Принцип работы вязкостной муфты вентилятора камаз

Добавил пользователь Alex
Обновлено: 19.09.2024

Вязкостная муфта в системе охлаждения двигателя автомобиля применяется в качестве альтернативы электрическому вентилятору. Рассмотрим, как работает вискомуфта вентилятора, ее устройство, возможные неисправности, преимущества и недостатки.

Роль в системе охлаждения ДВС

Вентилятор с вискомуфтой устанавливается на автомобили с продольным расположением двигателя (обычно это полноприводные и заднеприводные модели). При такой компоновке шкив вентилятора радиатора целесообразней всего соединить со шкивом водяной помпы. Как известно, вращение водяной помпе передается сервисным ремнем от шкива коленчатого вала.

Недостаток такой конструкции в том, что скорость вращения крыльчатки вентилятора всегда будет пропорциональна оборотам коленчатого вала. Подобное устройство приведет к тому, что на высоких оборотах в условиях холодного воздуха двигатель будет чрезмерно охлаждаться, что снизит его КПД. К тому же постоянное соединение крыльчатки и шкива коленчатого вала увеличит механические потери на трение, что будет отнимать мощность и повышать расход топлива.

Вискомуфта вентилятора позволяет регулировать скорость вращения крыльчатки в зависимости от температуры двигателя.

Устройство

Разница в конструкции вискомуфт вентилятора Toyota, BMW, Mercedes, Audi. минимальна, так как все они устроены и работают по единому принципу.

Вал с соединительным фланцем крепится к приводу помпы охлаждения, поэтому его скорость вращения всегда пропорциональна оборотам коленчатого вала. К валу, в свою очередь, крепится приводной шкив, который вращается в рабочей камере. Рабочая и резервная камеры разделены пластинами. Переход между камерами возможен только через впускные клапаны и возвратные каналы. Изначально резервная камера заполнена специальным силиконовым маслом. Приводной шкив, или диск, как его еще называют, имеет по окружности косые зубья, которые при вращении позволяют выгонять масло обратно в резервную камеру. Поверхность приводных дисков, как и делительных пластин, имеет специальные ребра, которые превращают рабочую камеру в своеобразную сеть лабиринтов, по которым циркулирует силиконовое масло.

Корпус муфты, к которому и крепится крыльчатка вентилятора, соединяется с валом (ротором вискомуфты) посредством обычного шарикового подшипника. Впускные клапаны соединены с биметаллической пластиной, которая располагается в передней части корпуса вискомуфты. При нагреве пластина расширяется, что приводит к увеличению пропускного сечения клапанов.

Свойства силиконового масла

Основная особенность силиконовой жидкости, использующейся в вискомуфтах вентиляторов, – термостойкость и вязкостная стабильность. С изменением температуры масло лишь незначительно изменяет свою вязкость.

В работе вискомуфты силиконовое масло исполняет роль связывающего вещества, позволяющего создать между приводным диском и разделительными пластинами, соединенными с корпусом, трение. Несмотря на то что между корпусом и приводным шкивом всегда будет некоторая степень проскальзывания, созданного коэффициента сцепления достаточно для зацепления корпуса муфты с приводным валом.

В некоторых источниках указывается, что с повышением температуры масло расширяется, что и провоцирует вязкостное зацепление приводного диска с корпусом вискомуфты. Подобное понимание принципа работы вискомуфты вентилятора охлаждения является ложным и возникло, скорее всего, из-за сравнения вискомуфты вентилятора с вязкостными муфтами раздаточных коробок полноприводных автомобилей. В вискомуфтах дифференциалов используется дилатантная жидкость, вязкость которой сильно зависит от скорости деформации сдвига.

Принцип работы

Когда рабочая камера не заполнена маслом, приводной диск свободно вращается в рабочей камере. Небольшое количество масла все же присутствует, но коэффициент сцепления приводного шкива с корпусом вискомуфты минимален, поэтому с повышением оборотов двигателя скорость вращения крыльчатки не увеличивается.

Процесс прогрева двигателя и увеличения температуры тосола в радиаторе сопровождается нагревом биметаллической пластины. Нагреваясь, пластина расширяется, что приводит к открытию впускного клапана и увеличению количества рабочей жидкости, проникающей из резервной в рабочую камеру. Возникающее между приводным диском и разделительными пластинами трение приводит к увеличению скорости вращения корпуса и крыльчатки вентилятора.

Когда двигатель нуждается в максимальном охлаждении, биметаллическая пластина изогнута настолько, чтобы обеспечить максимальное проходное сечение впускных клапанов. В таком случае разница частоты вращения вала и корпуса вискомуфты минимальна, поэтому повышение оборотов коленчатого вала приводит к практически равнозначному увеличению скорости вращения крыльчатки вентилятора.

Снижение температуры набегающего воздуха приводит к постепенному возврату биметаллической пластины в исходное положение. Соответственно, уменьшается проходное сечение впускных клапанов, жидкость перегоняется в резервную полость. Уменьшение коэффициента сцепления приводит к увеличению разницы частоты вращения приводного вала вискомуфты и корпуса – крыльчатка вентилятора замедляется.

Работа вискомуфты Toyota на примере конкретных температурных режимов

Устройство вискомуфт вентиляторов Toyota предполагает наличие двух рабочих камер (в первых вариантах конструкции была только одна камера).

Почему вискомуфта вращается на холодную

Многие владельцы автомобилей с механическим приводом вентилятора системы охлаждения, скорее всего, замечали, что после запуска холодного двигателя вентилятор крутится с большой скоростью. Спустя некоторое время после прогрева двигателя, количество оборотов крыльчатки уменьшается, поэтому может показаться, что подобное явление идет в разрез с описанным выше принципом работы вискомуфты вентилятора. Такой эффект возникает из-за того, что во время простоя масло самотеком стекает в нижнюю рабочую камеру, поэтому сразу после запуска крыльчатка и корпус вискомуфты будут вращаться до того времени, пока масло перекачается обратно в резервную секцию.

Преимущества

Обороты крыльчатки подстраиваются под фактический температурный режим двигателя, что позволяет:

уменьшить расход топлива;
снизить уровень шума;
уменьшить потери мощности.

Установка вискомуфты в системе охлаждения позволяет уменьшить нагрузку на генератор и снизить себестоимость авто, исключив затраты на электропривод крыльчатки, проводку.

Недостатки

Многие сетуют на ненадежность вискомуфты, забывая, что система с электровентилятором также периодически нуждается в ремонте. Наиболее распространенная поломка – утечка рабочей жидкости. Несмотря на то что большинство муфт вязкостного типа неразборные, существуют проверенные технологии восстановления работоспособности системы. В случае износа поддается восстановлению и подшипник. Именно поэтому важно знать способы проверки и ремонта вискумуфты вентилятора радиатора.

Обустройство системы охлаждения предусматривает использование различных вариаций муфты с вентиляторами на КамАЗ, устанавливаемой на валу насоса, поддерживающего циркуляцию тосола или антифриза. Главное назначение детали – обеспечение оптимального теплового режима, а также минимизация эксплуатационных расходов горючего и потерь мощности двигателя.

Вентилирующее устройство в системе охлаждения может иметь различные приводы. Механические конструкции обеспечивают вращение крыльчатки, передавая крутящий момент от коленвала через шестеренчатую или ременную передачу. Механические варианты просты в эксплуатации, однако обладают одним недостатком – не дают возможности отключить лопасти при малых оборотах агрегата, в результате чего избыточный отвод тепла грозит переохлаждением.

Решение проблемы стало возможным благодаря внедрению приводов, обеспечивающих отключение вентилятора в случае необходимости. К такому типу относится муфта вязкостная КамАЗ 65115 и другие модификации, а также муфты гидродинамического и электромагнитного типа.

Как работает электромагнитная муфта

Муфты электромагнитного типа наиболее просты в исполнении и, как следствие, стоят дешевле вязкостных и гидромуфт. К тому же их можно применять вместе с механическим приводом.

Одним из достоинств электромагнитной муфты является автоматическое поддержание выбранного диапазона рабочих температур. Такие механизмы часто монтируют в охлаждающие системы грузовиков Камского автозавода различных модификаций. При этом тепловой режим поддерживается на уровне 85-90 град. Цельсия.

Принцип работы электромагнитной муфты заключается в отключении устройства при достижении оптимальной температуры в охлаждающей среде и включении лопастей при превышении заданного предела.

В конструкцию входит электромагнит, установленный на ступице с закрепленной крыльчаткой, спаренной, в свою очередь, со свободно вращающимся якорем. Если температура охлаждающей среды достигает граничного предела (90 градусов), срабатывает датчик вентилятора КамАЗ, происходит замыкание контактов реле и в катушку начинает подаваться электроток. Под действием электромагнитных сил катушка притягивает к себе якорь, вследствие чего начинается вращательное движение ступицы и крыльчатки. В случае понижения температуры ниже заданных параметров происходит размыкание контактов и отключение вентилятора.

Резкие изменения режимов работы двигателей не лучшим образом сказываются на функционировании как силового агрегата, так и связанных с ним механизмов. В связи с этим возникла необходимость в создании устройств, способных плавно регулировать скорость вращения охлаждающего механизма. Одним из таких устройств является вязкостная муфта, крепящаяся к ступице вентилятора.

Работа устройства основана на способности рабочей жидкости, заполняющей полости муфты, менять свои вязкостные характеристики под действием температуры. На стадии прогрева двигателя особая силиконовая жидкость находится в разреженном состоянии в специальной резервной полости. Внутрь муфты она начинает поступать в тот момент, когда срабатывает тепловой датчик (биметаллическая термоспираль), реагирующий на повышение температуры воздуха, исходящего от радиатора, до 61-67 град. Цельсия.

Проскальзывая между дисками механизма, силиконовая масса приобретает более вязкую консистенцию, что позволяет передавать крутящий момент от муфты крыльчатке. Чем выше температура, тем больше жидкости поступает внутрь муфты, и обороты растут. Конструктивно вискозная муфта КамАЗ и другие подобные модели выполнены так, что при небольших оборотах наблюдается проскальзывание, а при высоких – некоторое отставание вращения лопастей. Благодаря такому устройству при высоких скоростях движения обеспечивается достаточный обдув радиатора и одновременно экономится топливо.

Особой популярностью при обустройстве системы охлаждения пользуются гидромуфты. Одним из достоинств такого устройства перед электромагнитными узлами является отсутствие электрических цепей в купе с проводкой и разнообразными датчиками. А от вязкостных механизмов гидромуфта отличается более высокой эффективностью и надежностью работы.

Наибольшая эффективность работы гидромуфты наблюдается при использовании ее совместно с регулятором-выключателем. Такой подход позволяет эффективно управлять работой вентилятора и всей охлаждающей системой дизельного агрегата. Помимо довольно простого устройства, гидромуфта отличается сравнительно небольшой стоимостью.

Конструктивно гидромуфта представляет собой соединение двух колес специфической формы. Ведущее колесо соединяется болтами с кожухом, зафиксированном на валу. Снаружи к нему прикреплена ступица шкива привода генератора. Кожух содержит в себе еще одно колесо – ведомое, оснащенное специальными лопатками. Между двумя колесами образуется зазор, который является рабочей полостью гидромуфты – сюда поступает масло. Ведомое колесо также жестко соединено с валом, на котором закреплена и ступица вентилятора. Вся конструкция устанавливается на одной оси с коленвалом.

Для обеспечения своевременной подачи масла в гидромуфту используют особый узел – выключатель гидромуфты КамАЗ Евро 2 и других модификаций, способный работать в трех позициях.

Внешне выключатель представляет собой металлический корпус с расположенным в нем термодатчиком. В случае повышения температуры рабочей жидкости (тосол, антифриз) до 83-86 град. по Цельсию особая масса, размещенная в датчике, начинает менять свои свойства, расширяться, воздействуя на шток. Следствием этого становится открытие масляного канала и поступление масла в рабочую полость гидромуфты. Если температуры охлаждающей жидкости снижается, шток возвращается в исходную позицию, перекрывая поток масла.

