Система охлаждения

Крымское республиканское профессионально-техническое  учебное заведение     «Чапаевское профессионально-техническое аграрное училище»

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

 

По предмету: Тракторы

На тему: Система охлаждения

 

 

 

 

 

Выполнил:

учащийся 22 группы,

Горбатюк В. М.

 

 

 

Проверил:

преподаватель

Кирпиченко В. С.

 

 

 

 

 

 

  Чапаевка, 2012 

 

Средняя температура  газов в цилиндрах работающего  двигателя составляет около 1000°С. Газы в процессе работы нагревают стенки цилиндра, поршня и головки блока. Если двигатель не охлаждать, то сгорит пленка масла между трущимися деталями, в результате чего повысится износ деталей, могут возникнуть заклинивание поршней из-за их расширения и другие неисправности.

Значительный отвод  тепла от двигателя (переохлаждение) приводит к снижению его мощности и экономичности вследствие ухудшения процесса смесеобразования. При этом увеличиваются потери на трение, так как свойства масла ухудшаются. Пониженный тепловой режим двигателя вызывает неполное сгорание тяжелых фракций топлива и масла, отчего на стенках камеры сгорания, поршня, тарелках клапанов образуется большой слой нагара. Происходит залегание поршневых колец в канавках поршня, возможно зависание клапанов. Таким образом, избыточный отвод тепла нежелателен так же, как и перегрев. Для нормальной работы двигателя температура воды должна составлять 80—95° С. Система охлаждения служит для отвода тепла от нагретых деталей и поддержания нормального температурного режима работающего двигателя. Отвод лишнего тепла в двигателях внутреннего сгорания достигается их искусственным охлаждением с помощью жидкости (жидкостное охлаждение) или окружающего воздуха (воздушное охлаждение).

Двигатели с жидкостным охлаждением получили наибольшее распространение. В качестве охлаждающей жидкости применяют воду или жидкость с низкой температурой замерзания — антифриз. В жидкостную систему охлаждения входят водяная рубашка охлаждения блока и головки цилиндров, радиатор, водяной насос  и вентилятор, а также вспомогательные устройства: водораспределительный канал, термостат, соединительные шланги, краники слива и указатель температуры жидкости (термометр).

При работе пускового  двигателя до начала проворачивания коленчатого вала основного двигателя происходит термосифонная циркуляция воды. Под действием разности температур вода циркулирует из водяной рубашки цилиндра пускового двигателя в его головку, а затем направляется в водяную рубашку головки блока основного двигателя. Отдав тепло головке блока цилиндров, во да по соединительному патрубку поступает опять в рубашку цилиндров пускового двигателя.

Во время работы основного  двигателя принудительная циркуляция воды в системе охлаждения создается центробежным водяным насосом. Центробежный водяной насос забирает воду из нижнего бака радиатора и нагнетает под давлением в водяную рубашку двигателя, где она охлаждает стенки цилиндров. Из водяной рубашки блока вода направляется через отверстия и каналы в водяную рубашку головки цилиндров. Каналы направляют потоки воды к перемычкам клапанных гнезд, подверженным наибольшему нагреву, и к латунным стаканчикам форсунок, предотвращая перегрев и закоксовывание их распылителей. В холодном двигателе вода направляется термостатом из водяной рубашки к водяному насосу (по малому кругу), минуя радиатор, а в прогретом — в верхний бак радиатора (по большому кругу). Проходя из верхнего бака радиатора в нижний по многочисленным трубкам, вода охлаждается. Воду охлаждает поток воздуха, создаваемый вентилятором и поступающий между трубками. Из нижнего бака радиатора вода вновь нагнетается насосом в водяную рубашку двигателя.

Благодаря высокой скорости движения разность температур воды, выходящей из рубашки охлаждения и входящей в нее, небольшая (4—7°С), что создает благоприятные условия для равномерного охлаждения двигателя.

На современных двигателях применяется закрытая система охлаждения. Она характеризуется тем, что радиатор герметически закрыт, только при повышенном или пониженном давлении он сообщается с атмосферой. Для этого на радиаторе установлен паровоздушный клапан. В закрытой системе охлаждения уменьшается потеря жидкости в результате испарения. В такой системе можно поддерживать более высокую температуру

воды, что создает благоприятные  условия для работы двигателя.

В двигателях с воздушным охлаждением отвод тепла от деталей происходит в результате принудительного обдува цилиндров и их головок воздухом. Принудительное движение воздуха сообщается роторным вентилятором, состоящим из ротора с большим числом лопастей и неподвижного направляющего аппарата. Вращаясь с большой частотой, ротор нагнетает воздух под воздухораспределительный кожух.

