Рис. 1. Система охлаждения двигателя СМД-14

Сердцевины радиаторов бывают труб-чато-пластинчатые, трубчато-ленточные и пластинчатые. Для придания радиатору большей прочности с обеих сторон сердцевины припаяны жесткие боковины. Радиатор вмонтирован в рамку (см. рис. 37, а), которая крепится к поперечным рамам на резиновых подушках или на пружинах, которые обеспечивают мягкость и эластичность крепления.

Патрубки бачков радиатора соединены с патрубками двигателя гибкими шлангами, которые закреплены на патрубках стяжными хомутами.

Заливная горловина радиатора закрывается специальной пробкой, имеющей паровой и воздушный клапаны. Пароотводная трубка впаяна сбоку в горловину над клапанами пробки. В случае возникновения разрежения, равного 0,002—0,01 МПа, воздушный клапан открывается и впускает в верхний бачок воздух из атмосферы. Паровой клапан открывается и выпускает пар из верхнего бачка в атмосферу через пароотводную трубку при повышении избыточного давления в нем до 0,03 МПа. Пробка с паровоздушным клапаном унифицирована для большинства отечественных автомобилей и тракторов.

У некоторых тракторных двигателей паровоздушный клапан помещается в отдельном корпусе, который крепится к верхнему бачку радиатора.

Для регулирования интенсивности обдува радиатора встречным потоком воздуха служат жалюзи или шторки радиатора. Они состоят из отдельных пластин-створок, укрепленных шарнирно впереди радиатора. С помощью тяги/и системы рычагов пластины поворачиваются вокруг своей оси на угол до 90°.

Водяной насос служит для осуществления принудительной циркуляции охлаждающей жидкости. На двигателях с принудительным охлаждением устанавливаются центробежные насосы большой производительности, создающие давление на линии нагнетания от 0,05 до 0,2 МПа. У большинства моделей двигателей водяной насос установлен на одном валике с вентилятором и приводится в действие от коленчатого вала клино-ременной передачей.

Рис. 2. Радиатор системы охлаждения

Рис. 3. Пробка радиатора:
а — открыт паровой клапан; б — открыт воздушный клапан

Рис. 4. Жалюзи радиатора

Принципиальная схема насоса показана на рис. 5, а. Поступающая к патрубку вода подхватывается лопастями крыльчатки и центробежной силой отбрасывается в выходной патрубок, который расположен по касательной к корпусу насоса.

Вал насоса вращается в двух шарикоподшипниках, имеющих уплотнения для удержания смазки в подшипниках и защиты их от загрязнения. Место выхода заднего конца вала из корпуса подшипников уплотнено манжетой, которая состоит из графитизированной текстолитовой шайбы, резинового уплотнителя пружины с двумя обоймами. Полость между подшипниками заполняют смазкой через масленку. На заднем конце вала установлена крыльчатка, которая вращается в корпусе насоса. На переднем конце вала с помощью разрезной конусной втулки и шпонки крепится ступица вентилятора. Такое крепление дает возможность подтягивать ступицу при ослаблении посадки шкива. Привод насоса и вентилятора осуществляется клиновыми ремнями.

При работе насоса охлаждающая жидкость по подводящему патрубку из нижнего бачка радиатора поступает внутрь корпуса. При вращении крыльчатки жидкость отбрасывается центробежной силой к стенкам корпуса и через выходной канал под давлением поступает в рубашку охлаждения двигателя и далее в верхний бачок радиатора.

Вентилятор служит для создания воздушного потока, который охлаждает жидкость в радиаторе и поверхность двигателя.

Вентилятор состоит из вала со шкивом и лопастями, который установлен на подшипниках в общем корпусе с водяным насосом. На наружном конце вала закрепляется ступица, к которой прикрепляются шкив и вентилятор. По числу лопастей вентиляторы бывают двух-, четырех-, пяти,- шести- и восьмилопастные. Наибольшее распространение получили вентиляторы с четырьмя и шестью лопастями. Вентилятор устанавливается за радиатором перед двигателем. Для создания направленного потока воздуха часто устанавливается направляющий кожух, значительно повышающий интенсивность охлаждения. Для уменьшения вибрации и шума лопасти вентилятора располагают крестообразно, попарно под углами 70° или 110°. Лопасти изготовляются штамповкой из листовой стали толщиной 1,25— 1,8 мм и крепятся к ступице шкива. Ширина лопастей обычно не превышает 70 мм.

Рис. 5. Водяной насос и вентилятор двигателя ЗИЛ-130:
а — принципиальная схема; б — конструкция насоса и вентилятора

На новых моделях автомобилей КамАЗ ГАЗ и других в целях ускорения прогрева двигателя зимой устанавливают вентиляторы с механизмами для их отключения.

Вентиляторы выполняются совместно с водяным насосом (ЗИЛ-130, ГАЗ-53А, МТЗ-80, ДТ-75М и др.) или отдельно от него (ЯМЗ-236, ЯМЗ-238 и др.).

Насос и вентилятор приводятся в действие клиноременной передачей от шкива коленчатого вала. Шестеренный привод вентилятора применяется в дизельных двигателях ЯМЭ-236 и ЯМЗ-238. Натяжение ремня регулируется посредством изменения положения шкива генератора (ЗИЛ-130, ДТ-75М, МТЗ-80 и др.), винтовым натяжным устройством (Д-130, Д-108 и др.) или натяжным роликом (ГАЗ-53А и др.).

Рис. 6. Гидромуфта привода вентилятора двигателя ЯМЗ-740

Для поддержания наивыгоднейшего теплового режима двигателя ЯМЗ-740 привод вентилятора осуществляется посредством гидромуфты, которая включается и выключается автоматически в зависимости от температуры жидкости в системе охлаждения. При такой конструкции вентилятор установлен на ведомом валу гидромуфты, которая крепится в передней части блока двигателя и приводится во вращение коленчатым валом двигателя с помощью валика привода гидромуфты.

Гидромуфта состоит из ведущих и ведомых частей, расположенных в полости, образуемой передней крышкой и корпусом.

Ведущая часть гидромуфты, вращающаяся на шариковых подшипниках, состоит из ведущего колеса в сборе с кожухом, ведущего вала и ступицы со шкивом.

Ведомая часть гидромуфты, вращающаяся на шариковых подшипниках, состоит из ведомого колеса, соединенного с ведомым валом, на котором закреплена ступица вентилятора.

Внутренние поверхности ведущего и ведомого колес имеют лопатки. Полость гидромуфты уплотнена резиновыми манжетами.

При работающем двигателе масло, поступающее из системы смазки, попадает на лопатки вращающегося ведущего колеса. Частицы масла, увлекаемые лопатками ведущего колеса, ударяясь вi лопатки ведомого колеса, обеспечивают вращение ведомых деталей и вентилятора. Частота вращения ведомого колеса с вентилятором зависит от количества масла, поступающего в полость гидромуфты.

Корректирование режима работы вентилятора в зависимости от температуры жидкости в системе охлаждения осуществляет выключатель гидромуфты. Он обеспечивает соединение или разъединение ведущего вала с ведомым путем регулирования расхода масла через гидромуфту, а вместе с тем и включение или выключение вентилятора, установленного на ведомом валу гидромуфты.

Выключатель гидромуфты золотникового типа расположен на патрубке, подводящем охлаждающую жидкость к правому боку цилиндров. Он имеет термосиловой элемент, заполненный активной массой, плавящейся с увеличением температуры охлаждающей жидкости. Когда температура жидкости повысится до 80—95 °С, объем активной массы настолько увеличится, что находящийся под ее действием шток переместит золотник выключателя и откроет проход для масла от насоса двигателя в полость гидромуфты. Заполнение полости гидромуфты маслом обеспечивает передачу вращения от ведущего колеса к ведомому Ведомое колесо муфты увеличивает частоту своего вращения, а вместе с этим возрастает и частота вращения вентилятора. Это возрастание происходит очень плавно, и вентилятор равномерно увеличивает скорость воздуха, проходящего через радиатор. С уменьшением подачи масла в полость гидромуфты его объем становится недостаточным для передачи вращения ведущим и ведомым колесам гидромуфты, поскольку из ее полости маслу открыт проход для стекания в поддон картера двигателя. При полном прекращении подачи масла в полость гидромуфты она перестает передавать вращение вентилятору.

Термостат служит для автоматического регулирования температуры жидкости в системе охлаждения путем изменения интенсивности ее циркуляции через радиатор и ускорения прогрева двигателя после пуска.

Термостаты бывают одно- и двухклапанные жидкостные и с твердым наполнителем. На автотракторных двигателях ранее применялись жидкостные термостаты, а в настоящее время устанавливают термостаты с твердым наполнителем.

Жидкостный термостат состоит из гофрированого цилиндра, заполненного легкокипящей (при 75— 85 °С) жидкостью, корпуса с окнами, основного и перепускного клапанов.

При температуре охлаждающей жидкости ниже 70 °С цилиндр сжат и основной клапан закрыт. Охлаждающая жидкость по перепускному каналу поступает обратно к водяному насосу через два окна, минуя радиатор, благодаря чему достигается быстрый прогрев двигателя.

При повышении температуры жидкости свыше 70 °С в гофрированном цилиндре начинается ее испарение и давление в нем повышается. Под действием возросшего давления основной клапан поднимается, открывая доступ охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения в радиатор по патрубку. Одновременно с подъемом основного клапана поднимается и перепускной клапан, постепенно перекрывающий окно и прекращающий доступ охлаждающей жидкости в перепускной канал. При температуре охлаждающей жидкости 81—85 °С прекращается циркуляция через перепускной канал и жидкость в радиатор поступает только через патрубок.

Термостат с твердым наполнителем состоит из медного баллона, наполненного активной массой, состоящей из церезина (нефтяной воск), перемешанного с медным порошком. Баллон закрыт крышкой с резиновой мембраной. На мембрану опирается шток, который соединен шарнирно с заслонкой, установленной на шарнирной опоре в горловине водяного патрубка. При непрогретом двигателе заслонка постоянно прижата к краям горловины пружиной и охлаждающая жидкость циркулирует, минуя радиатор, ускоряя прогрев двигателя. При достижении охлаждающей жидкостью температуры 70—85 °С церезин в баллоне термостата плавится и, увеличивая свой объем, перемещает шток с резиновым буфером вверх, открывая заслонку. Охлаждающая жидкость циркулирует через радиатор.

При снижении температуры активная масса уменьшает свой объем и заслонка под действием пружины прикрывается. Схема циркуляции охлаждающей жидкости при разных положениях клапана термостата показана на рис. 8.

Слив жидкости из системы охлаждения производится при снятой пробке радиатора через сливные краники на радиаторе и на блоке. У V-образных двигателей имеются два краника на блоке и третий на патрубке радиатора. Пусковой подогреватель также оборудуется сливным краником.

Рис. 7. Термостаты:
а — жидкостного типа: б — с твердым наполнителем

Рис. 8. Схема циркуляции охлаждающей жидкости в системе охлаждения:
а — при закрытом клапане термостата (малый круг циркуляции); б – при открытом клапане (большой круг циркуляции)

Элементы жидкостной системы охлаждения соединяются при помощи стальных труб, чугунных патрубков и прорезиненных гибких шлангов с хомутиками. Такое соединение допускает относительное смещение двигателя и радиатора.

Конденсационный (расширительный) бачок компенсирует изменение объема жидкости при ее нагревании, способствует удалению из охлаждающей жидкости воздуха и конденсации пара, поступающего в него из системы охлаждения.

Бачок имеет сливной кран и пароотводную трубку. При кипении охлаждающей жидкости пар по трубке поступает в расширительный бачок и конденсируется при перемешивании с жидкостью, находящейся в бачке. С понижением температуры в бачке создается разрежение. При этом открывается впускной клапан пробки и воздух поступает внутрь бачка, а охлаждающая жидкость из расширительного бачка пополняет систему. Благодаря наличию бачка в радиаторе поддерживается необходимый уровень жидкости.

Контроль за температурой в системе охлаждения осуществляют по показаниям электрических указателей температуры воды, а также аварийными сигнализаторами.

Рис. 9. Расширительный бачок

—

Водяной насос предназначен для обеспечения циркуляции жидкости в системе. Обычно в системах охлаждения устанавливают малогабаритные насосы центробежного типа высокой производительности (до 13 тыс. л/ч), создающие давление на линии нагнетания от 0,05 до 0,2 МПа. Насосы этого типа просты, надежны, дешевы в изготовлении. У большинства моделей двигателей водяной насос установлен на одном валу с вентилятором и приводится в действие от коленчатого вала посредством клиноременной передачи.

Устройство такого насоса показано на рис. 39. Вал насоса вращается в подшипниках. Подшипники установлены в корпусе с помощью втулки. Полость между подшипниками заполняют смазкой через масленку. На валу установлен отражатель, препятствующий проникновению жидкости в полость подшипников. На заднем конце вала установлена крыльчатка насоса, которая вращается в корпусе. Соединение корпусов уплотнено прокладкой. Место выхода заднего конца вала из корпуса подшипников уплотнено самоподвижным сальником, в обойме которого установлена графитизированная текстолитовая шайба. Через резиновый уплотнитель и пружину шайба прижимается к торцу корпуса. При работе насоса охлаждающая жидкость поступает по подводящему патрубку из нижнего резервуара радиатора внутрь корпуса. При вращении крыльчатки жидкость отбрасывается к стенкам корпуса и через выходной канал движется в рубашку охлаждения двигателя.

Рис. 10. Водяной насос и вентилятор двигателя

Вентилятор предназначен для создания воздушного потока, проходящего через радиатор, что увеличивает интенсивность охлаждения жидкости. Лопасти вентилятора крепятся на ступице, которая установлена на переднем конце вала с помощью разрезной втулки, шпонки и гайки. К ступице крепится также шкив клиноременной передачи. В автотракторных двигателях обычно применяют четырех-, шестилопастные вентиляторы осевого типа. Вентилятор устанавливается за радиатором перед двигателем. В целях уменьшения вибрации и шума лопасти устанавливаются крестообразно, попарно под углами 70 или 110°. Лопасти штампуются из листовой стали толщиной 1,25—1,8 мм, располагаются они радиально или под некоторым углом. Наивыгоднейший угол атаки для плоских лопастей — 40—45°, а для выпуклых — около 35°.

Радиатор служит для охлаждения жидкости, поступающей из рубашки охлаждения. Радиатор состоит из верхнего и нижнего резервуаров и сердцевины с трубками. В резервуарах имеются патрубки, соединяемые с патрубками двигателя. В верхнем резервуаре расположена наливная горловина (через которую в радиатор заливается жидкость), закрываемая пробкой. В горловину впаяна пароотводная трубка, которая отводит пар из системы в случае закипания жидкости, предотвращая увеличение давления в системе. В пробке наливной горловины устанавливается паровоздушный клапан, соединяющий радиатор с атмосферой при повышении избыточного давления в нем до 0,03 МПа или возникновении разрежения, равного 0,002—0,01 МПа. Каркас радиатора образуется жесткими боковинами и нижней пластиной. Сердцевина радиатора может быть трубчато-пластин-чатой, трубчато-ленточной и пластинчатой. Радиатор вмонтирован в раму на пружинах или резиновых подушках, уменьшающих вибрации и смягчающих ударные нагрузки, возникающие при движении машины.

Рубашка охлаждения представляет собой сеть каналов внутри блока и головки цилиндров, по которым движется охлаждающая жидкость, поступающая к цилиндрам через окна в стенках этих каналов. Скорость движения жидкости в рубашке колеблется в пределах 0,5—1,0 м/с. Перепуск жидкости осуществляется через отверстия в блоке и головке цилиндров, причем эти отверстия расположены в наиболее нагретых частях головки.

Термостат предназначен для ускорения прогрева охлаждающей жидкости при запуске двигателя и поддержания постоянной (70— 95 °С) температуры жидкости в системе независимо от нагрузки двигателя и температуры окружающей среды. Термостаты бывают двух типов — жидкостные и с твердым наполнителем.

Рис. 11. Радиатор

Жидкостный термостат имеет корпус с окнами, гофрированный цилиндр с основным клапаном и вспомогательным клапаном на штоке. В нижней части цилиндр с помощью кронштейна жестко прикреплен к корпусу. Шток установлен в направляющей. Для выхода воздуха при заливке системы служит отверстие. Термостат устанавливается в выходном патрубке системы охлаждения. Плотность соединения обеспечивается прокладками. Внутри гофрированного цилиндра залита легкокипящая жидкость. При работе непрогретого двигателя основной клапан перекрывает канал, и жидкость по перепускному каналу через окна поступает к насосу, а от него — к рубашке цилиндров. Нагрев системы охлаждения сопровождается интенсивным испарением жидкости в цилиндре. Под давлением паров жидкости цилиндр удлиняется, клапаны приподнимаются, частично перекрывая перепускной канал и открывая канал. При этом охлаждающая жидкость начинает поступать как через перепускной канал к рубашке цилиндров, так и через канал к радиатору. При температуре охлаждающей жидкости 80—95 °С клапаны поднимаются до отказа, перекрывая перепускной канал и открывая канал. При этом жидкость циркулирует только через радиатор. Недостатком жидкостного термостата является его зависимость от давления в системе охлаждения, что вызывает значительные колебания температуры открытия клапана. Этого недостатка не имеет термостат с твердым наполнителем (термоклапан).

Рис. 12. Термостаты