
- •Двигатели внутреннего сгорания
- •Часть II
- •Содержание
- •1. Кривошипно-шатунный механизм
- •Общие сведения и классификация
- •Конструкция кривошипно-шатунного механизма
- •1.2.1. Остов двигателя
- •1.2.2. Поршневая группа
- •Шатунная группа
- •1.2.4. Коленчатый вал и маховик
- •Кинематика кривошипно-шатунного механизма
- •Динамика кривошипно-шатунного механизма
- •1.4.1. Приведение масс движущихся деталей кривошипно-шатунного механизма
- •1.4.2. Силы инерции кривошипно-шатунного механизма и силы давления газов
- •Силы, действующие на поршневой палец, шатунные и коренные шейки
- •1.5. Уравновешивание двигателей внутреннего сгорания
- •1.5.1. Уравновешивание одноцилиндрового двигателя
- •1.5.2. Уравновешивание четырехцилиндрового однорядного двигателя
- •1.5.3. Уравновешивание двухцилиндрового V-образного двигателя
- •1.5.4. Уравновешивание восьмицилиндрового V-образного двигателя
- •Равномерность хода и расчет маховика двигателя
- •1.6.1. Общие положения
- •1.6.2. Расчет маховика
- •2. Газораспределительный механизм
- •2.1. Классификация и конструктивный обзор газораспределительных механизмов
- •2.1.1. Расположение клапанов
- •2.1.2. Привод к распределительному валу
- •2.2. Элементы механизма газораспределения
- •Система охлаждения двигателя
- •3.1. Классификация систем охлаждения
- •3.2. Жидкостная система охлаждения
- •3.2.1. Элементы жидкостной системы
- •3.2.2. Основы расчета жидкостной системы охлаждения
- •3.3. Воздушная система охлаждения
- •4. Система смазки двигателя
- •4.1. Классификация и устройство систем смазки
- •4.2. Механизмы и аппараты системы смазки
- •4.3. Основы расчета системы смазки двигателей
- •4.3.1. Расчет масляного насоса
- •4.3.2. Расчет масляного радиатора
- •5. Система питания бензиновых и газовых двигателей
- •5.1. Система питания карбюраторного двигателя
- •5.1.1. Устройство элементарного карбюратора
- •5.1.2. Основы теории карбюрации
- •5.1.3. Влияние состава горючей смеси на работу двигателя
- •5.1.4. Характеристика желаемого карбюратора
- •5.1.5. Характеристика элементарного карбюратора
- •5.1.6. Главное дозирующее устройство
- •5.1.7. Дополнительные дозирующие устройства
- •5.1.8. Определение основных размеров карбюратора
- •5.2. Система питания двигателя с впрыском бензина
- •5.3. Система питания газовых двигателей
- •6. Система питания дизельных двигателей
- •6.1. Схемы системы питания дизельных двигателей
- •6.2. Распыливание топлива в цилиндре дизельного двигателя
- •6.3. Камеры сгорания дизельных двигателей
- •6.4. Основные приборы системы питания
- •6.5. Определение основных размеров секции тнвд и форсунки
- •7. Система пуска двигателей
- •7.1. Способы пуска двигателей
- •7.2. Параметры пускового устройства
- •8. Система зажигания
- •8.1. Устройство и основы теории батарейного зажигания
- •8.2. Зажигание от магнето
- •8.3. Электронные системы зажигания
- •9. Система регулирования двигателей внутреннего сгорания
- •9.1. Теоретические основы регулирования скоростных режимов двигателей
- •9.2. Классификация и конструкции регуляторов
- •10. Двигатели внутреннего сгорания
- •10.1. Вредные выбросы в составе отработавших газов и их воздействие на живую природу
- •10.2. Законодательные ограничения выбросов вредных веществ
- •10.3. Альтернативные топлива
- •10.4. Совершенствование систем питания и зажигания
- •10.5. Нейтрализация
- •Список литературы
4.3. Основы расчета системы смазки двигателей
4.3.1. 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:
,
где QТ – количество теплоты, подводимой в цилиндры двигателя, КДж/ч.
,
где Ne – номинальная мощность двигателя;
е – эффективный КПД.
Для бензиновых ДВС е = 0.25, для дизельных ДВС е = 0.35.
Количество циркулирующего в ДВС масла (м3/ч) определяется формулой:
,
где ρ М – плотность моторного масла, М = 880–900 кг/м3;
СМ – теплоемкость масла, СМ = 2 КДж/кгК;
tM – нагрев масла, tM = 10–15 К;
К – коэффициент запаса, для бензиновых ДВС К = 1, для дизельных ДВС К = 2.5–3.
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:
.
Тогда
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:
,
где D0 – диаметр начальной окружности шестерни (см. рис. 4.7);
h – высота зуба;
b – ширина зуба;
H – коэффициент подачи насоса, для шестеренных насосов H = = 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:
.
Рис. 4.7. Схема шестеренного насоса
Часовая производительность масляного насоса равна:
.
Из данной формулы определяется ширина зуба:
.
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.
4.3.2. Расчет масляного радиатора
Величина поверхности охлаждения (м2) масляного радиатора
,
где Qм – количество отводимого от масла тепла;
k – полный коэффициент теплопередачи от масла к охлаждающей среде;
tМ – средняя температура масла в радиаторе;
,
где tвыхм – температура масла на выходе из радиатора tвыхм = 70–90 С;
tвхм – температура масла на входе в радиатор,
,
где
–
величина подогрева масла в двигателе;
где GM – количество масла, проходящего через двигатель.
При
параллельном включении радиатора
.
СМ – теплоемкость масла; tохл – средняя температура проходящей через масляный радиатор охлаждающей среды.
Для воздушно-масляных радиаторов, установленных до радиатора системы охлаждения, tохл = 30–40 С, после радиатора системы охлаждения tохл = 45–60° С.
Для водомасляных радиаторов tохл = 70–90° С.
Полный коэффициент теплопередачи:
,
где α 1 – коэффициент теплоотдачи от масла к стенкам радиатора;
λ – коэффициент теплопроводности металла стенок (трубок) радиатора;
δ – толщина стенки (трубки) радиатора, м;
α 2 – коэффициент теплоотдачи от стенок радиатора к окружающей среде.
Величина α 1 зависит от многих факторов и в первую очередь от критерия Рейнольдса. Средние значения α 1 можно принимать: при прямых гладких трубках α 1 = 420–1700 КДж/м2ч К, при наличии специальных завихрителей в трубках α1 = 3000–5000 КДж/м2 ч К.
Коэффициент теплопроводности можно принимать: для листовой латуни λ = 300–450 КДж/м ч К, для алюминиевых сплавов λ = 300–350 КДж/м ч К и для нержавеющей стали λ= 35–70 КДж/м ч К.
В воздушно-масляных радиаторах α 2 = 8500–14500 КДж/м2 ч К, в водомасляных α 2 = 200–420 КДж/м2 ч К.