Разработка урока на тему: "Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания"

САБАҚТЫҢ ЖОСПАРЫ

ПЛАН УРОКА

Сабақтың тақырыбы:

Тема урока: Принципы работы, назначение, классификация систем охлаждения. Жидкостные и воздушные системы охлаждения. Водяные насосы и вентиляторы.

Сабактың мақсаттары:

Цель урока: Разъяснить устройство, принципы работы, назначение, классификация систем охлаждения.

Сабактың түрі:

Тип урока Комбинированный

Өткізу әдісі:

Методы ведения: объяснительно-иллюстративный.

Пән аралық байланыс:

Межпредметная связь: физика,химия,математика

Сабақты қамтамасыз ету: Обеспечение урока:

Көрнекті құралдар:

Наглядные пособия: презентация Microsoft office power point, натуральные детали, узлы и системы двигателя КамАЗ-740, ЗиЛ-130, ВАЗ-2106.

Үлестіретін материал:

Раздаточный матерал:

Оқудың техникалық құралдары ОТҚ:

ТСО: интерактивная доска «White board».

САБАҚТЫҢ БАРЫСЫ

ХОД УРОКА

1. Дағдыларды, ептіліктерді ұйымдастыру:

Актуализация знаний, умений, навыков:

1. Какие охлаждающие жидкости вам известны?

2. Какие недостатки и преимущества вы можете указать в известных вам охлаждающих жидкостях?

3. Для чего, на ваш взгляд, предназначена система охлаждения ДВС?

4. Что означает технический термин – теплообменник?

2. Жаңа білімдер мен түсініктерді, дағдылар мен ептіліктерді қалыптастыру:

Формирование новых знаний и понятий, умений и навыков:

Общие сведения.

Двигатель работает нормально только при определен­ном тепловом состоянии. Если головка цилиндров, цилиндры, порш­ни и другие детали от соприкосновения с горячими газами перегре­ваются, то повышается их изнашиваемость из-за выгорания сма­зочного материала. Уменьшение зазоров вследствие теплового рас­ширения может привести к заклиниванию поршней в цилиндрах. Одновременно снижается мощность из-за ухудшения наполнения цилиндров. В карбюраторных двигателях перегрев может быть причиной детонации, т. е. когда сгорание горючей смеси переходит во взрывную форму.

Таких отрицательных последствий не будет, если охлаждать горячие детали двигателя. Однако излишнее охлаждение тоже недопустимо. Если двигатель переохлажден, то увеличиваются потери теплоты в процессе преобразования ее в механическую энергию. Кроме того, топливо плохо испаряется, трудно воспламе­няется и не полностью сгорает, что снижает мощность и экономич­ность двигателя, а обильное образование нагара при неполном сгорании может привести к залеганию поршневых колец и зависа­нию клапанов. Изнашиваемость в переохлажденном двигателе тоже увеличивается, так как происходит конденсация продуктов сгорания в цилиндрах, а они, будучи в жидком состоянии, вызывают сильную коррозию цилиндров, поршней и поршневых колец. В дизе­лях из-за увеличенной задержки самовоспламенения топлива по­вышается жесткость работы, а в карбюраторных двигателях пары бензина, конденсируясь на стенках цилиндров, смывают масло и разжижают его.

Наивыгоднейшее тепловое состояние двигателя поддержива­ет система охлаждения, которая отводит лишнюю теплоту от деталей и передает ее окружающему воздуху. Если теплота от деталей отводится непосредственно воздухом, то такое охлаждение называют воздушным, если же передатчиком теплоты воздуху слу­жит жидкость — жидкостным.

В двигателях жидкостного охлаждения цилиндры и их головки заключены в водяную рубашку, которая сообщена с радиатором. При работе двигателя жидкость циркулирует: нагретая горячими деталями она поступает в радиатор и растекается тонкими струйками по его трубкам; воздух обдувает трубки, в результате чего жидкость охлаждается и снова возвращается в рубашку ци­линдров.

В двигателях воздушного охлаждения цилиндры и их головки обдуваются потоком воздуха, создаваемым вентилятором. Для уве­личения поверхности охлаждения на них выполнены ребра. Сис­тема воздушного охлаждения проще по устройству. Здесь нет радиатора и соединительных трубопроводов, поэтому габариты и масса двигателя меньше. Обслуживание двигателя с воздушным охлаждением тоже проще, так как не нужно следить за плотностью соединений, а в холодное время не возникает опасности замерзания воды и связанного с этим разрушения двигателя. Однако детали охлаждаются менее равномерно, так как воздух хуже отводит теплоту от деталей, чем вода. Работают двигатели воздушного охлаждения более шумно из-за отсутствия звукового изолятора, каким является водяная рубашка.

На рисунке 36 показана система жидкостного охлаждения дви­гателя Д-240 — типичная для двигателей с рядным расположением цилиндров. Водяные рубашки В и Д головки и блока цилиндров патрубками и резиновыми шлангами соединены с радиатором 26. Позади радиатора расположен вентилятор 5, который выполнен в общем узле с водяным насосом 3, закрепленным на передней стенке блок-картера и приводимым в действие клиновым ремнем 1 от шкива коленчатого вала. Заполняют систему через заливную горловину радиатора с крышкой 11. Сливают воду через кран 24 в нижнем баке радиатора и кран на правой стороне блок-картера. Как и у всех изучаемых двигателей, рассматриваемая система охлаждения закрытая. Это значит, что ее внутренняя полость сообщается с атмосферой лишь кратковременно, через специальный паровоздушный клапан, когда давление в ней станет больше или меньше допустимого. Благодаря этому вода меньше испаряется, а закипает при температуре больше 100°С.

При работе двигателя в системе происходит принудительная циркуляция воды. Насос 3 нагнетает охлажденную в радиаторе воду через распределительный канал в рубашки. Здесь она охлаж­дает детали и по шлангу 13 поступает в радиатор. Проходя по его трубкам 7, между которыми вентилятор 5 просасывает воздух, вода охлаждается и насосом снова нагнетается в водяные ру­башки.

Чтобы вследствие разности температур не было коробления и трещин в деталях, участки, подверженные наибольшему нагреву,

Система охлаждения дизеля Д-240Л (а) и схемы установки термостата на Д-240 (б) и Д-240Л (в):

1 — клиновой ремень; 2 — масляный радиатор; 3 — водяной насос; 4 и 13 — шланги; 5 — вентилятор; 6 — кожух вентилятора; 7 — сердцевина (трубки) радиатора; 8 — маслопровод; 9—верхний бак радиатора; 10 — трос; 11 —крышка заливной горловины; 12 — паровоз­душная трубка; 14 — термостат; 15 — корпус термостата; 16—водоотводящая труба; 17 — указатель температуры; 18, 19 и 22 — патрубки; 20 — датчик; 21 — амортизатор; 23 — ниж­ний бак радиатора; 24 — сливной кран; 25 — шторка; 26 — радиатор.

охлаждаются направленными потоками. Так, выходя из отверстий Е водораспределительного канала А, вода интенсивно омывает верх­ний пояс цилиндров, в то время как в нижней части скорость цирку­ляции незначительна. Каналы Г, по которым вода идет в рубашку В головки цилиндров, направляют потоки к перемычкам клапанных гнезд и форсункам. Равномерному охлаждению деталей способ­ствует одинаковая толщина слоя воды вокруг гильз и высокая скорость циркуляции, благодаря чему достигается небольшая раз­ность температур воды на входе в двигатель и на выходе из него.

Вода может циркулировать в системе и без насоса — за счет уменьшения ее плотности при нагревании. Именно такая термо­сифонная циркуляция происходит при прогреве пускового двига­теля. Нагретая в его рубашке Б вода движется вверх, а взамен ее из рубашки В головки цилиндров дизеля поступает холодная вода. Нагретая же вода по трубе 16 поступает в корпус 15 термо­стата и через канал 1 и полость К идет в водяную рубашку го­ловки цилиндров и прогревает ее, облегчая тем самым пуск ди­зеля.

Системы охлаждения проектируют в расчете на наиболее тяже­лые условия, предполагая, что двигатель будет работать с полной нагрузкой при высокой температуре окружающего воздуха. Чтобы такая система не переохлаждала двигатель и при любых нагрузках и погоде обеспечивала наивыгоднейший тепловой режим, а после пуска быстрейший прогрев, в ней имеются регулирующие устрой­ства. Охлаждение регулируют за счет изменения количества воз­духа и воды, проходящих через радиатор. Поток воздуха изменяют шторкой или жалюзи, расположенными перед радиатором, откры­вают .или закрывают которые с рабочего места водителя. В неко­торых двигателях количество воздуха, проходящего через радиатор, регулируется автоматически, периодическим отключением вентиля­тора, приводимого в действие через гидромуфту.

Автоматически количество воды, проходящей через радиатор, регулируется термостатом. В рассматриваемой системе термостат 14 помещен в разъемном корпусе 15, который привинчен к головке цилиндров. После пуска холодного дизеля, как и во время прокрутки его пусковым двигателем, полости Ж и К разделены кла­паном термостата. Поэтому вода из рубашки В головки цилинд­ров не проходит в полость Ж, а следовательно, и в радиатор. Через открытые боковые окна термостата она поступает в полость Н и далее по каналу М и шлангу 4 к насосу и неохлажденная снова будет нагнетаться в рубашку, благодаря чему двигатель быстро прогреется.

Когда температура воды достигнет 75...80°С, клапан термостата начнет открываться, и часть воды из головки цилиндров будет про­ходить в радиатор и охлаждаться в нем. По мере прогрева увели­чивается открытие клапана термостата, а следовательно, и поток воды через радиатор. Таким образом, тепловое состояние регули­руется автоматически. При температуре 95°С вся циркулирующая в системе вода проходит через радиатор. Тепловое состояние двигателя контролируют с помощью дистанционного термометра. Его датчик 20 ввинчен в

головку цилиндров, а указатель 17 смонтиро­ван на щитке приборов.

На рисунке 37 показана жидкостная система охлаждения V-образного двигателя. Для нее характерны такие особенности. Каждый ряд цилиндров имеет обособленную водяную рубашку 12 со своим сливным краном 13. Нагнетаемая насосом 6 вода разветв­ляется на два потока, каждый из которых поступает в свой водо­распределительный канал и далее в водяную рубашку соответ­ствующего ряда цилиндров, а из них в рубашки 11 головок цилинд­ров. В рубашках вода движется направленными потоками, охлаж­дая наиболее нагретые части.

В дизелях вода из рубашек головок цилиндров по отводящим трубам идет в радиатор, или, минуя его, — к водяному насосу. У карбюраторных двигателей вода из рубашек головок цилиндров предварительно проходит через водяную рубашку 8 впускного трубопровода и, омывая стенки его каналов, подогревает идущую по ним горючую смесь, улучшая этим испарение бензина.

Устройство составных частей системы жидкостного охлаждения

Водяной насос и вентилятор. В жидкостных системах охлажде­ния применяют центробежные насосы, выполненные в большинстве случаев в общем узле с вентилятором. Корпус 2 (рис. 39, а) насоса через уплотнительную прокладку притянут болтами к тщательно обработанной площадке на передней стенке блок-картера. В корпу­се на шариковых подшипниках 10 установлен валик 8. На перед­нем его конце шпонкой и гайкой закреплен шкив 9, к торцу кото­рого привинчена крестовина лопастей вентилятора 5 (см. рис. 36). Последний расположен внутри кожуха 6, прикрепленного к радиа­тору.

Шкив вентилятора получает вращение через клиновой ремень 1 от шкива коленчатого вала. Лопасти вентилятора, расположенные под углом к плоскости вращения, захватывают воздух и отбрасы­вают его от радиатора. Поэтому внутри кожуха создается разре­жение, под действием которого холодный воздух непрерывно просасывается сквозь сердцевину радиатора. В некоторых вентилято­рах концы лопастей немного отогнуты вперед, что улучшает условия обтекания двигателя потоком воздуха, увеличивает подачу воздуха вентилятором.

На заднем конце валика 8 (см. рис. 39, а) посажена крыль­чатка 1, расположенная в заполненной водой полости корпуса 2. При вращении крыльчатки вода, находящаяся в промежутках меж­ду ее лопастями, центробежной силой, выбрасывается в полость нагнетания (рис. 39, б). Эта полость расширяется по спирали в направлении вращения крыльчатки, поэтому скорость поступающей сюда воды уменьшается, а давление ее увеличивается. Зона Б наибольшего давления находится против водораспределительного канала К блока цилиндров, куда и нагнетается вода.

Вследствие выхода воды из промежутков между лопастями в центре крыльчатки (зона В) создается разрежение, под действием которого сюда непрерывно поступает вода из полости А всасыва­ния, патрубком и шлангом соединенной с нижним баком радиатора

При работе насоса в пространстве за диском крыльчатки создается повышенное давление, а перед крыльчаткой — разреже­ние. Чтобы разгрузить подшипники от действия осевой силы, воз­никающей в результате такой разности давления, в диске крыльчат­ки выполнены отверстия Г.

Утечка воды из полости насоса в зазор между корпусом и валиком предотвращается специальным уплотнением. Шайба 6, изготовленная из графитизированного текстолита или из другого хорошо прирабатывающегося и износостойкого материала, своими выступами входит в пазы ступицы крыльчатки и вращается вместе с ней. Пружиной 5 эта шайба плотно прижимается к шлифован­ному торцу втулки 7, запрессованной в корпус насоса. Доступ воде в зазор между валиком и шайбой перекрыт резиновым чехлом 4, который плотно надет на валик. Просочившаяся через уплотне­ние вода вытекает наружу по дренажному каналу.

Подшипники смазывают солидолом, который периодически нагнетают через масленку 3 до появления из контрольного отвер­стия в корпусе. Сальники 11 предотвращают утечку солидола в зазоры между валиком и корпусом.

На двигателях ЯМЗ-240Б и КамАЗ-740 вентилятор выполнен отдельно от водяного насоса и приводится в действие через гидрав­лическую муфту, которая обеспечивает автоматическое отключение и включение вентилятора.

3. Оқыған материалды бекіту:

Закрепление изученного материала:

1. Какие последствия вызывают перегрев и переохлаждение двига­теля?

2. Какими способами можно регулировать тепловое состоя­ние двигателя?

3. Почему нагнетательная полость водяного насоса выполнена с расширением в сторону вра­щения?

4. Как предотвратить отложение накипи в системе охлаж­дения?

4. Үй тапсырмасына нұсқау беру:

Инструктаж домашнего задания:

В.А.Родичев « Тракторы и автомобили» стр. 62-72

Б.М.Гельман. «Сельскохозяйственные тракторы и автомобили» т.1 стр. 89-94.