книги из ГПНТБ / Корниенко А.Г. Конструктивные схемы автомобилей, тракторов и принцип действия их агрегатов и механизмов лекция

- 90 -

типа фильтра меняется в пределах от 0,025 до 0,12 мм. После навив­ ки ленты на стакан между двумя.соседними поверхностями (витками) остается зазор, величина которого равна высоте выступов.

Пластинчато-щелевой фильтрующий элемент состоит из набора по­ лированных стальных пластин толщиной 0,35 мм, между которыми по­ мещены пластины толщиной 0,08 мм, обеспечивающие зазор, необходи­ мый для прохода масла.

Для очистки фильтрующего элемента применяются очищающие плас­ тины толщиной 0,06 мм, которые входят в зазоры между фильтрующи­ ми пластинами.

Кроме того, применяются сетчатые фильтрующие элементы (двига­ тели ЯМЗ), представляющие собой мелкую сетку с числом отверстий 400-20 000 на один квадратный сантиметр, установленную на метал­ лический гофрированный каркас. Сетки с числом отверстий 25-200 на один квадратный сантиметр применяются в качестве фильтрующего элемента маслоприемников и заливных горлсвин.

Вфильтрах грубой очистки устанавливаются перепускные клапаны дл., обеспечения поступления масла к трущимся поверхностям при за­ сорении фильтрующих элементов.

Фильтр тонкой очистки предназначен для очистки масла от меха­ нических примесей размером более 0,005 мм (5 микрон) и смол. Он обладает большим сопротивлением и поэтому включается в систему смазки параллельно главной масляной магистрали. В этих фильтрах применяются картонные фильтрующие элементы типа АСФО или ДАСФО (двухсекционный автомобильный суперфильтр-отстойник), состоящие из пакета чередующихся картонных пластин и прокладок.

Внекоторых фильтрах тонкой очистки (двигатели ЯМЗ) применя­ ются поглощающие фильтрующие элементы, которые изготовляются из специальной отбеливающей массы, спрессованной из минеральной шер­ сти, очесов, активированного угля, бакелитовой пыли (клеющее ве­ щество) .

Необходимость довольно частой смены фильтрующих элементов тон­ кой очистки вызывает определенные затруднения в эксплуатации. По­ этому большое значение имеет замена сменных фильтрующих элемен­ тов такими, которые требуют только периодической промывки. Это привело к применению фильтров центробежного типа - реактивных центрифуг.

- 91 -

Широкому распространению центробежных фильтров способствует простота их устройства, малое внутреннее сопротивление, высокое качество очистки и простота обслуживания, заключающаяся в перио­ дическом удалении осадка из-под крышки ротора. Центробежные филь­ тры тонкой очистки устанавливаются на двигателях ГАЗ-бб, ЗИЛ-131, ЗИЛ-375, "Урал"-375, ЯМЗ, ГАЗ-53, а на некоторых двигателях центри фуга заменила фильтры тонкой и грубой очистки.

Центробежная очистка масла осуществляется за счет вращения ро­ тора с большой скоростью и отбрасывания центробежной силой меха­ нических частиц с удельным весом, превышающим удельный вес масла.

Принцип работы центрифуг заключается в том, что масло подается масляным насосом в фильтр грубой очистки, из которого часть масла идет затем в ротор центрифуги и, пройдя сетчатый фильтр, попадает к форсункам с калиброванными отверстиями. Так как форсунки распо­ ложены тангенциально, то вытекающее через них масло создает реак­ тивную силу, вращающую ротор со скоростью 5060-6000 об/мин при давлении вытекающего масла 3 кГ/см2 .

Центробежные силы отбрасывают механические примеси, находящиеся в масле, к стенкам ротора, где они образуют плотный осадок. Очи­ щенное масло, вытекая через жиклеры, попадает в корпус фильтра и сливается в поддон картера.

Применяются полнопоточные центрифуги (двигатели Д-28, Д-37м и Д-50), которые отличаются от вышеописанных тем, что одна часть очищенного масла направляется через форсунки в поддон картера,

обеспечивая при этом вращение ротора, другая - отводится в глав­ ную мясляную магистраль через радиатор.

В корпусе такой центрифуги имеются три клапана: перепускной - поддерживающий в роторе давление не свыше 6,5 кГ/см2 ; сливной - поддерживающий давление в главной магистрали, равное 2 кГ/см2 ; редукционный - выключающий из системы смазки масляный радиатор, если масло холодное.

