Российской Федерации Тверской государственный технический университет Кафедра «Механизация природообустройства и ремонт машин»

Скачать 346.68 Kb.

Название	Российской Федерации Тверской государственный технический университет Кафедра «Механизация природообустройства и ремонт машин»
страница	3/3
Тип	Методические указания

rykovodstvo.ru > Руководство ремонт > Методические указания

1 2 3

Количество отводимой теплоты Q_В зависит от ряда конструктивных факторов, таких как степень сжатия ε, отношение S/D, а также частоты вращения n и от условий эксплуатации (состав смеси, угла опережения зажигания и угла опережения впрыска топлива).

3. 3. Расчётная производительность насоса

Жидкостный насос служит для обеспечения непрерывной циркуляции жидкости в системе охлаждения. В автомобильных и тракторных двигателях наибольшее применение получили центробежные насосы с односторонним подводом жидкости.

Расчетная производительность насоса (м³/с) определяется с учетом утечек жидкости из нагнетательной полости во всасывающую:

,

где η_Н = 0,8 … 0,9 – коэффициент подачи.
3. 4. Определение основных размеров насоса

Входное отверстие насоса должно обеспечить подвод расчетного количества жидкости. Это достигается при выполнении условия

,

где с₁ = 1 … 2 – скорость жидкости на входе, м/с;

r₁ и r₀ – радиус входного отверстия и ступицы крыльчатки, м.

Из равенства определяют радиус входного отверстия крыльчатки:

.

Окружная скорость схода жидкости

,

где α₂ и β₂ – углы между направлениями скоростей с₂, u₂ и w₂ (рис.);

р_Ж = (5 … 15)·10⁴ – напор, создаваемый насосом, Па;

η_h = 0,6 … 0,7 – гидравлический кпд.

При построении профиля лопатки крыльчатки принимают угол α₂ = 8 … 12°, а угол β₂ =12 … 50°. С увеличением β₂ растет напор, создаваемый насосом, поэтому иногда этот угол берут равным 90° (радиальные лопатки). Однако увеличение β₂ приводит к уменьшению кпд насоса.

Радиус крыльчатки на выходе, м:

,

где n_В.Н – частота вращения крыльчатки в минуту;

ω_В.Н – угловая скорость крыльчатки жидкостного насоса.

Окружная скорость (м/с) определяется из равенства

.

Е

сли угол α₁ между скоростями с₁ и u₁ равен 90°, то угол β₁ находится из соотношения:

tgβ₁ = c₁/u₁ .

Ширина лопатки на входе b₁ и на выходе b₂ (рис. а) определяется из выражений

где z = 3 … 8 – число лопаток на крыльчатке;

δ₁ и δ₂ – толщина лопатки у входа и выхода, м, δ₁ = δ₂ = 0,003 м;

с_r – начальная скорость схода, м/с:

Ширина лопаток на входе для крыльчаток жидкостного насоса изменяется в пределах b₁ = 0,010 … 0,035 м, а на выходе - b₂ = 0,004 … 0,025м.

Построение профиля лопатки насоса (рис. б) заключается в следующем. Из центра О радиусом r₂ проводят внешнюю окружность и радиусом r₁ – внутреннюю. На внешней окружности в произвольной точке В строят угол β₂. От диаметра, проходящего через точку В, откладывают угол β = β₁ + β₂. Одна из сторон этого угла пересекает внутреннюю окружность в точке К. Через точки В и К проводят линию ВК до вторичного пересечения с внутренней окружностью (точка А). Из точки L, которая является серединой отрезка АВ, восставляют перпендикуляр до пересечения его с линией BE в точке Е. Из точки Е через точки А и В проводят дугу, представляющую собой искомое очертание лопатки.

Мощность, потребляемая жидкостным насосом:

,

где η_M = 0,7 … 0,9 – механический кпд жидкостного насоса.

p_ж – напор, создаваемый насосом, принимают для дизельного двигателя p_ж = 80000 Па, для карбюраторного двигателя p_ж = 120000 Па.

Величина N_В.Н составляет 0,5 … 1,0 % от номинальной мощности двигателя.
3. 5. Жидкостный радиатор

Радиатор представляет собой теплообменный аппарат для воздушного охлаждения жидкости, поступающей от нагретых деталей двигателя.

