Politechnika Świętokrzyska w Kielcach Zakład silników spalinowych i maszyn roboczych	Laboratorium z silników spalinowych
						Nazwisko i Imię
						WMiBM	302
						Wydział	Grupa
Ćw. nr 8	Temat ćw.: Badanie pomp olejowych
27.05.2007
Data wykonania	Data zaliczenia	Ocena		Podpis

1.Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodyką badań kwalifikacyjnych pomp olejowych silników samochodowych oraz opracowanie ich wyników stanowiących podstawę do sporządzenia charakterystyk pomp.

2. Wstęp teoretyczny

Olej spełnia w silniku następujące zadania:

- wypełnia nierówności współpracujących powierzchni i rozdziela je zmniejszając tarcie

występuje miedzy nimi oraz ich zużycie.

- chłodzi części silnika od wewnątrz, odprowadzając zarówno pewna ilość ciepła

pochodzącego od spalania, jak i ciepło powstające w wyniku współpracy (tarcia) części

- poprawia szczelność komory spalania

- zapobiega korozji części silnika w okresie, gdy silnik nie jest eksploatowany.

- rozpuszcze i zmywa osady, głownie powstające na częściach węzła tłok - pierścienie -

cylinder

Przy obracaniu czopa w panewce powstaje miedzy nimi klin olejowy o określonym ciśnieniu, w wyniku którego wytwarza się siła nośna utrzymując, a czep ponad panewką. Klin ten powstaje dopiero wówczas, gdy prędkość obwodowa czopa osiągnie pewna wartość zależną od ilości oleju, wielkość luzu miedzy czopem a panewka, lepkość oleju itd. Przy obracaniu się czopa w panewce w warunkach, gdy powierzchnie miedzy czopem a panewką podzielone są nośnym klinem olejowym (tarcie płynne). Rozkład ciśnień w klinie olejowym ustala się na podstawie hydrodynamicznej teorii olejenia.

Głównym składnikiem silnikowych olei syntetycznych sa węglowodory syntetyczne.

Stosowanie olei syntetycznych pozwala na

- zmniejszenie oporu tarcia współ pracujących części

- zmniejszenie zużycia oleju

- wydłużenie okresu pracy oleju w silniku do wymiany

- zwiększenie czynności części silnika

Oleje silników charakteryzują następujące cechy:

- lepkość kinematyczna mierzona w

- charakterystyka zmiany lepkości, tj. zależność lepkości od temperatury oleju.

- punkt zapłonu, określający najniższą temperaturę, przy której pary wydzielające się z

oleju zapałają się przy zbliżeniu otwartego płomienia, nie pala się jednak płomieniem

ciągłym.

- punkt krzepnięcia, określający temperaturę, w której olej zawarty w próbówce nie

zmienia położenia swojej powierzchni w ciągu jednej minuty, przy pochyleniu probówki

pod katem

- ilość zanieczyszczeń mechanicznych, kwasów, zasad, wody oraz popiołu:

zanieczyszczenie mechaniczne mogą powodować zamykanie przewodów oraz

przyspieszanie zużycie części silnika, obecność kwasów i zasad powoduje korozję, woda

pogarsza własności smarne oleju, znaczna zawartość popiołu przyspiesza zużycie tulei

cylindrowej i tłoku.

- odporność na utlenianie objawiające się wydzielaniem żywic, które znacznie zagęszczają

olej

- smarność czyli zdolność przywierania do powierzchni trących i tworzenia trwałych

warstw zmniejszających opory tarcia.

Dobór oleju do silnika przeprowadza się na podstawie następujących kryteriów;

- mocy jednostkowej silnika

- obciążenia łożysk korbowodowych i głównych.

- warunków pracy silnika tj. temperatury, wielkości obciążenia oraz udziału czasu pracy

z pełnym obciążeniem, prędkości obrotowej oraz udziału czasu pracy z prędkością

obrotową znamionową, zasiarczania paliwa, rodzaju obsługi.

Zawory przelewowe spełniają dwie role:

- utrzymują stałe ciśnienie doprowadzonego do łożysk oleju.

- nie pozwalają w okresie rozruchu, kiedy olej jest jeszcze gęsty, na nadmierny wzrost

ciśnienia, które mogłoby być zabezpieczone dla przewodów, obudowy filtrów lub

manometru.

Zasada działanie filtru odśrodkowego polega n tym, że olej doprowadzony jest pod ciśnieniem przez przewierconą od wirówki po wykonaniu okrężnej drogi w bębnie wpływa przez dwa otwory (dysza) duża prędkością, wymuszając w ten sposób szybki ruch obrotowy

bębna. Ten szybki ruch powoduje odrzucenie na ściany obwodowe bębna wszystkich cięższych zawiesin. Zbierają się one wewnątrz bębna tworzą dość twarda warstwę, która należy co jakiś czas (100 - 250h) usunąć, zalezy od gatunku oleju i stanu silnika.

Filtry odśrodkowe mogą być włączone do układu olejenia szeregowego szeregowego równolegle. Zaletą szeregowego połączenia filtru jest doprowadzenie do układu olejenia już oczyszczonego oleju, wadą natomiast, że podczas rozruchu przez filtr przedostaje się olej oczyszczony.

3. Przeprowadzenie pomiarów

Na stanowisku pomiarowo-badawczym należy przeprowadzić następujące pomiary:

a) zmieniając prędkość obrotową wałka pompy oleje dokonać pomiarów pozostałych

parametrów: wydatku rzeczywistego, ciśnienie tłoczenia, ciśnienia ssania, napięcia i

natężenia prądu zasilającego silnik elektryczny napędu wałka pompy olejowej.

b) kolejno dla ustalonej wartości ciśnienia tłoczenia oleju zmieniając obroty wałka pompy

olejowej dokonać pomiaru pozostałych parametrów: wydatku rzeczywistego, ciśnienie

tłoczenia, ciśnienia ssania, napięcia i natężenia prądu zasilającego silnik elektryczny napędu wałka pompy olejowej. Pomiary wykonać dla dwóch różnych wartości ciśnień tłoczenia

c) dla ustalonej prędkości obrotowej wału pompy olejowej zmieniając ciśnienie tłoczenia

dokonać pomiaru pozostałych parametrów: wydatku rzeczywistego, ciśnienie tłoczenia,

ciśnienia ssania, napięcia i natężenia prądu zasilającego silnik elektryczny napędu wałka

pompy olejowej.

4.Wyniki pomiarów i obliczenia

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

Lp.	n [obr/min]	Qr [dm^3/min]	pt [kG/cm^2]	ps [kG/cm^2]	U [V]	I [A]
1	700	5,4	1,3	-0,11	5	9
2	800	5,8	1,5	-0,13	10	9,5
3	900	10	1,6	-0,15	20	10
4	1000	10,2	1,8	-0,16	25	10
5	1100	10,6	1,9	-0,17	30	10,5
6	1200	11,2	2,0	-0,19	40	11
7	1300	11,4	2,2	-0,20	45	11,5
8	1400	11,8	2,2	-0,21	55	12

Zależność sprawności objętościowej pompy olejowej od prędkości obrotowej wałka przy
p_t1=2,9 [kG/cm²]. η_v=f(n)

Lp.	n [obr/min]	Qr [dm^3/min]	pt1 [kG/cm^2]	ps [kG/cm^2]	U [V]	I [A]	Qt [dm^3/min]	ηv
1	1400	5,2	2,9	-0,1	55	12,5	27,3	0,191
2	1500	8,4	2,9	-0,12	60	13	29,2	0.288
3	1600	9,2	2,9	-0,14	70	13	31,2	0,295
4	1700	10,2	2,9	-0,16	75	13,5	33,1	0,308
5	1800	11,2	2,9	-0,19	85	13,5	35,1	0,32
6	1900	11,8	2,9	-0,21	90	14	37	0,32

Zależność sprawności objętościowej pompy olejowej od prędkości obrotowej wałka przy
p_t2=3,1 [kG/cm²].

Lp.	n [obr/min]	Qr [dm^3/min]	pt [kG/cm^2]	ps [kG/cm^2]	U [V]	I [A]	Qt [dm^3/min]	ηv
1	1400	1,8	3,1	-0,1	55	12,5	27,3	0,066
2	1500	4,4	3,1	-0,12	60	13	29,2	0,151
3	1600	8,0	3,1	-0,14	70	13	31,2	0,257
4	1700	9,2	3,1	-0,16	75	13,5	33,1	0,278
5	1800	9,5	3,1	-0,17	85	13,5	35,1	0,271
6	1900	10,5	3,1	-0,2	90	14	37	0,284

Zależność sprawności objętościowej pompy olejowej od ciśnienia tłoczenia oraz zależność użytecznej wysokości podnoszenia, mocy na wale pompy i sprawności całkowitej od natężenia przepływu dla n=1600 [obr/min].

Zależność η_v=f(p_t) dla n=1600 [obr/min]).

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	12	2,5	-0,21	13	70	0,91	0,398	0,456	31,7	0,313	0,43	0,34
2	11,4	2,6	-0,21	13	70	0,91	0,378	0,433	30,6	0,287	0,40	0,32
3	11	2,7	-0,2	13	70	0,91	0,365	0,365	33,9	0,307	0,39	0,34
4	10,4	2,8	-0,19	13	70	0,91	0,345	0,395	34,9	0,299	0,37	0,33
5	9,8	2,9	-0,17	13	70	0,91	0,325	0,372	35,9	0,289	0,35	0,32
6	9	3	-0,16	13	70	0,91	0,299	0,342	36,9	0,274	0,32	0,30
7	8,4	3,1	-0,14	13	70	0,91	0,289	0,319	37,9	0,262	0,30	0,29
8	6,6	3,2	-0,13	13	70	0,91	0,219	0,251	38,9	0,211	0,24	0,23

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=23 [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.Wniski

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

Na wykresie 2 przedstawiono zależność η_v=f(n) dla różnych ciśnień (p_t). Można zauważyć, że wraz ze wzrostem ciśnienia (p_t) maleje sprawność objętościowa pompy (η_v).

Na wykresie 3 przedstawiona jest zależność η_v=f(p_t). Widzimy na niej spadek sprawności objętościowej (η_v) podczas zwiększania ciśnienia (p_t).

---