Гидромуфта привода вентилятора (см. рис.) передает крутящий момент от коленчатого вала к вентилятору и гасит инерционные нагрузки, возникающие при резком изменении частоты вращения коленчатого вала. Гидромуфта расположена соосно с коленчатым валом.
Гидромуфта привода вентилятора: 1 — передняя крышка; 2 — корпус подшипника; 3 — кожух: 4, 8, 13, 19 — шариковые подшипники; 5 — трубка корпуса подшипника; 6 — ведущий вал; 7 — вал привода гидромуфты; 9 — ведомое колесо; 10 — ведущее колесо; 11 — шкив привода генератора и жидкостного насоса; 12 — вал шкива; 14 — упорная втулка; 15 — ступица вентилятора; 16 — ведомый вал; 17, 20 — манжеты; 18 — прокладка; 21 — маслоотражатель.
Передняя крышка 1 блока и корпус 2 подшипника соединены винтами и образуют полость, в которой установлена гидромуфта.
Ведущий вал 6 в сборе с кожухом 3, ведущее колесо 10, вал 12 и шкив 11, соединенные болтами, составляют ведущую часть гидромуфты, которая вращается в шариковых подшипниках 8 и 19. Ведущая часть гидромуфты приводится во вращение от коленчатого вала через шлицевой вал 7. Ведомое колесо 9 в сборе с валом 16, на котором закреплена ступица 16 вентилятора, составляют ведомую часть гидромуфты, вращающуюся в шариковых подшипниках 4 и 13. Гидромуфта уплотнена резиновыми манжетами 17 и 20.
На внутренних тороидальных поверхностях ведущего и ведомого колес отлиты радиальные лопатки. На ведущем колесе их 33, на ведомом 32. Межлопаточное пространство колес образует рабочую полость гидромуфты.
Крутящий момент с ведущего колеса 10 гидромуфты на ведомое 9 передается при заполнении рабочей полости маслом. Частота вращения ведомой части зависит от количеств масла, поступающего в гидромуфту.
Вентилятор служит для создания потока воздуха через радиатор. Вентилятор осевого типа, пятилопастный, крепится на ступице ведомого вала гидромуфты, размещен в кожухе, который уменьшает поток воздуха через сердцевину радиатора. Привод вентилятора гидравлический и состоит из гидромуфты и выключателя.
Рис. 20. Гидромуфта привода вентилятора двигателя автомобиля
КамАЗ-4310: 1 — ступица вентилятора; 2 — вал шкива; 3, 17 — манжеты; 4 — шкив; 5 — корпус подшипника; 6 — корпус-кронштейн; 7 —кожух ведущего колеса; 8, 15, 16 — подшипники шариковые; 9 — подшипник упорный; 10 —уплотнитель ведущего вала; 11— крышка корпуса-кронштейна; 12 — колесо ведомое; 13 -патрубок сливной; 14 — колесо ведущее; 18 — вал ведомого колеса
Гидромуфта (рис.20) предназначена для передачи крутящего момента от коленчатого вала к вентилятору, автоматического регулирования частоты вращения вентилятора, гашения инерционных нагрузок, возникающих при резком изменении частоты вращения коленчатого вала. Гидромуфта расположена в передней части двигателя соосно с коленчатым валом(в двигателе автомобиля КамАЗ-4310) в полости между крышкой блока и корпусом подшипника. Гидромуфта состоит из ведущих и ведомых деталей, К ведущим деталям относятся шлицевый вал, корпус, ведущее колесо генератора. Все ведущие детали соединены между собой и вращаются на двух шариковых подшипниках и от коленчатого вала через шлицевый вал. К ведомым деталям относятся: ведомое колесо, вал, ступица вентилятора. Ведомые детали соединены между собой и вращаются на двух шариковых подшипниках.
Уплотнение гидромуфты обеспечивается резиновыми манжетами. На внутренних поверхностях ведущего и ведомого колес имеются радиальные лопатки, отлитые заодно с колесами. Передача крутящего момента через гидромуфту возможна только при заполнении рабочей полости и между лопатками колес маслом. При работе двигателя масло из смазочной системы может поступать в эту полость, где оно разгоняется лопатками ведущего колеса и, ударяясь о лопатки ведомого колеса, заставляет его вращаться. Частота вращения ведомого колеса, а вместе с ним и вентилятора, зависит от количества масла, поступающего в рабочую полость. В случае резкого изменения частоты вращения коленчатого вала при работающей гидромуфте происходит проскальзывание ведущего колеса относительно ведомого, что снижает динамические нагрузки в приводе вентилятора.
