Привод вентилятора: надежная работа вентилятора системы охлаждения

В большинстве современных автомобильных, тракторных и иных двигателях имеется система охлаждения, в которой важное место занимает вентилятор. Работу вентилятора обеспечивает привод — все о приводах вентиляторов, их типах, конструкции и работе, а также о выборе и замене данного узла читайте в статье.

Назначение и функции привода вентилятора

Привод вентилятора — элемент систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания; узел, обеспечивающий передачу крутящего момента от коленчатого вала двигателя (через промежуточные элементы) на крыльчатку вентилятора охлаждения радиатора.

Поршневые двигатели внутреннего сгорания в процессе работы нагреваются до высоких температур и требуют охлаждения — эта задача решается обустройством жидкостных и воздушных систем охлаждения. В жидкостных системах по двигателю циркулирует охлаждающая жидкость, которая отбирает тепло от нагретых деталей и, проходя по радиатору, отдает его в атмосферу. Интенсивный отвод тепла от радиатора осуществляется принудительно с помощью обдува вентилятором. Вентиляторы также используются и в некоторых двигателях воздушного охлаждения. Крыльчатка вентилятора может получать вращение от собственного электромотора или коленчатого вала двигателя. Во втором случае используется специальный дополнительный узел — привод вентилятора.

Привод вентилятора выполняет несколько функций:

• Монтаж крыльчатки на двигатель;
• Передача крутящего момента от коленчатого вала двигателя на крыльчатку;
• Управление работой крыльчатки с помощью встроенных муфт различных типов;
• Вспомогательные функции — узел может выступать в роли промежуточного вала для привода навесных агрегатов.

Привод вентилятора критически важен для работы системы охлаждения силового агрегата, поэтому при любых неисправностях он должен быть отремонтирован или заменен. Чтобы сделать правильную замену, следует разобраться в существующих типах приводов, их конструкциях и особенностях.

Типы, конструкция и принцип работы приводов вентилятора

Приводы вентиляторов делятся на несколько групп по функционалу, способу передачи крутящего момента на крыльчатку (то есть, типу привода крыльчатки) и типу установленной муфты.

По функционалу приводы делятся на два типа:

• Только для привода вентилятора;
• Для привода вентилятора и навесных агрегатов двигателя.

Приводы первого типа используются только для монтажа крыльчатки вентилятора и ее муфты. Агрегат выступает в роли кронштейна, который входит в единый ременной привод навесных агрегатов двигателя. Чаще всего такие приводы используются в двигателях легковых автомобилей.

Приводы второго типа играют роль промежуточного вала, через который крутящий момент от коленчатого вала передается как на крыльчатку вентилятора, так и на навесные агрегаты двигателя (генератор, различные насосы и другие). Наличие этого узла также снижает нагрузки на несущие детали двигателя и повышает срок службы узлов привода. Обычно такие приводы используются на мощных моторах грузовых автомобилей и различной техники.

Привод вентилятора шестеренчатый (с шкивами привода агрегатов)

По способу передачи крутящего момента на крыльчатку приводы делятся на две группы:

• Шестеренчатые;
• Ременные — клиноременные и поликлиновые.

Шестеренчатые приводы используются на мощных дизельных двигателях. Такой агрегат имеет вал, который получает крутящий момент от коленчатого вала через шестеренчатую передачу (обычно на косозубых шестернях). Вал привода передает крутящий момент на крыльчатку через муфту того или иного типа, на этом же валу жестко установлены и шкивы привода навесных агрегатов.

Клиноременные и поликлиновые приводы находят применение на двигателях легковых автомобилей, хотя их часто можно встретить и на современных мощных моторах грузовиков различных классов. У такого привода имеется вал, на котором монтируется один или несколько шкивов под клиновый или поликлиновый ремень, а также муфта под крыльчатку вентилятора. Привод выполняет роль кронштейна, обеспечивающего правильное положение вала и воспринимающего нагрузки от ремня привода навесных агрегатов. Приводы с одним шкивом входят в состав общего ременного привода навесных агрегатов, а узлы с двумя и большим числом шкивов выступают в роли промежуточного вала.

Крыльчатка монтируется на вал привода через промежуточный узел — муфту. С помощью муфты осуществляется автоматическое или ручное управление крыльчаткой при изменении режима работы двигателя: отключение крыльчатки при холодном моторе и ее включение при прогретом. Наиболее часто используются фрикционные муфты, основанные на силах трения между вращающимися деталями или жидкостями, их существует три основных типа:

Привод вентилятора с вискомуфтой



Конструкция привода вентилятора с гидромуфтой



Привод вентилятора с электромуфтой

• Вязкостные (вискомуфты);
• Гидравлические;
• Электромагнитные (электромуфты).

Самое широкое применение находят вязкостные муфты с автоматическим управлением. Вискомуфта состоит из двух деталей — круглого корпуса, перегородкой разделенного на две камеры (переднюю и рабочую), и расположенного в рабочей камере ротора. В перегородке предусмотрено отверстие (или несколько отверстий), закрытое биметаллической пластиной, также между камерами (на их периферии) имеется канал возврата масла. Передняя и часть рабочей камеры заполнено вязким силиконовым маслом. Наружная поверхность корпуса представляет собой радиатор, покрытый ребрами, на корпус монтируется крыльчатка вентилятора. Ротор посредством вала и шкива/шестерни соединен с приводом вентилятора.

Муфта располагается за радиатором охлаждения, поэтому она всегда имеет температуру, близкую к температуре охлаждающей жидкости (так как обдувается горячим воздухом). Когда двигатель холодный, муфта тоже охлаждена, и биметаллическая пластина закрывает канал между камерами, при этом ротор вращается, и за счет центробежных сил выталкивает масло из рабочей камеры в переднюю. В рабочей камере мало масла, поэтому силы вязкого трения между ротором и корпусом малы, крыльчатка вращается с малой скоростью. Когда двигатель нагревается, биметаллическая пластина изгибается и открывает канал — между передней и рабочей камерами начинает циркулировать масло, в рабочей камере уровень масла повышается, что влечет за собой и увеличение сил вязкого трения. За счет этих сил вращение от ротора через жидкость передается на корпус муфты — вентилятор вращается с большой скоростью. При охлаждении двигателя все описанные процессы происходят в обратном порядке.

Гидравлические муфты, используемые в мощных моторах, имеют похожий принцип работы, однако отличаются способом управления. Гидромуфта связана с масляной системой двигателя, в ней предусмотрен клапан, управляемый датчиком температуры. При росте температуры двигателя клапан открывается, в гидромуфту поступает масло, и за счет сил вязкого трения крыльчатка вентилятора приводится во вращение. При охлаждении двигателя клапан закрывается, масло сливается из муфты и вентилятор останавливается.

Электромуфты, используемые на двигателях средней мощности коммерческих грузовиков, основаны на явлении электромагнетизма. Основу муфты составляет кольцевой электромагнит, жестко установленный на шкиве привода вентилятора, напротив которого (на расстоянии не более 1 мм) располагается связанное с крыльчаткой металлическое кольцо. Управление электромагнитом осуществляется датчиком температуры (или контроллером), который подает питание на обмотки при нагреве двигателя. Когда двигатель холодный, электромагнит отключен, поэтому крыльчатка не вращается. При прогреве двигателя на электромагнит подается питание, и за счет возникающего магнитного поля происходит притягивание кольца — в результате крутящий момент от шкива через электромагнит и кольцо передается на крыльчатку. При охлаждении двигателя электромагнит обесточивается и вентилятор останавливается.

Конструкции муфт могут отличаться, однако их принцип работы соответствует описанному выше. Монтаж муфт на приводы и монтаж самих приводов на двигатель осуществляется болтами, в некоторых случаях с применением прокладок. В узлах может быть предусмотрена возможность регулировки положения привода и настройка работы муфты.

Вопросы подбора, замены и обслуживания привода вентилятора

Привод вентилятора, а особенно соединенная с ним муфта, подвергается высоким механическим и тепловым нагрузкам, что может приводит к поломкам данных деталей. Неисправность привода обычно проявляется нарушением работы вентилятора (и перегревом силового агрегата), появлением постоянных шумов (шум при запуске двигателя в некоторых случаях допустим, однако по мере прогрева он исчезает), утечками масла и т.д. Во всех этих случаях привод необходимо проверить и, при обнаружении поломки, заменить. На замену следует брать только тот привод, что рекомендован производителем двигателя. Приводы продаются отдельно или в сборе с муфтами, что позволяет сокращать затраты на ремонт. Замена привода должна выполняться в соответствии с инструкцией по ремонту данного конкретного транспортного средства. Зачастую эта работа требует частичной разборки привода навесных агрегатов и других узлов двигателя, поэтому ее лучше доверить специалистам.

При верном выборе и замене привода вентилятора система охлаждения двигателя будет работать надежно и эффективно в любых условиях.