Система охлаждения
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Высшая школа экономики
Федеральное государственное
бюджетное образовательное
высшего профессионального образования
«Казанский национальный
исследовательский
Учебный шифр № 91-00037
Контрольная работа
по курсу «Процессы и аппараты»
тема «Охлаждение»
Выполнила:
студентка группы 91-002
Аверьянова Л.А.
Проверил:
Сагадеев В.В.
Казань 2014
ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО И РАБОТА ЖИДКОСТНОЙ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ.
Система охлаждения
предназначена для
Если двигатель не охлаждать, то газы, имеющие высокую температуру, сильно нагревают детали двигателя и они расширяются. Масло на цилиндрах и поршнях выгорает, их трение и износ возрастают, а от чрезмерного расширения деталей происходит заклинивание поршней в цилиндрах двигателя, и двигатель может выйти из строя. Чтобы избежать отрицательных явлений, вызываемых перегревом двигателя, его необходимо охлаждать.
Однако чрезмерное
охлаждение двигателя вредно
отражается на его работе. При
переохлаждении двигателя на
стенках цилиндров
Большинство двигателей
имеет жидкостные системы
Двигатели автомобилей
ГАЗ-24 «Волга», ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, МАЗ-5335
и КамАЗ-5320 имеют закрытую жидкостную
систему охлаждения с
Рис. 1. Схема жидкостей системы охлаждения:
1 — радиатор; 2 — верхний бачок; 3 — пробка радиатора; 4 — контрольная трубка; 5 — верхний патрубок радиатора; 6 и 19 — резиновые шланги; 7—перепускной канал; 8 и 18 — соответственно отводящий и подводящий патрубки; 9 —термостат; 10 — отверстие; 11 — головка блока; 12 — водораспределительная трубка; 13 — датчик указателя температуры жидкости; 14 — блок цилиндров; 15 и 21 — сливные краники; 16 — водяная рубашка; 17 — крыльчатка водяного центробежного насоса; 20 — нижний патрубок радиатора; 22 — нижний бачок радиатора; 23 — ремень привода вентилятора; 24 — вентилятор
Во время работы двигателя охлаждающая жидкость нагревается и водяным насосом подается в радиатор, где охлаждается, а затем снова поступает в рубашку блока цилиндров. Для надежной работы двигателя необходимо, чтобы охлаждающая жидкость постоянно циркулировала по замкнутому кругу: двигатель — радиатор — двигатель. Жидкость может циркулировать по малому кругу, минуя радиатор (непрогретый двигатель, термостат закрыт), или по большому кругу, поступая в радиатор (прогретый двигатель, термостат открыт). Направление движения охлаждающей жидкости показано на рис. 1 стрелками.
Водяная рубашка 16
двигателя состоит из рубашки
блока 14 цилиндров и рубашки
головки 11 блока, соединенных
между собой отверстиями в
прокладке между головкой и
блоком. Крыльчатка 17 водяного центробежного
насоса и вентилятор
Водяная рубашка двигателя
автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 2) соединена
с радиатором 1 гибкими шлангами.
Верхний бачок 5 радиатора соединен
с рубашкой впускного
Рис. 2. Система охлаждения двигателя автомобиля ЗИЛ-130:
1 – радиатор; 2 — жалюзи; 3 — вентилятор; 4 — водяной насос; 5 и 27 – соответственно верхний и нижний бачки радиатора; б — пробка радиатора; 7 – отводящий шланг; 8 – компрессор; 9 — подводящий шланг; 10 — перепускной шланг; 11 — термостат; 12 — патрубок; 13 - фланец для установки карбюратора; 14 — впускной трубопровод; 15 — кран отопителя; 16 к 17 — соответственно подводящая и отводящая трубки; 18 – радиатор отопителя; 19 — датчик указателя температуры жидкости; 20 - дотирующая вставка; 21 – водяная рубашка головки блока; 22 - водяная рубашка блока цилиндров; 23 — сливной кран рубашки блока цилиндров; 24 — рукоятка привода сливного крана; 25 – сливной кран патрубка радиатора; 26 – подводящий патрубок.
При пуске, прогреве
и работе двигателя, пока
Водяной насос нагнетает
жидкость в систему, и
Перед началом работы
необходимо проверить уровень
жидкости в радиаторе, так как
при недостаточном ее
В систему охлаждения
воду наливают через горловину
радиатора, закрываемую
Система охлаждения дизеля автомобиля КамАЗ-5320 (рис. 3) рассчитана нa постоянное использование жидкостей ТОСОЛ-А-40 или ТОСОЛ-А-65 (замерзающих при низкой температуре). Применение воды в системе охлаждения допускается только в особых случаях и кратковременно. В систему охлаждения входят водяные рубашки блока и головок 26 цилиндров, водяной насос 27, радиатор 4, вентилятор 30 с гидромуфтой 5, жалюзи 3, два термостата 10, расширительный бачок 18, соединительные трубопроводы, шланги, клиноременная передача привода насоса, сливные краны или пробки, датчики температуры охлаждающей жидкости и другие детали.
Рис. 3. Система охлаждения лик-ля автомобиля КамАЗ-5320:
1 – шкив коленчатою вала; 2 – нижний бачок; 3 – жалюзи; 4 — радиатор; 5 – гидромуфта привода вентилятора; 6 – перепускной патрубок; 7 — нагнетательный патрубок; 8 — верхний бачок; 9 – верхний патрубок; 10 – термостат; 11 — водораспределительная коробка; 12 – соединительная труба; 13 – подводящая трубка; 14 – правая водяная труба; 15 – отводящая трубка; 16 – впускной коллектор; 17 – датчик контрольной лампы перегрева жидкости; 18 — расширительный бачок; 19 – горловина герметизирующей пробкой; 20 – пробка с клапанами; 21 – отводящая трубка от компрессора: 22 – отводяшая трубка левой водяной трубы; 23 — компрессор; 24 – левая водяная труба; 25 — крышка головки; 26 – головка цилиндра; 27 — водяной насос; 28 – сливной кран или пробка; 29 — шкив водяного насоса; 30 – вентилятор; 31— нижний патрубок
Завод допускает работу
двигателя при температуре
В системе охлаждения
дизеля применена гидромуфта (рис.
4) привода вентилятора, которая
передает крутящий момент от
коленчатого вала двигателя к
вентилятору. Используя
Рис. 4. Гидромуфта привода вентилятора:
1 — передняя крышка; 2 – корпус; 3 – кожух; 4, 7, 13 и 20 — шарикоподшипники; 5 – трубка подвода масла; 6 — ведущий вал; 8 — уплотнительные кольца; 9 – ведомое колесо; 10 – ведущее колесо; 11 –шкив; 12 — вал шкива; 14 – упорная втулка; 15 – ступица вентилятора; 16 – ведомый вал; 17 и 21 — самоподжимные сальники: 18 – прокладка; 19 и 22 — болты
В движение гидромуфта
приводится от коленчатого
Для управления гидромуфтой
привода вентилятора имеется
выключатель золотникового
Вентилятор может работать в трех режимах:
автоматический — температура охлаждающей жидкости в двигателе поддерживается равной 80 — 95 °С; кран выключателя гидромуфты установлен в положение В (метка на корпусе); при снижении температуры охлаждающей жидкости ниже 80 0С вентилятор автоматически отключается;
вентилятор отключен — кран выключателя гидромуфты установлен в положение 0; вентилятор может вращаться с небольшой частотой;
вентилятор включен постоянно — в таком режиме допускается кратковременная работа в случае возможных неисправностей гидромуфты или ее выключателя.
Температуру жидкости
в системе охлаждения
ПРИБОРЫ ЖИДКОСТНОЙ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ
Радиатор. Теплообменником, в котором тепло от жидкости передается через трубки воздуху, является радиатор, имеющий верхний 7 (рис. 5) и нижний 14 бачки, соединенные сердцевиной 11 радиатора. В верхний бачок впаяны наливная горловина 6, закрываемая пробкой 5, и патрубок для подсоединения гибкого шланга, подводящего охлаждающую жидкость к радиатору. Сбоку наливная горловина имеет отверстие для пароотводной трубки. В нижний бачок впаян патрубок отводящего гибкого шланга 12. К верхнему и нижнему бачкам припаяны боковые стойки 1, соединенные пластиной, припаянной к нижнему бачку. Стойки и пластина образуют каркас радиатора. Сердцевины радиаторов отечественных автомобилей могут быть трубчато-пластинчатыми и трубчато-ленточными.