Масло из нижней части картера к насосу поступает через маслоприемник, обеспечивающий забор масла из картера. Маслоприемники применяются неподвижные и плавающие. Неподвижные маслоприемники жестко устанавливаются на насосе или на картере двигателя (ЗИЛ-131 "Урал"-375, ЯМЗ и др.). Это наиболее простая и распространенная конструкция маслоприеыника.

- 92 -

Плавающие маслоприемники снабжены поплавком, шарнирно соединен­ ным с заборной трубкой, подводящей масло к насосу (двигатели ГАЗ, ЗИЛ-157К). При такой конструкции маслоприемника обеспечивается забор масла с постоянной глубины, на которой плавает поплавок маслоприемника.

Для охлаждения масла в системе служит масляный радиатор. Охлаж­ дение необходимо потому, что смазочные свойства масла и его ста­ бильность во многом зависят от температуры масла в двигателе. Нор­ мальной считается температура масла 80-90°С, при которой вязкость масла находится в пределах, обеспечивающих ее стабильность и мини­ мальные потери на трение.

Существует два типа радиаторов: водо-масляные, воздушно-масля­ ные.

В водо-масляном радиаторе масло охлаждается потоком воды из системы охлаждения. Такие радиаторы позволяют лучше прогревать масло при запуске двигателя, их можно удобнее расположить непо­ средственно на двигателе, они имеют малые габариты и вес.

Однако такие радиаторы сложны и недостаточно надежны, так как возможно проникновение воды в систему смазки и масла в систему охлаждения.

Наибольшее распространение получили воздушно-масляные радиато­ ры (двигатели ЗИЛ, ГАЗ, ЯМЗ), которые устанавливаются перед водяным радиатором и представляют собой трубчато-пластинчатые однорядные радиаторы, охлаждаемые потоком воздуха, создаваемым вентилятором системы охлаждения двигателя.

При работе двигателя в картер через различные неплотности про­ рываются из цилиндров газы, содержащие пары воды, топливо, сернис­ тый, уг.^кислый и угарный газы.

Прорыв газов вызывает перегрев масла, его разжижение и осмодение. Кроме того, в картере повышается давление газов, что приводит к выдавливанию масла через уплотнения.

Для удаления газов и паров воды и топлива, прорвавшихся в кар­ тер, а также для охлаждения масла на современных двигателях приме­ няется вентиляция картера (естественная или принудительная).

Естественная вентиляция предусматривает сообщение картера с ат­ мосферой через сапун, принудительная - отсос газов из картера в атмосферу или в цилиндры двигателя.

- 93 -

При принудительной вентиляции в атмосферу (двигатели ЯМЗ) от­ сос газов происходит за счет перепада давлений в картере и у об­ реза вентиляционной трубки, опущенной вниз за пределы двигателя.

Принудительная вентиляция с отсосом газов в цилиндры двигателя (ГАЗ, ЗИЛ) применяется на карбюраторных двигателях, так как это позволяет сэкономить до Ъ% топлива, содержащегося в картерных га­ зах.

Вентиляция картера двигателя ЗИЛ-375 принудительная. Отсос картерных газов осуществляется во впускной трубопровод двигателя через специальный клапан, установленный на впускном трубопроводе. Из клапана газы отсасываются по специальной трубке в центральную часть впускного трубопровода.

Перед клапаном на выходе из внутреннего пространства двигате­ ля картерные газы проходят через специальный уловитель, в котором отсасывающие газы очищаются от частиц масла.

Вентиляция картера двигателя 3M3-53 открытая, вытяжная. Воздух поступает через сетчатый фильтр и отсасывается через патрубок с косым срезом в атмосферу за счет разряжения в патрубке при движе­ нии автомобиля.

12. СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ И ПОДОГРЕВА

Во время осуществления рабочего процесса в двигателях внутрен­ него сгорания ряд деталей двигателя периодически соприкасается с продуктами сгорания топлива (газами), температура которых дости­ гает 1700-2500°С. Часть теплоты газов передается деталям двигате­ ля, вследствие чего температура их возрастает. Для обеспечения нормальной работы двигателя его детали, соприкасающиеся с горя­ чими газами, необходимо охлаждать, так как при нагревавии этих деталей (поршней, цилиндров, клапанов и др.) до высокой темпера­ туры произойдет снижение мощности двигателя вследствие недостаточ­ ного наполнения цилиндров рабочей смесью (воздухом), самовоспла­ менения топлива или детонации (в карбюраторных двигателях), а также усиленный износ, заедание и поломка деталей из-за нарушения эксплуатационных зазоров, ухудшения условий смазки и снижения ме­ ханических качеств материалов.

