Расчёт системы автоматического регулирования частоты вращения коленчатого вала дизеля
Курсовой проект - Транспорт, логистика
Другие курсовые по предмету Транспорт, логистика
Введение
Современные двигатели внутреннего сгорания широко оснащены средствами автоматического регулирования и управления. Дизели, как правило, оборудованы системой автоматического регулирования частоты вращения коленчатого вала. Система автоматического регулирования обеспечивает: оптимальные условия эксплуатации дизеля, надежную работу, противоаварийную защиту, снижение эксплуатационных расходов топлива, увеличение ресурса работы дизеля, снижение токсичности отработавших газов. Наблюдается тенденция к увеличению объёма автоматизации ДВС. Уровень автоматизации главным образом зависит от условий эксплуатации двигателей и в каждом конкретном случае определяется техническими и экономическими показателями.
В курсовой работе произведён расчёт системы автоматического регулирования частоты вращения коленчатого вала дизеля.
Исходные данные
Таблица 1 - Параметры двигателя внутреннего сгорания
Наименование параметраОбозначение.Размерность.Величина.Приведённый момент инерции двигателя и потребителя.кгм18Тактность двигателя?4Число цилиндров.12Номинальное число оборотов.Об/мин1400Минимальное число оборотов.Об/мин500Номинальный крутящий моментН•м3500Максимальный крутящий момент.Н•м3800
Таблица 2 - Параметры топливного насоса
Наименование параметра Обозначение.Размерность.Величина.Полный ход рейки топливного насоса.мм.16Ход рейки в пределах регуляторной характеристики.мм.14Коэффициент характеристики топливного насоса.(г/цикл)/мм.0.183Коэффициент характеристики топливного насоса.(г/цикл)/мм.0.02
Геометрические размеры автоматического регулятора:
Таблица 3 - Параметры автоматического регулятора
Наименование параметра.Обозначение.Размерность.Величина.Степень нечувствительности на номинальном режиме.%1,5Степень неравномерности на номинальном режиме.%9Фактор торможения на номинальном режиме.Н•с/м8500Степень неравномерности на минимальном режиме.Передаточное отношение повышающей передачи.?і2,5
Таблица 4 - Приведение массы элементов регулятора и ТНВД
Наименование параметра.ОбозначениеРазмерность.Величина.Масса рейки и плунжеров, приведённая к оси движения рейки и отнесённая к одной секции ТНВД. кг0,1Приведённая масса рычагов, пружин и муфт, % от приведённой массы грузов. 01. Двигатель внутреннего сгорания как объект регулирования
.1 Статистические характеристики двигателя внутреннего сгорания
Если частота вращения коленчатого вала - регулируемый параметр,то статическими характеристиками двигателя являются его внешняя и скоростная характеристики.
Внешняя скоростная характеристика двигателя может быть рассчитана по эмпирической формуле:
;(1.1)
где ;
-соответственно текущий, номинальный и максимальный крутящий момент двигателя, Н•м.
-соответственно текущая и номинальная частота вращения коленчатого вала, об/мин.
Характеристика потребителя , необходимая для нахождения фактора устойчивости объекта регулирования, определяется по формуле:
;(1.2)
где ==.
Тогда .
Составим таблицу значений функций и и построим эти зависимости графически(см. рис. 1).
Рис. 1 - Графическое определение фактора устойчивости объекта регулирования
Таблица 5 - Значения функций и
n, мин-15007008009001100120013001400Mд, Н•м3761,753725,033702,083676,073614,873579,683541,433500,12Мс, Н•м446,25874,651142,401445,852159,852570,403016,653498,60
Фактор устойчивости двигателя на номинальном режиме определяется по формуле:
;(1.3)
где - угловая частота вращения коленчатого вала, об/мин
Так как , то
;(1.4)
где - приращение крутящего момента двигателя и сопротивления соответственно, Н•м.
об/мин - приращение частоты вращения.
=51,783 Н•м•с.
Фактор устойчивости можно определить и графическим методом (см. рис. 1).При этом
необходимо учесть, что:
5,02 Н•м•мин.
0,43 Н•м•мин.
Тогда:
(1.5)
Ошибка определения графическим методом:
(1.6)
1.2 Динамические характеристики двигателя внутреннего сгорания
Динамические свойства регулируемого объекта проявляются на неустановившихся режимах работы и оцениваются анализом дифференциальных уравнений, описывающих объект регулирования как динамическое звено.
Если регулируемый параметр - угловая частота вращения коленчатого вала двигателя, то уравнение движения двигателя при отсутствии перенастройки потребителя имеет вид:
,(1.7)
или
,(1.8)
где ,-собственный оператор объекта регулирования;
,-безразмерная величина регулируемого параметра;
-отклонение угловой скорости вала двигателя от её значения на заданном равновесном режиме, определяемом угловой скоростью ;
- безразмерная величина перемещения рейки топливного насоса;
- отклонение рейки топливного насоса от её положения на равновесном режиме, определяемом её координатой ;
- время двигателя в секундах;
- коэффициент самовыравнивания двигателя.
Время двигателя при отсутствии регулятора для номинального режима определяется по формуле:
;(1.9)
где J- приведённый к оси вращения коленчатого вала момент инерции двигателя и связанных с ним агрегатов, кг•м(см. таб. 1);
- коэффициент, характеризующий интенсивность изменения крутящего момента двигателя по мере изменения входной координаты;
- угловая скорость на но?/p>