Строительные машины и оборудование, справочник






Принципы работы и классификация систем охлаждения


Категория:
   Тракторы-2


Принципы работы и классификация систем охлаждения

Работа двигателя внутреннего сгорания сопровождается выделением большого количества теплоты. Температура газов в момент вспышки достигает 2000 °С, а средняя температура газов в течение рабочего цикла составляет 800… 600 °С. Только 25…40% теплоты, выделяющейся при сгорании топлива в двигателях внутреннего сгорания, используется эффективно. Большая же часть теплоты теряется с отработавшими газами (до 40%) и отводится системой охлаждения (25…35%).

В результате контакта горячих газов с цилиндрами, камерами сгорания, поршнями, клапанами и другими деталями температура этих деталей повышается. Чрезмерный нагрев деталей двигателя приводит к уменьшению зазоров в подвижных соединениях, ухудшению смазки деталей и смазочных свойств масла, а также к нарушению процессов смесеобразования и сгорания (преждевременное воспламенение рабочей смеси, детонация и т. п.). Поэтому для обеспечения нормальной работы двигателя при различных скоростях и нагрузках его температурный режим должен быть вполне определенным и постоянным.

Переохлаждение двигателя или его работа при недостаточном прогреве также отрицательно сказывается на смесеобразовании и сгорании (дополнительные потери теплоты на прогрев двигателя или отвод в систему охлаждения, плохое испарение, конденсация топлива, неоднородная рабочая смесь, смыв масла топливом), а следовательно, снижает эффективность работы двигателя.



Детали двигателя охлаждают путем отвода теплоты в атмосферу. В качестве теплоносителей в системах охлаждения двигателей используют жидкость или воздух. В зависимости от рода применяемого теплоносителя системы охлаждения подразделяют на жидкостные (водяные) и воздушные.

Жидкостные системы охлаждения могут быть с термосифонной и принудительной циркуляцией жидкости.

В термосифонной системе охлаждения жидкость циркулирует за счет разницы в плотности холодной и горячей жидкости. Термосифонная система охлаждения проста, но малоэффективна вследствие медленной циркуляции жидкости. Она применяется для охлаждения преимущественно пусковых двигателей.

Принудительная циркуляция жидкости осуществляется при помощи центробежного насоса. Вследствие интенсивной циркуляции жидкости отвод теплоты от деталей ускоряется.

Если полость жидкостной системы охлаждения свободно сообщается с атмосферой, то такая система охлаждения называется открытой. Она применяется редко, так как требует большого расхода интенсивно испаряющейся жидкости.

Преимущественное применение нашли закрытые системы охлаждения, сообщающиеся с атмосферой периодически через паровоздушный клапан. Эти системы охлаждения отличаются малым расходом воды, простотой обслуживания и меньшим образованием накипи.

Система водяного охлаждения современных двигателей состоит из следующих элементов: водяной рубашки, образуемой полостями блока и головки цилиндров, радиатора, водяного насоса, вентилятора, термостата, водораспределительной трубы, шлангов.

Нагретая в водяной рубашке двигателя вода под напором водяного насоса проходит через открытый клапан термостата и верхний соединительный шланг в радиатор. Протекая по трубкам радиатора, которые подвергаются обдуву потоком воздуха, всасываемым вентилятором, вода охлаждается. Из нижнего бачка радиатора охлажденная вода подсасывается через нижний шланг к насосу и направляется далее по водораспределительной трубе к наиболее нагревающимся частям двигателя.

При перегреве двигателя, когда давление в системе охлаждения повышается вследствие парообразования, часть пара отводится в атмосферу через паровоздушный клапан и трубку. Быстрое охлаждение нагретого двигателя приводит к конденсации пара в системе охлаждения и образованию вакуума. В этом случае атмосферный воздух подсасывается в систему через трубку и клапан.

Прогрев двигателя происходит при закрытом клапане термостата. В этом случае вода в верхний шланг не поступает, а отводится по обводному трубопроводу во всасывающую камеру водяного насоса. Вода циркулирует от водяного насоса к водораспределительной трубе, попадает в водяную рубашку двигателя, затем по обводному трубопроводу снова идет к насосу 10. Радиатор 1 оказывается выключенным, вода циркулирует по малому кругу, прогрев воды интенсивный. Циркуляция воды по малому кругу замедляется по мере открытия клапана термостата 6: поток воды получает доступ в радиатор.

Рис. 1. Схемы системы охлаждения: а — схема жидкостной системы; 1 — радиатор; 2 — паровоздушный клапан; 3 _ трубка; 4 — соединительный шланг; 5 — обводной трубопровод; 6 — термостат; 7 — головка; 8 — водораспределительная труба; 9 — блок; 10 — насос; 11 — шланг; 12 — кран; 13 — вентилятор; б — схема воздушной системы; 1 — вентилятор; 2 — сетка; 3 — кожух; 4 — масляный радиатор; 5 — цилиндр; 6 — ребра цилиндра; 7 — щитки-дефлекторы; 8 — окна

При нормальной работе двигателя под нагрузкой температура воды, поступающей в радиатор, составляет 85…90 °С, и температура воды на входе в водяную рубашку 70…75 °С. В радиаторе вода снижает температуру на 10… 15 °С.

Система воздушного охлаждения (рис. 1, б) состоит из вентилятора, кожуха и щитков-дефлекторов. При работе двигателя вентилятор засасывает атмосферный воздух через сетку и направляет его при помощи кожуха к ребристым поверхностям цилиндров и их головок. Поток воздуха обдувает цилиндры и головки и выходит через окна между дефлекторами. Чем больше открыты окна, тем меньше сопротивление потоку воздуха и интенсивнее обдув цилиндров и их головок. Под кожухом устанавливают масляный радиатор, который также охлаждается потоком воздуха.

По сравнению с водой воздух как теплоноситель имеет более низкие теплопроводность и теплоемкость. Поэтому в двигателях с воздушным охлаждением наиболее нагревающиеся детали (цилиндры, головки цилиндров) имеют увеличенную поверхность контакта с теплоносителем за счет оребрения, а вентилятор повышенной подачи обеспечивает интенсивный обдув двигателя.

Система воздушного охлаждения удобнее в эксплуатации, позволяет снизить массу и габариты двигателя, однако отличается повышенной шумностью и значительными затратами мощности на привод вентилятора (от 5 до 10% мощности двигателя).

Читать далее:

Категория: - Тракторы-2

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