Народного хозяйства и государственной службы 12 страница

На двигателях мотороллеров и мопедов применяются почти ис­ключительно центробежные вентиляторы. Рабочее колесо вентиля» тора располагается на маховике дииасгартера или маховнчного маг- дино. Осевые вентиляторы не применяются из-за большой техноло­гической сложности изготовления рабочего колеса, наличия на­правляющего аппарата и необходимости привода между коленча­тым валом двигателя и рабочим колесом вентилятора. Последний необходим, так как полное давление, развиваемое осевым вентиля­тором, при равных габаритах и числах оборотов значительно ниже, чем у центробежного вентилятора. Кроме этого, осевой вентилятор работает с бблыпнм шумом, чем центробежный.

Высокие скорости охлаждающего воздуха при принудительной системе охлаждения позволяют применять более мелкий шаг ребер. Однако по технологическим соображениям шаг ребер на цилиндрах делают редко менее 7 мм, а у головок 8,5 мм. При принудительном охлаждении головки и цилиндра соотношение между их площадями охлаждающих поверхностей следует брать аналогичным соотноше­нию в двигателях с охлаждением встречным потоком. Удельная площадь поверхности охлаждения двухтактных двигателей с при­нудительным охлаждением колеблется в пределах 390—550 см*/л. с.

Отношение длины ребер к их шагу -- для головки при принуди­тельном охлаждении не следует брать £олее 4,5, а для цилиндра — более 4,0. Дальнейшее удлинение ребер не снижает температуры наиболее нагретых зон готовки и цилиндра, а в отдельных случаях из-за узких и длинных межреберных каналов препятствует цирку­ляции воздуха в этих зонах. Наглядным примером служит мото- • роллер ВП-150: несмотря на очень большие удельную площадь поверхности охлаждения (720 смЧ(л. с.) и удельную производи-] тельность вентилятора (70 м?1{л. с.) его двигатель перегревается (табл. 18).

§ 81. ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ

Производительность вентилятора определяется его габаритными размерами, числами оборотов рабочего колеса, аэродинамическим сопротивлением воздушного тракта, потерями через неплотности ] тракта и плотностью воздуха.

Число оборотов рабочего колеса центробежного вентилятора равно числу оборотов коленчатого вала двигателя, так как обычно оно располагается на маховике маховнчного магднно или дннастар- тера.

Аэродинамическое сопротивление воздушного тракта (сети) завн- сит от сечения межреберных каналов, конструкции и геометрической формы кожухов, радиусов перегиба воздушного потока и скорости

воздуха. Аэродинамическое сопротивление воздушного тракта опре­деляет величину полного давления, которое должно быть создано на выходе из вентилятора. Рассчитать необходимую величину полного давления вентилятора или задаться ею трудно ввиду отсутствия статистически х данных и зависимости аэродинамического сопротивления от указанных выше факторов.

На мотороллерах и Мопедах применяют центробежные вентиля­торы низкого давлении, нагнетающие воздух в систему охлаждения. Потное давление таких вентиляторов не превышает 300 кГ1м'. Вентиляторы, просасывающие воздух через межреберные каналы двигатели, не применяются ввиду необходимости увеличения габа­ритных размеров вентилятора из-за падения плотности нагретого от двигателя воздуха (при увеличении средней температуры воздуха из 60 С производительность вентилятора падает на 19%).

Утечки воздуха через неплотности воздушного тракта в среднем принимаются равными 1о% и обуславливаются наличием зазоров между рабочим колесом н входным кожухом и неплотностями в сое­динениях кожухов. Плотность воздуха зависит от атмосферных условий эксплуатации мотороллера или мопеда.

;1ля расчетов задаются параметрами при атмосферных условиях: температура 40' С, давление 730 мм рт. ст. При этих условиях плотность воздуха р -< 0.11 кГ - о*'/*⁴.

В связи с отсутствием данных, определяющих величину повы­шения полного давления рассчитываемого вентилятора, его необхо­димую производительность пока следует определять по фактической удельной производительности вентиляторов, т. е. часовой произво­дительности V. вентилятора, приходящейся на 1 л. с. эффективной мощности двигателя.

