Конструктивная разработка водомасляного охладителя для СМД

Перечень чертежей:

1. Схема установки охладителя на двигатель СМД А1:

1 – радиатор

2 – вентилятор

3 – водяной насос

4 – турбокомпрессор

5 – охладитель

6 – масляный насос

2. Схема работы масляной системы с охладителем А1:

1 – водомасляный охладитель

2 – дроссель (жиклер)

3 – масляная центрифуга

4 – дифференциальный клапан

5 – фильтр с бумажным фильтрующим элементом

3. Сборочный чертеж водомасляного охладителя трубчатого вида А1:

Площадь теплообмена  1,04 м²

Расход воды  60 л/мин

Расход масла  70 л/мин

Температура масла 110 °С

Температура воды  90 °С

Количество трубок в сердцевине    109 шт.

Коэффициент теплоотдачи  905,7 Вт/м²К

Герметичность масляной и водяной полостей проверить раздельно сжатым воздухом под давлением 0,15-0,2 МПа в воде в течение 1 мин. Появление пузырьков не допустимо.

Ротор должен свободно вращаться на оси без заеданий.

На специальном стенде смесью моторного масла с топливом вязкостью 14-18 сст при давлении перед ротором 0,6-0,65 МПа проверить герметичность ротора, заторможенного на оси. Течь в местах сопряжения остова ротора и крышки не допускается.

После испытаний подтекание рабочей смеси из внутренних полостей и каналов в количестве более 10 г за 30 мин. не допускается.

4. Графики изменения коэффициентов теплопередачи в зависимости от расхода масла и воды А1.
5. Чертеж корпуса охладителя А1:

Термообработка Т6.

Неуказанные литейные уклоны по ГОСТ 3212-80.

Точность отливки 11т-0-0-11т ГОСТ 26645-85.

Неуказанные литейные радиусы 3 мм.

Неуказанные предельные отклонения размеров: H14, h14, ±IT14/2.

6. Рабочие чертежи деталей: крышка ротора, перегородка, нижний диск, верхний диск:

Допускается изготовление из алюминиевых сплавов АК5М2 (А/13В).

Неуказанные литейные радиусы 2-3 мм, уклоны 3°.

На необрабатываемых поверхностях детали не допускаются, поверхностные дефекты площадью более 5 см и глубиной более 0,2 мм. общее количество поверхностных дефектов не должно превышать 4^х штук на деталь.

На обработанной поверхности детали не допускаются единичные раковины более 2 мм глубиной более 1 мм, отстоящие друг от друга менее 15 мм. общее количество не более 8 шт.

Разностенность в плоскостях диаметрального сечения не должна превышать 0,36 мм.

Поверхности не должны иметь раковин, трещин.

Неуказанные радиусы 0,5 мм.

7. Рабочие чертежи деталей и узлов: крышка охладителя, сердцевина охладителя:

Неуказанные литейные уклоны 1°-3°, литейные радиусы 3-5 мм, толщины стенок 6 мм.

На привалочной плоскости крышки раковины не допускаются.

Указан размер для инструмента.

Проверить на герметичность воздухом при давлении 0,15-0,2 МПа в воде в течение 1 мин. Появление пузырьков не допускается.

Паять ПМФС6-0,15 ТУ 48-3602-11/0-84. Шов должен быть прочным и герметичным. Допускается обслуживание внутренней поверхности трубок с сохранением проходного сечения диаметром не менее 6 мм.

Допускается припайка перегородок к трубкам в 4-х точках мягким припоем ПК10 ПОССу 30-2 ГОСТ 21931-76.

На поверхностях В и Г между трубками, до размера Е допускаются наплывы припоя толщиной не превышающей высоты выступания концов трубок.

На поверхности трубок не допускаются вмятины углублением более 0,3 мм. забоины с острыми кромками не допускаются.

Испытать на герметичность в водяной ванне воздухо под давлением 0,5 МПа в течение 1 мин. появление пузырьков не допускается. Допускается глушение не более 3-х трубок. Глушение производить запайкой с 2-х сторон.

Маркировать обозначение узла и дату выпуска ударным или электрохимическим способом шрифтом ПО-5 ГОСТ 2930-62.

Клеймить знак ОТК безударным, безкислотным способом.

Допускается паять припоем ПМФ ОЦР-6-4-0,003 ТУ 48-21-663-79.

Не допускается затекание припоя вдоль наружной поверхности трубок от плоскости Б в виде облуживания на длине более 10 мм.

