15. CONSTRUCŢIA ŞI CALCULUL INSTALAŢIEI DE UNGERE

15.1 Principii de calcul al instalaţiei de ungere

Funcţionarea motorului cu ardere internă se caracterizează prin existenţa mai multor suprafeţe aflate sub sarcină şi în mişcare relativă unele faţă de altele, în aceste condiţii este necesar pentru a diminua frecările dintre suprafeţe. Deci, să se introducă între acestea un fluid care să adere la suprafeţe, să fie vâscos ca prin presiunea internă care ia naştere să menţină suprafeţele la o anumită distanţă.

Lubrifiantul prezent între suprafeţele în mişcare relativă trebuie să îndeplinească următoarele funcţii:

Funcţia mecanică. Uleiul trebuie înainte de toate să ungă asamblajul, adică să formeze între cele două suprafeţe o peliculă de ulei pentru a evita contactul metal pe metal.

Funcţia termică. Uleiul are ca rol secundar limitarea temperaturii în anumite organe care nu pot fi răcite prin alte procedee.

Funcţia chimică. Uleiul trebuie să asigure funcţionarea corectă atât a părţilor calde ale motorului cât şi a părţilor reci; să asigure protecţia împotriva coroziunii datorate umidităţii şi acizilor care apar în urma arderii; să asigure evacuarea impurităţilor.

Pe lângă aceste funcţii, uleiul prezent în ansamblul piston-segmenţi-cămaşa cilindrului îndeplineşte şi rolul de element de etanşare.

Condiţiile de lucru ale motorului cu ardere internă impun următoarele cerinţe uleiului din sistemul de ungere: oncţuozitate optimă; variaţie redusă a viscozităţii funcţie de temperatură; stabilitate chimică ridicată; să împiedice aglomerarea particulelor rezultate în urma arderii; să fie filtrabil; să posede o temperatură de congelare cât mai redusă.

Ungerea suprafeţelor diferitelor piese ale motorului este influenţată în principal de rolul lor funcţional şi de condiţiile de lucru (sarcină şi viteză).

După modul cum uleiul este adus la suprafeţele în frecare, ungerea se poate realiza sub presiune, prin stropire cu jet de ulei; prin ceaţă de ulei sau mixt. Motoarele pentru autovehicule utilizează ungerea mixtă unde anumite componente (lagărele, bolţul, tacheţii hidraulici, etc.) se ung cu ulei sub presiune, altele (cilindrul, pistonul, camele, supapele, etc.) se ung prin ceaţă de ulei sau prin stropire cu jet.

După locul unde este plasat uleiul de ungere sistemul de ungere poate fi cu "carter umed", în care caz uleiul se află depozitat în baia plasată la partea inferioară a motorului sau cu "carter uscat" la care uleiul se află depozitat într-un rezervor special plasat în afara motorului.

În figura 15.1. se prezintă schema sistemului de ungere cu carter umed. Sistemul cuprinde circuitul principal cu: pompa de ulei 1 cu sorbul 2 care aspiră uleiul din baia de ulei 13 şi îl refulează prin intermediul conductei 3 către filtrul de curăţire brută 4, după care este trimis în magistrala de ulei 5. Din magistrala de ulei, uleiul este distribuit prin conducte la lagărele paliere iar prin intermediul canalizaţiei existente în arborele cotit la lagărele fusurilor manetoane. La anumite construcţii ungerea bolţului se poate realiza sub presiune printr-un canal care străbate biela în lungul ei. Motoarele cu solicitări termice intense şi cu turaţie moderată pot utiliza acest circuit pentru răcirea pistoanelor. Lagărele arborelui cu came şi axul culbutor 11 sunt alimentate cu ulei prin intermediul conductelor 7. Oglinda cilindrului, camele şi supapele sunt unse prin stropire cu jet şi ceaţă de ulei.

La circuitul principal al sistemului de ungere se poate anexa în paralel un filtru de curăţire fină 8. Prin acest filtru trece 10-15% din debitul de ulei al instalaţiei de ungere, după care uleiul se întoarce în baie sau în circuitul principal contribuind la regenerarea uleiului.

247

Menţinerea temperaturii în limite acceptabile se realizează prin introducerea în paralel cu circuitul principal a schimbătorului de căldură 17.

Sistemul de ungere este prevăzut cu supape de siguranţă la pompa de ulei pentru evitarea suprapresiunilor, la filtru pentru a permite trecerea uleiului spre locurile de ungere când acesta este îmbâcsit, şi la radiatorul de ulei în vederea scurtciurcuitării acestuia când uleiul este rece.

Presiunea şi temperatura uleiului din magistrală sunt controlate pentru a se evidenţia funcţionarea defectuoasă a instalaţiei. Nivelul uleiului din baia de ulei se verifică cu ajutorul tijei 12, pe care sunt trasate limita maximă şi minimă.

Răcirea pistoanelor la motoarele de turaţie ridicată se poate realiza cu ajutorul unui orificiu calibrat amplasat la nivelul lagărului palier (fig.15.2), iar la motoarele de turaţie mai coborâtă, orificiul calibrat se găseşte în piciorul bielei (fig.15.3).

Fig.15.1.Schema instalaţiei de ungere mixtă cu carter umed

Fig.15.4. Pompa de ulei cu angrenare exterioară: 1-roata conducătoare; 2-roata condusă; 3-frezare; A-spaţiul de aspiraţie; R-spaţiul de refulare.Fig.15.3 Răcirea pistonului cu jet de ulei printr-un orifi-ciu plasat în picio-rul bielei Fig.15.2.Răcirea pistonului cu jet de ulei printr-un orificiu calibrat plasat la nivelul lagărelui palier

248

15.1.1 Pompa de ulei

Circulaţia uleiului este asigurată de către pompa de ulei. Dintre acestea, pompele cu roţi dinţate sunt cel mai des utilizate, deoarece au construcţia simplă şi prezintă siguranţă în funcţionare. Pompele cu roţi dinţate au dimensiuni reduse faţă de spaţiul disponibil în carter.

Pompa cu roţi dinţate cu angrenarea exterioară (fig.15.4.) este alcătuită dintr-o carcasă prevăzută cu orificii de intrare şi ieşire în care se montează două roţi dinţate cu dantură dreaptă sau elicoidală. Una din roţi este antrenată de la arborele cu came sau de la arborele cotit, cealaltă este antrenată de prima roată în sens invers. Camerele A şi R reprezintă camere de aspiraţie respectiv refulare.Uleiul pătrunde în camera de aspiraţie A, umple spaţiul dintre dantura şi carcasă, apoi este antrenat de dantura roţii şi refulat în camera R. Comprimarea uleiului dintre dinţii roţilor este evitată printr-o frezare şi uleiul este deplasat în camera de refulare, în acest mod se elimină încărcarea suplimentară a fusurilor roţilor pompei.

Sistemul de ungere poate fi prevăzut şi cu o pompă cu rotor cu lobi (fig.15.5.), care prezintă avantajul unui gabarit redus, siguranţă în funcţionare, asigură presiuni ridicate la turaţii scăzute .

Pompa cu rotor cu lobi (cu angrenare interioară) se compune din două rotoare 2 şi 3 montate în carcasa 1. Rotorul interior 2 este antrenat prin intermediul arborelui de comandă de la arborele cu came sau arborele cotit. Rotorul 3, exterior este dezaxat faţă de rotorul 2 şi arborele de comandă. La rotirea rotorului interior este antrenat în mişcare de rotaţie în acelaşi sens şi rotorul exterior. Uleiul aspirat în spaţiul dintre rotoare este transportat de către lobii rotorului interior şi exterior, în spaţiul care se micşorează datorită excentricităţii, comprimat uleiul este refulat sub presiune spre magistrala de ulei.

15.1.2 Supapa de siguranţă

Fig.15.5. Pompa de ulei cu rotor cu lobi 1-orificiu de aspiraţie; 2-rotor interior; 3-rotor exterior; 4-orificiu de refulare; 5-presiune înaltă; 6-presiune de aspiraţie: 7-corpul pompei.

249

În scopul protejării instalaţiei de ungere de creşterea presiunii se introduce în circuitul de refulare al pompei supape de siguranţă care menţine o

presiune constantă într-un domeniu larg de turaţii şi temperatură. Surplusul de ulei este deviat în circuitul de aspiraţie al pompei de ulei sau baie.

Presiunea uleiului se consideră optimă pentru motoarele de autovehicule în limitele 0,2…0,5 MPa la o temperatură de 70…800C.

În cazul motoarerlor mici cu cantităţi mici de ulei se utilizează supape cu bilă (fig.15.6.), iar la motoarele cu debite mari de ulei în sistemul de ungere se utilizează supape cu piston (fig.15.7.).

Uleiul este absorbit din baia de ulei printr-un element filtrant (sorb) care poate fi fix sau plutitor, situat în partea cea mai de jos a băii de ulei.

Filtrul sorbului (fig.15.8) este confecţionat dintr-o sită din sârmă de oţel sau tablă perforată. Acest filtru protejează pompa de ulei de impurităţile solide. La motoarele mici filtrul sorbului poate prelua funcţiile filtrului din circuitul principal, în acest caz sita trebuie să asigure reţinerea impurităţilor şi să fie accesibil la curăţat.

15.1.3 Filtrele de ulei

Uleiul în timpul funcţionării motorului cu ardere internă pierde din calităţile sale datorită pătrunderii unor impurităţi: particule metalice rezultate în urma fenomenului de uzură; particule de praf care pătrund în motor odată cu aerul nefiltrat corespunzător la admisie; impurităţi rezultate în urma unui montaj şi unei întreţineri necorespunzătoare; impurităţi ce se formează în carter; produse chimice rezultate în urma acţiunii gazelor scăpate în carter.

Datorită fenomenului de degradare a calităţii uleiului ungerea este compromisă antrenând amplificarea uzurilor şi chiar apariţia de avarii ale motorului.

Pentru a elimina efectele negative pe care la produc impurităţile, în sistemul de ungere se introduc elemente de filtrare care au rolul de curăţire.

După fineţea filtrării, filtrele de ulei se împart în două categorii: filtre de curăţire brută şi filtre de curăţire fină.

Filtrul de curăţire brută se montează în serie în circuitul de refulare al pompei de ulei, prin el trecând întreaga cantitate de ulei. Rezistenţa hidraulică este redusă. Filtrul brut reţine impurităţi de dimensiuni cuprinse între 20…100mm. Montajul în serie al filtrului impune prezenţa unei supape de siguranţă care să permită scurtcircuitarea filtrului în cazul îmbâcsirii acestuia.

Fig.15.7. Supapă cu piston

Fig.15.8.Schema de lucru a unui sorb plutitor a) sită în stare de funcţionare; b) sită înfundată

Fig.15.6. Supapă cu bilă

250

Filtrul de curăţire fină se montează în paralel cu circuitul principal de ungere, cantitatea de ulei care-l străbate este de 10…15% din cantitatea de ulei din sistemul de ungere pentru a se evita pierderile hidraulice. Filtrul fin reţine impurităţi cu dimensiuni de până la 5 mm. După filtrare uleiul este returnat în baia de ulei contribuind la regenerarea acestuia.

După gradul de filtrare, filtrele se pot clasifica în filtre statice şi filtre dinamice.Filtre statice Reţinerea impurităţilor se realizează cu ajutorul unui element filtrant, care poate fi: sită metalică,

discuri metalice sau de hârtie, cu acţiune magnetică sau active.Filtrele cu sită metalică (fig.,15.9), sunt utilizate în general pentru filtrarea uleiului înainte de

intrarea în pompa de ulei, dar şi ca filtre de curăţire brută sau fină (pot reţine impurităţi până la 5 mm).Construcţia elementului de filtrare se realizează dintr-un pachet de discuri în care se încorporează

site şi care montate formează între ele spaţii suficient de mari pentru impurităţile reţinute. Filtrele cu sită reţin prin aderenţă şi emulsiile gelatinoase.

Filtrele cu discuri (fig.15.10) au elementul filtrant dintr-un număr de discuri din metal sau carton de

a) b)

a)Fig. 15.9. Filtru cu sită metalică: a) ansamblu de elemente cu site metalice; b) element de filtrare cu sită metalică; c)

asociere a unui filtru magnetic la un filtru cu site

251

forme speciale aşezate unele peste altele care formează interstiţii de trecere a uleiului.Impurităţile de dimensiuni mai mari sunt reţinute în exteriorul filtrant, iar cele de dimensiuni mici în

spaţiul dintre discuri.Filtrul cu discuri metalice este prevăzut cu elemente care asigură posibilitatea curăţirii interstiţiilor

chiar în timpul funcţionării prin rotirea din exterior a pachetului de discuri.Filtrul cu discuri din carton se utilizează ca filtru fin.Filtrele cu element filtrant din hârtie (fig.15.11.) sunt utilizate pe scară largă, ele pot fi utilizate atât

ca filtre de curăţire brută cât şi ca filtre de curăţire fină în funcţie de dimensiunile porilor hârtiei. Pentru a se îmbunătăţii rezistenţa şi proprietăţile de aderenţă hârtia de filtru este impregnată cu diferite produse. Gabaritul acestor filtre este redus datorită modului de construcţie al elementului filtrant, hârtia de filtru fiind pliată, iar forma este menţinută de o armătură metalică.

Filtrele cu element filtrant din hârtie nu pot fi curăţite, când acesta se îmbâcseşte este înlocuit cu unul nou.

Filtrul este prevăzut cu o supapă de siguranţă care se deschide la o presiune de 0,1…0,25 MPa, asigurând trecerea uleiului în circuitul de ungere fără să mai treacă prin elementul filtrant când acesta este îmbâcsit sau uleiul are vâscozitate mare.

Filtrele magnetice se utilizează ca filtre suplimentare pe lângă filtrele cu sită, cu discuri sau dopurile de golire.

Aceste filtre reţin particule feroase şi prin coeziune particule de bronz sau alte particule nemagnetice rezultate în urma uzurii.

Filtrele active reţin unii produşi organici dizolvaţi în ulei precum şi apă. Separarea lor se realizează prin absorţie, hidratare sau reacţii chimice. Ca element filtrant se folosesc: pâsla, hârtia de filtru;

Fig.15.10. Filtru cu discuri a) cu discuri metalice; b) cu discuri din carton.

Fig. 15.11. Filtru cu cartuş filtrant din hârtiea) ansamblu; b) funcţionare normală; c) funcţionare când filtrul

este îmbâcsit

252

amestecuri de oxid de aluminiu, bauxită, mangan, sulf sau vată de zgură.Filtrele dinamice, realizează separarea impurităţilor prin centrifugare. La motoarele de

autovehicule pot fi utilizate două variante constructive: a) cu antrenare mecanică; b) cu jet liber.Filtrele antrenate mecanic primesc mişcare de la arborele cotit, extinderea acestei soluţii este

limitată de complicaţiile tehnice care intervin şi de întreţinerea dificilă.Filtrele cu jet liber (fig.15.12.) nu pun probleme tehnice la amplasarea lor pe motor. Rotorul filtrului

este pus în mişcare de cuplul forţelor de reacţie a două jeturi de ulei care ies prin orificii calibrate. Turaţia rotorului este cuprinsă între 5000…10000 rot/min. Sub acţiunea forţelor centrifuge impurităţile care se găsesc în uleiul care umple rotorul sunt proiectate pe carcasa acestuia. Uleiul filtrat este returnat spre baia de ulei. Folosirea filtrelor centrifugale determină o reducere a uzurii medii a motorului (la cilindru de 1,6 ori; la arborele cotit de 2,5 ori).

15.1.4 Radiatorul de ulei

În timpul funcţionării motorului cu ardere internă, uleiul din instalaţia de ungere preia o parte din cantitatea de căldură dezvoltată în motor. Pentru a se menţine temperatura uleiului în limite acceptabile în circuitul de ulei se amplasează radiatorul de ulei.

Radiatoarele de ulei sunt construite în două variante în funcţie de agentul care preia căldura de la ulei: radiatoare răcite cu apă şi radiatoare răcite cu aer.

Radiatoarele răcite cu apă (fig.15.13) asigură o temperatură stabilă a uleiului, independentă de turaţie, sarcina motorului şi temperatura mediului ambiant. La pornire asigură încălzirea uleiului, ceea ce permite o circulaţie corectă a acestuia spre punctele de ungere.

Radiatoare răcite cu aer (fig.15.14), au dimensiuni reduse şi o construcţie simplă. Temperatura uleiului nu este stabilă din cauza fluctuaţiilor de temperatură a mediului ambiant. Nu asigură încălzirea uleiului după pornire, de aceea pentru a se evita suprapresiunea datorată rezistenţelor hidraulice mari el este scurtcircuitat prin intermdiul unei supape de siguranţă. Arcul supapei este tarat să asigure o deschidere a acesteia la o diferenţă de presiune de 0,15...0,2 MPa.

Fig.15.12.Filtrul de ulei centrifugal

Fig.15.13. Schimbătorul de căldură ulei-apă

253

15.1.5 Amplasarea filtrelor în circuitul de ungere

Filtrele pot fi montate, în circuitul de ungere după mai multe scheme fiecare din acestea prezentând atât avantaje cât şi dezavantaje.

Amplasarea filtrului în circuitul principal al instalaţiei de ungere (fig.15.15.a.). Prin filtru trece întreaga cantitate de ulei debitată spre punctele de ungere, uleiul întorcându-se în baie numai după ce a parcurs întreg circuitul de ungere. Filtrarea în acest caz este de fineţe medie din cauza debitului mare de ulei. Prezenţa supapei de siguranţă este obligatorie pentru a se permite scurtcircuitarea filtrului în cazul îmbâcsirii acestuia. În unele cazuri filtrul poate fi prevăzut cu indicator de avarie care va opri motorul la îmbâcsirea filtrului.

Amplasarea filtrului în circuitul secundar al instalaţie de ungere (by-pass) (fig.15.15.b. şi c). Filtrul de ulei este amplasat într-un circuit secundar, iar uleiul după filtrare revine în baia de ulei. Debitul care străbate circuitul secundar este de 10-15% din debitul circuitului principal, în cazul filtrelor centrifugale cu jet liber debitul de ulei prin filtru poate ajunge până la 20%. Există sisteme de ungere la care filtrul din circuitul principal poate să lipsească, şi numai o fracţiune din uleiul din sistemul de ungere să treacă prin filtrul din circuitul secundar.

Amplasarea filtrelor în paralel. Amplasarea filtrelor în paralel (fig.15.15.d) acestea pot fi sub formă de cartuş, particular acestui sistem este faptul că uleiul după ce a trecut prin filtrul din circuitul secundar se întoarce în circuitul principal după care este trimis la punctele de ungere.

15.1.6 Ventilaţia carterului

Fig.15.14.Schimbătorul de căldură ulei-aer

254

În timpul funcţionării motorului cu ardere internă din cauza etanşării imperfecte a ansamblului piston-segmenţi-cilindru în carter pătrunde o cantitare de gaze arse, vapori de apă, aer, şi dioxid de sulf care au ca efect: intensificarea formării depozitelor în carter; apariţia unor substanţe cu acţiune corozivă; amplificarea exidării uleiului.

Eliminarea gazelor arse şi a vaporilor de combustibil din carterul motorului se poate realiza în două moduri: direct în atmosferă sau sunt aspirate în colectorul de admisie.

În cazul motoarelor cu aprindere prin comprimare gazele din carter se elimină în atmosferă după ce în prealiabil au fost trecute printr-un filtru separator de ulei (fig.15.16). Soluţia este de natură să sporească poluarea mediului înconjurător, deoarece aceste gaze conţin şi o serie de produşi de ardere.

Ventilaţia carterului cu aspiraţia gazelor în colectorul de admisie (fig.15.17) limitează poluarea mediului.

