Агрегаты системы охлаждения двигателей

Основными устройствами системы жидкостного охлаждения двигателей являются: радиатор, паровоздушный клапан, насос, вентилятор, термостат, шторки или жалюзи, термометр.

Радиатор служит для охлаждения жидкости, нагретой в рубашке охлаждения двигателя. Устройство и работа радиаторов двигателей лесных тракторов одинаковы, они отличаются лишь размерами, емкостью и некоторыми конструктивными особенностями. Устройство радиатора показано на рис. 75.

Радиатор состоит из верхнего 2 и нижнего 11 бачков, сердцевины 1 и деталей крепления. Жидкость охлаждается в основном в сердцевине. В ней сплошной поток разбивается на отдельные струйки, которые текут по трубкам 17 из верхнего бачка в нижний и по пути отдают теплоту воздушному потоку, создаваемому вентилятором 16. Лопасти вентилятора вращаются внутри кожуха 15, в результате чего создается направленный поток воздуха. Сердцевина образована рядом овальных латунных трубок 17. Для увеличения поверхности охлаждения и повышения жесткости поперек трубок припаяны тонкие латунные пластины 18. Верхний и нижний бачки скреплены боковинами. Верхний бачок 2 имеет горловину, плотно закрывающуюся крышкой 4, патрубок для подвода жидкости и пароотводную трубку. Нижний бачок 11 снабжен патрубком для отвода охлаждающей жидкости из радиатора и краником 10 или пробкой для слива жидкости из системы. Бачки изготовляют из чугуна литыми (СМД-14БН, СМД-18БН, СМД-60 и др.) или штампованными (Д-240Л, ЯМЗ-238НБ и др.).

Радиатор двигателя ЯМЗ-238НБ (рис. 75, б) имеет расширительный бачок, установленный на кронштейнах радиатора. Жидкость из системы охлаждения попадает в этот бачок, а из него в верхний бак.

В верхней части бачка имеются два отверстия — для заливной горловины и для паровоздушного клапана.

Рис. 75. Радиаторы системы охлаждения двигателей:

а — двигателя СМД-18БН; б — двигателя СМД-60: 1 — сердцевина жидкостного радиатора; 2 — верхний бачок; 3 — тяга управления жалюзи; 4 — крышка заливной горловины; 5,8 — неподвижные планки; 6 — система рычагов;

• 7 — подвижная планка; 9 — створка; 10 — краник; 11 — нижний бачок;
• 12 — масляный радиатор; 13 — трос; 14 — отводящая труба; 15 — кожух вентилятора; 16 — вентилятор; 17 — трубки; 18 — пластины; 19 — шторка;
• 20 — стержень шторки; 21 — пружина шторки

Спереди радиаторы закрыты облицовкой с предохранительной сеткой.

Для регулирования интенсивности обдува радиатора перед ним установлены жалюзи (рис. 75, а) или шторка (рис. 75, б).

Жалюзи состоят из набора створок 9, шарнирно закрепленных в подвижной планке 7, которая тягой 3 и системой рычагов 6 связана с размещенной в кабине рукояткой управления. С помощью рукоятки створки могут быть полностью открыты, закрыты или поставлены в промежуточное положение. В зависимости от степени открывания створок через радиатор проходит большее или меньшее количество воздуха. Створки могут располагаться вертикально (СМД-18БН) или горизонтально (ЯМЗ-238НБ).

Шторка 19 представляет собой полотно, один конец которого закреплен на сматывающем механизме, передвигающемся по стержню 20, а второй неподвижно присоединен к нижней части радиатора. Поднимают или опускают шторку из кабины тракториста с помощью троса 13.

Паровоздушный клапан предохраняет радиатор от разрушения при повышении или понижении давления в системе охлаждения. Паровоздушные клапаны двигателей Д-240Л и ЯМЗ-238НБ представлены на рис. 76. Он обычно помещается в крышке заливной горловины 4 (см. рис. 75). На двигателе ЯМЗ-238НБ он расположен в расширительном бачке отдельно от заливной горловины. Принцип работы и устройство этих клапанов одинаковы на всех двигателях.

Рис. 76. Паровоздушные клапаны двигателей:

а — двигателя Д-240Л; б — двигателя ЯМЗ-238НБ: 1 — корпус крышки;

• 2 — горловина радиатора; 3,6 — резиновые прокладки; 4 — пружина воздушного клапана; 5 — воздушный клапан; 7 — седло воздушного клапана; 8 — паровой клапан; 9 — пружина парового клапана; 10 — запорная пружина;
• 11 — пароотводящая трубка; 12 — корпус паровоздушного клапана;
• 13 — стержень

Паровоздушный клапан двигателя Д-240Л (рис. 76, а) состоит из парового 8 и воздушного 5 клапанов, установленных в корпусе 1 крышки заливной горловины. Во время работы двигателя жидкость испаряется, в результате чего давление в системе охлаждения повышается. При повышении давления по сравнению с атмосферным на 0,03…0,04 МПа (0,3…0,4 кгс/см²) пружина 9 (положение I) сжимается, паровой клапан приподнимается, и пар из системы охлаждения по пароотводной трубке 11 выходит в атмосферу. При этом давление в системе понижаются, и клапан под действием пружины снова закрывается.

