Вентилятор системи охолодження і його привід.

1. Прилади й механізми рідинної системи охолодження
2. Типи приводів вентиляторів
3. Переваги та недоліки автоматичних приводів вентилятора

Прилади й механізми рідинної системи охолодження

Призначення та особливості конструкції вентиляторів

Наши партнеры ArtmMisto

Вентилятор служить для збільшення потоку повітря через серцевину радіатора. Як правило, він встановлюється безпосередньо за радіатором по ходу руху автомобіля. Таке розміщення виключає потрапляння в вентилятор великих частинок і предметів, затриманих сотами радіатора.
Для збільшення ефективності роботи вентилятора його розміщують в направляющем кожусі - дифузорі.

Для роботи вентилятора витрачається значна частка потужності, що розвивається двигуном - до 5% (для порівняння - рідинний насос забирає у двигуна до 1% потужності).
Проте, без цього елемента системи охолодження не обійтися - відмовившись від вентилятора, конструкторам довелося б істотно збільшити теплообмінну площа радіатора. А це спричинило б за собою збільшення габаритів радіатора, його матеріаломісткість, додатковий обсяг охолоджуючої рідини в системі і, як наслідок - підвищення продуктивності рідинного насоса і витрачається їм потужності двигуна.
Як бачите, завдяки застосуванню вентилятора можна позбутися багатьох проблем технічного та економічного характеру.

Найбільшого поширення набули осьові вентилятори (Напрямні повітря уздовж осі свого обертання) з числом лопатей від чотирьох до восьми. Лопаті вентилятора виготовляють литтям, виконуючи їх спільно з маточиною, або штампуванням, поєднуючи їх з маточиною за допомогою клепаного з'єднання.
Литі лопаті виготовляють із синтетичних матеріалів (пластмас), а штамповані - зі сталі або алюмінієвих сплавів. Литі вентилятори мають більш високий ККД у порівнянні з штампованими, але останні простіше у виготовленні.

Підвищити продуктивність осьового вентилятора можна декількома способами - збільшенням довжини і кількості лопатей, а також підвищенням частоти обертання. Збільшення довжини лопатей неминуче призводить до збільшення динамічних навантажень, особливо при високій або змінній частоті обертання вентилятора.
Динамічними навантаженнями обмежується і максимальна частота обертання вентилятора.
Збільшення кількості лопатей призводить до підвищення рівня шуму, що викликається роботою вентилятора.
З цих причин конструкторам, при проектуванні, доводиться вирішувати ряд комплексних взаємопов'язаних завдань з визначення оптимальних параметрів вентиляторів і їх приводів.

Деякі конструкції систем охолодження двигунів включають два вентилятора, які встановлюються за радіатором поруч. Така конструкція дозволяє знизити висоту або ширину радіатора, а також більш гнучко використовувати можливості автоматичних приводів, включаючи вентилятори окремо, спільно, або вимикаючи їх.

Для зниження рівня шуму при роботі вентилятора їх лопаті розміщують навколо маточини нерівномірно, зі змінним кроком. Подібне конструктивне рішення вимагає ретельної балансування вентилятора за допомогою спеціальних тягарців і перерозподілу мас.

***

Типи приводів вентиляторів

Існують наступні приводи вентиляторів:

• кліноременниє (найбільш поширені);
• зубчасті (від зубчастого колеса ГРМ);
• фрикційні;
• електричні;
• електромагнітні;
• гідравлічні.

Електричний привід влаштований щодо просто, і включає в себе електродвигун, який вмикається і вимикається автоматично в залежності від температури охолоджуючої рідини в радіаторі, контрольованої термодатчиком. Безпосередньо на валу електродвигуна розміщують вентилятор.
При використанні резисторного температурного датчика (змінює напругу і струм в залежності від температури двигуна) з'являється можливість зміни інтенсивності потоку повітря, створюваного вентилятором. Однак такі конструкції широкого застосування не знайшли, оскільки вентилятор при цьому майже постійно працює, створюючи непотрібний шум.

Електромагнітний привід має електромагнітну муфту (рис. 2), поєднану з рідинним насосом . Вона складається з електромагніту 6, встановленого разом зі шківом 1 на ступиці 5 насоса і маточини 3 вентилятора, з'єднаної пластинчастої пружиною з якорем, вільно обертається разом з маточиною на двох шарикопідшипниках.

Котушка електромагніта з'єднана з тепловим реле, датчик якого розташований у верхньому бачку радіатора. При температурі охолоджуючої рідини в верхньому бачку радіатора 85 ... 90 ˚С теплове реле подає струм в котушку електромагніта. Якір притягується до електромагніту, і маточина разом з лопатями вентилятора починає обертатися.
Коли температура знизиться до 80 ˚С, контакти реле розімкнуться і вентилятор вимикається.

Гідравлічний привід реалізується за допомогою гідромуфти, яка передає крутний момент від колінчастого вала до вентилятора і гасить інерційні навантаження, що виникають при різкій зміні частоти обертання колінчастого вала.

На рис. 3 зображена конструкція гідроприводу вентилятора двигуна КамАЗ-740.
Передня кришка 1 і корпус 2 підшипника з'єднані гвинтами і утворюють порожнину, в якій встановлена гидромуфта.
Ведучий вал 6 в зборі з кожухом 3, провідне колесо 10, вал 12 шківа і шків 11 з'єднані між собою болтами і складають провідну частину гідромуфти, яка обертається в шарикопідшипниках 8 і 19.
Провідна частина гідромуфти наводиться в обертання від колінчастого вала через шліцьовій валик 7.
Ведене колесо 9 у зборі з валом 16, на якому закріплена маточина 15 вентилятора, становить провідну частину гідромуфти, що обертається в шарикопідшипниках 4 і 13.
Гидромуфта ущільнена гумовими манжетами 17 і 20.

На внутрішніх тороїдальних поверхнях ведучого і веденого коліс відлиті радіальні лопатки. Межлопаточное простір коліс утворює робочу порожнину гідромуфти.

Передача крутного моменту з ведучого колеса 10 на ведене колесо 9 відбувається при заповненні робочої порожнини маслом. Частота обертання веденого колеса гідромуфти залежить від частоти обертання ведучого колеса і від кількості масла, що надходить в робочу порожнину гідромуфти.

Масло надходить через вимикач (рис. 4), який управляє роботою гідромуфти вентилятора. Вимикач має три фіксованих положення, що забезпечують різні режими роботи вентилятора.

Положення «В» (рис. 4, а) - автоматичний режим, при якому підтримується температура 80 ... 95 ˚С.
При підвищенні температури охолоджуючої рідини, що омиває термосилової датчик 15, активна маса, яка перебуває в балончику датчика, починає плавитися і збільшується в об'ємі, при цьому шток датчика і золотник 5 переміщаються.
Золотник при температурі 85 ... 90 ˚С відкриває масляний канал у корпусі 2 вимикача. Масло з головної магістралі мастильної системи двигуна по каналах в корпусі вимикача, блоку і його передній кришці, трубці 5 (рис. 3) і каналам в провідному валу надходить в робочу порожнину гідромуфти. При цьому знаходиться в гідромуфті масло через отвір у кожусі 3 зливається в картер двигуна.

Положення «Про» (рис. 4) - вентилятор відключений. Масло в гідромуфту не подається при будь-якій температурі. Вентилятор може обертатися з невеликою частотою, що захоплюється тертям в підшипниках і набігає зустрічним потоком повітря при русі автомобіля. Цей режим може застосовуватися при експлуатації автомобіля в період низьких температур, коли двигун не прогрівається до оптимального режиму роботи.
Особливо актуальна можливість примусового відключення вентиляторів при низьких температурах навколишнього середовища для дизельних двигунів, які зазвичай нагріваються повільніше, ніж бензинові двигуни.

Положення «П» - вентилятор включений постійно. У гідромуфту постійно подається масло незалежно від температури двигуна. Такий режим роботи гідромуфти використовується при роботі двигуна в жарку погоду, коли необхідно його ефективне охолодження.

Деякою різновидом гідравлічного приводу вентиляторів системи охолодження є вязкостная муфта, принцип роботи якої заснований на зниженні в'язкості деяких рідин при нагріванні і підвищенні в'язкості при охолодженні.
В'язкісні муфти в автоматичному режимі включають або вимикають вентилятор в залежності від температури двигуна і зміні в'язкості рідини в робочому обсязі муфти. Крім того, при використанні таких муфт вентилятор може працювати з різною ефективністю, знову ж таки, в залежності від в'язкості робочої рідини.

***

Переваги та недоліки автоматичних приводів вентилятора

Як показує практика, під час роботи автомобільного двигуна застосування вентилятора для підвищення ефективності системи охолодження потрібно далеко не завжди. Він необхідний лише при жаркій погоді і русі в напруженому режимі навантажень, наприклад, рух в міському потоці машин, на тривалих підйомах, при повністю завантаженому автомобілі і т. П.
В інших умовах вентилятор вигідніше відключити, оскільки він не тільки забирає корисну потужність у двигуна, але і створює шум.

Гідравлічний, електричний і електромагнітний приводи вентилятора, на відміну від механічного (ремінного або зубчастого) приводу, забезпечують більш вигідний температурний режим двигуна. Їх застосування дозволяє уникнути охолодження непрогрітого двигуна вентилятором, а також зменшити втрати потужності через раціонального використання вентилятора, завдяки чому знижується витрата палива.
Крім того, використання автоматичних приводів робить керування автомобілем більш комфортним, оскільки відпадає необхідність в застосуванні жалюзі для регулювання повітряного потоку через радіатор.

Використання автоматичного приводу вентилятора дозволяє домогтися зниження рівня шуму при русі в оптимальному режимі, що особливо актуально для легкових автомобілів.

Ще одна важлива перевага електричного, електромагнітного і гідравлічного приводу вентилятора - виняток значних динамічних навантажень на лопаті, що має місце при використанні прямих механічних приводів від колінчастого вала в періоди різкої зміни частоти обертання.

Проте, автоматика не позбавлена ​​і деяких недоліків, з яких найбільш суттєвим є ускладнення конструкції приводу вентилятора, що призводить до збільшення його вартості і зниження надійності.

Застосування температурних датчиків і клапанів не завжди дозволяє вмикати або вимикати вентилятор точно при досягненні заданої температури в зв'язку з деякою погрішністю їх роботи, проте цей недолік в більшості конструкцій автомобільних двигунів істотно не є.

Крім того, електричний привід управління вентилятором має ще один недолік - включення електродвигуна приводу вентилятора за допомогою керуючого датчика можливо навіть при заглушеному двигуні, якщо температура охолоджуючої рідини не знизилася до оптимальної величини.
Це, в свою чергу, вимагає від водія уважності при технічному обслуговуванні двигуна - здійснювати ремонт і регулювання поблизу вентилятора можна лише переконавшись в тому, що двигун охолонув. Електромагнітний і гідравлічний приводи цього недоліку не мають.

Застосування гідравлічного приводу вентилятора тягне за собою деяке збільшення обсягу мастильної системи двигуна за рахунок використання масла для роботи гідромуфти.

Проте, переваги автоматичних приводів вентиляторів значно перекривають їх недоліки, і в даний час вони практично повністю витіснили механічні приводи, особливо в конструкціях систем охолодження двигунів легкових автомобілів.

***

Призначення, пристрій і робота термостата