fy">      Системы охлаждения в значительной мере определяют конструкцию и эксплуатационные качества двигателей и силовых установок в целом. При выборе воздушной или жидкостной системы охлаждения (ЖСО) необходимо учитывать следующие факторы:

1. Эксплуатационные качества.
2. Технология производства.
3. Назначение двигателя.
4. Рабочий процесс двигателя.
5. Первоначальная стоимость двигателя.
6. Габаритные и массовые показатели.
7. Использование теплоты охлаждающего типа.
8. Форсирование двигателей.

   Любая из выбранных систем должна удовлетворять  сложному комплексу требований: быть надежной в работе; возможно меньше увеличивать массу и габаритные размеры двигателя и силовой установки; обеспечивать гибкое регулирование процесса теплоотвода от деталей; быть простой в изготовлении и эксплуатации.

   Исходной  величиной для расчета элементов  СО является количество теплоты, которое  необходимо отвести от двигателя в охлаждающую среду. Для проектируемых четырехтактных двигателей жидкостного охлаждения можно использовать уравнение

   

где 

      – количество цилиндров;

      – диаметр цилиндров, см;

    

      – частота вращения КВ и суммарный коэффициент избытка воздуха на режиме номинальной мощности.

2.1 Расчет водяного насоса

   Водяной насос служит для обеспечения  непрерывной циркуляции воды в системе  охлаждения. В поршневых двигателях внутреннего сгорания (ПДВС) наибольшее применение получили центробежные насосы с односторонним подводом жидкости.

   Количество  тепла  отводимого от двигателя водой определяем по формуле:

   

где – эффективная мощность.

   Циркуляционный  расход воды в СО:

   

где – средняя теплоемкость воды;

     –средняя плотность воды;

    – температурный перепад воды в радиаторе.

   Расчетную объемную производительность насоса, определяем с учетом утечек жидкости из нагнетательной полости во всасывающую:

   

где – коэффициент подачи.

   Радиус  входного отверстия крыльчатки:

   

где – скорость воды на входе;

     –радиус ступицы крыльчатки.

 

Рисунок 1 – Схема водяного насоса

   Окружная  скорость потока воды на выходе из колеса определяется по формуле:

   

где и – углы между направлениями скоростей и соответственно;

     –напор, создаваемый насосом;

    – гидравлический КПД.

   Радиус  крыльчатки колеса на выходе:

   

где – частота вращения насоса (задаемся).

   Окружная  скорость входного потока:

    

.

   Угол  между скоростями и принимается , при этом:

    

.

    Ширина  лопатки на входе:

     

,

где   – число лопаток на крыльчатке;

      м – толщина лопатки у входа.

     Радиальная  скорость потока на выходе из колеса:

     

.

    Ширина  лопатки на выходе:

     

,

где м – толщина лопаток на выходе.

    Мощность, потребляемая водяным насосом:

     

,

     где – механический КПД водяного насоса.

2.2 Расчет площади поверхности охлаждения водовоздушного радиатора

    Радиатор  представляет собой теплообменный  аппарат для воздушного охлаждения воды, поступающей от нагретых деталей  двигателя. Расчет радиатора состоит  в определении площади поверхности  охлаждения.

    Количество  тепла, отводимого от двигателя и  передаваемого от воды к охлаждающему воздуху  ; средняя теплоемкость воздуха ; объемный расход воды, проходящей через радиатор, ; средняя плотность воды .

    Количество  воздуха проходящего через радиатор:

   

,

где – температурный перепад воздуха в решетке радиатора.

    Массовый  расход воды, проходящей через радиатор:

   

.

   Средняя температура охлаждающего воздуха, проходящего через радиатор:

   

,

где – расчетная температура воздуха перед радиатором.

   Средняя температура воды в радиаторе:

   

,

где – температура воды перед радиатором,

    – температурный перепад воды в радиаторе.

   Площадь поверхности охлаждения радиатора:

   

,

где – коэффициент теплопередачи для легковых автомобилей.

2.3 Расчет вентилятора

   Вентилятор  служит для создания направленного  воздушного потока, обеспечивающего  отвод тепла от радиатора при  низких скоростях движения и высоких  температурах окружающей среды.

   По  данным расчета водяного радиатора  массовый расход воздуха, подаваемого  вентилятором, , а его средняя температура . Принимаем напор, создаваемый вентилятором:

   _{Плотность воздуха при средней  его температуре  в радиаторе:}

   

.

   Объемная  производительность вентилятора:

   

.

   Приняв  коэффициент обдува , определяем площадь фронтовой поверхности радиатора:

   

,

где – скорость воздуха перед фронтом радиатора без учета скорости движения автомобиля.

    Диаметр вентилятора:

   

.

    Окружная  скорость вентилятора:

    

,

где – безразмерный коэффициент для плоских лопастей.

    Частота вращения вентилятора:

   

.

    Таким образом, выполнено условие  (вентилятор и водный насос имеют общий привод).

    Мощность  осевого вентилятора:

    

,

где – КПД клепаного вентилятора.

3 АГРЕГАТЫ СИСТЕМ СМАЗКИ ПДВС И ИХ РАСЧЕТ

 

      Для смазки деталей автомобильных двигателей применяют масла, полученные путем переработки остатков нефти после отгонки из неё жидких топлив. Они должны иметь соответствующую вязкость, хорошую маслянистость, возможно низкую температуру застывания и высокую температуру вспышки, стабильность всех этих свойств; в них должны отсутствовать механические примеси, кислоты, щёлочи и вода. Объем масла в двигателе должен быть минимальным, но, однако, он должен обеспечивать заполнение всей системы, смачивание деталей и стенок картера и создание определенного запаса, компенсирующего расход масла. Этот расход составляет 0,2…3% расхода топлива.

    Удельный  объем масла  , заливаемого в смазочную систему с мокрым картером, для бензиновых двигателей лежит в пределах  . Нужно выбирать меньшее значение, потому как большой объём масла не соответствует сегодняшним тенденциям. Принимаем .

          Тогда объем масла  заливаемого в данный двигатель будет равен:

.

     3.1 Расчет масляного насоса

 

    Масляный  насос служит для подачи масла  к трущимся поверхностям движущейся части двигателя. По конструктивному  исполнению маслонасосы бывают шестеренчатые  и винтовые. В двигателях в качестве насосов, нагнетающих и откачивающих масло, применяют главным образом объемные шестеренчатые насосы, отличающиеся надежностью, способностью создавать большие давления, простотой конструкции и малой стоимостью.

    Расчёт  масляного насоса заключается в  определении размеров его шестерен. Этому расчету предшествует определение  циркуляционного расхода масла в системе.

    Циркуляционный  расход масла   зависит от количества отводимого им от двигателя тепла . Если не будет циркуляционного расхода масла и прокачки его по всему двигателю, не произойдёт самоочищение. Если маленькая скорость прокачки, возможно закоксовывание масла.

    Если  количество тепла, отводимое от двигателя  маслом неизвестно, то пользуются величиной  удельного количества теплоты отводимого от двигателя , которое для карбюраторных двигателей лежит в пределах . Принимаем .

    Определим циркуляционный объемный расход масла:

    

,

где – коэффициент запаса расхода масла, необходимого в случаях  перегрузки и форсирования двигателя, нарушения герметичности соединений системы, увеличения зазоров при изнашивании.

Принимаем ;

     – номинальная эффективная мощность двигателя;

      – перепад температуры  масла на выходе из двигателя и на входе в него, для форсированных двигателей с водомасляными охладителями . Принимаем ;

     –  средняя теплоемкость масла.

     –плотность масла.

    Расчетную производительность насоса с учетом утечек масла через торцовые и радиальные зазоры определяют следующим образом:

    

,

    где – коэффициент подачи.

    Принимаем следующие параметры шестерен насоса: Модуль зацепления зуба , высота зуба , число зубьев шестерни

    Задавшись числом зубьев и модулем зацепления, определим диаметр делительной  окружности :

           . 

    Диаметр внешней окружности шестерни :

           .