коэффициент пропорциональности, та — масса тепловоза, автомобиля или трактора; сопротивления уклона пути таsin ?, где ? — угол уклона пути, и лобового сопротивления k1FV2a, где k1— коэффициент обтекаемости, F — лобовая площадь транспортного агрегата и Vа — скорость его движения.
Таким образом, полное сопротивление, оказываемое двигателю,
Момент сопротивления на валу двигателя определяется из условий равенства работ двигателя Мс? и приводимого им в движение агрегата РVа.
С учетом КПД трансмиссии ?тр
PVa=?трМс?.
Скорость приводимого в движение агрегата
Va=?lta ?кол rкол,
где ?деф — коэффициент деформации колеса; ?кол — угловая скорость колеса; rкол — радиус колеса.
Обозначив передаточное отношение главной передачи и коробки передач (при выбранном включении) ui, угловую скорость колеса можно выразить через угловую скорость коленчатого вала двигателя соотношением
?=ui?кол.
Тогда уравнение работ примет вид
Полученная формула показывает, что характеристика сопротивления двигателя, установленного, например, на автомобиле, близка к квадратичной параболе со смещенной относительно начала координат вершиной (рис. 25, в).
Таким образом, форма характеристики сопротивления определяется конструкцией и принципом действия потребителя энергии, вырабатываемой двигателем.
|