Рис. 21. Выключатель гидромуфты: 1 — крышка корпуса; 2 —тяга; 3 — корпус; 4 — шайба возвратной пружины; 5 — пружина возвратная; 6 — золотник; 7,8 — кольда уплотнительные; 9 — пробка; 10 — рычаг; 11 — пружина фиксатора; 12 — фиксатор; 13 — крышка пробки; 14— шайба регулировочные; 15 — гайка крепления термосилового датчика; 16 — датчик термосиловой
Выключатель гидромуфты служит для автоматической подачи масла в полость гидромуфты из смазочной системы в зависимости от температуры жидкости в системе охлаждения, а также позволяет принудительно включать или выключать гидромуфту. Выключатель золотникового типа, установлен на патрубке, подводящим, жидкость к правому ряду цилиндров. Основные детали выключателя; корпус (рис.21) с крышкой, золотник с возвратной пружиной; термосиловой датчик; кран, включающий в себя трубку, рычаг и фиксатор. Термосиловой датчик размещается внутри патрубка и постоянно омывается жидкостью, циркулирующей от жидкостного насоса в рубашку правого ряда цилиндров. Прокладками можно регулировать температуру срабатывания датчика.
Выключатель обеспечивает работу гидромуфты и, следовательно, вентилятора в трех режимах: автоматического управления, принудительного включения, принудительного отключения.
Для работы вентилятора в автоматическом режиме рычаг и кран устанавливается в положение «В». По мере нагрева охлаждающей жидкости масса, заполняющая баллон датчика (церезин или нефтяной воск), плавится и увеличивается в объеме, при этом перемещается шток датчика и золотник. Это приводит к открытию канала в корпусе, по которому масло из нагнетательной магистрали смазочного насоса проходит в полость гидромуфты. При температуре жидкости 85°, 90°С золотник полностью открывает канал, что ведет к максимальной подаче масла и наибольшей производительности насоса.
При снижении температуры жидкости ниже 85 °С объем наполнителя датчика уменьшается, под действием пружины золотник перекрывает подачу масла в гидромуфту. Масло, находившееся в гидромуфте, сливается в поддон двигателя; вентилятор отключается или будет медленно вращаться от встречного потока воздуха или за счет сил трения в подшипниках гидромуфты.
Автоматический режим управления работой вентилятора является основным. Он обеспечивает оптимальную температуру Охлаждающей жидкости, снижает затраты мощности на привод вентилятора.
При неисправности термосилового датчика двигатель может перегреваться. Тогда кран выключателя устанавливают в положение "П"; что соответствует работе вентилятора в принудительном режиме. В таком случае масло проходит через выключатель независимо от температуры жидкости и вентилятор вращается постоянно. Длительная работа в таком режиме нежелательна и следует выявить и устранить причину неисправности термосилового датчика. При преодолении бродов вентилятор отключается постановкой рычага крана 6 в положение «О», при котором отключается подача масла в гидромуфту.
Гидродинамические муфты (турбомуфты или гидромуфты) были созданы в начале 20-го столетия и до настоящего времени широко применяются в приводах машин и оборудования различных отраслей промышленности. Этому в значительной степени способствовали особенности принципа действия таких гидропередач и их благоприятные характеристики. Встраивание гидромуфт между приводным двигателем и механической трансмиссией значительно улучшают предохранительные и пусковые свойства характеристики машины в целом.
Наибольшее распространение получили простые гидромуфты (турбомуфты) постоянного заполнения рабочей жидкостью, в качестве которой применяются маловязкие минеральные масла, синтетические масла с особыми свойствами, водные эмульсии и чистая вода.
Трудно назвать какую-либо отрасль промышленности, в которой не использовались бы гидромуфты. В первую очередь это горнорудные, угледобывающие, обогатительные и металлургические предприятия, на которых гидромуфтами оснащаются конвейеры различных типов, дробильно-размольное оборудование, роторные экскаваторы, мешалки, грохоты, центрифуги, скреперные лебедки, вагоноопрокидыватели и др.
Одновременно с турбомуфтами постоянного заполнения расширяется область и объемы применения гидромуфт переменного заполнения для приводов машин, требующих регулирования плавности пусковых процессов, регулирования частоты вращения рабочего органа и остановки машины без выключения двигателя.
Особенно эффективно в целях энергосбережения применение этих гидромуфт для регулирования скорости центробежных насосов в нефтяной, нефтеперерабатывающей, газовой и химической отрслях промышленности, а также в энергетике (ТЭЦ), водоснабжении и коммунальном хозяйстве. Гидромуфты с регулируемым заполнением широко используются в приводах центробежных и осевых вентиляторов, дымососов и др. лопастных машин, а также для плавного запуска ленточных конвейеров большой протяженности, мощных шаровых мельниц и скоростных роторных дробилок со значительным моментом инерции.