Удельная призводительиость вентиляторов, мотороллеров, мото­колясок и микролитражных автомобилей колеблется в пределах 45- 100* ■/ (л. с. ч). Для определения производительности вентиля­тора прн первоначальном проектировании расчетным путем следует брать удельную производительность равной 65 * '/ (л. с. ч).

Прн расчете центробежного вентилятора определяют:

1. Производительность вентилятора

У, -jjij- мЧч или = triceк.

2. Наружный диаметр рабочего колеса

где у, — коэффициент производительности вентилятора.

25)

Если лопатки загнуты назад (против вращения, рис. 163. б), то %. 0,05 + 0,08; если вперед (по вращению, рис. 163.0). то Ч. 0,12 + 0,14; для закрытых колес (рис. 163, в) Ф. - 0,2 + 0.3.

0 HtMMUUtl ■ др.

Для ориентировочных расчетов, полагай V₀ 65 «и ³(л. с. ч.) и при лопатках, загнутых вперед (ф, ~0,13),

1бб0т/ & мм. При лопатках, загнутых назад (ф_# «0,065), D_t 2060 у/"& мм.

Следовательно, при прочих равных условиях наружный диаметр рабочего колеса с лопатками, загнутыми вперед, в 1,34 раза меньше, чем диаметр колеса с лопатками, загнутыми назад. По этой причине

Рис. 163. Основные типы лопаток

на современных мотороллерах и мопедах применяют рабочие колеса с лопатками, загнутыми вперед.

3. Внутренний диаметр рабочего колеса D, и площадь F_tx вхо-j дно го отверстия вентилятора.

В большинстве случаев диаметр входного трубопровода делается равным внутреннему диаметру рабочего колеса: D, = D_m.

Однако часто в центре входного отверстия вентилятора распо­лагается прерыватель; кроме этого, вход может быть задросселирован входной решеткой. В таких случаях вначале необходимо определи площадь входного сечения отверстия вентилятора F_tx.

Статистика и опыт доводки показывают, что отношение окру скорости на наружном диаметре рабочего колеса и_г к ско

воздуха на входе с₀ для современных двигателей р=|,5-{ При меньших значениях этого соотношения создается добавоч» сопротивление на входе в вентилятор. Однако при оптимальном боре основных параметров вентилятора при ^и* = 1,5 удается

ч11ть высокий коэффициент производительности <р, 0,14 (например, у мотороллера М-175, 4 й вариант, табл. 19). По в среднем

и, V, _п 2V*

с₀ = -£, но с„ =, откуда f„ «а.

4. Площадь сечения выходного отверстия улитки вентилятора

fw

Статистика показывает, что в существующих конструкциях мотороллеров и мопедов площадь сечения выходного отверстия вентилятора

^, = (0.5+1.4)/^.

Из опыта доводки центробежных вентиляторов следует, что если площадь сечения выходного отверстия меньше площади сечения входного отверстия, то коэффициент производительности вентиля­тора падает. Однако габаритные размеры улитки вентилятора не всегда дают возможность обеспечить нужное соотношение F_tx и F_tux. Оптимальным является соотношение: F_tMX = (1,1 + 1,3) F,_x, при котором достигаются минимальные потерн на выходе. При дальней­шем увеличении площади сечения выходного отверстия произво­дительность вентилятора практически не увеличивается.

5. Ширина лопаток рабочего колеса на входе Ь_ях.

Во избежание отрыва потока воздуха от стеикн рабочего колеса, образования вихревой зоны на участках поворота и входа в каналы колеса необходимо, чтобы площадь колеса на входе была больше площади входного отверстия заборной части вентилятора. При уменьшении угла поворота потока снижаются потери на входе в ко­лесо. Поэтому прн расположении рабочего колеса на якоре дина- стартера оно имеет коническую форму, вследствие чего угол пово­рота потока a„_ot удается уменьшить до 60°. В этом случае умень­шается разница в ширине лопатки на входе и выходе (например, вентиляторы мопеда ДКВ Хуммель и мотороллеров Т-200М и НСУ-Прнма).

