§ 6.4. Индикаторная и эффективная мощность поршневого двигателя.

Площадь
индикаторной диаграммы характеризует
собой полезную индикаторную работу
одного цикла ℓ_Ц. Чем больше ℓ_Ц,
тем больше степень использования
заданного рабочего объема цилиндраVц.

Величина
ℓ_Ц в двигателе заданных
размеров определяет степень эффективности
рабочего процесса с точки зрения
развиваемой индикаторной работы.

Для
данного объема V_цработа ℓ_цэквивалентна так
называемому среднему индикаторному
давлениюР_ср и может
быть выражена в виде произведения этого
давления на объем цилиндра:

(6.1)

где
d_ц—
диаметр цилиндра;

S
— ход поршня.

Средним
индикаторным давлениемназывается
некоторое условное постоянное давление
на поршень, которое, действуя в течение
хода поршня, создает работу, равную
индикаторной. Следовательно, если
заменить площадь индикаторной диаграммы
равновеликим прямоугольником с
основанием, равным длине диаграммы, то
высота этого прямоугольника в масштабе
будет представлять собой среднее
индикаторное давление.

Мощность,
передаваемая парогазом на поршеньза ходы расширения и сжатия, называется
индикаторной мощностьюN,.
Другими словами, индикаторная мощность
– мощность, соответствующая индикаторной
работе диаграммы.

Для
машины, делающей п об/мин, мощность,
развиваемую вi-ом цилиндре,
найдем по формуле

(6.2)

Для
многоцилиндрового двигателя с числом
цилиндров, равным т, и числом рабочих
ходов за один оборот кривошипа, равнымi, общая мощность двигателя
будет

(6.3)

В
действительном же рабочем процессе
имеется ряд дополнительных потерь, в
результате чего работа будет иметь
меньшее значение, чем в идеальном цикле.

Степень
использования тепла в действительном
рабочем процессе определяется
коэффициентом полноты индикаторной
диаграммы η_ц, представляющим
собой отношение площадей действительной
и теоретической индикаторных диаграмм.
Для торпедных поршневых двигателей
η=0,85—0,90. С учетом этого действительную
индикаторную мощность можно определить
по формуле

(6.4)

Мощность,
передаваемая на вал двигателя,
называетсяэффективной, она меньше
индикаторной на величину мощности
тренияN_тр, т. е

(6.5)

В
мощность трения входят потери мощности
на трение всех деталей двигателя и
мощность, затрачиваемая на работу
вспомогательных механизмов и приборов
(газораспределение, водяная помпа,
распределитель смазки и др).

С
увеличением отмеченных потерь
увеличивается мощность трения,
соответственно уменьшается полезная
эффективная мощность двигателя и в
результате понижается экономичность
двигателя. Поэтому всегда следует
стремиться к уменьшению мощности трения
и к увеличению полезной работы на валу
двигателя.

Мощность
трения определить теоретическим путем
очень трудно, так как она может изменяться
в широких пределах в зависимости от
размеров двигателя, числа оборотов,
усилий, действующих на трущиеся детали,
и пр. Поэтому при определении эффективной
мощности по найденной индикаторной
мощности механические потери в двигателе
оцениваются приближенно выбираемым
механическим КПД η_м.

Механическим
кпд двигателяназывается отношение
эффективной мощности к индикаторной.
При испытании двигателей на тормозе
этот коэффициент легко определить по
найденному непосредственным замером
значению эффективной мощности и
рассчитанной по формуле (6.4) индикаторной
мощности Обычно для торпедных двигателей
η_м= 0,75—0,95.

С
учетом изложенного выше формулу для
определения эффективной мощности
поршневого двигателя можно записать
так

(6.6)

Пример.
Определить эффективную мощность
двигателя торпеды, если известно, что
Рi,= 19,7дан/см²(дан
— деканьютон), dц=144мм, S= 150мм, n=1440об/мин

Решение
Неизвестную величину N_e
определяем по формуле (6.5), принявт=2,
1 = 2 и среднее значение к. п д.:

Как выбрать максимальная и номинальная мощность двигателей

В 2010 году европейские и американские производители двигателей прекратили указывать их мощность, ограничившись лишь показателями объема и крутящего момента, выраженного либо в Ньютонах на метр (Н/м) либо в американской системе – футов на фунт (Ft/Lbs). Во втором случае, чтобы получить более привычные для нас единицы, достаточно умножить значение на 1,356. Впрочем, полученные данные все равно не столь очевидны, чтобы сразу сориентироваться в мощности устройства.

Мощность измеряется по формуле P (Вт) = Момент (Н·м) *Частоту вращения (Об/мин) / 9.5492.

Нужно иметь в виду, что максимальная мощность и максимальный момент достигаются при разных оборотах двигателя. Так максимальный момент, как видно из графика, будет на оборотах примерно 2400-2600, а максимальная мощность – при 3600 об/мин. Поэтому, для того, чтобы все-таки узнать на какой мощности у вас работает двигатель, нужно знать, на какие рабочие обороты он настроен, что не все производители указывают. Серьезные компании двигателей указывают для этого график, аналогичный представленному внизу, или конкретные значения мощности, зависящие оборотов. Если у вас есть регулятор оборотов двигателя, значит, максимальная мощность будет на максимальных оборотах.

Этим различием и пользовались производители двигателей: указывая мощность, которую можно получить при завышенных оборотах (например, 5.0 л.с., которую можно достичь при 4500 об/мин), при этом сам двигатель при постоянной работе был настроен на обороты 3600, выдавая всего 3.5 л.с. Численно мощность от оборотов зависит гораздо больше, чем от момента. Надо также понимать, что при завышении оборотов мощность растет, а крутящий момент падает.

Практически это означает, что для косилки, чем больше мощность, тем на большие обороты можно раскрутить нож или на те же обороты, но более длинный/тяжелый нож. Но при этом, если задрать обороты и соответственно уменьшить крутящий момент, то нож сможет преодолевать все меньшее сопротивление. То есть наступает ситуация, что при последующем увеличении оборотов, будет уменьшаться крутящий момент, и двигатель будет раньше глохнуть при увеличении сопротивления (нагрузки) и, значит, хуже будет косить густую траву.

Поэтому с 2010 года чаще всего указывается мощность двигателя, работающего в конкретной технике с учетом ее использования и установленным рабочим числом оборотов.  На двигателях же указывается только максимальный крутящий момент, на который и стоит ориентироваться, ведь чем он больше, тем лучше устройство будет справляться со своей задачей.

Все это касается нормальных (брендовых) производителей техники. Сейчас все больше и больше появляется двигателей из Китая, как и от европейских производителей (MTD, Emak, Stiga, Al-Ko и т.д.), так и собственно китайских брендов Zongshen, Loncin, Rato, Lifan и других. Также существует большое количество «заказных» марок сделанных на основе аутсорсинга, то есть владелец бренда заказывает двигатели под собственным названием на заводах в Китае. А тут уже все зависит от добросовестности заказчика/поставщика этих агрегатов. По вашей просьбе и за ваши деньги в Китае вам напечатают любой паспорт и наклейки с любыми цифрами. Поэтому, покупая культиватор/косилку с гордой надписью 7-8 л.с. с китайским мотором, вы можете получить двигатель реальной мощности 4-5 л.с. Но так как в России потребитель в первую очередь выбирает технику по мощности, то наша компания, по возможности, указывает для бензиновой техники с четырехтактными двигателями две мощности: максимальную — завышенная мощность, которую указывали до 2010 года и продолжают указывать некоторые производители/продавцы для увеличения привлекательности своего товара, и номинальную (реальную). Но номинальную мощность, к сожалению, указывают не все производители или указывают завышенную, выдавая ее за номинальную. При этом этот параметр можно замерить только в заводских условиях, поэтому не во всех товарах есть возможность указать данную характеристику.

Также мы рекомендуем в первую очередь обращать внимание на крутящий момент и объем двигателя. Учитывая, что двигатели на садовой технике сконструированы достаточно просто (нет никакого турбо наддува, форсажа и т.д.), то с одного объема невозможно снять больше мощности на 30-50%.

Расчет мощности на валу судовых двигателей на судах

Расчет расчетной, эффективной и конечной мощности на валу судовых двигателей на практике состоит из следующих шагов:

Рассчитать:

• Среднее приведенное давление, pi
• Среднее эффективное давление, pe
• Постоянная цилиндра, к2
• Указанная мощность двигателя, Пи
• Эффективная мощность двигателя, Пе

Среднее показанное давление, pi

pi = A / (L × Cs) бар

где:

A (мм2) = площадь индикаторной диаграммы, полученная планиметром.

Поместите планиметр и индикаторную карту на кусок плоского картона (не слишком гладкого) и обведите схему. Результат считается удовлетворительным только в том случае, если получены два показания , отличающиеся не более чем на «1» по нониусной шкале планиметра.

L (мм) = длина индикаторной диаграммы.

