Промышленный лизинг Промышленный лизинг  Методички 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 [ 60 ] 61 62 63 64

Механический к. п. д. масляного насоса т)м.и = 0,87. Мощность, затрачиваемая на привод масляного насоса:

Лн = VpP/C-iM.H • 10*) = 0,00071 . 40 • 10*/(0,87 • = 0,326 кВт.

Основные размеры шестерен масляного на- coca дизеля. Общее количество тепла, выделяемого топливом! в течение 1 с, определяется по данным теплового расчета (см. § 18)* Qo = 604,3 кДж/с. 1

Количество тепла, отводимого маслом от двигателя:

Q„ = 0,026Qo = 0,026 • 604,3 = 15,7 кДж/с.

Теплоемкость масла = 2,094 кДж/(кг • К).

Плотность масла рм = 900 кг/м.

Температура нагрева масла в двигателе АТ„== 10 К. . Циркуляционный расход масла

Vn == Qm/(Pm Cm ДТм) = 15,7/(900 . 2,094 • 10) = 0.000833 м»/с.

Циркуляционный расход с учетом стабилизации давления масла! в системе I

V == 2Уц = 2 . 0,000833 = 0,001666 uVc

Объемный коэффициент подачи 0,8. Расчетная производительность насоса

Vp = К7т]н = 0,001666/0,8 = 0.00208 mVc.

Модуль зацепления зуба m = 5 мм = 0,005 м. Высота зуба А = 2 m = 2 • 5 = 10 мм = 0,01 м. Число зубьев шестерни г = 8. Диаметр начальной окружности шестерни

Do = 2/п = 8 • 5 = 40 мм = 0,04 м. Диаметр внешней окружности шестерни

D = m (г + 2) = 5 (8 + 2) = 50 мм = 0,05 мм. Окружная скорость на внешнем диаметре шестерни u - 8 м/с. Частота вращения шестерни (насоса)

«я = ueO/iD) == 8 • 60/(3,14 0,05) = 3060 об/мин. Длина зуба шестерни

60V,

60 0,00208

wiZ" 2 - 3,14 - 0,0052. 8 - 3060

= 0,026 м.

Рабочее давление масла в системе р = 5 • Механический к. п. д. масляного насоса Т1„.и - и,»У. Мощность, затрачиваемая на привод масляного насоса.

Nn = Vpp/(ri„.„ • 10) = 0,00208 . 5 • 10/(0,89 • 10) = 1.17 кВт.


§ 77. ЦЕНТРИФУГА

Масляная центрифуга (рис. 132) представляет собой центробежный фильтр тонкой очистки масла от механических примесей

В автомобильных и тракторных двигателях наибольшее распространение получили двухсопловые центрифуги с гидрореактивным приводом. Действие этого привода основано на использовании реакции струй масла, вытекающих из сопел.

Отличаясь простотой устройства и гт+п

обслуживания при эксилуатации, центрифуги с гидрореактивным приводом обеспечивают высокие угловые скорости вращения ротора и, следовательно, качественную очистку масла.

Расчет центрифуги заключается в определении необходимого давления масла перед центрифугой и частоты вращения ее ротора. В современных центрифугах подача масла под давлением 0.25-0.6 МПа обеспечивает вращение ротора со скоростью 5000- 8000 об/мин.

Реактивная сила струи масла (Н), вытекающего из одного сопла при установившемся режиме вращения ротора (п = const), определяется на основании теоремы импульсов сил:

Рис. 132. Схема центрифуги

(470)

где Рм - плотность масла, кг/м; Vp.„ - количество масла, проходящего через сопла центрифуги, м*/с; е - коэффициент сжатия струи масла, вытекающего из сопла; f с - площадь отверстия сопла м*-п -частота вращения ротора, об/мин; R - расстояние от оси сопла до оси вращения ротора, м.

Коэффициент сжатия струи масла Изменяется в пределах е == о 9--+ 1,1 и для наиболее распространенных форм сопел равен 0 9*

Крутящий момент (Н • м), создаваемый двумя соплами:

Мкр = 2PR.

При установившемся вращении ротора крутящий момент М уравновешивается моментом сопротивления:

/Икр =/И с- 472)

Величина зависит в основном от силы трения в подшипниках и от частоты вращения ротора:

Мс = а + Ьп,



где а - момент сопротивления в начале вращения ротора, Н b - скорость нарастания момента сопротивления (Н . м)/(об/минУ1 По oHbiTHbjM данным а = (5 ч- 20) 10"* Н • м; 6 = (О оз-i. О 10WI Х10-* (Н . м)/(об/мин). "1

Из уравнения (472) после подстановки значений Мкр и Af с можнс! определить зависимость частоты вращения ротора от основных ков структивных и гидравлических параметров центрифуги

(474)

Качественная очистка масла достигается при п=4500 -f-6500 об/ми1ь! Расход масла (м*/с) через два сопла

Ур.„ = 2а/=оУ2р/Рм.

(4751

где а = 0,78 ч-0,86 - коэффициент расхода масла через сопле fo - площадь сопла, м"; р - давление масла перед соплом, Па Pj, - плотность масла, кг/м*.

Входящая в уравнение (475) величина р может быть представлен* в виде следующей зависимости:

p = Pi(l-4) +

(47€

где pi - давление масла на входе в центрифугу. Па; Ф - коэффи-j циент гидравлических потерь (для полнопоточных центрифуг = = 0,2 4-0,5, а для неполнопоточных ¥ = 0,1ч-0,2); Го - радиус оси ротора, м.

Используя выражение (475), из уравнения (476) можно определить!

(477

Основные данные центрифуги с гидрореактивным приводом дл« некоторых современных двигателей приведены в табл. 74.

Таблица 74

Наименование

Производительность

.ц.. да/с ......

Частота вращения л, об/мин ..........

Диаметр ротора dp, мм .

Диаметр оси do, мм . . .

Расстояние между соплами D, мм .........

Марка двигателя

ЗИЛ-130

Д-20

СМД-14 .

ЯМЗ-240

0,125

0,117

0.13

0.167

5000

6000 •

6000

6000

15.25

16,8

16,8

16,0

Модность (кВт), затрачиваемая на привод центрифуги: "РнУр.ц/?" (yp j У

30-103 [ 2tFc 30 ) •

Расчет центрифуги. Произвести расчет двухсопловой неполнопо-точной центрифуги с гидрореактивным приводом для дизеля.

Циркуляционный расход масла в системе определяется по формуле (466) или принимается по данным примера (см. §76) Уц = 0,000833 м*/с.

Неполнопоточность центрифуги принимается равной 20%.

Производительность центрифуги

Ур.ц = 0,2V„ = 0,2 • 0,000833 = 0.000167 м/с.

Плотность масла рц = 900 кг/м*. Коэффициент сжатия струи масла е= 1,0. Диаметр сопла центрифуги dc = 2 мм = 0,002 м. Площадь отверстия сопла (

f о = dVi = 3,14 - 0,002V4 = 3,14 • 10"* м».

Расстояние от оси сопла до оси вращения ротора R = iO мм = = 0,04 м.

Момент сопротивления в начале вращения ротора 0=1- 10" Н-м. Скорость нарастания момента сопротивления b - & • 10"* (Н • м)/ /(об/мин).

Частота вращения ротора центрифуги в минуту

Р«1 „

900 (1.67 - 10-«)2-0,04 2 - 1,0 - 3,14 - Ю""

- 1 - 10-3

б-Ю"» + = 5080 об/мин.

3,14 - 900 - 0,000167 • 0,042 30

Радиус оси ротора Го = 8 мм = 0.008 м. Коэффициент расхода масла через сопло а = 0,82. Коэффициент гидравлических потерь W = 0.15. Давление масла перед центрифугой

Р) =Рм

SaFl (1 - W)

= 900

(1.67 • 10-)2 - 4 (0.042-0.0082). 0.822 (3.14 10-)2

8- 0.822(3.14- 10-«)2 (1-0.15)

= 0,33 . 10« Па = 0,33 МПа.



§ 78. МАСЛЯНЫЙ РАДИАТОР

Масляный радиатор представляет собой теплообменный аппарат для охлаждения масла, циркулирующего в системе двигателя. Различают два типа радиаторов: воздушно-масляные с воздушным охлаждением и водо-масляные - с водяным охлаждением. Ниже приводится расчет водо-масляного радиатора.

Количество тепла, отводимого водой от радиатора:

(?„=Л:м/м(7м.ар-7вод.ср) Дж/с, (479)

Где Км - коэффициент теплопередачи от масла к воде, Вт/(м • К);

поверхность охлаждения водо-масляного радиатора, м*; Т.ср- средняя температура масла в радиаторе. К; Твод.ср-средняя температура воды в радиаторе, К.

