Гидромуфта применяется в системе охлаждения двигателя автомобиля

Гидравлическая муфта – важный элемент системы жидкостного охлаждения дизельных двигателей КАМАЗ. Охлаждающая жидкость отбирает тепло от двигателя и отдает его в радиаторе набегающему воздушному потоку. Чем больший объем воздуха обдувает радиатор, тем быстрее между ними происходит теплообмен.

В норме нагрев жидкостного теплоносителя должен находится в пределах 85-98 градусов. Допускается кратковременное нагревание до 105 градусов. Естественного притока воздуха к радиатору для эффективного охлаждения моторного отсека недостаточно. Поэтому его постоянно обдувает вентилятор, частоту вращения которого определяет гидравлическая муфта.

В норме нагрев жидкостного теплоносителя должен находится в пределах 85-98 градусов. Допускается кратковременное нагревание до 105 градусов. Естественного притока воздуха к радиатору для эффективного охлаждения моторного отсека недостаточно. Поэтому его постоянно обдувает вентилятор, частоту вращения которого определяет гидравлическая муфта.

Общее устройство системы охлаждения

На камазовские моторы устанавливается жидкостное охлаждение, состоящее из следующих конструкционных элементов:

• Водяной насос, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя по трубопроводной системе;
• Радиаторная решетка, где жидкость отдает тепло воздушному потоку;
• Пара термостатов, контролирующих нагрев теплоносителя;
• Вентилятор, нагнетающий воздух к ребрам радиатора;
• Гидравлическая муфта;
• Её включатель;
• Расширительный бачок;
• Трубопроводы, соединяющие радиатор с цилиндропоршневой;
• Регулирующие клапаны;
• Терморасширительный датчик.

Работа системы охлаждения и гидравлический муфты

При холодном двигателе клапаны перекрывают доступ к радиаторной решетке. Теплоноситель циркулирует по малому контуру. Это облегчает холодный запуск мотора и ускоряет его прогрев до рабочих температур. При нагреве теплоносителя до восьмидесяти градусов клапаны закрывают малый контур и открывают вход к радиатору.

Клапаны приводит в действие расширительный баллон. Его наполнитель плавится при нагреве свыше восьмидесяти градусов, увеличиваясь в размерах. Баллон перекрывает малый контур и, наоборот, открывает доступ к радиаторной решетке. При нагреве теплоносителя до 92 градусов он циркулирует только по большому контуру. При остывании теплоносителя ниже восьмидесяти градусов наполнитель баллона застывает, тот уменьшается в размерах и отсекает доступ к радиаторной решетке. Теплоноситель циркулирует только по малому контуру.

Конструкция и работа гидравлической муфты

Гидромуфта выступает в качестве передаточного звена между от коленвалом к вентилятором. Она состоит из двух лопастей. Первая – ведущая – установлена на вал и подсоединена через шлицевый вал к коленвалу. Вращение происходит во внутренних полостях пары подшипников. Ведомая лопасть поставляется в сборе с валом. К последнему крепится ступица вентилятора. Её вал также вращается внутри шарикоподшипников.

Обои лопастных колеса изготовлены в форме тороидов. Различия между ними заключается в отличном числе лопаток. У ведущей лопасти их 33 штуки, а у ведомой – 32 шт. Зону между ними называют рабочей полостью или межлопастным пространством. Её заполняет масло. Объём последнего определяет скорость движения ведомой лопасти. Чем большая плотность в зоне между лопастями, тем с большим КПД крутящий момент от коленвала передается через гидромуфту к вентилятору.

Выключатель гидравлической муфты

Масло в межлопастное пространство поступает через клапан выключателя. Он позволяет гидромуфте работать в трех фиксированных режимов:

• Автоматическое включение (маркируется буквой А).
• Постоянная работа (маркируется П);
• Принудительное отключение (маркируется О).

В автоматическом режиме при нагреве теплоносителя свыше 80 градусов открывается клапан маслоканала, соединяющий гидромуфту и центральный маслопровод грузовика. Межлопастное пространство начинает заполняться маслом. Клапан открывает терморасширительный датчик при нагреве теплоносителя свыше 80 градусов одновременно с открытием большого контура к радиаторной решетке.

Одновременно с открытием масляного канала шток подключает на ведущую лопасть коленвалу. Поэтому скорость вращения определяется числом оборотов коленчатого вала. По мере нагнетания масла в рабочую полость последнее под действием вращения ведущего колеса начинает с большей эффективностью вращать ведомое. По мере заполнения межлопастного пространства скорость вращения увеличивается.

При охлаждении теплоносителя ниже восьмидесяти градусов, наполнитель терморасширительного датчика застывает, тот уменьшается в объеме перестает давить на шарик. И на последний начинает давить уже возвратная пружина, она сдвигает шар назад, перекрывая маслоканал. Масло из межлопастного пространства выливается в картерный поддон мотора.

В режиме «Всегда включено» маслоканал не перекрывается, масло поступает в межлопастное пространство постоянно, ведущая лопасть вращается соразмерно частоте оборотов коленвала. Режим «Всегда включено» активируется у выключателя в случае поломки последнего. Основным признаком его неисправности является постоянный перегрев двигателя.

Прежде чем форсировать глубокие броды следует переключить выключатель гидромуфты в положение «Отключено». Теплоноситель будет передавать тепло воде, имеющую большую теплоёмкость, чем воздух. При этом вода, набегающая на вентилятор, не создаст противоток в рабочей полости и не повредит лопасти ведущего и ведомого колеса.

В режиме постоянного отключения маслоканал всегда закрыт, межлопастное пространство маслом не заполняется, крутящий момент не передается на ведущую лопасть. Вентиляторные лопасти вращаются только под действием набегающего воздушного потока.

Вентилятор и водяной насос

Осевой 5-лопастной вентилятор прикреплен к ведомому валу гидравлической муфты. Частота вращения вентилятора регулируется радиатором диффузора. Последний препятствует боковому подсосу лопастями и, тем самым, увеличивает осевое всасывание вентилятора и, следовательно, усиливает воздушный поток, что направляется на радиатор.

Вращение центробежного водяного насоса обеспечивается ременной передачей, соединяющей шкивы насоса и гидромуфты. Поэтому скорость прокачки теплоносителя соразмерна частоте оборотов коленчатого вала.

На валик насоса установлена пара полузакрытых подшипников. Смазка последних выполняется сквозь пресс-маслёнку. Их герметичность обеспечивается манжетой, она не позволяет попасть охлаждающей жидкости внутрь подшипников, даже если уплотнитель потерял свою целостность.

Целостность уплотнений насоса производится через дренажное отверстие. Существенная протечка охлаждающей жидкости обязательно будет вытекать через дренажное отверстие.

Расширительный бачок

Он установлен с правой стороны мотора. Он соединен трубами с компрессором, верхним баком радиатора и термостатами. Расширительный бачок компенсирует гидроудары, что могут возникнуть в трубопроводной системе при резком нагреве охлаждающей жидкости.

Для этого в его горловину помещена паровоздушная пробка, у которой имеются два клапана – паровой (выпускной) и воздушный (впускной). У первого имеется пружина, которая сбрасывает избыточное давление в пределах 56,9-78,5 кПа. У впускного клапана установлена ослабленная пружина. Она срабатывает при возникновении разреженного давления, которое может случиться при резком охлаждении жидкости, например, в сильный мороз.

Именно через расширительный бачок жидкость заливается в трубопроводную систему охлаждающей системы. Её уровень контролируется специальным краником. Оптимальный уровень теплоносителя – не менее половины и не более двух третей от объема бака.

Преимущества гидравлической муфты

Принцип работы гидромуфты – бесконтактный, между собой ведущая и ведомая часть механически не соединены. После заполнения межлопасного пространства масло начинает вращаться внутри муфты со скоростью вращения ведущей лопасти. Движение масла увлекает за собой ведомую лопасть, и та начинает вращать вентилятор.

Высокая плотность масла, низкое сопротивление качению у приводных валов ведущей и ведомой лопастей обеспечивают столь же высокий КПД передачи крутящего момента, как и у механических приспособлений.

Типичные неисправности гидравлической муфты

Конструкция гидромуфты обладает большим ресурсом надежности. Работа вентилятора и гидравлической муфты практически не требует вмешательства со стороны водителя. Возникшие неисправности легко диагностируются по снижению частоты вращения вентиляторных лопастей, что приводит к перегреву двигателя.

Самая распространенная причина снижения оборотов вентиляторов – недостаточный приток масла в рабочую полость гидромуфты. В этом случае следует проверить целостность трубопроводов, по которым масло направляется в рабочую полость из центральной магистрали. Из-за протечки рабочую полость заполняется в недостаточном объеме, поэтому ведущее колесо передает ведомому крутящий момент со сниженным КПД.

Самым слабым звеном гидравлической муфты является его выключатель. При его поломке масло может вовсе не поступать в рабочую полость. Выключатель быстрее и проще заменить, а до его замены вообще отключить, чтобы масло беспрепятственно поступало в рабочую полость. Если по каким-либо причинам гидромуфта вышла из строя, то её необходимо менять в сборе.

Техническое обслуживание системы охлаждения КАМАЗа

Ежедневное техобслуживание системы охлаждения двигателя КАМАЗ требует проверять количество охлаждающей жидкости в расширительном баке. Для этого откройте контрольный краник, если из него потечет теплоноситель, значит, уровень в норме. Если же вода не течет, значит, её объем недостаточен и воду следует долить.

Доливка выполняется следующим образом:

• Краник закрывается;
• Пробка заливной горловины расширительного бака откручивается;
• Охлаждающая жидкость доливается. Её оптимальный уровень – две трети от высоты расширительного бака;
• Пробка закручивается.

При техобслуживании №1 смажьте подшипники водяного насоса.

При техобслуживании №2 проверяется работа жалюзи радиаторной решетки, проверяется и регулируется натяжение ременной передачи водяного насоса.

В норме жалюзи радиаторной решетки должны полностью раскрываться и полностью перекрывать воздушный поток к радиаторной решетке. Ременная передача в процессе эксплуатации постепенно растягивается, в результате помпа водяного насоса работает с меньшей частотой. Скорость течения теплоносителя по трубопроводной системе уменьшается, и она уже не способна с должной эффективностью отводить тепло от двигателя.

Кроме того, следует периодически проверять чистоту ременной передачи. На её поверхности не должно быть топливных и масляных пятен. При их обнаружении ремни необходимо очистить. Из-за масла или дизельного топлива ременная передача может проскальзывать, течение охлаждающей жидкости будет неровным, в трубах могут возникать гидроудары. Желательно, проверять чистоту и натяжение ременной передачи через каждые 50 часов работы двигателя. В норме ременная передача должна прогибаться на 15-22 мм. Если ремень прогибается больше или меньше, приведите натяжение к норме. В случае повреждения одного из ремня меняются все ременные передачи.

При сезонном техобслуживании проверяется надежность крепежей радиаторной решетки. Перед зимней эксплуатации КАМАЗа у него сменяется охлаждающая жидкость.

Эта процедура выполняется следующим образом:

• Грузовик устанавливается на правую сторону;
• Ёмкости для отработанной жидкости ставятся под сливные краны;
• Открывается пробка расширительного бака;
• Открываются сливные краны на нижнем патрубке радиатора, на насосном устройстве подогревателя, на котле и на подводящей трубке отопительной системы водительской кабины;
• Охлаждающая жидкость сливается;
• Сливные краны закрываются;
• Новая охлаждающая жидкость через заливную горловину расширительного бака заливается до тех пор, пока жидкость не заполнит две трети объема бака.

Интернет-магазин RuMotors предлагает к продаже оригинальные гидромуфты для всего модельного ряда КАМАЗа. Мы активно сотрудничаем с крупными грузоперевозчиками и фирмами, владеющими собственным автопарком грузовиков Камского автозавода.

Для них мы предлагаем:

• Сжатые сроки оформления крупнооптовых заказов;
• Индивидуальные скидки для каждого клиента;
• Возможность отсрочки платежей;
• Обязательная сертификация всех запчастей и узлов в сборе;
• Транспортная упаковка запчастей и узлов в сборе согласно требованиям заводов-производителей.

Если вам необходима оптовая партия гидромуфт для грузовиков КАМАЗ, значит, их следует приобретать в интернет-магазине RuMotors.

Гидромуфта представляет собой специальный механизм, который передает крутящий момент от вала силовой установки на коробку передач. Он является важнейшей частью гидромеханической трансмиссии, но в последнее время все чаще в качестве альтернативы используются гидротрансформаторы, хотя еще сравнительно недавно эта деталь устанавливалась на все авто с автоматической и полуавтоматической КПП.

Назначение

Читайте также: АКПП — устройство и принцип работы, как пользоваться коробкой-автомат

Сфера применения гидромуфт не ограничивается одними только автомобилями и другими транспортными средствами. Эти механизмы незаменимы в устройстве всевозможных конвейеров, они входят в конструкцию элеваторов, дымососов, различного рода насосов и газовых турбин, а также мельниц, дробилок и тому подобных сельскохозяйственных и промышленных установок. 

Также детали, ставшие темой нашего разговора, входят в состав экскаваторов роторного типа, дорожных катков, центрифуг, бетономешалок и барабанных сушилок.

Так, к примеру, гидромуфта вентилятора является обязательным элементом привода системы охлаждения в автомобилях определенных марок и моделей. Если говорить о функции данной детали вкратце, то она сводится к автоматическому включению/отключению вентилятора в соответствии с изменением температуры мотора. 

Важно

Деталь по праву считается наиболее простым решением, упрощающим конструкцию привода в системе охлаждения. Она выполняется в виде небольшого блока, связывающего крыльчатку и шкив. Блок не нуждается в электроприводе, не требует соединения с другими элементами, его работа полностью автономна. 

Для управления работой вентилятора в конструкцию некоторых авто предусмотрен датчик гидромуфты – устройство, которое при необходимости включает, а затем автоматически отключает вентилятор, ориентируясь по температуре охлаждающей жидкости.

Гидромуфта привода обладает массой преимуществ по сравнению с остальными типами привода, ее установка предпочтительна в транспортных средствах повышенной проходимости, которые призваны выдерживать высокие нагрузки в сложных условиях эксплуатации. 

Так, ее использование, к примеру, минимизирует необходимость применения жалюзи перед радиатором охлаждения, позволяет сэкономить время перед преодолением на автомобиле водных препятствий (водителю не придется отключать вентилятор перед ездой вброд). 
Помимо всего прочего, доказано, что этот механизм способствует снижению расхода топлива и делает работу двигателя более тихой, что особенно заметно на холостых оборотах.

Гидромуфту двигателя без преувеличения можно назвать простейшим элементом гидромеханической трансмиссии. Крутящие моменты на ее ведущем и ведомом валах одинаковы, она их не изменяет, а передает требуемую скорость вращения с вала мотора на КПП. 

Именно эта деталь отвечает за плавное переключение передач, она тормозит вращательное колебание, обеспечивает плавное начало движения и хороший разгон без рывков.

Это становится возможным потому, что жесткое сцепление между комплектующими муфты, равно как и между валами – ведущим и ведомым — отсутствует Вращательное движение передается на ось плавно, нет ни толчков, ни рывков. 

Как работает гидромуфта

Работа механизма, ставшего темой нашего разговора, базируется на простейших принципах. Крутящий момент поступает от ротора благодаря тому, что рабочая жидкость вязкая. Функцию этой жидкости выполняет масло гидромуфты. 

Управление деталью осуществляется благодаря двум деталям – спиральной биметаллической пружине и пластине. В соответствии со сменой температуры пружина скручивается либо раскручивается, она поворачивает закрепленную на штифте биметаллическую пластину. 

Пластина, также подверженная воздействию температурных изменений, либо изгибается, либо выпрямляется, обеспечивая открытие или закрытие каналов соответственно.

Если мотор транспортного средства холодный (а это обычно бывает сразу после его запуска), гидромуфта тоже холодная, ее пружина коротка, а пластина находится вплотную к разделительной пластине, соответственно, каналы закрыты. 

Когда двигатель нагревается, нагревается и муфта, ее пружина под воздействием тепла раскручивается, провоцируя поворот пластины – она смещается, открывает канал, что способствует попаданию рабочей жидкости внутрь камеры. Благодаря вязкости этой жидкости начинается вращение вентилятора.

Устройство

Основными составными элементами гидромуфты являются лопастные колеса в количестве 2-х штук. Первая лопасть связана с ведущим валом ТС, вторая – с ведомым валом. Внутри гидромуфты находится масло. 

Описывая устройство гидромуфты детальнее, необходимо упомянуть следующие ее конструктивные элементы:

• насосная лопасть, которая непосредственно связана с коленвалом;
• турбинное колесо;
• уплотнение;
• заливная пробка;
• ребра охлаждения;
• валы (коленчатый и ведомый).

Признаки неисправности гидромуфты

Наиболее распространенными признаками износа гидромуфты являются:

• Незначительная пробуксовка сцепления в момент начала движения авто. Машина на протяжении пары секунд не реагирует на педаль акселератора и разгоняется очень слабо, но затем начинает двигаться в штатном режиме.
• При езде в городском режиме ощущаются вибрации. Как правило, случается это на скорости около 60-ти км/час.
• Во время движения авто при нагрузке (резкий подъем, транспортировка груза и пр.) чувствуется вибрация.
• ТС, оснащенные автоматической коробкой передач, двигаются рывками, что особо ярко ощущается, когда осуществляется торможение двигателем.

В некоторых случаях поломку детали можно определить на слух. Так, во время переключения передач появляется шум, который исчезает одновременно с увеличением оборотов двигателя. Иногда при езде на скорости около 60-ти км/час появляется вой, который сопровождается вибрацией. 

При обнаружении хотя бы одного из перечисленных выше признаков необходимо посетить СТО и выполнить диагностику, а в случае необходимости — провести ремонт гидромуфты, чтобы исключить риск появления в будущем более серьезных проблем.

Достоинства и недостатки

Аренда спецтехники: Аренда спецтехники в России

Гидромуфты входят в конструкцию автомобилей, которые оснащены полуавтоматической трансмиссий. Чаще ими оборудуют грузовики и автобусы. К неоспоримым плюсам этих механизмов следует отнести простоту конструкции, плавность изменения скорости движения, снижение нагрузки на шестеренки КПП. 

Что касается недостатков, то это низкий КПД по причине значительных потерь ведущего вала на больших оборотах. Именно поэтому на легковой автотранспорт в последнее время устанавливают гидротрансформаторы, которые считаются более совершенными устройствами.

Заключение

Разместите объявление на нашем сайте: Запчасти в России

Благодаря наличию в системе привода ТС гидромуфты заметно улучшаются статические и динамические характеристики двигателя, что в общем и целом оптимально сказывается на эксплуатационных показателях авто и его надежности. Деталь, которой был посвящен наш сегодняшний разговор, предотвращает перегрузку мотора и продлевает срок службы машины.

В автомобилях УАЗ привод вентилятора охлаждения реализован с помощью гидромуфты (или вязкостной муфты), которая автоматически включает и выключает вентилятор при изменении температуры двигателя. О гидромуфте УАЗ, ее устройстве, принципах работы, особенностях эксплуатации и обслуживания читайте в этой статье.

Устройство системы охлаждения автомобилей УАЗ

Все двигатели, используемые на автомобилях Ульяновского автозавода, оборудуются классической жидкостной водяной системой охлаждения. Система разделена на два контура — малый и большой. В большой контур входит водяная рубашка в блоке и ГБЦ, радиатор отопителя и радиатор охлаждения двигателя, термостат и система патрубков, в малый — все, кроме радиатора охлаждения. Разделяются контуры термостатом, который в зависимости от температуры охлаждающей жидкости либо открывает, либо закрывает вход в радиатор.

Однако система охлаждения УАЗовских моторов имеет и некоторые особенности. Например, перед радиатором (за радиаторной решеткой) устанавливаются жалюзи, которые позволяют водителю регулировать поток проходящего через радиатор воздуха. Жалюзи управляются из кабины с помощью специальной рукоятки, они позволяют в довольно широких пределах регулировать температуру двигателя в зависимости от температуры наружного воздуха.

Также в двигателях УМЗ и ЗМЗ, устанавливаемых на УАЗы, используются три основных типа привода вентилятора охлаждения:

• Постоянный привод;
• Привод через гидромуфту (также она известна как вязкостная муфта и вискомуфта);
• Привод через электромагнитную муфту.

Двигатели с постоянным приводом вентилятора давно не выпускаются, такая система использовалась на ранних модификациях УАЗ-31512 (УАЗ-469Б) и некоторых других моделях. Однако уже в XX веке старые двигатели ЗМЗ-402 и УМЗ-417 стали оснащаться вискомуфтой, и сегодня практически все двигатели, устанавливаемые на УАЗы, имеют именно гидромуфту привода вентилятора. Определенное распространение получили моторы с электромагнитной муфтой, хотя они еще не приобрели такой популярности, как гидромуфта. Также на УАЗах ограниченно используется электрический привод вентилятора (от электромотора), однако это чаще всего кустарное решение.

Вязкостная муфта играет важную роль в системе охлаждения мотора, поэтому рассмотрим эту деталь более подробно.

Назначение и роль гидромуфты привода вентилятора в системе охлаждения

Вязкостная муфта — простое и надежное решение, которое значительно упрощает конструкцию привода вентилятора, позволяя отказаться от многих деталей. Вискомуфта — это один компактный блок, через который крыльчатка вентилятора связана со шкивом водяного насоса, этот блок не требует каких-либо электрических подключений или соединения с управляющими элементами, и работает автономно от других деталей двигателя.

Гидромуфта выполняет одну функцию — изменение скорости вращения крыльчатки вентилятора охлаждения в зависимости от температуры двигателя. Это достигается тем, что при нагреве муфта увеличивает передачу крутящего момента от помпы на крыльчатку вентилятора, а при охлаждении — уменьшает поток крутящего момент. Причем изменение скорости вращения вентилятора производится плавно, бесступенчато, мгновенного включения и выключения вентилятора с вискомуфтой никогда не происходит.

Вязкостная муфта с помощью фланца устанавливается непосредственно на шкив привода водяного насоса, а на корпус муфты крепится крыльчатка вентилятора. Поэтому вискомуфта всегда вращается вместе со шкивом помпы, независимо от текущей температуры двигателя.

Гидромуфта имеет ряд преимуществ перед другими типами привода вентилятора, которые особенно важны для автомобилей повышенной проходимости, эксплуатируемых в сложных условиях. Например, применение вискомуфты снижает к минимуму роль жалюзи перед радиатором охлаждения, хотя в УАЗах с постоянным приводом вентилятора водителю постоянно приходится управлять жалюзи.

Также в двигателях с гидромуфтой нет необходимости отключать вентилятор или снимать ремень при преодолении бродов — при заезде в воду вискомуфта охлаждается и отключает вентилятор. Также вентилятор прекращает вращаться за счет возросшего сопротивления среды, но если в случае прямого привода или электрического привода принудительное торможение крыльчатки вентилятора чревато износом ремня и поломками, то для вискомуфты это совершенно не опасно.

Наконец, вискомуфта просто упрощает весь привод вентилятора, снижает расход топлива и несколько уменьшает шумность мотора (особенно на холостых оборотах).

Устройство гидромуфты (вязкостной муфты) привода вентилятора УАЗ

В автомобилях УАЗ используются вязкостные муфты с двухступенчатой системой управления. Такие муфты имеют несколько более сложное устройство, чем однокамерные вискомуты ранних выпусков, однако они обеспечивают лучшую работу вентилятора и предотвращают некоторые негативные эффекты. Муфты различных моделей имеют принципиально одинаковое устройство, отличаясь только некоторыми деталями. Поэтому рассмотрим здесь общее устройство вискомуфты автомобилей УАЗ.

Основу муфты составляют две детали: корпус и расположенный внутри него ротор. Установка ротора внутри корпуса производится через подшипники на валу ротора, сам вал переходит во фланец, с помощью которого фискомуфта монтируется на шкиве водяного насоса. Ротор делит внутреннее пространство корпуса на две полости, которые, в свою очередь, специальными пластинами (промежуточными шайбами, они жестко соединены с корпусом) также делятся на две камеры. В итоге внутри муфты образуется четыре полости: две рабочие камеры, расположенные по обе стороны ротора, и два резервуара, расположенные с обратных сторон от пластин.

Со стороны рабочих камер на роторе и шайбах выполнены кольцевые ребра, которые многократно увеличивают площадь поверхности камер и повышают эффективность работы муфты. В сущности, рабочие камеры — это «лабиринты» полостей, в которых циркулирует рабочая жидкость. Такое решение позволяет отказаться от использования пакета фрикционных дисков и упростить конструкцию вискомуфты.

В передней шайбе выполнено четыре впускных канала, расположенных с противоположных сторон. Один канал с каждой стороны связан с передней рабочей камерой, второй — с задней рабочей камерой. Причем для подачи жидкости в заднюю рабочую камеру в роторе выполнены окна. В корпусе муфты либо между передней пластиной и корпусом выполнены перепускные (возвратные) каналы, обеспечивающие подачу жидкости из рабочих камер в передний резервуар.

Впускные каналы закрыты широкой биметаллической пластиной, которая прижата к передней шайбе. Через центр передней стенки корпуса муфты пропущен штифт, который удерживает биметаллическую пластину, а с внешней стороны соединен со спиральной биметаллической пружиной. Биметаллическая пружина через штифт жестко связана с биметаллической пластиной, при этом пластина вместе со штифтом может поворачиваться на некоторый угол, открывая или закрывая впускные каналы.

Однако при повороте биметаллической пластины открывается только один из впускных каналов, открытие второго канала происходит при более высокой температуре вследствие изгиба биметаллической пластины. Таким образом, впускные каналы и биметаллическая пластина образуют систему клапанов, которые открываются и закрываются в зависимости от температуры муфты.

На торце ротора выполнены косые зубья (зубчатый венец), которые играют роль насоса для перекачки рабочей жидкости из рабочих камер в передний резервуар.

Корпус муфты обычно изготавливается из алюминиевого сплава, обладающего высокой теплопроводностью. С внешней стороны корпус имеет оребрение, увеличивающее площадь поверхности муфты. Оба эти решения направлены на снижение тепловой инерционности вискомуфты — благодаря теплопроводному материалу и развитой системе ребер муфта быстрее нагревается и остывает, обеспечивая изменение скорости вращения вентилятора с минимальным запаздыванием за изменением температуры двигателя.

В передней части корпуса муфты предусмотрены шпильки для монтажа крыльчатки, также шпильки закрывают отверстия, через которые в полость гидромуфты заливается рабочая жидкость. В продаже также есть вискомуфты в сборе с крыльчаткой. Иногда имеет смысл покупать именно такую муфту, так как сегодня в УАЗах чаще используются пластиковые вентиляторы, а их срок службы заметно ниже, чем у металлических вентиляторов старой конструкции.

Принцип работы вискомуфты

Работа вязкостной муфты построена на простых принципах, один из которых заложен в ее названии: передача крутящего момента от ротора корпусу обеспечивается за счет вязкости рабочей жидкости. А управление муфтой обеспечивается двумя чувствительными элементами — биметаллической спиральной пружиной и биметаллической пластиной. При изменении температуры биметаллическая пружина раскручивается и скручивается, обеспечивая поворот закрепленной на штифте биметаллической пластины. В свою очередь, биметаллическая пластина при изменении температуры изгибается или выпрямляется, открывая и закрывая каналы.

Когда двигатель холодный (сразу после запуска), вискомуфта имеет низкую температуру, пружина имеет минимальную длину, биметаллическая пластина прижата к делительной пластине, и впускные каналы закрыты. При этом ротор муфты свободно вращается, и за счет центробежных сил и зубьев на торце удерживает рабочую жидкость в резервуаре. Таким образом, рабочие камеры остаются пустыми, и крутящий момент от ротора на корпус не передается. Хотя и в этом случае вентилятор вращается с невысокой скоростью, так как существует некоторое трение в подшипниках.

При нагреве двигателя за счет продуваемого через радиатор набегающего потока воздуха нагревается и муфта. При нагреве биметаллическая пружина раскручивается и поворачивает биметаллическую пластину, которая сдвигается и открывает один впускной канал — рабочая жидкость поступает в переднюю рабочую камеру. За счет вязкости жидкости между ротором и пластиной возникает «вязкое трение», крутящий момент частично передается от ротора на корпус, и вентилятор начинает вращаться. Скорость вращения вентилятора зависит от нагрева двигателя, так как чем сильнее нагрета вискомуфта, тем больше открывается впускной канал, и тем больше жидкости поступает в рабочую камеру.

При значительном нагреве двигателя происходит изгибание биметаллической пластины, в результате чего открывается второй впускной канал, через него рабочая жидкость поступает во вторую рабочую камеру, силы трения между ротором и делительными пластинами возрастают, и крутящий момент с минимальными потерями передается на крыльчатку вентилятора. При максимальном открытии впускных каналов вентилятор вращается примерно с той же частотой, что и шкив водяного насоса.

При охлаждении двигателя происходят обратные процессы: сначала в исходное положение возвращается биметаллическая пластина, закрывая один впускной канал, а затем пластина поворачивается и закрывает второй канал.

После полной остановки двигателя рабочая жидкость стекает в нижнюю часть резервуаров и рабочих камер, что является определенной проблемой: при последующем пуске мотора рабочая жидкость не сможет сразу покинуть рабочие камеры, вентилятор начнет вращаться, что будет мешать нормальному прогреву мотора. Эту проблему решает наличие заднего резервуара большого объема, который расположен чуть ниже уровня рабочих камер. При остановке двигателя рабочая жидкость стекает в этот резервуар и практически не занимает объем рабочих камер, поэтому при последующем пуске двигателя вентилятор будет вращаться с незначительной скоростью, не мешая прогреву.

В качестве рабочей жидкости сегодня используются специальные составы на силиконовой основе. Такие составы обладают интересным эффектом (который называется дилатантным) — их вязкость резко возрастает при высокой скорости деформации сдвига. То есть, находясь в резервуаре, такая жидкость ведет себя, как обычная смазка, но стоит ей попасть в рабочую камеру между движущимися пластинами, как ее вязкость увеличивается. Именно это свойство дилатантных жидкостей и сделало возможным само существование вязкостных муфт.

Конкретно в гидромуфтах отечественных и большинства иностранных автомобилей используется специальная полиметилсилоксановая жидкость ПМС–10000 (ТУ 6–02–737–78). Эта жидкость продается, поэтому существует возможность проводить самостоятельный ремонт и обслуживание вискомуфт.

Таким образом, вязкостная муфта работает в автоматическом режиме, обеспечивая изменение скорости вращения вентилятора в зависимости от изменения температуры двигателя, не прибегая к сложным датчикам, не затрачивая электроэнергию, и не требуя вмешательства водителя. Это очень удобно и эффективно, что и обусловило широкое распространение вискомуфт на автомобилях УАЗ.

Особенности работы и обслуживание гидромуфты привода вентилятора УАЗ

Вязкостная муфта в процессе эксплуатации не нуждается в каком-то специальном техническом обслуживании, и обычно без проблем функционирует до выработки ресурса. Однако для обеспечения лучшего качества работы вискомуфты необходимо следить за чистотой ее поверхности — следует удалять с ее поверхности загрязнения и масляные потеки, которые могут препятствовать нормальному нагреву. Грязная муфта будет работать с запозданием или вовсе не прогреваться до нужной температуры, а значит, управление вентилятором будет происходить некорректно.

Возможны ситуации, когда муфта без каких-либо видимых причин перестает работать, в этом случае ее можно попытаться отремонтировать. Для этого необходимо выполнить несколько простых действий:

1. Снять муфту;
2. Демонтировать с муфты крыльчатку;
3. Выкрутить две шпильки крепления крыльчатки, через отверстие одной из шпилек вылить рабочую жидкость;
4. Залить в муфту бензин и тщательно промыть;
5. Вылить бензин, обязательно просушить до полного удаления бензина;
6. Залить в муфту новый состав ПМС-10000 (для разных муфт разное количество, но обычно это 40 грамм);
7. Собрать и установить муфту на место.

Если гидромуфта не начинает работать, то проще ее выбросить и купить новую, тем более, ее стоимость не слишком высока.

В заключение скажем, что нередко владельцы УАЗов жалуются на низкое качество работы вискомуфты, а кто-то и вовсе заменяет ее на электрический привод. Однако чаще всего плохая работа муфты связана с указанным выше загрязнением ее поверхности, а также неграмотной регулировкой жалюзи. Хотя справедливости ради стоит заметить, что муфты зарубежного производства по качеству опережают отечественные образцы, и зачастую имеют куда больший ресурс и долговечность. Однако это зависит от конкретной модели вискомуфты, и большинство владельцев УАЗов, особенно новых моделей, вполне довольны работой муфты.

Муфта
вентилятора служит для охлаждения
двигателя легкового автомобиля. При
изменении температуры потока воздуха
за радиатором, изменяется частота
вращения вентилятора. Муфта вентилятора
стоит на валу насоса охлаждающей
жидкости автомобильного двигателя и
автоматически поддерживает его тепловой
режим.

Из
преимуществ такой муфты можно отметить:

• Более
  низкий эксплуатационный расход топлива
  и малые потери мощности двигателя,
  необходимые для обслуживания
  вспомогательных агрегатов,

• Уменьшение
  уровня шума и увеличение срока службы
  ремня привода.

Задача
охлаждения современных двигателей
решается при помощи вентилятора. При
системе жидкостного охлаждения
вентилятор прогоняет воздух через
радиатор, а при воздушном охлаждении
— подает воздух, как охлаждающее тело,
к нагретым частям двигателя. С момента
появления вентиляторов конструкторы
постоянно совершенствуют работу
привода.

При
резкой смене режимов работы двигателя,
привод испытывает большие нагрузки,
для устранения которых устанавливают
гидравлические,
фрикционные или упругие резиновые
муфты.

На
широко известных автобусах «Икарус»
устанавливают фрикционную муфту
вентилятора с пневматическим приводом
– своего рода сцепление. Регулирование
включения и отключения здесь осуществляется
сжатым воздухом, в зависимости от
температуры охлаждающей жидкости.

Созданы
сложные системы, которые могут совершать
плавную регулировку скорости вентилятора.
На легковых автомобилях (БМВ, Мерседес),
на некоторых грузовиках (ЗИЛ-4331), в
приводе вентилятора стоит вискомуфта
— вязкостная муфта вентилятора.

Муфта привода вентилятора:
1 — крышка;
2-корпус; 3 — вал; 4 -диск ведущий;
5 -шпилька крепления вентилятора;
6 -подшипник; 7 — компаунд;8-жидкость
полиметил-силоксановая; 9
-перепускное отверстие. 
     

Это
устройство работает так: Пока двигатель
не прогрет, рабочая полость муфты не
заполнена. По мере прогревания мотора,
тепловой датчик начинает открывать
клапан, и силиконовая жидкость,
находящаяся в резервной полости,
начинает поступать в рабочую полость.
Она проскальзывает между дисками, ее
вязкость растет, и муфта начинает
передавать вращающий момент. По мере
повышения температуры, рабочая полость
заполняется больше, и от этого, обороты
вентилятора увеличиваются. Так
осуществляется  плавная регулировка
работы вентилятора. Конструктивно,
вискомуфта устроена таким образом, что
при малых оборотах она немного
проскальзывает, а при высоких оборотах
– вентилятор заметно отстает. Это,
позволяет на высокой скорости, когда
обдув радиатора достаточен существенно
экономить энергию (топливо).

В
двигателе КамАЗ 740.30-260 стоит вентилятор,
для привода которого применяется
автоматически включаемая вязкостная
муфта вентилятора,
которая крепится к ступице вентилятора.

В
работе такой муфты используется
вязкостный принцип трения жидкости
между ведомой и ведущей частями муфты.
Здесь применяется силиконовая жидкость
с высокой вязкостью. Эта муфта вентилятора
неразборная, и поэтому не нуждается в
техническом обслуживании во время
эксплуатации. Муфта включается при
достижении температуры воздуха
выходящего из радиатора до 61 — 67 °С.
Датчиком управления работы муфты служит
биметаллическая термоспираль, которая
и включает муфту.

Обороты
вентиляторов, стоящих на тяжелых
дизельных двигателях изменяются в
зависимости от заполнения полости
между ведущим и ведомым колесами
гидравлической муфты. Бесступенчатое
регулирование оборотов привода
вентилятора производится автоматически.
По мере изменения температуры охлаждающей
жидкости, меняется количество масла,
которое поступает из системы смазки
двигателя. И в зависимости от величины
заполнения полости между ведущим и
ведомым колесами муфты, изменяются
обороты вентилятора.  

Гидромуфта
используется и на таких двигателях с
воздушным охлаждением, как дизели марки
«Дойц», которые стоят на грузиках
«Магирус». Здесь терморегулятор,
на основании величины температуры
воздуха на выходе из системы охлаждения,
и температуры выхлопных газов, управляет
подачей масла в муфту. Работа этой
системы зависит также и от величины
температуры масла — при ее росте —
вязкость масла снижается, а значит,
горячего (в жидком виде) масла в рабочую
полость поступает больше.

Электромагнитная
муфта вентилятора

Электромагнитная
муфта привода
вентилятора автоматически поддерживает
оптимальный диапазон температур
охлаждающей жидкости, путем передачи
необходимого вращения вентилятору
системы охлаждения. Такая муфта
применяется в автомобилях марки
ЗМЗ-4063.10 и ЗМЗ-40522.10, для работы в системе
охлаждения двигателей.

Электромагнитную
муфту привода вентилятора также ставят
в систему охлаждения двигателя автомобиля
КамАЗ. Она служит для поддержания
теплового режима в диапазоне 85-90° С.

Электромагнитная
муфта проще и фрикционной
муфты с элементами
управления, и гидромуфты, а по сравнению
с вязкостной муфтой она может полностью
включать и выключать вентилятор, что
и обеспечивает надежную работу.
Муфта
состоит из электромагнита, который
установлен на ступице вентилятора.
Ступица соединена пластинчатой пружиной
с якорем, который свободно вращается
вместе с ней на подшипнике. Тепловое
реле срабатывает при достижении
температуры охлаждающей жидкости в
верхнем бачке радиатора, значения
85-90° С. Контакты реле замыкаются, в
катушку поступает электрический ток,
под действием которого она притягивает
к себе якорь, и ступица вместе с
вентилятором начинает вращаться. Если
температура охлаждающей жидкости
понижается до 80-85° С, то контакты
теплового реле размыкаются и вентилятор
отключается.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Приборы и механизмы жидкостной системы охлаждения

Вентилятор



Назначение и особенности конструкции вентиляторов

Вентилятор служит для увеличения потока воздуха через сердцевину радиатора. Как правило, он устанавливается непосредственно за радиатором по ходу движения автомобиля. Такое размещение исключает попадание в вентилятор крупных частиц и предметов, задерживаемых сотами радиатора.
Для увеличения эффективности работы вентилятора его размещают в направляющем кожухе – диффузоре.

Для работы вентилятора расходуется значительная доля мощности, развиваемой двигателем – до 5 % (для сравнения – жидкостный насос отнимает у двигателя до 1 % мощности).

Тем не менее, без этого элемента системы охлаждения не обойтись – отказавшись от вентилятора, конструкторам пришлось бы существенно увеличить теплообменную площадь радиатора. А это повлекло бы за собой увеличение габаритов радиатора, его материалоемкость, дополнительный объем охлаждающей жидкости в системе и, как следствие — повышение производительности жидкостного насоса и расходуемой им мощности двигателя.
Как видите, благодаря применению вентилятора можно избавиться от многих проблем технического и экономического характера.

Наибольшее распространение получили осевые вентиляторы (направляющие воздух вдоль оси своего вращения) с числом лопастей от четырех до восьми. Лопасти вентилятора изготавливают литьем, выполняя их совместно со ступицей, или штамповкой, соединяя их со ступицей при помощи клепаного соединения.
Литые лопасти изготавливают из синтетических материалов (пластмасс), а штампованные – из стали или алюминиевых сплавов. Литые вентиляторы имеют более высокий КПД по сравнению со штампованными, но последние проще в изготовлении.

Повысить производительность осевого вентилятора можно несколькими способами – увеличением длины и количества лопастей, а также повышением частоты вращения. Увеличение длины лопастей неизбежно приводит к увеличению динамических нагрузок, особенно при высокой или переменной частоте вращения вентилятора.
Динамическими перегрузками ограничивается и максимальная частота вращения вентилятора.
Увеличение количества лопастей приводит к повышению уровня шума, вызываемого работой вентилятора.
По этим причинам конструкторам, при проектировании, приходится решать ряд комплексных взаимосвязанных задач по определению оптимальных параметров вентиляторов и их приводов.

Некоторые конструкции систем охлаждения двигателей включают два вентилятора, которые устанавливаются за радиатором рядом. Такая конструкция позволяет снизить высоту или ширину радиатора, а также более гибко использовать возможности автоматических приводов, включая вентиляторы раздельно, совместно, или выключая их.

Для снижения уровня шума при работе вентилятора их лопасти размещают вокруг ступицы неравномерно, с переменным шагом. Подобное конструктивное решение требует тщательной балансировки вентилятора при помощи специальных грузиков и перераспределения масс.

***

Типы приводов вентиляторов

Существуют следующие приводы вентиляторов:

• клиноременные (наиболее распространенные);
• зубчатые (от зубчатого колеса ГРМ);
• фрикционные;
• электрические;
• электромагнитные;
• гидравлические.

Электрический привод устроен относительно просто, и включает в себя электродвигатель, который включается и выключается автоматически в зависимости от температуры охлаждающей жидкости в радиаторе, контролируемой термодатчиком. Непосредственно на валу электродвигателя размещают вентилятор.
При использовании резисторного температурного датчика (изменяющего напряжение и ток в зависимости от температуры двигателя) появляется возможность изменения интенсивности потока воздуха, создаваемого вентилятором. Однако такие конструкции широкого применения не нашли, поскольку вентилятор при этом почти постоянно работает, создавая ненужный шум.

Электромагнитный привод имеет электромагнитную муфту (рис. 2), совмещенную с жидкостным насосом. Она состоит из электромагнита 6, установленного вместе со шкивом 1 на ступице 5 насоса и ступицы 3 вентилятора, соединенной пластинчатой пружиной с якорем, свободно вращающимся вместе со ступицей на двух шарикоподшипниках.

Катушка электромагнита соединена с тепловым реле, датчик которого расположен в верхнем бачке радиатора. При температуре охлаждающей жидкости в верхнем бачке радиатора 85…90 ˚С тепловое реле подает ток в катушку электромагнита. Якорь притягивается к электромагниту, и ступица вместе с лопастями вентилятора начинает вращаться.
Когда температура снизится до 80 ˚С, контакты реле разомкнутся и вентилятор отключится.

Гидравлический привод реализуется посредством гидромуфты, которая передает крутящий момент от коленчатого вала к вентилятору и гасит инерционные нагрузки, возникающие при резком изменении частоты вращения коленчатого вала.

На рис. 3 изображена конструкция гидропривода вентилятора двигателя КамАЗ-740.
Передняя крышка 1 и корпус 2 подшипника соединены винтами и образуют полость, в которой установлена гидромуфта.
Ведущий вал 6 в сборе с кожухом 3, ведущее колесо 10, вал 12 шкива и шкив 11 соединены между собой болтами и составляют ведущую часть гидромуфты, которая вращается в шарикоподшипниках 8 и 19.
Ведущая часть гидромуфты приводится во вращение от коленчатого вала через шлицевой валик 7.
Ведомое колесо 9 в сборе с валом 16, на котором закреплена ступица 15 вентилятора, составляет ведомую часть гидромуфты, вращающуюся в шарикоподшипниках 4 и 13.
Гидромуфта уплотнена резиновыми манжетами 17 и 20.

На внутренних тороидальных поверхностях ведущего и ведомого колес отлиты радиальные лопатки. Межлопаточное пространство колес образует рабочую полость гидромуфты.

Передача крутящего момента с ведущего колеса 10 на ведомое колесо 9 происходит при заполнении рабочей полости маслом. Частота вращения ведомого колеса гидромуфты зависит от частоты вращения ведущего колеса и от количества масла, поступающего в рабочую полость гидромуфты.

Масло поступает через выключатель (рис. 4), который управляет работой гидромуфты вентилятора. Выключатель имеет три фиксированных положения, обеспечивающих различные режимы работы вентилятора.

Положение «В» (рис. 4,а) – автоматический режим, при котором поддерживается температура 80…95 ˚С.
При повышении температуры охлаждающей жидкости, омывающей термосиловой датчик 15, активная масса, находящаяся в баллончике датчика, начинает плавиться и увеличивается в объеме, при этом шток датчика и золотник 5 перемещаются.
Золотник при температуре 85…90 ˚С открывает масляный канал в корпусе 2 выключателя. Масло из главной магистрали смазочной системы двигателя по каналам в корпусе выключателя, блока и его передней крышке, трубке 5 (рис. 3) и каналам в ведущем валу поступает в рабочую полость гидромуфты. При этом находящееся в гидромуфте масло через отверстие в кожухе 3 сливается в картер двигателя.

Положение «О» (рис. 4) – вентилятор отключен. Масло в гидромуфту не подается при любой температуре. Вентилятор может вращаться с небольшой частотой, увлекаемый трением в подшипниках и набегающим встречным потоком воздуха при движении автомобиля. Этот режим может применяться при эксплуатации автомобиля в период низких температур, когда двигатель не прогревается до оптимального режима работы.
Особенно актуальна возможность принудительного отключения вентиляторов при низких температурах окружающей среды для дизельных двигателей, которые обычно нагреваются медленнее, чем бензиновые двигатели.

Положение «П» — вентилятор включен постоянно. В гидромуфту постоянно подается масло независимо от температуры двигателя. Такой режим работы гидромуфты используется при работе двигателя в жаркую погоду, когда необходимо его эффективное охлаждение.



Некоторой разновидностью гидравлического привода вентиляторов системы охлаждения является вязкостная муфта, принцип работы которой основан на снижении вязкости некоторых жидкостей при нагревании и повышении вязкости при охлаждении.
Вязкостные муфты в автоматическом режиме включают или выключают вентилятор в зависимости от температуры двигателя и изменении вязкости жидкости в рабочем объеме муфты. Кроме того, при использовании таких муфт вентилятор может работать с разной эффективностью, опять же, в зависимости от вязкости рабочей жидкости.

***

Преимущества и недостатки автоматических приводов вентилятора

Как показывает практика, во время работы автомобильного двигателя применение вентилятора для повышения эффективности системы охлаждения требуется далеко не всегда. Он необходим лишь при жаркой погоде и движении в напряженном режиме нагрузок, например, движении в городском потоке машин, на длительных подъемах, при полностью загруженном автомобиле и т. п.
В других условиях вентилятор выгоднее отключить, поскольку он не только отнимает полезную мощность у двигателя, но и создает шум.

Гидравлический, электрический и электромагнитный приводы вентилятора, в отличие от механического (ременного или зубчатого) привода, обеспечивают более выгодный температурный режим двигателя. Их применение позволяет избежать охлаждения непрогретого двигателя вентилятором, а также уменьшить потери мощности из-за рационального использования вентилятора, благодаря чему снижается расход топлива.
Кроме того, использование автоматических приводов делает управление автомобилем более комфортным, поскольку отпадает необходимость в применении жалюзи для регулировки воздушного потока через радиатор.

Использование автоматического привода вентилятора позволяет добиться снижения уровня шума при движении в оптимальном режиме, что особенно актуально для легковых автомобилей.

Еще одно немаловажное достоинство электрического, электромагнитного и гидравлического привода вентилятора – исключение значительных динамических нагрузок на лопасти, имеющее место при использовании прямых механических приводов от коленчатого вала в периоды резкого изменения частоты вращения.

Тем не менее, автоматика не лишена и некоторых недостатков, из которых наиболее существенным является усложнение конструкции привода вентилятора, что приводит к увеличению его стоимости и снижению надежности.

Применение температурных датчиков и клапанов не всегда позволяет включать и отключать вентилятор точно при достижении заданной температуры в связи с некоторой погрешностью их работы, однако этот недостаток в большинстве конструкций автомобильных двигателей существенным не является.

Кроме того, электрический привод управления вентилятором имеет еще один недостаток – включение электродвигателя привода вентилятора при помощи управляющего датчика возможно даже при заглушенном двигателе, если температура охлаждающей жидкости не снизилась до оптимальной величины.
Это, в свою очередь, требует от водителя внимательности при техническом обслуживании двигателя – осуществлять ремонт и регулировки вблизи вентилятора можно лишь убедившись в том, что двигатель остыл. Электромагнитный и гидравлический приводы этого недостатка не имеют.

Применение гидравлического привода вентилятора влечет за собой некоторое увеличение объема смазочной системы двигателя за счет использования масла для работы гидромуфты.

Тем не менее, преимущества автоматических приводов вентиляторов значительно перекрывают их недостатки, и в настоящее время они практически полностью вытеснили механические приводы, особенно в конструкциях систем охлаждения двигателей легковых автомобилей.

***

Назначение, устройство и работа термостата