Cs (мм/бар) = жесткость пружины (= вертикальное перемещение стержня индикатора (мм) при повышении давления в цилиндре на 1 бар).

 пи соответствует высоте прямоугольника с той же площадью и длиной, что и на индикаторной диаграмме. т. е. если бы число pi действовало на поршень во время полного хода вниз, цилиндр производил бы такую ​​же общую работу, какую фактически производит за один полный оборот.

Среднее эффективное давление, pe

pe = pi – k1 (бар)

где,

k1 = средние потери на трение примерно 1 бар)

k2 = постоянная цилиндра (k2 определяется размерами двигателя и единицами измерения, в которых требуется мощность.)

Для мощности в кВт: k2 = 1 ,30900 × D2 ×S
Для мощности в л.с.: k2 = 1,77968 × D2 × S

где:
D (м) = диаметр цилиндра
S (м) = ход поршня ниже.

Приведенная мощность двигателя, Пи

Pi = k2 × n × pi (кВт или л.с.)

Эффективная мощность двигателя, Пе

Pe = k2 × n × pe (кВт или л.с.)

где,

n (об/мин) = частота вращения двигателя.

Из-за трения в упорном подшипнике мощность на валу составляет ок. на 1 % меньше эффективной мощности двигателя. Исходя из этого, расчет мощности на валу судовых двигателей можно проводить на кораблях.

Артикул:

Инструкция по эксплуатации двигателей 50-108MC/MC-C

Опубликовано в: Дизельные двигатели, Материалы для изучения МЭО | Tagged: константа цилиндра, эффективная мощность двигателя, указанная мощность двигателя, k2, среднее эффективное давление, среднее указанное давление, pe, pi

12 Терминология, используемая для мощности судового гребного двигателя

ByKaranC
8 июня 2021 г. 30 октября 2021 г. Главный двигатель

Самое лучшее в работе морского инженера на корабле — это управление самой мощной вещью в мире, когда-либо созданной человеком, — главным двигателем корабля.

Wartsila Sulzer RT-Flex 96 C — это самый большой и мощный двигатель в мире, когда-либо созданный, его мощность составляет около 80 000 кВт или 1089 кВт.00 л.с.

Работа корабля в целом сильно зависит от производительности его главного двигателя, измеряемой его номинальной мощностью.

Существует несколько терминов для номинальной мощности, используемой для судового пропульсивного двигателя, и каждый из них дает различное значение производительности двигателя при различных параметрах и ситуациях.

Представление Изображение

Ниже приводится список «Мощность». Терминология, используемая для морских силовых двигателей на борту судна:
1 . Эффективная мощность : мощность, доступная на выходной стороне двигателя, т. е. на фланце коленчатого вала двигателя, который соединяет его с маховиком и остальной частью промежуточного вала. Можно сказать, что это развиваемая двигателем мощность, доступная маховику. Эффективная мощность определяется размером двигателя и его механическим КПД.

Оценка эффективной мощности может быть выполнена двумя методами:

1. Измерение скорости и крутящего момента – с использованием конструкции карданного вала
2. Измерение среднего давления в двигателе – с помощью датчика давления в цилиндре. Этот метод предпочтителен, если присутствует непрямая двигательная установка (т. е. установлен редуктор)

2 . Номинальная мощность: Это постоянная эффективная мощность, предоставляемая производителем двигателя для желаемых или номинальных оборотов коленчатого вала. К номинальной мощности относятся нагрузки, действующие на двигатель за счет вспомогательной системы, работающей от мощности двигателя. Один из наиболее важных факторов при выборе двигателя, т. е. MCR (максимальная непрерывная мощность), определяется исходя из номинальной мощности 9.0003

3 . Указанная мощность в л.с. : Фактическая мощность, вырабатываемая внутри камеры сгорания двигателя при сгорании топлива, составляет 1 л.с. Следовательно, он составляет основу оценки эффективности сгорания или тепловыделения в цилиндре. Рассчитывается исходя из конструкции двигателя по теоретической формуле:

PxLxAxN
4500

Где P- среднее указанное давление в цилиндре

L- ход двигателя

A- Площадь поперечного сечения цилиндра двигателя

N- Число оборотов двигателя в об/мин

4500 является константой для преобразования.

В этом расчете потери на трение не учитываются. Поскольку он рассчитывается на основе показанного давления двигателя, он называется индикативной мощностью в лошадиных силах или IHP и используется для расчета механического КПД двигателя

4 . Мощность на валу: Мощность, подаваемая на вал гребного винта перед преобразованием гребным винтом в тягу. Он измеряется с помощью прибора, известного как измеритель кручения, который имеется на борту.

Sp = 2pient

t- крутящий момент по крутиметру

n- число оборотов двигателя в секунду

5 . Тормозная мощность: Тормозная мощность измеряет мощность двигателя без учета потери мощности, вызванной вспомогательными устройствами, подключенными к двигателю, такими как валогенератор, генератор переменного тока, коробка передач и другие вспомогательные детали. Это мощность, измеренная на коленчатом валу с помощью тормозного динамометра, и она всегда выше, чем мощность на валу в лошадиных силах. Это связано с тем, что мощность, доступная на валу, учитывает потери на трение и механические потери. «Тормоз» появляется, поскольку машина, используемая для измерения мощности, представляет собой тормозной динамометр.

6 . Полная мощность: Непрерывная эффективная мощность, предоставляемая производителем для заданных оборотов в минуту с использованием определенного количества вспомогательных устройств при нормальных рабочих условиях без какой-либо перегрузки двигателя.

7 . Непрерывная мощность: Это мощность в л.с., измеренная в конце отбора мощности, когда двигатель работает в непрерывном безопасном рабочем диапазоне вне любого ограничения по времени. Это обеспечивает поставщик.

8 . Мощность перегрузки: Превышение эффективной мощности над номинальной мощностью в течение короткого периода времени, когда одни и те же вспомогательные устройства используются в аналогичных условиях эксплуатации в течение ограниченного периода времени.

9 . Минимальная мощность: Гарантированное производителем минимальное или минимальное значение мощности для приблизительного числа оборотов коленчатого вала является минимальной мощностью двигателя. Суммарный установленный MCR всех главных двигателей не должен быть меньше минимального значения линии электропередачи, где MCR — это значение, указанное в Сертификате EIAPP. Производители двигателей должны следовать рекомендациям IMO по определению минимальной мощности тяги для поддержания маневренности судов в неблагоприятных условиях.

10 . Выходная мощность на корме: Максимальная мощность, которую двигатель может генерировать при движении назад в безопасных условиях. Выходная мощность двигателя в заднем направлении всегда меньше выходной мощности в переднем направлении. Это связано с тем, что тяга гребного винта добавляет к силе на руль направления при движении вперед, но при движении назад эта тяга теряется. Секция лопастей пропеллера разработана для максимальной эффективности впереди. В кормовом направлении угол атаки высок на задней части лопасти.

11 . Максимальная непрерывная мощность или MCR: Это максимальная выходная мощность, которую двигатель может развивать при непрерывной работе в безопасных пределах и условиях. Он указан на заводской табличке двигателя и в Техническом паспорте судового дизеля. Важные параметры двигателя, такие как удельный расход топлива, мощность двигателя и т. д., выводятся с использованием рейтинга %MCR двигателя. Такое оборудование, как VIT, также работает в сочетании с оценкой MCR двигателя для повышения эффективности использования топлива.

12 . Стандартный рейтинг: Это выходная мощность двигателя при нормальной рабочей скорости, обеспечивающая наивысшую экономическую, тепловую и механическую эффективность. На этой скорости износ двигателя минимален.

13 . Отношение мощности к весу: Отношение мощности к весу, пожалуй, самый важный критерий, используемый при выборе двигателя для типа корабля. Когда корабли становятся сверхкрупными (VLCC, ULCC, суда вместимостью 20 тыс. TEU и т. д.), их тяжелый вес приводит к большему водоизмещению и меньшей скорости.

Используя эквивалентную мощность в двигателе меньшего размера, моторные отсеки могут быть уменьшены, что позволит увеличить грузоподъемность при сохранении высокой скорости. Следовательно, чтобы получить лучшую и эффективную работу корабля, рекомендуется иметь высокое соотношение мощности к весу.

14 . Мощность главной тяги: Суммарная мощность, выдаваемая первичными двигателями, установленными на корабле для обеспечения тяги. Сюда не входят силовые установки, встроенные в двигательную установку, которая не предназначена для обеспечения движения при нормальной работе, т.е. генераторы с приводом от вала.

Отказ от ответственности:  Мнения авторов, выраженные в этой статье, не обязательно отражают взгляды Marine Insight. Данные и диаграммы, если они используются в статье, были получены из доступной информации и не были подтверждены каким-либо установленным законом органом. Автор и компания Marine Insight не претендуют на точность и не несут за это никакой ответственности. Взгляды представляют собой только мнения и не представляют собой каких-либо руководящих указаний или рекомендаций относительно какого-либо курса действий, которым должен следовать читатель.