На двигателе воздушного охлаждения введено автоматическое регулирование теплового режима изменением частоты вращения ротора вентилятора. С этой целью между шкивом привода вентилятора и ротором установлена гидродинамическая муфта переменного наполнения маслом, а в головке цилиндра — регулятор подачи масла. Гидромуфта имеет два колеса с лопатками: ведущее — насосное (переднее по ходу двигателя) и ведомое — турбинное. Последнее жестко связано с ротором и не имеет механической связи с насосным колесом.

Действует автоматическое устройство следующим образом. Когда двигатель не прогрет и температура головки цилиндра недостаточна, золотник не пропускает масло из смазочной системы в гидромуфту, в результате чего турбинное колесо с вентилятором не вращается. Двигатель быстро прогревается. При достижении нужной температуры прогрева чувствительный датчик регулятора перемещает золотник и открывает доступ масла в гидромуфту. Масло, попавшее внутрь муфты, захватывается лопатками ведущего колеса и отбрасывается на лопатки ведомого. Это заставляет ведомое колесо вращаться вместе с ротором вентилятора.

В кожухе гидромуфты расположены отверстия (диаметром 1,5 мм), через которые масло непрерывно сливается в картер двигателя. Чем выше температура двигателя, тем большим количеством масла заполнена гидромуфта и тем с большей частотой вращается ротор вентилятора. При снижении температуры до определенного значения золотник ограничивает поступление масла в муфту и вентилятор замедляет вращение.

                Устройство деталей жидкостного охлаждения

Радиатор. Радиатор служит для охлаждения воды, поступающей в него из водяной рубашки двигателя. Радиатор системы охлаждения двигателя состоит из верхнего и нижнего баков, сердцевины и деталей крепления. Баки и припаянная к ним сердцевина для лучшей проводимости тепла изготовлены из латуни.

Сердцевина радиатора  имеет ряд тонких поперечных пластин, сквозь которые проходит множество плоских вертикальных трубок, припаянных к этим пластинам. Вода, проходящая через сердцевину радиатора, разветвляется на большое число струек. При таком строении сердцевины вода охлаждается интенсивнее благодаря увеличению площади соприкосновения воды со стенками трубок.

Верхний и нижний баки соединены с рубашкой охлаждения двигателя патрубками. В нижнем баке предусмотрен сливной краник для спуска воды из радиатора. Для спуска воды из водяной рубашки двигателя в нижнюю часть блока ввернут краник.

В систему охлаждения воду заливают через горловину верхнего бака, закрываемую крышкой.

В системе жидкостного охлаждения предусмотрено двойное регулирование теплового режима двигателя: шторкой (или жалюзи) и термостатом.

Шторка радиатора представляет собой полотно, один конец которого закреплен на сматывающем механизме, смонтированном в барабане, на который навернута шторка, а второй соединен неподвижно в нижней части радиатора. Шторку поднимают и опускают из кабины с помощью троса. Система охлаждения некоторых двигателей вместо шторки имеет жалюзи створчатого типа. Жалюзи состоят из набора створок (пластин), шарнирно закрепленных в нижней планке, которая тягой и системой рычагов связана с рукояткой управления жалюзи, размещенной в кабине. Створки могут располагаться вертикально или горизонтально.

Вентилятор и водяной насос. Вентилятор включает шесть или четыре лопасти, приклепанные к крестовине. Последняя привернута к шкиву, который приводится в движение коленчатым валом с помощью ременной передачи. Шкив шпонкой и гайкой жестко закреплен на валике, который свободно вращается в корпусе водяного насоса на двух шариковых подшипниках. С другой стороны на валик жестко посажена крыльчатка водяного насоса, представляющая собой диск с равномерно расположенными на нем криволинейными лопатками, которые направляют воду в водяную рубашку двигателя.

В месте выхода валика из корпуса  насоса предусмотрено сальниковое уплотнение, которое не пропускает воду. Уплотнение смонтировано в цилиндрической ступице крыльчатки и застопорено в ней пружинным кольцом. В уплотнение входят текстолитовая уплотняющая шайба и резиновая манжета, которая прижимается пружиной к упорной втулке. Просочившаяся при работе насоса через уплотнение вода сливается через отверстие в корпусе насоса наружу.

Водяной насос закреплен на передней стенке блока цилиндров болтами. Между корпусом насоса и блоком установлена паронитовая прокладка. Корпус насоса имеет два патрубка: боковой соединяет полость крыльчатки водяного насоса с нижним патрубком радиатора, а верхний — с корпусом термостата.