Fig.15.15.Scheme de amplasare a filtrelor de ulei în circuitul instalaţiei de ungere

Fig.15.16.Schema ventilaţiei carterului în atmosferă

Fig.15.17 Schema ventilaţiei carterului prin colectarea gazelor spre admisia motorului

255

Transferul gazelor din carterul motorului în colector este reglată de o supapă (fig.15.18) în funcţie de sar-cina motorului şi cantitatea de gaze scăpate în carter. În cazul în care motorul este oprit supapa se află pe sediul său. La turaţii şi sarcini reduse gazele din carter trec spre colector numai prin orificiul calibrat al supapei, iar la turaţii şi sarcini ridicate supapa este în echilibru gazele trecând atât prin orificiul calibrat al supapei cât şi pe lângă ea.

15.1.7 Regimul de curgere a uleiului în canalizaţiile sistemului de ungere

Sistemul de ungere se caracterizează printr-o reţea de canale şi conducte pentru transportul uleiului la diferite suprafeţe aflate în mişcare relativă sau care necesită răcire.

Regimul de curgere a uleiului printr-o conductă rectilinie şi de secţiune constantă este caracterizat prin numărul lui Reynolds.

Rw d

e

1 (15.1)

unde: w - viteza medie a lichidului;d - diametrul interior al conductei şi - vâscozitatea cinematică a uleiului.

În cazul conductelor drepte, viteza critică de curgere se plasează în jurul valoriiw = 2000.n/d; sub această valoare regimul de curgere este laminar; depăşirea vitezei critice conduce la un regim turbulent de curgere.

La regimul de curgere laminară, traiectoriile de curgere sunt paralele cu axa conductei (canalului)

şi viteza de curgere la distanţa x de axă are valoarea wh g

d xx

1642 2

2, h fiind înălţimea

manometrică la punctul considerat. Variaţia vitezei de curgere este parabolică, la peretele conductei are valoarea zero, iar pe axă valoarea maximă legală cu 2w. Pierderea de sarcină h în funcţie de viteza medie de curgere este:

Fig.15.18.Schema supapei şi funcţionării ei în circuitul de ventilaţie a carterului

256

hw

g dl

32

2

3 (15.2)

unde: l - lungimea conductei.Valoarea vitezei critice este de 4 m/s. Depăşirea acestei viteze conduce la un regim de curgere

instabil. La viteza medie de curgere de 8 m/s viteza maximă atinge valoarea wmax=1,2w, iar pierdere de

sarcină h wg

l

d

2

2

4, parametrul depinde în principal de rugozitatea conductei

putând fi determinată cu relaţia:

0 3 4,

w d5 (15.3)

În cazul în care conductele (canalele) au variaţii de direcţie sau secţiune, regimul de curgere local este asimilat regimului turbulent. Pierderea de sarcină în punctele de variaţie poate fi determinată cu ajutorul relaţiei:

ha w

g

2

26(15.4)

unde: a - coeficient care ţine seama de natura variaţiei. În cazul lărgirii bruşte a conductei de la

diametrul d la d1, a dd

1

22

1 7; în cazul coturilor bruşte cu schimbare unghiulară a 2 4

2 2sin sin

; în cazul coturilor cu rază de racordare r 5d, a 0 1390

,

9

15.1.8 Dezaerarea uleiului

La funcţionarea motoarelor cu ardere internă aerul este prezent în uleiul din sistemul de ungere. Aerul se poate concentra în spuma care pluteşte la suprafaţa uleiului din baie sau rămâne în suspensie, ceea ce este mai grav, dimensiunea bulelor de aer fiind influenţată de caracteristicile uleiului; temperatură, viscozitate, tensiune superficială.

Prezenţa bulelor de aer în ulei poate provoca o serie de fenomene negative ca: neregularitate a debitului care induce funcţionarea cu vibraţii a pompei, presiunea uleiului în sistemul de ungere la limita de securitate datorită funcţionării cu întreruperi; înrăutăţirea filtrabilităţii uleiului, posibilitatea apariţiei rupturii filmului de ulei; creşterea riscului de apariţie a fenomenului cavitaţiei în cuzineţi.

Funcţionarea corectă a sistemului de ungere presupune prezenţa unei cantităţi minime de aer în ulei, pentru aceasta se impun următoarele măsuri:

a) limitarea introducerii aerului în ulei;b) asigurarea timpului necesar dezaerării;c) evitarea fenomenelor care limitează procesul dezaerării.În mod obişnuit aerul este introdus în ulei la aspiraţia uleiului în pompă. Depăşirea unei anumite

turaţii limită provoacă acest proces.Pentru a se îndepărta această turaţie limită în condiţiile de funcţionare trebuie avute în vedere

următoarele recomandări: nivelul minim real al uleiului în baia de ulei să fie întotdeauna deasupra sorbului de aspiraţie (ţinându-se cont de nivelul minim pe jojă şi de condiţiile de funcţionare şi drum: accelerare, decelerare, ruliu, tangaj, pantă accentuată, conducta de aspiraţie a uleiului să fie largă şi scurtă; returul uleiului prin supapa de siguranţă să fie sub nivelul minim real al uleiului; conducta de retur al uleiului din turbocompresor să fie deasupra nivelului maxim al băii de ulei şi cât mai departe de sorbul pompei; biela şi contragreutăţile arborelui cotit să nu atingă suprafaţa uleiului din baie.

Aceste recomandări îndeplinite nu elimină prezenţa aerului în ulei deoarece uleiul se întoarce în baie sub formă de picături care traversează atmosfera din baia de ulei.

Dezaerisirea uleiului se produce în timpul repausului din funcţionare. ân aceste condiţii capacitatea băii de ulei trebuie să fie maximă în funcţie de condiţiile impuse de motor. Se recomandă ca volumul de ulei în baie să nu fie inferior la 0,136 l/kWnominal. Timpul de recirculare a uleiului să nu fie inferior la 12 s, ceea ce presupune un debit al pompei de 0,78 l/kWmin.

Fenomenul de dezaerare a uleiului poate fi limitat de către aditivii antispumanţi, care provoacă o creştere a tensiunii superficiale a uleiului, precum şi de aditivii amelioratori ai indicelui de viscozitate.

Timpul necesar pentru dezaerare este în funcţie de aditivii prezenţi în ulei şi de secţiunea de trecere a sistemului de ventilaţie a carterului.

Dezaerarea uleiului este un factor important pentru o bună rezistenţă a uleiului la agenţii chimici.

257

15.1.9 Ungerea motoarelor în doi timpi cu baleiaj prin carter

În cazul motoarelor în doi timpi cu baleiaj prin carter ungerea suprafeţelor aflate în mişcare relativă prezintă o serie de dificultăţi deoarece în carter nu se poate introduce ulei datorită suprapresiunii pentru baleiaj şi comunicaţiei directe dintre carter şi interiorul cilindrului. Ungerea în acest caz se realizează prin intermediul combustibilului după două procedee: a) amestecarea uleiului cu combustibilul; b) injectarea uleiului în curentul de amestec aer-combustibil.

