Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Національний  аерокосмічний університет

ім. М.Є.Жуковського

«Харківський  авіаційний інститут» 
 
 

Факультет ракето-космічної техніки

Кафедра ракетних двигунів 
 
 

«Розрахунок і проектування рідинних систем охолоджування, систем мастила і їх елементів» 
 

ХАИ-КП.401.455м.11О.0704903. ПЗ 
 
 

Пояснення до курсового проекту по дисципліні:

“Конструкція  і проектування агрегатів системи  ПД” 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 

Харьков 2011

 

Національний  аерокосмічний університет 

ім. М.Є.Жуковського

«Харківський  авіаційний інститут» 

Факультет ракето-космічної техніки

Кафедра ракетних двигунів 

ЗАВДАННЯ

до  розрахункової роботи 

Студентки Мочаловой Марині Олександровні 

Керівник Грушенко Олександр Михайлович  

1 Тема роботи: 

« Розрахунок елементів рідинного охолодження ДВЗ» 

2 Вихідні дані: 

Тип двигуна по способі сумішоутворення………………….бензиновий;

Число тактів……………………………………………….………….

Кількістьциліндрів……………………………………………………i = 4;

Схема розташування циліндрів……………………………...…..рядний;

Ефективна потужністьN_e, кВт…………………………………………72;

Число обертівn, об/хв….……………………………………………5600;

Ступінь стиску ε………………………………………………….……..11;

Умови навколишнього середовища……… ;

Система охолодження…………………...………………………рідинна. 

4 Дата видачі завдання:_____________________________________________

5 Дата представлення  закінченого проекту:___________________________ 
 

Керівник____________________

                                                                                                             (підпис)

Завдання  прийняв до виконання

___________________________

                                                                                                                     (дата, підпис студента) 
 
 
 
 
 

СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ 4

1 РАСЧЁТ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА ДВИГАТЕЛЯ 5

2 РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЖСО 6

2.1 Расчет водяного насоса 7

2.2 Расчет площади поверхности охлаждения водовоздушного радиатора 9

2.3 Расчет вентилятора 10

3 АГРЕГАТЫ СИСТЕМ СМАЗКИ ПДВС И ИХ РАСЧЕТ 11

3.1 Расчет масляного насоса 11

3.2 Расчет водомасляного радиатора 13

3.3 Смазка коренных и шатунных подшипников скольжения 13

4. РАСЧЕТ ЗВЕЗДООБРАЗНОГО ВОЗДУШНОГО ФИЛЬТРА 14

ВЫВОДЫ 17

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК 18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

 

      При работе двигателя его детали нагреваются  в результате контакта с горячими газами и трения. Отвод теплоты  от них с маслом и рассеянием ее в окружающую среду менее интенсивен, чем подвод, вследствие этого поршни, головки и крышки цилиндров, цилиндры, клапаны, впускные трубопроводы и корпуса  турбокомпрессоров могут нагреваться до недопустимо высокой температуры. Это может привести к нарушению процесса сгорания, снижению мощности и экономичности двигателя, разрушению его деталей.

      Интенсивность нагрева деталей зависит от режима работы двигателя, потому при малых  нагрузках и частотах вращения коленчатого  вала температуры деталей и масла  могут быть, наоборот, недостаточными для нормальной работы двигателя.

      Следовательно, двигатель должен иметь устройства, позволяющие менять интенсивность  отвода теплоты от деталей в зависимости  от режима работы двигателя. Совокупность таких устройств и называется системой охлаждения (СО) двигателя.

        Системы жидкостного охлаждения  получили  наибольшее распространение  и применяются практически в  ДВС всех типов. Это объясняется большей интенсивностью охлаждения жидкостью, чем воздухом, и гибкостью управления работой такой системы.

      По  способу осуществления циркуляции жидкости около охлаждаемых поверхностей СО могут быть принудительными, в  которых циркуляция обеспечивается специальным насосом, расположенным  на двигателе (или в силовой установке), или давлением, под которым жидкость подводиться в силовую установку  из внешнего водопровода; термосифонными, в которых циркуляция жидкости происходит за счет разницы гравитационных сил, возникающих в результате различной  плотности жидкости, нагретой около поверхности деталей двигателя и охлаждаемой в охладителе; комбинированными.

      Температура жидкости вСО имеет большое значение: чем она выше, тем меньше тепло  от газов отводится в стенки, тем  равномернее их температуры, тем  меньше габаритные размеры и масса  охладителей. Следовательно, целесообразно  так называемое высокотемпературное  охлаждение, осуществление которого требует рабочих тел с более  высокой температурой кипения. Температуру  кипения воды можно поднять, если повысить давление вСО; однако при этом возрастает опасность разгерметизации СО в результате вибраций, возникающих при работе двигателя. Поэтому применяют «высококипящие» охлаждающие жидкости, в частности этиленгликоль  и его водные растворы, позволяющие повысить температуру в СО до 170…120⁰С. Применение «высококипящих» жидкостей для охлаждения позволяет повысить экономичность двигателей и уменьшить габаритные размеры и массу охладителей. 

1 РАСЧЁТ ТЕПЛОВОГО  БАЛАНСА ДВИГАТЕЛЯ

 

      Теплота, выделяемая при сгорании топлива, не полностью преобразуется в полезную работу, часть составляет потери. Из этих потерь в реальном двигателе наиболее существенными являются потери теплоты с выпускными газами и охлаждающей жидкостью. Кроме того, часть теплоты уносится смазочным маслом, отдается окружающей среде вследствие теплоизлучения и частично недовыделяется вследствие  неполного сгорания топлива. Общее распределение теплоты, выделившейся при сгорании вводимого в цилиндр топлива, называется тепловым балансом двигателя.

      Степень использования теплоты в рабочем  цикле, т.е. его экономичность, оценивается  индикаторным КПД  , который представляет собой отношение теплоты , эквивалентной индикаторной работе, ко всей теплоте , введенной в двигатель с топливом. Следовательно,

,

где – термический эквивалент работы, ;

      –индикаторная мощность, ;

      –часовой расход топлива, или ;

      – низшая теплота сгорания топлива, или .

     Определим индикаторную мощность двигателя, которая  вычисляется по формуле:

     

,

где –рабочий объем двигателя;

      –среднее индикаторное давление;

      – частота вращения КВ;

      –число тактов.

     

.

     Отношение ,показывает количество теплоты, расходуемого в двигателе для получения в течении индикаторной мощности в , и называется удельным  индикаторным расходом топлива .Тогда

     

и ,

где – в _.

      Поскольку , имеем

.

     Из  равенства , можем найти часовой расход топлива

     

.

     _{Для оценки экономичности  работы двигателя  в целом используется эффективный КПД, представляющий собой отношение теплоты, эквивалентной эффективной работе, к теплоте, затраченной на получение этой работы. Эффективный КПД, учитывающий как тепловые, так и механические потери в двигателе, аналогично индикаторному КПД определяется по формуле}

     

.

     _{Удельный  эффективный расход топлива}

     

,

     где эффективная мощность может быть найдена по формуле, аналогичной выражению для определения индикаторной мощности

     

.

     КПД и удельные расходы топлива характеризуют  экономичностью двигателя и его  рабочего процесса. Величина их зависит  от многих факторов (от способа смесеобразования, скорости и полноты сгорания топлива  и др.).

2 РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЖСО