Системы охлаждения дизеля тракторов

Система охлаждения предназначена для обеспечения оптималь-ного теплового состояния двигателя при различных режимах его ра-боты.

Основными требованиями, предъявляемыми к этой системе, яв-ляются:

быстрый прогрев двигателя до заданной температуры рабочего тела системы охлаждения или деталей после пуска, а в холодное вре-мя года -и в предпусковой период;
автоматическое поддержание оптимального теплового режима двигателя на всех скоростных и нагрузочных режимах его работы и в диапазоне температур окружающего воздуха от -50 до + 45 °С;
минимальные затраты энергии на привод агрегатов системы;
малый вес и габариты;
низкая шумность работы агрегатов;
высокая эксплуатационная надёжность;
удобство, простота и малая трудоёмкость технического обслу-живания и ремонта.

При сгорании топливовоздушной смеси выделяется значитель-ное количество теплоты. Если принудительно не охлаждать стенки камер сгорания и цилиндров, то их температура достигнет недопус-тимо высоких значений, вызывающих их термическое разрушение.

Ухудшается смазка деталей из-за снижения вязкости масла и ус-коренного срабатывания присадок, происходит его выгорание, возни-кают задиры и натиры трущихся поверхностей, возрастает количест-во высокотемпературных отложений и нагара на деталях, что являет-ся причиной их повышенного изнашивания и закоксовывания порш-невых колец.

Интенсивный подогрев воздуха, поступающего в цилиндры, от

горячих поверхностей двигателя ухудшает его массовое наполнение, что ведет к падению мощности и снижению топливной экономично-сти. Увеличение температуры свежего заряда обусловливает повыше-ние максимальных температур рабочего цикла во время процесса сго-рания и рост количества оксидов азота в отработавших газах. Повы-шенное выгорание масла со стенок цилиндра увеличивает дымность отработавших газов дизеля.

Интенсивность нагрева деталей зависит от режима работы дви-гателя. На малых скоростных и нагрузочных режимах температуры деталей и масла могут, наоборот, оказаться недостаточными для его нормальной работы. Переохлаждение двигателя так же вредно, как и перегрев. Низкотемпературный режим эксплуатации сопровождается ростом механических потерь в двигателе из-за повышения вязкости масла. Замедляется испарение капель впрыскиваемого топлива, след-ствием чего является ухудшение мощностных и экономических пока-зателей дизеля. Увеличивается износ его деталей в результате недос-таточной подачи масла повышенной вязкости к трущимся поверхно-стям. Интенсифицируются процессы электрохимической коррозии от конденсации на стенках цилиндров агрессивных продуктов сгорания топлива. Происходит повышенное окисление и загрязнение масла с образованием низкотемпературных отложений (шлама) на деталях. В отработавших газах двигателя повышается содержание углеводоро-дов несгоревшего топлива и высокотоксичных альдегидных соедине-ний.

В зависимости от вида рабочего тела, осуществляющего тепло-отвод от головок и цилиндров, системы охлаждения тракторных ди-зелей делятся на системы жидкостного и воздушного охлаждения.

Система жидкостного охлаждения. Устройство этой системы определяется способом циркуляции охлаждающей жидкости. На тракторных дизелях обычно применяют замкнутые системы с прину-дительной циркуляцией жидкости, у которых теплота отводится во внешнюю среду несменяемым рабочим телом, а циркуляция его в системе через рубашку охлаждения и теплообменное устройство -ра-диатор осуществляется насосом.

Типичная схема жидкостной системы охлаждения четырехци-линдрового рядного двигателя представлена на рис. 2.70. Охлажден-ная потоком воздуха в решетке 4 радиатора жидкость через нижний бачок подается насосом 12 в рубашку 16 охлаждения цилиндров через специальный распределительный трубопровод 17, выполненный в ви-де вставленной в блок трубы или отлитого в нем канала. Из трубо-провода жидкость равномерно распределяется по цилиндрам, охлаж-дает их и через отверстая в прокладке газового стыка поступает в ру-

башку 15 охлаждения головки. Такая схема последовательно-па-раллельной раздачи жидкости нашла наибольшее распространение.

Для интенсификации охлаждения наиболее горячих зон головки (гнезда топливных форсунок, выпускной канал, днище головки) в ее рубашке охлаждения создают направленные потоки жидкости с по-мощью специальных сверлений 4 (см. рис. 2.7), вставных трубок (пистолетов), литых козырьков.

Рис. 2.70. Система жидкостного охлаждения двигателя

В V-образных двигателях жидкость нагнетается одновременно в рубашки охлаждения правого и левого ряда цилиндров.

Из головок цилиндров охлаждающая жидкость направляется в сборный коллектор 14 (см. рис. 2.70). В рассматриваемой схеме орга-низован индивидуальный выход жидкости из каждой головки. Это несколько усложняет конструкцию, но позволяет лучше организовать охлаждение наиболее теплонапряженных мест в головках.

Находят применение системы охлаждения, в которых в головке блока имеется одно выходное отверстие (линия 4, рис. 2.71).

В конце сборного коллектора 14 (см. рис. 2.70) устанавливается термостат 8, который является устройством, ограничивающим, вплоть до полного прекращения, циркуляцию жидкости через радиатор. При пуске холодного двигателя (или при работе непрогретого, когда тем-

пература жидкости на выходе из головок ниже 75...80 °С) основной клапан термостата 8 перекрывает канал подвода жидкости к верхнему бачку 6 радиатора, а перепускной клапан открывает обводной канал 10 для подвода жидкости к водяному насосу. При этом создается ма-лый круг циркуляции охлаждающей жидкости через рубашки охлаж-дения цилиндров 16 и головок 15, термостат 8 и водяной насос 12 по-мимо радиатора. Это способствует ускорению прогрева двигателя и предупреждает переохлаждение цилиндров и головок на режимах ма-лых нагрузок.

Рис. 2.71. Система жидкостного охлаждения двигателя с дренажно-компенсационным контуром

При полностью прогретом двигателе основной клапан термоста-та 8 открывает канал подвода жидкости к верхнему бачку 6 радиато-ра, а перепускной клапан закрывается и циркуляция охлаждающей жидкости происходит уже по большому (основному) кругу, т. е. через радиатор.

К системе охлаждения двигателя может быть подключен водо-масляный теплообменник 19, отопитель кабины трактора, предпуско-вой подогреватель и другие агрегаты.

Контроль за тепловым состоянием двигателя осуществляется с помощью указателя, находящегося на панели приборов в кабине трактора. Датчик 9 указателя устанавливается в сборном коллекторе 14.

Система охлаждения оснащена сливными кранами 18, которые расположены в низших ее точках.

В качестве охлаждающих жидкостей используют воду или низ-козамерзающие жидкости -антифризы.

Применяемые на современных тракторных дизелях системы ох-лаждения являются закрытыми, т. е. их сообщение с атмосферой происходит через специальные предохранительные клапаны при оп-ределенном давлении или разрежении в системе. В ней с помощью парового клапана поддерживается избыточное давление 0,05…0,09 МПа, вследствие чего температура кипения воды повышается до 110…119 оС и поэтому вероятность закипания ее при тяжелых усло-виях работы двигателя уменьшается. Воздушный клапан срабатывает при разрежении не выше 0,008 МПа и пропускает в систему воздух в случаях, когда при остывании двигателя в системе возникает повы-шенное разрежение. Оба клапана располагаются чаще всего в пробке 7 наливной горловины радиатора.

При использовании в качестве охлаждающей жидкости анти-фризов, одним из недостатков которых является большой коэффици-ент их объемного расширения, систему оборудуют расширительным бачком 13, обеспечивающим постоянное ее заполнение жидкостью. При повышении температуры жидкости она расширяется и перетека-ет в бачок 13, а при понижении -возвращается из него обратно в сис-тему. Это исключает систематическое поступление в нее через воз-душный клапан свежих порций воздуха, который вызывает коррозию радиатора и аэрацию жидкости.

Поддержание заданного теплового состояния двигателя помимо термостата, ограничивающего циркуляцию охлаждающей жидкости через радиатор, обеспечивают также изменением количества воздуха, просасываемого через него вентилятором 3. Это достигается поворо-том жалюзей 5, закрывающих решетку радиатора, или за счет изме-нения производительности вентилятора. Привод вентилятора чаще всего выполняют с помощью клиноременной передачи от шкива на носке коленчатого вала.

Для обеспечения эффективности работы вентилятора его часто размещают в направляющем кожухе 2, который изхготовляют из лис-товой стали или пластмассы.

Бескавитационная работа насоса 12 зависит от параметров, ха-рактеризующих физическое состояние охлаждающей жидкости: дав-ления (разрежения) на входе в насос, содержания воздуха или паро-воздушных образований, ее температуры.