Коэффициент теплопередачи от масла к воде [Вт/См" • KJJ

Л:„ =-!-, (480)

" 1/«, + 8/Хте„+1/«.

Рде а, - коэффициент теплоотдачи от масла к стенкам радиатора, Вт/(м • К); 8 - толщина стенки радиатора, м; Хеп ~ коэффициент теплопроводности стенки, Вт/(м • К); «2 - коэффициент теплоотдачи от стенок радиатора к воде, Вт/(м - К).

С увеличением oj, Хтеп. «2 и уменьшением 8 величина Км возрастает. Вследствие трудности аналитического определения величин а,. Ken и «2 их значения принимаются по опытным данным.

Величина а, зависит в основном от скорости движения масла. Для прямых гладких трубок при ш„ = 0,1 Чг 0,5 м/с коэффициент ai= 100- 500 Вт/(м* • К); при наличии завихрителей в трубках и цу„ = 0,51,0 м/с коэффициент а, = 800- 1400 Вт/(м • К). Величина Хтеп. Вт/(м • К), зависит от материала радиатора:

Для латуни и алюминиевых сплавов.......... 80-125 i

Для нержавеющей стали................ 10-20

Величина изменяется в пределах 2300-4100 Вт/(м* - К). Полный коэффициент теплопередачи /С„:

Для прямых гладких трубок.............. iiK~?2n

Для трубок с завихрителями ............. 815-ИЬО

Количество тепла (Дж/с), отводимого маслом от двигателя:

QM = CMPMV„(r„.Bx-7M.Bb.x)10, (481)

гдес„ - средняя теплоемкость масла, кДж/(кг • К); р„ - плотность масла, кг/м; V„ - циркуляционный расход масла, м/с; Г.х и Тм-выт - температура масла на входе в радиатор и на выходе из него. К:

АТм = Гм.вых = 10 - 15 К.

Поверхность охлаждения масляного радиатора, омываемая водой: = „ .- " --. (482)

"l м.ор~вод.ср)

где Тм.ср = (Тм.вх + Ти.вых)/2 = 348 -т- 363 К - средняя температура масла в радиаторе; Гзод.ср = (Твод.вх + Гвод.вых)/2 = 343 + 358 К -средняя температура воды в радиаторе.

Расчет масляного радиатора. Определение поверхности охлаждения водо-масляного радиатора карбюраторного двигателя. Количество тепла, отводимого маслом от двигателя, определяется из уравнения (460) или принимается по данным примера (см. § 76) Q„ = 4670 Дж/с.

Коэффициент теплоотдачи от масла к стенке радиатора а. = = 250 Вт/(м* - К).

Толщина стенки радиатора 8 = 0,2 мм = 0,0002 м. -Коэффициент теплопроводности стенки Хтеп = ЮО Вт/(м • К). . Коэффициент теплоотдачи от стенки радиатора к воде а, == ,= 3200Вт/(м - К)..

Коэффициент теплопередачи от масла к воде

Км =

l/dj + Ь/ХтепЧ- I/da 1/250 + 0,0002/100 4-1/3200

=232 Вт/(м«. К).

Средняя температура масла в радиаторе Г„.(,р = 358 К. Средняя температура воды в радиаторе Тол-ср = 348 К. Поверхность охлаждения масляного радиатора, омываемая водой:

f„ =-

м(м.ор -вод.ср)

4670

232 (358 - 348)

= 2,01 м*.

Определение поверхности охлаждения водо-масляного радиатора дизеля. Количество тепла, отводимого маслом от двигателя, определяется из уравнения (460) или тринимается по данным примера (см. § 76) Q„ = 15 700 Дж/с.

Коэффициент теплоотдачи от масла к стенке радиатора а, = 1200 Вт/(м - К).

Толщина стенки радиатора 8 = 0,2 мм = 0,0002 м.

Коэффициент теплопроводности стенки Хтеп = 17 Вт/(м К).

Коэффициент теплоотдачи от стенок радиатора к воде а, = = 3400 Вт/(м* - К).

Коэффициент теплопередачи от масла к воде

Ки--

1/1200 4- 0,0002/17-1-1/3400

= 880Вт/(м*.К).

средняя температура масла в радиаторе Г„.ср = 360 К. Средняя температура воды в радиаторе Гвод-ор = 350 К. Поверхность охлаждения масляного радиатора, омываемая водой: Qm 15 700

вод.ср

880 (360-350)

= 1,78 м

13-370



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 [ 60 ] 61 62 63 64