Графическое изображение результатов эксперимента

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 5Следующая ⇒

При обработке результатов измерений широко используют методы графического изображения. Графическое изображение даёт наиболее наглядное представление о результатах эксперимента, позволяет лучше выявить общий характер функциональной зависимости.

При построении графиков руководствуются следующими правилами:

· графики вычерчиваются карандашом на бумаге с миллиметровой сеткой стандартного размера 210 · 297 мм;

· координатные линии выполняются без стрелок;

· для графического изображения результатов эксперимента, применяют сетку прямоугольных координат: на оси абсцисс откладывают значения аргумента, по оси ординат – значения функции;

· после вычерчивания шкал опытные данные наносят на график.

Рекомендуется обозначать опытные точки знаками: точка, треугольник, квадрат, кружок, крестик, звездочка. Точка опыта должна находиться в центре значка, размеры которого не должны быть большими.

После нанесения точек на график их соединяют линией, т.е. проводят графическое сглаживание. Основное правило графического сглаживания – плавная кривая должна проходить возможно ближе ко всем опытным точкам. Отсюда вытекают требования:

· сумма отрезков нормалей, опущенных из опытных точек на кривую, должна равняться нулю (рисунок 6.1 – точечный метод);

· если соединить все опытные точки прямыми и провести плавную кривую то суммы площадей, отсечённых кривой по обе ее стороны, должна быть равна нулю (рисунок 6.2 – интегральный метод);

· в обоих случаях принимаем разные знаки для точек, находящихся по разные стороны от сглаживающей кривой;

· в обоих случаях также необходимо, чтобы сумма абсолютных величин отрезков нормалей или площадей была минимальной.

Построение характеристик выполняют так, чтобы плавная линия проходила через возможно большее число точек. Чем меньше при этом «выпадает» точек, тем, тщательнее было проведено испытание, обеспечивающее минимальный разброс точек. Построение характеристик не допускается путём соединения точек прямыми отрезками, образующими ломаную линию.

Рекомендуется при построении выбирать следующие масштабы:

- для мощности – в 1 см – 10 кВт;

- для расхода топлива в 1 см – 2, 5, 10 кг/ч;

- для удельного расхода топлива – в 1 см -10, 20 г/(кВт× ч);

- для расхода воздуха – в 1 см – 50, 100 кг/ч;

- для температуры отработавших газов – 1 см – 100, 200°С и. т.д.

Каждый первый штамп отчёта и график должен быть подписан студентом и преподавателем.

Допускается по согласованию с преподавателем представлять отчёт о лабораторной работе в электронной версии (при этом преподаватель осуществляет учёт электронной версии).

Оформление протокола испытаний

В процессе проведения лабораторной работы каждый студент фиксирует данные на одном из рабочих мест и затем заносит на доску в единицах системы СИ. После проведения расчётов всех режимов и окончания лабораторной работы протокол испытаний переписывается всеми студентами. Графическая часть выполняется самостоятельно каждым студентом (см. п. 6.2).

Определяемые параметры сформулированы согласно ГОСТ 14846 – 81, максимально допустимая погрешность измерений или расчёта параметров - по ГОСТ 10448 – 80 представлены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 – Погрешность измерений параметров при испытаниях

Крутящий момент	± 1, 5%	Температура отработавших газов	± 4 град.
Расход топлива	± 1 %	Частота вращения Коленчатого вала	± 1 %
Барометрическое давление	± 0, 5 %	Давление во впускном коллекторе	± 1, 5
Давление в выпускном коллекторе	± 5 %	Давление в цилиндре	± 3 %
Температура окружаю- щей среды	± 2 град.	Расход воздуха	± 5 %

Обработка результатов испытаний

Крутящий момент

8.1.1 Для ЗИЛ–130, Д6Н

Мк = Ртор. × L × 9, 81, (Н× м):

где, Ртор. – усилие на плече тормоза, кг;

L – плечо весового устройства м, (0, 7162).

8.1.2 Для КамАЗ–740

Мк – определяется непосредственно по цифровым показаниям прибора значений момента (Н× м) нагрузки на двигатель или по значениям силы тока и напряжения, для соответствующих режимов испытания двигателя.

Эффективная мощность двигателя

Ne = Mк × n / 9550, (кВт):

где, n – частота вращения коленчатого вала, мин^-1.

Среднее эффективное давление

Ре = 30 × t × Ne / (Vh × i ) × n, ( МПа):

где, t - тактность двигателя (t = 4);

Vh – рабочий объём одного цилиндра, л;

i – число цилиндров, шт.

8.4 Часовой расход топлива

8.4.1 Для ЗИЛ–130, Д6Н

Gт = 3, 6 × DtGт / Dtт, (кг/ч):

где, Gт – навеска топлива, г;

Dtт – время расхода навески топлива, с.

8.4.2 Для КамАЗ–740

Gт – определяется непосредственно электрическим расходомером топлива (см. рис.4.2 18 ).

8.5 Удельный эффективный расход топлива

ge = Gт × 1000 / Ne, г/(кВт × ч)

8.6 Объёмный расход воздуха (Qв, м³/ч)

8.6.1 Для КамАЗ–740, Д6Н - расчёт расхода воздуха в случае измерения с помощью измерительного насадка и микроманометра производится в следующем порядке:

а) определяется перепад давления по показанию микроманометра;

DH = a × k, мм. вод. ст.

где, а – число делений шкалы, на которое поднимается уровень жидкости в наклонной трубе микроманометра, мм; k – постоянная микроманометра (k – 0, 1; 0, 2; 0, 3 и т.д.).

б) с учётом величины DH по тарировочному графику определяется объёмный расход воздуха Qв, м³ /ч.

8.6.2 В случае измерения объёмного расхода воздуха ротационным газовым счётчиком ( ЗИЛ – 130) расчёт производится по формуле:

Qв = 3600 × DQв / Dtв, (м³ / ч):

где, DQв – выбранный объём воздуха, м³;

Dtв – время в течение которого расходуется выбранный объём воздуха, с.

8.7 Массовый расход воздуха

8.7.1 Для ЗИЛ–130, КамАЗ–740

Gв = Qв × r₀, (кг/ч):

где, r_{0 –} плотность заряда на впуске, кг/м³

r₀ = Р₀ × 10⁶ /Т₀ × Rв, кг/м³

где, Р₀ – атмосферное давление, МПа;

Т₀ – температура окружающей среды, К;

Rв – газовая постоянная (для воздуха 287 Дж / кмоль × град).

8.7.2 Для Д6Н (с наддувом)

Gв = Qв × rк, кг/ч

где, rк – плотность заряда на впуске, кг/м³

rк = Рк × 10⁶ / Тк × Rв, кг/ч

где, Рк – давление воздуха на впуске, МПа

Рк = Р₀ + DРк, МПа

где, Тк – температура воздуха после компрессора, К;

DРк – давление воздуха после компрессора, определяемая по пьезометру, мм. вод. ст.(затем значение переводится в МПа);

Р₀ – атмосферное давление, МПа.

8.8 Теоретический массовый расход воздуха

8.8.1 Для ЗИЛ–130, КамАЗ–740:

Gв^Т = ( Vh × i ) × n × r₀ × 60 / 2 × 1000, кг/ч

8.8.2 Для Д6 (с наддувом)

Gв^т = (Vh × i ) × n × rк × 60 / 2 × 1000, кг/ч

8.9 Коэффициент избытка воздуха:

a = Gв / Lо × Gт

где, Lо – теоретически необходимое количество воздуха для сгорания одного кг топлива, кг.возд./кг.топл.:

- для бензина Lо = 14, 96 кг.возд./кг.топл.

- для дизельного топлива Lо = 14, 45 кг.возд/кг.топл.

8.10 Коэффициент наполнения двигателя:

h_v = Gв / Gв^Т

8.11 Эффективный коэффициент полезного действия:

hе = 3600 / ge × Hu

где, Hu – низшая теплота сгорания топлива:

- для бензина (Hu = 44 МДж/кг);

- для дизельного топлива (Hu = 42, 5 МДж/кг).

Градуировка приборов, используемых при испытаниях, выполнена в различных системах единиц, приведём их соотношение:

1кг/см²= 760 мм.рт.ст. = 10000 мм.вод.ст. = 0, 1013 МПа.