Рассмотренная система недостаточно обеспечивает антикавита-ционные качества насоса и эффективную деаэрацию жидкости. В на-

стоящее время широкое распространение получила схема циркуляции жидкости с дренажно-компенсационным контуром (рис. 2.71). Благо-даря компенсационному трубопроводу 3 на входе в насос 1 поддер-живается, по сравнению с другими схемами, более высокое избыточ-ное давление, практически равное давлению открытия воздушного клапана в пробке 6 расширительного бачка 7. При использовании этой схемы помимо компенсации потерь давления во входной линии насоса решается вопрос удаления паровоздушной смеси из жидкости за счёт её циркуляции через дренажные трубопроводы 5 и 8. Расши-рительный (дренажно-компенсационный) бачок в этой схеме располо-жен автономно или встроен в верхний бачок радиатора 2.

Преимущества жидкостной системы охлаждения перед систе-мой воздушного охлаждения заключаются в следующем.

Охлаждающие жидкости, обладая высокой теплоемкостью, теп-лопроводностью и малой вязкостью, т. е. являясь хорошими тепло-носителями, позволяют осуществить более интенсивное и равномер-ное охлаждение деталей, образующих камеру сгорания, снизить их теплонапряженность. Высокую степень форсирования дизеля за счет турбонаддува можно реализовать только при жидкостном охлажде-нии, обеспечивающем к тому же более высокую жёсткость корпуса дизеля за счёт его блок-картерной схемы (см. рис. 2.7).

Благодаря своим конструктивным особенностям (двойным стен-кам рубашек охлаждения и находящейся в ней жидкости, являющихся шумопоглощающим экраном) эти двигатели излучают в окружающую среду меньше шума, источниками которого являются процессы сго-рания и выпуска, вибрации гильз, возникающие при ударах о них поршней в процессе перекладок и т.п. Следует отметить также мень-шую шумность работы вентилятора, а также отсутствие “дребезжания” в сочленениях тонкостенных кожухов (дефлекторов), направляющих поток воздуха на оребрения цилиндров и их головок.

К неоспоримым преимуществам этой системы следует отнести более широкие возможности использования и утилизации теплоты: для подогрева воздуха, поступающего в цилиндры дизелей на режи-мах малых нагрузок и частот вращения коленчатого вала; для отопле-ния кабины трактора; для ускоренного нагрева масла в жидкостно-масляных теплообменниках после пуска холодного дизеля. Жидкость системы используется также для охлаждения наддувочного воздуха в теплобменниках типа воздух -жидкость, пускового двигателя, масла в радиаторах гидромеханических коробок передач с гидрозамедлите-лями.

К числу основных недостатков дизелей с жидкостной системой охлаждения относятся:

увеличенная масса за счет двойных стенок рубашки охлаждения цилиндров, находящейся в ней жидкости и массы радиатора;

большая длина моторной установки;

большее время прогрева двигателя после холодного пуска и вы-ход его из строя при потере герметичности системы и утечке охлаж-дающей жидкости или попадании ее в картерное масло.

Если в качестве охлаждающей жидкости используется вода, то возможно ее замерзание при низких температурах окружающей сре-ды, а в засушливых районах существенно усложняет эксплуатацию двигателя ее дефицит. Применение всесезонных незамерзающих ох-лаждающих жидкостей удорожает эксплуатацию трактора за счет их стоимости.

Вода и растворенные в ней соли, кроме того, вызывают корро-зию металлов, образование слоя отложений ее продуктов и накипи на охлаждаемых и теплопередающих поверхностях системы охлажде-ния. Эти отложения во много раз снижают теплоотдачу от охлаждае-мых деталей, вызывают их местный перегрев, увеличивают гидравли-ческое сопротивление системы, уменьшают циркуляцию жидкости. Эти недостатки существенно ослабляются при использовании инги-биторов коррозии -добавлении в воду 0,5…1,0% калиевого, натрие-вого или литиевого хромпика.

Всесезонные низкозамерзающие жидкости -антифризы и тосо-лы на основе водных растворов этиленгликоля -в отличие от воды при замерзании не расширяются и не образуют твердой сплошной массы. Образуется рыхлая масса кристаллов воды в среде этиленгли-коля, которая не приводит к размораживанию двигателя. Антифризы марок 40 и 65 (числа указывают температуру их замерзания) не в полной мере отвечают современным требованиям по антикоррозион-ным свойствам, агрессивности к резине и другим.

Новые антифризы -тосолы А40 (с 1985 г. А40-М) и А-65, со-держащие соответственно 53 и 66% (по объему) этиленгликоля с ан-типенными и антикоррозионными присадками, в значительной степе-ни лишены этих недостатков, как и новая охлаждающая жидкость "Лена-40", меньше корродирующая чугунные и алюминиевые детали. В то же время, теплоемкость антифризов ниже, чем у воды, что не-сколько снижает эффективность систем охлаждения и приводит к увеличению температуры деталей. Поэтому системы, рассчитанные на всесезонное использование антифризов, имеют большие произво-дительности водяных насосов и поверхности теплоотдачи радиаторов. Антифризы и тосолы крайне ядовиты. Обращение с ними требу-

ет повышенной осторожности.

Как указывалось, антифризы имеют и больший коэффициент

объемного расширения, что требует включения в систему охлаждения расширительных бачков.

Ниже рассмотрены основные элементы и узлы систем жидкост-ного охлаждения.

Н а с о с ы с и с т е м ы ж и д к о с т н о г о о х л а ж д е н и я. Циркуляция охлаждающей жидкости в системах охлаждения трак-торных дизелей осуществляется в большинстве случаев насосами центробежного типа. Эти насосы отличаются простотой конструкции, небольшими габаритами и обеспечивают достаточную производи-тельность при сравнительно больших зазорах между крыльчаткой и корпусом. Это не препятствует циркуляции жидкости в системе за счет естественной конвекции при неподвижной крыльчатке, что бла-гоприятно сказывается на выравнивании теплового состояния двига-теля после его остановки. Центробежные насосы обеспечивают напор жидкости 0,04…0,10 МПа.

Типичная конструкция центробежного насоса системы жидко-стного охлаждения представлена на рис. 2.72,а. В корпусе 8 насоса в двух шарикоподшипниках 6 и 18 вращается вал 7. На конец вала, вы-полненный с лыской, напрессована и закреплена болтом крыльчатка

Корпус насоса крепится болтами к передней стенке блока цилинд-ров. Охлаждающая жидкость подводится к крыльчатке 9 через по-лость а в корпусе насоса и через спиральный отводящий канал б на-правляется в рубашку охлаждения блока.

Корпус 8 и крыльчатку 9 насосов отливают из чугуна или алю-миниевого сплава. Часто крыльчатку изготовляют из пластмассы на стальной или чугунной ступице. В насосах системы жидкостного ох-лаждения двигателей обычно применяют полузакрытые крыльчатки (с одним диском).

Подшипники 6 и 18 смазывают пластичным смазочным мате-риалом через масленку 5. Для предотвращения его вытекания с внеш-ней стороны подшипников установлены сальники 17 и 19. В совре-менных насосах в подшипники закладывают смазочный материал на весь срок их службы, который во внутренней полости подшипников удерживается стальными шайбами, вмонтированными в наружные обоймы подшипников. Иногда в насосах устанавливают подшипники без внутренней обоймы. В этом случае роль обоймы выполняет валик насоса с кольцевыми проточками для качения шариков.

Насос приводится во вращение ременной передачей от коленча-того вала через шкив 4. На одном валу с насосом часто располагается вентилятор 3. При этом передний подшипник насоса подвержен дей-ствию большей нагрузки и поэтому имеет увеличенный размер. Шкив 4 и вентилятор 3 крепятся к ступице 1, установленной на валу 7 с по-

мощью шпонки.

Рис. 2.72. Центробежный насос системы жидкостного охлаждения двигателя и универсальный самоподжимной сальник

Для предотвращения утечек жидкости из насоса вал уплотнен резиновой манжетой 12, на которую для плотного прилегания к валу надета малая латунная обойма 10. Торцовое уплотнение корпуса на-соса обеспечивается прографиченной текстолитовой шайбой 13, вра-щающейся вместе с крыльчаткой 9. Вращение осуществляется за счёт выступа на шайбе, входящего в прорезь на крыльчатке. Прижатие шайбы к тщательно обработанному торцу втулки 14, запрессованной в корпус насоса и резиновой манжеты к шайбе, обеспечивается пру-жиной через латунную обойму 11. Уплотнительный узел собирается с крыльчаткой и запирается пружинным кольцом 15 до установки в

корпус, что облегчает сборку насоса.

Для предохранения подшипников вала от случайно просо-чившейся через уплотнение охлаждающей жидкости в корпусе насоса предусмотрено специальное сливное отверстие 16.

Недостатком рассмотренной конструкции самоподжимного сальника является низкая его надежность ввиду износа текстолитовой шайбы и ее деформаций в результате набухания краев. Значительное повышение надежности сальника достигается применением уплотни-тельных шайб из графитосвинцовой композиции, обладающих в 2-3 раза большей износостойкостью, чем текстолитовые, и не изменяю-щих своих свойств в течение длительного периода работы.

Более современная конструкция универсального самоподжим-ного сальника представлена на рис. 2.72,б. В корпус 1 насоса устанав-лен корпус 2 сальника, внутри которого в обойме 6 установлены уп-лотнительная шайба 4, резиновая манжета 3 и пружина 8. Один конец пружины прижимает уплотнительную резиновую манжету к корпусу сальника, а другой -манжету и уплотнительную шайбу к шлифован-ному торцу крыльчатки 5. Между резиновой манжетой и пружиной располагаются латунные обоймы 7.

В е н т и л я т о р ы являются обязательными агрегатами систем охлаждения, обеспечивающими охлаждение рабочей жидкости за счёт прокачки воздуха через решетки радиаторов. В тракторных дизе-лях преимущественное распространение получили одноступенчатые вентиляторы осевого типа с количеством лопастей от четырех до восьми. Увеличение числа лопастей свыше этого количества нецеле-сообразно, так как производительность вентиляторов увеличивается крайне незначительно. Вентиляторы двигателей с жидкостным охла-ждением являются низконапорными, создаваемое ими давление не превышает 0,5…0,6 кПа.

Вентиляторы изготовляют со штампованными из листовой ста-ли лопастями 3, приклепанными к крестовине 2 (см. рис. 2.72,а и 2.73,а), или целиком отлитые из алюминиевых сплавов (рис. 2.73,б). Вентиляторы с литыми профильными лопастями эффективнее штам-пованных, но последние технологичнее их, дешевле и благодаря это-му получили наибольшее распространение. Штампованным лопастям придают выпуклую форму. Широко используются в настоящее время вентиляторы из пластмасс, в частности, четырехлопастные вентиля-торы с Х-образным расположением лопастей, оси которых образуют углы 70 и 110°. Это снижает вибрацию лопастей и уменьшает общий уровень шума. Угол наклона лопастей в существующих конструкциях составляет примерно 35...40о.

Привод вентиляторов осуществляется обычно от коленчатого

вала двигателя. В большинстве случаев крыльчатку вентилятора уста-навливают на ступицу шкива вала водяного насоса, центрируют по ее точно обработанному пояску и крепят к ней болтами вместе со шки-вом насоса (см. рис. 2.72). При такой компоновке вентилятор и насос имеют общий к л и н о р е м е н н ы й п р и в о д, выполняющий при этом роль устройства, разгружающего детали от динамических нагру-зок.

Рис. 2.73. Вентиляторы жид-костной системы охлаждения: а -штампованный стальной; б -литой алюминиевый; в -пласт-массовый с приводом от элек-тродвигателя; 1 -радиатор; 2 -кожух; 3 -направляющий аппа-рат; 4 -вентилятор

Недостатками кли-ноременного привода яв-ляются его низкая долго-вечность, необходимость регулярного контроля на-тяжения ремня и потери мощности на его дефор-мацию.

Ш е с т е р е н н ы й п р и в о д в е н т и л я-

т о р а применяют относительно редко, так как вследствие его боль-шого момента инерции возникает опасность поломки лопастей и де-талей привода при резком изменении частоты вращения дизеля. Для предотвращения поломок в конструкции привода предусматривают фрикционные или упругие предохранительные элементы.

Производительность вентилятора и потребляемая им мощность зависят от частоты его вращения и угла наклона лопастей. Это дает возможность предусмотреть в приводе вентилятора устройства, обес-печивающие автоматическое регулирование теплового состояния двигателя и снижение затрат мощности на привод вентилятора за счет изменения этих параметров.

В конструкциях привода вентилятора используются электромаг-нитные, фрикционные и гидравлические муфты с автоматами отклю-чения. Однако опыт эксплуатации тракторных дизелей показал, что за счет отключения вентилятора можно снизить эксплуатационный рас-ход топлива примерно на 2…3%. Большая экономия топлива достига-ется при бесступенчатом регулировании частоты вращения вентиля-

тора. При этом обеспечивается и более постоянный оптимальный те-пловой режим двигателя.

В качестве привода вентилятора с регулируемой частотой вра-щения находят все большее применение в я з к о с т н ы е м у ф т ы, передающие крутящий момент за счет трения вязких жидкостей о ра-бочие поверхности ведущего и ведомого дисков. В качестве рабочей жидкости в этих муфтах используется силиконовое масло, обладаю-щее большой и малоизменяющейся в широком диапазоне температур вязкостью.

Конструкция вязкостной муфты представлена на рис. 2.74. Внутри корпуса 2 с крышкой 1 вращается ведущий диск 7, жестко связанный с валом 4, который заканчивается фланцем и болтами кре-пится к ступице шкива, приводимого во вращение клиноременной пе-редачей от коленчатого вала двигателя. Корпус 2 с закрепленным на нем вентилятором 6 установлен на подшипнике 3 и выполняет функ-ции ведомого звена муфты. Начало работы и частота вращения вен-тилятора определяются уровнем заполнения рабочей полости Б сили-коновым маслом, поступление которого в нее из резервной полости А, находящейся в крышке 1, через отверстия 13 в разделительном диске регулируется пластинчатым клапаном 9. Последний может поворачи-ваться на некоторый угол относительно разделительного диска, пере-крывая или открывая отверстия 13. Поворот клапана осуществляется через валик 12 терморегулятором 11, представляющим собой биме-таллическую спираль, помещенную в поток воздуха, выходящего из радиатора.

Для увеличения сил вязкостного трения рабочая полость муфты выполнена с цилиндрическими лабиринтами, расположенными с обе-их сторон ведущего диска. В цилиндрических лабиринтах ведущего диска с двух сторон прорезаны радиальные канавки для быстрого по-ступления жидкости во все лабиринты при включении муфты.

Удаление жидкости, из рабочей полости Б в резервную А осу-ществляется за счет действия центробежных сил через тупиковый кольцевой паз с осевым отверстием Г.

При непрогретом двигателе пластинчатый клапан 9 перекрывает отверстия 13 в разделительном диске и рабочая жидкость через от-верстие Г перетекает из рабочей полости Б в резервную А, вентилятор отключается. По мере прогрева двигателя биметаллическая спираль поворачивает клапан 9, открывая отверстия 13, и масло в большей или меньшей мере заполняет полость Б, обеспечивая передачу крутя-щего момента от ведущего диска на корпус муфты за счет трения вяз-кой жидкости. При этом происходит непрерывная циркуляция жидко-сти из рабочей полости в резервную камеру, в которой осуществля-

ется охлаждение жидкости вследствие теплоотвода оребренной крышкой 1.

Рис. 2.74. Вязкостная муфта бесступенчатого изменения частоты вращения вентилятора

Для предотвращения подтекания масла из муфты между корпу-сом 2 и крышкой 1 устанавливается прокладка 8.

В случае поломки муфты вентилятор может быть заблокирован с ведущим валом 4 с помощью пластин 5.

Широко используются на современных двигателях и г и д р о-м у ф т ы (гидродинамические муфты) п е р е м е н н о г о н а п о л-н е н и я, передающие крутящей момент за счет циркулирующей в них жидкости.

Конструкция гидромуфты представлена на рис. 2.75,а. Ступица 1 вентилятора установлена на шлицах ведомого вала 22, частота вра-щения которого зависит от количества масла, поступающего в гидро-муфту через золотниковый клапан, управляемый термодатчиком с

Рис. 2.75. Гидромуфта и клапан бессту-пенчатого изменения частоты вращения вентилятора

твердым наполнителем. Ведомый вал 22 жестко связан с турбинным колесом 14 и вращается в подшипниках 8 и 20. Насосное колесо 18 с кожухом 7 приводится во вращение полым валом 2 с расположенным на нем шкивом 4 с помощью клиноременной передачи от коленчатого

вала двигателя. Вал 2 и насосное колесо 18 с кожухом 7 вращаются в подшипниках 9 и 19, установленных в корпусе 6 и крышке 5.

