Формула для нахождения осевой силы вентилятора ДВС

Формула для нахождения осевой силы вентилятора ДВС основана на теореме об изменении количества движения воздуха.

В инженерных расчетах осевая сила вентилятора ДВС определяется соотношением $F_a = \rho \cdot Q \cdot (v_2 - v_1) + (p_2 - p_1) \cdot A$, где $\rho$ — плотность воздуха, $Q$ — объемный расход, $v_1$ и $v_2$ — скорости потока до и после крыльчатки, $p_1$ и $p_2$ — статическое давление, $A$ — площадь ометаемого диска.

Разбор по случаям

Примеры

Расчет по расходу и изменению скорости потока. Дано: плотность воздуха $\rho = 1.2 \text{ кг/м}^3$, объемный расход $Q = 2.5 \text{ м}^3/\text{с}$, скорость перед крыльчаткой $v_1 = 8 \text{ м/с}$, скорость за крыльчаткой $v_2 = 18 \text{ м/с}$.

Перепадом давления пренебрегаем.

Решение: осевая сила вентилятора ДВС рассчитывается по формуле $F_a = \rho \cdot Q \cdot (v_2 - v_1) = 1.2 \cdot 2.5 \cdot (18 - 8) = 3 \cdot 10 = 30 \text{ Н}$.

Ответ: $F_a = 30 \text{ Н}$.

Расчет по перепаду давления на радиаторе. Дано: перепад статического давления $\Delta p = 250 \text{ Па}$, диаметр крыльчатки $D = 0.5 \text{ м}$.

Решение: площадь ометаемого диска $A = \frac{\pi \cdot D^2}{4} = \frac{3.1416 \cdot 0.25}{4} = 0.1963 \text{ м}^2$.

Осевая сила вентилятора ДВС равна $F_a = \Delta p \cdot A = 250 \cdot 0.1963 = 49.08 \text{ Н}$.

Ответ: $F_a = 49.08 \text{ Н}$.

Расчет по коэффициенту тяги и частоте вращения. Расчет осевой силы по аэродинамическому коэффициенту тяги $K_T$, частоте вращения крыльчатки $n$ и внешнему диаметру $D$.

Для вентилятора системы охлаждения ДВС с диаметром $D = 0.5$ м, вращающегося с рабочей частотой $n = 50$ с$^{-1}$ при плотности прокачиваемого воздуха $\rho = 1.2$ кг/м$^3$ и безразмерном коэффициенте $K_T = 0.18$, применяется формула $F_a = K_T \cdot \rho \cdot n^2 \cdot D^4$.

Вычисляем промежуточные значения: $n^2 = 2500$ с$^{-2}$ и $D^4 = 0.0625$ м$^4$.

Итоговый расчет: $F_a = 0.18 \cdot 1.2 \cdot 2500 \cdot 0.0625 = 33.75$ Н.

Результирующая осевая сила на валу крыльчатки равна $33.75$ Н.

Частые ошибки

• Игнорирование изменения статического давления воздуха при прохождении через радиатор системы охлаждения.
• Использование окружной скорости концов лопастей вместо осевой скорости воздушного потока.
• Неучет подстановки плотности воздуха в зависимости от температуры подкапотного пространства.

Коротко

Таким образом, формула для нахождения осевой силы вентилятора ДВС позволяет точно рассчитать аэродинамическую нагрузку на вал привода. Грамотный учет всех параметров гарантирует надежную работу подшипниковых узлов системы охлаждения двигателя.