7.3 Расчет системы смазки
Дается обоснование выбранной системы смазки с учетом не только обеспечения смазки, но и охлаждения деталей кривошипно-шатунного механизма.
Выбирается и обосновывается ассортимент смазочного материала. Производятся расчеты емкости системы смазки, производительности и основных размеров масляного насоса, центрифуги, масляного радиатора и расчет коренных и шатунных подшипников с определением толщины масляного слоя в них. Рассчитанные узлы и детали изображаются в масштабе на чертеже.
Полная емкость смазочной системы
,
л,
где
–
коэффициент запаса производительности
масляного насоса (
);
–
расчетный циркуляционный расход масла,
л/ч;
–
коэффициент, характеризующий условную
кратность обмена масла в системе (
).
Циркуляционный расход масла
,
,
где
–
количество теплоты, отводимой маслом
от двигателя, кДж/с;
–
плотность масла (
);
–
средняя теплоемкость масла (
);
–
температура нагрева масла в двигателе
(10…15 ºС).
Для автомобильных и тракторных двигателей
,
кДж/с,
где
–
количество теплоты, выделяющейся при
сгорании топлива в цилиндрах двигателя,
кДж/с.
Производительность масляного насоса должна обеспечить циркуляцию масла по смазочной системе, и, кроме того, иметь запас в связи с износом шестерен и подшипников.
Действительная производительность насоса
,
л/ч.
Расчетная производительность насоса
,
л/ч,
где
–
коэффициент подачи насоса (
).
Основные размеры зубчатого масляного насоса определяют из условия, что объем впадин между зубьями шестерен насоса равен объему зуба.
Объем масла, поданный шестернями масляного насоса за оборот, равен
,
,
где
–
диаметр начальной окружности шестерни,
м;
– высота зуба, м;
– длина зуба, м.
Расчетная производительность шестеренного насоса
,
,
где
–
частота вращения шестерни в минуту.
Если
и
,
тогда
,
,
где
– модуль зацепления (
мм);
– число зубьев шестерни (
).
Частота вращения валика насоса
,
,
где – окружная скорость вращения шестерни на внешнем диаметре (6…8 м/с); – диаметр окружности шестерни (м), равной
.
Длина зуба
,
м.
Мощность, затрачиваемая на привод масляного насоса,
,
кВт,
где
–
рабочее давление масла в системе, МПа;
–
механический КПД масляного насоса (
).
При расчете масляного радиатора определяют необходимую поверхность охлаждения, исходя из расчетного количества тепла, отдаваемого радиатором.
Поверхность охлаждения радиатора
,
,
где
–
расчетное количество тепла, отдаваемого
радиатором, Дж/с;
–
коэффициент теплопередачи от масла в
охлаждающую среду,
;
–
средняя температура масла в радиаторе,
°С;
–
средняя температура воздуха, обдувающего
радиатор, °С.
Для автомобильных и тракторных двигателей величина равна:
прямые гладкие трубки 115…130 ;
трубки с завихрителями 815…1160 .
Средняя температура масла в радиаторе должна быть 75…90 °С. Для воздушномасляного радиатора средняя температура окружающей среды принимается 35…45 °С, а для водомасляного – соответственно 85…90 °С.
Расчет подшипников скольжения проводится на основе гидродинамической теории смазки и состоит из определения минимально допустимого зазора между валом и подшипником, при котором сохраняется жидкостное трение.
Минимальная толщина масляного слоя
,
мм,
где
–
динамическая вязкость масла,
;
–
частота вращения вала,
;
–
диаметр шатунной или коренной шейки,
м;
–
среднее удельное давление на опорную
поверхность подшипника, МПа;
– относительный зазор;
– диаметральный зазор между подшипником
и валом, мм;
–
коэффициент, характеризующий геометрию
вала в подшипнике;
–
длина опорной поверхности подшипника,
мм.
Коэффициент надежности жидкостного трения
,
где
–
толщина критического слоя масла в
подшипнике, при котором
возможен переход жидкостного трения в
сухое (
мм).
Для автомобильных
и тракторных двигателей
.