Система охлаждения и смазывания. Лекция № 13 презентация

Назначение: обеспечение оптимального теплового режима работы двигателя.
Оптимальный тепловой режим – тепловой баланс между деталями узлов и агрегатов двигателя, соответствующий наиболее благоприятной работе сопряжений, с точки зрения наименьшего износа, а также обеспечения прочностных и других конструктивных характеристик материалов деталей.

Классификация систем охлаждения.
Воздушная
Неуправляемый теплообмен с атмосферой (естественный обдув, принудительное охлаждение).
Системы с управлением потоками воздуха.
Жидкостная
Неуправляемые системы (конвекционные, с принудительной циркуляцией жидкости).
Управляемые системы (Электронные системы регулирования).

Воздушная система охлаждения ДВС с естественным обдувом.

Воздушная система охлаждения с принудительным управляемым обдувом поверхностей.

Жидкостная неуправляемая система (конвекционное циркулирование потоков жидкости)

Схема двухконтурной системы охлаждения.

Система охлаждения ВАЗ 2101.

Достоинства и недостатки жидкостной системы охлаждения.
Преимущества жидкостных систем:
-высокая теплоемкость;
-высокая скорость теплопередачи;
-быстрое и эффективное охлаждение омываемых поверхностей;
-быстрый и равномерный прогрев двигателя при пуске;
-меньшая склонность к детонации в бензиновых ДВС
Недостатки:
-сложность системы;
-необходимость обслуживания.

Элементы, поддерживающие тепловой режим двигателя.
Жидкостный насос (помпа) необходим для принудительной циркуляции жидкости.
Термостат предназначен для ограничения потока жидкости в зависимости от температуры.

Элементы, поддерживающие тепловой режим двигателя.
Радиатор - предназначен для интенсивного теплообмена охлаждающей жидкости с окружающей средой.
Основной и вспомогательный электровентилятор – необходим для принудительного создания воздушного потока через радиаор.

Обоснование выбора типа системы охлаждения.
Выбор системы охлаждения зависит от:
степени форсировки двигателя;
рабочего объёма цилиндра;
литровой мощности.

Порядок расчёта элементов системы охлаждения.

Порядок расчёта водяного насоса.
Жидкостный насос служит для обеспечения непрерывной циркуляции жидкости в системе охлаждения.
Расчётная производительность насоса (м3/с) определяется с учётом утечек жидкости из нагнетательной полости, которые составляют 10-20%
Определяется циркуляционный расход жидкости в системе охлаждения.
Затем проверяется условие: входное отверстие насоса должно обеспечить подвод расчётного количества жидкости.

Определяется окружная скорость схода жидкости при учёте гидравлического КПД (60-70%)
Определяют радиус крыльчатки.
Определяется окружная скорость.
Находится ширина лопатки на входе.
Находится ширина лопатки на выходе.
Определяется мощность потребляемая насосом с учётом механического КПД насоса (70-90%).
Мощность потребляемая насосом, обычно, составляет 0,5-1% от номинальной мощности двигателя.

Прядок расчёта вентилятора системы охлаждения.
Вентилятор служит для создания направленного воздушного потока, обеспечивающего отвод теплоты от радиатора.

Определяется необходимая производительность вентилятора (м3/с).
Для выбора вентилятора кроме его производительности необходимо знать аэродинамическое сопротивление воздушной среды, которое складывается из потерь на трение и местных потерь. (Для автомобилей принимается 600-1000Па).
Определяют диаметр вентилятора (м).
Находят потребляемую вентилятором мощность (кВт).
Находят окружную скорость (70-100 м/с).
Определяется необходимая частота вращения вентилятора (мин-1).

Порядок расчёта воздушной системы охлаждения.
Расчёт воздушной системы охлаждения сводится к определению площади поверхности охлаждения рёбер цилиндра.

При расчёте учитывается:
количество теплоты, отводимой воздухом от цилиндра
коэффициент теплоотдачи поверхности цилиндра
средняя температура у основания рёбер цилиндра
средняя температура воздуха в межрёберном пространстве цилиндра

Средняя скорость воздуха в межрёберном пространстве цилиндра принимается:
20-50м/с при диаметре цилиндра 75-125мм
50-60м/с при диаметре цилиндра 125-150мм

Порядок расчёта жидкостного радиатора.
Радиатор -теплообменный аппарат для воздушного охлаждения жидкости, поступающей от нагретых деталей двигателя.
Расчёт радиатора состоит в определении поверхности охлаждения, необходимой для передачи теплоты от жидкости к окружающему воздуху.

Заданной величиной при расчёте является Qж-количество теплоты, отводимой жидкостью.
При расчёте также учитывают:
Коэффициент теплопередачи К, (Вт/м2К)
Количество жидкости, проходящей через радиатор Gж, (кг/с)
Среднюю температуру жидкости в радиаторе Тср. ж., (К) (Тср. Ж=358-365К)
Количество воздуха проходящего через радиатор Gвозд., (кг/с)
Среднюю температуру воздуха проходящего через радиатор Тср. возд., (К) (Тср. Возд=323-328К)

Система смазки, элементы системы смазки.

ПЛАН
1. Назначение и классификация систем;
2. Способы подачи масла и схемы систем смазки;
3. Конструкция отдельных узлов и элементов системы;
4. Масляный насос (конструктивные решения, порядок расчёта);

Назначение системы смазки двигателя
Система смазки служит:
для подачи масла к трущимся деталям двигателя, с целью снижения трения, контактных напряжений;
для охлаждения рабочих поверхностей, очистки от продуктов износа и загрязнений пар трения;
для уплотнения соединения и нейтрализации химически активных продуктов сгорания;

Основные типы смазочных систем двигателя

Принципиальная схема системы смазки

Комбинированная смазочная система (ЗИЛ 130)

Комбинированная смазочная система (КамАЗ 740)
Особенностью данной системы является наличие двухсекционного масляного насоса, первая секция которого питает непосредственно смазочную систему и гидромуфту включения вентилятора, вторая – фильтр грубой очистки и масляный радиатор

Комбинированная схема смазки двигателя с гидрокомпенсаторами ГРМ
Комбинированные системы позволяют наиболее оптимально распределять смазочный материал в зонах трения в соответствии с требуемым режимом смазки.

Система с сухим картером
Система используется на автомобилях повышенной проходимости и спортивных автомобилях.

Конструкция, схемы работы отдельных узлов, механизмов и их связующих систем
Масляный насос
Фильтрующие элементы
Масляные радиаторы
Вентиляция картера
Редукционные клапана
Датчики

Шестеренчатый масляный насос
Шестеренчатый насос с внешним
зацеплением
Шестеренчатый насос с внутренним
зацеплением

Масляный насос роторного типа
Схема работы насоса
роторного типа
Насос роторного типа

Масляный поддон двигателя

Назначение: удержание абразивных частиц, продуктов износа и относительно крупных частиц загрязнений.
Полнопоточные фильтры
В настоящее время, в основном, используются бумажные фильтры, в виду высоких показателей очистки и относительно небольшого сопротивления.

Неполнопоточные фильтры (тонкой очистки)
Назначение: удержание частиц нагара.
Большинство из них имеет волокнистые заполнители мелкодисперсной структуры. В связи с этим имеют большое сопротивление и не могут быть использованы как полнопоточные. Их включают параллельно главной масляной магистрали. Масло, проходя через фильтр и очищаясь, возвращается в поддон. В единицу времени такие фильтры через себя пропускают в 10-20 раз меньший объем масла, нежели его расходуется через полнопоточный фильтр.

Фильтр тонкой очистки (фильтр отстойник).
1 – чашки;
2,6 – крышки;
4 – картонные
диски;
3 – прокладки;
5 – соединительные
планки;

Фильтры тонкой очистки
а, б – поверхностные бумажные;
в – поглощающий полнопоточный;
г – комбинированный полопоточный;
д,е – центрифуги;
1,2 – элемент грубой и тонкой
очистки;

Фильтры центробежной очистки (центрифуга). Принцип действия.
1 – корпус;
2 – ротор;
3 – жиклёры;
4 – канал в
магистраль;
5 – перепускной
клапан;
6 – впускной канал;
7 – канал в картер;

Схемы работы фильтров масляной системы

Масляные радиаторы
Жидкостно – масляные
Преимущество: быстрый прогрев масла после пуска и поддержка оптимальной температуры.
Воздушно – масляные
Преимущества: меньшая масса, относительно простое и надёжное устройство, возможность получения большего температурного напора.
Недостатки: применение специального перепускного клапана.
Параметры подбора радиатора:
- циркуляционный расход масла через радиатор, м3/с;
- плотность, теплоёмкость масла;
- разность температур масла в радиаторе и воздуха;

Масляные радиаторы

Вентиляция картера
Предназначена для дожига и рециркуляции сгоревших и частично сгоревших продуктов.
Картерные газы поступают по вытяжному шлангу 1 в корпус маслоотделителя 7. Капли масла оседают на сетке 6 и стекают в поддон картера.