POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA W KIELCACH SAMODZIELNY ZAKŁAD SILNIKÓW SPALINOWYCH I MASZYN ROBOCZYCH		Laboratorium:
								Nazwisko i Imię
								WMiBM		TS
								Wydział		Grupa
Ćwiczenie: nr 8	Temat ćwiczenia: Badanie pomp olejowych silników samochodowych
28.05.2007
Data wykonania	Data zaliczenia		Ocena		Podpis prowadzącego

1. Cel ćwiczenia

Zapoznanie się z metodyką badań kwalifikacyjnych pomp olejowych silników samochodowych oraz opracowanie ich wyników stanowiących podstawę do sporządzania charakterystyk pomp.

2. Wstęp teoretyczny

Nieodzownym warunkiem sprawnej długotrwałej pracy silnika spalinowego jest skuteczne olejenie współpracujących ze sobą powierzchni.

Nawet najdokładniej obrobione powierzchnie nie są nigdy idealnie gładkie. Chropowatość współpracujących powierzchni wywołuje zjawisko tarcia, któremu towarzyszy wywiązywanie się ciepła. Na skutek nadmiernego nagrzewania się współpracujące części ulegają intensywnemu zużyciu. W celu zmniejszenia skutków tarcia między współpracujące powierzchnie wprowadza się warstewkę oleju.

Olej w silniku spełnia następujące zadania:

• wypełnia nierówności współpracujących powierzchni i rozdziela je zmniejszając tarcie między nimi i ogranicza ich zużycie,

• chłodzi elementy silnika, odprowadzając pewną część ciepła pochodzącą ze spalania paliwa
  i ciepło powstające w wyniku tarcia współpracujących części,

• poprawia szczelność komory spalania,

• zapobiega korozji elementów silnika, szczególnie w czasie gdy silnik nie jest eksploatowany,

• rozpuszcza i zmywa osady.

Układ olejenia silnika doprowadza olej przede wszystkim do łożysk wału korbowego
i wałka rozrządu oraz gładzi cylindrowej. Ponadto olej podawany jest również do innych współpracujących ze sobą części, np. do kół zębatych napędu mechanizmów pomocniczych, popychaczy, dźwigni zaworów.

Jednym z bardziej znanych systemów olejenia spalinowych silników samochodowych jest olejenie obiegowe. W układzie olejenia obiegowego olej po przejściu przez miejsca wymagające olejenia wraca do miski olejowej lub zbiornika. W systemie olejenia obiegowego rozróżniamy:

• olejenie rozbryzgowe,

• olejenie obiegowo-ciśnieniowe,

• olejenie rozbryzgowe,

• olejenie obiegowo-ciśnieniowe,

• olejenie z mokrą miską olejową,

• olejenie z suchą miską olejową.

.

Rys.1. Schemat olejenia obiegowo-ciśnieniowego z mokrą miską olejową.

Schemat olejenia obiegowo-ciśnienowego z suchą miską olejową silnika szybkoobrotowego przedstawiony jest na poniższym rysunku.

Rys.2. Schemat olejenia obiegowo-ciśnienowego z suchą miską olejową.

W tym przypadku olej gromadzi się nie w misce olejowej, lecz w oddzielnym zbiorniku poza silnikiem. Olej spływa ze zbiornika do pompy, która tłoczy go do łożysk tak samo jak w systemie obiegowo-ciśnieniowym z mokrą miską olejową. Spływający olej zbiera się na dnie miski olejowej, skąd druga pompa, tzw. pompa osuszająca, przetłacza go do zbiornika. Wydajność pompy osuszającej powinna być o 50 ÷100% większa niż pompy tłoczącej, gdyż zasysa ona olej spieniony, zawierający pęcherzyki powietrza. Dzięki odpowiedniej budowie zbiornik oleju najczęściej spełnia zarazem zadania filtru i chłodnicy oleju. W celu zwiększenia powierzchni chłodzenia zbiorniki te często są użebrowane.

System suchej miski olejowej jest szczególnie przydatny w terenowych pojazdach samochodowych. Stosowany jest on także w samochodach wyczynowych i wyścigowych. Dużą jego zaletą jest fakt, że pompa tłocząca olej do poszczególnych miejsc olejenia jest stale zasilana, niezależnie od chwilowego pochylenia silnika.

3. Przebieg ćwiczenia

Po zamocowaniu odpowiedniej pompy olejowej z przystawką na stanowisku pomiarowo - badawczym i wykonaniu wstępnego rozruchu należy przeprowadzić następujące pomiary:

1. Dla stałej temperatury oleju (t=50°C), zmieniając prędkość obrotową wału pompy co 100 obr/min, w zakresie pomiarowym (700÷1600 obr/min), dokonać pomiarów pozostałych parametrów (Q_r; p_s; p_t; I; U) oraz sporządzić charakterystykę Q_r = f(n).

2. Kolejno, ustalając ciśnienie tłoczenia oleju na 2,8 oraz 3,0 kG/cm² i zmieniając prędkość obrotową wału pompy co 100 obr/min, w zakresie pomiarowym (1300 ÷ 1800 obr/min), dokonać pomiarów pozostałych parametrów tj.: (Q_r; p_s; I; U). Po wykonaniu niezbędnych obliczeń sporządzić (dla obu przypadków) charakterystyki η_v = f(n).

3. Ustalając stałą prędkość obrotową wału pompy i zmieniając ciśnienie tłoczenia dokonać pomiarów pozostałych parametrów tj.: (Q_r; p_s; p_t; I; U). Po opracowaniu wyników należy sporządzić charakterystyki: η_v, η_c, Q_r=f(p_t).

4. Wyniki pomiarów i obliczeń oraz wzory i stałe

Pomiary wykonane przy stałej temperaturze t=50^oC i gęstości oleju ρ=0,860 [g/cm³]

Zależność wydatku pompy olejowej do prędkości obrotowej wałka pompy przy stałej temperaturze oleju (t=50^oC).

Lp.	n[obr/min]	Qr [dm^3/min]	pt [kG/cm^2]	ps [kG/cm^2]	U [V]	I[A]
1	700	8,4	1,8	-0,08	5	9
2	800	8,6	1,8	-0,09	10	10
3	900	9,7	2,1	-0,12	20	11
4	1000	10	2,2	-0,12	25	12
5	1100	10,2	2,2	-0,13	30	13
6	1200	10,5	2,3	-0,14	40	12
7	1300	10,8	2,4	-0,15	45	13
8	1400	11	2,5	-0,16	55	13
9	1500	11,4	2,6	-0,17	60	13

Zależność Q_r=f(n) zamieszczona na papierze milimetrowym ( Zależność Q_r=f(n)).

Zależność sprawności objętościowej pompy olejowej od prędkości obrotowej wałka przy
p_t=2,8 [kG/cm²].

Lp.	n [obr/min]	Qr [dm^3/min]	ps [kG/cm^2]	U [V]	I [A]	Qt [dm^3/min]	ηv
1	1300	8,2	-0,15	45	13	27,51	0,29
2	1400	9,2	-0,15	55	13	29,63	0,31
3	1500	10,1	-0,17	60	13	31,74	0,32
4	1600	10,4	-0,18	70	13	33,87	0,31
5	1700	11,4	-0,21	75	13	35,98	0,32
6	1800	11,6	-0,22	75	14	38,1	0,30

Zależność sprawności objętościowej pompy olejowej od prędkości obrotowej wałka przy
p_t=3,0[kG/cm²].

Lp.	n [obr/min]	Qr [dm^3/min]	ps [kG/cm^2]	U [V]	I [A]	Qt [dm^3/min]	ηv
1	1300	1,8	-0,11	50	12	27,51	0,07
2	1400	5,4	-0,12	55	12	29,63	0,18
3	1500	8,4	-0,14	60	13	31,74	0,26
4	1600	9,5	-0,16	70	13	33,87	0,28
5	1700	10,3	-0,18	75	14	35,98	0,29
6	1800	11	-0,2	75	14	38,1	0,29

Zależność η_v=f(n) dla poszczególnych wartości p_t zamieszczona na papierze milimetrowym.

Lp	Qr dm^3/min	pt kG/cm^2	ps kG/cm^2	I [A]	U [V]	Nwp [kW]	Ct [m/s]	Cs [m/s]	Hu [m]	Nu [kW]	ηv	ηc
1	11,4	2,5	-0,25	12	60	0,72	0,37	0,43	31,98	0,06	0,38	0,083
2	10,9	2,6	-0,22	13	60	0,78	0,36	0,41	32,79	0,24	0,35	0,31
3	10,4	2,7	-0,21	13	65	0,845	0,34	0,39	33,84	0,27	0,33	0,32
4	9,8	2,8	-0,19	13	65	0,845	0,32	0,37	34,77	0,31	0,3	0,37
5	8,8	2,9	-0,17	13	65	0,845	0,29	0,33	35,7	0,33	0,28	0,39
6	8,3	3,0	-0,15	13	65	0,845	0,27	0,31	36,63	0,39	0,26	0,46
7	5,6	3,1	-0,14	13	65	0,845	0,18	0,21	37,67	0,45	0,18	0,53
8	2	3,2	-0,11	13	65	0,845	0,07	0,08	38,49	0,65	0,06	0,77

Zależność η_v=f(p_t) dla n=1600 [obr/min] zamieszczona na papierze milimetrowym (Załącznik.3.) Zależność η_c=f(p_t) dla n=1600 [obr/min]).

a) wzory i stałe wykorzystane przy obliczeniach:

- sprawność objętościowa pompy

gdzie:

Q_r - wydatek rzeczywisty [dm³/min]

Q_t - wydatek teoretyczny [dm³/min]

[dm³/min]

gdzie:

d_p - średnica podziałowa koła zębatego, d_p=25 [mm]

b - szerokość wieńca, b=35 [mm]

m - moduł, m=3,5 [mm]

n - prędkość obrotowa [obr/min]

- sprawność całkowita pompy

gdzie:

N_u - moc użyteczna pompy [kW]

N_wp - moc pobierana na wale pompy [kW]

[kW]

gdzie:

Q_r - wydatek rzeczywisty [dm³/min]

γ_c - ciężar właściwy tłoczonego oleju [kG/m³], γ_c=860 [kG/m³]

- użyteczna wysokość podnoszenia
[m sł. cieczy]

gdzie:

p_t - ciśnienie tłoczonego oleju u wylotu z pompy [kG/cm²]

p_s - ciśnienie oleju na wlocie do pompy [kG/cm²]

γ_c - ciężar właściwy tłoczonego oleju [kG/m³], γ_c=860 [kG/m³]

m_h - różnica poziomów miejsca pomiaru ciśnienia na wylocie i wlocie do pompy, m_h=0 [m]

C_t - średnia prędkość przepływu u wylotu z pompy [m/s]

C_s - średnia prędkość przepływu na wlocie do pompy [m/s]

g - przyśpieszenie ziemskie, g=9,81 [m/s²]

- moc na wale pompy
[kW]

gdzie:

U - napięcie [V]

I - natężenie [A]

- średnia prędkość przepływu u wylotu z pompy
[m/s]

gdzie:

Q_r - wydatek rzeczywisty [dm³/min]

F_t - przekrój przewodu tłocznego [cm²], F_t = 5,02 [cm²]

- średnia prędkość przepływu na wlocie do pompy
[m/s]

gdzie:

Q_r - wydatek rzeczywisty [dm³/min]

F_s - przekrój przewodu ssawnego [cm²], F_s=4,39[cm²]

5. Wnioski

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów i obliczeń możemy stwierdzić, że rzeczywisty wydatek pompy (Q_r) wzrasta wraz ze wzrostem prędkości obrotowej wału pompy (n). Wzrost ten nie jest liniowy, spowodowane jest to tym iż ze wzrostem wydatku rzeczywistego pompy (Q_r) wzrastają opory przepływu.

W załączniku 2 przedstawiono zależność η_v=f(n) dla różnych ciśnień (p_t). Można zauważyć iż wraz ze wzrostem ciśnienia (p_t) maleje sprawność objętościowa pompy (η_v).

W załączniku 3 przedstawiona jest zależność η_v=f(p_t), obrazuje ona nam spadek sprawności objętościowej (η_v) podczas zwiększania ciśnienia (p_t).

Stosunkowo mały rozrzut punktów na wykresach wskazuje na dostateczną wiarygodność otrzymanych wyników.

---