Масло из системы смазки двигателя поступает к гидромуфте че-рез каналы, расположенные в крышке 11 корпуса. Далее к рабочей полости гидромуфты масло подводится через сверления 12, 13 и 15 соответственно в уплотнителе 10, кожухе 7 и турбинном колесе 14. Поступая на лопатки насосного колеса 18 масло, получая кинетиче-скую энергию, поступает на лопатки турбинного колеса 14 и приво-дит его во вращение, а вместе с ним и вентилятор. Затем масло воз-вращается на лопатки насосного колеса 18, образуя замкнутый круг циркуляции жидкости. В зависимости от заполнения объема рабочей полости гидромуфты частота вращения вентилятора изменяется от 0 до 95…97% частоты вращения приводного шкива.

Слив масла из рабочей полости гидромуфты идет через зазоры между насосным и турбинным колесами, а затем -через отверстия 16 в кожухе муфты и отверстия в полом валу 2 в картер двигателя через сливной патрубок 17. Утечка масла из гидромуфты предотвращается манжетами 3 и 21.

Конструкция золотникового клапана, управляющего подачей масла в гидромуфту, представлена на рис. 2.75,б. Клапан смонтирован в корпусе 1 и установлен на патрубке, подводящем охлаждающую жидкость в рубашку охлаждения. При повышении температуры жид-кости до 85…90 °С шток 12 термодатчика перемещает шарик 10 кла-пана 11 и сообщает между собой каналы подвода масла из магистрали системы смазки и подвода масла к гидромуфте. Вентилятор включа-ется. При понижении температуры охлаждающей жидкости шарик 10 под действием пружины 3 перекрывает отверстие в клапане и отклю-чает вентилятор.

Конструкция клапана предусматривает автоматическое и ручное управление работой вентилятора. Тягой 5 с помощью вилки 4 рычаг 6 пробки 9 может быть установлен в трех положениях, обозначенных метками на корпусе. Положение А соответствует автоматическому режиму работы вентилятора, при котором клапан работает как описа-но выше.

При положении О происходит перекрытие канала подачи масла к клапану и вентилятор отключается независимо от температуры ох-лаждающей жидкости. Положение П соответствует постоянной рабо-те вентилятора. Фиксация выбранных положений рычага осуществля-ется шариком 8, входящим в углубления на крышке 7. Утечку масла из клапана предотвращают уплотнительные кольца 2.

Достоинствами вязкостных и гидродинамических муфт являют-ся бесшумность работы, плавное трогание и разгон вентилятора, что

примерно на 20% увеличивает срок службы ременного привода, сни-жение уровня его шума при уменьшении частоты вращения на час-тичных режимах.

На двигателях малого рабочего объема все чаще используют ав-тономный привод вентилятора от электродвигателя (рис. 2.73,в). Та-кой привод позволяет обеспечить как плавное, так и дискретное регу-лирование частоты вращения и производительности вентилятора. Применение электропривода позволяет упростить компоновку двига-теля в моторном отсеке.

Радиатор является теплообменным устройством, передающим через свои стенки теплоту от охлаждающей жидкости потоку воздуха, просасываемого вентилятором.

Радиатор (рис. 2.70) состоит из верхнего 6 и нижнего 1 бачков, соединённых между собой трубками 4, образующими его охлаждаю-щую решетку. Верхний бачок 6 имеет наливную горловину 7 с проб-кой 2 (см. рис. 2.76), где расположены два клапана: паровой 5 и воз-душный 10.

Паровой клапан, нагруженный пружиной 4 и уплотненный ре-зиновой прокладкой 6, открывается для выпуска пара из системы, ес-ли его давление превысит заданные пределы (рис. 2.76,а). Воздушный клапан, нагруженный слабой пружиной 9 и уплотненный прокладкой 8, пропускает в радиатор атмосферный воздух, когда при остывании двигателя в системе возникает повышенное разрежение (рис. 2.76,б). Пробка смонтирована на стойке 1 и прижимается к горловине пла-стинчатой пружинной 3.

Рис. 2.76. Пробка наливной горловины радиатора:

а -при открытом паровом клапане; б -при открытом воздушном клапане

В наливную горловину впаяна пароотводящая трубка 11, соеди-ненная с атмосферой при использовании в качестве охлаждающей жидкости воды или с расширительным бачком при использовании ан-тифризов.

В зависимости от конструкции охлаждающей решетки радиато-ры различают на трубчато-пластинчатые, трубчато-ленточные, пла-стинчатые и сотовые. В тракторных дизелях наибольшее распростра-нение получили трубчато-пластинчатые радиаторы (рис. 2.77,а), со-стоящие из нескольких рядов трубок 1, проходящих сквозь пакет на-бранных с зазором поперечных пластин 2, увеличивающих теплоот-вод. Для уменьшения гидравлического сопротивления решетки ра-диатора и повышения теплоотвода трубки делают плоскоовальной формы.

В часто используемых трубчато-ленточных радиаторах, в кото-рых плоскоовальные трубки устанавливают в ряд, а между ними про-кладывают гофрированную ленту (рис. 2.77,б). Конструкция радиато-ра получается более жесткой и технологичной, что позволяет исполь-зовать для оребрения более тонкую ленту.

Рис. 4.77. Радиаторы системы охлаждения:

а -трубчато-пластинчатый; б -

трубчато-ленточный

Для повышения теплоотдачи от решеток радиаторов за счет турбулизации потока воздуха пластины и ленты могут иметь отогну-тые просечки или выдавки.

Основные детали радиаторов раньше изготавливали из латуни и соединяли пайкой. В настоящее время для решеток радиаторов стали применять более дешевый алюминий. Бачки в этом случае изготов-ляют из пластмассы. Сборка производится механически: трубки раз-вальцовывают в пакете пластин и резиновых прокладках донышек ба-ков.

Термостат 8 (см. рис. 2.70) служит для регулирования цирку-

ляции охлаждающей жидкости через радиатор системы охлаждения, предупреждая переохлаждение двигателя на малых скоростных и на-грузочных режимах и ускоряя его прогрев после холодного пуска.

В зависимости от вида рабочего тела, осуществляющего авто-матическое перемещение клапанов термостата при изменении темпе-ратуры охлаждающей жидкости, термостаты делятся на жидкостные (сильфонные) и с твердым наполнителем.

Термостат с твердым наполнителем (рис. 2.78) состоит из кап-сулы 9, заполненной активной массой -кристаллическим воском с медными опилками -церезином, обладающим большим объемным расширением при нагревании. Капсула закрыта резиновым буфером -мембраной 5, соединенной со штоком 4. Шток 4 упирается концом в регулировочный винт 3, расположенный в верхней рамке 2 термоста-та, кольцо которой образует седло 6 для основного клапана 7.

Рис. 2.78. Термостат с твердым наполнителем

Клапан 7 вместе с капсулой 9 поджаты пружиной 8, которая вторым концом упирается в нижнюю рамку 1. Через направляющее отверстие 10 в нижней рамке проходит конец капсулы, на котором за-креплен перепускной клапан 11, зафиксированный упругим кольцом 12 и пождимаемый пружиной 13. Седло 14 перепускного клапана об-разовано в корпусе двигателя.

При расширении церезина шток 4, упирающийся в регулиро-

вочный винт 3, отжимает всю капсулу вместе с основным клапаном 7 и открывает проход жидкости к радиатору. Одновременно нижний конец капсулы перекрывает перепускным клапаном 11 циркуляцию жидкости по малому кругу.

Достоинством термостатов с твердым наполнителем является их способность развивать большие усилия для перемещения рабочих ор-ганов и высокая надежность. Поэтому они нашли самое широкое рас-пространение на современных двигателях, практически полностью вытеснив термостаты с жидкими наполнителями.

Жалюзи представляют из себя набор вертикальных или горизон-тальных пластин -створок из оцинкованного железа, объединенных общей рамкой. Шарнирное устройство обеспечивает их одновре-менный поворот вокруг своих осей. Управление створками жалюзи осуществляется вручную из кабины трактора или термостатом.

Система воздушного охлаждения. В этой системе теплота от цилиндров двигателя и их головок отводится воздухом, который в ка-честве рабочего тела обладает гораздо худшими теплофизическими свойствами, чем жидкость.

Эффективность теплоотвода в охлаждающую среду от стенок тем больше, чем меньше вязкость и чем выше плотность, теплопро-водность и теплоемкость этой среды. Плотность воздуха в 800 раз меньше, чем у воды, теплопроводность в 24 раза, а теплоемкость в 4 раза. При принятых в системах охлаждения скоростях движения жид-кости (2…3 м/с) и воздуха (50 м/с) коэффициенты теплоотдачи у них отличаются в 13…15 раз. Поэтому для обеспечения допустимого уровня температур цилиндров и головок двигателей воздушного ох-лаждения примерно во столько же раз должна быть увеличена пло-щадь их теплоотдающих ребристых поверхностей.

