Глава 4. Расчет систем двигателя

Должны быть выполнены расчеты смазочной системы и системы охлаждения, а также даны схемы и описание этих систем и систе­мы питания. Должны быть начерчены упрощенные схемы систем (по прототипу), отражающие принцип действия и особенности устройст­ва рассматриваемой системы. Желательно выполнение схем с приня­тыми обозначениями на миллиметровой бумаге по размеру листов записки.

4.1. Расчет смазочной системы

Расчетом последовательно определяются:

1. Емкость системы определяется по выражению:

, л

где V_уд - удельная емкость системы, принимаемая по прототипу или аналогичному двигателю, л/кВт;

N_н - номинальная (максимальная - для карбюраторного двига­теля) мощность двигателя, кВт.

Величина емкости смазочной системы основных автомобильных и тракторных двигателей приведена в табл.13.

2. Циркуляционный расход масла

, м³/с

где Q_м= (0.015...0,030) Q₀ =(0,015...0,030) , кДж/с- количество тепла, отводимого маслом;

Q_н - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;

Q_т - часовой расход топлива, кг/ч;

- плотность масла, = 900 кг/м³;

=10...15°С - подогрев масла в двигателе;

C_м = 2,094 кДж/кг С - средняя теплоемкость масла.

Для стабилизации давления в системе на случай износа шесте­рен, увеличения зазоров в подшипниках, перепуска масла и т.п. действительную производительность насоса принимают в 2...3 раза больше циркуляционного расходаV_g = (2...3)V_ц, м/с.

3. Расчетная производительность насоса и выбор конструктивных характеристик шестеренчатого насоса.

Расчетная производительность насоса с учетов объемного коэффициента подачи η_н будет:

, м³/с

При расчете масляного насоса принимают, что объем зуба шес­терен равен объему впадины между зубьями и потому объем масла, подаваемого двумя шестернями за 1 оборот, будет:

, м³/ об

где h=2m - высота зуба шестерен, м;

D=zm - диаметр начальной окружности шестерен, м.

Поэтому расчетная производительность насоса может быть вы­ражена формулой:

, м³/с

где z - число зубьев шестерен насоса, z = 6...12;

m - модуль зацепления, принимаемый от 3 до 6 мм (подстав­ляется в формулу в метрах);

в - длина зуба, м;

- число оборотов шестерен насоса, мин^-1;

U_н - окружная скорость на внешнем диаметре шестерен, при­нимаемая не более 6...8 м/с;

D=D₀+2m=m(z+2) - диаметр внешней окружности шестерен, м:

Задаваясь значениями m, z и U_н, из уравнения V_р оп­ределяют длину зуба в:

, м

Обычно длина зуба в = 25... 40 мм.

4. Мощность, затрачиваемая на привод насоса:

, кВт

где P_н - рабочее давление, создаваемое насосом в системе смазки, Па. В карбюраторных двигателях P_н=300000...500000 Па, в дизелях P_н = 300000...700000 Па.

5. Площадь поверхности охлаждения радиатора (теплоотдающая поверхность):

,

где Q_н - количество тепла отводимого маслом, Дж/с;

к - коэффициент теплопередачи, Вт/м² °С.

По опытным данным к=35...70 Вт/м² °С.

t_{м ср} - средняя температура масла в радиаторе, равная 80...90°С;

t_{воз ср} - средняя температура воздуха в радиаторе, принимаемая 30...40°С при установке радиатора перед водяным радиатором и 40...60°С при установке после водяного радиатора.

Учитывая оребрение, площадь внутренней поверхности трубок радиатора принимается:

, м²