Как работает гидромуфта вентилятора
В грузовиках Камского автозавода привод вентилятора охлаждения реализован в виде особого устройства — гидравлической муфты, расположенной в передней части силового агрегата. Однако чаще всего плохая работа муфты связана с указанным выше загрязнением ее поверхности, а также неграмотной регулировкой жалюзи. При изменении дорожных условий или неполадок в тормозной системе эта цифра увеличивается в разы. При значительном нагреве двигателя происходит изгибание биметаллической пластины, в результате чего открывается второй впускной канал, через него рабочая жидкость поступает во вторую рабочую камеру, силы трения между ротором и делительными пластинами возрастают, и крутящий момент с минимальными потерями передается на крыльчатку вентилятора.
Крутящий момент и на ведущем, и на ведомом валу гидравлической муфты одинаков, а это значит, что гидравлическая муфта не изменяет крутящего момента, передаваемого через нее с вала мотора на коробку передач. Насаженное на вал мотора аналогично ведущему диску сцепления ведущее колесо крутится внутри герметичного картера гидравлической муфты, тем самым приводя направляющими лопатками в движение масло, заполняющее гидравлическую муфту.
Вязкое масло поступает на турбинные лопатки турбинного колеса, передавая им кинетическую энергию ведущего колеса, в итоге турбинное колесо начинает вращаться. Если обороты мотора увеличиваются, движение масла внутри гидравлической муфты усложняется. Бывает переносное и относительное движение.
Переносное движение масла образуется при работе вращающихся лопаток ведущего колеса. А относительное образуется под воздействием центробежных сил — масло движется от центра ведущего колеса к его периферии.
Итак, сумма скорости движения масла, отбрасываемого лопатками ведущего колеса на турбинные лопатки турбинного колеса, равна векторной сумме скоростей этих двух движений. На деле это значит, что когда частота вращения насосного колеса увеличивается, то увеличиваются две составляющие суммарной скорости движения масла, но увеличивающаяся скорость относительного движения уменьшает коэффициент полезного действия гидравлической муфты, так как доля кинетической энергии лопаток ведущего колеса тратится на центробежное передвижение масла.
В настоящее время гидравлические муфты устанавливают на машины с поуавтоматическими коробками передач например: грузовые машины, автобусы, реже на легковые. Основным плюсом гидравлической муфты считается возможность плавной перемены крутящего момента, переходящего на трансмиссию от мотора. Еще важной положительной стороной гидравлической муфты считается ограничение наибольшего передаваемого крутящего момента. Другими словами, это устройство никогда не сможет передать очень большое вращение, которое может повредить трансмиссию.
Оно предохраняет от перегрузки приводной двигатель в особенности в момент запуска. Также плюсом является простота конструкции гидравлической муфты. Самым существенным минусом гидравлической муфты является невысокий КПД по сравнению с механической муфтой, обладающей жесткой связью ведущего и ведомого вала.
Именно из-за этого на современные автомобили их практически не устанавливают. Крутящий момент, а точнее, некоторая его часть, просто-напросто используется ею для перемешивания масла. Взамен того, чтобы преобразоваться в полезный крутящий момент на выходном валу, энергия верчения превращается в тепло, это вызывает нагрев корпуса муфты. Естественно, это влечет за собой увеличение расхода горючего.
Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook , Вконтакте , Instagram , Pinterest , Yandex Zen , Twitter и Telegram : все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте. Новые авто. Подбор авто. Все марки. Действие вискомуфты основано на свойстве так называемых неньютоновских или дилатантных жидкостей густеть и расширяться при внешнем воздействии.
В VC используются жидкости на основе силикона. В зависимости от задач, выполняемых муфтой, различают два основных типа ее конструкции:.
Фото: voditelauto. Фото: thewikihow. Несмотря на свою надежность, VC, как любой механизм, может выйти из строя. Это указывает на следующие проблемы. В случае необходимости замены вискомуфты и при отсутствии информации о ее модели есть смысл обратиться в интернет-магазины.
Там можно найти код оригинальной муфты и коды аналогов. В этих поисках нужно знать:. Autonews Телеканал. Национальные проекты. Дискуссионный клуб. Кредитные рейтинги. Спецпроекты СПб.
Конференции СПб. Проверка контрагентов. Технологии и медиа. Гидромуфта выполняет одну функцию — изменение скорости вращения крыльчатки вентилятора охлаждения в зависимости от температуры двигателя. Это достигается тем, что при нагреве муфта увеличивает передачу крутящего момента от помпы на крыльчатку вентилятора, а при охлаждении — уменьшает поток крутящего момент. Причем изменение скорости вращения вентилятора производится плавно, бесступенчато, мгновенного включения и выключения вентилятора с вискомуфтой никогда не происходит.
Вязкостная муфта с помощью фланца устанавливается непосредственно на шкив привода водяного насоса, а на корпус муфты крепится крыльчатка вентилятора. Поэтому вискомуфта всегда вращается вместе со шкивом помпы, независимо от текущей температуры двигателя. Гидромуфта имеет ряд преимуществ перед другими типами привода вентилятора, которые особенно важны для автомобилей повышенной проходимости, эксплуатируемых в сложных условиях.
Например, применение вискомуфты снижает к минимуму роль жалюзи перед радиатором охлаждения, хотя в УАЗах с постоянным приводом вентилятора водителю постоянно приходится управлять жалюзи.
Также в двигателях с гидромуфтой нет необходимости отключать вентилятор или снимать ремень при преодолении бродов — при заезде в воду вискомуфта охлаждается и отключает вентилятор. Также вентилятор прекращает вращаться за счет возросшего сопротивления среды, но если в случае прямого привода или электрического привода принудительное торможение крыльчатки вентилятора чревато износом ремня и поломками, то для вискомуфты это совершенно не опасно.
Наконец, вискомуфта просто упрощает весь привод вентилятора, снижает расход топлива и несколько уменьшает шумность мотора особенно на холостых оборотах. В автомобилях УАЗ используются вязкостные муфты с двухступенчатой системой управления.
Такие муфты имеют несколько более сложное устройство, чем однокамерные вискомуты ранних выпусков, однако они обеспечивают лучшую работу вентилятора и предотвращают некоторые негативные эффекты. Муфты различных моделей имеют принципиально одинаковое устройство, отличаясь только некоторыми деталями. Поэтому рассмотрим здесь общее устройство вискомуфты автомобилей УАЗ.
Основу муфты составляют две детали: корпус и расположенный внутри него ротор. Установка ротора внутри корпуса производится через подшипники на валу ротора, сам вал переходит во фланец, с помощью которого фискомуфта монтируется на шкиве водяного насоса. Ротор делит внутреннее пространство корпуса на две полости, которые, в свою очередь, специальными пластинами промежуточными шайбами, они жестко соединены с корпусом также делятся на две камеры.
В итоге внутри муфты образуется четыре полости: две рабочие камеры, расположенные по обе стороны ротора, и два резервуара, расположенные с обратных сторон от пластин. Со стороны рабочих камер на роторе и шайбах выполнены кольцевые ребра, которые многократно увеличивают площадь поверхности камер и повышают эффективность работы муфты. В сущности, рабочие камеры — это «лабиринты» полостей, в которых циркулирует рабочая жидкость. Такое решение позволяет отказаться от использования пакета фрикционных дисков и упростить конструкцию вискомуфты.
В передней шайбе выполнено четыре впускных канала, расположенных с противоположных сторон. Один канал с каждой стороны связан с передней рабочей камерой, второй — с задней рабочей камерой. Причем для подачи жидкости в заднюю рабочую камеру в роторе выполнены окна. В корпусе муфты либо между передней пластиной и корпусом выполнены перепускные возвратные каналы, обеспечивающие подачу жидкости из рабочих камер в передний резервуар.
.jpg)
Впускные каналы закрыты широкой биметаллической пластиной, которая прижата к передней шайбе. Через центр передней стенки корпуса муфты пропущен штифт, который удерживает биметаллическую пластину, а с внешней стороны соединен со спиральной биметаллической пружиной.
Биметаллическая пружина через штифт жестко связана с биметаллической пластиной, при этом пластина вместе со штифтом может поворачиваться на некоторый угол, открывая или закрывая впускные каналы. Однако при повороте биметаллической пластины открывается только один из впускных каналов, открытие второго канала происходит при более высокой температуре вследствие изгиба биметаллической пластины.
