Влияние нагрузки машинно-тракторного агрегата на показатели двигателя в условиях эксплуатации

• Автор: Синицкий, Станислав Александрович
• Шифр специальности: 05.20.01, 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 210 с. : ил.

1.1. Состояние вопроса.

1.2. Обзор работ, посвященных исследованию работы двигателей МТА и

автомобилей при работе с неустановившейся нагрузкой.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Основные положения разработки математической модели

2.2. Работа двигателя в динамических режимах

2.2.1. Показатели качества переходного процесса двигателя МТА.

2.3. Методика получения математической модели рабочих процессов двигателя.

2.4. Математическая модель рабочих процессов двигателя МТА при работе с неустановившейся нагрузкой.

2.5. Математическая модель МТА

2.6. Методика определения коэффициентов дифференциального

уравнения по результатам лабораторных экспериментов.
ГЛАВА 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Методика экспериментальных исследований
3.1.1. Объект исследований двигатель Д
3.1.2. Методика лабораторных исследований.
3.1.2.1. Исследование топливоподающей аппаратуры дизеля Д3 на стационарных режимах
3.1.2.2. Исследование двигателя на установившихся режимах.
3.1.3. Исследование двигателя Д 3 на переходных режимах.
3.1.3.1. Выбор режимов для исследования двигателя.
3.2. Экспериментальная установка для динамических исследований двигателя Д 3.
3.2.1. Автоматизированный комплекс сбора и обработки данных.
3.2.2. Имитационное загрузочное устройство
3.2.2.1. Система охлаждения тормоза.
3.3. Экспериментальная лаборатория для динамических исследований МТА в полевых условиях
3.3.1. Методика определения физикомеханических свойств почвы.
3.4. Точность измерений и подбор датчиков.
3.5. Планирование опытов, их проведение и контроль
3.6. Методика обработки экспериментальных данных
Выводы.
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НИХ АНАЛИЗ
4.1. Исследование топливоподающей аппаратуры дизеля Д3 на стационарных режимах
4.2. Исследование дизельного двигателя Д3 при установившейся нагрузке
4.3. Исследование дизельного двигателя Д3 при неустановившейся нагрузке
4.3.1. Исследование влияния коэффициента избытка воздуха на показатели дизельного двигателя Д3 при неустановившейся нагрузке
4.3.2. Исследование влияния угла опережения впрыска топлива на показатели дизельного двигателя Д3 при неустановившейся нагрузке
4.4. Исследование дизельного двигателя Д3 в составе МТА при
неустановившейся нагрузке
ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ДИЗЕЛЬНОГО
ДВИГАТЕЛЯ МТА ПРИ НЕУСТАНОВИВШЕЙСЯ НАГРУЗКЕ
5.1. Расчет техникоэкономических показателей дизельного двигателя Д
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЯ.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Параметры Условное обозначение Единицы измерения
Мощность двигателя Ис кВт
Крутящий момент коленчатого вала двигателя Ме Нм
Частота вращения коленчатого вала двигателя п мин
Часовой расход топлива бх кгчас
Удельный расход топлива гкВтч
Цикловая подача топлива ц гцикл
Часовой расход воздуха Св кгчас
Момент сопротивления Мс 1 Нм
Угол опережения впрыска топлива Ф град
Коэффициент избытка воздуха а
Плотность окружающего воздуха Ро кгм
Момент инерции I кгм
Коэффициент дифференциального уравнения Ту
Коэффициент усиления К
Давление окружающей среды Ро Па
Температура окружающей среды То К
Время задержки реакции на возмущение Т с
Время переходного процесса г с
ВВЕДЕНИЕ


Также представляют интерес математические модели, основанные на линейных и нелинейных уравнениях регрессии , определявшие показатели двигателя. В этой работе, изменение выходных показателей двигателя в зависимости от изменения момента сопротивления, которые определяются по стационарной характеристике двигателя, снятой при установившейся нагрузке, при этом приняты допущения двигатель не обладает инерцией время задержки реакции на возмущение принимается равным нулю, в то время, когда двигатель является сложной динамической системой . Для более точного описания переходных процессов представляют интерес математические модели, изложенные в работах , , 7, 9, 3. В работе анализируется влияние колебаний нагрузки на показатели работы автотракторного дизеля. Колебания частотой выше 4. В пределах регуляторной и корректорной ветви скоростной характеристики не наблюдается снижение мощности и ухудшение экономических показателей дизеля при колебаниях нагрузки по сравнению с установившимся режимом. Однако, при увеличении амплитуды колебаний нагрузки и уменьшении ее частоты происходит снижение мощности и топливной экономичности, , . Характерной особенностью таких моделей является допущение о неизменности стационарных характеристик двигателя. Резкое ухудшение выходных показателей объясняется нелинейностью регуляторной характеристики , . Динамические свойства двигателя, в этом случае, могут быть оценены по коэффициентам дифференциальных уравнений, описывающих изменение выходных показателей в неустановившемся режиме работы , но определение этих коэффициентов по стационарным характеристикам вносит определенные погрешности в расчеты. Многие исследователи , 8, 9, 5 приходят к единому мнению, что в условиях эксплуатации происходит снижение эффективных показателей работы энергетической установки относительно нарушения взаимосвязи систем регулирования процессов топливоподачи, воздухоподачи, угла опережения впрыска топлива и теплового состояния в двигателе. В работе 6 установлено, что снижение мощности дизеля при неустановившимся режиме, вследствие нарушения рабочего процесса составляет примерно 7, а изза нарушения работы системы регулирования и подачи топлива может достигать . В связи с этим считают, что для улучшения показателей работы дизеля необходимо дальнейшее совершенствование систем автоматического регулирования и элементов подачи топлива в направлении снижения их инерционности. Инерционность регулятора и невозможность обеспечить своевременную подачу топлива в соответствии с изменением момента сопротивления при резких изменениях нагрузки является одним из основных недостатков всережимного регулятора. Конструкция и принцип работы всережимного регулятора не могут даже теоретически обеспечить качественную работу во время резких колебаний нагрузки, так как регулятор работает на рассогласование регулируемого показателя. Причина заключается в том, что всережимный регулятор имеет определенное время запаздывания срабатывания, и процесс регулирования начинается после того, как двигатель входит в переходный процесс. Фактором начала регулирования является изменение скоростного режима выходящего за пределы степени нечувствительности регулятора. То есть процесс регулирования процесс изменения цикловой подачи топлива начинается только тогда, когда процесс изменения частоты вращения двигателя уже происходит. В соответствии с вышесказанными утверждениями можно сделать вывод всережимное регулирование двигателя МТА при резких изменениях нагрузки, которое характерно при выполнении энергоемких сельскохозяйственных операций, не обеспечивает требуемого закона регулирования. Поэтому есть необходимость в совершенствовании процессов регулирования при резких изменениях нагрузки. Одним из наиболее эффективных способов совершенствования процесса регулирования является использование двухимпульсных регуляторов. Одним из них является регулируемый параметр угловая скорость коленчатого вала двигателя, другим, в зависимости от типа двухимпульсного регулятора, может быть непосредственно нагрузка двигателя или угловое ускорение коленчатого вала двигателя .