Расчет радиатора состоит в определении поверхности охлаждения, необходимой для передачи теплоты от жидкости к окружающему воздуху. Размеры радиатора подбирают в соответствии с компоновкой машины и целесообразными затратами мощности на привод вентилятора таким образом, чтобы обеспечить нормальное тепловое состояние двигателя. Коэффициент теплоотдачи радиатора зависит от типа охлаждающей решетки, технологии изготовления, скоростей жидкости и воздуха и степени загрязнения радиатора.

В радиаторе тепло Q_В передается от жидкости к охлаждающему воздуху, т.е. Q_В = Q_ВОЗД .

Поверхность охлаждения радиатора (м²)

,

где Q_ВОЗД – количество теплоты, отводимой жидкостью, Дж/с;

К – коэффициент теплопередачи радиатора, Вт/(м²·К), для легковых автомобилей 140 … 180 Вт/(м²·К), для грузовых автомобилей и тракторов 80 … 100 Вт/(м²·К);

Т_Ж.СР – средняя температура жидкости в радиаторе, К:

;

Т_{ВОЗД.СР} – средняя температура воздуха, проходящего через радиатор, К:

.

При принудительной циркуляции жидкости в системе температурный перепад ΔТ_Ж = 6 … 12 К. Оптимальное значение температуры Т_Ж.ВХ , которая характеризует температурный режим системы жидкостного охлаждения, принимается в интервале 353 … 368 К. Для автомобильных и тракторных двигателей Т_Ж.СР = 358 … 365 К.

Температурный перепад воздуха ΔТ_ВОЗД в решетке радиатора составляет 20 … 30 К. Температура перед радиатором Т_{ВОЗД.ВХ} принимается равной 313 К. Средняя температура охлаждающего воздуха, проходящего через радиатор Т_{ВОЗД.СР} = 323 … 328 К.
3. 6. Расчёт системы воздушного охлаждения

При воздушном охлаждении двигателя, площадь наружных поверхностей цилиндров и их головок недостаточна для поддержания нормального теплового состояния этих деталей. Поэтому поверхности охлаждения искусственно увеличивают путём оребрения.

Для повышения интенсивности теплопередачи охлаждающий воздух должен протекать с достаточной скоростью и равномерно омывать поверхности цилиндров. Для этого поток воздуха направляют по каналам, образуемым направляющими устройствами – дефлекторами.

В первую очередь охлаждающий воздух попадает в зону перемычки между гнёздами клапанов, к свечам зажигания (в карбюраторном двигателе) или к форсункам (в дизелях).

Расчёт системы воздушного охлаждения сводится к определению параметров оребрения и параметров вентилятора. За расчётный режим работы двигателя принимают режим максимальной мощности, при котором теплоотдача о стенки достигает максимума.

Общее количество теплоты, (Дж/с), которое необходимо отвести от двигателя через оребрение цилиндра и головки:

,

где В – коэффициент, определяющий долю теплоты, передаваемой площадью поверхности оребрения, для дизелей В = 0,25 – 0,30, для карбюраторных двигателей В = 0,28 – 0,33;

N_e – эффективная мощность, кВт;

g_e – эффективный удельный расход топлива, кг/кВт·ч;

Q_H – удельная низшая теплота сгорания топлива, Дж/кг.

Количество охлаждающего воздуха, подаваемого вентилятором:

,

где Т_{ВОЗД.ВХ} и Т_{ВОЗД.ВЫХ} – температура воздуха, входящего в межрёберное пространство и выходящего из него. Т_{ВОЗД.ВХ} = 293 К, Т_{ВОЗД.ВХ} = 353 … 373 К;

ρ_ВОЗД – плотность воздуха при средней его температуре в радиаторе, кг/м³, можно принять для дизелей ρ_ВОЗД = 1,065 кг/м³, для карбюраторных двигателей ρ_ВОЗД = 1,07 кг/м³;

с_ВОЗД_.. - средняя теплоемкость воздуха, с_ВОЗД_.. = 1000 Дж/(кг·К).

Площадь поверхности оребрения для головки и цилиндра рассчитывают отдельно. Принимают, что от головки цилиндра отводится 45 … 75 %, а от цилиндра 25 … 55 % общего количества отводимой от двигателя теплоты.

Для дизелей Q_Г = (0,45 … 0,75) Q_ОБЩ ,

Q_Ц = (0,25 … 0,55) Q_ОБЩ .

Для карбюраторных двигателей Q_Г = (0,45 … 0,60) Q_ОБЩ ,

Q_Ц = (0,40 … 0,55) Q_ОБЩ .

Площадь поверхности охлаждения рёбер цилиндра и головки цилиндров, м²:

,

где К_В – коэффициент теплоотдачи поверхности оребрения, Вт/м²К,

,

Т_Ц – средняя температура у оснований рёбер цилиндра, К;

Т_Г – средняя температура у оснований рёбер головки цилиндра, К;

Т_{ВОЗД.ВХ} – средняя температура воздуха в межрёберном пространстве, К;

Т_СР – среднее арифметическое значение температур ребра и обдуваемого воздуха, К;

По опытным данным средняя температура у основания ребер цилиндров, К:

для рёбер из алюминиевых сплавов - Т_Ц = 403 … 423 К, Т_Г = 423 … 473 К,

для рёбер из чугуна - Т_Ц = 403 … 453 К, Т_Г = 433 … 503 К,

υ – скорость воздуха в межрёберном пространстве, м/с.

Средняя скорость воздуха в межрёберном пространстве цилиндра и его головки принимают равной υ = 20 … 50 м/с при диаметре D = 75 … 125 мм и υ = 50 … 60 м/с при D = 125 … 150 мм.

В автотракторных двигателях высоту рёбер цилиндра по окружности выполняют неодинаковой: меньшая в направлении продольной и большая в направлении поперечной оси двигателя, что позволяет уменьшить его длину и массу.
3. 7. Расчёт вентилятора

Вентилятор служит для создания направленного воздушного потока, обеспечивающего отвод теплоты от радиатора.

Производительность вентилятора (м³/с):

,

где Q_ОБЩ – количество теплоты, отводимое от радиатора охлаждающим воздухом, Дж/с;

ΔТ_ВОЗД – температурный перепад воздуха в радиаторе, К.

Для подбора вентилятора кроме его производительности необходимо знать аэродинамическое сопротивление воздушной среды. В рассматриваемой системе оно складывается из сопротивлений, вызываемых потерями на трение и местными потерями. Для автомобильных и тракторных двигателей сопротивление воздушного тракта принимается Δр_ТР = 600 … 1000 Па.

По заданной производительности вентилятора и величине Δр_ТР находят потребляемую вентилятором мощность и его основные размеры.

Мощность (кВт), затрачиваемая на привод вентилятора:

,

где η_В – кпд вентилятора (для осевых клепаных вентиляторов η_В = 0,32 … 0,40, а для литых η_В = 0,55 … 0,65).

Фронтовая площадь решетки радиатора, м², оформляемая в виде квадрата:

,

где ω_ВОЗД - скорость воздуха перед фронтом радиатора без учета скорости движения автомобиля или трактора, м/с, ω_ВОЗД = 6 … 24 м/с.

Диаметр вентилятора, м:

.

Частоту вращения вентилятора n_ВЕНТ принимают, исходя из предельного значения окружной скорости u = 70 … 100 м/с.

Окружная скорость зависит от напора вентилятора и его конструкции:

,

где ψ_Л – коэффициент, зависящий от формы лопастей (для плоских лопастей ψ_Л = 2,8 … 3,5, для криволинейных ψ_Л = 2,2 … 2,9);

ρ_ВОЗД. = 1,29 – плотность воздуха, определяемая по средним параметрам, кг/м3.

Частота вращения вентилятора (мин^-1) при известной окружной скорости:

.

Библиографический список:

Гуревич А.М. Тракторы и автомобили. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Колос, 1983. – 336с.
Конструкция тракторов и автомобилей /А.М. Гуревич, А.К. Болотов, В.И. Судницин. – М.: Агропромиздат, 1989. – 368с.
Сергеев В.П. Автотракторный транспорт: Учебник для вузов. – М.: Высш. шк., 1984. – 304с.
Расчёт автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пособие для вузов. /А.И. Колчин, В.П. Демидов – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2002. – 496с.
Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчёт автотракторных двигателей. – М.: Колос, 1984. – 335с.
Тракторы ДТ-75, ДТ-75Б, ДТ-75К /М.А. Шаров, А.А. Дивинский, Н.П. Харченко и др. – М.: Колос, 1978. – 375с.
Семёнов В.М. Трактор. М.: Колос, 1978. – 256с.
Тракторы и автомобили /Под ред. В.А Скотникова. – М.: Агропомиздат, 1985. – 440с.
Трактор Т-150. Техническое описание и инструкция по эксплуатации /Под ред. С.Л. Абдулы, И.А. Коваля. – Харьков: Прапор, 1986. – 347с.
Тракторы Т-150К, Т-157, Т-158. Техническое описание и инструкция по эксплуатации /Под ред. С.Л. Абдулы, И.А. Коваля. – 3-е перераб. и доп. – Харьков: Прапор, 1986. – 347с.
Тракторы МТЗ-80 и МТЗ-82 /И.П. Ксеневич, С.Л. Степанюк и др.; Под общ. ред. И.П. Ксеневича. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Колос, 1983. – 254с.
Автомобиль КамАЗ. Руководство по техническому обслуживанию и ремонту /Под ред. В.Н. Баруна. – М.: ГОСНИТИ, 1985. – 640с.

Приложение

Технические характеристики карбюраторных и дизельных

двигателей

Модель двигателя	Тип двигателя	Номи-нальная мощно-сть, N_e, кВт	Частота вра-щения колен. вала, n, мин^-1	Число и расположение цилиндров	Степень сжатия	Минимальный удель-ный расход топлива, g_e, г/кВт·ч
1	2	3	4	5	6	7
ВАЗ-2101	карбюраторный	47,1	5600	4-Р	8,5	313
ВАЗ-2102		58,7	5600	4-Р	8,5	313
ВАЗ-21021		63,7	5600	4-Р	8,5	313
ВАЗ-21023		71,1	5600	4-Р	8,5	313
ВАЗ-2107		55,6	5600	4-Р	8,5	313
УМЗ-451		52,8	4000	4-Р	6,7	341
ГАЗ-52-04		55,1	2600	6-Р	6,7	341
Иж-21251		58,7	5800	4-Р	8,8	307
ГАЗ-24-01		62,3	4500	4-Р	6,7	307
ЗМЗ-53		84,4	3200	8-V	6.7	313
ЗИЛ-375		132.0	3200	8-V	6.5	320
ЗИЛ-130		170	3600	8-V	6.5	240
ЗМЗ-4022		77,2	4750	4-Р	8,0	306
МеМЗ-968А		33,1	4200	4-V	7,2	333
МЗМА-412		55,2	5800	4-Р	8,8	306
Д-240	дизельный	56	2200	4-Р	16,0	240
Д-240Т		73,6	2600	4-Р	16,0	240
А-41Т		93,4	1750	4-Р	16,5	238
СМД-14		55,1	1700	4-Р	17	238
А-41		66,2	1750	4-Р	16,5	251,3
1	2	3	4	5	6	7
СМД-66	дизельный	129	1900	6-V	15	238
А-01		80,9	1600	6-Р	16,5	251
Д-120		23.5	2000	2-P	16.5	238
Д-145Т		62.5	2200	4-P	16.5	231
Д-144		46	2200	4-Р	16,5	235
Д-241Л		51,5	2100	4-Р	16,5	240
Д-108		79,4	1070	4-Р	14	250
Д-245.12		80	2400	4-Р	15,1	245
Д-160		117,6	1250	4-Р	14	256
СМД-60		116,2	2000	6-V	15	238
СМД-62		121,3	2100	6-V	15	238
СМД-63М		159	2100	6-V	15	238
ЯМЗ-238 НБ		161,8	1700	8-V	16.5	238
ЯМЗ-240		264.8	2100	12-V	16.5	238
Д-245.12		80	2400	4-Р	15,1	245
ЯМЗ-236		132,4	2100	6-V	16.5	238
ЯМЗ-238		176.5	2100	8-V	16.5	238
КамАЗ-740		154,4	2600	8-V	17	224

РАСЧЁТ СИСТЕМ ДВИГАТЕЛЯ

Методические указания к выполнению курсового проекта,

курсовой работе, расчетно-графической и контрольной работ

по дисциплине «Тракторы и автомобили» и «Транспортные и базовые машины»

для специальностей 171100 - МОП, 230100 - ЭОМ и 551400 - НТС

Составители: В.Е. Харламов, И.К. Морозихина, К.С. Крылов

Редактор Т.С. Синицына

Технический редактор Г.В. Комарова

Подписано в печать

Формат 64х84/16

Физ. печ. л.

Тираж 100 экз.

Усл. печ. л.

Заказ №

Бумага писчая

Уч.-изд. л.

Цена

Тверь. Издательство ТГТУ