În primul caz uleiul se amestecă cu combustibilul în proporţie de 4…5% la introducerea acestuia în rezervor. În al doilea caz procedeul implică prezenţa unei pompe de joasă presiune ca să injecteze ulei în carburator, procedeul este mai complicat însă implică o reducere a consumului de ulei.

Suprafeţele aflate în mişcare relativă indiferent de procedeul utilizat se ung astfel: amestecul aer-vapori de benzină şi picături fine de benzină şi ulei ajung în carter unde datorită contactului cu piesele calde o parte din benzină se vaporizează iar picăturile de ulei din amestec se depun pe suprafaţele fusurilor şi braţelor arborelui cotit care le proiectează pe oglinda cilindrului. Cantitatea de ulei este insuficientă şi lagărele de alunecare ale arborelui cotit sunt înlocuite cu lagăre de rostogolire. Amestecul aer-benzină care ajunge în camera de ardere joacă în continuare rolul de lubrifiant deoarece mai conţine picături de benzină şi ulei, benzina se vaporizează, în continuare şi picăturile de ulei se depun pe oglinda cilindrului asigurând ungerea pistonului şi segmenţilor. ân cazul în care în benzină se măreşte cantitatea de ulei nu se asigură îmbunătăţirea ungerii ci se măreşte cantităţile de depuneri datorită arderii incomplete a uleiului.

15.2 Calculul sistemului de ungere

15.2.1 Calculul lagărului pe baza teoriei hidrodinamice a ungerii

Experienţa a confirmat complexitaatea funcţionării ansamblului fus-cuzinet deoarece sarcinile şi vitezele aplicate sunt variabile ca mărime şi direcţie, în timp şi spaţiu.

Comportamentul funcţionării lagărului este influenţat de variaţia gradienţilor în spaţiu şi în timp a unor parametrii esenţiali: geometria longitudinală şi transversală a arborelui; vitezele tangenţiale la cele două suprafeţe; jocurile radiale între arbore şi cuzinet; mărimea şi direcţia sarcinilor aplicate; debitul de ulei eficace; viscozitatea dinamică a uleiului în interiorul lagărului.

Fig.15.19.Schema ungerii unui motor în doi timpi cu baleiaj prin carter

258

Aceşti parametrii de cele mai multe ori sunt interdependenţi unul de altul influenţându-se reciproc. În consecinţă toate variaţiile unui parametru provoacă variaţii celorlalţi, variaţii care afectează comportarea lagărului în sens, fie conjugat, fie contrar. De aceea, lagărele arborelui cotit se verifică pe baza teoriei hidrodinamice a ungerii, la încărcare, care apreciază jocul minim între fus şi cuzinet în raport cu jocul admisibil şi la încălzire, prin care se determină temperatura uleiului în lagăr în raport cu temperatura admisibilă.

Dimensiunile fusurilor (lungimea lf şi diametrul df) se stabilesc din calculul de rezistenţă al arborelui cotit iar forţele Rfmax, Rfmed, respectiv presiunile pfmax, pfmed se determină cu ajutorul diagramelor polare construite în cadrul calculului termic.

Distribuţia de presiune din lagăr este cunoscută din teoria hidrodinamică a ungerii (fig.15.20)Se utilizează următoarele notaţii: rf - raza fusului; df - diametrul fusului; lf - lungimea fusului; rc -

raza cuzinetului; dc - diametrul cuzinetului; e - excentricitatea. Aceste mărimi sunt utilizate la definirea următorilor parametri: - jocul radial, r rc f 10; - jocul diametral, 2 d dc f 11 ; - jocul

relativ, r df f 12; - lungimea relativă a lagărului, l df f 13; er - excentricitatea relativă, er =

e/r; hmin - jocul minim în lagăr, h e ermin 1 14; hmax - jocul maxim în lagăr, h ermax 1 15

Pe baza teoriei hidrodinamice a ungerii încărcarea lagărului este determinată de presiunea medie din lagăr p 16 prin relaţia:

p C

e

e

e* u

21 r

r

r

5

2 1

2

2

17 (15.5)

unde: u este viscozitatea dinamică a uleiului;w - viteza unghiulară a fusului;C* - constantă.

Grupând convenabil factorii se obţine un parametru adimensional care caracterizează lagărul:

p

e ,2

up r 18 (15.6)

Fig.15.20.Schema de calcul ungerii lagărului a)distribuţia presiunii în pana de ulei în secţiune transversală; b)distribuţia

presiunii în pana de ulei în secţiune longitudinală; c)poziţia arborelui în lagărFig.15.21.Cifra caracteristică a lagărului

259

Parametrul se numeşte coeficient de încărcare al lagărului sau cifră caracteristică.În figura 15.21. sunt trasate curbele coeficientului de încărcare în funcţie de excentricitatea relativă

er şi lungimea relativă .Încălzirea uleiului în lagăr este determinată pe baza lucrului mecanic de frecare Lfl din lagăr:

L Qfl fl [kJ / s]19 (15.7)Lucrul mecanic de frecare poate fi descris prin relaţia:

L F wfl f 10 220 (15.8)

unde: Ff - forţa de frecare din lagăr, în [daN]; w - viteza periferică a fusului, în [m/s];Forţa Ff se determină pe baza rezultantei medii a acţiunii forţelor care acţionează asupra fusului

(din diagrama polară).F R p l dfl f f f f 21 (15.9)

unde: l este coeficientul de frecare lichidă în lagăr.Căldura dezvoltată prin frecare în lagăr poate fi exprimată prin relaţia (15.10):

fl f f fQ p d l n , 0 523 103 2 22 (15.10)

unde: p 23 se măsoară în [daN/m2], lf, df în [m], n în [rot/min].Coeficientul de frecare lichidă f din relaţia (15.10) este o mărime necunoscută, se poate calcula

pe baza teoriei hidrodinamice a ungerii utilizând relaţia de calcul (15.11) şi nomogramele din figura 15.22.a şi b.

f re , 24 (15.11)

Căldura dezvoltată în lagăr prin frecare este evacuată în exterior prin intermediul uleiului uQ 25 şi

prin intermediul lagărului lQ 26. În condiţia echilibrului termic al lagărului se poate stabili ecuaţia de bilanţ termic:

fl u lQ Q Q 27 15.12)Schimbul de căldură între ulei şi lagăr se realizează prin convecţie, cantitatea de căldură fiind

exprimată prin ecuaţia:

l l f fQ c d l t 28 (15.13)Coeficientul de convecţie cl nu are valori sigure. Pentru motoarele de autovehicule căldura

evacuată prin intermdediul lagărului s-a stabilit pe baze experimentale ca fiind 10…15% din căldura dezvoltată în lagăr.

, , Q Ql fl 0 10 0 15 29 (15.14)

Căldura preluată de ulei se determină din ecuaţia calorimetrică:

u u ul u ue uiQ c V t t [kJ / s] 30 (15.15)

Fig.15.22. Funcţia m pentru determinarea coeficientului de frecare

260

unde: cu, u - căldura specifică, în [kJ/kgK], respectiv densitatea, în [kg/m3];Vul - debitul de ulei care circulă prin lagăr, în [m3/s];tui, tue - temperatura la intrare respectiv ieşirea din lagăr.

La proiectare se admite tui = 80…900C, tue= 90…1100C; tu = tue - tui = (20…30)0C;tui = tubaie + (15…20)0C; cu.u = 1674…1883 [kJ/m3K].

Debitul de ulei prin lagăr Vul se calculează pe baza teoriei hidrodinamice a ungerii.

, ,V n d e ul f v r 1 047 10 3 2 [m / s]331 (15.16)

unde: n este în [rot/min];d în [mm];df în [m].

Funcţia v(er, ) se determină din figura 15.23.Ecuaţia de echilibru termic al lagărului poate fi rezolvată fie prin metode numerice, fie prin metoda

grafo-analitică, prin care se determină temperatura tue = tup şi satisface condiţia de echilibru.Metoda grafo-analitică se bazează pe alegerea unor temperaturi, echidistante în zona de estimare

a temperaturii tup, se calculează pentru aceste temperaturi, valorile pentru Q fl 32 şi ( Q Ql u 33), cu care se trasează două curbe în coordonate Q- tue (fig.15.24). La intersecţia celor două curbe se găseşte temperatura tup care satisface ecuaţia de bilanţ termic.

Prin determinarea temperaturii tup se determină cifra de încărcare , deoarece u este o funcţie de temperatură. Cu ajutorul cifrei de încărcare se determină excentricitatea relativă er şi hmin = r (1 - er), considerând suprafeţele perfect netede.

34În realitate suprafeţele au rugozităţi proprii hf şi hc (fig.15.25) (hf - înălţimea rugozităţii fusului; hc

- înălţimea rugozităţii cuzinetului). Considerând hp grosimea pelicului de ulei, rezultă că distanţa minimă între fus şi cuzinet trebuie să satisfacă relaţia:

Fig. 15.25 Schema pentru determinarea distanţei admisibile

între fus şi cuzinet

Fig.15.23. Funcţia v pentru deter-minarea debitului de ulei prin lagăr

Fig.15.24 Soluţionarea grafică a ecuaţiei de bilanţ termic al lagărului

261

minh h h hf p c 35 (15.17)În cazul motoarelor pentru autovehicule rugozitatea fusurilor variază între hp = 0,4…0,8 [mm], iar

rugozitatea cuzineţilor hc=1,6…3,2 [mm]. Abaterile de la forma geometrică şi deformaţia lagărului se iau în considerare printr-o amplificare a sumei rugozităţilor fusului şi cuzinetului, se consideră că hf+hc= 2…4 [mm]. Cercetările experimentale au arătat că hp 2…3 [mm].

Astfel, distanţa minimă admisibilă dintre suprafeţele fusurilor şi cuzineţilor trebuie să fieha = 4…6 [mm].

Coeficientul de siguranţă la ungere lichidă se defineşte prin raportul:

minh

hadm

36 (15.18)

Funcţionarea lagărului este normală când >1,5, hmin >6…9 [mm] şi tup < 120…1250C.

15.2.2 Probleme specifice ale proiectării lagărelor prin prisma ungerii

Ansamblul fus-cuzineţi este caracterizat de diametrul "d" al fusului şi de lăţimea cuzinetului "l".Produsul "lxd" reprezintă suprafaţa cu ajutorul căreia se calculează presiunea maximă (pmax) din

lagăr, de valoarea căreia depinde grosimea pelicului de ulei din lagăr.La proiectarea lagărului într-o primă etapă se adoptă o suprafaţă specifică (lxd) a lagărului

suficient de ridicată pentru a se asigura o grosime optimă a filmului de ulei. În etapa a doua se alege raportul l/d.(Acest raport are două limite: limita inferioară care determină evacuarea rapidă a uleiului din lagăr şi limita superioară determinată de săgeata arborelui ţinând cont de jocul din lagăr ales).

Pentru a limita lungimea, greutatea şi costul motorului în mod practic se alege l/d<0,5, iar pentru a se asigura condiţii bune de ungere l/d nu trebuie să coboare sub valoarea de 0,3. Raportul l/d influenţează atât asupra factorului de portanţă cât şi asupra grosimii minime a pelicului de ulei ca urmare a incidenţei asupra curgerii axiale de ulei.

Alegerea diametrului fusului d este în funcţie de viteza periferică; pentru MAC viteza periferică nu trebuie să depăşească 12 m/s. În cazul lagărului fusului maneton diametrul este limitat de trecerea capului bielei prin alezajul cămăşii cilindrului.

Depăşirea vitezei critice provoacă o încălzire suplimentară a uleiului care conduce la diminuarea viscozităţii la fel de periculoasă ca şi insuficienţa debitului de ulei. Lagărul fusului maneton este uns cu ulei deja încălzit în lagărul palier iar debitul de ulei este redus datorită pierderilor din lagărul palier, de aceea viteza periferică nu trebuie să depăşească 11 m/s.

Calculul ungerii lagărelor consideră regimul de curgere laminar, însă în funcţionare regimul de curgere al uleiului poate deveni turbulent atunci cand parametrul w.h/ depăşeşte o anumită valoare (w - viteza periferică relativă între suprafaţa fusului şi cuzinetului; h - jocul radial; - viscozitatea dinamică a uleiului din lagăr).

Regimul turbulent de curgere poate apare în următoarele condiţii:- viteză periferică relativă ridicată;- jocul între fus şi cuzinet creşte (uzură);- diminuarea viscozităţii cinematice (încălzirea excesivă a uleiului).Apariţia regimului de curgere turbulent provoacă o creştere accentuată a curgerii degajate în lagăr

determinând o "super-încălzire" a uleiului ceea ce determină o reducere a grosimii pelicului de ulei, creşterea jocului radial, funcţionarea cu şoc la fiecare punct mort.

În timpul funcţionării încălzirea lagărului poate conduce la micşorarea periculoasă a jocului dintre arbore şi cuzinet. Pentru a compensa această diminuare trebuie să se prevadă un joc suplimentar în aşa fel ca jocul de montaj să se compună din jocul în funcţionare şi jocul suplimentar. Jocul la funcţionare între arbore şi cuzinet trebuie să fie:

Jd w l

dA

0 8

1034, 37 (15.19)

unde: w - viteza relativă între fus şi cuziner, în [m/s];d - diametrul fusului, în [mm];A - factor de corecţie care ţine seama de materialul cuzinetului.

Jocul minim pentru a asigura un film continuu de ulei poate fi calculat şi cu formula empirică

Jn d

min

4

5460 10[mm]38 (15.20)

unde: n- turaţia arborelui, în rot/min; d - diametrul fusului, în mm.Pentru a se ţine seama şi de deformaţiile arborelui la forţa de presiune maximă, la proiectare se

adoptă:J= (1,1…1,3)d.10-3 [mm] pentru lagărul fusului maneton;

262

J= (1,3…1,5)d.10-3 [mm] pentru palier;Jocul total al cuzinetului trebuie să fie:

Jd

l 0 2100

, [mm] 39 (15.21)

Determinarea debitului de ulei necesar lagărului trebuie să ţină seama de circulaţia acestuia în lagăr ştiind că se divide în:

- fluxul circumferenţial hidrocinetic;- fluxul axial sub formă de inel care este expulzat din lagăr înainte de a contribui la ungere.Fluxul axial de ulei din punct de vedere hidrodinamic este ineficace, dar din punct de vedere

termic este eficient deoarece contribuie la răcirea lagărului.Cantitatea de ulei evacuată axial printr-un sector de deschidere inelară, sub efectul variaţiei axiale

a presiunii este:

dVp

zh r dua

1

123

40 (15.22)

unde Oz este axa arborelui.Debitul de ulei teoretic necesar asigurării regimului hidrodinamic poate fi apreciat şi cu relaţia:

dV k du 1

3 41 (15.23)

unde: 1< k1 = f(l/d) < 2Rotaţia arborelui provoacă antrenarea unui volum de ulei

V dr 3 42 (15.24)

unde: r f l

d,

43

Calculul lagărelor este o etapă de mare răspundere neapărat trebuie urmată de verificări practice.

15.2.3 Calculul debitului de ulei necesar în sistemul de ungere

Debitul de ulei care circulă prin sistemul de ungere uV 44 reprezintă debitul prin magistrala de ulei (rampa centrală) şi se poate determina din două condiţii:

1) Asigurarea debitului necesar ungerii tuturor lagărelor;2) Preluarea unei cantităţi din căldura dezvoltată în motor.Determinarea debitului de ulei pornind de la prima condiţie presupune asigurarea necesarului de

ulei pentru ungerea celor b fusuri ale arborelui cotit. V b Vu ula 45 (15.25)

Debitul de ulei necesar lagărelor este de 15…50% din debitul de ulei care circulă prin magistrala de ungere; limita superioară se aplică motoarelor cu circuit de răcire a pistoanelor. Rezultă că debitul de ulei prin magistrală este:

V Vu ua 2 7 46 (15.26)

Calculul debitului de ulei uV 47 care satisface a doua condiţie are la bază bilanţul energeric considerând că uleiul preia căldura dezvoltată prin frecare care reprezintă fracţiunea fu din căldura degajată în motor.

u u i e eQ f Q c P 10 3 [kJ / h]48 (15.27)

unde: fu = 0,02…0,06;Qi - puterea calorică inferioară, Qi = 40.000…44.000 [kJ/kg];ce - consum specific de combustibil, în [g/kWh];Pe - puterea efectivă a motorului în [kW].

Q f Pu u e 9 13 103 49 (15.28)

sau u eQ P 260 540 [kJ / h]50 (15.29)

Debitul de ulei prin magistrală este:

VQ

c tuu

u u u

51 (15.30)

Cu valorile cu.u = 1674…1883 [kJ/m3K], tu = 15 K se poate determina debitul prin magistrala de

263

ungere

V P u e 9 20 [l / h]52 (15.31)

Pe baza calculului statistic, debitul de ulei al sistemului de ungere se poate determina şi cu relaţia:

V n d b u n f 6 13 2 [l / h]53 (15.32)

unde: nn - turaţia corespunzătoare puterii nominale, în rot/min;df - diametrul fusului, în m;b - numărul de fusuri.

Valorile superioare pentru debitul sistemului de ungere sunt caracteristice motoarelor cu aprindere prin comprimare supraalimentate.

15.2.4 Calculul elementelor compenente ale instalaţiei de ungere

15.2.4.1Calculul pompei de ulei

Dimensionarea pompei de ulei are în vedere ca debitul refulat să fie superior celui care circulă prin magistrala de ungere datorită circuitului derivat prin supapele de siguranţă. În aceste condiţii debitul pompei de ulei este

, , V V pu u 1 5 2 5 [l / h]54 (15.33)

Ţinând cont de tipul şi puterea motorului se recomandă Vpu = (20…35)Pe pentru M.A.S; (25…40)Pe [l/h] pentru M.A.C. cu aspiraţie naturală şi (45…70)Pe [l/h] pentru M.A.C. supraalimentat şi cu răcirea pistoanelor.

În cazul pompei de ulei cu două roţi dinţate cu angrenare exterioarăV D l h npu p pu pu 55 (15.34)

de unde

lV

D h npu

p pu pu

56 (15.35)

în care: Dp - diamtrul de divizare;h - înălţimea dintelui;npu - turaţia pompei de ulei;pu = 0,75…0,85 - randamentul volumetric al pompei;l - lăţimea roţii.

Considerând ca viteza periferică a roţilor nu trebuie să depăşească 5…6 m/s pentru a nu micşora prea mult randamentul pu, se poate calcula diametrul primitiv al roţilor.

Dw

n p

p

pu

60 000.

[mm]57 (15.36)

Turaţia pompei se alege de obicei jumătate din turaţia morotului.Puterea necesară antrenării pompei de ulei se determină cu relaţia:

PV p

pupu u

m

10 3

[kW]58 (15.37)

unde: Vpu este în [m3/s];pu în [N/m2], iarm = 0,85…0,9

Căderea de presiune se alege între 0,3…0,8 MPa.La proiectarea pompei de ulei se recomandă valorile din tabelul 15.1.

Tabelul 15.1.Dimensiunile pompei de ulei

Parametrul MAS MACDiametrul de divizare Dp[mm] 25…35 35…55Numărul de dinţi Z 6…8 7…12Înălţimea dintelui h [mm] 7…10 8…10Modulul m 3,5…5,0 4,0…4,5Lăţimea roţii l [mm] 22…52 35…52Jocul axial a [mm] … 0,05…0,15Jocul radial r [mm] … 0,05…0,18

264

15.2.4.2Calculul suprafeţei de răcire a schimbătoarelor de căldură pentru ulei

Acest calcul are ca scop dimensionarea suprafeţei de răcire necesare transmiterii căldurii preluate de ulei din motor şi cedate mediului de răcire.

Pentru un schimbător de căldură aer-ulei suprafaţa exterioară de răcire se calculează cu relaţia:

S

Q

k t tu

u u a2

[m2]59 (15.38)

unde: k

SS

u

11 1

1

2

1 2 [kJ/m2hK]60

ku - coeficientul global de transmitere a căldurii de la ulei la aer,; = S2/S1 = 2,5…3,5 - coeficientul de nervurare;S1 [m2] - suprafaţa interioară de contact cu uleiul;S2 [m2] - suprafaţa exterioară a schimbătorului;tu = 75…85 [0C] - temperatura medie a uleiului;ta = 40[0C] - temperatura medie a aerului;1 = 180…400 [W/m2K] - coeficientul de transmitere a căldurii de la ulei la pereţii

schimbătorului;2 = 70…140 [W/m2K] - coeficientul de transmitere a căldurii de la ulei la pereţii

schimbătoruluila aer;ku = 30…70 [W/m2K].

În cazul schimbătorului de căldură apă-ulei calculul suprafeţei exteriore de răcire se efectuează adoptând viteza de circulaţie a uleiului wu = 0,1…0,5 [m/s] şi coeficientul global de transmitere a căldurii de la ulei la apă ka = 120…300 [W/m2K], deci

S

Q

k t t u

a u a2

[m ]2 61 (15.39)

Debitul de lichid necesar asigurării răcirii uleiului se poate scrie:

VQ

c t a

u

a a a

[m / s]362 (15.40)

unde: uQ 63 - căldura evacuată; ra - densitatea apei; ca - căldura specifică a apei; Dta - diferenţa dintre temperaturile de ieşire şi intrare ale lichidului de răcire.

15.2.4.3Funcţionarea comună a răcitorului de ulei cu instalaţia de răcire a motorului

Utilizarea unui schimbător de căldură la care agentul de răcire a uleiului să fie lichidul sistemului de

Fig.15.26.Schema de amplasare a schimbătorului de căldură pentru ulei în circuitul de răcire al motorului

265

răcire presupune amplasarea în circuitul de răcire ca în figura 15.26.În cazul răcitorului de ulei ecuaţiile de bilanţ termic sunt:

R u 1 RQ Q Q 64 (15.41)unde: R = 0,96 - randamentul răcitorului;

u i rQ , Q , Q 65 - fluxurile de căldură vehiculate de ulei, lichid şi prin răcitor.Dacă se notează cu: til, tel - temperatura lichidului de răcire la intrare respectiv ieşirea din răcitor;

tiu, teu- temperatura uleiului la intrarea şi ieşirea din răcitor, ecuaţia (15.41) devine:

R u pu iu eu l pl el il R R mRm c t t m c t t k A t 66 (15.42)

unde: um 67 - debitul masic de ulei;

1m 68 - debitul masic de lichid de răcire;cpu, cp1 - căldurile specifice la p= const. pentru ulei, respectiv lichid de răcire;kR, AR - coeficientul global de transfer de căldură, respectiv suprafaţa activă a

schimbătorului de căldură;tmR - diferenţa medie logaritmică între temperaturile uleiului şi lichidului de răcire.

Răcitoarele de ulei sunt de tipul cu curenţi încrucişaţi, iar factorul de corecţie se apropie de unitate pentru diferenţele t1 şi t2 aşa că:

tt t

tt

t t t tt tt t

mRiu el eu il

iu el

eu il

1 2

1

2

ln ln69 (15.43)

În practică o situaţie des întâlnită este verificarea compatibilităţii unui schimbător de căldură la care se cunosc kR şi AR cu sistemul de răcire, în condiţiile în care se cunoaşte temperatura uleiului la intrarea în răcitor şi temperatura lichidului la intrarea în răcitor.

Compatibilitatea schimbătorului de căldură cu cerinţele motorului este satisfăcută dacă este îndeplinită relaţiile (15.44). Sistemul de ecuaţii poate fi scris sub forma:

R u R u pu iu eu

l l pl el il

R R R mR

Q m c t t

Q m c t t

Q k A t

70 (15.44)

Cunoscând til şi tiu şi grupând termenii constanţi, sistemul (15.44) devine:

R u u u eu

l l el l

r l m

Q k k t

Q k t k

Q k tR R

1 2

1 2

71 (15.45)

Necunsocutele tev, teu şi tmR se pot determina fie analitic, fie grafo-analitic.

15.2.4.4Calculul filtrelor de ulei

Suprafaţa de filtrare Sf se calculează cu relaţia

SV

wfu

10 3 [m2]72 (15.46)

unde: Vu [l/h] debitul de ulei;w [m/h]; viteza uleiului în filtru, w = p/hR;p - căderea de presiune din filtru, în starea curentă (w = 36…432 m/h).

Suprafaţa de filtrare calculată cu relaţia (15.46) reprezintă suprafaţa totală a porilor, de aceea se numeşte suprafaţa activă a filtrului.

Suprafaţa nominală a filtrului Sn se determină pentru determinarea cotelor de gabarit.S k Sn f 73 (15.47)

unde: k - factor care ţine seama de materialul dintre pori şi are valori de 3,3…3,6 la filtrele de sită şi 3,3…5,0 la filtrele cu fir de sârmă.

Calculul filtrului centrifugal Debitul volumetric de ulei care trece prin orificiul calibrat

V fg

pn

R r f opt

2

21

301 1

22

02

[l/min]74 (15.48)

unde: Ropt- reprezintă distanţa optimă de la axa orificiului ajutajului până la axa rotorului

266

Rg a f

V

a f

V

g k

Voptf f f

2 19 6 302

2

, 75 (15.49)

iar forţa de reacţie aplicată la axa orificiului duzei de expulzare a uleiului

FV

g

V

f

nRf f

opt

2 2 3076 (15.50)

Momentul reactiv dat de cele două duze este:M F Rr opt 2 77 (15.51)

În relaţiile de mai sus intervin următoarele mărimi:1 - coeficientul de debit al uleiului prin orificiul duzei de expulzare;f - suprafaţa orificiului ajutajului (diametrul orificiului are valori cuprinse între 1,6...2,2 mm; - densitatea uleiului;p1 - presiunea uleiului la intrarea în rotorul filtrului, p1 = 0,4...0,6 MPa; - coeficientul de pierderi hidraulice de la intrarea uleiului în filtru până la ajutajul de expulzare;n - turaţia rotorului;ro - raza arborelui rotorului; - coeficient care ţine seama de vâscozitatea dinamică şi capacitatea rotorului; - coeficientul de contracţie a secţiunii vânei de ulei care iese prin orificii;k - coeficient care depinde de capacitatea rotorului şi viscozitate.La alegerea filtrelor trebuie să se ţină seama că la MAC uleiul este de 10 ori mai impurificat cu

combustibilul nears decât în cazul MAS şi că este supus la temperaturi mult mai ridicate decât în cazul MAS.

Alegerea tipului şi construcţia filtrului trebuie să ţină seama şi de aditivii de ulei. S-a constatat în practică că poate să apară un blocaj al mediului poros, fie prin placarea acestora cu depunderi rezultând din slăbirea calităţii aditivilor care provoacă la cald apariţia de cristale care au dimensiuni superioare porilor, fie prin incidenţa unor aditivi asupra tensiunii superficiale.

267