-94 -

Всовременных двигателях внутреннего сгорания необходимо отво­ дить в атмосферу 25-35% тепла от сгораемого топлива. Это вынуж­ денные потери тепловой энергии. Величина этих потерь зависит от типа двигателя, его конструкции и способа охлаждения. Однако и чрезмерное охлаждение приводит к потере полезной теплоты, кроме того, топливо плохо испаряется, трудно воспламеняется, медленно горит, вследствие чего мощность двигателя снижается. Переохлаж­ дение двигателя приводит к тому, что пары топлива конденсируются на деталях двигателя, смывают с них масло и, стекая в картер, раз­ жижают масло, ухудшая его смазочные свойства.

Для обеспечения необходимого температурного режима двигателя

применяются специальные устройства, объединенные в систему охлаж­ дения, которая автоматически поддерживает температуру деталей дви­ гателя в допустимых пределах.

Система охлаждения должна: обеспечивать отвод от двигателя ко­ личества тепла, определенного тепловым балансом, наивыгоднейшую степень охлаждения при работе двигателя на любом режиме, иметь определенный запас охлаждающей способности, чтобы не допустить перегрева двигателя при работе его в особо тяжелых условиях.

Эксплуатационный тепловой режим двигателя лежит в пределах температур охлаждающей воды, выходящей из головки блока цилинд­ ров, для карбюраторных двигателей 80-90°С, для дизельных 75-85°С.

Вавтотракторных двигателях применяются воздушная и жидкостная (водяная) системы охлаждения.

Ввоздушной системе охлаждения отвод тепла от двигателя осу­ ществляется потоком воздуха, создаваемого или вентилятором, или в результате движения автотранспортного средства, на котором уста­ новлен двигатель.

Для увеличения поверхности охлаждения на наиболее нагретых де­ талях двигателя (цилиндры и головки цилиндров) предусматриваются охлаждающие ребра.

Вследствие малой теплоемкости воздуха требуется создание более мощного воздушного потока и, следовательно, расхода мощности дви­ гателя (до 10-13%), чем на привод водяного насоса и вентилятора в жидкостных системах охлаждения.

- 95 -

Воздушная система охлаждения проста по устройству и эксплуата­ ции: отпадает необходимость в охлаждающей жидкости, несколько улуч­ шается тепловой баланс двигателя, уменьшаются вес и габариты дви­ гателя.

В жидкостной системе охлаждения отвод тепла от деталей двига­ теля осуществляется обычно водой, которая имеет коэффициент теп­ лопередачи в 20 раз больший, чем у воздуха. Жидкостная система охлаждения в зависимости от способа циркуляции охлаждающей жид­ кости может быть гермосифонной и принудительной. В термосифонной циркуляция жидкости осуществляется только за счет конвекции (вследствие разности удельного веса холодной и горячей жидкости), в принудительной - за счет центробежного жидкостного насоса. В настоящее время термосифонную систему охлаждения имеют только пусковые двигатели (типа ПД-Юм, П-46), а на всех современных автотракторных двигателях применяется система жидкостного охлаж­ дения с принудительной циркуляцией, которая обеспечивает наиболее полное удовлетворение требований, предъявляемых к системам охлаж­ дения. Однако и такого типа система имеет свои недостатки: затруд­

нен прогрев двигателя; интенсивность циркуляции воды и потока возду­ ха, создаваемого вентилятором, а значит и интенсивность охлаждения двигателя зависят от числа оборотов двигателя.

Это потребовало создания ряда приспособлений и устройств, пред­ назначенных для регулирования интенсивности охлаждения и ускоре­ ния прогрева двигателя (термостаты, жалюзи, рефлекторы и др.).

Современные автотракторные двигатели имеют закрытые системы охлаждения, т.е. несообщающиеся непосредственно с атмосферой, по­ этому при работе в двигателе поддерживается избыточное давление 0,2-0,4 кГ/см2, что обеспечивает повышение температуры кипения воды до 108-Ш°С.

В закрытой системе охлаждения испарение воды, а значит и рас­ ход ее, отложение накипи уменьшаются, в связи с чем повышается долговечность системы охлаждения и двигателя в целом.

