Курсовая работа (т): Проектирование гидравлики и гидропривода системы жидкостного охлаждения автомобильного двигателя

Величина при отсутствии предварительной закрутки потока на входе в рабочее колесо насоса, что следует принять и в данной работе, определяется по формуле:

, (28)

где  - определенная выше максимальная окружная скорость рабочего колеса насоса, а все остальные величины, входящие в формулу (28), принимаются по результатам предыдущих расчетов; g=9,81м/с².

Подставляя числовые данные, получаем

= 7 [м].

Величина k_Z определяется по формуле

=                                                              (29)

=

где Z - принятое число лопаток Z = 6;

_2л= 40^°.

Расчетный напор насоса (заданный) Н^Р_Н = 1.5 м.

Гидравлический К.П.Д. центробежных насосов принимается обычно в пределах _г = 0,80,9. Принимаем _г = 0,9

Проектируемый насос должен обеспечивать такой действительный напор (Н^д_н)_р, который требуется по результатам гидравлического расчета тракта охлаждения Н^р_н, т.е. чтобы выполнялось условие (Н^д_н)_р = Н^Р_Н.

Рассчитанная величина <Н^Р_Н , т.е. условие не выполняется. Корректирование диаметра рабочего колеса в сторону его увеличения, например, до величины 170 мм, приводит к увеличению окружной скорости (U^P₂ = 4,45 м *  и, что практически обеспечивает выполнение требуемого условия, т.е.

Н^Р_Н

3. Определение мощности и к.п.д. насоса

.1 Гидравлическая (полезная) мощность насоса

Определяется по формуле

 =(30)

 [Н*м*]

где  - плотность жидкости, протекающей через насос (=_ср, кг/м³).

.2 Полный К.П.Д. насоса

Определяется по формуле

 = 0.95 * 0.9 * 0.97 = 0.8294,                  (31)

где  - объемный к.п.д. насоса, учитывающий утечки жидкости через различные неплотности в насосе; обычно = 0,950,96 ( не зависит от режима работы насоса);

 - уже отмеченный выше гидравлический к.п.д., учитывающий потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе и отвода; обычно, как уже было сказано выше, =0,850,9 (зависит от режима работы насоса);

- механический к.п.д., учитывающий потери на трение в насосе, в том числе на трение жидкости о стенки колес и стенки насоса; обычно =0,970,98 ( не зависит от режима работы насоса).

Расчет ведем по минимальным значениям, фактические значения с отклонениями в плюс будут повышать коэффициент запаса мощности.

.3 Потребляемая мощность насоса

Необходимая мощность определяется по формуле

где - полный к.п.д. насоса.

.4 Расчетная мощность двигателя для насоса

определяется по формуле

           (33)

где k = 1,1 - коэффициент запаса, учитывающий потери в передаче энергии от двигателя к насосу, т.е. это мощность, отбираемой от двигателя автомобиля для привода насоса.

4. Расчет теоретической характеристики насоса

Общие положения.

Теоретической характеристикой насоса называют зависимость действительного напора насоса Н^д_н, а так же его гидравлической мощности N_r и К.П.Д.  от подачи насоса, т.е. от расхода жидкости на выходе из насоса Q. Причем при той или иной (в данном случае при заданной) частоте вращения рабочего колеса насоса n_р. Принимается в данном случае еще и условие отсутствия закрутки потока на входе в насос.

Следует учесть, что все отмеченные величины, т.е. Н^д_н, N_r, , Q, кроме n=n_р, относятся к произвольному режиму работы насоса, что как раз и составляет сущность любой характеристики.

Характеристика насоса имеет аналитическое выражение, но может быть представлена в графической форме. В данном случае ставится задача построения характеристики в графической форме, причем с использованием строгих масштабов для Н^д_н, N_r,  и Q (рисунок 3).

.1 Теоретическая характеристика насоса по напорам

Эта часть теоретической характеристики состоит из трех графиков и, соответственно, строится в три этапа.

