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.

Как производится ремонт

Первое, на что стоит обратить внимание автолюбителю, так это на перегрев двигателя. Возможно, с ним связана именно вискомуфта, хотя стоит проверить и, к примеру, термостат

Если проблема кроется именно в вязкостной муфте, стоит попробовать ее отремонтировать. Хоть во многих описаниях и написано, что замена силиконовой жидкость невозможна и оная заливается в корпус единожды вплоть до утилизации всего устройства, на практике долив свежей жидкости осуществить очень просто. Проблема лишь в том, чтобы найти ее. В как в офлайн, так и онлайн-магазинах она может быть найдена под именами « жидкость для ремонта вискомуфты », « масло для вискомуфт » или просто « силиконовая жидкость ». Если речь идет о ремонте вискомуфты в системе подключаемого полного привода, то покупать стоит именно оригинальную – недорогие аналоги недостаточно вязкие. А если вы ремонтируете вискомуфту вентилятора, то купить можно универсальную жидкость.

Итак, для ремонта сломавшейся детали стоит начать с проверки уровня силиконовой жидкости . Очень часто наблюдается ее утечка. Необходимо залить новую жидкость, для чего делается следующее:

• Вязкостная муфта демонтируется и разбирается;
• Муфта укладывается горизонтально, после чего с нее снимается штифт, находящийся под пластиной с пружиной. Если отверстия для слива нет, его придется делать самостоятельно, что опытные ремонтники делать не советуют;
• После снятия штифта обычным шприцом заливают порядка 15 мл силиконовой жидкости . Жидкость заливают постепенно, делая паузы на полминуты-минуту, чтобы силикон смог разойтись между дисками;
• Вязкостную муфту протирают, собирают и устанавливают на место.

Шум при работе вискомуфты свидетельствует о выходе из строя подшипника , которым она оборудована. Для замены подшипника нужно фактически проделать то же, что описывалось выше, а также произвести еще несколько операций. По этой причине мы сразу отметим, что при замене подшипника вискомуфты старую силиконовую жидкость нужно обязательно слить, а сразу после замены детали необходимо залить новую порцию силикона. И вот как быть со сломанным подшипником:

• Демонтировать вязкостную муфту;
• Слив жидкость, снимите верхний диск и демонтируйте подшипник с помощью специализированного инструмента (съемника). Вам также надо будет сточить развальцовку. Категорически не рекомендуем снимать его подручными средствами. После, установите новый подшипник. Подойдет закрытый подшипник без видимых шариков. Как и было описано выше, заливается свежая жидкость;
• Устройство возвращают на место.

Здесь важно учитывать, что вискомуфта не терпит силовых воздействий – даже слегка деформировав диск, вы сделаете невозможным дальнейший ремонт. Само устройство покрыто тонким слоем специальной смазки, которую лучше не снимать в ходе ремонта

Во всем остальном, процедуру нельзя назвать очень сложной. Практика показывает, что у многих автолюбителей, занявшихся самостоятельным ремонтом вискомуфты вентилятора, возникают некоторые трудности с обратной сборкой устройства. Советуем или найти видеоруководства, или фиксировать каждый этап работ на камеру смартфона.

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 о С (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.

Гидравлический привод

Гидравлический привод сцепления обладает более сложной структурой. Несмотря на сложную систему, устройство в работе является более совершенным. Главный и рабочий цилиндр сцепления автомобиля имеют одинаковый принцип дефектовки деталей, поэтому они описываются по отдельности редко.

Особенности

Гидропривод сцепления для автомобиля имеет несколько конструктивных особенностей:

• устройство предполагает отсутствие троса, подвергаемого износу и поломкам, поэтому можно экономить на затратах;
• соединение осуществляется штоком, обладающим регулируемой конструкцией и сложным механизмом;
• цилиндр располагается традиционно в области корпуса картера;
• главный цилиндр сцепления и бачок жидкости совместимы по своему расположению.

Главный и рабочий цилиндр имеют соединение с помощью магистрали, где расположена рабочая жидкость. Принцип работы имеет сходство с действием гидравлической системы тормозов, которое базируется традиционно на особенностях свойств несжимаемой жидкости.

Поломки

Рабочий цилиндр автомобиля подвергается поломкам, поэтому тем, кто хочет сэкономить время на ремонте, стоит осуществить его замену новым элементом. Цилиндр продается, как и шайбы для уплотнения, в комплекте. Устанавливаются компоненты под гидравлический шланг, в области болта крепления. Если их нет в наборе, стоит приобрести отдельно и установить на автомобиль.

Полностью заменять цилиндр автомобиля нецелесообразно с экономической точки зрения, достаточно поменять специальные резиновые манжеты, которые продаются в ремонтных комплектах. Отдавать машину стоит в ремонт только в проверенные сервисы, чтобы достигнуть оптимального результата.

Как работает

От педали сцепления к его механизму передается усилие с помощью жидкости, находящейся в гидроцилиндрах привода, соединяющих важнейшие элементы. Большой диск находится на острой стороне вала и кожуха, выполненного из стали. Последний закрепляется в области маховика. Внутри него есть пружина со специальными выжимными рычажками. На оси конструкции располагается специальная управляющая педаль, которая приподнимается к кронштейну на кузове. Она опускается при выключении сцепления и переключении передачи.

Гидромуфты подразделяются на регулируемые и замкнутые.

Регулируемые гидромуфты предназначены, как правило, для относительно неглубокого (до 30-40%) регулирования частоты вращения ведомого вала привода. Наиболее экономичным такое регулирование является лишь для машин, у которых мощность нагрузки в процессе работы изменяется пропорционально кубу частоты вращения турбины, т.е. N 2 =(i 3) Nн (Nн- номинальная мощность при полной скорости и n 1 =const.). К таким машинам относятся мощные (до15тыс.квт) центробежные насосы, турбогенераторы, вентиляторы. Менее экономичным регулирование с помощью гидромуфт является в случае, когда мощность изменяется пропорционально квадрату частоты вращения,т.е. N 2 =(i 2) Nн. Максимальные потери мощности Nпот. в первом случае составляют Nпот.= 0,148 Nн при i=0,666, а во втором случае 0,25 Nн- при i=0,5. Для многих лопастных машин регулирование гидромуфтой имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами регулирования скорости.

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.

Принцип работы вискомуфты вентилятора охлаждения

Данное устройство иногда именуют «вязкостная муфта». Ее ротор с помощью ременной передачи соединен со шкивом коленчатого вала двигателя. На некоторых автомобилях она устанавливается непосредственно на вал коленвала или распредвала.

Конструкция вискомуфты имеет два диска, находящихся на близком расстоянии друг с другом, но механически не связанных между собой. Они расположены в закрытой полости. Один из дисков механически соединен с ротором привода и коленвалом (распредвалом). Другой диск приводит во вращение крыльчатку вентилятора, охлаждающего радиатор. Так как диски механически никак не связаны, то теоретически вращение двигателя передаваться на вентилятор не будет, он будет неподвижен.

Видео — что такое визкомуфта и её принцип работы:

При нагревании вязкостной муфты изменяются геометрические размеры биметаллической пластины, которая в ней установлена. Она открывает канал для поступления в полость, где находятся диски, вязких гели или масла, которые по мере заполнения полости вязко связывает диски. Для большего зацепления на дисках расположены дополнительные ребра или гребни, которые увеличивают степень зацепления. Таким образом, обеспечивается «вязкое» зацепление между дисками, соответственно, вращательный момент двигателя передается вентилятору радиатора, обеспечивается его охлаждение.

Видео — как работает вискомуфта вентилятора охлаждения:

По мере остывания, гель откачивается из камеры под действием центробежных сил, и вязкое соединение прекращается.

Типовая конструкция вискосуфты, изображенная на рисунке, позволяет легче понять принцип её работы:

Где:

1 — пружина;

2 — биметаллическая пластина;

3,4 — впускные каналы B и А;

5 — камера;

6,7 — возвратные каналы;

8 – задняя пружина;

9 – передний резервуар;

10,16 — роторы;

11 — корпус;

12 — вал ротора;

13 — корпус подшипника;

14 — задний резервуар;

15 — задняя пластина;

17 — передняя пластина;

18 — крышка.

В некоторых случаях при неисправности вязкостной муфты, не позволяющей произвести ее восстановление, при отсутствии аналогов автовладельцы вынуждены переоборудовать автомобиль на систему с электровентилятором.

Похожие

kk.convdocs.org

kk.convdocs.org

Гидромуфты подразделяются на регулируемые и замкнутые.

Регулируемые гидромуфты предназначены, как правило, для относительно неглубокого (до 30-40%) регулирования частоты вращения ведомого вала привода. Наиболее экономичным такое регулирование является лишь для машин, у которых мощность нагрузки в процессе работы изменяется пропорционально кубу частоты вращения турбины, т.е. N2=(i 3 ) Nн (Nн- номинальная мощность при полной скорости и n1=const.). К таким машинам относятся мощные (до15тыс.квт) центробежные насосы, турбогенераторы, вентиляторы. Менее экономичным регулирование с помощью гидромуфт является в случае, когда мощность изменяется пропорционально квадрату частоты вращения ,т.е. N2=(i 2 ) Nн. Максимальные потери мощности Nпот. в первом случае составляют Nпот.= 0,148 Nн при i=0,666, а во втором случае 0,25 Nн- при i=0,5. Для многих лопастных машин регулирование гидромуфтой имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами регулирования скорости.

Режим проскальзывания

Блокировка гидротрансформатора может также быть неполной и работать в так называемом «режиме проскальзывания». Блокировочная плита не полностью прижимается к рабочей поверхности, тем самым обеспечивается частичное проскальзывание фрикционной накладки. Крутящий момент предается одновременно через блокировочную плиту и циркулирующую жидкость. Благодаря применению данного режима у автомобиля значительно повышаются динамические качества, но при этом сохраняется плавность движения. Электроника обеспечивает включение муфты блокировки как можно раньше при разгоне, а выключение – максимально позже при понижении скорости.

Однако режим регулируемого проскальзывания имеет существенный недостаток, связанный с истиранием поверхностей фрикционов, которые к тому же подвергаются сильнейшим температурным воздействиям. Продукты износа попадают в масло, ухудшая его рабочие свойства. Режим проскальзывания позволяет сделать гидротрансформатор максимально эффективным, но при этом существенно сокращает срок его службы.

Назначение

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. 

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. 

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. 

Принципы действия гидравлической муфты

Гидропривод вентилятора охлаждения может работать в трех различных режимах:

• Автоматический режим — подключение и отключение вентилятора охлаждения производится автоматически при достижении пороговой температуры мотора; • Принудительное постоянное отключение — вентилятор всегда выключен (однако в этом режиме крыльчатка может медленно крутиться, так как на нее воздействует набегающий поток воздуха, также вращение может возникать из-за трения внутри подшипников муфты); • Принудительное постоянное включение вентилятора — крыльчатка всегда вращается.

Переключение между режимами осуществляется с помощью рычажка на регуляторе-выключателе. Автоматический режим обозначен буквой «А» или «В» (зависит от конкретного типа регулятора), постоянное отключение — буквой «О» («отключен»), постоянное включение — буквой «П» («подключен»). Нас наиболее всего интересует первый режим.

В автоматическом режиме работы температура охлаждающей жидкости отслеживается с помощью термосилового датчика, который представляет собой запаянный герметичный баллон малого объема, заполненный активной массой, изменяющей свой объем при плавлении. В качестве активной массы обычно выступает гранулированный воск, смешанный с гранулами металлов, графита и других материалов. То есть, здесь используется то же техническое решение, что и в термостате.

При незначительном нагреве мотора (менее 85°C) датчик имеет малый объем, поэтому клапан закрыт и перекрывает доступ масла к гидромуфте. При нагреве двигателя до 85°C или выше (зависит от регулировки) заполняющая датчик смесь плавится, длина датчика увеличивается, и он воздействует на клапан, в результате чего в регуляторе открываются масляные каналы — в этом случае масло из главной магистрали под давлением поступает в переднюю крышку блока цилиндров, где по каналу и специальной трубке в корпусе подшипника подводится к ведущему валу гидромуфты, а через каналы в нем — в рабочую полость гидромуфты.

Масло под давлением полностью заполняет рабочую полость муфты, где оно под действием движущихся лопаток ведущего колеса начинает вращаться — этот поток взаимодействует с лопатками, расположенными на ведомом колесе, передает им часть своей кинетической энергии, и тоже заставляет вращаться. В итоге, оба колеса начинают вращаться практически как единое целое, а вместе с ними во вращение приводится и крыльчатка вентилятора. Однако масло не обеспечивает жесткую связь колес, поэтому при изменении частоты вращения коленвала ведомое колесо за счет вязкости масла изменяет свою угловую скорость постепенно, предотвращая удары и неравномерность работы вентилятора.

Выключатель-регулятор работает таким образом, что количество масла, поступающего на гидромуфту в каждый момент времени, зависит от температуры двигателя — чем она выше, тем больше масла. Поэтому чем горячее мотор, тем быстрее вращается вентилятор. Также в регуляторе предусмотрена возможность регулировки пороговой температуры включения и отключения гидромуфты в пределах от 85 до 90°C.

При падении температуры силового агрегата ниже 85°C смесь в датчике вновь затвердевает, ее объем сокращается, что приводит к закрытию клапана. Масло перестает поступать в муфту, а то масло, что осталось между колес, под действием центробежных сил через специально предусмотренное в кожухе отверстие постепенно сливается в масляный поддон. При сокращении количества масла ведущее колесо престает воздействовать на ведомое, и крыльчатка прекращает свое вращение.

Важно отметить, что ведущая часть гидромуфты (она включает в себя вал привода гидромуфты и ведущий вал, ведущее колесо с кожухом, а также ступицу шкива и сам шкив генератора) вращается всегда независимо от температуры двигателя. Этим достигается постоянный привод генератора, даже если гидромуфта отключена или вышла из строя

Как нетрудно понять, принудительное включение и отключение гидромуфты обеспечивается открытием или закрытием масляных каналов в регуляторе-выключателе. Принудительное открытие и закрытие каналов производится поворотом пробки с отверстиями, расположенной в верхней части регулятора. При положении рычага (и пробки) в режимах «О» и «П» клапан продолжает работать, однако не оказывает влияния на работу регулятора.