Усиленное охлаждение наиболее, нагретых деталей дьигателя про­ изводится путем подачи холодной жидкости в первую очередь к наибо­ лее горячим частям и деталям при помощи распределительных труб, каналов, насадки, отражателей.

- 96 -

Правильно выполненная и отрегулированная система охлаждения должна обеспечивать нагрев воды в полости рубашки в пределах 90-95°С, а разность температур горячей и охлажденной жидкостей не должна превышать Ю°С. Ббльший перепад температур жидкости нежелателен, так как это вызывает переохлаждение нижней части цилиндров.

В современных автотракторных двигателях принудительная жид­ костная система охлаждения включает: рубашки охлаждения блока и головки блока цилиндров, радиатор, водяной насос с приводом, вен­ тилятор, термостат, жалюзи, патрубки, шланги и сливные краники.

Принцип действия заключается в том, что жидкость, заполняющая рубашки охлаждения, омывает стенки цилиндров и камер сгорания и отнимает от них теплоту. Нагретая жидкость охлаждается в радиато­ ре за счет передачи тепла потоку воздуха, проходящего через радиа­ тор.

Таким образом происходит непрерывная передача тепла от двига­ теля в атмосферу через жидкий теплоноситель.

Автотракторные радиаторы изготавливаются из латуни или томпака, обладающих высокой теплопроводностью при достаточной прочности.

В настоящее время ведется разработка конструкции алюминиевых

евых радиаторов НАМИ НК-120 разборной конструкции для автомобилей типа ЗИЛ-164 подтвердила возможность создания алюминиевого радиа­ тора, обладающего практически равной с медно-латунными радиатора­ ми или даже несколько большей теплоотдачей при существенной эко­ номии дефицитных цветных металлов. Экономия цветных металлов на 1000 радиаторов автомобиля типа ЗИЛ-164 составит: меди - свыше Ют, олова - 0,5 т, свинца - свыше I т, цинка - свыше 3 т. Вместо этого потребуется алюминия 8,4 т и технической резины 0,45 т. Сердцевины радиаторов выполняются трубчато-пластинчатые, пластинчатые и труб­ чато-ленточные .

Трубчато-пластинчатые радиаторы (двигателей ГАЗ-51, ЯМЗ-204) состоят из плоских овальных трубок и пластин, надетых на трубки, которые увеличивают поверхность охлаждения и повышают жесткость и - прочность всего радиатора.

- 97

Пластинчатые радиаторы (двигатель "Москвич") выполняются из гофрированных пластинчатых трубок, спаенных между собой. Эти ради­ аторы обладают высокими тепловыми показателями по сравнению с труб­ чато-пластинчатыми, однако имеют недостаточную прочность и дороги в изготовлении из-за большого расхода (до 20% от веса радиатора) припоя.

Трубчато-ленточные радиаторы (двигатель ЗИЛ) выполняются из трех-четырех рядов трубок, между которыми впаяны специально гофри­ рованные ленты. Эти радиаторы по тепловым показателям и техноло­ гичности их изготовления лучше трубчато-пластинчатых.

Наибольшее применение для охлаждения автотракторных двигате­ лей получили радиаторы трубчато-пластинчатые с овальными трубками, обеспечивающими достаточно тонкое деление потока воды на отдельные струйки и обладающие хорошей теплоотдачей.

Причем эти радиаторы меньше подвержены разрушению при замерза­ нии в них воды, так как они способны значительно деформироваться без образования трещин.

Для поддержания необходимого давления в системе охлаждения проб­ ка радиатора имеет два клапана (паровой и воздушный), давление от­ крытия которых зависит от усилия пружин. Паровой клапан открывает­ ся при избыточном давлении в радиаторе 0,2-0,4 кГ/см2 . Воздушный клапан открывается при разрежении в радиаторе 0,01-0,12 кГ/см2 и пропускает внутрь радиатора атмосферный воздух, благодаря чему предохраняется радиатор от разрушения.

Для создания в системе охлаждения принудительной циркуляции охлаждающей жидкости применяются центробежные насосы, а для охлаж­ дения радиатора потоком воздуха - многолопастные осевые вентиля­ торы. У большинства автотракторных двигателей насос и вентилятор объединены и имеют общий привод, благодаря чему упрощается конст­ рукция привода и снижаются вес и габариты двигателя.

На современных автотракторных двигателях, имеющих принудитель­ ную жидкостную систему, для поддержания теплового режима в опре­ деленных выгодных пределах применяются устройства, рех'улирующль интенсивность воздушного потока (.жалюзи, капоты, вентиляторы, диф­ фузоры и др.) и поддерживающие температуру охлаждающей жидкости в пределах, рекомендуемых для данного типа двигателя (термостаты).

- 98 -

Термостаты устанавливаются в системе охлаждения на пути движе­ ния жидкости из рубашки охлаждения в радиатор, поэтому когда кла­ пан термостата закрыт, то отключается радиатор и жидкость циркули­ рует по малому кругу, что способствует быстрому нагреву двигателя во время его пуска.

По типу рабочего органа, приводящего в действие клапан, термо­ статы подразделяются на биметаллические, жидкостные и с твердым наполнителем.

В биметаллических термостатах рабочим органом является спираль­ ная пружина из двух лент с различным коэффициентом линейного рас­ ширения .

Жидкостные термостаты имеют гофрированный цилиндр (сильфон), заполненный жидкостью с низкой температурой кипения (15%-ный вод­ ный раствор этилового спирта), которая при нагревании испаряется, и вследствие повышения давления сильфон удлиняется и открывает клапан. Циркуляция жидкости в системе охлаждения будет осуществ­

нефтяной воск, который плавится с увеличением объема), перемешан­ ной с медным порошком и диафрагму, отделяющую активную массу от стержня привода заслонки. При нагревании активная масса в сосуде плавится, объем ее увеличивается, диафрагма прогибается и поднимает шток, который открывает заслонку, и жидкость из двигателя поступает

врадиатор.

Всовременных системах охлаждения клапаны термостатов начинают открываться при температуре в системе охлаждения 68-72°С и полно­ стью сокрываются при температуре 81-85°С.

На современных автотракторных двигателях для облегчения за­ пуска их при отрицательных температурах окружающего воздуха при­ меняются специальные пусковые подогреватели, обеспечивающие подо­ грев охлаждающей жидкости и масла в двигателе до температуры, при которой осуществляется надежный запуск двигателя.

Пусковой подогреватель представляет собой небольшой жаротруб­ ный котел, включенный с помощью трубопроводов в систему охлажде­ ния двигателя. Жидкость в котле нагревается или паяльной лампой

- 99 -

(ГАЗ-51) или специальной форсункой (ЯМЗ), в которую топливо пода­ ется насосом из топливного бачка. Газы, выходящие из котла, на­ правляются под нижнюю часть картера двигателя и нагревают в нем масло. Для увеличения интенсивности горения пусковые подогрева­ тели снабжаются центробежными вентиляторами, а для воспламенения топлива - свечами накаливания (подогреватель П-ЮО).

Пусковой подогреватель двигателя 3M3-53, устанавливаемый на автомобиле ГАЗ-66, состоит из котла, топливного бачка, электро­ магнитного клапана, электровентилятора, пульта управления и трубо­ проводов, воронки и направляющего патрубка для подвода горючих га­ зов к масляному картеру.

Котел постоянно включен в систему охлаждения двигателя. Перво­ начальное воспламенение смеси производится свечой накаливания. После того, как в камере установится устойчивое горение, свеча выключ<' тся и дальнейшее горение топлива происходит от ранее зажженно! пламени. В электромагнитном клапане установлена регулиро­ вочная игла, которая дозирует поступление топлива.

Пусковой подогреватель двигателя ЗИЛ-375 может подогревать двигатель, система охлаждения которого заполнена водой или анти­ фризом. Он устанавливается с правой стороны под капотом. Подогре­ ватель представляет собой неразборный котел, состоящий из камеры сгорания, жаровой трубы, газохода и двух соединенных между собой жидкостных рубашек (теплообменника). Котел постоянно включен в си­ стему охлаждения двигателя.

Топливо в камеру сгорания котла поступает из специального топ­ ливного бачка самотеком через регулятор подачи топлива, который состоит из поплавковой камеры с регулировочной иглой и электромаг­ нитного клапана.

Воздух в камеру сгорания подается вентилятором, установленным под капотом двигателя.

Первоначально воспламенение горючей смеси производится свечой накаливания, а в дальнейшем горение топлива происходит от ранее зажженного пламени. Горячие газы проходят по каровой трубе, отда­ ют часть тепла подогреваемой жидкости, залитой в котел, и проходят под картер двигателя, где используются для подогрева масла в кар­ тере.