Строительные машины и оборудование, справочник





Общее устройство и работа жидкостной системы охлаждения

Категория:
   Автомобили и трактора


Общее устройство и работа жидкостной системы охлаждения

Система охлаждения предназначена для принудительного отвода от деталей двигателя лишнего тепла и передачи его окружающему воздуху. Благодаря этому создается определенный температурный режим, при котором двигатель не перегревается и не переохлаждается. Тепло в двигателях отводится двумя способами: жидкостью (жидкостная система охлаждения) или воздухом (воздушная система охлаждения). Эти системы поглощают 25—35% тепла, выделяющегося во время сгорания топлива. Температура охлаждающей жидкости, находящейся в головке блока цилиндров, должна быть равна 80—95 °С. Такой температурный режим наиболее выгоден, обеспечивает нормальную работу двигателя и не должен изменяться в зависимости от температуры окружающего воздуха и нагрузки двигателя. Температура в течение рабочего цикла двигателя изменяется от 80—120 °С (минимальная) в конце впуска до 2000—2200 °С (максимальная) в конце сгорания смеси.

Если двигатель не охлаждать, то газы, имеющие высокую температуру, сильно нагревают детали двигателя и они расширяются. Масло на цилиндрах и поршнях выгорает, их трение и износ возрастают, а от чрезмерного расширения деталей происходит заклинивание поршней в цилиндрах двигателя, и двигатель может выйти из строя. Чтобы избежать отрицательных явлений, вызываемых перегревом двигателя, его необходимо охлаждать.

Однако чрезмерное охлаждение двигателя вредно отражается на его работе. При переохлаждении двигателя на стенках цилиндров конденсируются пары топлива (бензина), смывая смазку, разжижают масло в картере. В этих условиях происходит интенсивный износ поршневых колец, поршней цилиндров и снижается экономичность и мощность двигателя. Нормальная работа системы охлаждения способствует получению наибольшей мощности, снижению расхода топлива и увеличению срока службы двигателя без ремонта.



Большинство двигателей имеет жидкостные системы охлаждения (открытые или закрытые). У открытой системы охлаждения внутреннее пространство непосредственно сообщается с окружающей атмосферой. Распространение получили закрытые системы охлаждения, у которых внутреннее пространство только периодически сообщается с окружающей средой при помощи специальных клапанов. В этих системах охлаждения повышается температура кипения охлаждающей жидкости и уменьшается ее выкипание.

Рис. 1. Схема жидкостной системы охлаждения: 1 — радиатор; 2 — верхний бачок; 3 — пробка радиатора; 4 — контрольная трубка; 5 — верхний патрубок радиатора; 6 и 19 — резиновые шланги; 7 — перепускной канал; 8 к 18 — соответственно отводящий и подводящий патрубки; 9 — термостат; 10 — отверстие; 11 — головка блока; 12 — водораспределительная трубка; 13 — датчик указателя температуры жидкости; 14 — блок цилиндров; 15 и 21 — сливные краники; 16 — водяная рубашка; 17 — крыльчатка водяного центробежного насоса; 20 — нижний патрубок радиатора: 22 — нижний бачок радиатора; 23 — ремень привода вентилятора; 24 — вентилятор

Двигатели автомобилей ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-бЗА, ЗИЛ-130, MA3-5335 и КамАЗ-5320 имеют закрытую жидкостную систему охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости, создаваемой водяным центробежным насосом. Жидкостная система охлаждения автомобильного двигателя (рис. 1) состоит из водяной рубашки, радиатора, вентилятора, термостата, насоса с крыльчаткой, отводящего и подводящего патрубков, ремня привода вентилятора, датчика указателя температуры жидкости, сливных краников и других деталей. Вокруг цилиндров двигателя и головки блока имеется пространство с двойными стенками (водяная рубашка), где циркулирует охлаждающая жидкость.

Во время работы двигателя охлаждающая жидкость нагревается и водяным насосом подается в радиатор, где охлаждается, а затем снова поступает в рубашку блока цилиндров. Для надежной работы двигателя необходимо, чтобы охлаждающая жидкость постоянно циркулировала по замкнутому кругу: двигатель — радиатор—двигатель. Жидкость может циркулировать по малому кругу, минуя радиатор (непрогретый двигатель, термостат закрыт), или по большому кругу, поступая в радиатор (прогретый двигатель, термостат открыт). Направление движения охлаждающей жидкости показано на рис. 42 стрелками.

Водяная рубашка двигателя состоит из рубашки блока цилиндров и рубашки головки блока, соединенных между собой отверстиями в прокладке между головкой и блоком. Крыльчатка водяного центробежного насоса и вентилятор приводятся в действие клиновидным ремнем. При вращении крыльчатки насоса охлаждающая жидкость нагнетается в водораспределительную трубку, расположенную в головке блока. Через отверстия в трубке жидкость направляется к патрубкам выпускных клапанов, благодаря чему охлаждаются наиболее нагретые части головки блока и цилиндров. Нагретая охлаждающая жидкость проходит в верхний отводящий патрубок. Если термостат закрыт, то по перепускному каналу жидкость снова поступает к центробежному насосу. При открытом термостате охлаждающая жидкость проходит в верхний бачок радиатора, охлаждается, протекая по трубкам, и поступает в нижний бачок радиатора. Охлажденная в радиаторе жидкость по нижнему подводящему патрубку подводится к насосу.

Водяная рубашка двигателя автомобиля ЗИЛ-130 соединена с радиатором гибкими шлангами. Верхний бачок радиатора соединен с рубашкой впускного трубопровода, а нижний бачок — с подводящим патрубком водяного насоса. Левый и правый ряды цилиндров соединены с насосом двумя трубопроводами. В патрубке, по которому нагретая охлаждающая жидкость подводится к верхнему бачку радиатора, установлен термостат. Водяная рубашка компрессора гибкими шлангами постоянно соединена с системой охлаждения двигателя. Радиатор 18 ото-пителя соединен с системой охлаждения двигателя шлангами] включается отопитель в работу краном.

При пуске, прогреве и работе двигателя, пока температура воды в системе охлаждения ниже 73° С, жидкость циркулирует по водяным рубашкам блока, головок блока и компрессора, но не поступает в радиатор, так как термостат закрыт. К водяному насосу (независимо от положения клапана термостата) охлаждающая жидкость подается по перепускному шлангу из рубашки впускного трубопровода, от компрессора и из радиатора отопителя (если он включен).

Рис. 2. Система охлаждения двигателя автомобиля ЗИЛ- 303 1 — радиатор; 2 — жалюзи; 3 — вентилятор; 4 — водяной насос; 5 и 27 — соответственно верхний и нижний бачки радиатора; 6 — пробка радиатора; 7 — отводящий шланг; 8 — компрессор; 9 — подводящий шланг; 10 — перепускной шланг; 11 — термостат; 12 — патрубок; 13 — фланец для установки карбюратора; 14 — впускной трубопровод; 15 — кран отопителя; 16 и 17 — соответственно подводящая и отводящая трубки; 18 — радиатор отопителя; 19 — датчик указателя температуры жидкости; 20 — дозирующая вставка; 21 — водяная рубашка головки блока; 22 — водяная рубашка блока цилиндров; 23 — сливной кран рубашки блока цилиндров; 24 — рукоятка привода сливного крана; 25 — сливной кран патрубка радиатора; 26 = подводящий патрубок

Водяной насос нагнетает жидкость в систему, и основной ее поток проходит по водяной рубашке блока цилиндров от его передней части к задней. Омывая гильзы цилиндров со всех сторон и проходя через отверстия в привалочных поверхностях блока цилиндров и головок блока, а также в прокладке, расположенной между ними, охлаждающая жидкость поступает в рубашки головок блока. При этом значительное количество охлаждающей жидкости подается к наиболее нагретым местам — патрубкам выпускных клапанов и гнездам свечей зажигания. В головках блока охлаждающая жидкость движется в продольном направлении от заднего торца к переднему благодаря наличию отверстий соответствующего диаметра, просверленных в привалочных поверхностях блока цилиндров и головок, и дозирующих вставок, установленных в задних каналах впускного трубопровода. Отверстие во вставке ограничивает количество жидкости, поступающей в рубашку впускного трубопровода. Теплая жидкость, проходящая по рубашке впускного трубопровода, нагревает горючую смесь, поступающую из карбюратора (по внутренним каналам трубопровода), и улучшает смесеобразование.

Перед началом работы необходимо проверить уровень жидкости в радиаторе, так как при недостаточном ее количестве нарушается циркуляция жидкости и двигатель перегревается. В систему ох л а ледени я следует наливать чистую мягкую воду, не содержащую известковых солей. При использовании жесткой воды в радиаторе и водяной рубашке откладывается большое количество накипи, приводящей к перегреву двигателя и снижению его мощности. Частая смена воды в системе охлаждения вызывает усиленное образование накипи. Смягчить воду можно следующими способами: кипячением, добавлением к воде химических веществ и ее магнитной обработкой. Установлено, что, проходя через слабое магнитное силовое’поле,‘вода приобретает новые свойства: теряет способность к накипеобразованию и растворяет ранее образовавшуюся накипь, которая была в системе охлаждения двигателя.

В систему охлаждения воду наливают через горловину радиатора, закрываемую пробкой (рис. 43). Для слива воды из системы охлаждения служат краники, расположенные в самых низких точках системы охлаждения.

Система охлаждения дизеля автомобиля КамАЗ-5320 рассчитана на постоянное использование жидкостей TOCOЛ-A-40 или TOCOЛ-A-65 (замерзающих при низкой температуре). Применение воды в системе охлаждения допускается только в особых случаях и кратковременно. В систему охлаждения входят водяные рубашки блока и головок цилиндров, водяной насос, радиатор, вентилятор с гидромуфтой, жалюзи, два термостата, расширительный бачок, соединительные трубопроводы, шланги, клиноременная передача привода насоса, сливные краны или пробки, датчики температуры охлаждающей жидкости и другие детали.

Завод допускает работу двигателя при температуре охлаждающей жидкости не более 105 °С. Температурный режим работы двигателя поддерживается двумя термостатами, гидромуфтой включения вентилятора и жалюзи. Если двигатель не прогрет, то охлаждающая жидкость, подаваемая насосом, поступает в левый ряд цилиндров и по нагнетательному патрубку в правый ряд. Омывает наружные поверхности гильз цилиндров обоих рядов, затем через отверстия в верхней плоскости блока цилиндра, прокладке головки блока поступает в головки цилиндров, охлаждая наиболее нагретые места — выпускные каналы и гнезда форсунок. Нагретая жидкость проходит от головок цилиндров в правую и левую трубы, расположенные в «развале» двигателя, затем по соединительной трубе подается в водораспределительную коробку (или коробку термостатов). Клапаны термостатов закрыты, и по перепускному патрубку 6 охлаждающая жидкость снова подается к водяному насосу.

Рис. 3. Система охлаждения дизеля автомобиля КамАЭ-5320: 1 — шкив коленчатого вала; 2 — нижний бачок; 3 — жалюзи; 4 — радиатор; 5 — гидромуфта привода вентилятора; 6 — перепускной патрубок; 7 — нагнетательный патрубок; в — верхний бачок; 9 — верхний патрубок; 10 — термостат; 11 — водораспределительная коробка; 12 — соединительная труба; 13 — подводящая трубка; 14 — правая водяная труба; 15 — отводящая трубка; 16 — впускной коллектор; 17 — датчик контрольной лампы перегрева жидкости; 18 — расширительный бачок; 19 — горловина с герметизирующей пробкой; 20 — пробка с клапанами; 21 — отводящая трубка от компрессора; 22 — отводящая трубка левой водяной трубы; 23 — компрессор; 24 — левая водяная труба; 25 — крышка головки; 26 — головка цилиндра; 27 — водяной насос; 28 — сливной кран или пробка; 29 — шкив водяного насоса; 30 — вентилятор; 31 — нижний патрубок

Термостаты установлены в отдельной коробке, укрепленной на переднем торце правого ряда цилиндров. Расширительный бачок расположен на двигателе с правой стороны и соединен с верхним бачком радиатора, водораспределительной коробкой, компрессором и водяной рубашкой блока цилиндров. Расширительный бачок компенсирует изменение объема жидкости при ее нагревании, позволяет контролировать ее уровень в системе охлаждения. В бачок отводится и в нем конденсируется пар из верхних участков радиатора и системы. Собирающийся в бачке воздух улучшает работу системы охлаждения. TOCOJ1-A-40 или ТОСОЛ-А-65 в систему охлаждения наливают через горловину, имеющую герметизированную пробку на резьбе. Паровой и воздушный клапаны установлены в пробке.

В системе охлаждения дизеля применена гидромуфта привода вентилятора, которая передает крутящий момент от коленчатого вала двигателя к вентилятору. Используя гидромуфту, поддерживают наивыгоднейший температурный режим в системе охлаждения и гасят возникающие колебания при резком изменении частоты вращения коленчатого вала. Гидромуфта привода вентилятора имеет автоматическое управление.

В движение гидромуфта приводится от коленчатого вала двигателя через шлицевой ведущий вал. Вентилятор, расположенный соосно с коленчатым валом, укреплен на ступице, установленной на ведомом валу. Ведущую часть гидромуфты составляют: ведущий вал в сборе с кожухом; ведущее колесо, соединенное болтами с кожухом и валом шкива; шкив привода насоса и генератора, привернутый к валу болтами. Ведущая часть гидромуфты вращается на шарикоподшипниках. Ведомую часть гидромуфты составляют: ведомое колесо в сборе, соединенное болтами с ведомым валом. Ведомая часть гидромуфты привода вентилятора вращается на шарикоподшипниках. Уплотнение гидромуфты осуществлено двумя уплотнительными кольцами и самоподжимными сальниками.

Рис. 4. Гидромуфта привода вентилятора: 1 — передняя крышка; 2 — корпус; 3 — кожух; 4, 7, 13 и 20 — шарикоподшипники; 5 — трубка подвода масла; 6 — ведущий вал; 8 — уплотнительные кольца; 9 — ведомое колесо; 10 — ведущее колесо; 11 — шкив; 12 — вал шкива; 14 — упорная втулка; 15 — ступица вентилятора; 16 — ведомый вал; 17 и 21 т- самоподжимные сальники; 18 —прокладка; 19 и 22 — болты

Для управления гидромуфтой привода вентилятора имеется выключатель золотникового типа, установленный на нагнетательном патрубке в передней части двигателя. В зависимости от температуры жидкости в системе охлаждения выключатель гидромуфты соединяет или разъединяет ведущий вал с ведомым, изменяя количество масла, поступающего в гидромуфту из системы смазки. Масло для работы гидромуфты подается насосом в ее полость, затем по трубке подводится в каналы ведущего вала и через отверстия в ведомом колесе — в межлопастное пространство. При вращении ведущего колеса масло с его лопаток переходит на лопатки ведомого колеса, и оно начинает вращаться, передавая крутящий момент на вал и вентилятор. Гидромуфта при помощи крана Еключается в работу или отключается, а в связи с этим включается или отключается вентилятор. Кран находится в корпусе выключателя гидромуфты.

Вентилятор может работать в трех режимах:
— автоматический — температура охлаждающей жидкости в двигателе поддерживается равной 80—95 °С; кран выключателя гидромуфты установлен в положение В (метка на корпусе); при снижении температуры охлаждающей жидкости ниже 80° С вентилятор автоматически отключается;
— вентилятор отключен — кран выключателя гидромуфты установлен в положение 0; вентилятор может вращаться с небольшой частотой;
— вентилятор включен постоянно — в таком режиме допускается кратковременная работа в случае возможных неисправностей гидромуфты или ее выключателя.

Температуру жидкости в системе охлаждения контролируют дистанционным термометром, приемник которого расположен в кабине водителя на щитке приборов, а датчик в водораспределительной коробке (дизель автомобиля КамАЗ-5320), в водяном канале впускного трубопровода (двигатели автомобилей ГАЗ-53А и ЗИЛ-130), в головке блока (двигатель автомобиля ГАЗ-24 «Волга»). Если температура воды в системе охлаждения превышает определенную величину, то на щитке приборов загорается сигнальная лампа, например красная (автомобиль ГАЗ-63А) при температуре воды 105-108 °С.

Принципиальная схема принудительных систем охлаждения современных двигателей одинакова.

Двигатель ЗИЛ-130 имеет закрытую систему охлаждения с принудительной циркуляцией жидкости. Система состоит из охлаждающей рубашки блока и головки цилиндров, радиатора, соединительных патрубков, водяного центробежного насоса, вентилятора, термостата, сливных краников рубашки блока цилиндров и сливного крана радиатора. На рисунке показан включенный в систему охлаждения отопитель кабины и обогреватель ветрового стекл(а. .Подвод жидкости к отопителю производится по трубопроводу, а отвод — по трубопроводу при открытом положении крана.

При работе двигателя водяной насос создает циркуляцию жидкости через охлаждающую рубашку, патрубки и радиатор. Проходя по рубашке блока и головки, охлаждающая жидкость омывает стенки цилиндров, камеры сгорания и другие детали. Нагретая жидкость по патрубку поступает в верхнюю часть радиатора и далее по большому количеству трубок из верхней части радиатора в нижнюю, отдавая при этЪм тепло потоку воздуха. Охлажденная жидкость из нижнего бачка (резервуара) радиатора вновь поступает в рубашку двигателя. Систему рассчитывают так, чтобы при прохождении через радиатор температура жидкости снизилась на 6—10 °С. Термостат, установленный в верхнем водяном патрубке, автоматически меняет интенсивность циркуляции жидкости через радиатор, поддерживая наивыгоднейшую ее температуру. Поступление воздуха к радиатору можно регулировать с помощью жалюзи — шторок перед радиатором, открываемых в зависимости от теплового режима двигателя вручную или автоматически.

На двигателях грузовых автомобилей ЗИЛ, МАЗ, КамАЗ установлен компрессор тормозной системы, цилиндры которого имеют жидкостное охлаждение, подключенное параллельно системе охлаждения двигателя.

Контроль за работой системы охлаждения заключается в проверке уровня жидкости и в наблюдениях за показаниями термометра, состоящего из датчика и приемника, установленного на щитке приборов.

Двигатель СМД-14 гусеничного трактора ДТ-75М имеет закрытую систему охлаждения с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. В систему охлаждения входят: водяной насос центробежного типа с вентилятором, приводимые во вращение клиновым ремнем охлаждающие рубашки блока и головки блока; отводящая труба; радиатор, состоящий из верхнего и нижнего литых бачков, между которыми впаяна сердцевина; датчик указателя температуры жидкости; соединительные трубопроводы и шланги. Для удаления воздуха из системы служит отверстие в корпусе водяного насоса, закрытое пробкой. В систему охлаждения двигателя включена рубашка охлаждения пускового двигателя. Заполняют систему жидкостью через горловину радиатора, а сливают через краны. Интенсивность охлаждения жидкости в радиаторе регулируют вручную подъемом шторок, расположенных перед радиатором на большую или меньшую высоту.

Рис. 5. Система охлаждения двигателя ЗИЛ-130

Циркуляция охлаждающей жидкости в системе осуществляется водяным насосом, который засасывает жидкость из нижнего бачка радиатора через патрубок и подает ее в водораспределительный канал блок-картера. Через боковые отверстия в водораспределительном канале жидкость подается одновременно ко всем цилиндрам. Из рубашки охлаждения блок-картера жидкость поступает в водяную рубашку головки блока и затем по трем отверстиям в верхней стенке головки в водоотводящую трубу и далее в верхний бачок радиатора. Часть жидкости из блок-картера по соединительному патрубку поступает в рубашку цилиндра пускового двигателя, а оттуда через головку его цилиндра в отводящую трубу.

Вместимость системы охлаждения автотракторных двигателей определяется типом двигателя и находится в пределах 7,5—50 л.

Читать далее:

Категория: - Автомобили и трактора

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины