Принцип работы вискомуфты вентилятора охлаждения. интересная теория

Принцип работы вискомуфты вентилятора охлаждения. Интересная теория

Скачать PDF

Большей части водителей принцип работы вискомуфты вентилятора охлаждения не знаком. Поэтому при проблемах с этим узлом механики начинают мудрить и изобретать велосипед. О том, как исправить эту деталь, ходят легенды. Многие ведутся на них и к одной проблеме получают еще несколько. Чаще всего водители пытаются зажать диски муфты. Чтобы добиться постоянного соединения вентилятора с валом. Для этого в вискомуфте проделывают отверстия и вкручивают туда болты. Некоторое время это работает, но через 100-200 км пути их срезает, что может привести к повреждению радиатора. Связано это с особенностями строения этого элемента конструкции.

О замене подшипников

Сигналом для проведения такой операции служит шум в области работы вентилятора охлаждения радиатора. Для её ремонта вискомуфту следует снять с автомобиля. В большинстве машин она установлена на шкив водяного насоса. Это обеспечивает надёжный тепловой контакт её с охлаждающей жидкостью. Необходимо отвинтить три болта её крепления, и она легко выходит вверх из моторного отсека.

После этого можно заняться заменой подшипника. Такую операцию выполнить можно только после полной разборки узла и слива жидкости. В дальнейшем она заменится свежей. Подшипник снимать нужно только при помощи съёмника, иначе можно повредить весь узел. После установки нового подшипника, её собирают и заправляют жидкостью.

Чтобы не случилось, не спешите выбрасывать старый узел и покупать новый, если она не разлетелась вовсе. Ремонт вискомуфты вентилятора своими руками, вполне доступная операция, не требующая специальных знаний и инструментов. Съёмник для подшипников можно найти у коллег по гаражному кооперативу, остальное не является сегодня дефицитом.

Предназначение вискомуфты

С ростом температуры двигателя открывается клапан термостата, и горячая жидкость начинает поступать в радиатор. Последний охлаждается встречным воздухом при движении автомобиля, температура антифриза падает, и он в охлаждённом состоянии возвращается в рубашки головки и блока.

Когда скорость автомобиля мала или вообще отсутствует на остановках с работающим двигателем, радиатор не продувается и мотор начинает перегреваться.

Необходимо запустить во вращение крыльчатку вентилятора, до того медленно вращавшуюся и не расходовавшую лишнюю энергию. Для этого и предназначена вискомуфта вентилятора.

Она должна почувствовать критический рост температуры и восстановить механическую связь между своим приводным шкивом и крыльчаткой.

Необходимое дополнение к ремонту вискомуфты в полевых условиях

В некоторых описаниях вискомуфт, чётко сказано, что блокировка вискомуфты (тем самым спасательным болтиком на 17) предусмотрена только чтоб добратся до сервиса. Так, «Мерседес» обещает до 300 км пробега, после чего вискомуфта делает «кряк». Такое в аварийных и полуаварийных ситуациях, когда вискомуфта начинает барахлить и водитель её блокирует, часто происходит. Оно и понятно. Тут по принципу ударного гайковёрта любую фиксацию срубит…

Источник: Журнал «Дальнобойщик», №5, 2007

Теория вискомуфты вентилятора радиатора

Как устроена муфта вентилятора и каков ее принцип действия? Поскольку эта тема порой вызывает вопросы, попробуем разобраться.

Принцип

Вентилятор с ременным приводом, обычно совмещенный с насосом охлаждающей жидкости, традиционно устанавливались на большинство моделей с продольным расположением силового агрегата. Если бы крыльчатка вентилятора жестко соединялась с приводным шкивом, то частота его вращения была прямо пропорциональна оборотам коленчатого вала — такое охлаждение было бы чрезмерно эффективно, особенно на больших оборотах и при низкой температуре за бортом. Поэтому, для регулировки интенсивности потока воздуха, проходящего через радиатор, между шкивом и крыльчаткой устанавливается вязкостная муфта.

При низкой температуре скорость вращения вентилятора минимальна, что позволяет двигателю быстрее прогреваться и заодно снижает шум от крыльчатки. По мере роста температуры обороты вентилятора также будут нарастать.

Конструкция

Ротор муфты жестко крепится на шкиве насоса охлаждающей жидкости. По окружности диска ротора нарезаны косые зубья, которые выполняют роль насоса для перекачки масла. Корпус муфты в сборе (корпус подшипника и передняя крышка) вращается вокруг ротора на подшипнике.

С обеих сторон ротора установлены пластины, отделяющие рабочие камеры от резервуаров. Передняя (с впускными каналами A и B и возвратным каналом) закреплена на крышке ротора, задняя (с возвратным каналом) — на корпусе подшипника.

1 — биметаллическая пружина, 2 — биметаллическая пластина, 3 — впускной канал B, 4 — впускной канал A, 5 — передняя камера, 6 — возвратный канал, 7 — возвратный канал, 8 — задняя камера, 9 — передний резервуар, 10 — зубья ротора, 11 — корпус подшипника, 12 — вал ротора, 13 — корпус подшипника, 14 — задний резервуар, 15 — задняя делительная пластина, 16 — ротор, 17 — передняя делительная пластина, 18 — передняя крышка.

Рабочие камеры представляют собой «лабиринты», образованные ребрами на роторе и на делительных пластинах.

Момент передается от ротора к корпусу за счет «внутреннего трения» в силиконовом масле.

Биметаллическая пружина, установленная с внешней стороны корпуса муфты, перемещает пластину, открывая и закрывая впускные каналы и регулируя перетекание масла в зависимости от температуры воздуха.

Функционирование вискомуфты радиатора

Вискомуфта, Холодный воздух. (рис а)

При вращении ротора его зубья через возвратные каналы «откачивают» в передний резервуар масло из обоих камер и заднего резервуара. В результате его количество в камерах падает, передача усилия через жидкость уменьшается и частота вращения вентилятора становится значительно ниже частоты вращения ведущего ротора.

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.

Как проверить вязкостную муфту

Ресурс этого устройства в конструкции машины рассчитан на прохождение 200 тысяч км пробега.

Чтобы проверить, хорошо ли работает вентилятор и муфта, надо знать признаки неисправностей этих деталей:

1. Если двигатель быстро греется, то это первый признак неисправности вискомуфты. Появляется это по причине выхода геля или не своевременного срабатывания биметаллических пластин. При таком раскладе дел, когда мотор сильно нагревается вентилятор или крутится с низкой частотой вращения, либо вообще не включается.
2. Вентилятор охлаждения начинает крутиться, когда двигатель еще холодный. Это происходит из-за изменения свойств геля, застывании смазки и выходе из строя других элементов вискомуфты.

Причины выхода из строя или плохой работы вискомуфты:

1. Выработался ресурс.
2. Механическое повреждение.
3. Подшипник выработал свой ресурс или сломался раньше времени.

4. Торцевое биение крыльчатки вентилятора. Сломана часть лопасти пропеллера.
5. Отсутствие смазки вала муфты.
6. Загрязнение соединения муфты.

Преимущества и недостатки вентилятора с приводом через вязкостную муфту:

Преимущество вискомуфты в том, что в ней нет электроники и электричества.

• Вискомуфта обеспечивает большую мощность, вентилятор вращается с большей частотой вращения. Если муфта жестко сидит на коленвале ДВС, то скорость вращения очень большая.

Мощность муфты, соединенный с коленчатым валом, составляет несколько кВатт (киловатт). А мощность электрических вентиляторов имеет мощность несколько десятков Ватт. Благодаря этому, в сельхозтехнике, военной технике, спецтехнике применяется именно вентилятор с вискомуфтой.

Минусы вискомуфты:

• Сложная конструкция, труднее делать ремонт. Дешевле выходит купить новый узел в сборе.
• Имеет хорошую массу. Вес на коленвал ДВС значительный.
• Контроль включения по температуре не совсем правильный. Есть погрешности включения и отключения вентилятора охлаждения.
• На больших оборотах есть повышенный уровень шума.
• По графику приходится делать дозаправку гелем или маслом с нужной вязкостью.
• Вискомуфта частично забирает мощность двигателя.

Этот список недостатков вискомуфт повлиял на решение владельцев автоконцернов. Они отказались от использования таких устройств в легковых автомобилях.

Как производится ремонт

Первое, на что стоит обратить внимание автолюбителю, так это на перегрев двигателя. Возможно, с ним связана именно вискомуфта, хотя стоит проверить и, к примеру, термостат. Если проблема кроется именно в вязкостной муфте, стоит попробовать ее отремонтировать. Хоть во многих описаниях и написано, что замена силиконовой жидкость невозможна и оная заливается в корпус единожды вплоть до утилизации всего устройства, на практике долив свежей жидкости осуществить очень просто. Проблема лишь в том, чтобы найти ее. В как в офлайн, так и онлайн-магазинах она может быть найдена под именами «жидкость для ремонта вискомуфты», «масло для вискомуфт» или просто «силиконовая жидкость». Если речь идет о ремонте вискомуфты в системе подключаемого полного привода, то покупать стоит именно оригинальную – недорогие аналоги недостаточно вязкие. А если вы ремонтируете вискомуфту вентилятора, то купить можно универсальную жидкость.

Ремонт и замена

Практически все современные автомобили комплектуются неразборными вискомуфтами. В связи с этим ремонт этого узла невозможен. Но существуют модели в основном немецкого производства с возможностью замены подшипника и добавления жидкости.

Неисправностей у этого элемента несколько. При выходе из строя подшипника, можно услышать характерный вой из-под капота. При недостатке жидкости эффективность работы вентилятора снижается. Он начинает медленнее крутиться, вплоть до полной остановки. Это же можно наблюдать при повреждении дисков.

Работа с проводкой при монтаже

Работать с электричеством в ванной комнате необходимо предельно осторожно. Подбирайте аппарат для вытяжки строго по стандартам отверстия, которое ведет в общую вентиляционную шахту. Перед началом работы, убедитесь в исправности жилищных коммуникаций в том числе шахты. Размеры отверстия в шахту, как правило, соответствуют:

• 100 мм;
• 125 мм;
• 150 мм.

Если вы не нашли подходящего вентилятора под отверстие, тогда вам будет необходимо расширить его с помощью перфоратора или уменьшить. Выбирайте мощность вентилятора, отталкиваясь от размеров вашей ванной комнаты, чем больше площадь – тем мощнее необходимо покупать аппарат. Обычно, на монтаж уходит пятнадцать минут.

Вы легко сможете справиться с этим, если будете иметь все необходимые инструменты под рукой, среди них:

• Монтажная пена;
• Шпаклевка;
• Дрель при необходимости;
• Шнур для электрической проводки;
• Вентилятор;
• Пластиковая труба или гофра.