Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

Вентилятор в системе жидкостного охлаждения

Вентилятор в системе жидкостного охлаждения служит для интенсификации потока воздуха через теплообменную решетку радиатора. На привод вентилятора затрачивается до 3—5% мощности двигателя, что вызывает увеличение расхода топлива. С вентилятором связана и повышенная шумность работы двигателя. Поэтому в настоящее время стремятся обеспечить эффективную работу системы охлаждения с минимальными энергетическими затратами. Работу вентилятора характеризуют коэффициентом давления, который у обычных одноступенчатых аксиальных вентиляторов с малым числом лопастей составляет 0,07. У многолопаточных аксиальных вентиляторов эффективность повышается вдвое (/(=0,15), еще более эффективны осерадиальные вентиляторы с неподвижным направляющим аппаратом (/(=0,3). Наиболее эффективно работают центробежные вентиляторы (/(=0,4), однако для систем жидкостного охлаждения их практически не применяют из-за громоздкости воздухосборной улитки.
Аксиальные вентиляторы обычно делают с неравномерным шагом лопастей, что снижает вибрацию и уровень шума вентилятора. На рис. 5.7, а показан простейший шестилопастный вентилятор со штампованными стальными лопастями. Такие вентиляторы были широко распространены до недавнего времени. Сейчас чаще применяют 6—8-лопастные вентиляторы, отлитые целиком из алюминия или пластмассы, лопасти которых имеют сечение крыла (рис. 5.7,6). На рис. 5.7,в показан многолопастный вентилятор, набранный из отдельно отштампованных из пластмассы коротких профильных лопаток, на рис. 5.7, г — осерадиальный вентилятор. Последние два типа вентиляторов имеют высокую эффективность и применяются на двигателях, работающих с высокими нагрузками на машинах с ограниченными скоростями движения. Для двигателей легковых автомобилей, работающих в основном с частичными нагрузками, более актуальным является переохлаждение, поэтому в настоящее время получили распространение вентиляторы с подачей, регулируемой в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. При температуре охлаждающей жидкости менее 85— "90° С они отключаются, что позволяет уменьшить расход топлива.
В 60-х годах появились вентиляторы с углом атаки лопастей, уменьшающимся с ростом частоты вращения вала двигателя, т. е. с увеличением скорости автомобиля и динамического напора воздуха на решетку радиатора. Простейшая конструкция такого вентилятора фирмы «Доути» показана на рис. 5.8, а.
На рис. 5.8, б показана электромагнитная муфта включения вентилятора. Электромагнит управляется термосопротивлением, установленным в верхнем бачке радиатора. Лопасти вентилятора закрепляют в этом случае на фланце ступица которого относительно шкива 6 привода вала 9 насоса может свободно поворачиваться на двухрядном шарикоподшипнике 2. В шкив 6 вмонтирован электромагнит Ц получающий питание от электросети йвтомо-
Близки по принципу действия фрикционные муфты с управляющим термостатом, помещенным в поток воздуха, прошедшего через радиатор. На рис. 5.8, в показана схема устройства муфты Кларка. На валу вентилятора в потоке воздуха, выходящего из решетки радиатора, жестко закреплен корпус 1, 3, полости 2 которого заполнены жидкостью с большим коэффициентом расширения. В корпус вмонтированы постоянные магниты 5, к которым притягивается нажимной диск 9. Между диском 9 и опорным диском 8 свободно вращается ступица вентилятора, несущая фрикционные накладки 6. Между корпусом и нажимным диском на валу установлен кольцевой поршенек 7 с уплотнениями и тарельчатая пружина 4. По мере прогрева жидкости в системе- охлаждения повышается температура воздуха, проходящего через радиатор, жидкость в полости 2 начинает расширяться и перемещает поршенек в сторону нажимного диска, сжимая тарельчатую пружину. Как только сила пружины преодолеет силу постоянных магнитов, нажимной диск отрывается от корпуса и прижимает ступицу вентилятора к опорному диску. При понижении температуры воздуха поршенек атмосферным давлением возвращается в исходное положение, разгружает пружину и нажимной диск притягивается к корпусу,'освобождая крыльчатку вентилятора.
Недостатком электромагнитной муфты является наличие подвижного контакта для передачи тока на вращающийся магнит. Фрикционные муфты подвержены износу, -поэтому ни те, ни другие большого распространения не получили. Этих недостатков нет у гидравлических муфт, которые в настоящее время находят все более широкое применение. Начало работы и частота вращения вентилятора определяются уровнем заполнения муфты силиконовым маслом, который регулируется термостатом, помещенным в потоке воздуха, выходящего из радиатора.
Термостат вентилятора фирмы «Холсет» (рис. 5.9,. а) представляет собой биметаллическую пластину /, которая через штифт 2 воздействует на пластинчатый клапан 10у перекрывающий отверстие для перетока масла в разделительном диске 7, установленном в корпусе 3 вентилятора. Ведущий диск 6 соединен шпонкой со сту-^-пицей I шкива привода вентилятора. Лопатки 5 вентилятора закреплены на ведомом диске 9, связанном жестко с корпусом вентилятора 3. Перекачка масла из полости Б ведущего диска в полость А между корпусом и разделительным диском осуществляют с помощью простейшего устройства в виде трубки 4, использующего эжекционный эффект при вращении ведущего диска. Если двигатель не прогрет, то пластинчатый клапан закрыт и при первых же оборотах двигателя масло почти полностью перекачивается в полость А. По мере прогрева двигателя пластина 1 прогибается, освобождает пластинчатый клапан 10 и масло в большей или меньшей мере заполняет полость Бу обеспечивая перенос, крутящего момента от шкива на корпус вентилятора за счет трения вязкой жидкости.
Гидравлические муфты, способные переносить большую мощность (аналогично гидромуфтам трансмиссии), применяют для регулировки частоты вращения и производительности вентиляторов больших дизелей грузовых автомобилей и тракторов. Примером могут служить двигатели КамАЗ, ВТЗ, «Татра» и др. Такие муфты заполняют из системы смазки двигателя, а количество подаваемого масла-регулируют температурными датчиками (рис. 5.9, б).
Наиболее распространен привод вентилятора клиноременной передачей от шкива на носке коленчатого вала. Клиноременный привод достаточно прост, однако имеет и свои недостатки. Прежде всего это потери мощности на" деформацию ремня и невысокая долговечность. Такой привод требует регулярного контроля натяжения ремня. Недостаточное натяжение связано с пробуксовкой и повышенным износом, а чрезмерное — с перегрузкой подшипников ступицы вентилятора. Технологически более сложный, но менее «энергоемкий» шестеренный привод вентилятора сохранился на двигателях ЯМЗ-236. Для малых двигателей легковых автомобилей все чаще применяют привод вентилятора электродвигателем.
Термостат служит для ограничения, вплоть до полного перекрытия, протока жидкости через радиатор. Различают термостаты жид-* костные (сильфонные) и с твердым наполнителем, а также одно-клапанные, которые только ограничивают проток жидкости, и двух-клапанные, распределяющие проток жидкости между радиатором и малым кругом циркуляции жидкости. Устанавливают термостаты либо на пути движения жидкости к радиатору, либо перед на* сосом.
До недавнего времени больше применялись сильфонные двух-клапанные термостаты (рис. 5.10, а). Управление клапанами, основным 3 и перепускным 4, осуществляют в них сильфоном 5 (гофрированным тонкостенным латунным баллоном, внутренняя герметичная полость которого частично заполнена' легко испаряющейся жидкостью — семью 2/3 дистиллированной воды и */з этилового спирта). Если жидкость в системе охлаждения не прогрета, то в сильфоне давление понижено и он находится в сжатом состоянии. Вследствие этого основной клапан, перекрывающий выходной патрубок, плотно закрыт, а перепускной клапан открывает окна 1 в корпусе термостата. Охлаждающая жидкость от насоса через перепускные окна и патрубок 2 циркулирует по малому кругу, т. е. внутри полости охлаждения. По мере прогрева системы охлаждения жидкость в силь.фоне испаряется, давление в нем повышается, сильфон расширяется, открывает основной клапан и одновременно закрывает перепускной клапан. С этого момента жидкость начинает циркулировать через радиатор. Клапан 3 начинает открываться при температуре жидкости в системе охлаждения 70—80° С и полностью открывается при 85—95° С.
Термостаты жидкостного типа вследствие образования микро-скопических^усталостных трещин, в стенках сильфона и потери герметичности имеют ограниченный срок службы.'
В настоящее время применяют термостаты с твердым наполнителем (рис. 5.10, б). Подобные термостаты устанавливаются в систему охлаждения двигателей КамаЗ, ВАЗ, УМЗ. Они состоят из капсулы 9\ заполненной активной массой (кристаллический воск с медными опилками, церезин). Капсула закрыта резиновым буфером-мембраной 5, соединенной со штоком 4, Шток 4 упирается своим концом в регулировочный винт 3, расположенный в верхней рамке 2 термостата, кольцо которой образует седло 6 для основного клапана 7. Клапан 7 и вместе с ним капсула 9 поджимаются пружиной которая вторым своим концом опирается в нижнюю рамку 1. Через направляющее кольцевое отверстие 10 в нижней рамке проходит конец капсулы* на котором закреплён перепускной клапан зафиксированный упругим колечком 12 и поджимаемый пружиной 13. Седло 14 перепускного"клапана образовано в корпусе двигателя. При расширении активной массы шток, упирающийся в регулировочный винт, отжимает всю капсулу вместе с основным клапаном и открывает проход жидкости к радиатору. Одновременно нижний конец капсулы перекрывает перепускным клапаном циркуляцию жидкости по малому кругу. К числу достоинств термостатов с твердым наполнителем относится его способность развивать большие усилия для перемещения-.рабочих-органов, поэтому они нашли широкое применение не только в системах.жидкостного, но и воздушного охлаждения, в муфтах отключения вентиляторов и других устройствах.
Для удаления воздуха из.полости рубашки охлаждения при заполнении ее и,, полного слива жидкости из системы в клапане термостата делают небольшое дренажное отверстие.

1 2 3 4 5

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.