Не допускается выступание центральной трубки над плоскостью Г более 4 мм.

Размер контролировать приспособлением.

Допускается разнотолщинность цилиндрической стенки средней доски не более 0,8 мм в двух местах.

Допускается уменьшение толщины стенки доски задней в зонах между отверстиями Ж и И до 0,2 мм сверх минимальной толщины.

8. Показатели экономической эффективности А1 в диаграммах:

Сменная производительность

Годовая производительность

Капитальные вложения

Эксплуатационные затраты

Дополнительные материалы: прилагается расчетно-пояснительная записка на 61 странице, где описано проектирование водомасляного охладителя для смазочной системы дизеля СМД.

          Проведен анализ систем смазки. Системы смазки применяют для смазки двигателя с целью уменьшения трения, удаления продуктов износа, предотвращения коррозии и частичного охлаждения отдельных узлов. Смазочные системы различают по способу организации подвода масла на:

• Разбрызгиваемые. Такие системы применяются в простейших двигателях;
• Принудительные – в форсированных двигателях. Эти системы делятся по месту хранения запаса масла – с мокрым картером и сухим картером;
• Комбинированные позволяют упростить двигатель.

В систему смазки входят: редукционные, предохранительные перепускные и сливные клапаны, контрольные устройства, спускные отверстия, горловины для заливки масла, пеногасители, вентиляционные устройства, подогреватели масла и маслозакачивающие устройства, системы вентиляции картеров.

Описаны требования к смазочным системам, система очистки и охлаждения масла и масляные радиаторы.

В ходе проведения патентного анализа была составлена таблица результатов с описанием изобретений. Для разработки выбрана конструкция водомасляного охладителя трубчатого типа. Показана схема включения в систему смазки двигателя СМД. Охладитель устанавливается на двигатель СМД с наклоном оси на 7-10° по отношению к оси коленвала дизеля. Данное расположение обеспечит полное удаление воды из охлаждающих трубок при сливе ее из двигателя. Показан график зависимости коэффициента теплоотдачи от расхода масла и воды.

Описаны конструктивные особенности проектируемого охладителя.

Для теплового расчета двигателя приведена таблица основных параметров двигателя СМД-31. Результаты расчетов занесены в таблицу:

Расчет теплового баланса представлен в табличном виде. Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом составило 545038 Дж/е.

Выполнен расчет охладителя трубчатого типа. Сначала выбран тип охладителя - трубчатый и схема относительного движения теплоносителей – противоток. Далее определен расход масла – 0,00162 м³/с и расход воды – 0,0012 м³/с. Выбраны конструктивные размеры охладителя. Вычислены следующие показатели:

• Массовый расход воды – 1,2 кг/с;
• Массовый расход масла – 1,34 кг/с;
• Число труб в сердцевине охладителя – 109 шт.;
• Коэффициент теплоотдачи для масла - 1163 Вт/м*К;
• Коэффициент теплоотдачи от воды – 4094 Вт/м*К;
• Коэффициент использования объема трубного пучка – 55602 Вт/м³*К.

В разделе гидродинамического расчета высчитывается гидравлическое сопротивление при движении смазочного масла и его составляющие. Данные приведены в таблице:

Приведено описание инструкции по технике безопасности. Определен воздухообмен в кабине трактора – 133 м³/ч, мощность, потребляемая вентилятором – 0,02 кВт и мощность электродвигателя вентилятора – 0,03 кВт.

Проведен расчет показателей экономической эффективности для базового и проектируемого вариантов:

• Сменная производительность – 65,9;
• Годовая производительность – 13839;
• Капитальные вложения – 442,8;
• Эксплуатационные затраты – 1413;
• Условно-годовая экономия – 22142 руб.;
• Срок окупаемости – 0,62 года;
• Годовой экономический эффект – 19390 руб.

В ходе проведения работ был выполнен анализ смазочных систем и описаны требования к ним. Также описаны система очистки и охлаждения масла и масляные радиаторы.

Проведен патентный поиск, результатом которого стал выбор конструкции – водомасляный охладитель трубчатого типа.

Выполнен расчет параметров двигателя СМД и теплового баланса. Затем рассчитан охладитель, выбраны его конструктивные размеры и высчитано гидравлическое сопротивление.

Описана инструкция по технике безопасности.

Определены технико-экономические показатели проекта. Годовой экономический эффект составил 19390 руб., а срок окупаемости 0,62 года.

Спецификация – 2 листа

В программе: Компас 3D v