КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

Конструкторский раздел предназначен для рассмотрения основной задачи данной работы — усовершенствования системы охлаждения двигателя ЗМЗ 406 применяемого на автомобилях ГАЗ 2705, 3221 «ГАЗЕЛЬ» и их модификациях. При этом изменения в двигателе принятые в тепловом расчете, т.е. форсирование двигателя для повышения его тяговых и скоростных характеристик приняты как перспективные и представляющие интерес с практической, а в данном случае еще и с теоретической точки зрения. Принимая данные, полученные в тепловом расчете, и учитывая ,что после форсирования двигателя увеличилась мощность нетто, а следовательно тепловой режим стал более напряженным был проведен расчет системы охлаждения.

Расчет жидкостной системы охлаждения

Модернизируя систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания проведем предварительный её расчет согласно материалу, изложенному в      [4]. Однако данный расчет является проверочным и ведётся в первом приближении с тем, чтобы сохранить геометрические, тепловые и иные  параметры основных деталей системы охлаждения максимально унифицируя её с существующей конструкцией в случае доработки. При расчете системы охлаждения двигателя исходной величиной является количество отводимого от него в единицу времени тепла Q_ω (ккал/ч). Это количество может быть определено из уравнения теплового баланса, или (ориентировочно) на основании экспериментальных данных. В данной работе используем второй вариант, на основании экспериментальных данных, выбирая коэффициенты и эмпирические данные предполагая наиболее напряженный тепловой режим работы.

В качестве циркулирующей охлаждающей жидкости принимаем этиленгликолевую незамерзающую смесь (антифриз).

 Таким образом, количество тепла отводимого от двигателя в единицу времени:

Q_ω=q_ωN_eN=860∙85,0232∙1,36=99443,135 ккал/ч,              (7.1)

где q_ω=860 ккал/(л.с.∙ч)— количество отводимого от двигателя тепла,

               для карбюраторных ДВС обычно q_ω=830…860 ккал/(л.с.∙ч);

   N_eN=85,0232 кВт— наибольшая мощность двигателя.

Находим количество жидкости (кгс/ч), циркулирующей в системе охлаждения в единицу времени,

 кгс/ч           (7.2)

где с_ω=0,5 ккал/(кгс∙°С)— теплоемкость циркулирующей жидкости;

=5 °C— разность температур входящей в радиатор и

                           выходящей из него жидкости.

Расчет радиатора

 Величину поверхности охлаждения радиатора в первом приближении (м²) с достаточной точностью определим по простейшей формуле и сравним с существующей (F_Д=20 м²):

F_p=f_pNN_eN=0,17∙85,0232∙1,36=19,66 м²                                (7.3)

где f_pN=0,17 м²/л.с.— удельная поверхность охлаждения радиатора, f_pN=0,1…0,23 м²/л.с. для легковых автомобилей.

Как видно из расчетов F_p=19,66м²≈ F_Д=20м², относительная разность 2%.

Емкость системы охлаждения оставим прежней, т.е. V_ω=12 л.

Примерное количество проходящего через радиатор воздуха:

G_L=205∙N_eN=205∙85,0232∙1,36=22868 кгс/ч.                       (7.4)

Водяной насос

 Расчетная производительность водяного насоса:

G_в.н.=G_ω/η_в.н.= /0,85=46796,7694 кгс/ч,              (7.5)

где η_в.н.=0,85— коэффициент, учитывающий возможность прорыва жидкости между крыльчаткой и корпусом насоса.

Необходимая на привод водяного насоса мощность:

 кВт (7.6)

где Н=7 м вод. ст.— создаваемый насосом напор;

  η_h=0,65 — гидравлический КПД;

  η_мех=0,8 — механический КПД водяного насоса.

Учитывая, что параметры рассчитываемого и действительного радиаторов можно принять как равные и принимая существующую емкость системы охлаждения — размеры и форму водяного насоса не рассчитываем.

Вентилятор

 Для выбора из существующей номенклатуры приближенно определим производительность вентилятора по формуле:

G_L=L_QQ_ω=0,3∙99443,135=29832,9405 кгс/ч,                                      (7.7)

где L_Q=0,3 кгс/ккал — удельная производительность вентилятора.