Учебники 80372

Масло поступает в ротор через продольный и поперечный каналы в оси и, заполняя внутреннюю полость ротора, вытекает с большой скоростью из форсунки каналов. Под действием вытекающих струй масла ротор вращается с большим числом оборотов (около 6000 об/мин). Механические примеси отделяются от масла под действием на них центробежной силы, возникающей при вращении, и осаждаются на внутренних стенках ротора. В роторе установлен отражательный стакан, который направляет масло, выходящее из поперечных каналов оси, в нижнюю часть корпуса центрифуги, чем предотвращается смывание отложений со стенок ротора.

Из каналов очищенное масло сначала сливается в корпус фильтров, а затем в картер двигателя.

Основной поток масла (около 90%) из канала направляется к фильтру грубой очистки либо через масляный радиатор, либо помимо него. В последнем случае под давлением масла должен открыться перепускной клапан. Это происходит, если масло холодное и густое и ему легче преодолеть сопротивление пружины клапана, чем пройти через радиатор. Горячее и жидкое масло свободно протекает при закрытом клапане через радиатор и поступает к фильтру грубой очистки охлажденным.

Фильтр состоит из металлической ленты с выступами высотой 0,07 мм, благодаря которым при наматывании ленты на гофрированный стакан между витками образуются щели, через которые масло проходит, а механические примеси задерживаются. Из фильтра грубой очистки масло поступает в главную магистраль, а оттуда – к смазываемым поверхностям.

В корпусе фильтра установлены три клапана: редукционный – для перепуска масла в холодном двигателе по-

61

мимо масляного радиатора; перепускной – для перепуска масла в главную магистраль при засорении фильтра, а также нефильтрованного густого масла в начале работы непрогретого дизеля; сливной клапан – для удаления избыточного масла в картер.

Для нормальной работы двигателя температура масла в системе смазки должна быть в пределах 70 – 85° С. При нагревании масла выше 90° С вязкость масла значительно снижается, ухудшаются его смазочные свойства и повышается расход. Для охлаждения масла в жаркую погоду и при работе двигателя на больших нагрузках в системе смазки предусмотрен масляный радиатор, который помещают перед водяным радиатором, в результате чего он омывается воздухом, подаваемым вентилятором. Масляный радиатор имеет верхний и нижний коллекторы, сердцевину, подводящий и отводящий маслопроводы. Сердцевина состоит из трубок с припаянными к ним пластинами или трубок с навитой на них тонкой лентой.

У некоторых дизелей (Д-54А, СМД-14) нижний коллектор разделен на две или три отдельные секции поперечными перегородками. Масло, поднимаясь по одной части трубок к верхнему коллектору и опускаясь затем по другой части трубок в нижний коллектор, совершает петлеобразный путь. Удлинение пути масла в радиаторе повышает охлаждающую способность последнего.

Исходные данные: низшая теплота сгорания топлива HU = 42,44 кДж; часовой номинальный расход топлива GТ, кг/ч (табл. П.1); теплоёмкость масла сМ = 2,094 кДж/(кг·К); плотность масла ρМ = 900 кг/м3; температура нагрева масла в двигателе ТМ = 10 К; объёмный коэффициент подачи ηН = 0,8; модуль зацепления зуба m = 5 мм = = 0,005 м; высота зуба h = 2m = 10 мм = 0,01 м; число зубь-

62

Мощность, затрачиваемая на привод масляного насоса:

5.3. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

При выполнении работы используется плакаты, поясняющие устройство и работу системы смазки двигателя внутреннего сгорания.

5.3.1.Изучить устройство и принцип работы системы смазки двигателя.

5.3.2.Вычертить схематично систему смазки дизельного двигателя (см. рис. 5.1).

5.3.3.Вычертить схематично шестерёнчатый насос

(рис. 5.2).

5.3.4.Изучить схему фильтрации системы смазки двигателя (см. рис. 5.3).

5.3.5.Используя зависимости 5.1 – 5.10, рассчитать основные размеры шестерен масляного насоса дизеля по данным (табл. П.1) (маркудвигателя выдаёт преподаватель).

5.4. ФОРМА ОТЧЁТА

Работа № 5

5.4.1.Наименование работы.

5.4.2.Цель работы.

5.4.3.Привести эскиз система смазки дизельного двигателя.

5.4.4.Привести эскиз шестерёнчатого насоса.

5.4.5.Перечислить детали фильтров системы смазки.

5.4.6.Рассчитать основные размеры шестерен масляного насоса дизеля.

5.4.7.Выводы.

64

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Из каких основных узлов состоит система смазки дизельного двигателя?

2.Приведите виды систем смазки, требования к смазыванию деталей двигателя.

3.Приведите схему шестерёнчатого насоса, объясните принцип работы.

4.Объясните принцип фильтрации масла фильтрами дизеля.

5.Приведите расчётную формулу для определения циркуляционного расхода масла.

6.Приведите расчётную формулу для определения мощности, затрачиваемой на привод масляного насоса.

РАБОТА № 6

ИЗУЧЕНИЕПРИНЦИПАДЕЙСТВИЯ ИОБЩЕГОУСТРОЙСТВАСИСТЕМЫОХЛАЖДЕНИЯ

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

6.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение принципа действия и устройства системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания и расчёт поверхности охлаждения жидкостного радиатора дизеля.

6.2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Система охлаждения предназначена для поддержания оптимальной температуры стенок цилиндра и головки с целью получения наибольшей мощности, экономичности и

65

долговечности двигателя на всех режимах его работы. Данная система представляет собой комплекс устройств, предназначенных для принудительного отвода теплоты от деталей двигателя и передачи её в окружающую среду. Регулируемый отвод теплоты нужен для поддержания определённого температурного состояния деталей при различных режимах и условиях работы двигателя. В зависимости от того, с чей помощью происходит отвод теплоты, различают системы воздушного и жидкостного охлаждения.

При воздушном охлаждении (рис. 6.1) тепло от сте-

нок цилиндра и головки цилиндра передается воздуху. Для увеличения поверхности охлаждения цилиндры и головки цилиндров двигателя делают с ребрами, а воздух приводится в движение с помощью вентилятора, работающего от двигателя. Интенсивность воздушного охлаждения зависит от температуры и скорости охлаждающего воздуха, размеров и расположения ребер охлаждения относительно потока воздуха, направляемого системой отражателей.

Основными элементами системы охлаждения являются осевой вентилятор с направляющим аппаратом, направляющий кожух, отражатели, привод вентилятора, охлаждающие ребра цилиндров и головок двигателя.

Крыльчатка вентилятора при номинальных оборотах вала дизеля вращается со скоростью около 5000 об/мин. Воздух поступает к вентилятору через направляющий аппарат, а затем нагнетается под кожух (дефлектор). От кожуха воздушный поток с большой скоростью направленно подается к цилиндрам и головкам, проходит между ребрами и охлаждает нагретые узлы.

66

Рис. 6.1. Система воздушного охлаждения [8]:

1 – вентилятор; 2 – направляющий аппарат; 3 – кожух вентилятора; 4 – цилиндр; 5 – головка двигателя; 6 – средний отражатель; 7 – передний отражатель

Система воздушного охлаждения двигателя, по сравнению с системой жидкостного охлаждения, надежнее, проще и дешевле. Вес и габариты двигателя с воздушным охлаждением значительно меньше веса двигателя с жидкостным охлаждением.

В случае воздушного охлаждения достигается экономия цветных металлов, так как отпадает необходимость в изготовлении ряда узлов, например радиаторов.

К недостаткам системы воздушного охлаждения относятся неравномерное охлаждение деталей двигателя, по-

67

теря значительной части мощности (до 10 %) на привод вентилятора, повышенная температура узлов и деталей двигателя и др. По этим причинам на транспортнотехнологических машинах редко применяют двигатели с воздушным охлаждением.

В системах жидкостного охлаждения теплота от го-

рячих стенок цилиндров и их головок передается в охлаждающую жидкость, которая, циркулируя в системе, переносит теплоту в охладитель — радиатор, откуда она рассеивается в окружающую среду. Преимущества жидкостной системы: меньшая средняя температура деталей, благодаря чему увеличивается массовое наполнение цилиндров, а в карбюраторных двигателях снижается еще и требование к октановому числу топлива; меньший шум при работе двигателя; уменьшение габаритных размеров благодаря применению блочной конструкции; более легкий пуск в условиях низких температур. Недостатки жидкостных систем: возможность подтекания жидкости, большая вероятность переохлаждения двигателя и возможность замерзания системы зимой при использовании для охлаждения воды.

Системы жидкостного охлаждения состоят из рубашек охлаждения блока и головки цилиндров, радиатора, вентилятора, насоса, устройств для температурного регулирования двигателя, водораспределительных труб и каналов, соединительных патрубков сливных краников и других элементов. В зависимости от способа циркуляции жидкости системы охлаждения подразделяются на термосифонные, с принудительной циркуляцией жидкости и смешанные (комбинированные).

Термосифонная система охлаждения (рис. 6.2, а) состоит из рубашки охлаждения 1, радиатора 3 и вентилятора 4, приводимого от шкива 2. Циркуляция в этой системе

68

осуществляется за счет разницы плотности холодной и горячей жидкости. Термосифонное охлаждение малоэффективно, как показала практика, обеспечивает удовлетворительный теплоотвод только при большой вместимости системы и перепаде температур, достигающем 30°С.

Система с принудительной циркуляцией (рис. 6.2, б) отличается тем, что жидкость в ней перемещается принудительно насосом в нижнюю зону рубашки охлаждения блока, а затем проходит в рубашку головки блока цилиндра. Недостатком такой системы является то, что стенки камеры сгорания, которые нуждаются в интенсивном охлаждении, охлаждаются уже подогретой жидкостью.

Рис. 6.2. Схема жидкостных систем охлаждения [8]: а – термосифонная; б – с принудительной циркуляцией

жидкости; в – смешанная, или комбинированная; 1 – рубашка охлаждения; 2 – шкив; 3 – радиатор; 4 – вентилятор; 5 – насос

Смешанная, или комбинированная, система охлаждения (рис. 6.2, в) характеризуется тем, что жидкость подается насосом в верхнюю зону рубашки охлаждения цилин-

69

дров или непосредственно в полость рубашки головки блока. Цилиндры целиком или только нижняя их зона охлаждаются в этом случае методом естественной конвекции через протоки, которыми сообщаются между собой полости рубашки блока цилиндров и головок. В двигателях строительных и дорожных машин применяют системы смешанные или с принудительной циркуляцией жидкости.

Системы могут быть открытыми и закрытыми. В открытых системах внутренняя полость постоянно сообщается с атмосферой, поэтому охлаждающая жидкость свободно испаряется или вообще выбрасывается из радиатора при закипании, что приводит к повышенному ее расходу. В закрытых системах внутренняя полость изолирована от окружающей среды. При работе двигателя в них поддерживается небольшое избыточное давление, вследствие чего температура кипения воды повышается до 105—115°С, поэтому вероятность закипания ее при тяжелых условиях работы двигателя или работе при пониженном атмосферном давлении в высокогорных условиях резко уменьшается. Закрытые системы экономичнее открытых и широко распространены.

Схема закрытой системы охлаждения вихрекамерного дизеля СМД-14 (рис. 6.3) состоит из насоса, засасывающего охлаждающую жидкость через патрубок из нижнего бачка радиатора и подающего ее затем в распределительный канал блока цилиндров; рубашки головки блока цилиндров; вентилятора; отводной трубы; трубчатого радиатора с охлаждающими пластинами; дистанционного термометра. Ко всем гильзам цилиндров охлаждающая жидкость подается одновременно из канала через отверстия. Охлаждающая жидкость, поступающая из рубашки блока цилиндров в рубашку головки блока цилиндров, выходит через три отверстия в головке в отводную трубу, из которой затем

70