Жидкостная система охлаждения

В автотракторных двигателях применяют жидкостные системы
закрытого типа с принудительной циркуляцией охлаждающего
теплоносителя. Она состоит из жидкостного и воздушного трактов.
Жидкостный тракт системы включает: рубашку 6 (рис. 16.1) ох-
лаждения блока цилиндров, термостат 3, радиатор 1, жидкостный
насос 7, расширительный бачок 4 и трубопроводы. Воздушный
тракт системы состоит из радиатора 7, вентилятора 8 и направ-
ляющих элементов тракта.

Закрытая система сообща-
ется с атмосферой при боль-
шой разности давлений с по-
мощью специальных клапа-
нов. Такая система позволя-
ет поднять давление в сис-
теме и температуру кипения
охлаждающей жидкости и,
тем самым, повысить рабо-
чую температуру жидкости,
что дает возможность умень-
шить габариты радиатора.

Регулирование температу-
ры охлаждающей жидкости
осуществляется изменением
массового расхода горячего и
холодного теплоносителей,
циркулирующих в жидко-
стном и воздушном трактах системы. В жидкостном тракте роль
регуляторов выполняют жидкостный насос и термостат. Послед-
ний организует циркуляцию охлаждающей жидкости по «боль-
шому» кругу через радиатор (наиболее интенсивное охлаждение),
по «малому» кругу через обводной трубопровод 9, минуя радиа-
тор, или частично по одному и другому кругу в зависимости от
степени открытия регулирующего элемента.

Расход охлаждающего воздуха зависит от скорости движения
транспортного средства и, следовательно, частоты вращения ко-
ленчатого вала, а также от скорости воздуха, создаваемой вен-
тилятором. Варьирование расхода воздуха при приводе вентиля-
тора от коленчатого вала осуществляется с помощью гидравли-
ческой или электромагнитной муфты, изменяющей частоту его
вращения. Все большее применение находят системы с автоном-
ным электрическим приводом вентилятора и позиционным ре-
гулированием его производительности. Изменять расход воздуха
также можно варьированием аэродинамического сопротивления
воздушного тракта с помощью жалюзи, установленных перед ра-
диатором.

В качестве охлаждающей жидкости используют тосол — раствор
этилентликоля в воде с добавлением присадок. В отличие от воды,
он обеспечивает надежную работу двигателя при низких темпера-
турах и не вызывает разрушения системы.

1 2 3 4 5 6 Рис. 16.1. Схема системы охлаждения: 1 — радиатор, 2 — паровоздушная трубка; J — термостат; 4 — расширительный ба- чок; 5 ~ пробка расширительного бачка; 6—рубашка охлаждения блока цилиндров, 7—насос; 8— вентилятор; 9— обводной трубопровод

Увеличить теплопередачу в системе можно повышением тем-
пературного перепада между теплоносителями, увеличением ско-
рости движения теплоносителей, совершенствованием конструк-
ции радиатора в целях создания больших теплорассеивающих по-
верхностей или усиления турбулизации теплоносителей.

Воздух Воздух Воздух Воздух

ш uu ш

да*

Жидкость Рис. 16.2. Решетки охлаждения трубчато-пластинчатых радиаторов (а — принципиальная схема; б — рядное расположение трубок; в — шахматное расположение; г — шахматное расположение под утлом к воздушному потоку; д — охлаждающая пластина с отогнутыми просечками) и труб- чато-ленточных радиаторов (е — принципиальная схема; ж — охлажда- ющая лента)

Скорость воздуха перед фронтом радиатора автомобиля, со-
здаваемая вентилятором, составляет 6... 18 м/с, а при движении
автомобиля увеличивается в зависимости от его скорости. Ско-
рость охлаждающей жидкости в радиаторе — 0,4...0,7 м/с.

Однако следует учитывать, что при повышении рассматривае-
мых скоростей и турбулизации гидравлические потери и затраты
на привод вентилятора и жидкостного насоса растут пропорцио-
нально квадрату скорости.

Радиатор является теплообменником, объединяющим два кон-
тура системы охлаждения. В автотракторных двигателях в основ-
ном применяют трубчато-пластинчатые и трубчато-ленточные
решетки радиаторов.

При изготовлении радиаторов для прохода охлаждающей жид-
кости применяют шовные или цельнотянутые трубки из латунной
ленты толщиной до 0,15 мм.

Втрубчато-пластинчатыхрадиаторахошшщющт трубки рас-
полагают по отношению к потоку воздуха в ряд, в шахматном
порядке или в шахматном порядке под углом (рис. 16.2, а...г). Пла-
стины оребрения выполняют плоскими или волнистыми. В целях
интенсификации теплоотдачи на них могут быть выполнены спе-
циальные турбулизаторы в виде отогнутых просечек, которые об-
разуют узкие и короткие воздушные каналы, расположенные под
углом к потоку воздуха (рис. 16.2, д).

В трубчато-ленточныхрадиаторах (рис. 16.2, ё) охлаждающие
трубки располагают в ряд. Ленту для решетки изготовляют из
меди толщиной 0,05...0,1 мм. В целях интенсификации теплоот-
дачи создают турбулизацию воздушного потока путем выполне-
ния на ленте фигурных выштамповок или отогнутых просечек
(рис. 16.2, ж).

В современных двигателях достаточно широко используют ра-
диаторы из алюминиевого сплава, которые дешевле и легче. Од-
нако их тепловые свойства и надежность несколько хуже.

Вентилятор обеспечивает требуемый расход воздуха для съема
теплоты. Наиболее распространены одноступенчатые осевые вен-
тиляторы с числом лопастей от четырех до восьми. Вентилятор
подбирают по согласованию его характеристики с характеристи-
кой воздушного тракта автомобиля. Рабочее колесо осевого венти-
лятора устанавливают в направляющих кожухах.

Лопасти вентилятора изготовляют литыми или клепаными. Ло-
пасти клепаных вентиляторов штампуют из листовой стали. Они
просты в изготовлении, но имеют невысокий КПД. Литые венти-
ляторы изготовляют из синтетических материалов с профилиро-
ванными лопастями. Они имеют существенно больший КПД. Для
уменьшения шума лопасти устанавливают на ступице с перемен-
ным шагом.

Жидкостный насос подает жидкость в рубашку охлаждения. Наи-
более распространены одноколесные центробежные насосы (рис. 16.3),
имеющие 4... 8 спиральных или радиальных лопаток.

Для получения более равномерного распределения потоков ох-
лаждающей жидкости по рядам цилиндров V-образного двигателя
иногда предусматривают два отвода из улитки насоса.

Привод насоса осуществляется от коленчатого вала ремнями
или зубчатыми шкивами из металлокерамики. Мощность, затра-
чиваемая на привод насоса, составляет 0,5... 1 % от номинальной
мощности двигателя. Герметичность подшипника насоса обеспе-
чивает уплотнитель, состоящий из корпуса, резиновой уплотни-
тельной манжеты, разжимной пружины и неподвижного графи-
тового кольца, которое постоянно прижимается пружиной к вра-
щающемуся торцу крыльчатки.

Расширительный бачок стабилизирует уровень жидкости в ру-
башке охлаждения, обеспечивает прием расширяющейся жидко-
сти и отделение воздуха, газов и пара из охлаждающей жидкости.
Пробка расширительного бачка разъединяет закрытую систему ох-
лаждения с атмосферой. В ней встроены воздушный и паровой

\

16 14 13 12 11 10

Рис. 16.3. Жидкостный насос:

/ — ступица вентилятора; 2— вентилятор; 3 — болт; 4— кольцо; 5 — пружинная
шайба; 6 — дистанционная втулка; 7 — стопорный винт; 8 — прокладка; 9 —
приемный патрубок; 10 — корпус; 11 — крыльчатка; 12 — вал; 13 — уплотни-
тель; 14— крышка; 15— шариковый двухрядный подшипник; 16— шкив; Л —
полость насоса; Б — приемное отверстие шланга отопителя; В — контрольное

отверстие

клапаны, которые служат для стабилизации давления в системе
охлаждения. Паровой клапан открывается при избыточном давле-
нии паров жидкости 0,045...0,05 МПа и выпускает часть их в ат-
мосферу. Воздушный клапан открывается при падении давления в
системе относительно атмосферного примерно на 0,01 МПа и
впускает в нее дополнительный воздух.