Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Заняття 12 Особливості конструювання деталей СО
1. Особливості конструкції деталей системи охолодження. 2. Особливості розрахунку елементів системи охолодження.
1. Система охолодження призначена для охолодження деталей двигуна, що нагріваються в результаті його роботи. На сучасних автомобілях система охолодження, крім основної функції, виконує ряд інших функцій, у тому числі: нагрівання повітря в системі опалення, вентиляції та кондиціонування; охолодження масла в системі змащення; охолодження відпрацьованих газів у системі рециркуляції відпрацьованих газів; охолодження повітря в системі турбонаддува; охолодження робочої рідини в автоматичній коробці передач. Залежно від способу охолодження розрізняють такі види систем охолодження: рідинна (закритого типу); повітряна (відкритого типу); комбінована. В системі рідинного охолодження тепло від нагрітих частин двигуна відводиться потоком рідини. Повітряна система для охолодження використовує потік повітря. Комбінована система об'єднує рідинну і повітряну системи. На автомобілях найбільшого поширення набули система рідинного охолодження. Дана система забезпечує рівномірне і ефективне охолодження, а також має менший рівень шуму. Тому, пристрій і принцип дії системи охолодження розглянуті на прикладі системи рідинного охолодження.
Конструкція системи охолодження бензинового і дизельного двигунів подібні. Система охолодження двигуна має наступне загальне пристрій:
радіатор системи охолодження; масляний радіатор; теплообмінник підігріву; розширювальний бачок; відцентровий насос; термостат; вентилятор радіатора; елементи управління; «Сорочка охолодження» двигуна; патрубки. Радіатор призначений для охолодження нагрітої охолоджуючої рідини потоком повітря. Для збільшення тепловіддачі радіатор має спеціальне трубчасте пристрій. Поряд з основним радіатором в системі охолодження можуть встановлюватися масляний радіатор і радіатор системи рециркуляції відпрацьованих газів. Масляний радіатор служить для охолодження масла в системі мастила. Радіатор системи рециркуляції відпрацьованих газів охолоджує відпрацьовані гази, чим досягається зниження температури згоряння паливно-повітряної суміші та утворення оксидів азоту. Роботу радіатора відпрацьованих газів забезпечує додатковий насос циркуляції охолоджуючої рідини, включений у систему охолодження. Теплообмінник опалення виконує функцію, протилежну радіатора системи охолодження. Теплообмінник нагріває, що проходить через нього, повітря. Для ефективної роботи теплообмінник опалення встановлюється безпосередньо біля виходу нагрітої охолоджуючої рідини з двигуна. Для компенсації зміни об'єму охолоджуючої рідини внаслідок температури в системі встановлюється розширювальний бачок. Заповнення системи охолоджувальною рідиною зазвичай здійснюється через розширювальний бачок. Циркуляція охолоджувальної рідини в системі забезпечується відцентровим насосом. У побуті відцентровий насос називають помпою. Відцентровий насос може мати різний привід: шестерінчастий, пасової та ін На деяких двигунах, обладнаних турбонаддувом, для охолодження надувного повітря і турбокомпресора встановлюється додатковий насос циркуляції охолоджуючої рідини, що підключається блоком управління двигуном. Термостат призначений для регулювання кількості охолоджувальної рідини, що проходить через радіатор, чим забезпечується оптимальний температурний режим в системі. Термостат встановлюється в патрубку між радіатором і «сорочкою охолодження» двигуна. На потужних двигунах встановлюється термостат з електричним підігрівом, який забезпечує двоступеневе регулювання температури охолоджуючої рідини. Для цього в конструкції термостата передбачено три робочих положення: закрите, частково відкрите і повністю відкрите. При повному навантаженні на двигун за допомогою електричного підігріву термостата проводиться його повне відкриття. При цьому температура охолоджуючої рідини знижується до 90 ° С, зменшується схильність двигуна до детонації. В інших випадках температура охолоджуючої рідини підтримується в межах 105 ° С. Вентилятор радіатора служить підвищення інтенсивності охолодження рідини в радіаторі. Вентилятор може мати різний привід: механічний (постійне з'єднання з колінчастим валом двигуна); електричний (керований електродвигун); гідравлічний (гідромуфта). Найбільше поширення отримав електричний привід вентилятора, що забезпечує широкі можливості для регулювання. Типовими елементами управління системи охолодження є датчик температури охолоджуючої рідини, електронний блок управління і різні виконавчі пристрої. Датчик температури охолоджуючої рідини фіксує значення контрольованого параметра і перетворює його в електричний сигнал. Для розширення функцій системи охолодження (охолодження відпрацьованих газів у системі рециркуляції відпрацьованих газів, регулювання роботи вентилятора та ін) на виході радіатора встановлюється додатковий датчик температури охолоджуючої рідини. Сигнали від датчика приймає електронний блок управління і перетворює їх в управляючі на виконавчі пристрої. Використовується, як правило, блок керування двигуном з устанавленнимі відповідним програмним забезпеченням. У роботі системи охолодження можуть використовуватися такі виконавчі пристрої: нагрівач термостата; реле додаткового насоса охолоджуючої рідини; блок управління вентилятором радіатора; реле охолодження двигуна після зупинки. Принцип роботи системи охолодження
Роботу системи охолодження забезпечує система управління двигуном. У сучасних двигунах алгоритм роботи реалізований на основі математичної моделі, яка враховує різні параметри (температуру охолоджуючої рідини, температуру масла, зовнішню температуру та ін) і задає оптимальні умови включення і час роботи конструктивних елементів. Охолоджуюча рідина в системі має примусову циркуляцію, яку забезпечує відцентровий насос. Рух рідини здійснюється через «сорочку охолодження» двигуна. При цьому відбувається охолодження двигуна і нагрів охолоджуючої рідини. Напрямок руху рідини в "сорочці охолодження" може бути поздовжнім (від першого циліндра до останнього) або поперечним (від випускного колектора до впускного). В залежності від температури рідина циркулює по малому або великому колу. При запуску двигуна сам двигун і охолоджуюча рідина в ньому холодні. Для прискорення прогріву двигуна охолоджуюча рідина рухається по малому колу, минаючи радіатор. Термостат при цьому закритий. По мірі нагріву охолоджуючої рідини термостат відкривається, і охолоджуюча рідина рухається по великому колу - через радіатор. Нагріта рідина проходить через радіатор, де охолоджується зустрічним потоком повітря. При необхідності рідина охолоджується потоком повітря від вентилятора. Після охолодження рідина знову надходить у «сорочку охолодження» двигуна. У ході роботи двигуна цикл руху охолоджуючої рідини багаторазово повторюється. На автомобілях c турбонаддувом може застосовуватися двоконтурна система охолодження, в якій один контур відповідає за охолодження двигуна, інший - за охолодження надувного повітря.
2. Розрахунок елементів система охолодження виконується на основі визначення кількості теплоти, яка відводиться від двигуна за одиницю часу, кДж/с:
де Ни - найнижча теплота згоряння палива, кДж/кг; Спал - годинна витрата палива, кг/год. Для рідинної системи охолодження одним із основних елементів є рідинний насос. Його розрахункову продуктивність знайдемо за формулою:
де ηп н - коефіцієнт подачі насоса, ηп н =0,8...0,9; Vрід - циркуляційна витрата охолодної рідини, м3/с. У свою чергу, циркуляційні витрати охолодної рідини в системі двигуна, м3/с: Де ρрід - густина охолодної рідини, кг/м3; Ст - середня теплоємність
охолодної рідини, Дж/(кг К); Δtрід - температурний перепад охолодної рідини у радіаторі, який звичайно складає (6...12)°С. Потужність, яка потрібна для приводу рідинного насоса: де Р рід- натиск рідини, який створюється насосом, ррід = 0,12-106 Па т - механічний ККД рідинного насоса, ηм =0,8...0,9.
