Реферат Курсовая Конспект
Система охлаждения - раздел Образование, ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ В Поршневых Двигателях В Процессе Сгорания Рабочей Смеси Темп...
|
В поршневых двигателях в процессе сгорания рабочей смеси температура в цилиндрах двигателя повышается до 2000—28000 К. К концу процесса расширения она снижается до 1000—12000 К, но остается достаточно высокой. В результате детали цилиндро-поршневой группы не успевают охладиться за время впуска в цилиндры относительно холодного заряда. Рассеивание тепла в окружающую среду и отвод теплоты в смазочное масло не обеспечивают понижение температуры деталей до желаемого уровня, поэтому требуется принудительный отвод теплоты от двигателя в систему охлаждения.
Температура стенок и головок цилиндров оказывает существенное влияние на индикаторные и эффективные показатели двигателя, а также и на его долговечность. Увеличение температуры стенок цилиндра и головки приводит к повышению индикаторного к. п. д., однако при этом снижается коэффициент наполнения, что приводит к уменьшению индикаторной мощности. Повышение температуры стенок в определенных пределах приводит к увеличению эффективной мощности, так как при этом уменьшается мощность, затрачиваемая на преодоление трения. С повышением температуры стенок увеличивается температура масла, находящегося на стенках, снижается вязкость масла и уменьшается трение между цилиндром и поршнем. Уменьшение потерь на трение приводит к увеличению механического к. п. д. и увеличению эффективной мощности. Эффективная мощность увеличивается до определенной температуры стенок, дальнейший рост температуры уменьшает мощность и увеличивает удельный расход топлива.
Поддержание оптимальной температуры стенок цилиндра и головки с целью получения наибольшей мощности, экономичности и долговечности двигателя на всех режимах его работы должна обеспечивать регулируемая система охлаждения. Система охлаждения двигателя представляет собой комплекс устройств, предназначенный для принудительного (регулируемого отвода тепла от деталей двигателя и передачи в окружающую среду. Регулируемый отвод тепла обусловлен необходимостью поддержания определенного температурного состояния деталей при различных режимах и условиях работы двигателя. Принудительный отвод тепла осуществляется с помощью жидкости или воздуха, в связи с чем различают системы жидкостного и воздушного охлаждения.
В системах жидкостного охлаждения теплота от горячих стенок цилин-дров и их головок передается в охлаждающую жидкость, которая, циркули-руя в системе, переносит теплоту в теплообменник— радиатор, откуда она частично рассеивается в окружающую среду. Преимущества жидкостной системы: меньшая средняя температура деталей, благодаря чему увели-чивается массовое наполнение цилиндров, а в карбюраторных двигателях снижается еще и требование к октановому числу топлива; более легкий пуск двигателя в условиях низких температур. Недостатки жидкостных систем: возможность подтекания жидкости, большая вероятность переохлаждения двигателя и возможность замерзания системы в зимнее время при использовании для охлаждения воды.
В системах воздушного охлаждения тепло от стенок камеры сгорания и цилиндров отводится непосредственно потоком воздуха. Преимущества воздушного охлаждения: уменьшение времени прогрева двигателя; стабильность теплоотвода; большая надежность системы вследствие отсутствия жидкости; меньшая вероятность переохлаждения двигателя; более удобная эксплуатация двигателя в зонах с недостатком воды. Недостатки систем воздушного охлаждения: повышенный шум работы двигателя; увеличение габаритов двигателя; повышенные требования к смазочным маслам и топливу.
Для двигателей строительных и дорожных машин большее распространение имеют двигатели с жидкостным охлаждением.
6.2.1. Системы жидкостного охлаждения. В двигателях строительных и дорожных машин обычно применяют системы с жидкостным охлаждением. Системы могут быть открытыми и закрытыми. В открытых системах внутренняя полость постоянно сообщается с атмосферой, поэтому охлаждающая жидкость свободно испаряется или вообще выбрасывается из радиатора при закипании, что приводит к повышенному ее расходу. В закрытых системах внутренняя полость изолирована от окружающей среды. При работе двигателя в них поддерживается небольшое избыточное давление, вследствие чего температура кипения воды повышается до 105—115° С, поэтому вероятность закипания ее при тяжелых условиях работы двигателя или работе при пониженном атмосферном давлении в высокогорных условиях резко уменьшается. Закрытые системы экономичнее открытых и имеют широкое распространение. Системы жидкостного охлаждения состоят из: рубашек охлаждения блока и головки цилиндров, радиатора, вентилятора, насоса, устройств для температурного регулирования двигателя, водораспределительных труб и каналов, соединительных патрубков, сливных краников и других элементов.
На рис. 73 показана схема закрытой системы охлаждения вихрекамерного дизеля СМД-14.
Рис. 73. Система охлаждения дизеля СМД-14
Система охлаждения состоит из: водяного насоса 6, засасывающего охлаждающую жидкость через патрубок 14 из нижнего бачка 1 радиатора и подающего ее затем в водораспределительный канал 13 блока цилиндров; водяной рубашки 8 головки блока цилиндров; вентилятора 3; водоотводной трубы 7; трубчатого радиатора с охлаждающими пластинами; дистанционного термометра 5.
Ко всем гильзам цилиндров охлаждающая жидкость подается одновременно из канала 13 через отверстия 12. Охлаждающая жидкость, поступающая из водяной рубашки 11 блока цилиндров в водяную рубашку 8 головки блока цилиндров, выходит через три отверстия в головке в водоотводную трубу 7, из которой затем направляется в верхний бачок 2 радиатора. Водяные каналы в головке блока цилиндров расположены так, что в первую очередь охлаждаются ее наиболее горячие места — стенки камер сгорания и выпускных патрубков. Часть охлаждающей жидкости из блока цилиндров по патрубку 9 направляется в рубашку охлаждения 10 пускового двигателя, откуда по водоотводной трубе 7 — в радиатор. При заполнении системы жидкостью воздух выходит через отверстие, закрываемое пробкой 4.
В закрытых системах охлаждения для разобщения системы от окружаю-щей среды в заливной горловине радиатора или в расширительном бачке устанавливают паровоздушный клапан (рис. 74). Паровой клапан 2 служит
Рис. 74. Паровоздушный клапан
для предохранения системы охлаждения от разрушения при повышении в ней внутреннего давления и обычно регулируется на избыточное давление в системе 0,019—0,059 МПа. При превышении этого давления клапан открывается и избыток пара отводится через пароотводную трубку 3 в атмосферу. Через эту же трубку и воздушный клапан 1, отрегулированный на разрежение открытия 0,981—3,92 кПа, в систему охлаждения при возникновении в ней разрежения проходит воздух, предохраняя этим систему от разрушения. Разрежение в системе может иметь место при конденсации паров жидкости.
Постоянство температурного режима двигателя поддерживается регули-рующими устройствами системы жидкостного охлаждения. Одна группа этих устройств—термостаты — регулирует количество охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор, другая воздействует на поток воздуха, проходящий через радиатор. Ко второй группе относятся жалюзи или регулируемые шторки, устанавливаемые перед радиатором, и регулируемый привод вентилятора, изменяющий частоту его вращения, или устройство, отключающее вентилятор.
Термостаты бывают двух типов: жидкостные и с твердым наполнителем. Жидкостной термостат (рис. 75) имеет сильфон 1, заполненный легкокипя-щей жидкостью. Нижняя часть сильфона прикреплена к корпусу 3 с помощью кронштейна 9. Шток 11 с клапаном 7, закрепленный на верхней
Рис. 75. Жидкостный термостат
части сильфона, перемещается в направляющей 10. Во время работы непрогретого двигателя клапан 7, установленный в выходном патрубке 12, закрыт. Охлаждающая жидкость поступает через окна а в корпус 3 по перепускному патрубку 4 к насосу, минуя радиатор. При повышении тем-пературы охлаждающая жидкость в сильфоне 1 испаряется и он удлиняется. Клапаны 7 и 5 приоткрываются, частично перекрывая подвод воды в пере-пускной патрубок 4 и открывая в патрубок 8. Охлаждающая жидкость начинает циркулировать через радиатор. При температуре охлаждающей жидкости 80—85° С клапан 7 открывается до отказа, а клапан 5 полностью перекрывает патрубок 4 и вся охлаждающая жидкость циркулирует через радиатор. Для выхода воздуха при заливке системы служат отверстия б в клапане 7. Герметизация системы обеспечивается прокладками 2 и 6.
В закрытых системах охлаждения при изменении давления в системе изменяется температура, при которой происходит открытие и закрытие клапанов. Этого недостатка не имеет термостат с твердым наполнителем. В датчике термостата находится твердое кристаллическое вещество — церезин, который при нагревании плавится, увеличиваясь в объеме. Возникающее при этом давление через подижную систему открывает клапан и охлаждающая жидкость начинает поступать в радиатор.
Весьма эффективный способ поддержания постоянного температурного режима двигателя — регулирование производительности вентилятора. При работе на частичных нагрузках в холодных условиях сохранение постоянной производительности вентилятора приводит к излишним механическим поте-
Рис. 76. Гидромуфта привода вентилятора дизеля ЯМЗ-740:
1—трубка подвода масла; 2, 5 — уплотнительные кольца; 3 —ступица; 4 — ведущий вал; 6 — корпус подшипника; 7 — ведомое колесо гидромуфты; 8 — кожух; 3 — ведущее колесо гидромуфты; 10 — корпус кронштейна гидромуфты; 11, 14 — манжеты; 12 — вал привода генератора; 13 —шкив привода генератора; 15 — ступица вентилятора; 16 — ведомый вал
рям. Регулируемый привод вентилятора может быть прерывистым или непрерывным. В случае прерывистого регулирования вентилятор отклюю-чается автоматически при температуре охлаждающей жидкости ниже допус-тимого предела. Отключение осуществляется электромагнитной или фрикци-онной муфтой. Непрерывное регулирование выполняется гидромуфтой или поворотом лопастей вентилятора.
На рис 76 показана конструкция гидромуфты привода вентилятора двигателя ЯМЗ-740. Гидромуфта работает автоматически. В зависимости от температуры охлаждающей жидкости, циркулирующей через двигатель, происходит регулирование расхода масла через гидромуфту, а вместе с тем и изменение режима работы вентилятора.
Работа вентилятора может происходить по одному из трех режимов в зависимости от положения крана включателя гидромуфты: 1) автомати-ческий — температура охлаждающей жидкости поддерживается 80 — 95° С; 2) вентилятор отключен — при этом вентилятор может вращаться с небольшой частотой вращения; 3) вентилятор включен постоянно (заблокирован). Такой режим допустим лишь кратковременно в случае возможных неисправностей муфты. Длительная работа вентилятора на этом режиме приводит к поломке крыльчатки гидромуфты.
6.2.2. Система воздушного охлаждения.
В двигателях с воздушным охлаждением тепло от горячих деталей отводится непосредственно охлаждающим воздухом, омывающим эти детали. Необходимый расход воздуха обеспечивается специальным вентилятором. Нормальное тепловое состояние двигателя достигается увеличением площади наружных поверхностей цилиндра и головок путем их оребрения. Для улучшения теплопередачи поток охлаждающего воздуха должен омывать поверхности охлаждения равномерно и с достаточно высокой скоростью. Эффективное и равномерное охлаждение достигается применением дефлекторов, представляющих собой направляющие устройства для подачи охлаждающего потока воздуха к оребренным поверхностям с определенными скоростью и направлением. Охлаждающий поток воздуха в первую очередь следует подать к наиболее горячим местам головки цилиндров: к перемычкам между направляющими клапанов, к свечам зажигания (в карбюраторных двигателях )или к форсункам в дизелях.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
факультет МиАС... Содержание дисциплины... Введение Двигатели внутреннего сгорания Роль и применение...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Система охлаждения
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов