Выработка энергии двигателем для потребителей

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:

NcN?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

McM?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.

Статические характеристики потребителей

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.