3. Расчет жидкостного насоса

3.1. Расчет параметров жидкостного насоса

Водяной насос служит для обеспечения непрерывной циркуляции ОЖ в СО. В автомобильных и тракторных двигателях наибольшее применение получили центробежные насосы с односторонним подводом жидкости

Расчетная объемная производительность насоса определяется с учетом утечек жидкости из нагнетательной полости в всасывающую: ,

где - коэффициент подачи, - циркуляционный расход жидкости в системе охлаждения двигателя. , .

Примем . Для антифриза, марки 40: , .

Тогда .

.

Тогда расчетная производительность насоса определяется:

.

Входное отверстие насоса должно обеспечить подвод расчетного кол-ва ОЖ . Это достигается при выполнении условия : ,

где – скорость ОЖ на входе; – радиус ступицы крыльчатки; – радиус входного отверстия крыльчатки. Примем , . Определим радиус входного отверстия крыльчатки :

.

Окружная скорость схода ОЖ : ,

где и - углы между направлениями скоростей ,

- напор, создаваемый насосом, - гидравлический КПД.

С увеличением растет напор, создаваемый насосом, поэтому иногда этот угол берут равным (радиальные лопатки). Однако увеличение угла приводит к уменьшению КПД насоса.

Примем , , , .

Тогда

Радиус крыльчатки на выходе: ,

где – частота вращения крыльчатки ; _в.н – угловая скорость крыльчатки водяного насоса .

Тогда .

Окружная скорость определяется из равенства: ,

откуда .

Угол ₁ между скоростями с₁ и u₁ равен 90⁰, то гол ₁ находится из соотношения :

.

3.2. Определение конструктивных размеров жидкостного насоса

Ширина лопатки на входе b₁ определяется из выражения:

,

где – число лопаток на крыльчатке, – толщина лопатки у входа, – толщина лопатки у выхода.

Примем , , .

Тогда .

Ширина лопатки на выходе b₂ определяется из выражения: .

Здесь - радиальная скорость схода.

Тогда .

Ширина лопаток на входе для крыльчаток насоса должна изменяться в пределах: , на выходе - .

Наши значения и не укладываются в эти пределы (они в 4 раза меньше положенного), однако, скорее всего пройдут по прочности, так как частота вращения крыльчатки низкая: .

3.3. Построение профиля лопатки жидкостного насоса

Построение профиля лопатки насоса приведено в приложении и заключается в следующем. Из центра О радиусом r₂ проводят внешнюю окружность и радиусом r₁ – внутреннюю. На внешней окружности в произвольной точке В строят угол ₂. От диаметра ОВ, из точки О, откладывают угол =₁+₂. 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, восстанавливают перпендикуляр до пересечения его с линией ВЕ в точке Е.

Из точки Е через точки А и В проводят дугу, представляющую собой искомое очертание лопатки. Ниже этой дуги проводят вторую дугу внутренней поверхности лопатки и края скругляют.

Мощность, потребляемая водяным насосом:

Где _М=0.8 – механический КПД водяного насоса.

Тогда .

Мощность, потребляемая водяным насосом составляет 0.54% от номинальной мощности двигателя.