Рис. 5. Элементы системы охлаждения:
а — общий вид радиатора; б — открыт паровой (выпускной) клапан; в — открыт воздушный (впускной) клапан; 1— стойка; 2 — тяга; 3 — каркас; 4 — жалюзи; 5 — пробка радиатора; б и 22 — горловина радиатора; 7 — верхний бачок; 8 и 12 — гибкие шланги; 9 — направляющий кожух; 10 — отводящий патрубок; 11 — сердцевина радиатора; 13 — сливной краник радиатора; 14 — нижний бачок; 15 — рукоятка привода жалюзи; 16 — фиксатор; 17 — пароотводная трубка; 18 — пружина парового клапана; 19 — корпус пробки; 20 — стойка; 21 — запорная пружина; 23 — паровой (выпускной) клапан; 24 — прокладка выпускного клапана; 25 — прокладка воздушного клапана; 26 — воздушный клапан; 27 — пружина воздушного клапана; 28 — седло воздушного клапана; 29 — отверстие для поступления воздуха
Сердцевина трубчато-
Радиатор соединен
с рубашкой охлаждения
Горловину 22 герметически
закрывает пробка, изолирующая систему
охлаждения двигателя от
В случае закипания жидкости в системе охлаждения давление пара в радиаторе возрастает. При увеличении давления до 145—155 кН/м2 (1,45—1,55 кгс/см2) открывается паровой клапан 23, преодолевая сопротивление пружины 18. Система охлаждения двигателя сообщается с окружающей средой, и пар выходит из радиатора через пароотводную трубку. После остановки двигателя жидкость охлаждается, пар конденсируется и в системе охлаждения создается разрежение. При снижении давления на 1 — 13 кН/м2 (0,01—0,13 кгс/см2) открывается воздушный клапан 26 и в радиатор через отверстия 29 и клапан начинает поступать воздух, проходящий по пароотводной трубке. Работа парового и воздушного клапанов предотвращает возможное повреждение радиатора под действием как внешнего, так и внутреннего давления.
Водяной насос. Для создания в системе охлаждения принудительной циркуляции жидкости служит центробежный насос. На автомобилях ГАЗ-53А, ГАЗ-24 «Волга», ЗИЛ-130 и других водяные насосы конструктивно объединены с вентиляторами и имеют общий привод. Водяной насос (рис. 6), укрепленный на переднем торце блока цилиндров, состоит из чугунного корпуса 9 и корпуса 12 крыльчатки 13. Вал 5 и вентилятор 4 вращаются на шарикоподшипниках 19 и 21, запрессованных в корпус 9. От смещения шарикоподшипники удерживаются втулкой 20 и cтопорными кольцами. Для удержания в них смазки и для защиты от загрязнения шарикоподшипники имеют уплотнения. На одном конце вала 5 болтом укреплена пластмассовая крыльчатка 13. На другом конце вала 15 установлены разрезная конусная втулка 22 и на шпонке 2 ступица 3 шкива 5 и вентилятора 4.
Рис. 6. Водяной насос и вентилятор двигателя автомобиля ЗИЛ-130:
1 — корончатая гайка; 2 — шпонка; 3 — ступица шкива вентилятора; 4 — вентилятор; 5 — шкив; 6 — ремень привода генератора; 7 — ремень привода насоса гидроусилителя; 8 — ремень привода компрессора; 9 — чугунный корпус; 10 — пробка; 11 — масленка; 12 — корпус крыльчатки; 13 — крыльчатка насоса; 14 — самоподжймной сальник; 15 — вал; 16 — графитизированная текстолитовая уплотнительная шайба; 17 — обойма крыльчатки; 18 — отражатель; 19 и 21 — подшипники; 20 — распорная втулка; 22 — разрезная конусная втулка
Уплотнение вала 5 в
корпусе осуществлено
Привод водяного насоса и вентилятора осуществлен от шкива коленчатого вала при помощи клиноременной передачи, состоящей из двух ремней. Передний ремень 6 охватывает также и шкив генератора, а второй ремень 7 — шкив насоса гидроусилителя рулевого управления. Третий ремень 8 шкива 5 приводит в действие компрессор. Для нормальной работы ременных передач натяжение ремней должно быть не очень слабым и не очень тугим. Первые два ремня (6 и 7) натягивают перемещением генератора и насоса гидроусилителя рулевого управления, а третий — перемещением компрессора. При правильном натяжении прогиб первого и второго ремней между шкивом 5 водяного насоса и соответствующими шкивами генератора и гидроусилителя рулевого управления под действием силы 40 Н (4 кгс) должен составлять 8—14 мм, а ремня между шкивом 5 водяного насоса и шкивом компрессора 5 — 8 мм.
Перед работой необходимо
периодически проверять
Водяные насосы дизелей
ЯМЗ-236 и автомобиля КамАЗ-5320 работают
так же, как и насосы двигателей
автомобилей ЗИЛ-130, ГАЗ-53А и др.,
но имеют некоторые
Водяной насос дизеля
автомобиля КамАЗ-5320 установлен
на передней части блока
Термостат. Необходимую температуру жидкости в системе охлаждения автоматически поддерживает термостат. Он позволяет быстро погреть холодный двигатель при пуске. На автомобильных двигателях применены термостаты с жидкостным и твердым наполнителями. В жидкостные термостаты наливают легко испаряющуюся жидкость (смесь 70% этилового спирта и 30% воды). В качестве твердого наполнителя используют церезин с медной стружкой, обладающий большим коэффициентом объемного расширения.
Жидкостный термостат
(рис. 7, а) состоит из корпуса
7 с окнами гофрированного
Рис. 7. Схемы термостатов:
а — жидкость (двигатель автомобиля ГАЗ-24); б — с твердым наполнителем (двигатель автомобиля ЗИЛ-130); I и IV — термостаты открыты; II и III—термостаты закрыты; 1 — корпус водяного насоса; 2 — гофрированный баллон; 3 и 13 — штоки; 4 — прокладка; 5 и 15 — клапаны термостатов; 6 и 16 – патрубки; отводящие горячую жидкость; 7 и 18 — корпусы термостатов; 8 — кронштейн; 9 — баллон термостата; 10 — твердый наполнитель; 11— резиновая мембрана; 12 — направляющая втулка; 14 — возвратная пружина; 17 — коромысло клапана; 19 — буфер; 20 — впускной трубопровод.
Жидкостный термостат
работает следующим образом.
Термостат с твердым наполнителем (рис. 7) расположен между впускным трубопроводом 20 и отводящим патрубком 16. К корпусу 18 постоянно прижимается пружиной 14 клапан 15, шарнирно соединенный со штоком 13. Последний опирается на резиновую мембрану 11, которая зажата между баллоном 9 и направляющей втулкой. Внутреннее пространство баллона заполнено твердым наполнителем 10. Пока двигатель не прогрет, наполнитель в баллоне находится в твердом состоянии и клапан термостата закрыт. При повышении температуры воды в системе охлаждения до 70 °С и более объем наполнителя увеличивается, так как церезин плавится и нажимает на мембрану. Она выгибается вверх, давит через буфер 19 на шток, который поворачивает клапан 15, вследствие чего охлаждающая жидкость поступает в радиатор. При снижении температуры охлаждающей жидкости объем твердого наполнителя уменьшается и клапан термостата под действием возвратной пружины закрывается.
Вентилятор. Для создания воздушного потока, охлаждающего жидкость, протекающую по трубкам радиатора, служит вентилятор, состоящий из крыльчатки и ступицы со шкивом. Иногда к каркасу радиатора для более интенсивного охлаждения в нем жидкости присоединяют направляющий кожух (диффузор), внутри которого вращаются лопасти вентилятора (двигатели автомобилей ГАЗ-53А, ЗИЛ-130, КамАЗ-5320 и др.). Лопасти вентиляторов штампуют из листовой стали или изготовляют из пластмассы (двигатель автомобиля ГАЗ-24 «Волга»).
Вентиляторы двигателей
автомобилей ГАЗ-53А, ЗИЛ-130 и др.
имеют лопасти с отогнутыми
вперед концами. При вращении
такого вентилятора