8. Практическое занятие №4 Расчет системы смазки двс

Порядок работы

Расчет проводится в соответствии с таблицей заданий по методике изложенной ниже ( параметры для примера расчета Ne -100 кВт, дизельный ДВС , радиатор- алюминиевый).

Расчет масляного насоса

Размеры масляного насоса определяют для режима работы двигателя на номинальной частоте вращения или при максимальном крутящем моменте. Производительность насоса определяют в основном количеством и величиной трущихся поверхностей двигателя, количеством прокачиваемого масла, необходимого для поддержания желаемого температурного режима деталей двигателя, и количеством масла, необходимого на перепуск. Определение производительности масляного насоса расчетным путем по числу пар трения недостаточно надежно. Поэтому количество циркулирующего в ДВС масла определяют на основании теплового баланса. Считается, что для современных двигателей теплота, отводимая системой смазки, составляет:

. ( 8.1)

где Q_Т – количество теплоты, подводимой в цилиндры двигателя, КДж/ч.

(8.2)

Где:

Ne – номинальная мощность двигателя;

η е – эффективный КПД.

Для бензиновых ДВС η _е = 0.25, для дизельных ДВС η е = 0.35.

Частота вращения бензиновых ДВС 50с^-1 (3000мин^-1), дизельных 41,7с^-1 (2500 мин^-1)

Таблица 8.1 Исходное задание

№	Ne , кВт	Тип двигателя	Материал радиатора
	80	Дизельный	Латунь
	85	Бензиновый	Алюминий
	90	Дизельный	Нержавеющая сталь
	95	Бензиновый	Латунь
	100	Дизельный	Алюминий
	105	Бензиновый	Нержавеющая сталь
	110	Дизельный	Латунь
	115	Бензиновый	Алюминий
	120	Дизельный	Нержавеющая сталь
	125	Бензиновый	Латунь
	80	Дизельный	Алюминий
	85	Бензиновый	Нержавеющая сталь
	90	Дизельный	Латунь
	95	Бензиновый	Алюминий
	100	Дизельный	Нержавеющая сталь
	105	Бензиновый	Латунь
	110	Дизельный	Алюминий
	115	Бензиновый	Нержавеющая сталь
	120	Дизельный	Латунь
	125	Бензиновый	Алюминий

О бъем циркулирующего в ДВС масла (м3/ч) определяется формулой:

(8.3)

м3/ч

где ρ_М – плотность моторного масла, ρМ = 880–900 кг/м3;

С_М – теплоемкость масла, СМ = 2 КДж/кгК;

Δt_M – нагрев масла, Δt_M = 10–15 К;

При работе двигателя часть масла расходуется из системы смазки (вследствие выгорания, утечек и др.). Поэтому для надежной работы в течение достаточно длительного времени и обеспечения требуемого запаса хода транспортного средства потребное количество масла в системе смазки м3/ч равно:

(8.4)

k– коэффициент запаса:

для бензиновых ДВС К = 1, для дизельных ДВС К = 2.5–3.

Упрощенно можно считать:

для карбюраторных ДВС .

Для дизельных ДВС .

Основные размеры масляного насоса определяют в предположении, что объем впадин между зубьями шестерен насоса равен объему самих зубьев. В этом случае объем масла (м3), поданный шестернями масляного насоса за один их оборот (рабочий объем насоса), равен:

, (8.5)

где D₀ – диаметр начальной окружности шестерни (см. рис. 8.1);

h – высота зуба;

b – ширина зуба;

ηH – коэффициент подачи насоса, для шестеренных насосов= 0.7–0.8.

При заданных величинах модуля зацепления m, числа зубьев z, частоты вращения шестерни насоса n значение диаметра начальной окружности шестерни выражается формулой:

.

Высота зуба шестерни:

_{Для современных двигателей Z- 14-20 m -2-5 принимаем Z =16 m=4}

Рис..8.1 Схема шестеренного насоса

Часовая производительность масляного насоса равна:

.

Из данной формулы определяется ширина зуба:

(8.6)

Сечения всасывающего и нагнетающего каналов определяют исходя из величины скорости циркулирующего в них масла: для всасывающего канала 0.3–0.6 м/сек, для нагнетающего канала 0.8–1.5 м/сек.

Задаемся рабочим давлением масла в системе P в MПа:

- в карбюраторных двигателях р = 0.3.. .0.5МПа;

- в дизельных двигателях р = 0,3.. .0,7МПа.