Но, как указывалось выше, если D_m ~D_up,

F„<nD_lrpb_tst отсюда b_tx = K_x^-.

ср

Если лопатки загнуты вперед, то их ширина 6, на входе должна быть больше, чем у лопаток, загнутых назад, и радиальных лопаток; те же соотношения должны сохраняться и прн увеличении ско­рости на входе с₀ и увеличении угла поворота потока при входе в каналы колеса.

Для лопаток, загнутых назад, и радиальных при с₀ 10 м1сек

К\ - 1,0.

Для лопаток, загнутых вперед:

при а_Н0щ В= 60 -Ь 75^е и с, 15 м/сек Л'| я» 1,0 прн а_яо, ^ 90' н г₀= 15 20 м/сек К, =«1,25 прн а_яо$ я» 90^е н с» > 20 м/сек К, = 1,5 -ь 2Д

^в> 259

Основные параметры цсмтцбежных вентиляторов мотороллеров и мопедов   Моторол aj^" Параметра   M.I 7Ъ     • « а 4 ^ Наружный диаметр рабочего колеса D, в мм 1-Ю       ВнутрснннА диаметр рабочего колеса Риг п мм 1)7       Тип лопаток Загнуты 11.1 п д Загну ту Число лопаток     24 j Углы лопаток в гра&- выхода       142 1 входа       - } Число оборотов раво«л колеса в мин.   Ширина лопаток в мм выхода Ьвых       * 1 входа Ь0Х       26 1 Затрата мощности на тривод вентиля­тора в л. с.       - ] Производительность 188 i)J5S 223 0.062 290 «яме 335 ] ия33 Окружная скорости, в наружном диа­метре колеса и, в м'сс* 40„> 40 Я 40.2 42,7 1 Скорость воздуха во модном отвер­стии г, в м сек MS) 24,8 20j0 2И0 Отношение <0 1,92 1.62 2.01 1,52 ' Отношение —— 1,57 1.57 1.57 1.48 f Отношение — ' «л- 1.44 1.44 1.08 1.08 Коэффициент прон «в.стельности ouoes 0.10 0,131 0.К1_____ Условная npoN3BOjui*AHOCTb вентиля­тора в мЧл. с. - -     — з Коэффициент Кх 3.17 1 3.17 1 2.40   * Закрытое ра6оч«с««аисо •• В чмелягглг даЬ|«вммалмтельаостъ а м'/ч. ш диамеиателе ■ яЧМк. ___ ^

Таблица 19 Т-ЛОЛ T.3WW DIM» HCV дкв Цюндапп   ДУ"; TH-lttl "l > Ирин. Луиысль Супер                     ISO             «0   •перед Загнуты ИЛ1ЛД Зашути вперед Зашути назад Загнути вперёд • Загнути вперед                   i:«t           _ _ _ 1 55         &г> - -   ■1250 4.-00       7500 1 8600 — 2-1   25,5         _       25.5         -   0.42 0.35   0.25 0.42 - 0.7 - - an     ЗЯ5     520-550     0Ы68 11.160 U,IW 0,< H142 0.119   0,145-0,153     43,3 43,3 44,7   42,3 40.5 46,5   -   15.3 12.3 5,26 IS.» - 29-ЗОЛ   -   2,83 3.6 8,73 2,80 - 1,6 -1.53 - - 1.8.'. 1,31 1.30 1.20 1,45   1,36 - 1,03 1,31 1,34 1.25 0,5 0.765 - 1.4 - 0,55 0.1.17 0,130 0,107 0.019 0.139 — ода-одо _ -   IG40 _     -   - - __                 1.11 1,44 1,04 0.7 от — 1.14 - 1,13

„ xonfAM

Ширина лопаток на выходе Ь,ыж2

Наиболее часто применяются лопатки, у которых

Выбор типа лопатки. Наибольшие давление и коэффициент производительности имеют вентиляторы, рабочие колеса которых снабжены лопатками, загнутыми вперед. В табл. 19 приведены данные по вентиляторам мотороллера М-175 (варианты 1 и 2), рабочие колеса которых были снабжены двумя типами лопаток. Прн неизмен­ных остальных параметрах замена лопаток, загнутых назад, лопат­ками, загнутыми вперед, увеличила производительность вентиля­тора на 18'⁵о. В дальнейшем за счет увеличения площади входного отверстия на 38% получено дополнительное увеличение произво­дительности на 23% (вариант 3). Таким образом, при неизменных габаритных размерах вентилятора и числах оборотов рабочего колеса выбор рациональной конструкции вентилятора обеспечил увели­чение его производительности в 1,5 раза. Приведенный пример показывает, что при увеличении мощности двигателя и недостаточ­ности его охлаждения не всегда необходимо увеличивать габаритные размеры рабочего колеса: вначале целесообразно провести замеры и просчеты основных параметров вентилятора — и в первую очередь коэффициента производительности «р,. Если прн лопатках, загнутых вперед, коэффициент ц, значительно ниже 0,14, необходимо про­нести доводку вентилятора, выясняя причины, лимитирующие его производительность, и определить коэффициент ф, по формуле

24,5 • I0»v_e

------ БРГ-⁵'

Углы входа колеблются в пределах: для лопаток, загнутых вперед, = (44 + 86°), а для лопаток, загнутых назад, = j ■= (38 + 63). Углы выхода для лопаток, загнутых вперед. =* ] «= (106 + 142°); а для лопаток, загнутых назад. = (55 + 90°).

Количество лопаток в колесе С. И. Циткин ¹ рекомендует опре- телять из условия, чтобы шаг лопаток / по средней окружности межлопаточного канала был равен нлн меньше радиальной длины канала:

Число лопаток а колесе или

'Циткин С И. Центробежные вентиляторы и дымососы. М. — Киев. Машгиз, 1953.

Однако радиальная длина канала в большинство случаев зна­чительно отличается от фактической длины канала по его средней линии.

Д. Р. Поспелов ¹ рекомендует выбирать отношение у из условия безотрывного протекания воздуха в межлопаточном канале в сле­дующих пределах:

1,2+1,6.

Значения применяемые у центробежных вентиляторов мото­роллеров и мопедов, приведены в табл. 19. Из таблицы видно, что у вентилятора мотороллера Т-250А прн г_л = 48 отноше­ние ~ *=» 1,85; прн г_А 32 отношение «=» 1,31. Произ­водительность вентилятора во втором случае больше, чем в первом на 5%, однако затра­ты мощности на привод вен­тилятора при этом также больше (на 20%). Однако ус­ловная производительность вентилятора мотороллера Т-250А и при числе лопаток г, 48 остается очень высо­кой, равной 1440 лР!ч при за­трате мощности на привод, равной 1 л. с.

Наиболее высокой произ­водительностью прн равных затратах мощности на привод обладают вентиляторы с ло­патками, загнутыми назад:

условная производительность вентилятора мотороллера ВП-150 равна 1670 м*1л. с. Однако очень низкий коэффициент производи­тельности (ф, = 0,045) заставляет отказаться от применения колес с лопатками, загнутыми назад, в системах охлаждения моторолле­ров и мопедов, где основными являются наименьшие габариты и вес вентилятора.

Наиболее распространенным является профиль лопатки, очер­ченный дугой окружности (рис. 164). Задавшись углами входа и выхода fi_tttx определяют радиус лопатки г,.

'Поспелов Д. Р. Двигатели внутреннего сгорания с воздушным осаждением. М., Машгнз, 1971.

Для лопаток, загнутых вперел, радиус лопатки D, V-1

^Г'~ А Хсм(180-(У+«»Р.«'

где

Х.&- Вк'

радиус окружности центров

«i = r\ + R\ - 7r_AR, cos (180 - Для лопаток, загнутых назад,

^л * Хлврам,—со*р_вж

Спиральный кожух вентилятора. Воздушный поток, выходящий нз рабочего катеса, собирается в кожухе, где происходит снижение скорости потока н соответственно преобразование динамического

Рис. 165. Спиральный кожу» центробежкою вентилятора

давления в статическое. Кроме этого, кожух предназначен для отвода потока в нужном направлении.

