где ηм – механ ческ й КПД насоса, ηм = 0,9…0,95.

У автотракторных ДВС Nж.н. = (0,5...1,0%) Ne .

Распределен е давления по охлаждающему контуру рассматривают вместе с распределен ем температур жидкости. По последним оценивают упругость паров охлаждающей жидкости в отдельных точках СО.

Давлен е во всех точках СО должно быть больше упругости паров охлаждающей жидкости на величину кавитационного запаса.

Расчётным режимом СО чаще всего является режим максимальной мощности Nemax, но в отдельных случаях проверку проводят для режима максимального момента Memax, так как при уменьшении частоты вращения возможно возникновение зон парообразования из-за уменьшения давления в СО перегрев ДВС.

1.2.3. Вентилятор

Вентиляторы введены в жидкостную СО для направления воздушного потока, отводящего тепло от радиатора. В настоящее время привод вентиляторов СО осуществляется электромотором, включающимся на максимальное число оборотов по сигналу от датчика, установленного в один из бачков радиатора, при достижении определённой температуры охлаждающей жидкости.

В автотракторных ДВС наибольшее распространение получили осевые одноступенчатые вентиляторы. Изготавливаются вентиляторы клёпанными или литыми (рис. 1.22).

При подборе вентилятора согласовывают его производительность и аэродинамическое сопротивление всей воздушной сети ∆pс с его характеристиками – напором и подачей. В случае высокого ∆pс = 600…800 Па

45

Диаметр лопастейD ра очих колёс изменяется в зависимостиот размеров радиатора от 300 до 670 мм и количество лопастей от четырёх до восьми. Отношение диаметра ступицы к диаметру крыльчатки составляет 0,35…0,65.

Толщина лопастей клёпаных вентиляторов 1,25…1,80 мм. Лопасти

крепят к крестовине заклёпками под углом атаки Θ к плоскости вращения (см. рис. 1.22, б). Оптимальный угол наклона для плоских лопастей

Θ = 40…45 ° и для выпуклых лопастейΘ = 35…40 °. Напор вентиляторов

со штампованными лопастями составляет 500…700 Па КПД− 0,2…0,4. У литых вентиляторов лопасти кручёные (см. рис. 1.22,в). Угол закрутки

относительнонаправления потока изменяется−уоснования95°,увершины30°. КПД литых вентиляторов выше, чем у клёпаных, и равняется 0,55…0,65.

Ширина лопастей изменяется от 30…70 мм до 88…100 мм у ДВС для большегрузных автомобилей, а у тихоходных ДВС может достигать 155 мм. Для уменьшения шума при работе вентилятора лопасти устанавливают на ступице с переменным шагом.

Увеличение угла наклона лопастей приводит к возрастанию мощности на привод вентилятора. Уменьшение расстояния от кромок лопа-

46

стей до радиатора, увеличение диаметра крыльчатки, длины и ширины лопастей повышает производительность вентилятора.

Подача воздуха вентилятором пропорциональна частоте вращения, напор – квадрату частоты вращения, потребная мощность – кубу частоты

СибАDв = uв 60 ,ДИ(1.49)

вращения.

Рабочая точка вентилятора определяется потребным расходом охлаждающего воздуха для расчётного режима работы ДВС, т.е. рабочая точка при заданной частоте вращения находится на пересечении харак-

терист ки воздушной сети ∆pс и характеристики вентилятора. В этой

где ∆pвент – напор, разв ваемый вентилятором.

Определяем окружную скорость вентилятора, которая зависит от

Скорость uв должна изменяться в пределах 70…100 м/с.

Диаметр вентилятора выбирают из условия равенства фронтовой

площади решётки радиатора площади, ометаемой лопастями вентилятора:

π nв

где nв – частота вращения крыльчатки.

Далее выбирают Dв и он не должен превышать размеры решётки радиатора – H и B.

47

Мощность, затрачиваемая на привод вентилятора:

СибАДИгде ηв – КПД вент лятора; Nв = Gвρв∆pηвентв , (1.51) ηв = 0,32…0,40 для клёпаных вентиляторов;

ηв = 0,55…0,65 для литых вентиляторов.

1.2.4. Методы регулирования СО

Температура охлаждающей жидкости должна поддерживаться в определённых допуст мых пределах : количество теплоты, отдаваемой в охлаждающую ж дкость, должно ыть равно количеству теплоты, рассеиваемой рад атором в окружающую среду.

С увеличением нагрузки на ДВС и частоты вращения коленчатого вала количество тепла, отдаваемого в охлаждающую жидкость, увеличивается. В жидкостной СО теплорассеивающая способность радиатора и теплоотдача в охлаждающую жидкость зависят от изменения температуры последней – при повышении температуры жидкости теплоотдача в неё снижается, а теплорассеивающая способность радиатора возрастает. Однако это незначительно влияет на тепловой баланс ВС, поэтому при сбалансировании тепла на расчётном режиме максимальной мощности Nemax при частоте вращения коленчатого вала ниже частоты nN расчётного режима возможен перегрев ДВС, а выше – переохлаждение. Тоже происходит при увеличении или уменьшении нагрузки ДВС – температура охлаждающей жидкости будет повышаться или понижаться.

В связи с вышесказанным необходимо регулировать теплорассеивающую способность радиатора путём изменения циркуляционного рас-

хода охлаждающей жидкости или расхода охлаждающего воздуха. Для регулирования циркуляционного расхода охлаждающей жид-

кости через радиатор, т.е. изменения количества теплоты, отводимой от ДВС в окружающую среду в единицу времени, в основной циркуляционный контур СО включен термостат.