Принимаем р = 0,5 МПа

Принимается механический к.п.д. масляного насоса из диапазона значений η_MH = 0,85... 0,90. = 0.88

Мощность N_H в кВт, затрачиваемая на привод масляного насоса:

(8.7)

0,97 кВт

Расчет масляного радиатора

Количество теплоты, отводимого водой от радиатора, равно количеству теплоты Q_M в Дж/ с, отводимой маслом от двигателя, и принимается по данным расчета масляного насоса. Принимаются:

- толщина стенки радиатора δ в м, δ= 0,0001.. .0,0005=0,0003 м;

- коэффициент теплоотдачи от масла к стенкам радиатора а₁ в Вт/(м²• К):

для прямых гладких трубок a₁ = 100...500=400;

при наличии завихрителей в трубках a₁ = 800... 1400;

-коэффициент теплопроводности стенки радиатора λ_теп, Вт/(м² • К): для латуни и алюминиевых сплавов λ_теп =80... 125;

для нержавеющей стали λ_теп =10...20;

- коэффициент теплоотдачи от стенок радиатора к воде α₂ в Вт/(м² • К), а₂ = 2300...4100.

Коэффициент теплопередачи от масла к воде К_м в Вт/(м² • К)

(8.8)

Для прямых гладких трубок k=120-320, для трубок с завихрителем 800-1000

t_М – средняя температура масла в радиаторе;

,

где t_выхм – температура масла на выходе из радиатора

средняя температура масла должна быть в диапазоне 75-90 ^оС принимаем 85

Средняя температура воды в радиаторе Т_вод.ср в С:

,

средняя температура масла должна быть в диапазоне 70-85 ^оС принимаем 75

Величина поверхности охлаждения (м²) масляного радиатора

(8.9)

Шатунный подшипник

Расчет подшипников скольжения заключается в определении минимально допустимого смазочного слоя между валом и подшипником, при котором сохраняется надежное жидкостное трение. Расчет проводится на режиме максимальной (номинальной) мощности Принимаются следующие параметры:

- диаметр шатунной шейки d_шш в мм (из расчета шатуна но таблице 2.3 или для карбюраторных двигателей (0,56...0,70)D, для дизелей

d_шш= (0,64.. .0,75)D); принимаем 0,7*0,11=0,077 м

- среднее значение силы, действующей на шатунную шейку, R_шшср в Н (из практической работы №2);

- критическая толщина смазочного слоя h_кр в мм, h_Kp = 0,002...0,005 мм; ( 0,004мм)

- динамическая вязкость масла µ в Па с в зависимости от средней температуры смазочного слоя в подшипнике но таблице .1.

Таблица 8.2 - Зависимость динамической вязкости моторных масел от температуры

Температура, К	Динамическая вязкость масла µ в Па с
	Масла для бензиновых двигателей	Дизельные масла
383	0,004...0,012	0,005...0,009
373	0.005...0.014	0,007...0,012
363	0,006...0,020	0,009...0,017

Диаметральный зазор Δ в мм - разность между диаметрами подшипника и вала — ориентировочно определяется по формуле

мм (8.10)

=0,06 мм

где d_шшв мм.

Рабочая ширина шатунного вкладыша l _ШШ' в мм:

l _ШШ = (0,3... 0,8) d_шш

l _ШШ = 0,6 77=46 мм

Среднее удельное давление на поверхности шейки k_ш.ш.ср. МПа определяется по формуле.

Относительный зазор Χ=

=

Коэффициент с, учитывающий геометрию шатунной шейки:

Минимальная толщина смазочного слоя в подшипнике h_min в мм:

Коэффициент запаса надежности подшипника К. определенный по фор- муле

(8.13)

=2,4

должен быть не менее 2, т.е К > 2.

Содержание отчета

1. Цель работы

2. Схемы системы смазки

3. Результаты расчетов

4. Выводы

Контрольные вопросы

1. Назовите и опишите особенности работы различных систем смазки.

2. В чем конструктивные отличия систем смазки с мокрым и сухим картером.

3. Опишите конструкцию и принцип работы масляного насоса

4. Назначение и принцип работы редукционного клапана.

5. Назначение и особенности конструкции фильтра грубой очистки.

6. Назначение полнопоточной центрифуги

7. Назначение и особенности конструкции воздушно-масляного радиатора

8. Назначение и особенности конструкции водно-масляного радиатора

9. На основе чего определяют количество циркулирующего в ДВС масла?

10. Как отличаются коэффициенты теплопроводности можно принимать: для листовой латуни, алюминиевых сплавов и нержавеющей стали