Особенностью воздушного охлаждения деталей является силь-ная зависимость коэффициента теплоотдачи от скорости движения воздуха в межреберных каналах. При снижении скорости воздуха ко-эффициент теплоотдачи может уменьшиться в 10…15 раз. Это обу-словливает необходимость тщательной организации потоков воздуха, равномерного распределения их по цилиндрам с помощью направ-ляющих и распределительных дефлекторов. Кроме того, для обеспе-чения необходимой скорости воздуха в межреберных каналах, обла-дающих большим гидравлическим сопротивлением, требуется доста-точный перепад давлений на входе и выходе. Этот перепад давлений создается вентилятором системы. Как правило, применяются осевые вентиляторы с клиноременным приводом, которые на рядных двига-телях располагают спереди или сбоку (рис. 2.79,а), а на V-образных -в развале цилиндров (рис. 2.79,б).

Применяют две схемы подачи охлаждающего воздуха: с нагне-тающим вентилятором и с просасывающим. Нагнетающий вентиля-тор работает в потоке холодного и, следовательно, более плотного воздуха, обладает большей подачей и требует меньших энергозатрат на свой привод. Просасывающий вентилятор менее экономичен, но зато обеспечивает более равномерное охлаждение цилиндров без сложных направляющих и распределительных дефлекторов. Кроме того, иногда внутри вентилятора по условиям компоновки размещают генератор электросети трактора. При применении просасывающего вентилятора генератор работает в менее благоприятных температур-ных условиях.

Рис. 2.79. Схемы воздушных трактов и размещения вентиляторов в двигателях воздушного охлаждения:

а -рядных; б -V-образных

Для поддержания опти-мального теплового со-стояния двигателя при различных режимах его работы или температуре окружающей среды ин-тенсивность охлаждения цилиндров и их головок регулируют путем из-менения расхода возду-ха через систему, т. е. производительности ве-нтилятора.

С целью снижения затраты мощности на его привод, составляю-щей 4,5…8,0% номи-нальной мощности ди-зеля, регулирование расхода воздуха наибо-лее часто осуществляют путем изменения часто-ты вращения вентиля-тора с помощью гидро-муфт.

Схема современной системы воздушного охлаждения с автома-тическим регулированием представлена на рис. 2.80,а.

Воздух, проходя через заборную сетку 1 и направляющий аппа-рат 3, нагнетается вентилятором 6 в направляющий кожух 11, где он охлаждает масляный радиатор 12. Далее системой дефлекторов 10, представляющих собой различного вида кожухи, рассекатели, отра-

жатели, воздух направляется в межреберные каналы головок и ци-линдров и осуществляет их равномерное охлаждение.

а)

б)

Рис. 2.80. Система воздушного охлаждения двигателя с автоматическим регулированием:

а -схема; б -клапан управления гидромуфтой привода вентилятора с термодатчиком

Привод вентилятора производится от шкива 4 коленчатого вала

клиноременной передачей через гидромуфту 2 переменного наполне-ния. Заполнение гидромуфты маслом, поступающим к ней из системы смазки двигателя через трубопроводы 9 и 5, регулируется золотнико-вым клапаном 8 с термодатчиком 7, установленным в головке цилин-дра.

Конструкции клапана и термодатчика представлены на рис. 2.80,б. Термодатчик -баллон 1 с сильфонным уплотнением, запол-ненный жидкостью (ксилолом) с большим коэффициентом объемного расширения, ввертывается в головку цилиндра и фиксируется контр-гайкой 2. При нагревании головки цилиндра жидкость в термобаллоне 1 расширяется и перемещает шток, ввернутый во втулку-золотник 3. При движении золотника открывается окно для пропуска потока мас-ла к гидромуфте.

При средней загрузке тракторного дизеля гидромуфта позволяет поддерживать его оптимальное тепловое состояние (температура кар-терного масла от 85 до 120 °С) и снизить удельный расход топлива на Регулирование частоты вращения вентилятора может осущест-вляться в зависимости не только от температурного состояния де-талей (головок цилиндров), но и от температуры выпускных газов,

которая определяется режимом работы двигателя.

Вентиляторы двигателей с воздушным охлаждением по конст-рукции отличаются от вентиляторов двигателей с жидкостным охла-ждением. Это отличие вытекает из различия их аэродинамических ха-рактеристик. Необходимость получения высокого напора обус-ловливает применение большего количества лопастей и высоких ок-ружных скоростей рабочего колеса, что приводит к необходимости повышения частоты его вращения.

Их в большинстве случаев снабжают направляющим аппаратом, лопасти которого, как и лопасти рабочего колеса, делают профилиро-ванными и отливают из легкого металла в кокиль.

На рис. 2.81 представлен осевой вентилятор. Крыльчатка 7 вен-тилятора 1 втягивает воздух через направляющий аппарат 6 и подает его в направляющий кожух 11 (см. рис. 2.80). Ротор установлен на оси 4 (см. рис. 2.81) в двух шарикоподшипниках, закрепленных в расточ-ке направляющего аппарата вместе с ротором и шкивом привода 5 стяжным болтом 3. Ступица ротора зажата между буртиками упорных шайб 2. За счёт трения, возникающего от затяжки болтом, вращение передается от шкива к ротору вентилятора. Такая конструкция приво-да устраняет его перегрузки при резком изменении частоты враще-ния.

При вращении ротора 1, заключенный между лопатками его крыльчатки 7 воздух нагнетается под кожух вентилятора, создавая

определенное давление. В то же время, между лопатками направляю-щего аппарата создается разрежение и туда засасываются новые пор-ции воздуха. Протекая между лопатками направляющего аппарата воздух приобретает необходимое направление при входе на лопатки ротора и захватывается ими. Благодаря этому уменьшаются аэроди-намические потери, увеличиваются производительность и КПД вен-тилятора.

Рис. 2.81. Вентилятор системы воздушного охлаждения двигателя

Основными достоинствами системы воздушного охлаждения являются простота и надежность в эксплуатации, более быстрый про-грев двигателя до рабочей темпера-туры и, как правило, лучшие габа-ритные и массовые показателя дви-гателя.
Система смазывания выполня-ет следующие основные функции:

-обеспечивает на всех режи-мах работы двигателя, независимо от внешних условий эксплуатации, работоспособность узлов трения пу-тем подачи необходимого количест-ва масла под оптимальным дав-

лением к трущимся поверхностям, предотвращая появление сухого или граничного трения, задиров и натиров деталей;
- уменьшает силы трения и износ трущихся пар;
- удаляет с поверхностей трения продукты износа и коррозии, а также абразивные частицы, поступившие в двигатель из-за нека-чественной очистки воздуха, топлива и масла и оставшиеся в нем по-сле его изготовления (литейная земля, металлическая стружка), за-держивает их в системе фильтрации масла, предотвращая повторное попадание в двигатель;
- удаляет с поверхностей деталей и агрегатов продукты терми-ческого разложения, окисления и полимеризации составляющих ком-понентов масла и продукты неполного сгорания топлива (нагар, шлам, зольные отложения), задерживает их в системе фильтрации;
- охлаждает узлы трения и детали двигателя, включая часто принудительное охлаждение маслом наиболее теплонапряженных де-
  
  талей -поршней, головок цилиндров и др., т. е. играет роль внутрен-ней системы охлаждения;
- защищает детали двигателя от коррозии;
- осуществляет подвод масла к устройствам, где оно использует-ся в качестве рабочего тела (гидромуфтам системы охлаждения и т. п.);
- обеспечивает уплотнение зазоров в сопряжениях деталей, в первую очередь деталей цилиндропоршневой группы.
  
  Система смазывания должна отвечать следующим основным требованиям и обеспечивать:
- заданную длительность работы двигателя без останова для за-правки маслом;
- длительную работу масла и малый его расход;
- надежную защиту масла от попадания в него воды, топлива и других загрязняющих примесей;
- поддержание в допустимых пределах рабочих температур мас-

ла.

Кроме того, система смазывания должна иметь малую трудоем-

кость технического обслуживания, быть приспособленной к быстро-му обнаружению и устранению неисправностей. Степень автоматиза-ции системы смазывания должна соответствовать общему уровню ав-томатизации двигателя.

По способу хранения масла системы смазывания классифици-руют на системы с сухим и мокрым картером.

В с и с т е м а х с с у х и м к а р т е р о м (рис. 2.82) необхо-димый запас масла находится в специальных циркуляционных баках

2. Поддон 5 картера является только сборником масла, стекающего по каналам 4, из которого оно откачивается в бак 2 масляным насосом 6 или дополнительной секцией насоса 3. Его нагнетающая секция пода-ет масло через фильтр 8 в магистраль 7. Производительность откачи-вающего насоса всегда больше производительности нагнетающего примерно в 1,2-1,5 раза, так как в приемные каналы масло поступает вспененным, перемешанным с картерными газами и воздухом, удале-ние которых затем осуществляется через сапун 1 в циркуляционном баке.

Эти системы более дороги и громоздки и используются на дви-гателях тракторов, претерпевающих в эксплуатации значительные на-клоны, вследствие которых возможно всасывание насосом 6 вместе с маслом картерных газов и попадание их в магистраль 7, а из нее -в зазоры между трущимися деталями.

На большинстве тракторных двигателей применяют циркуляци-онные к о м б и н и р о в а н н ы е с и с т е м ы с м а з ы в а н и я с

м о к р ы м к а р т е р о м, как более простые и имеющие меньшие габаритные размеры и массу.

Рис. 2.82. Система смазывания двигателя с сухим картером

Схема такой системы представлена на рис. 2.83. Масло находит-ся в поддоне 13 картера, его уровень контролируется щупом 9. В под-доне имеется пробка для слива отработавшего масла, в которой ино-гда помещают магнит, улавливающий металлические частицы -про-дукты износа. Из картера масло через маслоприемник поступает к двум секциям 17 и 18 масляного насоса. На нагнетающих ветвях сек-ций установлены редукционные клапаны 14 и 16, ограничивающие давление масла в магистралях системы. Секция 17 насоса имеет меньшую производительность и прокачивает масло только через цен-тробежный фильтр 4 и радиатор 15, в котором происходит его охлаж-дение.

Включение в работу радиатора производится краном 3. Перепу-скной клапан 2, установленный в корпусе центробежного фильтра, обеспечивает подачу масла в радиатор, минуя фильтр при его засоре-нии. При отключении радиатора масло сливается в поддон двигателя через сливной клапан 1.

Основная секция 18 насоса подает масло через полнопоточный фильтр 20, где оно очищается, в главную масляную магистраль 21. Чтобы обеспечить подачу хотя бы неочищенного масла в двигатель при засорении фильтра 20 или повышении его сопротивления вслед-ствие увеличения вязкости масла при холодном пуске двигателя уста-новлен перепускной клапан 22, открывающий проход маслу в глав-

ную магистраль в обход фильтрующего элемента.

Рис. 2.83. Циркуляционная комбинированная система смазывания двигателя

Из главной магистрали 21 масло через сверления в блоке цилин-дров поступает к коренным подшипникам коленчатого и распредели-тельного валов. К шатунным подшипникам коленчатого вала масло подается через сверления внутри вала от ближайшей коренной шейки. Масло, снимаемое со стенок цилиндра маслосъемным кольцом, отво-дится в поршень и смазывает опоры поршневого пальца в бобышках и подшипник верхней головки шатуна.

Через каналы в задней стенке блока цилиндров масло под дав-лением поступает к подшипникам компрессора 7 , а через каналы в

передней стенке -к подшипникам топливного насоса высокого давле-ния 8. Из главной магистрали предусмотрен отбор масла к гидро-муфте привода вентилятора 12 через кран включения 10 и золотнико-вый клапан управления с термодатчиком 11. Оттуда же масло подво-дится к подшипникам ротора турбокомпрессора для их смазки и ох-лаждения, после чего сливается в поддон дизеля. В ряде конструкций это масло предварительно очищается в дополнительном фильтре.

Через сверления в блоке, в головке цилиндров и стойках коро-мысел масло подводится к их пустотелым осям. Через радиальные сверления в осях масло поступает к подшипникам коромысел, а при совпадении отверстий в осях и коромыслах осуществляется пульси-рующая смазка верхних наконечников штанг. Через полые штанги масло поступает к нижним наконечникам и смазывает их. Остальные детали двигателя смазываются разбрызгиванием или самотеком. Дифференциалъный клапан 19, установленный в корпусе масляного насоса, автоматически регулирует подачу масла в зависимости от давления в главной масляной магистрали.

Давление масла в системе контролируется датчиком, который установлен в корпусе полнопоточного фильтра и регистрируется ука-зателем 5 на щитке приборов тракториста. Кроме того, на корпусе фильтра установлены также датчик аварийного падения давления масла в главной масляной магистрали и датчик срабатывания перепу-скного клапана полнопоточного фильтра, имеющие световые сигна-лизаторы в кабине.

По способу подачи масла к коренным и шатунным подшипни-кам коленчатого вала системы смазывания разделяют на системы с параллельной подачей, последовательной и комбинированной. Наи-большее распространение получил параллельный способ, при кото-ром масло из главной магистрали 7 (см. рис. 2.7) через сверления 9 в приливах перегородок 11 картера подается к каждому коренному подшипнику и далее, по сверлениям 6, 10 и 11 (см. рис. 2.30) в колен-чатом вале, поступает для смазывания каждого шатунного подшип-ника. Такой способ подвода масла обеспечивает примерно одинако-вые условия работы всех коренных и шатунных подшипников и рав-номерное их изнашивание.

При последовательном способе масло подводится к одному из коренных подшипников, а далее через сверления в коленчатом вале -ко всем коренным и шатунным подшипникам. Недостатком такого способа подвода является неравномерный износ подшипников, обу-словленный различными давлением и степенью очистки масла в цен-тробежных ловушках. В результате зазоры в коренных подшипниках могут быть различными, что приводит к дополнительным деформа-

циям коленчатого вала.

При комбинированном способе подвод масла к подшипникам осуществляется с двух концов коленчатого вала.

Системы смазывания включают в себя следующие основные аг-регаты и узлы.

Масляные насосы, применяемые в современных двигателях, бы-вают двух типов -с внешним зацеплением шестерен и с внутренним зацеплением шестерен или роторов.

Схема н а с о с а с в н е ш н и м з а ц е п л е н и е м з у б ь е в ш е с т е р е н показана на рис. 2.84,а. В корпусе 1 насоса помещают-ся ведущая 2 и ведомая 5 шестерни. Ведущая шестерня 2 насажена на валик 4 со шпонкой 3, приводимый во вращение от одного из валов двигателя. Ведомая шестерня 5 свободно вращается на оси 6. Масло транспортируется во впадинах между зубьями и выдавливается в на-гнетательный канал. При входе в зацепление зубья шестерен создают высокое давление масла в зазорах между ними. Возникающие ради-альные нагрузки вызывают износы подшипников валика 4 и втулки-подшипника 12, запрессованной в шестерню 5. Разгрузочная канавка 11 сообщает указанные зазоры с полостью нагнетания, предотвращая повышение давления масла.

Как правило, в масляных насосах используются шестерни с ма-лым количеством зубьев (7…9). В некоторых случаях шестерни изго-товляют косозубыми, что увеличивает производительность насоса при тех же его габаритах и уменьшает пульсацию давления в системе. В одном корпусе насоса может быть размещено несколько пар шесте-рен, образуя многосекционный насос, что упрощает привод и разме-щение насосов на двигателе. При этом, например, одна секция насоса (большая) подает масло в систему для смазки деталей, другая (радиа-торная) обеспечивает охлаждение масла (рис. 2.83).

Предохранительный (редукционный) клапан 7 (рис. 2.84,а) под-держивает заданное давление в системе путем перепуска части масла из нагнетающей полости насоса в поддон двигателя или обратно во всасывающую полость. Предпочтение отдается второму способу, так как при этом исключается контакт масла с воздухом и картерными га-зами и снижается его аэрация. В этом случае редукционный клапан располагают в корпусе масляного насоса. Перепускной канал пере-крывается шариком 7 или поршеньком, поджимаемым пружиной 8. С помощью пробки 9 можно изменять сжатие пружины, а, следователь-но, давление в масляной магистрали. При повышении давления шарик отжимается от седла и масло возвращается во всасывающую полость насоса.

В тракторных дизелях редукционные клапаны поддерживают

давление в системе перед агрегатами очистки масла в пределах

0,6...1,2 МПа.

Рис. 2.84. Масляные насосы:

а – односекционный с внешним зацеплением шестерен; б – оносекционный с внутренним эпициклоидным зацеп-лением роторов; в – двухсекционный: 1 – корпус радиа-торной секции; 2 – шестерни насоса радиаторной секции; 3 – шестерни насоса главной секции; 4 – корпус главной секции; 5 – шестерня привода насоса; 6 – промежуточная шестерня; 7 – крышка коренного подшипника; 8 – предо-хранительный клапан главной секции; 9 – пружина кла-пана

В настоящее время применяются также масляные насосы с в н у т р е н н и м з а ц е п л е н и е м ш е с т е р е н или эпициклоид-ным зацеплением роторов, которые более компактны, имеют мень-ший вес и шумность работы, больший механический КПД. Недостат-ком их является необходимость повышенной точности изготовления и более жесткие требования к очистке масла.

Конструкция роторного насоса представлена на рис. 2.84,б. В корпусе 1 свободно вращается наружный ротор 2 с вырезом в виде звезды. В зацеплении с ним находится внутренний ротор 3, посажен-ный на эксцентричный по отношению к наружному ведущий вал 4.

Количество выступов на внутреннем роторе на одно меньше числа впадин в наружном. Масло выдавливается из зазора между роторами в нагнетательный канал 5 в корпусе насоса, а поступает в увеличи-вающийся зазор по всасывающему каналу 6. Схема включения редук-ционного клапана аналогична рассмотренной выше.

Пример конструкции двухсекционного шестеренного масляно-го насоса дизеля с редукционными клапанами представлен на рис. 2.84,в. Располагают насосы обычно в картере двигателя на одной из крышек 7 коренных подшипников, а привод шестерен 3 главной сек-ции насоса и шестерен 2 радиаторной секции насоса осуществляют от коленчатого вала через шестерни 5 и 6. Для снижения шумности ра-боты и динамических нагрузок шестерни иногда выполняют косозу-быми.

Маслоприемники, засасывающие масло из поддона двигателя, бывают двух типов: плавающие и закрепленные. Плавающие имеют воздушную полость, позволяющую им держаться на плаву, и шар-нирное соединение с приемной трубкой масляного насоса, обеспечи-вающее их перемещение в зависимости от уровня масла. Они забира-ют верхние, наиболее чистые слои масла. Однако вместе с ним в сис-тему смазки поступает пена, снижающая производительность масля-ных насосов и оказывающая крайне отрицательное влияние на смазку нагруженных узлов и деталей. Поэтому плавающие маслоприемники используются редко.

Закрепленные маслоприемники располагают в наиболее глубо-кой части поддона, чтобы исключить подсасывание картерных газов в систему при работе трактора с наклонами. С этой же целью всасы-вающий тракт масляных насосов герметизируют.

Конструкции закрепленных маслоприемников, которые выпус-каются различных типоразмеров, представлены на рис. 2.85. Для за-щиты насосов от попадания в них крупных абразивных частиц масло-приемники снабжают металлической сеткой 1 с размерами ячеек 0,5…2,5 мм. В некоторых конструкциях (рис. 2.85,б) внутри цилинд-рического стакана устанавливают U -образный магнит 2 для задер-жания металлических частиц.

Фильтры систем смазывания должны обеспечивать надежную защиту трущихся поверхностей деталей двигателя от абразивного из-нашивания, высокую эффективность очистки масла от продуктов сра-батывания присадок, термического разложения и полимеризации его компонентов, сажи, длительный срок службы масла в двигателе до замены. При этом фильтры должны иметь простую конструкцию, быть надежными и удобными в эксплуатации, иметь низкую стои-мость и длительный срок службы, обладать небольшим гидравличе-

ским сопротивлением.

Рис. 2.85. Маслоприемники насосов

Применяемые на современных двигателях фильтры и способы очистки масла могут быть классифицированы по различным призна-кам.

По качеству очистки и целевому назначению различают фильт-ры предварительной очистки масла, грубой и тонкой очистки.

Ф и л ь т р ы п р е д в а р и т е л ь н о й о ч и с т к и задержи-вают загрязняющие масло частицы размером 120…250 мкм. В трак-торных двигателях этими фильтрами являются металлические сетки в маслоприемниках.

Ф и л ь т р ы г р у б о й о ч и с т к и задерживают частицы раз-мером свыше 50 мкм и по конструкции разделяются на пластинчато-щелевые, ленточно-щелевые, проволочно-щелевые и сетчатые. Раз-мер задерживаемых частиц в этих фильтрах определяется зазорами (щелями) между фильтрующими элементами. Например, пластинча-то-щелевые фильтры состоят из собранных в пакет круглых пластин, разделенных между собой проставками, определяющими высоту ще-лей.

Фильтры грубой очистки масла широко использовались в систе-мах смазывания двигателей старых конструкций. Однако они не обеспечивают требуемой тонкости отсева абразивных частиц (наи-большее влияние, например, на износ цилиндропоршневой группы оказывают частицы размером 15…30 мкм) и поэтому в современных системах фильтрации применяются крайне редко.

Удаление загрязняющих частиц размером меньше 50 мкм обес-печивается фильтрами тонкой очистки масла (до 3…5 мкм). По кон-струкции и способу задержания загрязняющих частиц эти фильтры разделяются на поверхностно-адсорбирующие, объемно-адсорбирую-щие и центробежные очистители (центрифуги).

Поверхностно-адсорбирующие (поверхностные) фильтры имеют тонкослойную пористую перегородку со значительно развитой по-

верхностью входа, через которую проходит масло, оставляя на ней за-грязняющие примеси. Для изготовления этих фильтров используют сетки, бумагу, тонкий картон, ткань. Наиболее часто применяется бу-мага.

Объемно-адсорбирующие (объемные) фильтры имеют толсто-стенную фильтрующую перегородку и малую поверхность входа мас-ла. Задержание загрязняющих частиц у них происходит в толще фильтровального материала в поровых каналах. В качестве материа-лов для этих фильтров используют толстый картон, древесные опил-ки, древесную муку, хлопчатобумажную ткань, минеральную вату, войлок, порошковый материал. К объемным фильтрам можно также отнести пакеты, выполненные из большого количества слоев поверх-ностных фильтрующих материалов (бумага, ткань).

Центробежные очистители (центрифуги) производят очистку масла от более тяжелых примесей за счет действия центробежных сил во вращающемся сосуде (роторе). На автомобильных и тракторных двигателях применяют центрифуги, имеющие частоту вращения 5000…8000 мин-1, тонкость фильтрации при этом у них может дости-гать величины 1…3 мкм. Центрифуги в подавляющем большинстве случаев имеют гидравлический привод. При механическом приводе от коленчатого вала качество очистки масла зависит от скоростного режима двигателя и резко ухудшается на низких частотах вращения.

По типу гидравлического привода ротора центрифуги разделя-ются на реактивные (рис.2.86,а) и реактивно-активные (рис. 2.86,б), использующие принцип гидравлической турбины.

В центрифуге с реактивным приводом вращение ротора 4 (рис. 2.86,а), установленного на неподвижной оси 2 в корпусе 1, осуществ-ляется за счет реакций струй масла, выходящего под давлением с большой скоростью из тангенциально направленных жиклеров 3. Вход к жиклерам через высокий колодец (вариант I) или расположе-ние жиклеров сверху (вариант П) препятствуют сливу масла из цен-трифуги при остановке двигателя. Загрязняющие частицы 7 отбрасы-ваются центробежной силой на стенки ротора и оседают на них в виде плотной слипшейся массы, которая удаляется во время технического обслуживания. Масло, вытекающее из жиклеров, сливается в поддон двигателя.

Недостатком привода этого вида является аэрация масла, выте-кающего струями из жиклеров.

Этот недостаток отсутствует у центрифуги с реактивно-активным приводом (рис. 2.86,б), у которых наружный сопловой ап-парат отсутствует, а масло, поступающее в ротор центрифуги, направ-ляется на лопатки 5 установленной в нем турбинки. Давление в сис-

теме ограничивается перепускным клапаном 6.

Рис. 2.86. Центробежные фильтры (центрифуги):

а -неполнопоточный с реактивным приводом; б -полнопоточный с реактивно-активным приводом

Для привода во вращение центрифуги иногда используют также тангенциальные каналы для подвода масла в ротор центрифуги. Струи масла, выходящие из этих каналов, ударяясь о стенки корпуса ротора, создают момент, приводящий его во вращение.

Дополнительная центробежная очистка масла в двигателе про-исходит в полостях 10 шатунных шеек коленчатого вала (см. рис. 2.30).

По способу включения фильтров в схему циркуляции масла в системе смазывания они подразделяются на полнопоточные и частич-но поточные. Полнопоточные фильтры включаются в масляную маги-страль последовательно и через них проходит все масло, поступаю-щее в двигатель для смазки трущихся поверхностей деталей (поз. 20 на рис.2.6.2). Частично поточные включаются в масляную магистраль параллельно и через них проходит около 10…15% масла, которое за-тем сливается в поддон. Они могут быть установлены как на ответв-лении от основной секции масляного насоса, так и в магистрали до-полнительной, радиаторной секции.

В качестве полнопоточных фильтров используются поверхност-ные или объемные фильтры тонкой очистки и центрифуги. Первые

два типа относятся к агрегатам, фильтрующий материал которых не подлежит восстановлению после загрязнения, и поэтому конструктив-но они выполняются в виде корпуса, внутри которого устанавливает-ся сменный фильтрующий элемент.

