Гидромуфта вентилятора охлаждения принцип работы

Система охлаждения двигателя КамАЗ

Система охлаждения двигателя КамАЗ

— жидкост­ная, закрытая, с принудительной циркуляцией охлаждаю­щей жидкости, рассчитанная на постоянное применение низкозамерзающих жидкостей.

Основными элементами системы охлаждения являются центробежный насос 8, радиатор, расширительный ба­чок 20, термостаты, перепускная труба 7, пятилопастный осевой вентилятор 10 с кожухом, жалюзи и гидромуфта привода вентилятора, а также трубопроводы и каналы в блоке и головках цилиндров.

Температура охлаждающей жидкости в системе ох­лаждения должна быть в пределах 80-98 °С.

Допускается кратковременная работа двигателя при температуре до 105° Необходимый тепловой режим двигателя обеспечи­вается автоматически термостатами и гидравлической муф­той привода вентилятора.

Нагретая жидкость из головок цилиндров через водя­ные трубы 4 и 6 поступает в термостатную коробку, откуда в зависимости от положения клапанов термостатов про­ходит через радиатор или перепускную трубу и посту­пает в насос 8, из которого направляется в блок цилиндров

Включатель гидромуфты КамАЗ

Включатель гидромуфты

золотникового типа, установлен в передней части двигателя на патрубке, подводящем охлаждающую жидкость к правому ряду ци­линдров.

Включатель состоит из термосилового датчика, яв­ляющегося чувствительным элементом включателя, реаги­рующим на температуру охлаждающей жидкости, корпуса, крышки, золотника, шайбы, возвратной пружины, ла­тунных регулировочных шайб, гайки крепления датчика, пробки, крышки пробки, рычага, фиксатора рычага, пру­жины фиксатора, уплотнительных колец.

При повышении температуры охлаждающей жидкости, омывающей термосиловой датчик, до 85—90 °С шток дат­чика перемещает золотник 7, который открывает масляный канал в корпусе включателя.

Масло из головной масляной магистрали двигателя по каналам в корпусе включа­теля, трубке 5 (см. рис. 44), каналам в ведущем валу, по отверстиям в ведомом колесе поступает в рабочие по­лости колес.

При этом происходит гидродинамическая передача крутящего момента крыльчатке вентилятора.

При понижении температуры охлаждающей жидкости до 85 °С золотник 7 под действием возврат­ной пружины 6 закрывает масляный канал в корпусе 4, и подача масла в гидромуфту прекращается. При этом находящееся в гидромуфте масло через два отверстия в кожухе 3 (см. рис. 44) сливается в поддон двигателя, и вентилятор отключается.

Водяной насос КамАЗ

Водяной насос

центробежного типа обеспе­чивает постоянную циркуляцию жидкости в системе ох­лаждения.

Валик 10 вращается в подшипниках 5 и 6, установлен­ных в корпусе 1 насоса. Подшипники закрытого типа, поэтому смазывать их в процессе эксплуатации не тре­буется.

На валике установлены шкив 2 и крыльчатка 8, имеющие отверстия для съемника. Для предотвращения попадания охлаждающей жидкости в полость подшипни­кового узла в корпусе насоса установлен сальник 9.

Сальник водяного насоса неразборный, при ремонте за­меняется целиком.

Вентилятор

осевого типа, пятилопастный, установлен соосно с коленчатым валом двигателя на ведомом валу гидромуфты. Он приводится во вращение гидромуфтой.

Вентилятор вращается в установленном на рамке радиа­тора кожухе, который уменьшает подсос лопастями воздуха с боков и тем самым способствует увеличению скоро­сти потока воздуха, подаваемого вентилятором.

Водяной радиатор КамАЗ

Водяной радиатор

— трубчато-ленточный («змейко­вый»), трехрядный, с трубками овального сечения, рас­положен перед двигателем. Он состоит из верхнего и нижнего бачков, остова и боковых стоек.

Верхний и нижний бачки припаяны к остову, состоя­щему из расположенных в три ряда трубок.

Промежутки между трубками заполнены гофрированной медной лен­той, изогнутой змейкой и припаянной к трубкам.

К верх­нему и нижнему бачкам припаяны две боковые стойки, представляющие собой стальные пластины. Вместе с ниж­ней пластиной они образуют каркас радиатора.

В верхний латунный бачок впаян подводящий патру­бок, в нижний — отводящий.

