9. Расчет смазочной системы

Расчет смазочной системы двигателя сводится к расчету подшипника скольжения (шатунного или коренного), масляного насоса и радиатора.

В начале расчета вычерчивается принципиальная схема смазочной системы проектируемого двигателя. Например, для V-образного дизельного двигателя схема смазочной системы представлена на рис.

Рис.23. Смазочная система двигателя:

1-поддон масляный, 2-насос масляный, 3-кран отключения масляного радиатора, 4- масляный радиатор, 5-фильтр масляный грубой очистки с перепускным клапаном, 6-фильтр масляный тонкой очистки, 7-горловина для заливки масла, 8-указатель давления масла, 9-кран сливной, 10-главная масляная магистраль

Расчет подшипника скольжения

Вал, нагруженный силой F_Rш, при вращении занимает положение, указанное на рис.

Рис.24. К расчету подшипника скольжения

Определяется величина диаметрального зазора:

- двигатели с искровым зажиганием,

- дизели, d_ш – диаметр шейки вала, принимается при расчете и компоновки двигателя.

Определяется величина относительного зазора: .

Определяется величина среднего давления на опорную поверхность от силы F_Rш:

, где l_ш – длина опорной поверхности шейки.

Определяется коэффициент, характеризующий геометрию вала в подшипнике:

Принимается для расчета следующая величина динамической вязкости масла (H*c/м²): для дизелей – μ = 0,01, для двигателей с искровым зажиганием – μ = 0,006.

Определяется величина минимальной толщины масляного слоя по формуле из гидродинамической теории смазки:

,

где n – номинальная частота вращения.

Определяется коэффициент запаса надежности подшипника: К=h_min/h_кр>2,

где h_кр – величина критического слоя масла в подшипнике, при котором возможен переход жидкостного трения в сухое

(учитывает шероховатость поверхностей вала и подшипника а также отклонение от геометрической формы), для отечественных двигателей принимается 3…4мкм.

Расчет масляного насоса

Циркуляционный расход масла определяется по формуле:

м³/с;

где Q_м – количество теплоты, отводимой маслом от двигателя: Q_м=(0,015…0,03)H_u · B_Т /3600, кДж/с;

С_м – теплоемкость масла (С_м =2,094 кДж/кг*град);

ρ_м - плотность масла (ρ_м=900кг/м³);

Δt_м – температура нагрева масла в двигателе (Δt_м=10…15^o).

Действительная производительность насоса с учетом обеспечения стабилизации давления и компенсации износа трущихся деталей двигателя: V_д =(2,0…3,0)V_ц.

Расчетная производительность насоса: V_р=V_д / η_н,

где η_н, - объемный коэффициент подачи, учитывающий потери масла через неплотности (η_н,=0,6…0,8).

Мощность на привод насоса:

, кВт;

где η_м –механический к.п.д. насоса (η_м=0,85…0,9),

Δр –перепад давления масла в системе (Δр=0,3…0,6 МПа).

Расчет масляного радиатора

Поверхность охлаждения радиатора определяется по формуле:

, м²;

где Q_м –количество теплоты, отводимого от радиатора, Дж/с;

К_м – коэффициент теплопередачи от масла в охлаждающую среду,

(К_м =115…350 Вт/м² град);

t_мр – средняя температура масла в радиаторе (75…90⁰С);

t_вр – средняя температура воздуха, обдувающего радиатор (35…45⁰С).