48

Установка в СО термостата ускоряет прогрев ДВС, уменьшает износ сопряжённых деталей, повышает экономичность ДВС. Термостат автоматически выполняет функции измерительного и исполнительного элементов. Регулирование осуществляется в зависимости от степени от-

СибАДИРис. 1.23. Термостат с твёрдым наполнителем [9]:

крытия клапанов за счёт изменения соотношения количества охлаждающей жидкости, поступающей во всасывающую линию насоса через радиатор через обводную л нию.

В зав с мости от конструкции измерительного элемента термоста-

ты изготавл вают с ж дкостным или твёрдым наполнителем.

На р с. 1.23 показан термостат с твёрдым наполнителем.

1 – нижняя рамка; 2 – верхняя рамка; 3 – регулировочный болт; 4 – шток; 5 – резиновый буфер-мембрана; 6 – седло основного клапана; 7 – основной клапан; 8, 13 – пружина; 9 – капсула с наполнителем; 10 – направляющее отверстие; 11 – перепускной клапан; 12 – фиксирующее кольцо перепускного клапана; 14 – седло перепускного клапана

49

Р с. 1.24. Термостат с жидкостным наполнителем [9]:

1 – сильфон; 2, 6 – прокладки; 3 – корпус; 4 – перепускной клапан; 5 – окна; 7 – клапан; 8 – кронштейн; 9 – направляющая клапана 7; 10 – шток клапана 7; 11 – выходной патрубок; 12 – отверстие

Термостат включает капсулу 9, заполненную твёрдым наполнителем – смесью церезина и медных опилок. Капсула закрыта буфером-мембраной 5, соединённой через шток4 с регулировочным винтом 3. Регулировочный винт закреплён в верхней рамке2, в которую установлено седло6 основного клапана 7. Нижний конец капсулы проходит через направляющее отверстие 10 в нижней рамке1. На этом конце находится перепускной клапан11, зафиксированный кольцом 12 и пружиной 13. При нагревании до определённой температуры наполнитель начинает расширяться, шток4, упираясь в регулировочный винт 3, отжимает капсулу 9 вместе с основным клапаном 7 от седла 6 открывает проход жидкости к радиатору. Одновременно нижний конец капсулы вместе с перепускным клапаном 11 перекрывает движение жидкости по малому кругу.

Достоинством термостатов с твёрдым наполнителем является способность исполнительного элемента развивать большие усилия для перемещения клапанов.

На рис. 1.24 представлен термостат с жидкостным наполнителем.

50

Сильфон 1 жидкостного термостата заполнен легкокипящей жидкостью, состоящей из дистиллированной воды и 1/3 этилового спирта. С помощью кронштейна 8 нижняя часть сильфона крепится к корпусу 3. При прогревании ДВС основной клапан 7 закрыт и охлаждающая жидкость не

СибАДИподаётся в радиатор, а через отверстие 5 поступает сразу к насосу. При

достижении определённой температуры охлаждающей жидкости по окончании прогрева ДВС наполнитель в сильфоне начинает испаряться, и под давлен ем паров корпус сильфона удлиняется. Клапаны7 и 4 открываются, охлаждающая ж дкость начинает поступать в радиатор и обводную магистраль.

Недостатком термостата с жидкостным наполнителем является его

ограниченный ресурс з-за усталостного разрушения сильфона.

Так как в качестве управляющего параметра в жидкостных СО используется температура охлаждающей жидкости, регулирования термостатом про звод тельности СО неэффективно. Для хорошей работы ДВС необход мо поддерж вать не температуру охлаждающей жидкости на входе в двигатель, а температуру деталей корпусных КШМ, например ци-

линдра, головки лока. Для этого используют программируемый термо-

стат (рис. 1.25), спосо ный поддерживать температуру охлаждающей жидкости в соответствии с режимом работы ВСна частичных нагрузках.

Температура устанавливается в интервале от 85 °С при номинальном режиме до 110 ° на режимах частичных нагрузок. ля этого электронный блок управления подаёт на термоэлемент 6 напряжение и термостат открывается на более низких температурах охлаждающей жидкости.

Электронный блок формирует управляющий сигнал в соответствии с показаниями следующих датчиков:

- частоты вращения коленчатого вала; - нагрузки ДВС; - скорости движения средства;

- температуры окружающего воздуха; - температуры охлаждающей жидкости.

Регулирование теплорассеивающей способности радиатора путём изменения расхода охлаждающего воздуха, проходящего через радиатор, осуществляется либо изменением аэродинамического сопротивления воздушного тракта, либо изменением производительности венти-

лятора.

51

к радиатору

4

Рис. 1.25. Программируемый термостат с твёрдым наполнителем [9]: 1 – поршень; 2 – наполнитель; 3 – регулирующий элемент; 4 – корпус; 5 – разъём; 6 – термоэлемент; 7 – седло клапана 8; 8 – основной клапан; 9 – пружина клапана 8; 10 – опора пружины 9; 11 – пружина клапана 12; 12 – перепускной клапан; 13 – седло клапана 12

Для изменения аэродинамического сопротивления воздушного тракта применяют жалюзи вертикального или горизонтального исполнения. Управление жалюзи осуществляется вручную или автоматически с учётом температуры охлаждающей жидкости. Однако эффективность такого регулирования невысока при увеличении затрат мощности на привод вентилятора.

Более эффективным способом регулирования теплового состояния ДВС является изменение производительности вентилятора, осуществ-

ляемое либо применением гидравлических или электромагнитных муфт при приводе от коленчатого вала,либо электромотором, включаемым в зависимости от температуры охлаждающей жидкости датчиком, установленным в бачке радиатора.

52