6 Розрахунок системи змащення

6.1 Вихідні дані до розрахунку

Перед початком розрахунку системи у пояснювальній записці потрібно зобразити її схему відповідно до зразків, що зображені на рисунку 6.1, або подібних до них, і навести коротку характеристику системи. У характеристиці має бути описано і вказано:

• тип масляного насосу і кількість секцій;

• наявність масляного радіатора (теплообмінника);

• кількість і тип масляних фільтрів;

• призначення і типи клапанів у системі;

• рекомендований сорт моторного масла.

Вихідними даними до розрахунку є:

• нижча теплота згоряння палива H_U, МДж/кг;

• витрата палива на номінальному режимі G_ПN, кг/год;

• середня теплоємність масла С_М, кДж/(кг·К);

• густина масла _М, кг/м³. Якщо теплофізичні параметри масла невідомі, то приймається С_М = 2,094 кДж/(кг·К), _М = 900 кг/м³;

• робочий тиск масла в системі р_м, Па: для бензинових двигунів р_м = (0,3…0,5)·10⁶ Па, для дизельних р_м = (0,3…0,7)·10⁶ Па;

• відносне тепловідведення системи q_М: для бензинових двигунів q_М = 0,015…0,02; для дизелів q_М = 0,02…0,025; для дизелів з масляним охолодженням поршнів q_М = 0,04…0,06.

6.2 Циркуляційна витрата масла

Кількість тепла, що відводиться маслом, Q_М, кДж/с, дорівнює:

Q_М = q_М  Q₀, (6.1)

де Q₀ – кількість тепла, що виділяється при згорянні палива, кДж/с:

(6.2)

Циркуляційна кількість (об'ємна витрата) масла V_M, м³/с:

(6.3)

де t_М – різниця температур масла на вході і виході з двигуна, С, t_М =10…15С для бензинових ДВЗ, t_М =20…25С для дизелів.

.

Рисунок 6.1 – Схеми систем змащення автотракторних двигунів:

а) з «мокрим» картером; б) з «сухим» картером;

1 – масляний насос; 2 – редукційний клапан; 3 – ручний насос; 4 – вентиль; 5, 18 – фільтри тонкого очищення; 6 – запобіжний клапан; 7 – масляний радіатор (теплообмінник); 8 – контрольний манометр; 9, 11, 15 – масляні магистралі; 10 – диференційний клапан; 12, 13 – маслозабірник з трубкою; 14 – відкачувальний насос (секція насоса); 16 – масляний бак; 17 – нагнітальний насос (секція)

6.3 Розрахунок масляного насоса

Схеми основних типів масляних насосів зображені на рисунку 6.2. Обрану схему потрібно навести у пояснювальній записці.

Рисунок 6.2 – Масляні насоси:

а) з шестернями зовнішнього зачеплення; б) з шестернями внутрішнього зачеплення; б) з внутрішнім циклоїдальним зачепленням (індекси 1 і 2 відповідають ведучій і веденій шестерням);

1,2 – магістралі; О₁, О₂ – центри окружностей шестерень; d_w1, d_w2 – діаметри початкових окружностей; d_а1, d_а2 (r_а1, r_а2) – діаметри (радіуси) окружностей виступів; d_f1, d_f2 (r_f1, r_f2) – діаметри (радіуси) окружностей западин; a_w – міжцентрова відстань; r_ц – радіус цівки

Розрахункова циркуляційна витрата масляного насоса V_Р, м³/с, з урахуванням витоків через зазори і двократного запасу через нерівномірність розподілу масла по поверхнях, визначається за формулою:

(6.4)

де _н – об'ємний ККД насоса, _н=0,6…0,8.

Для насоса з шестернями зовнішнього зачеплення:

• задаємо частоту обертання ведучої шестерні n_н (n_н ≤ n_N за умови n_н ≤ 4000 хв^-1);

• приймаємо модуль зачеплення m, мм: m = 3,0; 3,5; 4,0; 4,25 мм;

• приймаємо число зубів z: z = 6…12;

• визначаємо діаметр початкової окружності шестерні d_w, мм:

d_w1 = d_w2 = z · m; (6.5)

• приймаємо висоту зуба h = 2m, мм;

• визначаємо довжину зуба b, мм:

(6.6)

Значення b лежить у межах 12…48 мм.

Для насоса з шестернями внутрішнього зачеплення:

• задаємо частоту обертання ведучої шестерні n_н = n_N;

• приймаємо модуль зачеплення m, мм: m = 3,0; 3,5; 4,0; 4,25 мм;

• приймаємо число зубів ведучої шестерні z₁: z₁ = 9; 11; 13; 15;

• приймаємо число зубів веденої шестерні z₂: z₂ = z₁+2;

• визначаємо діаметр початкових окружностей шестерень d_w, мм:

d_w1 = z₁ · m; (6.7)

d_w2 = z₂ · m; (6.8)

• приймаємо висоту зуба h = 2m, мм;

• визначаємо довжину зуба b, мм:

(6.9)

Значення b для таких насосів лежить у межах 7…11 мм.

Для насоса з внутрішнім циклоїдальним зачепленням:

• задаємо частоту обертання ведучої шестерні n_н = n_N;

• приймаємо число зубів ведучого ротора z₁: z₁ = 4; 6; 8;

• приймаємо число зубів веденого ротора z₂: z₂ = z₁+1;

• приймаємо діаметр окружностей виступів ведучого ротора d_а1:

d_а1 = 29,8…48 мм;

• приймаємо діаметр окружностей западин ведучого ротора d_f1:

d_f1 = 19,5…29 мм;

• приймаємо міжцентрову відстань a_w: a_w = 2,8…4,75 мм;

• визначаємо довжину зуба b, мм:

(6.10)

Значення b для таких насосів лежить у межах 22…30 мм.

Для усіх типів насосів визначаємо потужність, що затрачена на привод масляного насоса, N_м.н, Вт:

, (6.11)

де _м – механічний ККД насоса, _м = 0,85…0,9.

Як правило, N_м.н = 0,14…0,45 кВт.

Для систем із сухим картером продуктивність відкачувальних секцій приймають у 1,25…1,5 рази більше, ніж для нагнітальних.