Calculul elementelor compenente ale instalatiei de ungere

Calculul elementelor compenente ale instalatiei de ungere

Calculul pompei de ulei

Dimensionarea pompei de ulei are in vedere ca debitul refulat sa fie superior celui care circula prin magistrala de ungere datorita circuitului derivat prin supapele de siguranta. In aceste conditii debitul pompei de ulei este

(15.33)

Tinand cont de tipul si puterea motorului se recomanda V_pu = (20…35)P_e pentru M.A.S; (25…40)P_e [l/h] pentru M.A.C. cu aspiratie naturala si (45…70)P_e [l/h] pentru M.A.C. supraalimentat si cu racirea pistoanelor.

In cazul pompei de ulei cu doua roti dintate cu angrenare exterioara

(15.34)

de unde

(15.35)

in care:            D_p - diamtrul de divizare;

h - inaltimea dintelui;

n_pu - turatia pompei de ulei;

_pu = 0,75…0,85 - randamentul volumetric al pompei;

l - latimea rotii.

Considerand ca viteza periferica a rotilor nu trebuie sa depaseasca 5…6 m/s pentru a nu micsora prea mult randamentul _pu, se poate calcula diametrul primitiv al rotilor.

(15.36)

Turatia pompei se alege de obicei jumatate din turatia morotului.

Puterea necesara antrenarii pompei de ulei se determina cu relatia:

(15.37)

unde:  V_pu este in [m³/s];

p_u in [N/m²], iar

_m = 0,85…0,9

Caderea de presiune se alege intre 0,3…0,8 MPa.

La proiectarea pompei de ulei se recomanda valorile din tabelul 15.1.

Tabelul 15.1.

Dimensiunile pompei de ulei

Calculul suprafetei de racire a schimbatoarelor de caldura pentru ulei

Acest calcul are ca scop dimensionarea suprafetei de racire necesare transmiterii caldurii preluate de ulei din motor si cedate mediului de racire.

Pentru un schimbator de caldura aer-ulei suprafata exterioara de racire se calculeaza cu relatia:

[m²]          (15.38)

unde: [kJ/m²hK]

k_u - coeficientul global de transmitere a caldurii de la ulei la aer,;

 = S₂/S₁ = 2,5…3,5 - coeficientul de nervurare;

S₁ [m²] - suprafata interioara de contact cu uleiul;

S₂ [m²] - suprafata exterioara a schimbatorului;

t_u = 75…85 [⁰C] - temperatura medie a uleiului;

t_a = 40[⁰C] - temperatura medie a aerului;

₁ = 180…400 [W/m²K] - coeficientul de transmitere a caldurii de la ulei la peretii schimbatorului;

₂ = 70…140 [W/m²K] - coeficientul de transmitere a caldurii de la ulei la peretii schimbatoruluila aer;

k_u = 30…70 [W/m²K].

In cazul schimbatorului de caldura apa-ulei calculul suprafetei exteriore de racire se efectueaza adoptand viteza de circulatie a uleiului w_u = 0,1…0,5 [m/s] si coeficientul global de transmitere a caldurii de la ulei la apa k_a = 120…300 [W/m²K], deci

(15.39)

Debitul de lichid necesar asigurarii racirii uleiului se poate scrie:

(15.40)

unde:  - caldura evacuata; r_a - densitatea apei; c_a - caldura specifica a apei; Dta - diferenta dintre temperaturile de iesire si intrare ale lichidului de racire.

Functionarea comuna a racitorului de ulei cu instalatia de racire a motorului

Utilizarea unui schimbator de caldura la care agentul de racire a uleiului sa fie lichidul sistemului de racire presupune amplasarea in circuitul de racire ca in figura 15.26.

In cazul racitorului de ulei ecuatiile de bilant termic sunt:

(15.41)

unde:  _R = 0,96 - randamentul racitorului;

- fluxurile de caldura vehiculate de ulei, lichid si prin racitor.

Daca se noteaza cu: t_il, t_el - temperatura lichidului de racire la intrare respectiv iesirea din racitor; t_iu, t_eu- temperatura uleiului la intrarea si iesirea din racitor, ecuatia (15.41) devine:

(15.42)

unde:  - debitul masic de ulei;

- debitul masic de lichid de racire;

c_pu, c_p1 - caldurile specifice la p= const. pentru ulei, respectiv lichid de racire;

k_R, A_R - coeficientul global de transfer de caldura, respectiv suprafata activa a schimbatorului de caldura;

t_mR - diferenta medie logaritmica intre temperaturile uleiului si lichidului de racire.

Racitoarele de ulei sunt de tipul cu curenti incrucisati, iar factorul de corectie se apropie de unitate pentru diferentele t₁ si t₂ asa ca:

(15.43)

In practica o situatie des intalnita este verificarea compatibilitatii unui schimbator de caldura la care se cunosc k_R si A_R cu sistemul de racire, in conditiile in care se cunoaste temperatura uleiului la intrarea in racitor si temperatura lichidului la intrarea in racitor.

Compatibilitatea schimbatorului de caldura cu cerintele motorului este satisfacuta daca este indeplinita relatiile (15.44). Sistemul de ecuatii poate fi scris sub forma:

(15.44)

Cunoscand t_il si t_iu si grupand termenii constanti, sistemul (15.44) devine:

(15.45)

Necunsocutele t_ev, t_eu si t_mR se pot determina fie analitic, fie grafo-analitic.

Calculul filtrelor de ulei

Suprafata de filtrare S_f se calculeaza cu relatia

[m²]  (15.46)

unde:  V_u [l/h] debitul de ulei;

w [m/h]; viteza uleiului in filtru, w = p/hR;

p - caderea de presiune din filtru, in starea curenta (w = 36…432 m/h).

Suprafata de filtrare calculata cu relatia (15.46) reprezinta suprafata totala a porilor, de aceea se numeste suprafata activa a filtrului.

Suprafata nominala a filtrului S_n se determina pentru determinarea cotelor de gabarit.

(15.47)

unde:  k - factor care tine seama de materialul dintre pori si are valori de 3,3…3,6 la filtrele de sita si 3,3…5,0 la filtrele cu fir de sarma.

Calculul filtrului centrifugal

Debitul volumetric de ulei care trece prin orificiul calibrat

[l/min]      (15.48)

unde:  R_opt- reprezinta distanta optima de la axa orificiului ajutajului pana la axa rotorului

(15.49)

iar forta de reactie aplicata la axa orificiului duzei de expulzare a uleiului

(15.50)

Momentul reactiv dat de cele doua duze este:

(15.51)

In relatiile de mai sus intervin urmatoarele marimi:

₁ - coeficientul de debit al uleiului prin orificiul duzei de expulzare;

f - suprafata orificiului ajutajului (diametrul orificiului are valori cuprinse intre 1,62,2 mm;

 - densitatea uleiului;

p₁ - presiunea uleiului la intrarea in rotorul filtrului, p₁ = 0,40,6 MPa;

 - coeficientul de pierderi hidraulice de la intrarea uleiului in filtru pana la ajutajul de expulzare;

n - turatia rotorului;

r_o - raza arborelui rotorului;

 - coeficient care tine seama de vascozitatea dinamica si capacitatea rotorului;

 - coeficientul de contractie a sectiunii vanei de ulei care iese prin orificii;

k - coeficient care depinde de capacitatea rotorului si viscozitate.

La alegerea filtrelor trebuie sa se tina seama ca la MAC uleiul este de 10 ori mai impurificat cu combustibilul nears decat in cazul MAS si ca este supus la temperaturi mult mai ridicate decat in cazul MAS.

Alegerea tipului si constructia filtrului trebuie sa tina seama si de aditivii de ulei. S-a constatat in practica ca poate sa apara un blocaj al mediului poros, fie prin placarea acestora cu depunderi rezultand din slabirea calitatii aditivilor care provoaca la cald aparitia de cristale care au dimensiuni superioare porilor, fie prin incidenta unor aditivi asupra tensiunii superficiale.