Принятые обозначения и их размерность

Измеряемые величины

n – частота вращения коленчатого вала, мин^-1;

Ртор – усилие на плече тормоза, кг; для электротормоза, Н× м;

Тм – температура масла на выходе из двигателя, К;

Тв – температура воды на выходе из двигателя, К;

Рм –давление масла в главной магистрали двигателя, МПа;

DGт – навеска топлива, г;

Dtт – время расхода навески топлива, с;

а – число тарировочных делений по шкале микроманометра, на которое поднимается уровень жидкости, мм. вод. столба;

k – число микроманометра для определенного угла наклона;

Тк – температура воздуха после компрессора, К (для Д6Н);

Т₀ – температура воздуха на выпуске, К;

Рк – давление воздуха после компрессора, МПа; Рк = Р0 + DРк (МПа);

В_01,В_02,В₀ – атмосферное давление до испытаний, в конце испытаний и среднее, мм.рт.ст.;

Р_01,Р_02,Р₀ – атмосферное давление до испытаний, в конце испытаний и среднее, МПа;

t_01,t_02,t₀ – температура окружающей среды до испытаний, после испытаний и средняя, °С;

Т_01,Т_02,Т₀ – температура окружающей среды до испытаний, после испытаний и средняя, К;

W_01,W_02,W₀ – влажность воздуха до испытаний, после испытаний и средняя, в %.

Расчётные величины

Мк – крутящий момент, Н× м;

Ne – эффективная мощность двигателя, кВт;

Ре – среднее эффективное давление, МПа;

Gт – часовой расход топлива, кг/ч;

ge – удельный эффективный расход топлива, г/(кВт× ч);

hе – эффективный коэффициент полезного действия;

Gв – массовый расход воздуха, кг/ч;

Qв – объёмный расход топлива, м³/ч;

r_0,r_к – плотность заряда на воздуха, кг/м³;

Gв^Т - условный теоретический расход воздуха, кг/ч;

a - коэффициент избытка воздуха;

hv – коэффициент наполнения двигателя.

Принятые константы

m_в – кажущая молекулярная масса воздуха, m_в = 28, 96 кг/кмоль;

Rв – газовая постоянная для воздуха, Rв = 287 Дж/кмоль× град;

L₀ – теоретически необходимое количество воздуха для сгорания одного кг топлива, кг, кг.воздуха/кг.топлива;

t - тактность двигателя, t = 4;

Vh – рабочий объём одного цилиндра, л;

i – число цилиндров, шт;

L – плечо весового устройства тормоза, (0, 7162 м).

Снятие характеристик

Нагрузочные характеристики

Целью лабораторных работ являются: получение практических навыков снятия нагрузочных характеристик поршневых двигателей, формулирование выводов, вытекающих из анализа данных испытаний.

Нагрузочная характеристика это графическая зависимость параметров двигателя (коэффициента избытка воздуха a, часового расхода топлива Gт, удельного расхода топлива ge) от нагрузки при постоянной частоте вращения коленчатого вала двигателя.

В качестве нагрузки ГОСТ рекомендуют принимать мощность. На практике иногда используют среднее эффективное давление Ре, показания динамометра тормоза Ртор., и другие параметры характеризующие загруженность двигателя.

Порядок снятия характеристики. При снятия нагрузочной характеристики двигатель прогревают до нормального теплового состояния, выводят его на заданный скоростной режим, затем постепенно (поэтапно) увеличивают подачу топлива (перемещая рейку топливного насоса или более открывая дроссельную заслонку) с последующим сохранением заданного скоростного режима путём загрузки двигателя нагрузочным устройством. Замеры параметров производят на каждом промежуточном режиме (этапе).

Нагрузочную характеристику, как правило, снимают при частоте вращения, соответствующей максимальному крутящему моменту двигателя. Характеристики снимают на установках, представленных на рисунках 4.1, 4.2, 4.3, по соответствующей методике, изложенной в [8].

После окончания испытаний и обработки полученных результатов строят соответствующие графики. Графическая часть представлена на рис.3.2

Скоростные характеристики

Целью лабораторной работы являются: получение практических навыков снятия скоростных характеристик, формулирования выводов, вытекающих из анализа данных испытаний и результатов их обработки.

Скоростные характеристики подразделяются на внешние и частичные.

Скоростная внешняя характеристика – это графическая зависимость параметров двигателя (эффективной мощности Ne, крутящего момента Мк, часового расхода топлива Gт, удельного расхода топлива ge) от частоты вращения коленчатого вала двигателя (n) при постоянном максимальном положении рейки топливного насоса или дроссельной заслонки.

Скоростная частичная характеристика – это графическая зависимость параметров двигателя (Ne, Mк, Gт, ge) от частоты вращения коленчатого вала двигателя (n) при постоянном промежуточном положении рейки топливного насоса или дроссельной заслонки.

⇐ Предыдущая 1 2 345 Следующая ⇒