Замена муфты вентилятора может потребоваться в любой момент. О наступлении его свидетельствуют характерные шумы, стук, износ шлицов и т.д.

Каждый из видов муфт вентилятора имеет свои особенности обслуживания. В общем виде процесс демонтажа гидромуфты заключается в удалении масла из систем силового агрегата, съеме масляного фильтра, картера, ремней привода и крыльчатки вентилятора. Затем откручиваются и снимаются крепления гидромуфты, ведущего вала, ведомого колеса и вала.

Перед демонтажем электромагнитной муфты также удаляется вся охлаждающая жидкость, демонтируются радиатор, ремень привода вентилятора. Чтобы снять ось вместе с подшипниками, потребуется удалить крышку газораспределения и стопорное кольцо.

Демонтаж вискомуфт еще более прост. Достаточно с помощью ключа ослабить болты крепления и снять узел. Вместе с тем, некоторые виды устройств, в том числе муфта вязкостная КамАЗ Cummins, могут потребовать вмешательства специалистов. Поэтому прежде чем приступать к работе, нужно обязательно ознакомиться с руководством по эксплуатации транспортного средства или же обратиться за помощью в специализированные центры техобслуживания.

Каждый водитель знает, насколько важно своевременно охлаждать двигатель на автомобиле. Обеспечение стабильной работы системы охлаждения грузовика невозможно без гидромуфты КАМАЗ. Об устройстве гидромуфты, ее назначении и правильной эксплуатации читайте в нашем материале.

Как работает система охлаждения на КАМАЗе?

Мощность двигателя напрямую зависит от функционирования системы охлаждения. Двигатель на КАМАЗе может нагреваться до 220°С, поэтому своевременное снижение температуры чрезвычайно важно. Этот процесс представляет собой замкнутую систему с принудительной циркуляцией специального антифриза. Циркуляцию обеспечивает центробежный насос. Для постоянного поддержания температуры антифриза служит термостат. Отличительная черта грузовых автомобилей – это наличие параллельно двух термостатов. При перегреве термостат направляет антифриз в радиатор. Здесь происходит завершение циркулирующего круга, и жидкость охлаждается до оптимальной нормы. Особенность радиатора на КАМАЗе – наличие жалюзи. Жалюзи контролируют потоки воздушных масс, проходящие через решетку. Полная емкость системы охлаждения составляет 25 литров.

Назначение гидромуфты

Гидравлическая муфта – это центральный элемент механизма привода вентилятора. Долгое время гидромуфта была единственным типом муфт используемых на КАМАЗах, сейчас на некоторые модели устанавливают вязкостный тип или по-другому вискомуфты. Однако, гидромуфта ряд преимуществ и наиболее широко распространена на камских авто, она важна для контроля работы вентилятора и всего охлаждения в целом. Включение и выключение гидравлической модели быстрее по сравнению с другими типами. Деталь передает кручения от колечатого вала к вентилятору и гасит колебания нагрузок. Наличие такого агрегата снижает нагрузку на привод при резкой смене режима. Надежная конструкция муфты привода вентилятора служит гарантией его бесперебойного функционирования и включения в нужный момент.

Изучаем устройство и принцип работы гидромуфты

Для понимания принципа, по которому работает гидромуфта, нужно изучить ее составляющие. Основа представляет собой два колеса: ведущее и ведомое. Они крутятся на валу с помощью подшипников. Ведущее колесо неразрывно связано с коленчатым валом, а ведомое соединено с ведомым валом. Принцип действия достаточно простой. Ведомый вал приводит в действие вентилятор, что и является основной функцией устройства. Внутри колес находятся радиальные лопатки. Структура колес цельнолитая, это обеспечивает их надежность и прочность. Пространство между лопаток является рабочей полостью детали, куда подается масло. От количества масла зависят обороты вентилятора. Уплотняют конструкцию две резиновые манжеты.