На рис. 2.87,б представлен бумажный сменный фильтрующий элемент полнопоточного фильтра тонкой очистки. Широко исполь-зуемый полнопоточный бумажный фильтр в неразборном корпусе (рис. 2.87,а) имеет встроенный внутри перепускной 5 и дренажный 3 клапанами. Дренажный клапан 3 предотвращает слив масла из фильт-ра после остановки двигателя, что сокращает время поступления мас-ла к трущимся деталям при следующем его пуске и, следовательно, уменьшает пусковые износы. Перепускной клапан 5 открывается при засорении фильтрующего элемента 4, для увеличения поверхности которого бумажную штору складывают в виде многолучевой звезды. Подтекание масла из фильтра предотвращает резиновое кольцо 1, ус-тановленное в корпусе 2.

Рис. 2.87. Полнопоточный фильтр тонкой очистки масла: а -конструкция; б -сменный бумажный фильт-рующий элемент

На рис. 2.88 представлен сдвоенный полнопоточный фильтр со сменными объемными фильтрующими элементами 6, которые изго-тавливают из прессованной массы или выполняют в виде наружного и внутреннего перфорированных стаканов, между которыми набивают фильтрующий материал.

В качестве фильтров тонкой очистки масла на тракторных ди-зелях, работающих в условиях значительной запыленности окружаю-щей среды, широко используются и полнопоточные центрифуги, обеспечивающие качественную очистку масла. У полнопоточных

центрифуг с реактивным приводом (см. рис. 2.86,а) часть масла, по-ступающего в центрифугу, расходуется на привод ротора и сливается в картер (до 20%), остальная часть поступает в двигатель. В цен-трифугах с реактивно-активным приводом (см. рис. 2.86,б) все масло, прошедшее через центрифугу, направляется в двигатель.

Рис. 2.88. Полнопоточный фильтр тонкой очистки масла со сменными объемно-абсорбирующими элементами:

1 -датчик аварийного падения давления масла; 2 -датчик давления масла; 3, 14 -про-кладки; 4 -корпус; 5, 11 -кольца уплотнительные; 6 -фильтрующий элемент; 7 -

стержень; 8 -колпак; 9 -стопорное кольцо; 10 -чашка уплотнительная; 12, 18, 21 -

пружины; 13, 15 -пробки; 16 -регулировочные шайбы; 17 -винт; 19 -подвижный кон-такт; 20 -корпус датчика засоренности фильтра; 22 -перепускной клапан

Центрифуги, по сравнению с поверхностными и объемными фильтрами тонкой очистки, обеспечивают более качественную очист-ку масла с высокими диспергирующими свойствами, лучше задержи-вают продукты срабатывания и разложения присадок, уменьшают ко-личество низкотемпературных отложений на деталях и отделяют час-тицы сажи, которые попадают в картерное масло и загущают его, что приводит к необходимости более длительного прогрева дизеля после пуска и, следовательно, к увеличению эксплуатационного расхода то-

плива. Однако качество очистки масла в центрифугах зависит от ре-жимов работы двигателя. При пониженных давлении и температуре масла эффективность центрифуг резко снижается. Поэтому при выбо-ре типа очистителя (фильтр или центрифуга) руководствуются назна-чением двигателя, режимом его работы. Для двигателей, работающих на постоянных скоростных и температурных режимах предпочти-тельнее применение полнопоточных центрифуг, а для двигателей, ра-ботающих на переменных режимах, -полнопоточных фильтров.

Однако для дизелей, у которых скорость загрязнения масла весьма большая, надежная защита пар трения от абразивного изнаши-вания и длительная эффективная работа системы фильтрации могут быть достигнуты при применении комбинированной системы очистки масла, состоящей из полнопоточного фильтра тонкой очистки и час-тично поточной центрифуги (см. рис. 2.83). При использовании этой системы срок службы фильтра увеличивается в среднем в 2,5 раза.

Срок службы полнопоточных фильтров зависит, ко всему про-чему, от количества прокачиваемого через них масла, т. е. от скорости циркуляции масла в системе. Эта скорость определяется давлением открытия редукционного клапана насоса, которое определяется исхо-дя из условий обеспечения надежной смазки трущихся пар в уже из-ношенном двигателе. Для нового (неизношенного) двигателя это дав-ление будет заведомо большим. Поэтому для ограничения давления в главной масляной магистрали, расположенной за фильтром, в ней часто устанавливают ограничительные клапаны, перепускающие мас-ло в картер. Но в этом случае через фильтр будет проходить масло, не только идущее на смазку узлов трения, но и сливаемое из ограничи-тельных клапанов в картер. Это ужесточает условия работы фильтра и сокращает срок его службы.

Для устранения этого отрицательного явления в системах сма-зывания современных двигателей устанавливают дифференциальные клапаны 19 (см. рис. 2.83), перепускающие масло в картер до фильтра при достижении заданного давления в главной масляной магистрали. Благодаря дифференциальному клапану примерно на 50% увеличива-ется срок службы фильтра до загрязнения, сокращается пропуск не-филътрованного масла в двигатель через перепускной клапан вслед-ствие снижения перепада давлений до фильтра и после него.

Масляные охладители. Одной из функций систем смазывания двигателя является отвод теплоты от поверхностей трения и деталей двигателя. Поэтому для поддержания требуемой температуры масла 80…110 °С в тракторных дизелях используется принудительное ох-лаждение масла в радиаторах (охладителях). Применение эффектив-ного охлаждения масла особенно необходимо в высокофорсирован-

ных дизелях с турбонаддувом, в двигателях, где используется охлаж-дение поршней маслом и в двигателях воздушного охлаждения.

На современных тракторных двигателях применяется два типа масляных охладителей: воздушно-масляные и водомасляные. Прину-дительное охлаждение масла в воздушных радиаторах имеют все ди-зели воздушного охлаждения. В двигателях водяного охлаждения применяют как воздушно-масляные, так и водомасляные радиаторы. Последние обладают рядом существенных преимуществ: быстрым прогревом масла после пуска и поддержанием его температуры, близ-кой к оптимальной, без применения специальных регулирующих уст-ройств; малой протяженностью наружных масляных коммуникаций, так как водомасляные радиаторы располагают на блоке цилиндров, а в некоторых случаях встраивают в рубашку охлаждения; независимо-стью тепловых характеристик от климатических условий и загрязне-ний окружающей среды.

Водомасляные радиаторы (рис. 2.89) делают трубчатой или пла-стинчатой конструкций. Трубчатые радиаторы (рис. 2.89,а) просты в изготовлении, удобны в эксплуатации и ремонте. Для интенсифи-кации теплообмена внутри корпуса теплообменника устанавливают перегородки, придавая маслу волнообразное движение.

Пластинчатые радиаторы (рис. 2.89,б) более эффективны и обеспечивают выигрыш в массе и объеме радиатора. Их собирают из секций, образованных двумя пластинами, между которыми, располо-жен завихритель потока масла.

Преимущества водомасляных радиаторов обеспечили их широкое распространение на современных двигателях.

Воздушно-масляные радиаторы по конструкции аналогичны трубчато-пластинчатым радиаторам системы охлаждения. Часто их выполняют в виде оребренных трубок. Устанавливаются они перед радиатором жидкостного охлаждения или в потоке воздуха, создавае-мом вентилятором дизеля воздушного охлаждения.

На эффективность работы масляного радиатора существенно влияет способ его включения в систему смазки: последовательно в главную магистраль от основной секции насоса; параллельно главной магистрали от основной секции; параллельно главной магистрали от дополнительной секции насоса.

Наиболее эффективно полнопоточное включение теплообмен-ника в главную магистраль. Это позволяет подавать на высокотемпе-ратурном режиме работы двигателя к трущимся деталям охлажденное масло и увеличить скорость его прогрева при холодных пусках. Од-нако этот способ требует повышенной надежности радиатора и вклю-чения в систему предохранительного клапана, отключающего радиа-

тор при понижении давления в системе ниже 0,1…0,2 МПа.

Из двух спосо-бов параллельного включения предпоч-тительнее включение радиатора от допол-нительной секции насоса, так как это не снижает давление в главной магистрали. Количество посту-пающего в радиатор масла при этом не будет зависеть от из-ношенности двигате-ля.

Рис. 2.89. Водомасляные радиаторы:

а -трубчатые; б -пластинчатые

вязкого масла.

Перед масля-ными радиаторами часто устанавливают перепускные предо-хранительные клапа-ны, отрегулирован-ные на давление 0,1…0,12 МПа для предохранения ра-диатора от перегру-зок в случае засо-рения или чрезмерно

Дополнительным средством для охлаждения масла является оребрение (как внутреннее, так и внешнее) поддона двигателя.

содержание .. 1 2 3 4 5 6 7 ..