Призначення, класифікація,
загальна будова та схема роботи систем охолодження
Дізнайтеся, які основні типи систем охолодження застосовують у тракторах, з яких елементів вони складаються та як забезпечують відведення теплоти від двигуна.
Призначення, класифікація, загальна будова та схема роботи систем охолодження
Під час роботи дизельного двигуна температура газів у циліндрах досягає 1800...2200 °C. Лише частина теплоти перетворюється на корисну механічну роботу, а значна її кількість передається деталям двигуна. Найбільш економічно дизель працює за температури охолоджувальної рідини приблизно 80...95 °C. Якщо зайву теплоту не відводити, температура деталей стане надмірною, що призведе до втрати міцності матеріалів, погіршення мащення, заклинювання поршнів та інших несправностей.
Саме тому всі сучасні тракторні двигуни обладнуються системою охолодження, яка підтримує температуру двигуна в оптимальних межах, забезпечуючи його економічну, надійну та довговічну роботу.
Призначення системи охолодження
Основним призначенням системи охолодження є примусове відведення надлишкової теплоти від деталей двигуна та підтримання оптимального теплового режиму незалежно від навантаження, температури навколишнього середовища й режиму роботи трактора.
Запобігання перегріванню
Відводить надлишкову теплоту від стінок циліндрів, головки блока, камер згоряння та інших деталей, запобігаючи їх перегріванню й деформації.
Підтримання оптимальної температури
Забезпечує швидкий прогрів двигуна після запуску та підтримує робочу температуру під час експлуатації незалежно від навантаження.
Підвищення ресурсу двигуна
Правильний температурний режим зменшує спрацювання деталей, покращує умови мащення, знижує витрату палива та збільшує строк служби двигуна.
Класифікація систем охолодження
Системи охолодження тракторних двигунів класифікують за способом відведення теплоти від деталей двигуна, способом циркуляції охолодного середовища та конструктивними особливостями. У сучасному тракторобудуванні найбільшого поширення набули рідинні системи охолодження закритого типу з примусовою циркуляцією охолодної рідини.
Рідинне охолодження
Теплота від деталей двигуна відводиться охолодною рідиною, яка циркулює сорочкою охолодження блока та головки циліндрів, після чого віддає тепло атмосферному повітрю через радіатор.
Повітряне охолодження
Теплота відводиться безпосередньо потоком повітря, яке обдуває ребристі поверхні циліндрів і головок. Такі системи простіші за конструкцією, однак застосовуються переважно на двигунах невеликої потужності.
| Ознака класифікації | Види систем |
|---|---|
| За способом охолодження | Рідинні, повітряні |
| За способом циркуляції рідини | Природна та примусова |
| За ступенем герметичності | Відкриті та закриті |
| За робочим тиском | Без надлишкового тиску та під тиском |
Загальна будова рідинної системи охолодження
Рідинна система охолодження являє собою замкнену систему, у якій охолодна рідина безперервно циркулює між двигуном і радіатором. Переміщення рідини забезпечує водяний насос, а підтримання оптимальної температури — термостат.
Основні елементи системи
1 - радіатор; 2 - кришка; 3 - вентилятор; 4 - термостат; 5 - рідинний насос; 6 - розширювальний бачок; 7 - головка блока циліндрів; 8 - трубопровід до обігрівача кабіни; 9 - вентилятор обігрівача; 10 - радіатор обігрівача; 11 - сорочка охолодження головки циліндрів; 12 - сорочка охолодження блока циліндрів; 13 - поршень; 14 - зливний кран; 15 - нижній бачок радіатора.
Особливість конструкції
Усі елементи працюють як єдина замкнена система. Завдяки цьому забезпечується стабільний тепловий режим двигуна незалежно від режиму його роботи.
Основні складові системи охолодження
Сорочка охолодження
Порожнини навколо циліндрів і камер згоряння, якими циркулює охолодна рідина та відводить теплоту від найбільш нагрітих деталей двигуна.
Рідинний насос
Забезпечує примусову циркуляцію охолодної рідини по всіх елементах системи, підтримуючи необхідну інтенсивність теплообміну.
Радіатор
Відводить теплоту від охолодної рідини до навколишнього повітря, після чого охолоджена рідина знову надходить у двигун.
Термостат
Автоматично регулює напрямок циркуляції рідини залежно від її температури, прискорюючи прогрів двигуна та підтримуючи оптимальний тепловий режим.
Вентилятор
Створює потік повітря через серцевину радіатора, підвищуючи ефективність відведення теплоти від охолодної рідини, особливо під час роботи двигуна на малих швидкостях або на місці.
Пароповітряний клапан
Розміщений у кришці заливної горловини радіатора. Підтримує необхідний тиск у системі охолодження, запобігає пошкодженню її елементів і забезпечує повернення повітря в систему після охолодження двигуна.
Схема роботи рідинної системи охолодження
Робота системи охолодження ґрунтується на безперервній циркуляції охолодної рідини між двигуном і радіатором. Залежно від температури двигуна рідина може рухатися по малому або великому колу циркуляції. Перемикання між цими режимами здійснює термостат автоматично.
Принцип циркуляції
Водяний насос подає охолодну рідину в сорочку охолодження блока і головки циліндрів. Під час проходження каналами рідина нагрівається, відбираючи теплоту від деталей двигуна, після чого через термостат спрямовується або безпосередньо назад до насоса, або через радіатор для охолодження.
Автоматичне регулювання
Залежно від температури охолодної рідини термостат змінює напрямок її руху, забезпечуючи швидкий прогрів двигуна та підтримання оптимального температурного режиму під час експлуатації.
Мале коло циркуляції
Після запуску холодного двигуна термостат закритий, тому охолодна рідина не проходить через радіатор. Вона циркулює лише через сорочку охолодження двигуна та водяний насос. Такий режим забезпечує швидке досягнення робочої температури.
Термостат закритий
Основний клапан термостата перекриває доступ до радіатора, тому охолодна рідина рухається тільки по малому колу.
Швидкий прогрів
Відсутність проходження через радіатор дозволяє двигуну швидше досягти температури, необхідної для економічної та надійної роботи.
Зменшення зношування
Скорочення часу роботи холодного двигуна сприяє зменшенню спрацювання деталей і покращує умови мащення.
Велике коло циркуляції
Після досягнення робочої температури термостат поступово відкриває прохід до радіатора. Гаряча охолодна рідина проходить через радіатор, де охолоджується потоком повітря, після чого насос знову подає її в сорочку охолодження двигуна.
Відкриття термостата
Із підвищенням температури охолодної рідини термостат автоматично відкриває основний клапан, забезпечуючи циркуляцію через радіатор.
Охолодження у радіаторі
Гаряча рідина проходить через тонкі трубки й пластини радіатора, де інтенсивно віддає теплоту навколишньому повітрю.
Повторення циклу
Після охолодження рідина надходить до водяного насоса, який знову подає її в сорочку охолодження двигуна. Цикл безперервно повторюється під час роботи двигуна.
Послідовність руху охолодної рідини
| Етап | Що відбувається |
|---|---|
| 1 | Водяний насос подає охолодну рідину в сорочку охолодження блока циліндрів. |
| 2 | Рідина проходить каналами блока і головки циліндрів, поглинаючи надлишкову теплоту. |
| 3 | Нагріта рідина надходить до термостата. |
| 4 | За низької температури вона циркулює по малому колу, а після прогріву — спрямовується через радіатор. |
| 5 | У радіаторі рідина охолоджується потоком повітря. |
| 6 | Охолоджена рідина повертається до водяного насоса, після чого цикл повторюється. |
Загальна будова системи повітряного охолодження
Система повітряного охолодження відводить теплоту від деталей двигуна без використання охолоджувальної рідини. Охолодження здійснюється потоком повітря, який створюється вентилятором і спрямовується кожухами до ребристих поверхонь циліндрів та головок циліндрів. Завдяки простоті конструкції така система не потребує радіатора, рідинного насоса, термостата та інших елементів рідинної системи, однак забезпечує менш рівномірне охолодження двигуна.
Основні елементи
До складу системи входять такі елементи: дефлектори 1,7 і 8; ротор 2 вентилятора 3; напрямний кожух 4; масляний радіатор 5; ребристі циліндри 8 й головки циліндрів; жалюзі 9, якими керують тягою 10; повітряні канали, які забезпечують рівномірне обдування найбільш нагрітих деталей двигуна.
Особливість конструкції
Відведення теплоти здійснюється безпосередньо потоком атмосферного повітря. Ефективність охолодження залежить від інтенсивності обдування та чистоти ребер охолодження.
Схема роботи системи повітряного охолодження
Під час роботи двигуна вентилятор засмоктує атмосферне повітря і спрямовує його через напрямний кожух до ребер охолодження циліндрів і головок циліндрів. Проходячи між ребрами, повітря відбирає надлишкову теплоту від деталей двигуна, після чого нагріте повітря відводиться в навколишнє середовище. Безперервний потік повітря підтримує допустиму температуру деталей двигуна.
| Етап | Що відбувається |
|---|---|
| 1 | Вентилятор засмоктує атмосферне повітря. |
| 2 | Повітря спрямовується напрямним кожухом до ребер охолодження. |
| 3 | Потік повітря проходить між ребрами циліндрів і головок, відводячи надлишкову теплоту. |
| 4 | Нагріте повітря виходить у навколишнє середовище, після чого цикл повторюється. |
Порівняння рідинного і повітряного охолодження
| Критерій | Рідинне охолодження | Повітряне охолодження |
|---|---|---|
| Рівномірність охолодження | Забезпечує рівномірне охолодження всіх деталей двигуна завдяки циркуляції охолоджувальної рідини. | Охолодження менш рівномірне, окремі ділянки двигуна можуть перегріватися. |
| Ефективність | Висока ефективність відведення теплоти за будь-яких режимів роботи та температур навколишнього середовища. | Ефективність залежить від температури навколишнього повітря, швидкості руху машини та інтенсивності роботи вентилятора. |
| Складність конструкції | Складніша конструкція. | Простіша конструкція та менша маса. |
| Рівень шуму | Працює тихіше, оскільки охолоджувальна рідина поглинає частину шуму, а вентилятор часто працює не постійно. | Працює гучніше через інтенсивний потік повітря та постійну роботу вентилятора. |
| Застосування | Найпоширеніша на сучасних тракторах. | Використовується значно рідше. |
Навчальні відео
Анімація роботи системи охолодження
Незважаючи на те, що у відео розглядається автомобільний двигун, принцип роботи системи охолодження аналогічний тракторним двигунам.
Системи охолодження дизельних двигунів
Відео допоможе закріпити знання про системи охолодження.
Інтерактивний тест для самоперевірки
Дайте відповіді на запитання, щоб перевірити свої знання з теми «Призначення, класифікація, загальна будова та схема роботи систем охолодження».
Реєстрація користувача
1. Яке основне призначення системи охолодження?
2. Який тип системи охолодження найчастіше застосовується на сучасних тракторах?
3. Який елемент забезпечує примусову циркуляцію охолоджувальної рідини?
4. Для чого призначений термостат?
5. Коли охолоджувальна рідина рухається по малому колу?
6. Через який вузол охолоджувальна рідина віддає теплоту атмосферному повітрю?
7. Яка оптимальна температура охолоджувальної рідини більшості тракторних двигунів?
8. Яке коло циркуляції починає працювати після відкриття термостата?
9. До чого може призвести перегрівання двигуна?
10. Що необхідно для надійної роботи системи охолодження?
Студент: —
Заклад: —
Група: —
Результати тестування
Тема. Призначення, класифікація, загальна будова та схема роботи систем охолодження
Правильних відповідей: 0 з 10