Таким образом, впускные каналы и биметаллическая пластина образуют систему клапанов, которые открываются и закрываются в зависимости от температуры муфты. На торце ротора выполнены косые зубья зубчатый венец , которые играют роль насоса для перекачки рабочей жидкости из рабочих камер в передний резервуар.
Корпус муфты обычно изготавливается из алюминиевого сплава, обладающего высокой теплопроводностью. С внешней стороны корпус имеет оребрение, увеличивающее площадь поверхности муфты. Оба эти решения направлены на снижение тепловой инерционности вискомуфты — благодаря теплопроводному материалу и развитой системе ребер муфта быстрее нагревается и остывает, обеспечивая изменение скорости вращения вентилятора с минимальным запаздыванием за изменением температуры двигателя.
В передней части корпуса муфты предусмотрены шпильки для монтажа крыльчатки, также шпильки закрывают отверстия, через которые в полость гидромуфты заливается рабочая жидкость. В продаже также есть вискомуфты в сборе с крыльчаткой. Иногда имеет смысл покупать именно такую муфту, так как сегодня в УАЗах чаще используются пластиковые вентиляторы, а их срок службы заметно ниже, чем у металлических вентиляторов старой конструкции.
Работа вязкостной муфты построена на простых принципах, один из которых заложен в ее названии: передача крутящего момента от ротора корпусу обеспечивается за счет вязкости рабочей жидкости. А управление муфтой обеспечивается двумя чувствительными элементами — биметаллической спиральной пружиной и биметаллической пластиной. При изменении температуры биметаллическая пружина раскручивается и скручивается, обеспечивая поворот закрепленной на штифте биметаллической пластины.
В свою очередь, биметаллическая пластина при изменении температуры изгибается или выпрямляется, открывая и закрывая каналы. Когда двигатель холодный сразу после запуска , вискомуфта имеет низкую температуру, пружина имеет минимальную длину, биметаллическая пластина прижата к делительной пластине, и впускные каналы закрыты. При этом ротор муфты свободно вращается, и за счет центробежных сил и зубьев на торце удерживает рабочую жидкость в резервуаре.
Таким образом, рабочие камеры остаются пустыми, и крутящий момент от ротора на корпус не передается. Хотя и в этом случае вентилятор вращается с невысокой скоростью, так как существует некоторое трение в подшипниках. При нагреве двигателя за счет продуваемого через радиатор набегающего потока воздуха нагревается и муфта. При нагреве биметаллическая пружина раскручивается и поворачивает биметаллическую пластину, которая сдвигается и открывает один впускной канал — рабочая жидкость поступает в переднюю рабочую камеру.
За счет вязкости жидкости между ротором и пластиной возникает «вязкое трение», крутящий момент частично передается от ротора на корпус, и вентилятор начинает вращаться. Скорость вращения вентилятора зависит от нагрева двигателя, так как чем сильнее нагрета вискомуфта, тем больше открывается впускной канал, и тем больше жидкости поступает в рабочую камеру.
При значительном нагреве двигателя происходит изгибание биметаллической пластины, в результате чего открывается второй впускной канал, через него рабочая жидкость поступает во вторую рабочую камеру, силы трения между ротором и делительными пластинами возрастают, и крутящий момент с минимальными потерями передается на крыльчатку вентилятора. При максимальном открытии впускных каналов вентилятор вращается примерно с той же частотой, что и шкив водяного насоса.
При охлаждении двигателя происходят обратные процессы: сначала в исходное положение возвращается биметаллическая пластина, закрывая один впускной канал, а затем пластина поворачивается и закрывает второй канал. После полной остановки двигателя рабочая жидкость стекает в нижнюю часть резервуаров и рабочих камер, что является определенной проблемой: при последующем пуске мотора рабочая жидкость не сможет сразу покинуть рабочие камеры, вентилятор начнет вращаться, что будет мешать нормальному прогреву мотора.
Эту проблему решает наличие заднего резервуара большого объема, который расположен чуть ниже уровня рабочих камер. При остановке двигателя рабочая жидкость стекает в этот резервуар и практически не занимает объем рабочих камер, поэтому при последующем пуске двигателя вентилятор будет вращаться с незначительной скоростью, не мешая прогреву. В качестве рабочей жидкости сегодня используются специальные составы на силиконовой основе.
Такие составы обладают интересным эффектом который называется дилатантным — их вязкость резко возрастает при высокой скорости деформации сдвига.
