Універсальні (трьохпараметричні) і економічні характеристики

Для дизеля, що працює на змінних режимах по потужності і частоті обертання, оцінювати його економічність доцільно за трьохпараметровими універсальними характеристикам, що є залежністю на сталих режимах ефективної потужності від частоти обертання при постійних значеннях питомої ефективної витрати палива або ефективного ККД .

Навантажувальні характеристики є перехідними для побудови універсальних характеристик. На характеристики навантажень наносять горизонтальні прямі, відповідні постійним значенням питомої ефективної витрати палива або ефективного ККД (рис. 6.11, точки а, б), які переносять в систему координат – (рис. 6.12, 6.13).

Рис. 6.11. Зміна ККД (, ) и по навантажувальній характеристиці

1 – зовнішня; 2 – економічна

Рис. 6.12. Універсальна характеристика дизеля 10Д100:

Послідовно сполучаючи точки з однаковою питомою витратою палива, отримують універсальні характеристики у формі еліпсів. З представлених характеристик дизелів тепловозів виходить, що будь-яка задана потужність може бути реалізована в полі допустимих режимів роботи двигуна при різній частоті обертання . Проте, найменша витрата палива досягається тільки при певній частоті обертання .

Так, наприклад, для дизеля 10Д100 при потужності = 1000 кВт найменша питома витрата палива матиме місце при = 540 об/хв. Визначивши для інших потужностей частоти обертання, при яких досягається, отримаємо залежність, яку називають економічною характеристикою.

Економічна характеристика проходить приблизно через вершини еліпсів, відповідних геометричному місцю точок з постійною питомою ефективною витратою палива.

Отримана економічна характеристика може бути використана при настройці тепловозної характеристики (генераторної). Вибір раціональної генераторної характеристики проводиться з урахуванням двох основних чинників: забезпечення найменшої питомої витрати палива, необхідної надійності і довговічності дизеля в експлуатації.

Очевидно, що найбільша економічність двигуна тепловоза в експлуатації досягається при роботі по економічній або близькій до неї характеристиці. Якщо при роботі по цій характеристиці забезпечується необхідна надійність і довговічність двигуна, то тепловозна характеристика після настройки повинна співпадати з економічною. У разі невідповідності цих чинників вибір генераторної (тепловозної) характеристики проводиться на основі економічних міркувань.

Особливість комбінованого дизеля тепловоза полягає в тому, що при роботі по швидкісній економічній характеристиці на часткових навантаженнях може зростати теплова і механічна напруженість двигуна в порівнянні з номінальним режимом унаслідок зниження коефіцієнта надлишку повітря на 25...28% і збільшення жорсткості роботи на 25…30%.

У експлуатації робота дизеля на часткових навантаженнях досягає значної частки, наприклад, для вантажного тепловоза на потужностях в межах 45...90% від номінальної двигун експлуатується близько 50% загального часу роботи під навантаженням.

В результаті на вказаних режимах погіршується технічний стан дизеля із-за інтенсивного відкладення нагару на циліндропоршневої групі, спостерігається підвищене диміння, зменшення надійності і довговічності деталей і вузлів.

В зв’язку з цим генераторна характеристика на часткових навантаженнях розташовується нижче швидкісної економічної з метою підвищення і зниження величини .

З урахуванням вказаних вище обставин генераторні (тепловозні) характеристики вітчизняних комбінованих дизелів тепловозів розташовуються по-різному по відношенню до економічних характеристик (рис. 6.14). Ширше поле генераторних характеристик дизеля 10Д100 відповідає двом настройкам характеристик на тепловозах, одна з яких, з підвищеною потужністю, наближена до швидкісної економічної характеристики.

1 – 10Д100; 2 – 5Д49; 3 – економічні характеристики; 4 – генераторні характеристики

Рис. 6.14. Взаємне розташування характеристик тепловозних дизелів