9. Система охлаждения двигателя, гмп и компрессоров

Система охлаждения (рис.46) предназначена для поддержания в допустимых пределах температуры деталей, подвергающихся воздействию высоких температур при работе двигателя, гидромеханической передачи и компрессоров. Система охлаждения двигателя жидкостная циркуляционная. Система включает в себя водяной насос 4, жидкостно-масляные теплообменники двигателя и ГМП 5, термостаты 6, дистанционный термометр, радиатор 2, установленный на подрамнике главной рамы тепловоза, привод вентилятора 3, расширительный бачок 1 и два компрессора К1 и К2 (поз. 7).

Рис. 46. Схема системы охлаждения двигателя ГМП и компрессоров

1 – расширительный бачок; 2 – радиатор; 3 – привод вентилятора;

4 – водяной насос двигателя; 5 – теплообменник ГМП; 6 – термостаты;

7 – компрессоры К1 и К2.

Примечание: 1а... 6а – порядок расположения цилиндров двигателя.

Во время работы двигателя циркуляция охлаждающей жидкости в системе охлаждения создается центробежным насосом 4.

Из левого водяного коллектора двигателя пары и часть охлаждающей жидкости поступают в расширительный бачек 1. Туда же поступают пары и охлаждающая жидкость (при расширении) из патрубка паросборника радиатора 2. Затем охлаждающая жидкость поступает в центробежный насос 4, где из нагнетательного патрубка насоса через канал в крышке шестерен распределения жидкость под давлением поступает сначала в водяную рубашку левого ряда цилиндров (4а, 5а, 6а), затем через жидкостно-масляный теплообменник (собственно двигателя) поступает в правый ряд блока цилиндров. Далее жидкость поступает в головки цилиндров и собирается в водосборных трубопроводах. В водяные рубашки головок цилиндров жидкость подается по направляющим каналам, в первую очередь к наиболее нагретым поверхностям – выпускным патрубкам и стаканам форсунок. Из водосборных трубопроводов нагретая жидкость через термостаты 6 поступает в радиатор 2, где отдает тепло потоку воздуха, создаваемого вентилятором 3.

Рис. 47. Термостат.

Когда температура охлаждающей жидкости понижается, термостаты автоматически направляют весь ее поток для охлаждения ГМП, минуя радиатор.

Охлаждение компрессоров производится охлаждающей жидкостью поступающей через штуцер правого водяного коллектора к компрессору К1. Затем последовательно поступает к К2 и далее к трубопроводу, идущему от ГМП к водяному насосу 4.

Для охлаждения масла гидромеханической передачи охлаждающая жидкость поступает из радиатора 2 или от термостатов 6 непосредственно в теплообменник ГМП 5. после прохождения через теплообменник охлаждающая жидкость поступает к водяному насосу 4.

Таким образом, посредством термостатов обеспечивается оптимальный режим работы двигателя, гидромеханической передачи и компрессоров.

Двигатели ЯМЗ 6563.10 комплектуются вентилятором с вязкостной муфтой (см. рис. 48) фирмы «Bozg Wazntz» диаметром 600 мм, работающей в автоматическом режиме в зависимости от температуры набегающего потока воздуха после радиатора.

Рис. 48. Привод вентилятора:

1- шкив; 2 - вал; 3 - втулка; 4 - корпус; 5 - фланец упорный; 6 - болт; 7 -шайба; 8 - шестерня; 9- гайка; 10- шайба; 11 - кольцо упорное, 12-подшипник; 13 - втулка; 14 – подшипник; 1 5 - винт; 16 - проставка; 17 -болт; 18- шайба

Муфта включается с помощью биметаллического термоэлемента при температуре воздуха 62 – 68⁰С, что соответствует температуре охлаждающей жидкости 85 – 93⁰С.

Конструкция вискомуфты.

