Файл: Корниенко А.Г. Конструктивные схемы автомобилей, тракторов и принцип действия их агрегатов и механизмов лекция.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.04.2024
Просмотров: 42
Скачиваний: 0
- 92 -
Плавающие маслоприемники снабжены поплавком, шарнирно соединен ным с заборной трубкой, подводящей масло к насосу (двигатели ГАЗ, ЗИЛ-157К). При такой конструкции маслоприемника обеспечивается забор масла с постоянной глубины, на которой плавает поплавок маслоприемника.
Для охлаждения масла в системе служит масляный радиатор. Охлаж дение необходимо потому, что смазочные свойства масла и его ста бильность во многом зависят от температуры масла в двигателе. Нор мальной считается температура масла 80-90°С, при которой вязкость масла находится в пределах, обеспечивающих ее стабильность и мини мальные потери на трение.
Существует два типа радиаторов: водо-масляные, воздушно-масля ные.
В водо-масляном радиаторе масло охлаждается потоком воды из системы охлаждения. Такие радиаторы позволяют лучше прогревать масло при запуске двигателя, их можно удобнее расположить непо средственно на двигателе, они имеют малые габариты и вес.
Однако такие радиаторы сложны и недостаточно надежны, так как возможно проникновение воды в систему смазки и масла в систему охлаждения.
Наибольшее распространение получили воздушно-масляные радиато ры (двигатели ЗИЛ, ГАЗ, ЯМЗ), которые устанавливаются перед водяным радиатором и представляют собой трубчато-пластинчатые однорядные радиаторы, охлаждаемые потоком воздуха, создаваемым вентилятором системы охлаждения двигателя.
При работе двигателя в картер через различные неплотности про рываются из цилиндров газы, содержащие пары воды, топливо, сернис тый, уг.^кислый и угарный газы.
Прорыв газов вызывает перегрев масла, его разжижение и осмодение. Кроме того, в картере повышается давление газов, что приводит к выдавливанию масла через уплотнения.
Для удаления газов и паров воды и топлива, прорвавшихся в кар тер, а также для охлаждения масла на современных двигателях приме няется вентиляция картера (естественная или принудительная).
Естественная вентиляция предусматривает сообщение картера с ат мосферой через сапун, принудительная - отсос газов из картера в атмосферу или в цилиндры двигателя.
- 93 -
При принудительной вентиляции в атмосферу (двигатели ЯМЗ) от сос газов происходит за счет перепада давлений в картере и у об реза вентиляционной трубки, опущенной вниз за пределы двигателя.
Принудительная вентиляция с отсосом газов в цилиндры двигателя (ГАЗ, ЗИЛ) применяется на карбюраторных двигателях, так как это позволяет сэкономить до Ъ% топлива, содержащегося в картерных га зах.
Вентиляция картера двигателя ЗИЛ-375 принудительная. Отсос картерных газов осуществляется во впускной трубопровод двигателя через специальный клапан, установленный на впускном трубопроводе. Из клапана газы отсасываются по специальной трубке в центральную часть впускного трубопровода.
Перед клапаном на выходе из внутреннего пространства двигате ля картерные газы проходят через специальный уловитель, в котором отсасывающие газы очищаются от частиц масла.
Вентиляция картера двигателя 3M3-53 открытая, вытяжная. Воздух поступает через сетчатый фильтр и отсасывается через патрубок с косым срезом в атмосферу за счет разряжения в патрубке при движе нии автомобиля.
12. СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ И ПОДОГРЕВА
Во время осуществления рабочего процесса в двигателях внутрен него сгорания ряд деталей двигателя периодически соприкасается с продуктами сгорания топлива (газами), температура которых дости гает 1700-2500°С. Часть теплоты газов передается деталям двигате ля, вследствие чего температура их возрастает. Для обеспечения нормальной работы двигателя его детали, соприкасающиеся с горя чими газами, необходимо охлаждать, так как при нагревавии этих деталей (поршней, цилиндров, клапанов и др.) до высокой темпера туры произойдет снижение мощности двигателя вследствие недостаточ ного наполнения цилиндров рабочей смесью (воздухом), самовоспла менения топлива или детонации (в карбюраторных двигателях), а также усиленный износ, заедание и поломка деталей из-за нарушения эксплуатационных зазоров, ухудшения условий смазки и снижения ме ханических качеств материалов.
-94 -
Всовременных двигателях внутреннего сгорания необходимо отво дить в атмосферу 25-35% тепла от сгораемого топлива. Это вынуж денные потери тепловой энергии. Величина этих потерь зависит от типа двигателя, его конструкции и способа охлаждения. Однако и чрезмерное охлаждение приводит к потере полезной теплоты, кроме того, топливо плохо испаряется, трудно воспламеняется, медленно горит, вследствие чего мощность двигателя снижается. Переохлаж дение двигателя приводит к тому, что пары топлива конденсируются на деталях двигателя, смывают с них масло и, стекая в картер, раз жижают масло, ухудшая его смазочные свойства.
Для обеспечения необходимого температурного режима двигателя
применяются специальные устройства, объединенные в систему охлаж дения, которая автоматически поддерживает температуру деталей дви гателя в допустимых пределах.
Система охлаждения должна: обеспечивать отвод от двигателя ко личества тепла, определенного тепловым балансом, наивыгоднейшую степень охлаждения при работе двигателя на любом режиме, иметь определенный запас охлаждающей способности, чтобы не допустить перегрева двигателя при работе его в особо тяжелых условиях.
Эксплуатационный тепловой режим двигателя лежит в пределах температур охлаждающей воды, выходящей из головки блока цилинд ров, для карбюраторных двигателей 80-90°С, для дизельных 75-85°С.
Вавтотракторных двигателях применяются воздушная и жидкостная (водяная) системы охлаждения.
Ввоздушной системе охлаждения отвод тепла от двигателя осу ществляется потоком воздуха, создаваемого или вентилятором, или в результате движения автотранспортного средства, на котором уста новлен двигатель.
Для увеличения поверхности охлаждения на наиболее нагретых де талях двигателя (цилиндры и головки цилиндров) предусматриваются охлаждающие ребра.
Вследствие малой теплоемкости воздуха требуется создание более мощного воздушного потока и, следовательно, расхода мощности дви гателя (до 10-13%), чем на привод водяного насоса и вентилятора в жидкостных системах охлаждения.
- 95 -
Воздушная система охлаждения проста по устройству и эксплуата ции: отпадает необходимость в охлаждающей жидкости, несколько улуч шается тепловой баланс двигателя, уменьшаются вес и габариты дви гателя.
В жидкостной системе охлаждения отвод тепла от деталей двига теля осуществляется обычно водой, которая имеет коэффициент теп лопередачи в 20 раз больший, чем у воздуха. Жидкостная система охлаждения в зависимости от способа циркуляции охлаждающей жид кости может быть гермосифонной и принудительной. В термосифонной циркуляция жидкости осуществляется только за счет конвекции (вследствие разности удельного веса холодной и горячей жидкости), в принудительной - за счет центробежного жидкостного насоса. В настоящее время термосифонную систему охлаждения имеют только пусковые двигатели (типа ПД-Юм, П-46), а на всех современных автотракторных двигателях применяется система жидкостного охлаж дения с принудительной циркуляцией, которая обеспечивает наиболее полное удовлетворение требований, предъявляемых к системам охлаж дения. Однако и такого типа система имеет свои недостатки: затруд
нен прогрев двигателя; интенсивность циркуляции воды и потока возду ха, создаваемого вентилятором, а значит и интенсивность охлаждения двигателя зависят от числа оборотов двигателя.
Это потребовало создания ряда приспособлений и устройств, пред назначенных для регулирования интенсивности охлаждения и ускоре ния прогрева двигателя (термостаты, жалюзи, рефлекторы и др.).
Современные автотракторные двигатели имеют закрытые системы охлаждения, т.е. несообщающиеся непосредственно с атмосферой, по этому при работе в двигателе поддерживается избыточное давление 0,2-0,4 кГ/см2, что обеспечивает повышение температуры кипения воды до 108-Ш°С.
В закрытой системе охлаждения испарение воды, а значит и рас ход ее, отложение накипи уменьшаются, в связи с чем повышается долговечность системы охлаждения и двигателя в целом.
Усиленное охлаждение наиболее, нагретых деталей дьигателя про изводится путем подачи холодной жидкости в первую очередь к наибо лее горячим частям и деталям при помощи распределительных труб, каналов, насадки, отражателей.
- 96 -
Правильно выполненная и отрегулированная система охлаждения должна обеспечивать нагрев воды в полости рубашки в пределах 90-95°С, а разность температур горячей и охлажденной жидкостей не должна превышать Ю°С. Ббльший перепад температур жидкости нежелателен, так как это вызывает переохлаждение нижней части цилиндров.
В современных автотракторных двигателях принудительная жид костная система охлаждения включает: рубашки охлаждения блока и головки блока цилиндров, радиатор, водяной насос с приводом, вен тилятор, термостат, жалюзи, патрубки, шланги и сливные краники.
Принцип действия заключается в том, что жидкость, заполняющая рубашки охлаждения, омывает стенки цилиндров и камер сгорания и отнимает от них теплоту. Нагретая жидкость охлаждается в радиато ре за счет передачи тепла потоку воздуха, проходящего через радиа тор.
Таким образом происходит непрерывная передача тепла от двига теля в атмосферу через жидкий теплоноситель.
Автотракторные радиаторы изготавливаются из латуни или томпака, обладающих высокой теплопроводностью при достаточной прочности.
В настоящее время ведется разработка конструкции алюминиевых
радиаторов, имеющих |
значительно меньший |
вес, чем латунные. |
Изготовленная и проходившая испытания |
опытная партия алюмини |
евых радиаторов НАМИ НК-120 разборной конструкции для автомобилей типа ЗИЛ-164 подтвердила возможность создания алюминиевого радиа тора, обладающего практически равной с медно-латунными радиатора ми или даже несколько большей теплоотдачей при существенной эко номии дефицитных цветных металлов. Экономия цветных металлов на 1000 радиаторов автомобиля типа ЗИЛ-164 составит: меди - свыше Ют, олова - 0,5 т, свинца - свыше I т, цинка - свыше 3 т. Вместо этого потребуется алюминия 8,4 т и технической резины 0,45 т. Сердцевины радиаторов выполняются трубчато-пластинчатые, пластинчатые и труб чато-ленточные .
Трубчато-пластинчатые радиаторы (двигателей ГАЗ-51, ЯМЗ-204) состоят из плоских овальных трубок и пластин, надетых на трубки, которые увеличивают поверхность охлаждения и повышают жесткость и - прочность всего радиатора.
- 97
Пластинчатые радиаторы (двигатель "Москвич") выполняются из гофрированных пластинчатых трубок, спаенных между собой. Эти ради аторы обладают высокими тепловыми показателями по сравнению с труб чато-пластинчатыми, однако имеют недостаточную прочность и дороги в изготовлении из-за большого расхода (до 20% от веса радиатора) припоя.
Трубчато-ленточные радиаторы (двигатель ЗИЛ) выполняются из трех-четырех рядов трубок, между которыми впаяны специально гофри рованные ленты. Эти радиаторы по тепловым показателям и техноло гичности их изготовления лучше трубчато-пластинчатых.
Наибольшее применение для охлаждения автотракторных двигате лей получили радиаторы трубчато-пластинчатые с овальными трубками, обеспечивающими достаточно тонкое деление потока воды на отдельные струйки и обладающие хорошей теплоотдачей.
Причем эти радиаторы меньше подвержены разрушению при замерза нии в них воды, так как они способны значительно деформироваться без образования трещин.
Для поддержания необходимого давления в системе охлаждения проб ка радиатора имеет два клапана (паровой и воздушный), давление от крытия которых зависит от усилия пружин. Паровой клапан открывает ся при избыточном давлении в радиаторе 0,2-0,4 кГ/см2 . Воздушный клапан открывается при разрежении в радиаторе 0,01-0,12 кГ/см2 и пропускает внутрь радиатора атмосферный воздух, благодаря чему предохраняется радиатор от разрушения.
Для создания в системе охлаждения принудительной циркуляции охлаждающей жидкости применяются центробежные насосы, а для охлаж дения радиатора потоком воздуха - многолопастные осевые вентиля торы. У большинства автотракторных двигателей насос и вентилятор объединены и имеют общий привод, благодаря чему упрощается конст рукция привода и снижаются вес и габариты двигателя.
На современных автотракторных двигателях, имеющих принудитель ную жидкостную систему, для поддержания теплового режима в опре деленных выгодных пределах применяются устройства, рех'улирующль интенсивность воздушного потока (.жалюзи, капоты, вентиляторы, диф фузоры и др.) и поддерживающие температуру охлаждающей жидкости в пределах, рекомендуемых для данного типа двигателя (термостаты).
- 98 -
Термостаты устанавливаются в системе охлаждения на пути движе ния жидкости из рубашки охлаждения в радиатор, поэтому когда кла пан термостата закрыт, то отключается радиатор и жидкость циркули рует по малому кругу, что способствует быстрому нагреву двигателя во время его пуска.
По типу рабочего органа, приводящего в действие клапан, термо статы подразделяются на биметаллические, жидкостные и с твердым наполнителем.
В биметаллических термостатах рабочим органом является спираль ная пружина из двух лент с различным коэффициентом линейного рас ширения .
Жидкостные термостаты имеют гофрированный цилиндр (сильфон), заполненный жидкостью с низкой температурой кипения (15%-ный вод ный раствор этилового спирта), которая при нагревании испаряется, и вследствие повышения давления сильфон удлиняется и открывает клапан. Циркуляция жидкости в системе охлаждения будет осуществ
ляться |
по большому кругу, т.е. через радиатор. |
|
|
Термостаты с твердым наполнителем (ЗИЛ-375) |
имеют сосуд, напол |
||
ненный |
активной массой |
состоящей из фракции |
цезерина (цезерин - |
нефтяной воск, который плавится с увеличением объема), перемешан ной с медным порошком и диафрагму, отделяющую активную массу от стержня привода заслонки. При нагревании активная масса в сосуде плавится, объем ее увеличивается, диафрагма прогибается и поднимает шток, который открывает заслонку, и жидкость из двигателя поступает
врадиатор.
Всовременных системах охлаждения клапаны термостатов начинают открываться при температуре в системе охлаждения 68-72°С и полно стью сокрываются при температуре 81-85°С.
На современных автотракторных двигателях для облегчения за пуска их при отрицательных температурах окружающего воздуха при меняются специальные пусковые подогреватели, обеспечивающие подо грев охлаждающей жидкости и масла в двигателе до температуры, при которой осуществляется надежный запуск двигателя.
Пусковой подогреватель представляет собой небольшой жаротруб ный котел, включенный с помощью трубопроводов в систему охлажде ния двигателя. Жидкость в котле нагревается или паяльной лампой
- 99 -
(ГАЗ-51) или специальной форсункой (ЯМЗ), в которую топливо пода ется насосом из топливного бачка. Газы, выходящие из котла, на правляются под нижнюю часть картера двигателя и нагревают в нем масло. Для увеличения интенсивности горения пусковые подогрева тели снабжаются центробежными вентиляторами, а для воспламенения топлива - свечами накаливания (подогреватель П-ЮО).
Пусковой подогреватель двигателя 3M3-53, устанавливаемый на автомобиле ГАЗ-66, состоит из котла, топливного бачка, электро магнитного клапана, электровентилятора, пульта управления и трубо проводов, воронки и направляющего патрубка для подвода горючих га зов к масляному картеру.
Котел постоянно включен в систему охлаждения двигателя. Перво начальное воспламенение смеси производится свечой накаливания. После того, как в камере установится устойчивое горение, свеча выключ<' тся и дальнейшее горение топлива происходит от ранее зажженно! пламени. В электромагнитном клапане установлена регулиро вочная игла, которая дозирует поступление топлива.
Пусковой подогреватель двигателя ЗИЛ-375 может подогревать двигатель, система охлаждения которого заполнена водой или анти фризом. Он устанавливается с правой стороны под капотом. Подогре ватель представляет собой неразборный котел, состоящий из камеры сгорания, жаровой трубы, газохода и двух соединенных между собой жидкостных рубашек (теплообменника). Котел постоянно включен в си стему охлаждения двигателя.
Топливо в камеру сгорания котла поступает из специального топ ливного бачка самотеком через регулятор подачи топлива, который состоит из поплавковой камеры с регулировочной иглой и электромаг нитного клапана.
Воздух в камеру сгорания подается вентилятором, установленным под капотом двигателя.
Первоначально воспламенение горючей смеси производится свечой накаливания, а в дальнейшем горение топлива происходит от ранее зажженного пламени. Горячие газы проходят по каровой трубе, отда ют часть тепла подогреваемой жидкости, залитой в котел, и проходят под картер двигателя, где используются для подогрева масла в кар тере.