При возникновении разрежения в радиаторе в результате конденсации паров охлаждающей жидкости в верхнем бачке (во время остывания двигателя после его остановки или выпуска жидкости из радиатора) воздушный клапан открывается (положение II), сжимая пружину 4, и через пароотводную трубку в радиатор поступает воздух. Это предохраняет радиатор от деформации под действием атмосферного давления. Когда давление в радиаторе становится равным атмосферному, клапан под действием пружины закрывается. Открывается воздушный клапан при разрежении 0,001…0,01 МПа (0,01…0,1 кгс/ см²).

На двигателях СМД-14БН, СМД-18БН, СМД-60 и А-01МЛ паровоздушный клапан размещен в отдельном корпусе, который крепится в задней стенке верхнего бачка радиатора.

На ЯМЗ-238НБ он находится в корпусе 12 (рис. 76, б), который ввернут в отверстие расширительного бачка. При повышении избыточного давления более 0,1 МПа (1,0 кгс/см²) паровой клапан 8, преодолевая сопротивление пружины 9, перемещается вверх. Через образовавшуюся при этом щель (положение I) пар выходит из радиатора, и давление снижается. При разрежении, равном 0,004…0,008 МПа (0,04…0,08 кгс/см²), открывается воздушный клапан 5 (положение II), воздух поступает в радиатор, и давление в нем поднимается.

Насос и вентилятор. На тракторных двигателях с принудительным жидкостным охлаждением устанавливаются насосы центробежного типа, имеющие относительно большую подачу при небольших габаритных размерах. На большинстве двигателей насос с вентилятором образуют один агрегат. На двигателе ЯМЗ-238НБ насос и вентилятор изготовлены как отдельные агрегаты.

Центробежный насос представляет собой вал, на котором жестко закреплена крыльчатка с лопастями, и улиткообразный корпус с подводящим и отводящим патрубками. При вращении крыльчатки лопасти увлекают охлаждающую жидкость во вращательное движение, и возникающая при этом центробежная сила отбрасывает жидкость от центра к периферии колеса. Поэтому у центра колеса, где подсоединен патрубок, создается пониженное давление, а на периферии, в улиткообразном канале корпуса, — повышенное. Под действием этой разности давлений и возникает движение жидкости в насосе в направлении от подводящего патрубка к отводящему.

Рабочая поверхность насоса двигателя СМД-18БН, представленном на рис. 77, образована корпусом 6 и крышкой 7, соединенных болтами и уплотненных по стыку прокладкой 11. Крыльчатка 10 закреплена на конце приводного валика 3, вращающегося в двух шарикоподшипниках 15, которые установлены в корпусе и уплотнены с двух сторон сальниками 13 и 17. Уплотнение приводного валика достигается с помощью самоуплотняющегося сальника 12, состоящего из резиновой манжеты, пружины, металлической обоймы и текстолитовой шайбы. На переднем конце валика на шпонке насажены ступица 2, к которой болтами привернут шкив 4. Шкив, а, следовательно, и валик с крыльчаткой приводятся во вращение клиновидным ремнем 16 от шкива коленчатого вала двигателя. Подшипники смазываются солидолом, поступающим из масленки 5. Насос установлен на передней стенке блок-картера. Вентилятор 1 осевого типа с четырьмя лопастями из листовой стали болтами прикреплен к шкиву 4. Вентилятор двигателя Д-240Л четырехлопастной, а на двигателях А-01МЛ и СМД-60 — шестилопастной.

Рис. 77. Насос двигателя СМД-18БН:

• 1 — вентилятор; 2 — ступица; 3 — валик; 4 — шкив; 5 — масленка;
• 6 — корпус; 7 — крышка; 8 — всасывающая полость; 9 — нагнетающая полость;
• 10 — крыльчатка; 11 — прокладка; 12 — самоуплотняющийся сальник;
• 13, 17 — сальники; 14 — контрольное отверстие; 15 — шарикоподшипник;
• 16 — ремень

Объединение насоса и вентилятора в один агрегат, имеющий общий привод, упрощает конструкцию привода и снижает массу двигателя.

Аналогично устроен насос двигателей СМД-60 и ЯМЗ-238НБ. Насос двигателей Д-240 и А-01МЛ размещен в литом чугунном корпусе и фланцем крепится к обработанной передней стенке блок-картера. Стык между корпусом насоса и блок-картером уплотнен паронитовой прокладкой. Приводной шкив этих двигателей литой.

Термостат служит для ускорения прогрева двигателя после запуска двигателя и автоматического поддержания температуры охлаждающей жидкости в установленных пределах. На тракторных двигателях Д-240, ЯМЗ-238НБ используются жидкостные двухклапанные термостаты, а на двигателях СМД-18БН и СМД-60 — термостаты с твердым наполнителем.

На рис. 78 показано устройство жидкостного термостата. Его корпус 8 состоит из двух штампованных частей, изготовленных из листовой латуни. На боковой поверхности прорезаны два окна 5, а в нижней части имеется буртик для крепления термостата в патрубке, отводящем жидкость из головки цилиндров в радиатор. К днищу корпуса 7 припаян сильфон 1, несущий на себе вспомогательный клапан 6 и полый шток 9 с основным клапаном 4.

Рис. 78. Устройство и работа жидкостного термостата:

а — положение клапана при малом круге циркуляции; б — положение клапана при большом круге циркуляции: 1 — сильфон; 2 — патрубок, отводящий жидкость в насос; 3 — патрубок, отводящий жидкость в радиатор; 4 — основной клапан; 5 — боковые окна; б — вспомогательный клапан; 7 — днище корпуса;

8 — корпус термостата; 9 — шток клапана Сильфон имеет вид круглой гармошки из тонкой латуни. Он заполнен легкокипящей (термостатной) жидкостью — смесью воды и этилового спирта. При температуре жидкости ниже 343 К (70 °С) давление насыщенных паров жидкости в сильфоне становится низким, и он под действием упругости гофрированных стенок сжимается. При этом основной клапан полностью закрывается, а окна открываются. Охлаждающая жидкость из головки цилиндров через боковые окна поступает в патрубок 2, отводящий жидкость в насос и далее вновь в рубашку охлаждения, минуя радиатор, вследствие чего жидкость быстро прогревается. Этот путь движения жидкости называется малым кругом циркуляции (рис. 78, а).

С повышением температуры охлаждающей жидкости более 343 К (70 °С) давление термостатной жидкости в сильфоне возрастает, которая преодолевая упругую силу стенок сильфона, начинает растягивать его, открывая основной клапан и вспомогательным прикрывая боковые окна. При этом часть жидкости идет по малому кругу, а другая — по патрубку 3 через радиатор — по большому кругу циркуляции (рис. 78, б).

Боковые окна в термостате полностью перекрываются, когда температура охлаждающей жидкости достигнет 356 К (83 °С). При этом основной клапан полностью откроется, а вспомогательный полностью закроет боковые окна, и вся жидкость будет циркулировать по большому кругу, проходя через радиатор.

Термостат двигателей СМД-14БН, СМД-18БН с твердым наполнителем показан на рис. 79.

Рис. 79. Термостат двигателя СМД-18БН:

• 1 — перепускной клапан; 2 — нижняя стойка; 3 — пружина клапана;
• 4 — основной клапан; 5 — корпус; 6 — держатель; 7 — латунная гайка;
• 8 — поршень; 9 — колпачок вставки; 10 — резиновая вставка; 11 — наполнитель;
• 12 — баллон; 13 — пружина перепускного клапана; 14 — гайка штуцера

Он размещен в алюминиевом корпусе, закрепленном на водяной трубе, и подсоединен к верхнему баку радиатора и водяному насосу при помощи шлангов. Это неразъемная конструкция, состоящая из латунного корпуса 5, стойки 2 и держателя 6, скрепленных четырьмя усиками.

В корпусе размещены два клапана — основной 4 и перепускной 1, а также баллон 12, внутри которого установлен поршень 8 и резиновая вставка 10. Пространство между вставкой и баллоном заполнено смесью церезина с алюминиевым порошком. Пружина 3 установлена враспор и плотно принимает основной клапан к корпусу.

Принцип работы термостата заключается в следующем. После запуска двигателя, особенно в холодное время года, пока охлаждающая жидкость не прогрелась до 353 К (80 °С), основной клапан термостата закрыт, и жидкость, поступающая в корпус из трубы головки цилиндров, минуя радиатор, направляется в насос и снова попадает в блоккартер, циркулируя по малому кругу.

При повышении температуры охлаждающей жидкости более 353 К (80 °С) наполнитель 11, нагреваясь, расширяется и давит на резиновую вставку 10, которая в свою очередь, сжимаясь, стремится вытолкнуть поршень 8. При усилии на поршень, превышающем сопротивление пружины 3, основной клапан 4 перемещается вниз по отношению к поршню 8, образуя кольцевой зазор между клапаном и корпусом 5, и жидкость частично начинает поступать через радиатор, циркулируя по большому кругу.

Когда температура охлаждающей жидкости достигнет 363 К (90 °С), клапан 4 полностью открывается, и весь поток нагретой жидкости проходит через радиатор. Одновременно при перемещении клапана 4 перемещается и перепускной клапан 1, закрывая канал для перепуска жидкости к насосу.

Аналогичный термостат установлен и на двигателе СМД-68 трактора ЛТ-157.

Термометры служат для измерения температуры жидкости в системе охлаждения двигателя. Температуру жидкости контролируют парожидкостными или электрическими указателями. Датчики температуры ввинчивают в отводящие патрубки головки цилиндров и соединяют с указателем, выведенным на щиток приборов. Иногда электрический датчик температуры соединяют с сигнальной лампочкой аварийного перегрева, также выведенной на щиток приборов.