Ротор муфты жестко крепится на шкиве насоса охлаждающей жидкости. По окружности диска ротора нарезаны косые зубья, которые выполняют роль насоса для перекачки масла. Корпус муфты в сборе (корпус подшипника и передняя крышка) вращается вокруг ротора на подшипнике. На корпусе вискомуфты, спереди, имеется биметаллическая пружина со спиральной завивкой. Центр пружины связан с осью, которая поворачивается примерно на 25 градусов при нагреве пружины. Биметаллическая пружина перемещает пластину, открывая и закрывая впускные каналы и регулируя перетекание масла в зависимости от температуры воздуха. В качестве рабочей жидкости используется силиконовое масло.

С обеих сторон ротора установлены пластины, отделяющие рабочие камеры от резервуаров. Передняя (с впускными каналами A и B и возвратным каналом) закреплена на крышке ротора, задняя (с возвратным каналом) - на корпусе подшипника.

Рабочие камеры представляют собой "лабиринты", образованные ребрами на роторе и на делительных пластинах. Момент передается от ротора к корпусу за счет "внутреннего трения" в силиконовом масле.

Рис. 49. Конструкция вискомуфты.

1 - биметаллическая пружина, 2 - биметаллическая пластина, 3 - впускной канал B, 4 - впускной канал A, 5 - передняя камера, 6 - возвратный канал, 7 - возвратный канал, 8 - задняя камера, 9 - передний резервуар, 10 - зубья ротора, 11 - корпус подшипника, 12 - вал ротора, 13 - корпус подшипника, 14 - задний резервуар, 15 - задняя делительная пластина, 16 - ротор, 17 - передняя делительная пластина, 18 - передняя крышка.

При пуске двигателя рабочая жидкость, под действием центробежных сил, вымещается из внешнего радиуса корпуса во внутреннюю полость. Пока биметаллическая пружина не нагрета, клапана закрыты. Как только пружина начинает нагреваться, открываются клапана и часть рабочей жидкости попадает между вращающимся диском и корпусом муфты. Начинает передаваться вращающий момент от двигателя к вентилятору. Притом, величина этого момента зависит от количества жидкости, а точнее от степени прогрева пружины и угла поворота шторок/клапанов.

Как только пружина остыла, клапана закрываются, жидкость собирается в центральной части муфты, цикл закончился.

При холодном моторе муфта практически разъединена - масло находится в резервной полости, поэтому расхода энергии на вентиляцию нет. Число оборотов вентилятора остается ниже 1000 об/мин. Оно меняется вместе с числом оборотов двигателя, но только при низких оборотах. При достижении 4500 об/мин срабатывает предохранительный клапан, который ограничивает число оборотов вентилятора в районе 3300 об/мин.

Функционирование

1 . Холодный воздух.

При вращении ротора его зубья через возвратные каналы "откачивают" в передний резервуар масло из обеих камер и заднего резервуара. В результате его количество в камерах падает, передача усилия через жидкость уменьшается и частота вращения вентилятора становится значительно ниже частоты вращения ведущего ротора.

2. Теплый воздух.

П од действием центробежной силы масло из переднего резервуара вытесняется в переднюю камеру через открывшийся впускной канал A. "Вязкое трение" между ротором и передней пластиной возрастает, а разница в частоте вращения уменьшается.

3. Горячий воздух.

О ткрываются оба впускных канала, после чего масло поступает в обе рабочих камеры. Объем жидкости в них и "трение" максимальны, так что максимальна и передача вращения через муфту.

Примечание. Поскольку управление оборотами происходит за счет изменения объема силиконового масла в полостях муфты, то его утечка неизбежно ведет к снижению скорости вращения вентилятора и возможному перегреву двигателя.

Ч асть муфт ранней конструкции не имела заднего резервуара. Поскольку после остановки двигателя масло стекает в нижнюю часть муфты, то здесь его уровень в камерах значительно увеличивался и сразу после запуска двигателя, когда "трение" между ротором и пластинами достаточно велико, частота вращения вентилятора нарастала слишком сильно. При наличии заднего резервуара уровень жидкости в камерах на заглушенном двигателе оказывается ниже, а после запуска падает быстрее - в результате снижается уровень шума от вентилятора.