Термостат автоматически регулирует температуру воды для ускорения прогрева двигателя после пуска Он изготовлен из латуни. К днищу корпуса  термостата припаян сильфон  (гофрированный стакан), несущий на себе вспомогательный клапан и полый шток с основным клапаном. Сильфон термостата, изготовленный в виде цилиндрической гармошки из тонкой латуни, заполнен легкокипящей жидкостью — смесью вода и этилового спирта.

При температуре вода ниже 70°С давление насыщенных паров жидкости в сильфоне низкое. Он под действием упругости гофрированных стенок сжат, основной клапан полностью закрыт, а вспомогательный открыт. Вода циркулирует по малому кругу (минуя радиатор). При температуре вода выше 70°С под давлением испаряющейся жидкости стакан растягивается, а шток и клапаны выдвигаются. Через открывшийся основной клапан вода проходит в радиатор. При температуре воды выше 85°С вспомогательный клапан полностью закрывает боковые отверстия корпуса.  Доступ воды из термостата в водяной насос прекратится.

На некоторых двигателях применяют  двухклапанные и одноклапанные термостаты с твердым наполнителем — церезином (нефтяным воском). При температуре 70—83°С церезин плавится и, расширяясь, перемещает шток с клапаном, который открывается и охлаждающая жидкость начинает циркулировать через радиатор. При

снижении температуры церезин затвердевает и уменьшается в объеме. Под действием возвратной пружины клапан термостата закрывается, и вода циркулирует по малому кругу.

На некоторых двигателях не предусмотрена установка термостата в системе охлаждения.

Паровоздушный клапан с помощью которого внутренняя полость радиатора сообщается с атмосферой, смонтирован в крышке заливной горловины радиатора Паровоздушный клапан состоит из парового клапана и размещенного внутри него воздушного клапана. Паровой клапан под действием пружины плотно закрывает горловину радиатора. Если температура воды в радиаторе повышается до 105°С, то под давлением пара паровой клапан открывается, и избыток пара выходит наружу.

Когда при охлаждении воды и конденсации пара в радиаторе создается разрежение, открывается воздушный клапан и в радиатор входит атмосферный воздух. Воздушный клапан закрывается под действием пружины, когда давление воздуха внутри радиатора уравновешивается атмосферным. Воздушный клапан позволяет полностью сливать воду из системы охлаждения при закрытой крышке горловины и предохраняет трубки радиатора от разрушения под влиянием атмосферного давления при остывании двигателя.

Для контроля за температурой охлаждающей жидкости служат сигнальные лампы и дистанционные термометры. Лампы и указатели термометров помещены на щитке приборов, а их датчики размещены в головках цилиндров или верхнем бачке радиатора

Предпусковой подогреватель. При  температуре окружающей среда ниже 5°С многие двигатели жидкостного охлаждения оборудуют предпусковыми подогревателями, поскольку пуск двигателя в таких условиях затруднен. Различают подогреватели электрофакельные и жидкостные (типа ПЖБ).

Предпусковой подогреватель ПЖБ  состоит из котла, кожуха поддона, топливного бака, электровентилятора, электромагнитного клапана, соединительной арматуры и пульта управления.

Пульт управления подогревателем представляет собой металлическую коробку, в которой находятся контрольная спираль, включатель и переключатель. Последним включают электровентилятор и электромагнитный клапан. В камеру сгорания котла топливо (бензин низких сортов) попадает самотеком из бака. Поступление топлива дозируется регулировочной иглой электромагнитного клапана. Воздух подается электровентилятором. Смесь воспламеняется свечой. О работе свечи судят по накалу спирали. Воду или антифриз заливают в котел подогревателя через горловину. Пускают в работу подогреватель в определенной последовательности, описанной в инструкциях по эксплуатации трактора или автомобиля. Факел, образовавшийся в котле, подогревает полость котла, связанную с водяной рубашкой двигателя. Одновременно горячие газы направляются в кожух и подогревают масло в поддоне двигателя. Предпусковой подогреватель обеспечивает надежный пуск двигателя в течение 20 мин. Вода в системе охлаждения двигателя прогревается до температуры 60—70° С, а масло в поддоне двигателя — до 40—50° С.

Если температура окружающего  воздуха ниже — 15°С, вместо холодной вода в систему рекомендуется заливать горячую воду или антифриз.

При пользовании системой предпускового обогрева необходимо помнить, что работа подогревателя без вода в котле более 1,5 мин запрещается. Неполное заполнение котла водой приводит его к перегреву и выходу из строя. Нельзя пускать горячий подогреватель без продувки котла электровентилятором. Запрещается прогревать двигатель в закрытых помещениях с плохой вентиляцией во избежание отравления угарным газом.