Розрахунок рідинно-повітряного радіатора зводиться, в основному, до визначення його поверхні охолодження (м2), необхідної для передачі теплоти від охолодної рідини повітрю:
де Qохол - кількість теплоти, яка відводиться в систему охолодження, кДж/с; К - коефіцієнт теплопередачі радіатора, Вт/(м2К); tсер.рід - середня температура рідини у радіаторі, °С; tсер.пов ~ середня температура повітря, яке проходить через радіатор, °С. Коефіцієнт теплопередачі К у формулі має комплексну будову:
де αрід - коефіцієнт тепловіддачі від рідини до стінки радіатора, δ1 - товщина стінки трубки радіатора, м; λ1 - коефіцієнт теплопровідності металу трубок радіатора, αпов - коефіцієнт тепловіддачі від стінок радіатора до повітря, Вт/(м2 К). Звичайно К за даними дослідження складає для легкових автомобілей (80...100); для вантажних - (140...180), Вт/(м2 К). Середня температура охолодної рідини у радіаторі приймається у межах: tсеррід =85...92°С. Середня температура повітря: tсерлов =50...55°С. У двигунів із системами рідинного охолодження звичайно застосовуються осьові вентилятори. Розрахунок вентилятора зводиться до визначення його основних параметрів: діаметра вентилятора, частоти його обертання, потужності, яка витрачається на його привід. Кількість повітря, яке проходить через радіатор, рекомендується визначати із рівняння теплового балансу, м3/с: де рпов - густина повітря, яка визначається за параметрами навколишнього середовища, кг/м3; см - середня теплоємність повітря,
кДж/(кг-К); Дгпов - температурний напір повітря у радіаторі, Δtпов=(20...30)°С. Потужність, витрачену на привід вентилятора, слід визначити за залежністю: де Δ р тр - гідравлічний опір повітря, який складається із витрат на тертя
та з місцевих витрат,Δ р тр = (0,6...1,0)103, Па; ηв - ККД вентилятора, для осьових клепаних вентиляторів ηв =0,32... 0,4, для литих 77в =0,55...0,65. Звичайно, ця потужність складає (7...14)% від номінальної потужності двигуна. Діаметр вентилятора, м:
Vпов - кількість повітря, яке проходить через радіатор, м /с; WП0В - швидкість повітря перед фронтом радіатора без обліку швидкості руху автомобіля, м/с, WП0В =(6...24). Частоту обертання nвент приймають, виходячи із граничного значення його колової швидкості, яка дорівнює nвент =70... 100 м/с. Колова швидкість залежить від напору вентилятора та його конструкції, м/с:
де φл - коефіцієнт, який залежить від форми лопатей (для плоских ло патей φі =2,8...3,5; для криволінійних φл =2,2...2,9); Частота обертання вентилятора при відомій коловій швидкості, хв 1
Для двигуна з повітряним охолодженням розрахунок системи зводиться до визначення площин поверхонь охолодження ребер циліндра та головки двигуна. Кількість охолодного повітря, яке повинно подаватись вентилятором, визначається із значення теплоти Q0Х0Л:
де tповвх - температура повітря, що входить у міжребровий простір, tповвх=20°С; tпов.вих - температура повітря, що виходить з нього, tповвх = (80...100)°С. Поверхня охолодження ребер циліндра
де Q цил ~ кількість теплоти, яка відводиться повітрям від циліндра двигуна, Дж/с; Кв - коефіцієнт тепловіддачі поверхні циліндра, Вт/(м2К); tцил.о - середня температура у підвалині ребер циліндра, °С; tповвх - середня температура повітря у міжребровому просторі циліндра, °С. За даними експериментів середня температура у підвалинах ребер циліндрів складає, °С: у ребер з алюмінієвих сплавів 130...150; у ребер із чавуну 130...180. Коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м2К):
де tсер - середнє арифметичне температур ребра та повітря, що обдуває, °С; WП0В - швидкість повітря у міжребровому просторі, м/с. Середня швидкість повітря у міжребровому просторі циліндра та його головки приймається рівною WП0В =20...50 м/с при діаметрі циліндра D-75... 125 мм та WПОВ=50...60 м/с при D = 125...150 мм. де QГ0Л - кількість теплоти, яка відводиться повітрям від головки цилін дра, Дж/с; tгол - середня температура у підвалинах ребер головки, °С Поверхня охолодження ребер головки циліндра: Середня температура у підвалинах ребер головки гГ0Л, °С: із алюмінієвих сплавів 150...200 із чавуну 160...230. Підбір та розрахунок вентилятора для двигуна з повітряним охолодженням має ряд особливостей, і приклад такого розрахунку можна знайти в літературі, яка присвячена тільки таким двигунам.
Date: 2016-05-14; view: 353; Нарушение авторских прав |