Меню раздела

Общий гидравлический расчет


Выбором количества масла, находящегося в поддоне или циркуляционном и запасных баках, количества прокачиваемого масла и исходного давления масла после насоса не решаются все задачи, связанные с проектированием смазочных систем. При выборе схемы смазывания необходимо кроме указанных параметров определить давление масла на входе в двигатель и число последовательно включенных насосов, их подачу, число и тип фильтров и их расположение в схеме, расположение и число предохранительных и обводных клапанов.
Для обеспечения возможности расчета смазочной системы в целом ее надо разделить на внешнюю и внутреннюю. Расчет смазочной системы затрудняется сложностью гидравлической схемы (особенно схемы подвода масла к его потребителям в двигателе - внутренней смазочной системы), необходимостью оценки расходов масла через ответвления, оптимизации компоновки смазочной системы, зависимостью гидравлических сопротивлений участков и расхода масла через них. Если считать, что расход масла и перепад давления в элементах внутренней системы известны из компоновки двигателя, расчетов и опытных данных, то компоновка и расчет внешней системы могут быть выполнены, если имеются гидравлические характеристики всех элементов системы. Ниже дан метод расчета внешней системы дизеля 16ЧН 26/26 . Расход масла Ок через любой элемент между узлами системы есть нелинейная функция перепада давления на нем Арк и динамической вязкости масла: где расход в к-й ветви, подводящей масло в 1-й узел (К,- число таких ветвей); расход в т-й ветви, отводящей масло из г-то узла (М,—число таких ветвей); 1 = 1, 2, п.
Перепад давлений в каждой ветви есть разница между давлением в предыдущем и последующем узлах, поэтому система состоит из нелинейных уравнений относительно п неизвестных давлений рх в узлах. В общем виде (приняв неразрывность потока в каждой из ветвей) система этих уравнений имеет вид, где А\ и В(-сумма расходов в ветвях, подающих масло в г-й узел и отводящих из него масло; р = (р1; р2,                Рп)~вектор неизвестных давлений в узлах.
Следовательно, неизвестен вектор р, что при неправильном его определении превращает систему (90) в систему неравенств.
Решить систему (90) можно, преобразуя ее в функцию вида представляющую собой сумму квадратов небаланса расходов в каждом узле.
Легко представить существование вектора, являющегося решением системы (90). Тогда и Ф(р*) = 0. Но глобальный минимум функции переменных (91) должен быть равен нулю, что возможно, если вектор р* обеспечивает равенство нулю всех слагаемых функции (91). Следовательно, чтобы вектор р* являлся решением системы (90), необходимо и достаточно, чтобы он являлся точкой глобального минимума функции (91). Таким образом, приходим к задаче минимизации функции (91) в открытом п-мерном пространстве переменных Ри т.е. к задаче минимизации без ограничений. Наиболее подходящим для этого является метод минимизации Нелдера -Мида, на основе алгоритмов которого разработана программа расчета внешней смазочной системы. Из анализа экспериментальных данных для каждой группы элементов внешней смазочной системы выбирается структура формулы (88). Для насосов эта формула имеет вид лес или другого рабочего органа насоса (геометрическая подача насоса при коэффициенте наполнения г|н = 1); Ъ2 -коэффициент, характеризующий утечки в насосе.
Для фильтров, последовательно включенных в систему (фильтры 4, 5, 14 на рис. 226), и самих двигателей (двигатель 16) из экспериментальной зависимости перепад давления на фильтре Арф = ах Сф + а2С^ (где ах и а2 - экспериментальные константы; С/ф-расход масла через фильтр).
Для предохранительных клапанов, ограничивающих давление на входе в элемент перепуском части масла мимо элемента, например фильтра (клапан 6, рис. 226), экспериментальная зависимость перепада давления на клапане имеет вид Ар = = Р* Л6 + «зб + я4б, (где р$Л6 - давление перед клапаном; О,-расход масла через клапаны; аъ и а4-константы).
Для клапанов, расход масла через которые не является частью его расхода через двигатель (клапаны 3, 10 и 12. рис. 226), расходы определяются по уравнениям (95), в которых константа а5 = 0. Расход масла через фильтры, которые работают на слив (центробежные фильтры 13 и 15, рис. 226) и имеют клапаны на входе, предотвращающие слив масла при давлении в системе, меньшем давления настройки их клапанов, определяется по уравнениям (94).
Согласно схеме программы расчета внешней смазочной системы (рис. 227) управляющая программа УП осуществляет последовательное обращение к программным модулям, которые реализуют ввод информации, характеризующей топологию системы (номера элементов системы, узлов, ветвей, подводящих и отводящих масло из узлов, модуль ВВОД 1), вывод на печать предыдущей информации (модуль ВЫВОД 1), задание коэффициентов, входящих в формулы (92)-(96) (модуль ВВОД 2), распечатку информации, заданной модулем ВВОД 2 (модуль ВЫВОД 2), формирование функции (87) (модуль Ф), поиск ее минимума (модуль ПМ), вычисление расходов масла через элементы схемы (модуль О), распечатку расчетных величины давлений р( в узловых точках и расходов масла через элементы (модуль ВЫВОД 3).
На рис. 226 показаны расчетные и экспериментальные значения давлений в узлах II-VIII при п = 1000 об/мин, а на рис. 228-изменение по тепловозной характеристике давлений в узлах перед вторым насосом и после него и перед двигателем при температуре масла на входе в двигатель 80°С и на выходе 85°С в схеме, отличающейся от схемы, данной на рис. 226, отсутствием обводного клапана у фильтра тонкой очистки. Из рисунка видна хорошая сходимость экспериментальных и расчетных данных.