Чем выше скорость воздуха, выходящего из рабочего колеса, тем больше аэродинамические потери в кожухе, а поэтому тем тщательнее должен быть изготовлен спиральный кожух. У венти­ляторов, имеющих рабочее колесо с лопатками, загнутыми вперед, скорость выходящего воздуха выше, чем у колес с лопатками, загнутыми назад, поэтому для первых применяют литые кожухи. В большинстве случаев применяется кожух с постоянной шириной, контур которого рекомендуется рассчитать по архимедовой спирали. Но на практике с достаточной степенью точности контур строится по способу конструкционного квадрата (рис. 165). Величина раскры­тия кожуха А = (0,55—0,7) D, (следует стремиться к большему значению А). Сторона квадрата а = Минимальное расстояние между кожухом и наружным диаметром рабочего колеса е = 2 мм. Глубокий острый «язык» (показан штриховой линией) и малые зазоры между языком и колесом сильно увеличивают шум прн работе вентилятора, поэтому глубокие языки применять не реко­мендуется.

Глава XVI

ПРИМЕРЫ КОНСТРУКЦИЯ МОТОЦИКЛЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

§ 82. ДВИГАТЕЛИ ДОРОЖНЫХ МОТОЦИКЛОВ

На рис. 166 и 167 приведены поперечный и продольный разрезы двигателя М-63 с горизонтальными противолежащими цилиндрами н рабочим объемом 650 см³ Ирбитского мотоциклетного завода.

Основные данные двигателя

Тип

Диаметр цилиндра в мм..............................

Ход поршня в мм......................................

Рабочий объем в см».................................

Степень сжатия........................................

Максимальная мощность в л. с............

Число оборотов двигателя в минуту

мощности.............................................

Фазы газораспределения:

открытие впускного клапана... закрытие > >... открытие выпускного клапана... закрытие >»

Четырехтактны* двухцилиндровые

68 619

при максимальной

............................ 4800—."200

............................ 57^е до в. м. т.

............................................... TP после и. м. т.

............................................... 97^е до н. м. т.

............................................... 37' после в. м. т.

Двигатели с горизонтальными противолежащими цилиндрами обладают следующими преимуществами:

1. Полностью уравновешены силы инерции деталей, движущихся возвратно-поступательно.

2. Головки и цилиндры хорошо обдуваются встречным воздухом и. следовательно, двигатель достаточно охлаждается.

3. Двигатель удачно конструктивно увязывается с карданной передачей.

Недостатки этого двигателя:

1. Необходимы два карбюратора, что усложняет регулировку, увеличивает расход топлива и общую стоимость мотоцикла.

2. Уменьшается проходимость мотоцикла по плохим дорогам, бродам и бездорожью из-за низкого расположения цилиндров и большой ширины двигатели.

3. Резко ухудшается охлаждение двигателя при движении по грязной дороге вследствие того, что брызги из-под переднего колеса попадают на цилиндр н заполняют пространство между реб­рами.

Из сказанного следует, что такая схема может быть рекомендо­вана для мотоциклов с коляской или мотоциклов-одиночек, предназ­наченных для шоссейных дорог.

Двигатель М-63 имеет верхнее расположение клапанов с приво­дом при помощи толкающих штанг. Распределительный вал вра­щается в шарикоподшипнике и бронзовой втулке. Коленчатый вал состоит из пяти частей, соединенных на прессовых посадках. От осевых перемещений он зафиксирован в переднем коренном под­шипнике. Система смазки — с односекционным насосом и запасом масла в поддоне картера. Диаметр цилиндра М-63 равен 78 мм, ход поршня 72 мм.

Двигатель японского мотоцикла Хонда «Бенлай» изображен на рис. 168.

Основные данные двигателя

Четырехтактный двухцилиндровый

Диаметр цилиндра в мм.............................................................................. 44

Ход поршня в мм........................................................................ 41

Рабочий обьем в...................................................................................... 125

Степень сжатия.......................................................................... 10

.Максимальная мощность в л. с.................................................... 15

Число оборотов двигателя в минуту при максимальной

мощности............................................................................... 10500

.Максимальный крутящий момент в кГ ■ м................................... 1,06

Число оборотов двигателя в минуту при максимальной

мощности............................................................................... 9000

Вес двигателя о кг..................................................................... 37

Двигатель имеет верхнее расположение клапанов и полусфери­ческую форму камер сжатия. В общей головке / цилиндров распо­ложен распределительный ват 2, привод к которому осуществляется при помощи цепи 5. Два цилиндра отлиты в общем блоке 6 и располо­жены рядом, поперек продольной оси мотоцикла. Рабочий обьем каждого цилиндра равен 62,5 см³. Такое «дробление» рабочего объема н привод к клапанам 9 и 11 при помощи верхнего валика создают возможность значительного форсирования двигателя по числу оборотов, приближая его характеристику к характеристикам гоночных двигателей, так как отсутствие дополнительных деталей привода (толкателей и штанг), а также малые абсолютные размеры и вес всех деталей газораспределения (клапанов и пружин) и деталей кривошнпно-шатунного механизма уменьшают нагрузки от сил инерции.

Высокие показатели по мощности, тщательность обработки дета­лей, качественная сборка и применение высококачественных мате­риалов обеспечили японским мотоциклам большую популярность на мировом рынке. Однако недостатками этих мотоциклов ивляютси

неоправданная сложность конструкции, плохая ремонтоспособностъ, необходимость в тщательном уходе и квалифицированном обслу. живании.

Примером современного двухтактного мотоциклетного двигателя может служить двигатель MZ-175 (модель ES-175/1), изображенный на рис. 169.

Основные данные двигателя

Двухтактные

Тип двужцилиидрокыЯ

Диаметр цилиндра в мм.......................................................................... 58

Ход поршня в мм.................................................................................. 65

Рабочий обьем в см*............................................................ 172

Степень сжатия...................................................................................... 9

Максимальная мощность в л. с................................................................ 12

Число оборотов двигателя п минуту при максимальной

мощности........................................................................................ 5300

Фазы газораспределения:

открытие впускного окна.................................................. 70^е до н. м. т.

закрытие»».............................................. 70° после п. м. т.

открытие выпускного окна................................................ 72° до и. м. т.

закрытие»»........................................... 72* после и. м. т.

открытие продувочного окна.............................................. 54°30" до н м. т.

закрытие» >........................................ 54®Э0' после н. м. т.

Цилиндр 4 двигателя выполнен из алюминия, а гильза 3 — из чугуна. В головке цилиндра 2 расположена компактная камера сгорания /, образованная двумя сферами. Коленчатый вал 9 уста­новлен на коренных подшипниках 8. Герметичность кривошипной камеры обеспечивается двумя сальниками 7, расположенными с внутренней стороны от коренных подшипников. Левый (по ходу мотоцикла) коренной подшипник смазывается маслом, поступающим из камеры сцепления через открытый торец. Правый коренной под­шипник (на рисунке — левый) смазывается маслом, поступающим из полости коробки передач по специальному отверстию (на чертеж! не показано). Этот подшипник отделен от кривошипной камер! сальником 7, а от камеры генератора сальником 5.

В большой головке шатуна имеется игольчатый подшипник I с сепаратором из алюминиевого сплава. В результате большо! экспериментальной работы работоспособность этого подшипник доведена заводом до 50000 км пробега мотоцикла.

§ 83. ДВИГАТЕЛИ МОПЕДОВ

К этой категории двигателей условно можно отнести двнгател с рабочим объемом до 50 см', применяемые на «сверхлегких» моте циклах: мокиках, мофах, мопедах и мотовелосипедах.

На рис. 170 показан двигатель мотоцикла ДКВ Хуммель.

Основные данные двигателя