методичка. Тракторы основные энергетические средства для выполнения механизированных работ в сельском хозяйстве
 Скачать 38.44 Mb.
|
Система охлаждения ДВС1 Цель занятия
2 Содержание работы
3 Оборудование и методические материалы
4. Порядок выполнения работы 4.1. Общая схема устройства и работы Система охлаждения служит для отвода теплоты от нагретых деталей и поддержания нормального температурного режима работы двигателя за счет искусственного охлаждения с помощью жидкости (жидкостное охлаждение) или окружающего воздуха 16 (воздушное охлаждение). Температура в цилиндрах работающею двигателя около 2000°С. Раскаленные газы в процессе работы нагревают стенки цилиндра, поршня и головки блока. Если двигатель не охлаждать, то масло, смазывающее внутреннюю поверхность цилиндров, сгорит, и результате чего повысится износ деталей, снизится их прочность, из-за расширения поршней может возникнуть их заклинивание и другие неисправности. Чрезмерный отвод теплоты от двигателя (переохлаждение) приводи г к снижению его мощности и экономичности вследствие ухудшения смесеобразования. При этом увеличиваются потери на трение, так как свойства масла ухудшаются. В рассматриваемых двигателях применяют жидкостную или воздушную систему охлаждения. Жидкостная система охлаждения. В эту систему (рисунок 9 а) входят водяная рубашка 6 охлаждения блока и головки цилиндров, радиатор 2, водяной насос 10 и вентилятор 3, а также вспомогательные устройства, водораспределительный канал 9, термостат 4, соединительные шланги, краники слива 7 и указатель температуры жидкости (термометр) 5. Охлаждающей жидкостью воды (или антифриз). При работе пускового двигателя до начала проворачивания коленчатого вала основного двигателя происходит термосифон-ная циркуляция воды. Под действием разности температур вода циркулирует, перемещаясь из водяной рубашки цилиндра пуско-вого двигателя в его головку, затем направляется в водяную ру-башку головки блока основного двигателя. Отдав теплоту головке блока цилиндров, вода по соединительному патрубку вновь поступает в рубашку цилиндра пускового двигателя. Но время работы основного двигателя принудительная циркуляция воды в системе охлаждения создается центробежным водяным насосом. Центробежный водяной насос 10 забирает воду из нижнего бака радиатора 2 и подает в водяную рубашку 6 дви-гателя, где она нагревается от стенок цилиндров. В холодном двигателе вода из водяной рубашки направляется термостатом к водяному насосу, минуя радиатор; в прогретом двигателе вода направляется в верхний бак радиатора. 17  Рисунок 9 - Схемы систем охлаждения: а - жидкостного; 6 - воздушного; 1 - шторка радиатора; 2 радиатор; 3 вентилятор; 4 - термостат; 5 - термометр; 6, 8 - водяные рубашки основного и пусковою двигателей; 7 сливной краник; 9 водораспределительный канал; 10- водяной насос; 11- направляющий аппарат вентилятора; 12- ротор вентилятора: 13 - воздухораспределительный кожух; 14-масляный радиатор; 15- охлаждающее ребро; 16 - щиток дефлектора; 17- цилиндр; 18- головка цилиндра; 19 - шкив привода вентилятора; А, Б малый и большой контуры циркуляции воды 18 Проходя из верхнего бака в нижний по многочисленным трубкам, вода охлаждается. Быстрому охлаждению воды способам пуст поток воздуха, создаваемый вентилятором и поступающий между трубками. Из нижнего бака радиатора вода нагнетается насосом в водяную рубашку двигателя. В результате высокой скорости движения разность температур воды, выходящей из рубашки охлаждения и входящей в нес, небольшая (4...7°С), что создает благоприятные условия для равномерного охлаждения двигателя. На основном двигателе применяют закрытую систему охлаждения. Она характеризуется тем, что радиатор герметично закрыт, и только при повышенном или пониженном давлении он сообщается с атмосферой. Это достигаемся установкой на радиаторе паровоздушного клапана. В закрытой системе охлаждения потеря жидкости уменьшается в результате испарения. В такой системе можно поддерживать более высокую температуру воды, что создает благоприятные условия для работы двигателя. Воздушная система охлаждения. В воздушной системе охлаждения теплота от нагретых деталей двигателя отводится в результате принудительного обдува воздухом цилиндров и их головок. Для этого служит осевой вентилятор, состоящий из ротора 12 (рисунок 9б) с большим числом лопастей и неподвижного направляющего аппарата 11. Вращаясь с большой частотой, ротор воздух под воздухораспределительный кожух 13. Оттуда он поступает направленно к охлаждающим ребрам 15 цилиндров и их головкам 18, забирает у них теплоту и выходит в атмосферу на противоположную сторону. Преимущества системы воздушного охлаждения перед системой жидкостного охлаждения: простота и удобство в эксплуатации; меньшая масса двигателя; быстрый прогрев в холодное время ода. К недостаткам относятся: большая тепловая напряженность отдельных деталей двигателя вследствие их неравномерного охлаждения; большой расход мощности двигателя на привод вентилятора. Вот почему двигатели с системой воздушного охлаждения устанавливают на ДВС малой мощности. 19 4.2. Устройство системы жидкостного охлаждения Радиатор. Для охлаждения воды, поступающей из водяной рубашки двигателя, служит радиатор. Он состоит из верхнего и нижнего баков, сердцевины и деталей крепления. Для лучшей проводимости теплоты баки и сердцевина изготовлены из латуни. В сердцевине разметен ряд гонких пластин, сквозь которые проходит множество припаянных к ним плоских вертикальных трубок. Вода, поступающая через сердцевину радиатора, разветвляется па большое число струек. При таком строении сердцевины вода интенсивно охлаждается благодаря увеличению площади соприкосновения со стенками трубок. Верхний и нижний баки соединены с рубашкой охлаждения двигателя посредством патрубков. В нижнем баке и блоке цилиндров размешен краник для слива воды из радиатора и блока. В систему охлаждения воду заливают через горловину верх-него бака, закрываемую крышкой 6 (рисунок 10). В этой системе предусмотрено двойное регулирование теплового режима двигателя: шторкой (или жалюзи) и термостатом. Шторка радиатора 14 представляет собой полотно, один конец которого закреплен на барабане, другой присоединен к нижней части радиатора. Шторку поднимают и опускают из кабины тросом. Иногда вместо шторки применяют жалюзи створчатого типа. Они состоят из набора пластин 15, которые шарнирно закреплены и планке. Водяной насос и вентилятор. Водяной насос центробежного типа объединен в одном блоке с вентилятором, который через уплотнительную прокладку прикреплен к площадке на передней стенке блок-картера. В корпусе 1 насоса (рисунок I 1) на шариковых подшипниках установлен валик 3. На ею переднем конце с помощью шпонки и гайки закреплен шкив 9. К его торцу привернута крестовина, на которой прикреплены лопасти вентилятора 13. При работе двигателя шкив получас! вращение от коленчатого вала через ремень 16. Лопасти, расположенные под углом к плоскости вращения, забирают воздух от радиатора, создавая разрежение внутри кожуха вентилятора. Благодаря этому холодный воздух проходит через сердцевину радиатора, отнимая у него теплоту. 20  Рисунок 10 - Схема системы жидкостного охлаждения дизеля Д-243 (трактор МТЗ-82): а - устройство; б - схема движения охлаждающей жидкости и воздуха в радиаторе; в - жалюзи радиатора; г сливной краник; 1 радиатор смазочной системы; 2 вентиля юр: 3 кожух вентилятора; 4 - трос; 5 радиатор; 6 - крышка заливной горловины; 7 термостат; 8 - водоотводящая груба пускового двигателя; 9- канал; 10 водораспределительный канал: 11 водяной насос; 12 патрубок; 13-ремень привода вентилятора; 14 шторка; 15 -пластина жалюзи. 21 Р  исунок 11: а - Устройство водяного насоса дизеля А-41(трактор ДТ-75М); б - привод вентилятора 1 - корпус; 2 крыльчатка; 3 - валик; 4 - масленка; 5 резиновый чехол; 6 пружина; 7 - шайба; 8 втулка; 9 - шкив; 10 -подшипник; 11 -сальники; 12 --крестовина; 13 - лопасть вентилятора; 14 - натяжной ролик; 15 - регулировочный болт; 16 - ремень; .4, Б — полости всасывания и нагнетания На заднем конце валика 3 жестко посажена крыльчатка водяного насоса 2, которая представляет собой диск с равномерно расположенными па нем криволинейными лопатками, направляющими воду через полость нагнетания Ь из нижнего бака радиатора в водяную рубашку двигателя. На заднем конце валика предусмотрено сальниковое уплотнение, которое не пропускает воду из водяной рубашки двигателя. В уплотнение входят текстолитовая уплотняющая шайба и резиновая манжета, которая прижимается пружиной к упорной втулке. Корпус насоса имеет патрубок, который соединяет полость всасывания водяного насоса А с нижним патрубком радиатора. Подшипники смазываются через масленку 4, ввернутую в корпус. Самоподжимные сальники 11 предотвращают утечку солидола из корпуса.... Термостат. Для автоматического регулирования температуры воды служит термостат. 22 На рисунке 12 изображен жидкостный термостат. Он изготовлен из латуни и включает в себя сильфон (гофрированный латунный цилиндр), заполненный раствором этилового спирта с эфиром, и закрепленные на нем основной и вспомогательный  Рисунок 12- Схема термостата: а - основной клапан открыт; б - основной клапан закрыт; в - стержень; 2- корпус; 3, 8 - основной и перепускной клапаны; 1- наполнитель; 5- вставка; 6 - пружины; 7- скоба; 9- цилиндр Главный недостаток жидкостных термостатов чувствительность к изменению давления в системе, что делает их работу нечеткой. У термостатов с твердым наполнением этот недостаток отсутствует. На двигателях применяют двухклапанные термостаты с передним наполнителем церезином (нефтяным воском). При температуре 7()...83°С церезин плавится и, расширяясь, перемещает клапан 3, который открывается. Охлаждающая жидкость начинает циркулировать через радиатор. При снижении температуры церезин затвердевает и уменьшается в объеме. Под действием возвратной пружины основной клапан 3 закрывается, перепускной клапан 8 открывает боковые отверстия. Так вода циркулирует по малому кругу, минуя радиатор. На некоторых двигателях не предусмотрена установка термостата в системе охлаждения. 23 Паровоздушныйклапан. С помощью лот клапана внутренняя полость радиатора сообщается с атмосферой. Он вмонтирован в крышку 6 (рисунок 13) заливной горловины радиатора. Клапан состоит из парового клапана 1 и размещенного внутри него воздушного клапана 4. Паровой клапан под действием пружины 2 плотно закрывает горловину радиатора. Клапан температура воды в радиаторе повышается до предельного значения (для данного двигателя), то под давлением паровой клапан открывается, и избыток пара выходит наружу. При охлаждении воды и конденсации пара в радиаторе создается разрежение. Открывается воздушный клапан, в радиатор попадает атмосферный воздух. Воздушный клапан закрывается под действием пружины 5, когда давление воздуха внутри радиатора уравновешивается с атмосферным.  Рисунок 13- Паровоздушный клапан: и паровой клапан открыт; б - воздушный клапан открыт; 1,4- паровой и воздушный клапаны; 2, 5 - пружины парового и воздушного клапанов; 3 - пароотводная трубка; 6 крышка заливной горловины радиатора Для контроля за температурой охлаждающей жидкости служат сигнальная лампа и дистанционный термометр. Лампа и указатель термометра помещены на щитке приборов, их датчики могут быть расположены в головке цилиндров, водоотводящей трубе, впускном трубопроводе или верхнем баке радиатора. 24 4.3 Устройство системы воздушною охлаждения Систему воздушного охлаждения двигателя применяют для отвода теплоты от цилиндров, их головок и масляного радиатора смазочной системы. Масляный радиатор расположен с правой стороны двигателя. В систему охлаждения входят ребра охлаждения цилиндров 12 (рисунок 14) и их головок 10, вентилятор, съемный кожух 9, дефлекторы и приборы контроля работы системы. Вентилятор состоит из рабочего колеса (ротора) 8 и неподвижного направляющего аппарата 7, отлитых из алюминиевого сплава. На роторе имеются восемь радиально расположенных лопаток, а на направляющем аппарате лопасти переменного сечения, равномерно размещенные по окружности. Ротор закреплен на одном валу б со шкивом 4, который приводится во вращение клиновидным ремнем 2 от шкива коленчатого вала. Вал 6 вращается на двух шариковых подшипниках одноразового смазывания, установленных в ступице направляющего аппарата. Последний прикреплен к кронштейну крышки распределительных шестерен. Вентилятор подает в систему охлаждения около 30 м3 воздуха за 1 мин. Этого количества воздуха достаточно для нормальной работы двигателя, когда температура окружающего воздуха -40°С. Чтобы в вентилятор не попадали посторонние предметы, на направляющий аппарат надевают быстросъемную защитную сетку 5. Воздух, нагнетаемый вентилятором, направляется кожухом в межреберное пространство цилиндров и головок. Тепловое состояние двигателя с воздушным охлаждением регулируют дроссельным диском, установленным под защитную сетку вентилятора 5 (на входе в вентилятор охлаждающего воздуха), а тюке включением и отключением масляного радиатора переключателем, расположенным па корпусе центрифуги. В холодное время года (при температуре + 5°С и ниже) масляный радиатор отключают от смазочной системы, диск крепят под защитную сетку вентилятора. При температуре окружающего воздуха выше + 5°С радиатор включают в смазочную систему двигателя, диск с вентилятора снимают. 25 Р  исунок 14 - Схема воздушною охлаждения дизеля Д-120(трактор Т-ЗОА-80): 1 - ведущий шкив вентилятора и генератора; 2 приводной ремень; 3 генератор; 4 ведомый шкив привода вентилятора; 5 - защитная сетка; 6 - вал вентилятора; 7 — направляющий аппарат вентилятора; 8 ротор вентилятора; 9 кожух; 10 - головка цилиндра; 11, 13, 14 задний (направляющий щиток), средний и передний дефлекторы; 12 - цилиндр 26 Показатель работы системы воздушного охлаждения температура масла в картере двигателя, контролируемая термометром, расположенным па щитке приборов. Там же находится красная лампа, которая загорается при обрыве ремня вентилятора. 4.4 Техническое обслуживание. Возможные неисправности Для достижения работоспособного состояния системы охлаждения необходимы: оптимальная температура охлаждающей жидкости (85...95"С) или оптимальная температура масла (55...100°С); хорошая теплопроводность стенок водяной рубашки и трубок радиатора; наличие регулируемого потока воды и воздуха. При снижении температуры охлаждающей жидкости на 30...40°С от оптимального значения расход топлива увеличивается на 5... 10 %. В результате длительной работы двигателя с перегревом охлаждающей жидкости нарушается смесеобразование, что приводит к повышенному износу трущихся деталей двигателя. Для обеспечения нормальной работы системы охлаждения необходимо выполнять следующие правила. В систему жидкостного охлаждения следует заливать чис-тую, желательно .мягкую воду. Признак мягкой воды - способность хорошо мылиться. К наиболее простым способам смягчения жесткой воды, взятой из колодцев, рек, родников, прудов и озер, относятся: предварительное кипячение; добавление соды или антинакипинов (например, 10...12мг тринатрийфосфата на I л воды). Заполняй, радиатор надо до уровня горловины верхнего бака. Во время работы нельзя допускать, чтобы уровень воды был ниже 8 см от верхней плоскости заливной горловины. Доливать воду в систему охлаждения перегретого двигателя нужно постепенно и обязательно при работающем двигателе. В зимнее время года в холодный двигатель нельзя заливать слишком горячую воду: от резкой смены температуры в головке цилиндров и блоке могут образоваться трещины. Зимой вода может замерзнуть в системе охлаждения двигателя, что приводит к образованию трещин на его деталях, поскольку при замерзании воды ее объем увеличивается. 27 Вследствие этого стенки блоков цилиндров, головки и трубок радиатора разрываются. Поэтому перед длительной стоянкой воду из системы охлаждения необходимо слить. Следует помнить, что у V-образных двигателей воду слива-юг через три краника (два на блоке цилиндров и один на радиаторе), у рядных - через два (из блока цилиндров и радиатора). В зимнее время в систему охлаждения желательно заливать антифриз. Самый распространенный из антифризов - Тосол А-40М. Он предназначен для круглогодичного использования в системе охлаждения в течение двух лет. При нагревании он расширяется больше, чем вода, поэтому в систему его не доливаю! примерно на 2 л. При понижении уровня антифриза в радиаторе необходимо добавлять воду, так как со временем она испаряется. Прежде чем заливать воду в радиатор, необходимо убедиться, что уровень антифриза понизился естественным путем. В случае утечки антифриза из радиатора через неплотности системы, необходимо устранить неисправности, и только потом добавлять воду. Следует помнить, что антифриз очень ядовит и при попадании к желудок и кишечник вызывает отравление. Запрещается переливать жидкость без резиновых перчаток, засасывать ртом в шланг, курить и принимать пишу во время работы с антифризом. При ежесменном техническом обслуживании (ЕТО) проверяют уровень воды в радиаторе. Открывая крышку заливной горловины радиатора, перегретого двигателя, следует оберегать лицо и руки от ожогов горячей водой и парами, которые могут 'вырваться из горловины. Сильная утечка воды из сливного отверстия в корпусе водяного насоса свидетельствует о том, что детали уплотнительного устройства насоса износились и их следует заменить. При ТО-1 смазывают подшипники водяного насоса. Для этого необходимо очистить масленку от пыли и нагнетать в нее солидол шприцем (три - четыре впрыскивания). Затем проверяют натяжение ремня вентилятора. Нормальным натяжением ремня вентилятора считают такое, при котором от нажатия на среднюю часть ремня с усилием 20 Н образуется прогиб в 12 мм. 28 Натяжение ремня вентилятора регулируют перемещением генератора пли специальным натяжением роликом. Следует иметь в виду, что при чрезмерном натяжении ремня вентилятора возникает преждевременный износ подшипников ремня. Слабое натяжение приводит к перегреву двигателя, что в свою очередь вызывает повышенный износ ремня. При ТО-3 систему охлаждения необходимо промыть специальным раствором. Для удаления накипи из двигателей с чугунной головкой используют раствор каустической соды (100 г соды и 15г керосина на 1 л воды). Сняв термостат, заполняют систему охлаждения раствором и прогревают двигатель. По истечении 10 ч двигатель снова запускают и, прогрев его на малой частоте вращения коленчатого вала около 15 мин, останавливают. Отсоединив нижний шланг, раствор сливают, систему охлаждения промывают чистой водой для удаления шлама. В двигателях с воздушным охлаждением нужно очистить защитную сетку вентиля юра и межреберное пространство цилиндров и головок. При сезонном техническом обслуживании (СТО) проверяю! работу термостата и термометра. Термостат вынимают из корпуса и опускают в посуду с горячей водой. При температуре 70°С отверстие основного клапана термостата начинает открываться, при температуре 85°С открывается полностью. Показания дистанционного термометра сравнивают с показателями жидкостного термометра, опущенного в заливную горловину радиатора. 4.5 Контрольные вопросы
3. Какие устройства контролируют и регулируют тепловой режима ДВС'?
29
|