Схема системы водяного охлаждения

Двигатель трактора работает нормально только при определенном тепловом режиме.

Если головка цилиндров, цилиндры, поршни и другие детали перегреты, ухудшаются условия их смазки; повышается трение и износ деталей; цилиндры плохо наполняются воздухом; зазоры в сочленениях деталей становятся недостаточными; возможно заедание поршней в цилиндрах.

Если двигатель трактора переохлажден, увеличиваются потери тепла; топливо плохо испаряется, трудно воспламеняется и неполно сгорает, что снижает мощность и экономичность работы двигателя; резко возрастает износ деталей, так как из-за увеличенной задержки самовоспламенения топлива повышается жесткость работы, а из-за конденсации продуктов сгорания цилиндры, поршни и поршневые кольца подвергаются сильному воздействию коррозии.

Наивыгоднейший тепловой режим работы двигателя трактора  поддерживает система охлаждения, которая отводит лишнее тепло от деталей и передает его воздуху.

Если тепло от охлаждаемых деталей отводится непосредственно воздухом, такое охлаждение называют воздушным, если же передатчиком тепла служит вода, то охлаждение называют водяным.

Схема систем водяного охлаждения:

а — с термосифонной циркуляцией воды; б — с принудительной циркуляцией воды; 1 — радиатор; 2 — вентилятор; 3 — верхний бак; 4 — труба; 5 — водяная рубашка головки; 6 — водяная рубашка блока; 7 — труба; 8 — нижний бак; 9—термостат; 10 - водораспределительный канал; 11 — насос; 12—перепускная трубка

В двигателях, имеющих систему водяного охлаждения, детали, подверженные наибольшему нагреву во время работы, заключены в водяные рубашки 5 и 6 (рис. выше) головки и блока. Нагретая вода из водяной рубашки по трубе 4 поступает в радиатор 1. Проходя по трубкам радиатора, между которыми вентилятор 2 просасывает воздух, она охлаждается и по трубе 7 снова поступает в рубашку.

Вода охлаждает детали двигателя трактора лучше, чем воздух, поэтому системы водяного охлаждения двигателей распространены шире, чем воздушного. Однако размеры и масса двигателя с водяным охлаждением больше, уход за ним сложнее. Если зимой такой двигатель не утеплять, он переохлаждается, а во время остановки возникает опасность замерзания воды.

Циркуляция воды в системе может быть термосифонной или принудительной. При термосифонной циркуляции (рис. а) нагретая в водяной рубашке 6 блока вода вытесняется вверх более плотной холодной водой, поступающей из нижнего бака 8 радиатора.

Система с термосифонной циркуляцией проста, но вследствие малой скорости движения воды имеет большую емкость и неравномерно охлаждает детали. Поэтому в настоящее время ее применяют только для охлаждения пусковых двигателей, устройство которых должно быть максимально простым.

Более совершенна система охлаждения с принудительной циркуляцией воды (рис. б), создаваемой насосом 11. Благодаря высокой скорости движения разность температур воды при входе в двигатель и при выходе из него равна 4—8° С.

Чтобы все детали охлаждались равномернее, вода, входящая в водяную рубашку современных двигателей, нагнетается сначала в специальный водораспределительный канал 10, из него поступает к наиболее нагретым деталям, а затем — к остальным.

Система охлаждения может быть открытой (радиатор постоянно сообщен с атмосферой) или закрытой (радиатор сообщен с атмосферой только при повышенном или пониженном давлении в нем). Например, двигатель СМД-14, который стоит на тракторе Т-74, имеет открытую систему охлаждения, а тот же двигатель СМД-14, установленный на тракторе ДТ-75, имеет закрытую систему охлаждения.

Система охлаждения двигателя СМД-14 типична для дизельных двигателей, оборудованных пусковыми двигателями.

Схема системы охлаждения двигателя СМД-14:

1 — сетка; 2 — облицовка радиатора; 3 — сердцевина радиатора; 4—масляный радиатор; 5 — брезентовая шторка; 6 — верхний бак радиатора; 7—пробка; 8 — пароотводная трубка; 9 — горловина; 10, 16, 19 и 30 — патрубки; 11, 18 и 27 — соединительные шланги; 12 — датчик термометра; 13 — указатель термометр; 14 — водоотводящая труба; 15 — соединительный шланг; 17 — пусковой двигатель; 20— сливная трубка; 21 и 22 — соединительные отверстия; 23 — водяная рубашка блока; 24 — водораспределительный канал; 25 — водяная рубашка головки цилиндров; 26 — водяной насос; 28 — вентилятор; 29 — ремень привода вентилятора; 31 — кожух вентилятора; 32 — нижний бак радиатора; 33 — сливная пробка

Водяная рубашка 23 (рис. выше) блока соединена с водяной рубашкой 25 головки цилиндров, а также через отверстия 22 — с водораспределительным каналом 24, отлитым в левой части блока. Спереди этот канал сообщен с водяным насосом 26, который посредством патрубка 30 присоединен к нижнему баку 32 радиатора. Верхний бак 6 радиатора через патрубок 10 и водоотводящую трубу 14 соединен с водяной рубашкой головки цилиндров.

Водяная рубашка пускового двигателя 17 патрубком 19 внизу соединена с водораспределительным каналом 24, а вверху патрубком 16 с водоотводящей трубой 14. Сливают воду из системы через трубку 20, присоединенную к блоку, и через отверстие в нижнем баке, закрываемое пробкой 33.

Во время прогрева пускового двигателя в системе устанавливается термосифонная циркуляция воды. Нагретая в рубашке пускового двигателя вода вытесняется холодной, поступающей из канала 24, и подается по водоотводящей трубе 14 и водяную рубашку 25 головки блока, а из нее через соединительные отверстия 21— в рубашку блока и снова в распределительный канал 24. При этом головка блока и верхняя часть цилиндров прогреваются, что облегчает запуск двигателя.

При работе дизельного двигателя водяной насос 26 засасывает воду из нижнего бака 32 радиатора и нагнетает ее через распределительный канал 24 и отверстия 22 в водяные рубашки 23 и 25. Здесь вода охлаждает цилиндры и головку блока и через трубу 14 отводится в верхний бак 6 радиатора.

Тепловое состояние работающего двигателя контролируют при помощи дистанционного термометра, датчик 12 которого ввинчен в водоотводящую трубу, а указатель 13 смонтирован на щитке приборов. Нужную температуру (80—95° С) поддерживают путем прикрытия сердцевины радиатора шторкой.

Система охлаждения двигателя Д-50Л закрытая. Схема ее подобна системе охлаждения двигателя СМД-14, но в ней есть термостат, который ускоряет прогрев двигателя после пуска и автоматически поддерживает тепловое состояние при различных условиях.

Термостат:

1 — стержень; 2 и 6 — боковые клапаны; 3 — обечайка; 4 — пружинная коробка; 5 — нижняя крышка; 7 — планка; 8 — шарик; 9 — центральный клапан

Все детали термостата (рис. выше) изготовлены из латуни. Пружинная тонкостенная коробка 4, представляющая собой цилиндрическую гармошку, через нижнюю крышку 5 и отштампованные за одно с ней планки 7 соединена с обечайкой 3. К верхней крышке пружинной коробки припаян пустотелый стержень У, на резьбовой конец которого навернут центральный клапан 9. К этой же крышке припаян боковой клапан 6. В сжатую пружинную коробку через сверление в стержне 1 заливают немного легкокипящей жидкости. После этого отверстие в стержне заглушают шариком 8 и запаивают, благодаря чему коробка остается в сжатом состоянии.

При повышении температуры воды жидкость в пружинной коробке 4 испаряется, давление в ней увеличивается, коробка растягивается и центральный клапан 9 открывается. Одновременно с этим боковой клапан 6 закрывает окна в обечайке.

Схемы системы охлаждения двигателя Д-50Л (а) и установки термостата (б):

1 — жалюзи; 2 — масляный радиатор; 3 — сердцевина водяного радиатора; 4 — водяной насос; 5 — вентилятор; 6 — кожух вентилятора; 7 — планка управления створками жалюзи; 8 — верхний бак радиатора; 9 — пробка заливной горловины; 10 — отражатель заливной горловины; 11 — пароотводная трубка; 12 — датчик термометра; 13 — корпус термостата; 14, 17 и 25 — шланги; 15 — термометр; 16 — термостат; 18 — труба отвода нагретой воды от пускового двигателя; 19 и 23 — соединительные отверстия; 20 — водяная рубашка головки цилиндров; 21 — водораспределительный канал; 22 — патрубок подвода холодной воды к пусковому двигателю; 24 — водяная рубашка блока цилиндров; 26 — всасывающий патрубок; 27 — ремень привода вентилятора; 28 — нижний бак радиатора; 29 — латунный стаканчик; 30 — сливной кран

Термостат установлен в разъемном корпусе 13 (см. рис. выше) так, что отбуртовка нижнего края обечайки зажата между верхней и нижней половинками корпуса. Верхняя горловина обечайки термостата плотно вставлена в отверстие перемычки, разделяющей полости А и Б корпуса термостата. Эти полости соединены соответственно: А — с верхним баком 8 радиатора, Б — со всасывающей полостью водяного насоса 4 посредством шланга 17 и В — с водяной рубашкой 20 головки цилиндров дизельного двигателя и с водяной рубашкой головки цилиндров пускового двигателя посредством трубы 18.

При прогреве пускового двигателя в системе устанавливается термосифонная циркуляция. Вода, нагретая в водяной рубашке пускового двигателя, поднимается и по трубе 18 и каналу Г корпуса термостата поступает в его полость В, откуда через водяную рубашку головки цилиндров дизельного двигателя и патрубок 22 снова возвращается в водяную рубашку пускового двигателя.

При работе дизельного двигателя, а также во время его прокручивания пусковым двигателем в системе происходит принудительная циркуляция воды. Водяной насос 4 нагнетает воду через водораспределительный канал 21 и отверстия 23 в водяную рубашку 24 блока для охлаждения цилиндров. Далее вода через отверстия 19 идет в водяную рубашку 20 головки блока цилиндров, охлаждает здесь камеры сгорания, всасывающие и выпускные клапаны, а также латунные стаканчики 29 форсунок.

Из головки блока вода поступает в полость В корпуса 13 термостата. Дальнейший путь воды зависит от ее температуры. Если температура воды ниже 70° С, то горловина обечайки термостата закрыта центральным клапаном, а боковые окна открыты. Поэтому она не сможет попасть в радиатор, а, пройдя через боковые окна в полость Б, по каналу Д и резиновому шлангу 17 поступит во всасывающую полость водяного насоса, не охлажденная снова будет нагнетаться в водяную рубашку, и двигатель быстро прогреется.

Когда температура воды превысит 70° С, откроется центральный клапан термостата, а окна его обечайки закроются боковыми клапанами. Вода из полости В начнет поступать в полость А и далее по шлангу 14— в верхний бак 8 радиатора. Пройдя по его трубкам в нижний бак 28, она вернется по резиновому шлангу 25 во всасывающий патрубок 26 водяного насоса уже охлажденной.

При температуре 83° С центральный клапан термостата открыт полностью, и весь поток воды проходит через радиатор. При температуре ниже 83° С боковые клапаны не полностью закрывают окна обечайки, поэтому часть воды проходит к водяному насосу, минуя радиатор. Так автоматически регулируется тепловое состояние двигателя.

Для запуска дизеля Д-50 вместо пускового двигателя применяют электрический стартер. Поэтому корпус термостата устроен проще, чем термостата двигателя Д-50Л.