Свойства

Отметим основные свойства, которыми обладают гидромуфты:

• Ведомые и ведущие валы действуют вне зависимости друг от друга. К примеру, когда ведомый вал находится в покое, то в это время ведущий вал может функционировать или соответствовать промежуточному значению угловой скорости. Но отметим, что значение последней не может равняться скорости вращения ведущего вала. Обычно её значения меньше на 2 – 3%.
• Именно гидравлические муфты смогут обеспечить плавное начало движения транспорта и плавный набор разгона.
• Строение организовано таким образом, что в ней отсутствуют детали, которые тесно соприкасаются между собой. Другими словами отсутствует процесс трения деталей, а следовательно, их износ сводится к минимуму.
• Гидромуфта сдерживает крутильные колебания.
• С её помощью обеспечивается бесшумное функционирование передач.
• Обеспечивается высокие показатели коэффициента полезного действия, до 0,96 – 0,98.
• Высокая степень надёжности при эксплуатации.

С их помощью можно организовать управление, как на дистанционном, так и на автоматическом уровне.

Общий взгляд на систему охлаждения силовых агрегатов КАМАЗ

Дизельные двигатели камских грузовиков оборудуются двухконтурной жидкостной системой охлаждения, построенной по традиционной схеме. В ее состав входит водяная рубашка (система полостей и каналов) в блоке цилиндров и в ГБЦ, жидкостный насос (помпа), несколько термостатов, радиатор, система трубопроводов и различные датчики. Также в данную систему входит вентилятор, обеспечивающий отвод излишнего тепла от радиатора на определенных режимах работы мотора.

Функционирование системы сводится к следующему. При запуске мотора сразу начинает работать помпа, которая обеспечивает циркуляцию антифриза в первом (малом) контуре, в обход радиатора. При прогреве силовой установки срабатывает термостат, который открывает путь охлаждающей жидкости в радиатор, что обеспечивает охлаждение и поддержание определенной температуры двигателя.

Однако радиатор не всегда работает эффективно — на высоких оборотах, а также в жаркую погоду отвод избыточного тепла в атмосферу значительно ухудшается, что чревато перегревом и поломкой мотора. Решает проблему входящий в систему охлаждения вентилятор — он создает поток воздуха, который обдувает радиатор, обеспечивая отвод лишнего тепла. Без вентилятора нормальная эксплуатация автомобиля, особенно в теплое время года, была бы невозможной.

Работу вентилятора обеспечивает специальный узел — муфта привода вентилятора. До недавнего времени в автомобилях КАМАЗ использовалась исключительно гидравлическая муфта (гидромуфта) в паре с регулятором-выключателем. Сегодня все чаще камские грузовики оснащаются более простыми вязкостными муфтами (вискомуфтами)

Здесь мы обратим внимание только на гидромуфту — решение, которое все еще пользуется популярностью и имеет ряд преимуществ перед вискомуфтой

Виды и функциональные особенности

Существует несколько разновидностей муфт: упругие, электромагнитные, фрикционные, гидравлические, вискомуфты. Каждая разновидность имеет свои функциональные особенности.

• Например, упругая передает крутящий момент с помощью двух соприкасающихся резиновых дисков, поэтому при смене режима двигателя, силовой удар приходится на мягкую резину. Данный вид считается устаревшим, поэтому обнаружить его можно только на старых Камазах. Современные модели имеют другие конструктивные решения. Работа муфты осуществляется благодаря двум дискам: внутренний диаметр ведущего имеет посадочные зубцы, которыми закрепляется на валу, ведомый имеет втулки с резьбой для посадки вентилятора.
• Фрикционная имеет более современное строение: включается, выключается приводом, реагирующим на информацию температурного датчика. Температура 80 градусов — отключение вентилятора, 90 градусов — включение. Данный вид считается более технологичным, поэтому фрикционные муфты можно найти на достаточно большом количестве грузовиков. Благодаря работе непосредственно с температурой, информация, передающаяся вентилятору, считается более надежной, чем силовая работа резиновых деталей механизма. Система имеет ведомый, ведущий диски, нажимной диск, диафрагменную пружину, привод, увеличивающий, либо уменьшающий давление воздуха внутри системы.
• Гидромуфта работает более плавно, чувствительнее реагируя на смену температурного коэффициента. Данные, которые считывает датчик — температура охлаждающей жидкости. Проходя через весь системный узел, температура жидкости анализируется системой, после чего данные передаются блоку вентилятора, запуская, либо отключая его. Баллон выключателя содержит вещество, которое достигает температуры плавления, перемещает золотник, открывает канал доступа масла. Больше масла — больше оборотов вентилятора, соответственно, быстрее вращение. После уменьшения температуры и закрытия канала, вращение прекращается. Гидромуфта состоит из шлицевого ведущего вала, ведущего колеса, кожуха, шкива с собственным валом. Ведомая часть включает ступицу крепления вентилятора. Частота вращения колеса прямо пропорциональна количеству масла, поступившего внутрь рабочей полости.
• Вискомуфта является по сути разновидностью гидро-типа. Только основа работы заключается в использовании вязкости масла. Холодная работа двигателя заставляет жидкость антифриза двигаться малым кругом, поэтому ротор муфты находится в закрытом состоянии. Центробежные силы заставляют масло сливаться в резервные полости, соответственно, масло не толкает золотник, обороты вращения падают. Когда температура растет, движение антифриза проходит по большому кругу, поэтому жидкость попадает внутрь радиатора. Воздух внутри радиатора нагревается, биметаллическая пластина тоже нагревается, выгибается, открывая один клапан доступа. После открытия клапана масло попадает внутрь, обороты увеличиваются. Если температура продолжает расти, биметаллическая пружина открывает второй клапан. Имея вязкую консистенцию, масло может поддерживать определенную температуру работы, предотвращая перегрев двигателя. Именно поэтому чаще всего применяется силиконовое мало, отличающееся высокой вязкостью, которая увеличивается с ростом температуры. Внутреннее строение данного типа очень похоже на гидромуфту, однако существуют свои конструктивные особенности. Например, наличие ротора. Вал ротора прикрепляется двумя подшипниками к водяному насосу; две камеры ротора делятся дополнительно двумя пластиковыми пластинами, таким образом образуется целых четыре полости.
• Электромагнитный тип (электромуфты) применяется на современных Камазах. Достигая температуры до 90-95 градусов, охлаждающая жидкость оказывает влияние на датчик, который дает питание электромагниту. Электромагнит активизируется, металлическое кольцо примагничивается к шкиву. Данный процесс запускает вентилятор. Пониженная температура жидкости до 70-75 градусов способствует понижению оборотов вращения вентилятора. Камазы имеют один либо два вентилятора (односкоростных для более старых моделей, двухскоростных для более новых моделях грузовиков). Также механизм оснащен несколькими видами реле: включения на малой скорости, большой скорости, повышенного давления антифриза, температурный датчик, датчик вращения каленвала. Электронный блок управления, собирает всю информацию, анализирует, оптимизирует, передает центральному блоку управления.

Источник

Определение неисправности

Камаз — надежный тягач производства камского машиностроительного завода, уже много лет пользуется беспрецедентной популярностью, занимая лидирующие позиции на российских дорогах. Помимо долгого срока службы, он имеет большой запас ресурсов работы, недорогие расходники, простое обслуживание. Именно поэтому заменить неисправные детали гидромуфты будет несложно.

• Первым среди возможных поломок числится выключатель — самая недолговечная запчасть.
• Основным расходником является масло. Завод-изготовитель рекомендует заливать всесезонные масла, чтобы избежать загустения зимой.
• Всегда необходимо проводить визуальный осмотр на предмет протечек.
• Антифриз всегда должен быть долит до определенного уровня, указанного на бачке специальными штрихами. Если залить больше, антифриз будет выкипать, пениться, выливаться через край под влиянием высоких температур, если недолить, его может не хватить для продуктивной работы.
• Ухудшение работы муфты можно определить по снижению количества оборотов.

Профилактические работы для охладительной системы проводятся крайне редко. Как правило, данный узел бесперебойно работает порядка пятидесяти тысяч километров, однако многое зависит от условий эксплуатации транспортного средства.

Плановое техническое обслуживание — это регулярный визуальный осмотр с выявлением негерметичности, подтеков, течей, постоянная замена масла, долив антифриза. Также следует постоянно проверять исправность выключателя, иначе поломка может произойти в самый неподходящий момент.

=>

Двигатель грузового автомобиля — высоконагруженный механизм, вырабатывающий большое количество тепла. Для охлаждения механизмов, существует целый ряд охладительных систем. Главным охлаждающим веществом внутри всех механизмов двигателя служит антифриз. Однако, чтобы антифриз можно было прогнать по всем возможным каналам, существует ряд компонентов, входящих в общую систему охлаждения. Второй вариант — естественный забор прохладного воздуха. Данный тип относится к нестабильным, так как зависит от климатических условий. Наконец, самым действенным способом охлаждения двигателя является вентилятор.

Камазы имеют два основных типа охлаждения: воздушный, комбинированный. Комбинированный тип иными словами называют жидкостно-воздушным. Однако, оба варианта предполагают задействованность вентилятора. Вентилятор перегружается и перегревается, поэтому чтобы продлить ему жизнь, необходима муфта. Она защищает механизм от сильных вибраций, нагрузок, серьезных шумовых эффектов. Муфта забирает большие динамические нагрузки, поэтому работа вентилятора остается более стабилизированной.

Вязкостная муфта: устройство и принцип работы

Вискомуфта вентилятора (гидромуфта) является достаточно простым устройством и включает в себя следующие основные элементы:

• герметичный корпус;
• турбинные колеса или диски в корпусе;
• колеса закреплены на ведущем и ведомом валу;
• силиконовая жидкость (дилатантная) заполняет пространство между колесами;

1. 1. В целом, можно выделить два основных типа вязкостных муфт. Первый тип имеет корпус, внутри которого стоят турбинные колеса с крыльчаткой. Одно колесо крепится на ведущем валу, тогда как второе на ведомом валу. Силиконовая жидкость, являющаяся рабочим телом, выступает в роли связующего звена между турбинными колесами. Если колеса  вращаются с разной скоростью,  происходит передача крутящего момента на ведомое колесо, вращение колес синхронизируется.

   2. Второй тип муфты отличается от первого тем, что вместо колес стоит пара плоских дисков с выемками и отверстиями. При этом именно второй тип обычно используют в качестве муфты вентилятора охлаждения. При синхронном вращении дисков внутри корпуса муфты  силиконовая жидкость почти не перемешивается. Однако если ведомый диск начнет отставать от ведущего, смешивание становится активным.  Жидкость при этом меняет свои свойства (расширяется) и прижимает диски друг  другу.

   3. Что касается жидкости, которой заполнен корпус устройства, на ней основан весь принцип работы вискомуфты. В состоянии покоя жидкость вязкая и текучая. Если же начать ее нагревать или перемешивать, жидкость сильно густеет и расширяется в объеме, меняется ее плотность.Если же вернуть жидкость в состояние покоя и/или прекратить нагрев,  она снова станет вязкой и текучей. Такие свойства позволяют прижимать диски друг к другу и блокировать вискомуфту, «замыкая» диски. 

Где используются вискомуфты в автомобиле

Как правило, вязкостные муфты в авто используются только в двух случаях:

• для реализации охлаждения двигателя (вентилятор охлаждения);
• для подключения полного привода (трансмиссия).

Первый вариант отличается простым устройством. На штоке закрепляется муфта с вентилятором, который приводится через ремень от двигателя. При этом вискомуфты в этом случае более надежны, чем электрические вентиляторы, однако  менее эффективны в плане производительности.

Что касается подключения полного привода, подавляющее большинство кроссоверов  имеют вязкостные муфты для автоматического подключения полного привода. При этом такие муфты сегодня постепенно вытесняются другим типом  в виде электронных исполнительных устройств.

Основная причина — вискомуфты не отличаются высокой ремонтопригодностью (фактически, они одноразовые), а также недостаточно эффективно передают крутящий момент. Например, полный привод подключается через муфту только тогда, когда передние колеса сильно буксуют, при этом нет возможности подключить муфту принудительно и т.д.

Так или иначе, даже с учетом недостатков, вискомуфты простые в плане конструкции, дешевые в производстве, прочные и надежные. Средний срок службы составляет не менее 5 лет, при этом на практике встречаются 10-15 летние авто с пробегами по 200-300 тыс. км, на которых вязкостные муфты находятся в исправном рабочем состоянии. Например, система охлаждения на старых моделях BMW, где вентилятор охлаждения имеет подобное устройство.

Термостаты и патрубки

Патрубки системы нуждаются в обязательном присмотре. Только при герметичных соединениях можно правильно регулировать температуру мотора и предотвращать потерю чрезмерного количества охлаждающей жидкости. Внимания заслуживают места, где патрубки соединяются с остальными запчастями и где отмечается повышенная уязвимость агрегатов.

Важно! Термостаты требуются для использования антифриза. Если температура технической жидкости достигает 80 градусов, переход жидкости нарушается

При температуре в 93 градуса циркуляция нарушается, вследствие чего охлаждающая жидкость течет через радиатор мотора и это приводит к уменьшению срока службы оборудования.

Только правильное техническое обслуживание термостатов и патрубок гарантирует сохранение хорошего состояния установленных агрегатов.

Гидромуфта КамАЗа: как обеспечить бесперебойную работу вентилятора охлаждения?

Автомобили 2 января 2017

Система охлаждения автомобилей КамАЗ устроена по классическому принципу. Но имеются и особенности.

Одна из них – наличие гидромуфты вентилятора.

Благодаря исправной работе этого узла система охлаждения грузового автомобиля под нагрузкой работает максимально эффективно.

Назначение гидромуфты

Важнейший узел для обеспечения эффективного охлаждения двигателя — гидромуфта. КамАЗ без неё имел бы непрерывно работающий вентилятор охлаждения.

Смысл ее — в нужное время включать вентилятор, а затем выключать.

Ведь в моменты прогрева двигателя, а также в холодное время эксплуатации автомобиля обдув совсем не нужен.

Прямое назначение гидромуфты – в нужное время передать крутящий момент коленчатого вала двигателя вентилятору охлаждения. Также она значительно гасит резкие изменения в работе коленвала и служит хорошим демпфером для привода вентилятора.

Как работает этот уникальный узел системы охлаждения, будет понятно из его строения.

Устройство гидромуфты КамАЗа

Только при наличии внутри рабочего пространства масла будет работать гидромуфта. КамАЗ имеет для этого лучшие конструкции.

В основе работы муфты – два колеса: ведущее (9) и ведомое (10). Ведущее колесо имеет 33 лопатки и через шлицевую часть вала (7) связано с коленчатым валом двигателя.

Ведомое колесо имеет 32 лопатки и неразрывно связано с ведомым валом (16), который, в свою очередь, приводит в движение вентилятор охлаждения.

Крыльчатки муфты не соприкасаются друг с другом без масла. То есть в выключенном состоянии вращается только ведущее колесо. Ведомое же может крутиться пассивно, благодаря вращению вентилятора при открытых жалюзях радиатора охлаждения.

Надёжным разборным корпусом, состоящим из крышки (1) и кожуха (2), обладает гидромуфта вентилятора. КамАЗ имеет продуманную систему защиты от протечек. Для предотвращения утечки масла гидромуфта имеет два сальника (17, 20) и прокладку (18).

Чтобы масло поступило в гидромуфту в нужный момент, есть выключатель гидромуфты с «флажком» на три положения. Разберем эту простую, но в то же время неотъемлемую составляющую подробнее.

Выключатель гидромуфты

Металлический корпус с термодатчиком, напрямую связанным с охлаждающей жидкостью, — это и есть выключатель гидромуфты.

КамАЗ обладает следующим температурным режимом: при повышении температуры тосола или антифриза до 83-86 оС (горячий или холодный выключатель) рабочая масса в датчике начинает плавиться и расширяться, толкая при этом шток. Канал для поступления масла в гидромуфту при этом открывается. При обратном понижении температуры охлаждающей жидкости пружинка возвращает шток открытия выключателя на место.

Что же делают три положения выключателя гидромуфты? «Флажок» выключателя даёт возможность выбрать три основных режима работы:

• автоматический;
• постоянно открытый вариант;
• постоянно закрытый.

Понятно, что автоматический режим является основным рабочим и при исправной гидромуфте вентилятора не переключается в другие положения.

В случае возникновения неисправности в выключателе (что вполне возможно), его устанавливают в режим «постоянно открыт».

А при первой же возможности выключатель заменяется.

Третий режим выключателя гидромуфты – «постоянно закрыт», используют в случае преодоления автомобилем глубоких бродов. В этих случаях работа вентилятора не просто не нужна, а будет только вредить.

Принцип работы гидромуфты вентилятора

Теперь, после того как стала понятно внутреннее устройство гидромуфты, уяснить, как же это всё работает, совсем просто.

В автоматическом режиме гидромуфта приходит в движение, а конкретно, включает вентилятор, при повышении температуры охлаждающей жидкости до 83 оС или 86 оС.

Вентилятор, включаясь, обдувает радиатор, тем самым охлаждая антифриз и поддерживая оптимальный температурный режим двигателя.

При понижении температуры тосола выключатель гидромуфты срабатывает, и она выключает вращение вентилятора. После этого он может вращаться только пассивно, от потока входящего воздуха из-за движения автомобиля (при открытых жалюзи радиатора).