ЛАБОРАТОРНА РОБОЧА №10

 

Тема: Система охолодження дизеля

 

Теоретичні відомості

Система охолодження - це сукупність пристроїв для примусового відводу тепла від нагрітих деталей дизеля і передачі його в навколишнє середовище для підтримання нормального теплового режиму двигуна.

Системи охолодження характеризуються тепловіддачею безпосередньо у навколишнє середовище або наявністю проміжного теплоносія. У першому випадку для охолодження використовується атмосферне повітря (повітряне охолодження), другому - проміжним теплоносієм є рідина (рідинне охолодження).

У системі рідинного охолодження рідина, що заповнює сорочки охолодження блок-картера 7 і головки циліндрів 6 (рис.10.1), омиває стінки циліндрів і камер згоряння та відводить від них тепло. Нагріта рідина рухається до охолодника (радіатора) 2, де віддає тепло повітрю, після чого знову рухається до сорочок охолодження. Температура холодильної рідини під час роботи двигуна повинна бути 85—98°С.

Розрізняють два способи циркуляції рідини у системах охолодження: термосифонну і примусову.

Рис.10.1. Принципова схема системи рідинного охолодження двигуна: 1 - вентилятор; 2 - радіатор; 3 - пробка з клапанами; 4 - клапан-термостат; 5 - насос; 6, 7 - сорочки охолодження відповідно головки циліндрів і блок-картера

 

Термосифонний спосіб полягає в тому, що рух зумовлюється різницею густини гарячої і холодної рідини (при нагріванні у сорочці охолодження густина зменшується, і рідина рухається до верхнього бачка радіатора). Охолоджуючись у радіаторі, рідина опускається і рухається знову до сорочки охолодження. Внаслідок повільної циркуляції рідини таке охолодження малоефективне, тому має обмежене застосування (пускові двигуни до того моменту, коли починають обертатися колінчасті вали основних двигунів).

У примусовій системі охолодження циркуляція рідини забезпечується насосом 5. Різниця температур нагрітої й охолодженої рідини при такому способі досягає 10°С. Інтенсивність циркуляції рідини і руху повітря через радіатор залежить переважно від частоти обертання колінчастого вала. Тому для регулювання теплового режиму двигуна застосовують певні пристрої (термостат, шторка або жалюзі). Якщо приму-сова система охолодження відокремлена від атмосфери спеціальним пристроєм з паровим і повітряним клапанами, її називають закритою. Такі системи діють при тиску, дещо вищому за атмосферний, тому температура кипіння також буде вищою, що зменшує випаровування рідини та її витрату, створює менш сприятливі умови для утворення накипу.

Система повітряного охолодження двигуна складається з вентилятора 9 (рис.10.2) та напрямних: кожуха 2, щитків (дефлекторів) 4, 7, 8, напрямного апарата 10.

Ротор вентилятора і напрямний апарат відлиті з алюмінієвого сплаву. Ротор закріплений на одному валу із шківом. Вони приводяться клино-пасовою передачею від шківа колінчастого вала.

 

Рис.10.2. Система повітряного охолодження двигуна  Д-144:

1 - радіатор системи мащення; 2 – кожух; 3 - замок; 4, 7, 8 - відповідно задній, середній і передній дефлектори; 5 - циліндр; 6 - шпилька; 9 - вентилятор; 10 - напрямний апарат; 11 - захисна сітка

 

Повітряне охолодження застосовують в пускових двигунах, дизелях Д-21, Д-37.

Водяне (антифризне) охолодження використо-вують в дизелях СМД-14, Д-54А, Д-50, СМД-60, ЯМЗ-240Б і ін.

Термостат підтримує сталу температуру охолоджувальної рідини у системі шляхом підключення або відключення радіатора. Застосовують термостати з рідинним і твердим наповнювачами.

Рідинний двоклапанний термостат складається з гофрованого циліндра 4 (рис.10.3), корпусу 2, головного 1 і допоміжного 3 клапанів, штока 5. Циліндр виготовлений з латуні й заповнений водним розчином спирту. Якщо температура холодильної рідини нижче 65–75°С, гофрований циліндр стулений, головний клапан перекриває доступ рідині у радіатор, а через вікна допоміжного клапана і корпусу вона пропускається до насоса. У зв'язку з тим, що рідина, яка знаходиться у сорочці охолодження, до радіатора не спрямовується (циркулює по малому колу), вона інтенсивно нагрівається.

При нагріванні холодильної рідини до температури 70°С наповнювач гофрованого циліндра починає інтенсивно випаровуватися. Завдяки внутрішньому тиску циліндр розтягується, відкриває головний клапан і одночасно закриває допоміжний. Таке положення клапанів дає змогу рідині (спочатку частково) циркулювати через радіатор. При температурі рідини у системі охолодження вище 80°С головний клапан повністю відкритий, а допоміжний — закритий. Вся рідина циркулює по великому колу й охолоджується у радіаторі. У такому стані система охолодження максимально І забезпечує відведення теплоти від двигуна.

При зниженні температури холодильної рідини пара спирту в циліндрі конденсується, тиск знижується і головний клапан перекриває доступ рідині у радіатор, а допоміжний, відкриваючись, збільшує потік рідини по малому колу циркуляції.

Рис.10.3. Будова і дія термостата з рідинним наповнювачем:

а - головний клапан закритий; б - головний клапан відкритий; 1,3 -головний і допоміжний клапани; 2 - корпус; 4 - гофрований циліндр; 5 - шток; 6, 8 - вікна відповідно у клапані і корпусі; 7 - скоба; 9 - отвір для виходу повітря

 

Термостат із твердим наповнювачем складається з латунного корпусу 5 (рис.10.4.), стояка 2, тримача 6, скріплених між собою вусиками. У корпусі розміщені основний 4 і перепускний 1 клапани, а також балон 12 з поршнем 8 і гумовою вставкою 10 всередині. Простір між вставкою і балоном заповнений термочутливим елементом (суміш церезину з алюмінієвим порошком). Поршень кріпиться гайкою 7 до тримача, а з балоном він з'єднаний гумовою вставкою. Основний клапан 4 притискається пружиною 3 до корпусу і балона, а перепускний клапан 1 – пружиною 13 до гайки 14. Якщо температура холодильної рідини не перевищує 80°С, основний клапан закритий, а перепускний – відкритий (рідина циркулює по малому колу). При підвищенні температури термочутливий елемент розширюється і тисне на гумову вставку 10, яка, стискуючись, виштовхує поршень 8. Одночасно вставка тисне і на днище балона. Коли тиск на поршень і на днище балона перевищить опір пружини 3 балон з основним і перепускним клапанами зміститься відносно поршня внизу, забезпечуючи циркуляцію рідини великим колом. Якщо температура холодильної рідини понад 85–95°С, основний клапан повністю відкритий, а перепускний - повністю закритий.

Термостати із твердим наповнювачем простіші і дешевші, надійніші у роботі, менш чутливі до зміни тиску в системі охолодження

У кришці заливної горловини радіатора системи охолодження закритого типу є пароповітряний клапан (рис.10.5). Він ізолює систему охолодження від атмосфери і підтримує у ній дещо вищий тиск, що підвищує температуру кипіння, знижує пароутворення й витрату холодильної рідини.

Коли кришка 5 закриває горловину 2 радіатора, паровий клапан 4 через гумову прокладку притискається пружиною 7 до виступу горловини і розділяє порожнину верхнього бака радіатора з атмосферою.

 

Рис.10.4. Будова термостата із твердим наповнювачем:

1,4 - відповідно перепускний і основний клапани, 2 - стояк; 3, 13 - пружини; 5 - корпус; 6 - тримач; 7,14 - гайки; 8 - поршень; 9 - ковпачок; 10 - гумова вставка із шайбою;  11 - термочутливий елемент; 12 - балон.

 

Рис.10.5. Будова парового і повітряного клапанів:

1, 4 - відповідно повітряний і паровий; 2 - горловина радіатора; 3 - прокладка; 5- кришка; 6 - шток; 7 -  пружина; 8 - паровідвідна трубка.

 

Якщо тиск у системі на 0,05–0,07  МПа більше за атмосферний (внаслідок пароутворення), паровий клапан 4,  долаючи опір пружини зміщується по штоку 6 вгору. Пара з верхнього бака радіатора проходить через щілину, що утворилася, і трубкою 8 виводиться в атмосферу.

У разі створення розрідження у системі охолодження (при охолодженні гарячого двигуна, витіканні рідини тощо) до 0,001–0,01 МПа через повітряний клапан підсмоктується повітря, що запобігає деформації латунних трубок осердя радіатора.

Пароповітряний клапан може бути змонтований також в окремому корпусі.

Параметри системи забезпечують перепад температур нагрітої і охолодженої води на 10°С.

Догляд за системою охолодження.

Догляд полягає у підтриманні необхідного рівня рідини, промивці радіатора, натяжці паса вентилятора, змащуванні підшипників водяного насоса і вентилятора.

В систему заливають "м'яку" воду або "тверду" (звичайну) з додаванням на 10л води 10г соди. Зливати воду з радіатора необхідно при температурі повітря +5°С. для видалення накипу після 1000год. роботи двигуна застосовують розчин: 100г кальцинованої соди, 5...50г керосину на 1л води.

Термостат перевіряють так: при температурі +70°С він повинен відкриватися, а при +85°С - бути повністю відкритим; при +65°С - повністю закритим.

Дистанційний термометр перевіряють по технічному термометру або у воді, що кипить.

 

Обладнання робочого місця

 

Двигун Д-240  і його система охолодження, натурні зразки термостатів, радіаторів та пароповітряного клапана,  плакати відеоролики систем охолодження

 

Порядок виконання роботи

 

1. Накреслити схеми повітряного і водяного охолодження.

2. Вивчити на натурних зразках, моделях, плакатах і відеороликах  будову системи охолодження і їх окремих вузлів.

3. Прослідкуйте по рис. 10.2  за потоками повітря у системі охолодження.