Материал: 2388

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

 

58,8

 

 

 

 

 

 

 

 

2,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

49,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СибА

 

 

 

 

 

14,7

 

 

 

ДИ

 

39,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4,9

 

 

 

29,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24,5

 

 

кПа

19,62

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4,9

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5,9

 

 

 

1

2

3

4

5

6

7

 

 

 

 

 

 

насос

насоса з

двигатель

двигателя из

радиатор

радиатора из

насос

 

 

Входв

Выход

Входв

Выход

Входв

Выход

Входв

Рис. 1.20. Схема распределения потерь напора, создаваемого насосом [4]

Порядок расчёта жидкостного насоса СО:

1. Определение циркуляционного расхода жидкости из соотноше-

ния

 

Gж =

 

 

Qв

,

(1.35)

 

c

ж

ρ

ж

T

 

 

 

 

ж

 

 

где Qв

– количество тепла, отдаваемого охлаждающей жидкости;

 

сж

– теплоёмкость охлаждающей жидкости;

 

ρж

– плотность охлаждающей жидкости;

 

Tж – температурный перепад охлаждающей жидкости в радиаторе.

Tж = 6…12 К.

2. Расчёт производительности насоса. Расчётная производитель-

ность насоса учитывает утечки жидкости из нагнетательной полости во всасывающую:

41

G

=

Gж

м3/с,

(1.36)

η

ж.расч.

 

 

 

где η− коэффициент подачи, учитывающий утечки жидкости, η = 0,8...0,9.

СибАДИ

3. Расчёт радиуса входного отверстия крыльчатки выполняется из

условия обеспечен я расчётного количества охлаждающей жидкости:

 

Gж.расч.

 

= π (r2

r2 ),

(1.37)

 

c1

1

0

 

где r1

– рад ус входного отверстия (рис. 1.21);

 

r0

рад ус ступ цы крыльчатки;

 

 

c1

скорость охлаждающей жидкости на входе в насос,c1 = 1…2,5 м/с.

Из услов я (1.37) определяют r1:

 

 

 

r =

Gж.расч.

+ r2 .

(1.38)

 

1

 

π c1

0

 

4. Определение числа лопастей (лопаток) крыльчатки. Число ло-

пастей крыльчатки принимают от 3 до 8.

5. Построение профиля лопастей крыльчатки (см. рис. 1.21). Вход

жидкости в насос должен происходить безударно.

ля этого определяют

окружную скорость схода охлаждающей жидкости:

 

 

u2 =

 

 

pж

,

(1.39)

 

1+ tgα2 ctgβ2

 

 

 

 

 

 

ρж ηг

 

где α2 β2

углы между направлениями скоростейc2, u2, W2; α2 = 8…12 °,

 

β2 = 12…50 °; β2 = α2 .

 

 

 

 

0,8

 

 

 

 

ηг

гидравлический КПД, ηг = 0,6…0,7;

 

pж напор, создаваемый насосом, pж = (5…15) 104 Па.

Увеличение β2 приводит к росту напора, создаваемого насосом. В связи с этим иногда лопатки проектируют радиальными, т.е. угол β2 принимают равным 90 °. В тоже время увеличение β2 снижает КПД насоса.

42

СибА

ДИ

Рис. 1.21. Расчётная схема жидкостного насоса [1, 2, 3, 4, 9]

Далее для построения профиля лопастей крыльчатки определяем

радиус схода жидкости:

30 u2 ,

 

r =

(1.40)

2

π n

 

 

 

вм

 

где nвм – частота вращения крыльчатки в минуту.

Определяем окружную скорость u1

з следующего равенства:

u1

= u2 ,

 

r

 

r

 

1

2

 

 

откуда

 

u2 r1

 

 

u =

.

(1.41)

 

1

 

r2

 

 

 

 

43

Радиальная скорость схода жидкостиcr рассчитывается по формуле

cr =

pж tgα2

.

(1.42)

 

 

ρж ηг u2

 

СибАДsinβ И

Абсолютная скорость схода жидкости определяется по формуле

c2 =

 

cr

.

(1.43)

 

sin α2

 

Угол между относительной скоростью W1

и отрицательным на-

правлен ем окружной скорости u1

находится из выражения:

tgβ =

c1

.

(1.44)

 

1

 

u1

 

Угол β1 зменяется в пределах 40…55 °, но иногда может быть и меньше.

Далее строят проф ль лопатки (см. рис. 1.21). Для этого из центра О радиусом r2 проводят внешнюю окружность, а радиусом r1 – внутреннюю.

Затем на внешней окружности в произвольной точке В строят угол β2. От вертикального диаметра, проходящего через точку В, по часовой стрелке

откладывают угол β = β1 + β2 до пересечения с внутренней окружностью в точке К. Через точки В К проводят линию до пересечения с внутренней окружностью в точке А и из середины отрезка АВ (точка L) проводят перпендикулярную ему линию до пересечения с внутренней окружностью в точке Е. После этих построений из точки Е как из центра прово-

дят дугу через точки

В, представляющую профиль лопатки.

6. Определение ширины лопаток на входе и выходе. Ширина лопа-

ток на входе b1 и выходе b2

вычисляется по формулам

 

b1 =

 

 

Gж.расч.

 

;

 

 

 

 

 

z δ1

 

 

 

 

 

2

π r1

 

c1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

(1.45)

 

 

 

 

Gж.расч.

 

b2 =

,

 

 

 

 

z δ2

 

 

 

 

π r2

 

 

cr

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sinβ2

 

 

44

где

z – число лопаток крыльчатки;

 

 

δ1

и δ2 – толщина лопатки у входа и выхода.

 

b1

В существующих конструкциях, как правило, δ1 = δ2 = 3…5 мм,

= 10…35 мм, b2 = 4…25 мм.

 

СибАДИ

 

7. Расчёт потребляемой мощности жидкостного насоса.

 

 

 

Nж.н. =

Gж.расч. pж

,

(1.46)

 

 

 

1 000 ηм

 

где ηм – механ ческ й КПД насоса, ηм = 0,9…0,95.

У автотракторных ДВС Nж.н. = (0,5...1,0%) Ne .

Распределен е давления по охлаждающему контуру рассматривают вместе с распределен ем температур жидкости. По последним оценивают упругость паров охлаждающей жидкости в отдельных точках СО.

Давлен е во всех точках СО должно быть больше упругости паров охлаждающей жидкости на величину кавитационного запаса.

Расчётным режимом СО чаще всего является режим максимальной мощности Nemax, но в отдельных случаях проверку проводят для режима максимального момента Memax, так как при уменьшении частоты вращения возможно возникновение зон парообразования из-за уменьшения давления в СО перегрев ДВС.

1.2.3. Вентилятор

Вентиляторы введены в жидкостную СО для направления воздушного потока, отводящего тепло от радиатора. В настоящее время привод вентиляторов СО осуществляется электромотором, включающимся на максимальное число оборотов по сигналу от датчика, установленного в один из бачков радиатора, при достижении определённой температуры охлаждающей жидкости.

В автотракторных ДВС наибольшее распространение получили осевые одноступенчатые вентиляторы. Изготавливаются вентиляторы клёпанными или литыми (рис. 1.22).

При подборе вентилятора согласовывают его производительность и аэродинамическое сопротивление всей воздушной сети pс с его характеристиками – напором и подачей. В случае высокого pс = 600…800 Па

45