|
Читайте также: |
Р у б а ш к а о х л а ж д е н и я цилиндров и головки цилиндров проектируется с учетом прочности блока и головки и технологичности их изготовления. Для равномерного охлаждения всех цилиндров охлаждающую жидкость подводят отдельно к каждому цилиндру.
Подвод охлаждающей жидкости может производиться: 1) к нижней части цилиндров, что позволяет избежать образования застойных зон и паро-воздушных пробок, нарушающих циркуляцию жидкости; 2) к верхней части блока, в этом случае нижняя часть рубашки исключается из принудительной циркуляции, вследствие чего повышается температура нижнего пояса гильз; 3) к головке цилиндров, откуда относительно небольшое количество жидкости поступает в блок, а остальное – в радиатор. В последнем случае рубашки блоков не полностью включены в систему принудительной циркуляции, и цилиндры омываются жидкостью, предварительно нагретой в головке..
Ж и д к ос т н о й н а с о с создаёт циркуляцию жидкости в системе охлаждения, препятствует образованию паровоздушных пробок и обеспечивает равномерное охлаждение.
Жидкостной насос:
1 – валик; 2 – кулачковая муфта привода; 3 – подшипник; 4 – водосбрасыватель; 5 – упорное кольцо сальника; 6 – корпус насоса; 7 – крыльчатка; 8 – манжета сальника; 9 – стопорный винт; 10 – крышка с патрубком; 11 – штуцер отвода воды из компрессора; 12 – окно корпуса; 13 – маслоотражатель; 14 – место раскернивания.
Обычно применяют насосы центробежного типа. Валик насоса, объединенный с валиком вентилятора, приводится в действие клиновидным ремнем от шкива на переднем конце коленчатого вала. Привод насоса может также осуществляться при помощи электродвигателя. Крыльчатки насоса изготовляют из бронзы или пластмасс.
Чтобы повысить надёжность работы системы охлаждения, в корпусе насоса на входе перед крыльчаткой устанавливают винтовой направляющий аппарат. Поступающая жидкость получает вращательное движение и вследствие центробежного эффекта жидкость отделяется от пузырьков воздуха и паров, которые собираются в центральной части потока и отводятся через трубку в расширительный бачок.
 |
В настоящее время получил применение термостат с твердым наполнителем. Такой термостат представляет собой баллон 13, закрытый герметично крышкой 10 (рис. 240, б). Между баллоном и его крышкой закреплена резиновая мембрана 11.
Внутренность баллона заполнена активной массой 12, состоящей из церезина (кристаллический нефтяной воск), перемешанного с медным порошком. Эта масса имеет значительный коэффициент объемного расширения, что обусловливает большие перестановочные усилия и нечувствительность термостата к изменению внешнего давления. Наибольшее расширение достигается при температуре 75–80° С.
На мембрану опирается шток 9, расположенный в направляющей части крышки и шарнирно соединенный с клапаном 7, который установлен на шарнирной опоре в горловине 6 водяного патрубка. Клапан 7 постоянно прижимается к краям горловины пружиной 8.
Принцип действия термостата состоит в следующем. Когда жидкость в системе холодная, то клапан 1 (рис. 240) перекрывает отверстие, ведущее в радиатор, а вода из головки цилиндров поступает через окна 2 в корпус 4 к впускному патрубку водяного насоса, минуя радиатор. Когда температура воды поднимается до 65° С (по ГОСТу температура начала открытия клапана равна 70–75° С), гофрированный баллон 5 термостата вследствие увеличения упругости паров смеси будет деформироваться и клапан 1 начнет открываться, а клапан 3 перекроет окна 2 в корпусе термостата. В результате этого поток воды направляется в радиатор, а перепуск к водяному насосу прекращается. Клапан 1 открывается полностью при температуре воды 90° С (по ГОСТу температура полного открытия клапана равна 83–90° С). При охлаждении воды термостат возвращает клапаны в первоначальное положение.
На современных двигателях начинают применяться термостаты с электронным управлением. Его задача аналогична традиционному термостату: перераспределять потоки охлаждающей жидкости между большим и малым контурами системы охлаждения. Данный термостат находится под контролем блока управления двигателем, который изменяет его характеристику в зависимости от режима работы последнего. В памяти блока управления двигателем записаны контрольные значения температур охлаждающей жидкости в зависимости от нагрузки двигателя. Электронное управление термостатом позволяет согласовать уровень температуры охлаждающей жидкости с текущим режимом работы двигателя. Благодаря этому при частичной нагрузке двигателя удается снизить расход топлива и уменьшить выброс вредных веществ с отработавшими газами.
Р а д и а т о р является теплообменным устройством, передающим через свои стенки теплоту от охлаждающей жидкости потоку воздуха, просасываемого вентилятором. Для повышения охлаждающего эффекта радиатора подводимый от двигателя поток горячей воды разбивается на ряд мелких струек, каждая из которых проходит по трубке или каналу, обдуваемому воздухом.
Радиатор (рис. 2.70) состоит из верхнего 6 и нижнего 1 бачков, соединённых между собой трубками 4, образующими его охлаждающую решетку. Верхний бачок 6 имеет наливную горловину 7 с пробкой 2 (см. рис. 2.76), где расположены два клапана: паровой 5 и воздушный 10.
В зависимости от конструкции охлаждающей решетки радиаторы различают на трубчато-пластинчатые, трубчато-ленточные, пластинчатые и сотовые. Наибольшее распространение получили трубчато-пластинчатые радиаторы (рис. 2.77,а), состоящие из нескольких рядов трубок, проходящих сквозь пакет набранных с зазором поперечных пластин 2, увеличивающих теплоотвод. Для уменьшения гидравлического сопротивления решетки радиатора и повышения теплоотвода трубки делают плоскоовальной формы.
В часто используемых трубчато-ленточных радиаторах между плоскоовальными трубками, установленными в ряд, прокладывают гофрированную ленту (рис. 2.77,6). Конструкция радиатора получается более жесткой и технологичной, что позволяет использовать для оребрения более тонкую ленту.
Для повышения теплоотдачи от решеток радиаторов за счет турбулизации потока воздуха пластины и ленты могут иметь отогнутые просечки или выдавки. Основные детали радиаторов раньше изготавливали из латуни и соединяли пайкой. В настоящее время для решеток радиаторов стали применять более дешевый алюминий. Бачки в этом случае изготовляют из пластмассы.
 |
а - трубчато-пластинчатый; б - трубчато-ленточный
В наливную горловину впаяна пароотводящая трубка 11, соединенная с расширительным бачком.
В е н т и л я т о р обеспечивает охлаждение рабочей жидкости за счет прокачки воздуха через решетки радиатора. Наибольшее распространение в автомобильных двигателях получили вентиляторы осевого типа.
Вентиляторы грузовых автомобилей, как правило, устанавливаются на одном валу с водяным насосом и приводиться с помощью ременной передачи, ведущий шкив которой установлен на коленчатом валу двигателя. Недостаткам и клиноременного привода являются его низкая долгой вечность, необходимость регулярного контроля натяжения ремня и потери мощности на его деформацию.
Привод вентилятора может осуществляться от автономного электродвигателя, который включается при высокой температуре охлаждающей жидкости. Недостаток данной системы– резкое включение электродвигателя, что при большой массе крыльчатки вентилятора вызывает динамические нагрузки на ремень ее привода и пробуксовку ремня в ручьях шкивов, кроме того, регулирование температуры является ступенчатым, а не плавным.
В конструкциях привода вентилятора могут использоваться электромагнитные, фрикционные и гидравлические муфты с автоматами отключения.
Г и д р о м у ф т ы (г и д р о д и н а м и ч е с к и е м у ф т ы). На двигателях грузовых автомобилей иногда используют гидромуфты переменного наполнения, передающие крутящей момент за счет циркулирующей в них жидкости. Такая муфта имеет насосное и турбинное колёса. Поступая на лопатки насосного колеса масло, получая кинетическую энергию, поступает на лопатки турбинного колеса и приводит его во вращение, а вместе с ним и вентилятор. Затем масло возвращается на лопатки насосного колеса, образуя замкнутый круг циркуляции жидкости. В зависимости от заполнения объема рабочей полости гидромуфты частота вращения вентилятора изменяется от 0 до 95…97% частоты вращения приводного шкива.
Частота вращения вентилятора зависит от количества масла, поступающего в гидромуфту через золотниковый клапан, управляемый термодатчиком с твердым наполнителем.
В я з к о с т н а я м у ф т а. В качестве привода вентилятора с регулируемой частотой вращения находят все большее применение вязкостные муфты, передающие крутящий момент за счет трения вязких жидкостей о рабочие поверхности ведущего и ведомого дисков. В качестве рабочей жидкости в этих муфтах используется силиконовое масло, обладающее большой и малоизменяющейся в широком диапазоне температур вязкостью.
Конструкция вязкостной муфты представлена на рис. 2.74. Внутри корпуса 2 с крышкой 1 вращается ведущий диск 7, жестко связанный с валом 4, который заканчивается фланцем и болтами крепится к ступице шкива, приводимого во вращение клиноременной передачей от коленчатого вала двигателя. Корпус 2 с закрепленным на нем вентилятором 6 установлен на подшипнике 3 и выполняет функции ведомого звена муфты. Начало работы и частота вращения вентилятора определяются уровнем заполнения рабочей полости Б силиконовым маслом, пйступление которого в нее из резервной полости А, находящейся в крышке 1, через отверстия 13 в разделительном диске регулируется пластинчатым клапаном 9. Последний может
 |
Рис. 2.74. Вязкостная муфта бесступенчатого изменения частоты вращения вентилятора
Для увеличения сил вязкостного трения рабочая полость муфты выполнена с цилиндрическими лабиринтами, расположенными с обеих сторон ведущего диска. В цилиндрических лабиринтах ведущего диска с двух сторон прорезаны радиальные канавки для быстрого поступления жидкости во все лабиринты при включении муфты.
Удаление жидкости из рабочей полости Б в резервную А осуществляется за счет действия центробежных сил через тупиковый кольцевой паз с осевым отверстием Г.
При непрогретом двигателе пластинчатый клапан 9 перекрывает отверстия 13 в разделительном диске и рабочая жидкость через отверстие Г перетекает из рабочей полости Б в резервную А, вентилятор отключается. По мере прогрева двигателя биметаллическая спираль поворачивает клапан 9, открывая отверстия 13, и масло в большей или меньшей мере заполняет полость Б, обеспечивая передачу крутящего момента от ведущего диска на корпус муфты за счет трения вязкой жидкости. При этом происходит непрерывная циркуляция жидкости из рабочей полости в резервную камеру, в которой осуществляется охлаждение жидкости вследствие теплоотвода оребренной крышкой.
Для предотвращения подтекания масла из муфты между корпусом 2 и крышкой 1 устанавливается прокладка 8.
В случае поломки муфты вентилятор может быть заблокирован с ведущим валом 4 с помощью пластин 5.
Достоинствами вязкостных и гидродинамических муфт являются бесшумность работы, плавное трогание и разгон вентилятора, что примерно на 20% увеличивает срок службы ременного привода, снижение уровня его шума при уменьшении частоты вращения на частичных режимах.
Основной недостаток гидромуфт это конструктивная сложность и высокая стоимость, поэтому наибольшее распространение получили вязкостные муфты.
Р а с ш и р и т е л ь н ы й (к о м п е н с а ц и о н н ы й) б а ч о к является обязательным элементом современной системы жидкостного охлаждения. Объясняется это следующими причинами: во первых, при нагревании жидкости происходит её расширение, а, во вторых, в условиях эксплуатации в системе охлаждения образуются пары жидкости. Наличие воздуха и паров нарушает циркуляцию жидкости и при повышенных температурах может привести к возникновению кавитации в насосе.
Для компенсации вышеперечисленных факторов система охлаждения дополняется расширительным бачком. При этом жидкость, находящаяся в нём, автоматически исключается из циркуляции. При охлаждении жидкости происходит обратное явление – заполнение системы из бачка, так же как и при потерях жидкости через предохранительный клапан при парообразовании. Соединением трубкой расширительного бачка с всасывающей полостью насоса обеспечивается постоянство статического давления перед ним и уменьшается возможность возникновения кавитации.
У двигателей с закрытой системой охлаждения для предохранения ее от разрушения в пробке расширительного бачка устанавливают паро-воздушный клапан (рис. 239), состоящий из двух клапанов: парового и воздушного. Паровой клапан, нагруженный пружиной 4 и уплотненный резиновой прокладкой 6, открывается для выпуска пара из системы, если его давление превысит заданные пределы (0,2–0,3 кГ/см2). Воздушный клапан, нагруженный слабой пружиной 9 и уплотненный прокладкой 8, пропускает в радиатор атмосферный воздух, когда при остывании двигателя в системе возникает повышенное разрежение (рис. 2.76,6).
К а в и т а ц и я. Корректная работа системы охлаждения определяется в первую очередь функционированием насоса охлаждающей жидкости. При перекачивании жидкости насосом за его входной кромкой происходит резкое увеличение скорости потока и снижение давления. При этом может возникнуть гидродинамическая кавитация, если давление опустится ниже давления, при котором происходит парообразование жидкости.
Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением, кавитационный пузырек захлопывается, излучая при этом ударную волну. Кавитация разрушает поверхность корпуса и крыльчатки насоса системы охлаждения. Этим и обуславливается необходимость борьбы с ней.
Для обеспечения работы системы охлаждения без кавитации необходимо иметь запас давления, соответствующий повышению скорости потока ОЖ в насосе - то есть необходимо иметь так называемый кавитационный запас. Поэтому давление во впускном канале насоса должно быть на 10…15% выше давления, при котором происходит парообразование жидкости. Для создания избытка давления используется закрытая система охлаждения, в которой паровоздушным клапаном пробки радиатора поддерживается давление на уровне 0,135…0,2 МПа.
Для повышения надежности работы системы охлаждения в корпусе насоса на входе перед крыльчаткой устанавливают винтовой направляющий аппарат. Поступающая жидкость получает вращательное движение и вследствие центробежного эффекта она отделяется от пузырьков воздуха и пара, которые собираются в центральной части потока и отводятся через трубку в расширительный бачок.
Дата добавления: 2015-07-08; просмотров: 87 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Системы жидкостного охлаждения и охлаждающие жидкости | | | Система воздушного охлаждения |