冷卻系培訓(xùn)教材ppt課件

1、冷卻系構(gòu)造與設(shè)計冷卻系構(gòu)造與設(shè)計一、概述一、概述二、冷卻系的功用二、冷卻系的功用三、冷卻系的分類三、冷卻系的分類四、水冷卻系的組成四、水冷卻系的組成 五、水冷卻系的工作過程五、水冷卻系的工作過程 六、水冷系主要部件的構(gòu)造及布置要求六、水冷系主要部件的構(gòu)造及布置要求七、水冷卻系匹配與計算七、水冷卻系匹配與計算 發(fā)動機(jī)工作時，可燃混合氣在氣缸內(nèi)燃燒，其工作溫度高達(dá)2000C，瞬時溫度可達(dá)3000C左右。如果不加以適當(dāng)冷卻，不僅會使發(fā)動機(jī)過熱導(dǎo)致充氣效率下降，燃燒不正常，機(jī)油變質(zhì)，零件磨損加劇，有時甚至造成機(jī)件卡死或燒毀等事故性損傷。但如果冷卻過度，又會由于氣缸溫度過低使機(jī)油粘度增大，摩擦損失增加，

2、燃油霧化不良動力下降，散熱損失增加及潤滑性能變差。因而，必須對發(fā)動機(jī)加以適當(dāng)冷卻，保證發(fā)動機(jī)始終處在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。 一、概述一、概述 冷卻系的主要功用是把受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。 二、冷卻系的功用二、冷卻系的功用冷卻系按照冷卻介質(zhì)不同可以分為風(fēng)冷和水冷圖7-1），如果把發(fā)動機(jī)中高溫零件的熱量直接散入大氣而進(jìn)行冷卻的裝置稱為風(fēng)冷系。而把這些熱量先傳給冷卻水，然后再散入大氣而進(jìn)行冷卻的裝置稱為水冷系。由于水冷系冷卻均勻，效果好，而且發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪音小，目前汽車發(fā)動機(jī)上廣泛采用的是水冷系。 三、冷卻系的分類三、冷卻系的分類 四、水冷卻系的組成四

3、、水冷卻系的組成 水冷卻系是以水作為冷卻介質(zhì)，把發(fā)動機(jī)受熱零件吸收的熱量散發(fā)到大氣中去。目前汽車發(fā)動機(jī)上采用的水冷系大都是強(qiáng)制循環(huán)式水冷系，利用水泵強(qiáng)制水在冷卻系中進(jìn)行循環(huán)流動。它由散熱器、水泵、風(fēng)扇、冷卻水套和溫度調(diào)節(jié)裝置等組成，。1-散熱器蓋 2-節(jié)溫器 3-水溫表 4-水套 5-分水管 6-水泵 7-放水開關(guān) 8-百葉窗 9-散熱器 五、水冷卻系的工作過程五、水冷卻系的工作過程散熱器內(nèi)的冷卻水加壓后通過氣缸體進(jìn)水孔壓送到氣缸體水套和氣缸蓋水套內(nèi)，冷卻水在吸收了機(jī)體的大量熱量后經(jīng)氣缸蓋出水孔流回散熱器。由于有風(fēng)扇的強(qiáng)力抽吸，空氣流由前向后高速通過散熱器。因而，受熱后的冷卻水在流過散熱器芯的

4、過程中，熱量不斷地散發(fā)到大氣中去，冷卻后的水流到散熱器的底部，又被水泵抽出，再次壓送到發(fā)動機(jī)的水套中，如此不斷循環(huán)，把熱量不斷地送到大氣中去，使發(fā)動機(jī)不斷地得到冷卻圖7-3）。通常，冷卻水在冷卻系內(nèi)的循環(huán)流動路線有兩條，一條為大循環(huán)，另一條為小循環(huán)。所謂大循環(huán)是水溫高時，水經(jīng)過散熱器而進(jìn)行的循環(huán)流動；而小循環(huán)就是水溫低時，水不經(jīng)過散熱器而進(jìn)行的循環(huán)流動，從而使水溫升高。 六、水冷系主要部件的構(gòu)造及布置要求六、水冷系主要部件的構(gòu)造及布置要求1.散熱器2.風(fēng)扇 3.水泵4.節(jié)溫器5.副水箱6.散熱管路1.散熱器散熱器 (1).散熱器功用： 增大散熱面積，加速水的冷卻。冷卻水經(jīng)過散熱器后，其溫度可降

5、低1015，為了將散熱器傳出的熱量盡快帶走，在散熱器后面裝有風(fēng)扇與散熱器配合工作。 (2).散熱器的組成：部分散熱器又稱為水箱，由上水室、散熱器芯和下水室等組成。1.散熱器散熱器 (3).散熱器的分類：按芯體材料分：可分為銅散熱器與鋁散熱器1.散熱器散熱器 (3.1) 管片式散熱器：管片式散熱器芯冷卻管的斷面大多為扁圓形，它連通上、下水室，是冷卻水的通道。和圓形斷面的冷卻管相比，不但散熱面積大，而且萬一管內(nèi)的冷卻水結(jié)冰膨脹，扁管可以借其橫斷面變形而避免破裂。采用散熱片不但可以增加散熱面積，還可增大散熱器的剛度和強(qiáng)度。這種散熱器芯強(qiáng)度和剛度都好，耐高壓，但制造工藝較復(fù)雜，成本高。 (3.2) 管

6、帶式散熱器：管帶式散熱器芯采用冷卻管和散熱帶沿縱向間隔排列的方式，散熱帶上的小孔是為了破壞空氣流在散熱帶上形成的附面層，使散熱能力提高。這種散熱器芯散熱能力強(qiáng)，制造工藝簡單，成本低，但結(jié)構(gòu)剛度不如管片式大，一般多為轎車發(fā)動機(jī)采用，近年來在一些中型車輛上也開始采用。(3).散熱器的分類：散熱器的分類：按芯體結(jié)構(gòu)分：管片式散熱器、管帶式散熱器、板式散熱器芯按芯體結(jié)構(gòu)分：管片式散熱器、管帶式散熱器、板式散熱器芯 （4布置要求 散熱器進(jìn)風(fēng)口的實(shí)際面積不得小于散熱器芯子迎風(fēng)面積的80 %，以防止散熱能力下降。后置客車散熱器的進(jìn)風(fēng)通道要與發(fā)動機(jī)艙密封隔離，散熱器周圍要安裝密封橡膠，以防止發(fā)動機(jī)艙的熱風(fēng)回流

7、到進(jìn)風(fēng)通道，影響散熱性能；進(jìn)風(fēng)通道的面積應(yīng)不小于散熱器芯子的迎風(fēng)面積。散熱器安裝時，緊固必須牢固，與車架的連接必須采用減振墊，采用減振墊的目的是為了隔離和吸收來自車架的部份振動和沖擊 1.散熱器散熱器 (4)、散熱器蓋、散熱器蓋 當(dāng)散熱器內(nèi)溫度升高產(chǎn)生蒸汽，使壓力升高到一定數(shù)值時，壓力閥打開(散熱器蓋壓力閥開啟壓力為 50 kPa )，水蒸汽從蒸汽排出管排出冷卻水沸點(diǎn)的提高）。就是因?yàn)槔鋮s系內(nèi)的壓力升高所致。當(dāng)散熱器內(nèi)因冷卻液冷卻溫度下降而產(chǎn)生一定的真空度時(進(jìn)氣閥開啟壓力為 (1.964.9) kPa )，真空閥被吸開，空氣從蒸汽排出管進(jìn)入散熱器內(nèi)。1.散熱器散熱器 裝有壓力閥6和真空閥5的

8、散熱器蓋，鎖緊蓋在加水口上。由于在一般情況下，兩閥均在彈簧力作用下處于關(guān)閉狀態(tài)，故上貯水室與通大氣的蒸汽排出管1隔開。當(dāng)散器中壓力升高到一定數(shù)值，壓力閥6便開啟而使水蒸汽順管10排出。當(dāng)水的溫度下降，冷卻系中產(chǎn)生的真空度達(dá)一定數(shù)值，真空閥5即行開啟，空氣即從管10進(jìn)入冷卻系，以防止水管及貯水室被大氣壓癟。 (4)、散熱器蓋工作原理、散熱器蓋工作原理2.風(fēng)扇風(fēng)扇(1).功用：提高通過散熱器芯的空氣流速，增加散熱效果，加速水的冷卻。風(fēng)扇通常安排在散熱器后面，并與水泵同軸。當(dāng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時，對空氣產(chǎn)生吸力，使之沿軸向流動?？諝饬饔汕跋蚝笸ㄟ^散熱器芯，使流經(jīng)散熱器芯的冷卻水加速冷卻。(2).風(fēng)類:直連式、

9、硅油離合器、電磁風(fēng)扇、電動風(fēng)扇 （3布置 確定風(fēng)扇直徑與轉(zhuǎn)速：風(fēng)扇直徑盡可能與散熱器芯子迎風(fēng)尺寸基本相同，以便風(fēng)扇掃過的面積盡可能大地覆蓋散熱器芯子的迎風(fēng)面積，使氣流全面地通過散熱器。注意：風(fēng)扇葉尖的圓周速度不大于91 m/s，后置客車不大于100 m/s，否則對風(fēng)扇噪聲和強(qiáng)度都不利。 風(fēng)扇前端面至散熱器芯子的距離應(yīng)大于50 mm，有利于氣流均勻通過散熱器芯部整個面積，尤其是散熱器的四角；冷卻風(fēng)扇后端面至發(fā)動機(jī)前端面的距離應(yīng)大于100 mm，至其它零部件的距離應(yīng)大于20 mm，以最大限度地降低風(fēng)扇噪聲及葉片振動； 風(fēng)扇葉尖的徑向與護(hù)風(fēng)罩間隙應(yīng)盡可能小，以保證風(fēng)扇冷卻效率。當(dāng)采用分開式護(hù)風(fēng)罩時，

10、風(fēng)扇與護(hù)風(fēng)罩無相對運(yùn)行，其徑向間隙應(yīng)不超過風(fēng)扇直徑的1.5 %，或者5 mm 10 mm；當(dāng)采用整體式護(hù)風(fēng)罩時，風(fēng)扇與護(hù)風(fēng)罩有相對運(yùn)動，其徑向間隙也不應(yīng)超過風(fēng)扇直徑的2.5 %，或者15 mm 20 mm。 風(fēng)扇伸入護(hù)風(fēng)罩的軸向位置，與進(jìn)氣效率有很大關(guān)系，對于吸風(fēng)式風(fēng)扇，風(fēng)扇葉片的投影寬度應(yīng)伸入護(hù)風(fēng)罩內(nèi)2/3為宜。 護(hù)風(fēng)罩與散熱器之間不得有縫隙，應(yīng)采用橡膠或泡沫塑料墊加以密封，以保證冷卻效率不降低。 3.水泵水泵功用：對冷卻水加壓，加速冷卻水的循環(huán)流動，保證冷卻可靠。車用發(fā)動機(jī)上多采用離心式水泵，離心式水泵具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、排水量大、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。離心式水泵主要由泵體、葉輪和水泵軸組成，

11、葉輪一般是徑向或向后彎曲的，其數(shù)目一般為69片。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，水泵中的水被葉輪帶動一起旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下，水被甩向葉輪邊緣，然后經(jīng)外殼上與葉輪成切線方向的出水管壓送到發(fā)動機(jī)水套內(nèi)。與此同時，葉輪中心處的壓力降低，散熱器中的水便經(jīng)進(jìn)水管被吸進(jìn)葉輪中心部分。如此連續(xù)的作用，使冷卻水在水路中不斷地循環(huán)。如果水泵因故停止工作時，冷卻水仍然能從葉輪葉片之間流過，進(jìn)行熱流循環(huán)，不致于很快產(chǎn)生過熱。 4.節(jié)溫器節(jié)溫器（1).功用：根據(jù)冷卻系水溫的變化，自動調(diào)節(jié)冷卻水的循環(huán)路線和流量 (2).分類：蠟式節(jié)溫器、折疊式節(jié)溫器（3蠟式節(jié)溫器結(jié)構(gòu)：推桿的一端固定于支架1的中心處，另一端插入膠管的中心孔中。膠管與節(jié)

12、溫器外殼之間形成的腔體內(nèi)裝有精制石蠟。5.副水箱副水箱 副水箱設(shè)置于散熱器一側(cè)，通過橡膠水管與散熱器加水口處的出氣口相連。當(dāng)冷卻液受熱膨脹至散熱器蓋的蒸氣閥打開時，部分冷卻液隨著高壓蒸氣通過水管進(jìn)入補(bǔ)償水桶；而當(dāng)溫度降低、散熱器內(nèi)產(chǎn)生真空時，補(bǔ)償水桶內(nèi)的冷卻液及時回流散熱器。 副水箱底平面至少應(yīng)高出發(fā)動機(jī)水道頂部或散熱器上水室頂部。 6.散熱管路 6.1 所有管路要有一定的柔性，以適應(yīng)發(fā)動機(jī)和散熱器之間的相對運(yùn)動，防止散熱器的管口振裂。水泵進(jìn)水管應(yīng)有一定的剛性，以免發(fā)動機(jī)工作時被吸扁。 6.2 散熱器的管路可用成形膠管或金屬接管加膠管接頭；金屬接管要進(jìn)行防銹處理，外徑和發(fā)動機(jī)進(jìn)出水口部位的管徑

13、相同或稍大；成形膠管或膠管接頭的內(nèi)徑應(yīng)和發(fā)動機(jī)進(jìn)出水口的外徑相同或稍大；膠管壁厚應(yīng)在5 mm以上，且加有一層纖維，具有耐熱、耐油性，能在-40 120 溫度下長期正常使用，耐壓能力應(yīng)超過300 kPa；如管路較長時，應(yīng)對冷卻管路固定，固定間隔約500 mm；金屬接管插入連接膠管的長度應(yīng)大于50 mm，并采用平板帶式卡箍緊固，卡箍到膠管邊緣的距離為5 mm 10 mm。 七七.水冷卻系匹配與計算水冷卻系匹配與計算 設(shè)計匹配 散熱器的總散熱面積、芯子的迎風(fēng)面積、結(jié)構(gòu)形狀和結(jié)構(gòu)尺寸要通過發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)所需最大散熱量來計算確定，并應(yīng)通過試驗(yàn)評價來最終確定。一般可按散熱器芯子的迎風(fēng)面積來估算0.310.38m2/100kW 發(fā)動機(jī)水套散熱量Q水=Q比Ne max Ne max-發(fā)動機(jī)最大功率 散熱器的最大散熱能力Q max（1.1-1.25Q