Строительные машины и оборудование, справочник






Смазочная система и система охлаждения двигателей


Категория:
   Устройство и работа двигателя


Смазочная система и система охлаждения двигателей

Смазочная система

Для обеспечения работоспособности двигателей последние должны быть оборудованы устройствами для хранения масла, подвода его к трущимся поверхностям, очистки масла от загрязняющих веществ, охлаждения, а также контроля смазывания и состояния масла. Совокупность всех этих устройств образует смазочную систему двигателя. Основное ее назначение — уменьшение потерь на трение, износа трущихся поверхностей и отвода от них теплоты.

В зависимости от способа организации подвода масла к трущимся поверхностям смазочные системы делят на системы с разбрызгиванием масла, принудительные и комбинированные.



Смазочная система с разбрызгиванием масла применяется в простейших двигателях, имеющих, как правило, в качестве подшипников коленчатого и распределительного валов подшипники качения. В этом случае смазочное масло заливается в картер двигателя до уровня, при котором специальный выступ-черпак на шатуне или крышке шатунного подшипника погружается в масло при нахождении поршня вблизи НМТ.

Консистентный смазочный материал применяют для смазывания подшипников вентиляторов, натяжных устройств и других агрегатов.

Образующиеся при этом мелкие брызги масла (масляный туман) разносятся кар-терными газами по всему объему картера и, оседая на рабочих поверхностях цилиндров, подшипников качения, поршневых пальцев и толкателей газораспределительного механизма, смазывают их; стекая с них, масло уносит теплоту. В таких двигателях коромысла клапанного механизма, регуляторы частоты вращения и другие агрегаты смазываются из отдельных масленок консистентным смазочным материалом или жидким маслом, заливаемым в соответствующие полости.

Если в двигателе используются в качестве шатунных подшипники скольжения, то в крышке около черпака и вкладыше подшипника сверлят отверстие, через которое при ударе черпака о поверхность масла последнее нагнетается в подшипник.

Иногда двигатели снабжают простейшим шестеренным насосом, подающим масло в специальные лотки под шатунами. Это уменьшает затраты энергии на излишний барботаж масла при высоком уровне сразу после заливки и повышает надежность двигателя, так как интенсивность смазывания не зависит от запаса масла в картере.

В карбюраторных двухтактных двигателях с кривошипно-камерной схемой газообмена масло добавляют в топливо в пропорции 1:40—1:50; при заполнении картера топливовоздушной карбюрированной смесью масляный туман осаждается на трущихся поверхностях и смазывает их.

Принудительную смазочную систему применяют в форсированных двигателях, в которых для устранения перегрева трущихся поверхностей и масла с помощью специальных насосов создается его интенсивная циркуляция не только через подшипники коленчатого вала, но и через подшипники поршневого пальца, распределительного вала, валов передач, охладители и фильтры. Кроме того, масло подается в поршни для их охлаждения, к приводам агрегатов, в устройства для управления двигателем и его агрегатами (серводвигатели механизмов реверсирования судовых двигателей, управления лопатками направляющих аппаратов и диффузоров компрессоров и регулятора топливных насосов).

Помимо подвода масла, для охлаждения поршней через шатун с помощью телескопических или шарнирных механизмов осуществляется также орошение внутренней поверхности днища поршней из форсунок, смонтированных в картере двигателя с помощью корпуса шарикового клапана и винта. По достижении в главной масляной магистрали определенного давления шарик клапана отжимается и масло начинает поступать в форсунку.

В зависимости от места хранения запаса масла, необходимого для циркуляции, принудительные смазочные системы, в свою очередь, делят на системы с мокрым картером, в которых запас масла хранится в поддоне картера или раме двигателя, и на системы с сухим картером, в которых запас масла находится в циркуляционных баках или цистернах, а поддон картера или рама двигателя являются только сборниками масла, стекающего со смазываемых поверхностей или из полостей охлаждаемых поршней, серводвигателей, передач или агрегатов.

Схема смазочной системы с мокрым картером дизелей ЯМЗ показана на рис. 1.

Через сетчатый маслозаборник 2 масло из поддона 1 блок-картера засасывается нагнетательной секцией 6 шестеренного насоса, приводимого в движение через зубчатую передачу от коленчатого вала, и подается по каналам в передней стенке блок-картера к полнопоточному фильтру 8 грубой очистки и к подшипнику промежуточного зубчатого колеса привода масляного насоса.

Через фильтры грубой очистки проходит весь поток масла; через фильтры тонкой очистки может пропускаться лишь часть масла.

Из фильтра 8 масло поступает в главную магистраль, просверленную в левой боковой стенке блок-картера. Часть масла (примерно 10%) после фильтра поступает в центробежный фильтр тонкой очистки, из которого стекает в поддон. Из главной магистрали масло по каналам в поперечных стенках блок-картера подается к коренным подшипникам коленчатого вала и подшипникам распределительного вала. Из коренных подшипников масло по каналам в коренных шейках и щеках коленчатого вала поступает в полости шатунных шеек, где при вращении вала тяжелые примеси оседают на поверхностях полостей.

Из переднего подшипника распределительного вала масло поступает в трубчатую ось качающихся толкателей клапанного механизма, затем через отверстия — в подшипники толкателей и далее через отверстия в толкателях и сферических опорах по полым штангам коромысел подводится в подшипники последних.

Подшипники ротора турбокомпрессора смазываются маслом, подаваемым из главной масляной магистрали по наружной трубке через отдельный фильтр тонкой очистки, закрепленный на фланце правого впускного трубопровода. По аналогичной трубке масло подводится для смазывания подшипников воздушного поршневого компрессора системы торможения и подкачки шин; топливный насос смазывается маслом, из картера, а подшипники водяного насоса — консистентным смазочным материалом, периодически вводимым через пресс-масленку. Все остальные трущиеся поверхности смазываются масляным туманом, образующимся при ударе вытекающего из подшипников масла о поверхности коленчатого вала, шатунов и других деталей.

Для охлаждения часть масла радиаторной секцией насоса подается в масляный радиатор, присоединяемый к фланцам, отлитым на левой стенке блок-картера.

Смазочная система с сухим картером используется в двигателях, меняющих во время работы свое положение относительно горизонта, вследствие чего возможно обнажение маслозаборника и нарушение подачи масла насосом, увеличение выброса масла через сальники и маслозаливные горловины (судовые, авиационные двигатели и т. п.). В высокофорсированных двигателях применение системы с сухим картером объясняется также тем, что масло меньше времени соприкасается с картер-ными газами и нагретыми деталями, меньше вспенивается, медленнее окисляется и насыщается водой и топливом, что способствует сохранению свойств масла, сокращению расхода и увеличению сроков между сменами масла.

Рис. 1. Форсунка для охлаждения поршня двигателя: 1 — форсунка; 2 — корпус клапана; 3 — винт крепления форсунки; 4 — шариковый клапан; 5 — главная масляная магистраль

Рис. 2. Схема смазочной системы с мокрым картером: I — слив масла в поддон; II — подача масла в радиатор; III — слив масла из радиатора в поддон; 1 — поддон блок-картера; 2 — маслозаборник; 3 — предохранительный клапан радиаторной секции насоса; 4 — редукционный клапан нагнетательной секции насоса; 5— радиаторная секция насоса; 6 — нагнетательная секция насоса; 7 — перепускной клапан фильтра грубой очистки масла; 8 — фильтр грубой очистки масла; 9 — центробежный фильтр тонкой очистки масла; 10 — маслозаливная горловина; 11 — главная масляная магистраль; 12 — сливной клапан

На рис. 3 видны дополнительные устройства смазочной системы с сухим картером, которых нет в системе с мокрым картером. Поддон картера или рама имеют по концам углубления, из которых масло откачивается двумя секциями насоса с помощью двух маслозаборников в наружный циркуляционный бак через охладитель по общему нагнетательному трубопроводу, что предотвращает засасывание пены одной из секций. Из циркуляционного бака в главную магистраль двигателя масло подается с помощью нагнетательной секции масляного насоса через полнопоточный фильтр.

Смазочная система с сухим картером имеет наружный циркуляционный бак, две откачивающие секции и одну нагнетательную.

Устройство масляного насоса судового реверсивного дизеля показано на рис. 4. В корпусе насоса расположены откачивающая и нагнетательная секции, и всасывающих клапана. При указанном стрелками направлении вращения зубчатых колес секция откачивает масло из картера дизеля через нижний клапан и нагнетает его через верхний клапан в масляную цистерну. Секция II при этом нагнетает масло из цистерны через нижний всасывающий и верхний нагнетательный клапаны в дизель. При обратном направлении вращения зубчатых колес в случае реверсирования двигателя откачивающая и нагнетательная секции засасывают масло из дизеля и цистерны через верхние всасывающие клапаны и нагнетают его через нижние нагнетательные клапаны соответственно в цистерну и дизель.

Рис. 3. Схема смазочной системы с сухим картером: 1 — поддон картера; 2 — маслозаборник; 3 — откачивающие секции насоса; 4 — редукционный клапан нагнетательной секции насоса; 5 — нагнетательная секция насоса; 6—полнопоточный фильтр; 7 — перепускной клапан; 8 — главная масляная магистраль; 9 — сливной клапан; 10— масляный охладитель; 11 —труба, соединяющая циркуляционный бак с картером; 12 — предохранительный клапан; 13 — маслозаливная горловина; 14 — циркуляционный бак

Комбинированные смазочные системы позволяют упростить конструкцию двигателя, так как часть трущихся поверхностей смазывается разбрызгиваемым маслом, а под давлением оно подводится только к наиболее напряженным узлам трения, главным образом к подшипникам коленчатого и распределительного валов.

Рис. 4. Масляный насос: 1 и 3 — нагнетательные клапаны; 2 и 5 — клапанные коробки; 4 — корпус насоса; 6 и 8 — всасывающие клапаны; 7 — редукционный клапан: 9 — зубчатое колесо; 10 — откачивающая секция; 11 — нагнетательная секция

В качестве регулирующих и управляющих работой смазочных систем используются устройства, описанные ниже.

Редукционные клапаны устанавливают, как правило, в масляных насосах на стороне нагнетания и регулируют на макси здьно допустимое давление (0,2… I МПа). Открываясь при большем давлении, возникающем в период пуска холодных двигателей, когда вязкость масла высокая, они обеспечивают слив масла в картер или перепуск его на всасывание в насос. Кроме того, эти клапаны предохраняют масляный насос и его привод, фильтры, магистрали, манометры от поломок и разрушений.

Редукционный клапан в смазочной системе судового дизеля выполняют в отдельном корпусе и устанавливают в масляном насосе. В случае чрезмерного повышения давления масла на стороне нагнетания клапан отодвигается, и через открывшиеся щели масло перетекает в полость всасывания нагнетательной секции насоса.

Предохранительные и перепускные клапаны устанавливают параллельно полнопоточным фильтрам и охладителям. Они регулируются на давление соответственно 0,2…0,25 и 0,08…0,15 МПа. Назначение этих клапанов — обеспечить доступ хотя бы неочищенного масла в главную масляную магистраль и неохлажденного масла в поддон или циркуляционный бак, минуя фильтры и охладители в случае их засорения или чрезмерной вязкости масла при пуске двигателя. В последних конструкциях двигателей стали устанавливать перепускные клапаны с сигнализа-тором-контактом, включающим контрольную лампочку на приборном щите при перемещении золотника. Это позволяет сократить время работы двигателя без фильтрации масла.

Сливные клапаны, соединенные с главной масляной магистралью, поддерживают в ней постоянное давление 0,4…1,0 МПа, вследствие чего масло подводится к трущимся поверхностям в необходимом количестве; при избыточном давлении лишнее масло (циркуляционный запас) через сливной клапан отводится в картер. Кроме того, сливные клапаны являются сигнализаторами состояния сопряженных трущихся пар; по мере изнашивания зазоры увеличиваются, через сливной клапан сливается все меньше масла, затем слив прекращается, и давление в главной масляной магистрали начинает падать, так как расход масла через зазоры превышает подачу его насосом. При достижении в главной масляной магистрали минимально допустимого давления двигатель следует ремонтировать.

Контрольными устройствами в смазочных системах двигателей являются:
— указатели количества масла в емкостях (картерах, циркуляционных баках), изготовляемые в виде стальных круглых или плоских стержней с метками, соответствующими нижнему и верхнему уровням масла; масломерных стеклянных трубок, устанавливаемых на циркуляционных и запасных цистернах; электрических дистанционных указателей уровней;
— манометры и дифференциальные манометры, позволяющие контролировать давление в главных масляных магистралях, перед отдельными агрегатами, например, турбокомпрессорами, и перепад давлений в фильтрах и охладителях;
— термометры для определения температуры масла в маслосборнике или в главной масляной магистрали (после охладителя).

Кроме перечисленных выше устройств, в смазочные системы двигателей входят также следующие дополнительные устройства:
— спускные отверстия с пробками и краны в поддонах картеров, корпусах фильтров и охладителей, а также в циркуляционных баках, позволяющие сливать масло при замене его или чистке внутренних полостей соответствующих устройств от отложений и отстоя;
— пеногасители в виде сеток, располагаемых в картерах и циркуляционных баках;
— горловины для заливки масла в картеры и баки, имеющие устройства, соединяющие полости картеров и баков с атмосферой и предотвращающие выброс масляного тумана при колебании давления в картере и попадание пыли в него вместе с воздухом (суфлеры);
— системы вентиляции картеров, с помощью которых из последних отсасываются и направляются во впускную систему двигателя газы, пары воды и топлива, что улучшает условия работы масла, мас-лосъемных колец, фильтров, сальников и уменьшает выброс токсичных составляющих в атмосферу;

Подогрев масла осуществляется электрическими подогревателями, нагревательные элементы которых монтируют в циркуляционных баках или поддонах двигателей и работают от электрических аккумуляторов, или специальными пусковыми подогревателями — котлами, прогревающими систему охлаждения и работающими на том же топливе, что и двигатель.

Маслозакачивающие устройства предназначены для создания давления в главной масляной магистрали перед пуском двигателя и представляют собой масляные насосы с ручным или электрическим приводом.

Система охлаждения

При работе двигателя его детали нагреваются в результате контакта с горячими газами и трения. Отвод теплоты от них с маслом и рассеянием ее во внешнюю среду менее интенсивен, чем подвод, вследствие чего поршни, головки и крышки цилиндров, цилиндры, клапаны, впускные трубопроводы и корпуса турбокомпрессоров могут нагреваться до недопустимо высокой температуры. Это может привести к нарушению процесса сгорания, снижению мощности и экономичности двигателя, разрушению его деталей.

Интенсивность нагрева деталей зависит от режима работы двигателя, поэтому при малых нагрузках и частотах вращения коленчатого вала температуры деталей и масла могут быть, наоборот, недостаточными для нормальной работы двигателя. Следовательно, двигатель должен иметь устройства, позволяющие менять интенсивность отвода теплоты от деталей в зависимости от режима работы двигателя. Совокупность таких устройств называется системой охлаждения двигателя. Следует отметить, что в настоящее время разрабатываются двигатели без системы охлаждения — «адиабатные» двигатели.

В зависимости от рабочего тела, используемого для охлаждения, системы охлаждения делят на системы жидкостного и воздушного охлаждения.

По принципу вывода теплоты в окружающую среду различают замкнутые системы охлаждения, в которых циркулирует постоянное количество рабочего тела, в свою очередь охлаждаемого в специальных охладителях, рассеивающих теплоту, и незамкнутые, в которых теплота во внешнюю среду отводится вместе с рабочим телом.

Попадание масла с воздухом в цилиндры двигателя, в том числе и в четырехтактные с наддувом, может явиться одной из причин неуправляемой работы двигателей — разноса двигателя.

Интенсивность рассеивания теплоты охлаждающей жидкостью в атмосферу можно регулировать, увеличивая или уменьшая производительность вентиляторов путем изменения положения лопастей и частоты вращения с помощью электромагнитных и гидравлических муфт, а также вариаторов скорости, встраиваемых в привод.

Рис. 5. Схема замкнутой принудительной системы охлаждения: I — место установки датчика термометра; II — отвод охлаждающей жидкости к отопителю кабины водителя; III — кран выпуска воздуха при заполнении системы во время подогрева пусковым подогревателем; IV и V—отвод охлаждающей жидкости к радиатору; VI — отвод охлаждающей жидкости к компрессору тормозной системы; VII — подвод охлаждающей жидкости от радиатора; VIII — подвод охлаждающей жидкости от пускового подогревателя; 1 — коленчатый вал; 2 — распределительный канал; 3 — центробежный насос; 4 — трубопровод; 5 — термостат; 6 — перепускная труба; 7 — вентилятор

Системы жидкостного охлаждения. Эти системы получили наибольшее распространение в двигателях внутреннего сгорания всех типов. Это объясняется большей интенсивностью охлаждения жидкостью, чем воздухом, и гибкостью управления работой такой системы.

По способу осуществления циркуляции жидкости около охлаждаемых поверхностей системы охлаждения могут быть: принудительными, в которых циркуляция обеспечивается специальным насосом, расположенным на двигателе (или в силовой установке); под давлением жидкости, подводимой в силовую установку из внешнего водопровода; термосифонными, в которых циркуляция жидкости происходит в результате разности гравитационных сил, возникающих в жидкости различной плотности — нагретой около поверхностей деталей двигателя и охлаждаемой в охладителе; комбинированными.

Принудительные системы охлаждения могут быть замкнутыми или незамкнутыми (проточными).

Незамкнутые водяные системы просты по конструкции, особенно если вода к ним подводится из водопровода, но обладают тем большим недостатком, что вместе с водой в систему охлаждения вносятся взвешенные или растворенные примеси, загрязняющие охлаждаемые поверхности. Поэтому применение таких систем охлаждения ограничено судовыми и стационарными двигателями малой удельной мощности.

В испарительных незамкнутых системах охлаждения циркуляция воды около охлаждаемых стенок осуществляется также за счет гравитационных сил и перемещения кости при всплытии паровых пузыре: образующихся на горячих стенках цилиндров и их крышек. Эта система охлаждения конструктивно самая простая, но она требует большого расхода умягченной воды во избежание интенсивного отложения накипи на охлаждаемых стенках и применяется крайне редко (в простейших стационарных калоризаторных двигателях).

Термосифонная система охлаждения всегда замкнутая и является простейшей из всех замкнутых систем, однако вследствие малой интенсивности циркуляции воды она почти не применяется.

Комбинированные системы охлаждения в настоящее время находят все более широкое распространение. Наиболее интенсивно нагреваемые детали (головки блоков цилиндров, поршни) охлаждаются принудительно, а блоки цилиндров — по термофонному принципу.

Замкнутая принудительная система — наиболее распространенная система жидкостного охлаждения. Рабочим телом в ней является вода, подвергающаяся предварительной обработке — умягчению, фильтрации или дистилляции. Высокая температура замерзания воды обусловливает необходимость в автомобильных и других транспортных двигателях, эксплуатируемых при низких температурах окружают го воздуха, в качестве рабочего тела систем охлаждения использовать жидкости с низкой (до —65 °С) температурой замерзания — антифризы. Применение их упрощает эксплуатацию двигателей и предотвращает разрушение системы охлаждения при замерзании воды.

Температура жидкости в системе охлаждения имеет большое значение: чем она выше, тем меньше теплоты от газов передается стенке, равномернее ее температура, меньше габаритные размеры и масса охладителей. Следовательно, целесообразно высокотемпературное охлаждение, осуществление которого требует рабочих тел с более высокой температурой кипения. Температуру кипения воды можно поднять, если повысить давление в системе охлаждения; однако при этом возрастает опасность разгерметизации системы охлаждения в результате вибраций, возникающих при работе двигателя. Поэтому применяют высококипящие охлаждающие жидкости, в частности эти-ленгликоль и его водные растворы, позволяющие повысить температуру в системе охлаждения до 120…170 °С.

Основными элементами замкнутой принудительной системы охлаждения являются: полости вокруг каждого из цилиндров (или группы цилиндров) и в головках цилиндров (или в головках блоков цилиндров), образованные наружными стенками, заполненные охлаждающим телом; насос; охладители; соединительные трубы; уплотнительные прокладки; устройства, соединяющие систему охлаждения с атмосферой (открытая система) или, наоборот, разъединяющие полости системы и атмосферу (закрытая система).

Рис. 6. Схема термосифонной системы охлаждения

Центробежный насос (очень редко применяют шестеренные, коловратные или поршневые насосы), приводимый в движение трапециевидным ремнем от коленчатого вала У, нагнетает жидкость в распределительный канал, отливаемый в блоке или выполняемый в виде наружной или вставляемой в блок трубы. Из этого канала вода равномерно распределяется по цилиндрам соответствующими отверстиями или направляющими козырьками к наиболее горячим поверхностям (верхняя часть цилиндра, выпускной канал, гнезда топливных форсунок, днище головки). Полости охлаждения цилиндров и их головок соединяют между собой отверстиями в сопрягаемых поверхностях цилиндров и головок.

Из головок цилиндров вода собирается в литой или сварной трубопровод и направляется (стрелки IV и V) в радиатор, где отдает теплоту воздуху, подаваемому вентилятором, приводимым в движение от коленчатого вала, или воде внешнего контура, омывающей теплообменные трубки охладителя. Затем вода из охладителя или радиатора откачивается водяным насосом и направляется в полости охлаждения двигателя.

В автотракторных двигателях водяной насос и вентилятор часто расположены на одном валу около радиатора и приводятся в действие ременной передачей от коленчатого вала. На рис. 7 показана подобная конструкция. Вал с напрессованными на него чугунной крыльчаткой водяного насоса и стальной ступицей вращается в двухрядном шариковом подшипнике, установленном в крышке корпуса насоса. Крышка и корпус отлиты из алюминиевых сплавов. Полость нагнетания насоса уплотнена сальником, состоящим из латунного корпуса, запрессованного в крышку, и резиновой манжеты, прижимаемой пружиной к торцу корпуса сальника и графитовому кольцу, которое уплотняет торец крыльчатки. Подшипник заполнен смазочным материалом, удерживаемым сальниками. На ступице винтами закреплены штампованный из стали шкив для клинового ремня привода и пластмассовый вентилятор. Кроме того, в систему жидкостного охлаждения могут входить устройства, рассмотренные ниже.

Рис. 7. Насос и вентилятор двигателей ВАЗ-2101 и ВАЗ-21011

Термостаты служат для предупреждения переохлаждения цилиндров и их головок на режимах малых нагрузок и ускорения прогрева двигателя после пуска. При температуре воды на выходе из головок цилиндров ниже 70…75 °С (нормальная температура 85…97 °С) термостат по перепускной трубе направляет воду в насос помимо охладителя или радиатора; при более высокой температуре клапан термостата постепенно перекрывает проход воды к насосу и она начинает поступать в охладитель. Устанавливают термостаты на сборном трубопроводе 4 или на выходе из расширительного бака. Иногда термостаты имеют байпасное устройство, позволяющее перепускать пары воды и воздух при закрытом клапане термостата.

Паровые и паровоздушные клапаны устанавливают в закрытых системах охлаждения двигателей для наземного транспорта в наивысшей точке, как правило, на радиаторе. Паровой клапан при интенсивном парообразовании в полостях охлаждения открывается и выпускает пар и выделяющийся из воды воздух; этим предупреждается чрезмерное повышение давления в системе охлаждения и выход ее из строя. В системах охлаждения форсированных двигателей, где выбросы пара могут быть значительны, устанавливают комбинированный паровоздушный клапан, в котором воздушный клапан открывает вход воздуха в систему охлаждения при ее опорожнении или остывании, что предотвращает создание вакуума в системе и ее разрушение воздухом атмосферного давления. Клапаны регулируют на перепад давлений 0,005…0,050 МПа (паровой) и 0,005…0,010 МПа (воздушный).

Расширительные, или компенсационные, баки устанавливают в самой верхней точки системы охлаждения. При нагревании жидкость из системы заполняет расширительный бак, при охлаждении жидкость из бачка поступает в систему. Эти баки служат также для сбора выделяющегося воздуха и образующегося пара и отвода их в атмосферу или в конденсаторы через вентиляционную (сливную) трубку и для заполнения системы охлаждения водой, количество которой уменьшается вследствие парообразования.

Заливные горловины предназначены для заливки охлаждающей жидкости или промывочных растворов при чистке полостей системы охлаждения. Они расположены в верхней части системы охлаждения на радиаторах или расширительных баках. Нередко в заливных горловинах устанавливают паровые или паровоздушные клапаны.

Сливные краны позволяют сливать из системы охлаждения или ее элементов охлаждающую жидкость или промывочные растворы. Их располагают в самых низких точках системы охлаждения и ее элементов.

Термометры (ртутные в защитных кожухах, дистанционные) служат для контроля теплового состояния двигателя. Их устанавливают на выходе охлаждающей жидкости из головок цилиндров в сборном трубопроводе или на входе в двигатель (судовые двигатели), на входе охлаждающей жидкости или забортной воды в охладители или на выходе из них, а также на выходе из полостей охлаждения турбокомпрессоров, выпускных трубопроводов, «теплых ящиков».

Манометры располагают на входе в двигатель, а также после других элементов системы охлаждения; они предназначены для контроля циркуляции рабочего тела.

Насосы забортной воды (или насосы внешнего круга циркуляции воды через охладители в стационарных установках) предусмотрены в судовых силовых установках с замкнутой принудительной системой охлаждения для прокачки воды через охладители пресной воды, циркулирующей во внутреннем круге циркуляции системы охлаждения.

Полости охлаждения выпускных трубопроводов, турбокомпрессоров или силовых турбин, впускных трубопроводов или смесительных камер карбюраторов служат для охлаждения или подогрева перечисленных элементов.

Масляные охладители предназначены для охлаждения масла, циркулирующего в смазочной системе.

Водовоздушные охладители служат для охлаждения наддувочного воздуха в дизелях с высоким наддувом.

Устройства для охлаждения поршней применяют в форсированных двигателях. Для охлаждения используется масло или вода (в крейцкопфных двигателях). Масло в поршни может поступать из смазочной системы; однако крейцкопфные двигатели для увеличения срока службы смазочного масла нередко оборудуют отдельной системой подачи масла (или воды). В случае использования масла эта система снабжается своим охладителем и фильтром.

Устройства для охлаждения топливных форсунок устанавливают в крупных судовых и стационарных форсированных двигателях, так как охлаждать их прокачиванием излишнего топлива насосами высокого давления невыгодно. В этом случае через охлаждающие полости корпусов форсунок прокачивается пресная вода или масло из системы охлаждения поршней.

Подогревательные устройства служат для прогрева двигателя перед пуском.

«Теплые ящики» или отстойно-смесительные цистерны предусматривают в судовых или стационарных двигателях с незамкнутой системой охлаждения. В этом случае используется забортная (внешняя) вода, температура которой в зависимости от температуры внешней среды может колебаться в широких пределах (2…42 °С), поэтому интенсивность охлаждения также будет произвольно меняться. Для устранения указанного недостатка забортную воду смешивают с горячей водой в количествах, обеспечивающих постоянство температуры (20 °С) в «теплом ящике», откуда вода поступает в двигатель независимо от его режима работы или температуры забортной воды. В «теплый ящик» горячая вода подводится или из охлаждаемого двигателя, или из вспомогательных двигателей, или из теплофикационной сети судна. Перед смешением забортная вода предварительно очищается от примесей в фильтрах или смесительных емкостях Избыточная горячая вода спускается за борт.

Регулировочные краны, расположенные между элементами системы охлаждения судовых и стационарных двигателей, являются основными или дополнительными ручными средствами для регулирования температуры воды на входе в двигатель, а также служат для отключения элементов системы во время ее очистки и ремонта при работающем двигателе и предупреждения самопроизвольного слива воды из емкостей, например, из «теплых ящиков» или отстойно-смесительных цистерн (обратные клапаны).

Противокоррозионные устройства (протекторы) в виде цинковых пластин и обручей устанавливают в полостях охлаждения крышек цилиндров и вокруг втулок цилиндров для предохранения основных деталей от электрохимической коррозии, так как охлаждающая вода всегда является электролитом. Цинк, помещенный в электролит, меняет потенциал металлических поверхностей так, что ионы цинка переносятся на поверхности других деталей.

Подогревательные устройства в смазочных системах и системах охлаждения позволяют осуществлять нагружение двигателей сразу после пуска.

От коррозии внутренние поверхности Систем охлаждения предохраняют бакелитированием, окраской масляными красками и лаками; кавитационная коррозия цилиндровых втулок (гильз) может быть предупреждена устранением их вибраций и организованным движением жидкости.

Устройства, позволяющие использовать теплоту (до 80%), отводимую от деталей в систему охлаждения, предназначены для технических и бытовых нужд (подогрев тяжелых вязких топлив в подогревателях до подачи их к насосам, отопление радиаторами служебных помещений и др.).

На рис. 8 показана схема системы охлаждения двигателя 6ЧРН 36/45.

Насос подает пресную воду внутреннего контура в полости охлаждения блока цилиндров и крышек и одновременно в полости охлаждения турбокомпрессора и выпускные трубопроводы. Через патрубок в полости охлаждения можно подвести горячую воду от котельной установки судна для подогрева двигателя перед пуском. Из всех полостей охлаждения вода собирается в трубу и направляется к клапану термостата, регулирующему с помощью датчика температуру воды на всасывании в насос (часть воды проходит, минуя охладитель). Часть воды из трубы вместе с паром и воздухом может поступать в расширительный бак, через трубу которого система пополняется пресной водой. Вода из внутреннего круга циркуляции может сливаться по трубе расширительного бака из охладителя, насоса, полостей охлаждения цилиндров, трубопроводов и турбокомпрессора через специальные краны. Вручную охлаждение упомянутых элементов можно регулировать вентилями, а тепловое состояние контролировать термометрами и термометрами контрольного щита. На этом же щите установлен манометр, показывающий давление воды после насоса. Кроме того, на сигнализационном щите расположены лампа и звонок, включаемые по сигналу температурного реле при температуре воды в сборной трубе более 70 °С.

Рис. 8. Схема замкнутой принудительной системы охлаждения двигателя 64РН 36/45: 1 — патрубок; 2, 3, 8, 9, 10 и 26 — вентили; 4 — выпускной трубопровод; 5 — турбокомпрессор; 6 и 7 — термометры; 11 — крышка цилиндра; 12 — блок цилиндров; 13 — контрольный щит; 14, 19 и 20 — трубы; 15 — сигнализационный щит; 16 — температурное реле; 17 — датчик; 18 — расширительный бак; 21 — термостат; 22 — водяной охладитель; 23 — масляный охладитель; 24 и 25 — насосы

Циркуляция забортной воды в наружном контуре осуществляется центробежным насосом, засасывающим воду из кингстона через фильтр и обратный клапан и нагнетающим ее в сдвоенный масляный охладитель и водяной охладитель.

Система воздушного охлаждения. Вследствие простоты обслуживания, обеспечения меньшего отвода теплоты от газов внешней среде и большей компактности силовых установок с двигателями, с воздушным охлаждением их применяют в качестве стационарных и транспортных двигателей малой мощности. Причинами, сдерживающими применение двигателей с воздушным охлаждением, являются повышенный шум при работе и трудность охлаждения головок цилиндров и поршней двигателя при форсировании их наддувом.

Для охлаждения цилиндры и их головки снабжаются ребрами, увеличивающими поверхность теплоотдачи воздуху. Авиационные, мотоциклетные и навесные лодочные двигатели удовлетворительно охлаждаются набегающим потоком воздуха при движении.

В качестве насосов забортной воды часто используются поршневые и шестеренные насосы.

Стационарные и автомобильные двигатели охлаждаются с помощью вентиляторов, создающих поток воздуха в межреберных каналах. Для уменьшения расхода воздуха на охлаждение и мощности вентилятора, приводимого в движение валом двигателя, движение воздуха организуется дефлекторами из листовой стали или дюралюминия, которые не только образуют межреберные каналы, но и распределяют воздух равномерно по цилиндрам и вдоль них, обеспечивая более интенсивное охлаждение головок и верхней части цилиндров.

Рис. 9. Схема воздушного охлаждения с автоматическим регулированием дизелей ВТЗ: 1 — вентилятор; 2—ременная передача; 3 — гидромуфта; 4 — капот; 5 — масляный радиатор; 6 и 9—маслопроводы; 7 — термоклапан; 8 — датчик

Интенсивность охлаждения в зависимости от режима работы двигателя и температуры окружающего воздуха регулируется изменением расхода воздуха с помощью специальных устройств, увеличивающих или уменьшающих сечение на выходе нагретого воздуха или на входе его в подкапотное пространство или производительность вентилятора (путем изменения частоты вращения или положения лопастей вентилятора). Если регулирование интенсивности охлаждения автоматизировано, то эти устройства управляются датчиками теплового состояния двигателя, устанавливаемыми, как правило, в головке одного из цилиндров в наиболее нагретой зоне (выпускной канал, форсунка, свеча зажигания). Реже такие датчики располагают в потоке нагретого воздуха.

Охлаждение масла осуществляется обдувом воздухом отлитого из легких сплавов оребренного поддона картера. В форсированных двигателях масло охлаждается в масляном радиаторе, омываемом потоком воздуха, набегающим при движении мотоцикла, самолета, автомобиля, или создаваемым вентилятором. В таких случаях радиатор устанавливают между вентилятором и двигателем.

В некоторых силовых установках нагретый воздух используется для подогрева кабин управления или кают.

На рис. 9 приведена типичная автоматизированная система воздушного охлаждения тракторных двигателей ВТЗ. Вентилятор, приводимый в движение от коленчатого вала ременной передачей и гидромуфтой, подает воздух под капот, где он охлаждает масляный радиатор, а затем направляется дефлекторами в межреберные каналы головок и цилиндров. Тепловой датчик, расположенный в головке второго цилиндра, с помощью термоклапана изменяет заполнение полости гидромуфты маслом, поступающим к термоклапану по маслопроводу из магистрали дизеля, а из термоклапана по маслопроводу — к гидромуфте.

Читать далее:

Категория: - Устройство и работа двигателя

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