Для регулировки подачи масла служит выключатель. Он является основной частью конструкции, без него невозможно осуществление всех положенных задач. В несложном механизме выключателя разберется каждый автолюбитель. Внутри находится термосиловой датчик, он взаимодействует с антифризом и срабатывает в зависимости от внутренней температуры. Пороговую температуру включения элемента можно контролировать с помощью изменения количества колец между регулятором и термосиловым датчиком. Выключатель можно установить в различные положения: автоматический, открытый и закрытый варианты. Муфта вентилятора обычно работает на автоматическом включении, остальные режимы считаются аварийными. Не используйте их без необходимости. Они активируются при падении или росте температуры сверх нормы. В таком случае рекомендуется как можно быстрее устранить текущие проблемы и вернуться в прежний порядок. Чтобы включить или отключить устройство необходимо повернуть пробку с отверстиями, расположенную в верхней части регулятора. Автоматический режим поддерживает оптимальный тепловой режим и повышает экономичность использования двигателя. Прочный механизм гидравлической муфты обеспечивает долгий срок ее службы.

Диагностика и ремонт гидромуфты

Слаженная работа вентилятора и гидромуфты практически не требует вмешательства. Надежная конструкция агрегата редко выходит из строя, но иногда это все же случается. Неисправности легко обнаружить и устранить самостоятельно. Даже если вы никогда не занимались ремонтом ранее, вы сможете провести диагностику и выявить поломку. Первый признак поломки – снижения оборотов вентилятора. Самой простой причиной может стать недостаток рабочей жидкости или загрязнение поверхности радиатора. Поэтому проверяем уровень жидкости в первую очередь. Необходимо сделать промывку узла чистой водой и зафиксировать жалюзи. Поломку может повлечь и утечка жидкости. Для предотвращения утечки замените поврежденные части трубопроводов, радиатора и привода гидромуфты. Следующий шаг – проверьте натяжение ремней привода насоса. Обследуйте на предмет износа сальники подшипники и замените пришедшие в негодность элементы.

Самым слабым звеном в устройстве является выключатель. Чаще всего именно эта составляющая выходит из строя и влечет за собой отказ в работе муфты в целом. Нюансы ремонта детали показаны на видео:

Если срок службы агрегата подошел к концу – замените муфту на новую. Но помните, что замена муфты отдельно – сложная и трудоемкая операция. Гораздо проще поменять узел целиком в сборе с передней крышкой блока.

Не можете найти причину поломки? Тогда агрегат нужно демонтировать и разобрать. Подробнее расскажем далее.

Самостоятельный демонтаж гидромуфты

Снятие гидромуфты осуществляется путем подъема кабины. Затем слейте масло из двигателя. Дальше выполните следующую последовательность действий:

- снимите масляный поддон и радиаторы;

- демонтируйте масляный фильтр;

- приподнимете двигатель и снимите переднюю крышку вместе с гидромуфтой.

После демонтажа продуйте все каналы поступления рабочей жидкости и осуществите проверку кручения колес. Ремонт осуществляйте на специально предназначенном приспособлении. Подойдет кран-балка или подвеска. Загрязненные детали промойте бензином. Далее процедура установки проводится в обратном порядке. После установки элемента на прежнее место проведите диагностику всех соединений, а затем только запускайте гидромуфту.

Правила эксплуатации и профилактика неисправностей

Гидромуфта не требует специального технического обслуживания, но контроль и проверка состояния продлит срок ее службы. Предотвратить неисправности поможет плановый осмотр и правильная замена масла. Проводить проверку следует, даже если нет текущих проблем. Следите за качеством моторного масла, оно напрямую влияет на состояние всех составляющих муфты. Обратите внимание, что в системе не должно быть протечек. Даже самая небольшая течь, способна привезти к выходу двигателя из строя. В качестве охладителя летом может выступать обычная вода, но для зимнего периода нужен правильно подобранный тосол или антифриз.

Частая причина поломок – неисправность выключателя гидромуфты, этой части при осмотре стоит уделить особое внимание. Своевременная замена или ремонт неисправной детали обеспечит эффективную работу узла в целом. При подборе комплектующих, не ищите дешевые аналоги, выбирайте качественные оригинальные запчасти. При замене гидромуфты полностью рекомендуем заменить весь комплект с передней крышкой блока цилиндров. При правильном наблюдении и уходе конструкция прослужит эффективно весь срок эксплуатации.

Читайте также: