Колебательные процессы в тракторе. Структура низкочастотных динамических процессов в тракторе. Структурная схема САР угловой скорости вала двигателя, страница 6

N_i=G_тQ_нη_i/3,6, где Q_н - низшая теплотворная способность топлива; η_i - индикаторный КПД двигателя.

Это снижение мощности не зависит от того, будут или нет физические потери энергии, вызванные изменением условий осуществления процессов в системе вследствие ее колебаний (ухудшение теплового процесса двигателя, рассогласование в САР и т. д.). При наличии таких потерь их необходимо учитывать отдельно.

Разница между эффективной мощностью, развиваемой двигателем при постоянном и переменном характере нагрузки, названа в работе [1] недоиспользованной мощностью. При номинальном режиме работы двигателя она будет равна:

N_д=М_нω_н-М_н,                                 (6.1)

где ω_н и  — угловая скорость вала двигателя при его загрузке номинальным постоянным и переменным крутящим моментами.

Выражение (6.1) показывает, что вследствие нелинейности регуляторной характеристики и нагружения переменным моментом сопротивления двигатель не может развить, как при нагружении постоянным моментом, номинальную мощность, указанную в паспорте.

Методика расчетного определения "расслоения" регуляторной характеристики (т. е' на рис. 6.4) и среднего за опыт значения  угловой скорости коленчатого вала двигателя состоит в следующем. Исходим из того, что вследствие нелинейности регуляторной характеристики среднее значение угловой скорости коленчатого вала двигателя, определенное как среднее арифметическое между максимальной и минимальной угловой скоростью ω₁ и ω₂, не будет равно  за один период колебаний. Поэтому среднюю за опыт угловую скорость коленчатого вала двигателя следует определять как среднее арифметическое ее текущих значений. А для этого необходимо знать текущие значения крутящего момента М_к при заданном шаге квантования по времени Δt. При допущении, что нагрузка изменяется по гармоническому закону с амплитудой ΔМ_к относительно среднего значения , их можно найти по известной зависимости [3]

М_к=+ΔМ_сsin(f_аt+θ_К),                     (6.2)

где f_а=2π/Т – угловая частота колебаний момента сопротивления; ΔМ_с - амплитуда колебаний момента сопротивления; θ_К — начальная фаза гармонических колебаний нагрузки;  - среднее значение момента сопротивления на валу двигателя.

Для каждого полученного текущего значения крутящего момента М_к находятся текущие значения угловой скорости коленчатого вала ω_д через детерминированную функциональную зависимостью ω_д=f(М_к), описывающую статическую регуляторную характеристику двигателя. Текущие значения угловой скорости коленчатого вала при колебаниях нагрузки, как было указано выше, соответствуют текущим значениям крутящего момента строго по закону регуляторной характеристики (т. е. значения М_к и ω_д в любой момент времени соответствуют одной точке, всегда расположенной на кривой, выражающей статическую зависимость между этими параметрами).

Далее по текущим значениям угловой скорости вычисляют их среднее значение, которое и будет средним за опыт. При пересечении линии, проведенной параллельно оси абсцисс через т. , с линией, проведенной параллельно оси ординат через точку , получим точку "расслоения" регуляторной характеристики (т. е' на рис. 6.4).

Недоиспользованную мощность аналогично можно вычислить для любой загрузки двигателя по крутящему моменту.

Некоторые авторы снижение показателей двигателя из-за нелинейности регуляторной характеристики оценивают с помощью коэффициента использования крутящего момента двигателя. Однако такой подход недостаточно корректен по следующим причинам. Крутящий момент двигателя поддерживается регулятором в соответствии с внешней нагрузкой. Поэтому среднее значение  зависит от нагрузки, а не от характеристики системы двигатель — регулятор. Предлагаемый коэффициент может быть даже больше единицы, и он характеризует по существу загрузку двигателя, но не степень использования его мощности при переменной нагрузке. При среднем значении крутящего момента, заданном внешним воздействием, использование мощности двигателя определяется только снижением среднего значения угловой скорости его коленчатого вала.