Проектирование систем двигателей внутреннего сгорания (стр. 15 из 18)
Средняя температура воздуха, проходящего через радиатор:
, (6.5 [1])Температура воздуха на входе в радиатор принимается tвозд.вх = 40 ºС
Необходимая площадь (м2) поверхности охлаждения радиатора:
, (6.6 [1])где kж – коэффициент теплопередачи от охлаждающей жидкости к охлаждающему телу (Вт/м2 ºС), в результате экспериментальных исследований установлено, что для радиаторов тракторов kж находится в пределах 80...100 Вт/м2 ºС.
Принимаем kж = 90 Вт/м2 ºС
Площадь фронтовой поверхности радиатора (м2):
, (6.8 [1])где υвозд – скорость воздуха перед фронтом радиатора (6...18 м/с) без учета скорости движения машины, принимаем υвозд = 13 м/с.
Глубина сердцевины радиатора (мм):
, (6.6 [1])где φр – коэффициент объемной компактности: для современных радиаторов (0,6...1,8 мм-1). Принимаем φр = 1,2 мм-1
8.2. Расчет вентилятора
В системах охлаждения вентиляторы устанавливаются для создания искусственного потока воздуха, проходящего через радиатор, что позволяет уменьшить площадь охлаждающей поверхности, вместимость и массу охлаждающей системы в целом.
Вентилятор выбираем со штампованными из листовой стали лопастями, приклепанными к стальной ступице, четырехлопастной. Для уменьшения вибраций и шума лопасти располагаем Х-образно – попарно под углом 70 º и 110 º. Вентилятор установлен на валу насоса охлаждающей жидкости.
Окружная скорость лопасти вентилятора (м/с) на ее наружном диаметре:
, (6.10 [1])где ψ – коэффициент, зависящий от формы лопастей, ψ = 2,2...2,9 – для криволинейных лопастей;
Рв – давление воздуха, создаваемое вентилятором (Рв = 600...1000 Па)
ρв = 1,04 кг/м3
Диаметр вентилятора (м):
, (6.11 [1])где υ'возд – расчетная скорость воздуха в рабочем колесе (13...40 м/с), принимаем υ'возд = 20 м/с.
Значение Dв округляем до ближайшего по ГОСТ 10616-73 и принимаем Dв = 0,400 м.
Частота вращения вентилятора (мин-1):
, (6.12 [1]) 
Мощность (кВт), потребная для привода вентилятора:
, (6.13 [1])где ηв – КПД вентилятора, для клепаных вентиляторов ηв = 0,3...0,4. Принимаем 0,35.
8.3. Расчет насоса охлаждающей жидкости
Расчетная подача водяного насоса (л/с):
, (6.14 [1])где ηн – коэффициент подачи, учитывающий возможность утечки жидкости из напорной полости во всасывающие, (0,8...0,9). Принимаем 0,85.
Радиус r1 (м) входного отверстия крыльчатки насоса:
, (6.15 [1])где r0 – радиус ступицы крыльчатки (12...30 мм). принимаем 20 мм;
С1 – скорость жидкости на входе в насос (1...2,5 м/с). принимаем 1,75 м/с.
Окружная скорость схода жидкости (м/с):
, (6.16 [1])Где α2 и β2 – угол между направлениями С2 и U2, W2 и U2 (рис 20).
Рж – давление жидкости, создаваемое насосом, Па: (5...10)·104,
ηг – гидравлический КПД насоса (0,6...0,7).
Для обеспечения ηг = 0,6...0,7 принимаем α2 = 8...12 º, β2 = 32...50 º.
Принимаем: α2 = 9 º, β2 = 42 º, ηг = 0,67, Рж = 8,5·104 Па.
Радиус крыльчатки на выходе:
Окружная скорость потока жидкости на входе (м/с):
, (6.18 [1]) 
Угол
определяется исходя из того, что угол α1 между векторами скоростей С1 и U1 = 90 º. 
, (6.19 [1]) 
На основании полученных данных производится профилирование лопасти. Как правило, лопасти профилируются по дуге окружности. Для этого проводя внешнюю окружность крыльчатки радиусом r2, а внутреннюю – радиусом r1, в произвольной точке В на внешней окружности строим угол β2. От радиуса ОВ строится угол β1 + β2. Через точки В и К проводится линия ВК, которая продолжается до пересечения с окружностью входа (точка А). Из середины отрезка АВ (точка L) проводится перпендикуляр к линии ВЕ (точка Е), а из точки Е – дуга, являющаяся искомым очертанием лопасти.
Радиальная скорость схода охлаждающей жидкости (м/с):
, (6.20 [1]) 
Ширина лопастей на входе b1 и на выходе b2 определяется:
, (6.21 [1]); 
, (6.22 [1]);где z – число лопастей на крыльчатке,
δ – толщина лопастей, мм
В существующих конструкциях: z = 4...8; δ = 3...5 мм.
Принимаем: z = 6, δ = 3 мм
Мощность (кВт), потребляемая водяным насосом:
, (6.23 [1])где ηм – механический КПД насоса (0,7...0,9)
Вместимость систем жидкостного охлаждения тракторных дизелей:
9. РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ
Для пуска двигателя необходимо, чтобы частота вращения его вала обеспечивала условия возникновения и нормальное протекание начальных рабочих циклов в двигателе. Пусковая частота вращения коленчатого вала двигателя зависит от вида двигателя и условий пуска. Момент сопротивления проворачиванию вала двигателя при его пуске зависит от температуры окружающей среды, степени сжатия, частоты вращения, вязкости масла, числа и расположения цилиндров. Мощность пускового устройства определяется моментом сопротивления проворачиванию и пусковой частотой вращения.
Пусковое устройство дизелей состоит из электрического стартера СТ – 212А мощностью 4,8 л.с. Стартер представляет собой электродвигатель постоянного тока последовательного возбуждения. Включение стартера дистанционное, с помощью электромагнитного реле и включателя стартера.
9.1. Расчет пускового устройства
Выбираем марку масла и задаем его расчетную кинематическую вязкость.
В соответствии с требованиями ГОСТ – 20000-82 предельной температурой холодного запуска автотракторных дизелей со штатной пусковой системой считают – 10 ºС при обычных зимних маслах и – 20 ºС при применении загущенных масел.
Масло моторное (см. расчет системы смазывания):
Летнее – М 10 Г2 по ГОСТ 8581-78;
или – М 10 В2 по ГОСТ 8581-78;
Зимнее – М 8 Г2 по ГОСТ 8581-78;
или – М 8 В2 по ГОСТ 8581-78.
Т.к. выбраны масла не загущенные, то предельную температуру холодного запуска систем равной – 10 º С.
По графику (6.1.[1]) для зимнего масла М-8Г2 для t C = -10 ºС находим расчетную его вязкость.