.1.1 Cтроим график = f(Q)

Аналитической основой для построения этого графика является формула (28), из которой видно, что величина снижается пропорционально увеличению Q, причем график зависимости  от Q является прямолинейным. Такой график может быть построен по двум точкам, из которых первая соответствует уже известным значениям Q = Q_Pи =, а вторая соответствует значениям Q = 0 и .

.

Величина U₂ =U^P₂ = соnstизвестна из предыдущих расчетов, причем постоянной эта величина является по той причине, что n_р=n=соnst.

4.1.2 Строим график Н_Т = f(Q)

Этот график отличается от графика = тем, что в нем учитывается влияние конечного числа лопаток рабочего колеса. Значения Н_т на графике Н_т= f(Q) получаются умножением значений  на коэффициент k_z< 1, который, согласно формуле 26, не зависит от Q_р. График Н_Т = f(Q) может быть построен только по одной точке с координатами Q_р и Н^р_т, где.

После нанесения этой одной точки график Н_Т = f(Q) проводится параллельно графику = .

.1.3 Строим график

Аналитической основой для построения этого графика служит формула (27), в которой величина зависит от Q. Построение графика состоит в нанесении вниз от любой из точек графика  в масштабе для напоров значений гидравлических потерь напора в насосе Н_r. Величины Н_r рассчитываются по формуле

* 1.549* 0.166                 (34)

где А - коэффициент пропорциональности, не зависящий от режима работы насоса, т.е. А не зависит от Q.

Независимость А от Q позволяет определить значение А при расчетных значениях Q = Q_р и по формуле

=                                            (35)

При этом величина определяется по формуле:

                       (36)

.2 Теоретическая характеристика насоса по гидравлической мощности

Аналитической основой для построения такой характеристики является формула (30). Используется уже построенная характеристика насоса по напорам , из которой принимаются при различных значениях Q значения Н^д_н. Причем в формулу (30) вместо Q_р и  подставляются принимаемые значения Q и .

В результате получается ряд значений N_r (при разных значениях Q), в том числе ранее рассчитанное значение N_r в расчетном режиме работы насоса ().

График зависимости N_r от Q имеет вид квадратичной параболы, поскольку величина N_r через величину  в составе  оказывается зависящей от Q². Причем при Q = 0 величина N_r= 0.

.3 Теоретическая характеристика насоса по К.П.Д.

Основой для получения зависимости  от Q являются:

ранее построенный график ;

полученные ранее при разных значениях Q значения , в том числе значения= 0 при Q = 0 и при Q = Q_р (формула 35);

- формула (32), в которой все входящие в нее величины используются в этом случае без индекса, причем формула представляется в следующем виде:

=N_r/N=1 (37)

где N - потребляемая при разных значениях Q потребляемая мощность насоса, Вт;

Построение искомой характеристики  производится в три этапа.

На первом этапе рассчитываются при разных значенияхQ, включая Q = Q_P и Q=0, добавки к соответствующим величинам N_г:

- добавки, которые учитывают механические потери мощности в насосе, не зависят от режима работы насоса и потому рассчитываются по формуле

 (38)

где - принимается из расчета по разделу З.2.;

добавки, которые учитывают объемные потери мощности в насосе, опять же не зависят от 0 и потому рассчитываются по формуле

(39)

где - принимается из расчета по разделу З.2.;

- добавки, которые учитывают гидравлические потери мощности в насосе, зависят от режима работы насоса, т.е. от Q, и поэтому рассчитываются по формуле

    (40)

где  принимается, как уже говорилось из предыдущих расчетов, м; -плотность, кг/м; g =9,81 м/с.

Получение графика составляет содержание второго этапа получения характеристики .

Для этого рассчитывается Q_УТ, которая одинакова при любых значениях Q, поскольку как и не зависит от Q. Расчет ведется по формуле

 (41)