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

Расчет системы охлаждения

Система охлаждения принимается такой же, как у заданного прототипа двигателя. Исходной величиной для расчета системы охлаждения является количество тепла, которое необходимо отвес­ти в окружающую среду.

Расчетом определяются:

1. Количество отводимого тепла:

, кДж/кг

где q_охл - относительное количество тепла, отводимое системой охлаждения;

Q_н·G_т - количество тепла, выделяющегося при полном сгорании топлива на номинальном режиме работы двигателя, кДж/ч;

G_т - часовой расход топлива, кг/ч;

Q_н - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг.

По статистическим данным относительное количество отводимо­го тепла q_охл составляет для карбюраторных двигателей 0,2...0,3, для дизелей 0,18...0,25. Меньшие значения имеют быстроход­ные двигатели большой мощности и дизели с наддувом.

2. Циркуляционный расход охлаждающей жидкости:

, м³/ч

где - плотность охлаждающей жидкости, принимаемая для воды и этиленгликолевых смесей =10³ кг/м³;

C_ж - удельная массовая теплоемкость жидкости, принимае­мая для воды 4,187 кДж/кг с, для этиленгликолевых смесей 2,093 кДж/кг с;

t_{ж вых}, t_{ж вх} - соответственно, температура охлаждающей жидкости на выходе и входе в двигатель, °С;

- перепад температуры охлаждающей жидкости в двигате­ле (радиаторе), принимаемый в расчетах от 0 до 12 °С.

 

3. Расчетная производительность насоса и мощность на его привод:

, м³/с

где = 0,8...0.9 коэффициент подачи насоса

, кВт

где - напор, создаваемый насосом, Па.

Для выполненных конструкций насосов напор находится в пределах от 50000...120000 Па и зависит от гидравлических сопротивлений системы охлаждения;

= 0,7...0,9 - механический КПД привода насоса.

Емкость системы охлаждения

По опытным данным емкости системы охлаждения составляет в литрах:

- для двигателей легковых автомобилей

V=(0,13...0,33) N_н;

- для двигателей грузовых автомобилей

V=(0,2...0,35) N_н;

- для двигателей тракторов

V=(0,6...1,2) N_н.

Здесь N_н - номинальная мощность двигателя, кВт.

Емкость системы охлаждения некоторых двигателей приведена в табл.13.

Таблица 13.