Устройство автомобилей
Жидкостный насос, или как его называют – помпа, создает в системе охлаждения принудительную циркуляцию жидкости.
Как правило, в системах охлаждения двигателей применяют одноступенчатые насосы центробежного типа. Привод жидкостного насоса обычно осуществляется от коленчатого вала при помощи клиноременной, зубчатоременной или зубчатой цилиндрической передачи.
Жидкостный насос состоит из корпуса, представляющего собой улитку, вала привода, размещенного в корпусе на подшипниках, крыльчатки, которая часто выполняется заодно с валом привода, а также уплотняющих элементов – манжет, сальников и т. п.
Подшипники, на которых устанавливается вал привода с крыльчаткой, чаще всего не нуждаются в периодической смазке – они выполняются закрытыми или уплотненными, и предварительно заполняются тугоплавкой смазкой. Иногда предусматривается смазка подшипников охлаждающей жидкостью — антифризом.
На рисунке 1 представлен жидкостный насос и вентилятор двигателя ЗИЛ-431410, который состоит из корпуса 7, крыльчатки 5 и корпуса 10 подшипников, соединенных между собой через прокладку 6.
Вал 4 насоса вращается в двух шарикоподшипниках 3, снабженных уплотнительными манжетами для удержания масла. Передний подшипник фиксируется упорным кольцом 2, а задний удерживается от перемещения дистанционной втулкой 11.
Крыльчатка 5 крепится на конце вала. При вращении крыльчатки охлаждающая жидкость из подводящего патрубка 9 поступает к ее центру, захватывается лопастями и под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам корпуса 7, перемещается по спирали вдоль стенок и через полые отводы 8 подается в рубашку охлаждения.
Герметичность вращающихся деталей, расположенных в корпусе 7 насоса, обеспечивается самоподжимной уплотнительной манжетой, установленной в крыльчатке и состоящей из уплотнительной шайбы 17, резиновой манжеты 16 и пружины, прижимающей шайбу 17 к торцу корпуса подшипников. Своими выступами шайба 17 входит в пазы крыльчатки 5 и закрепляется обоймой 18.
На переднем конце вала 4 с помощью втулки 12 установлена ступица 13, к которой крепится шкив 14 привода насоса и вентилятора.
На рис. 2 представлен продольный разрез жидкостного насоса системы охлаждения двигателя ВАЗ. Как видно из рисунка, принципиально конструкция мало отличается от рассмотренной выше.
Насос охлаждающей жидкости
Непременным условием нормального функционирования системы охлаждения двигателя практически любой современной автомашины является постоянная циркуляция в ней жидкости (отбирает выделяемое им тепло с головки блока цилиндров и отдает его в атмосферу через радиатор). Решается данная задача при помощи насоса охлаждающей жидкости, об основных нюансах конструкции и принципах работы которого и пойдет речь в этом материале.
Предназначение
В качестве теплоносителя в жидкостных (а вернее — гибридных) системах охлаждения двигателей, зачастую, используется антифриз или вода с особыми, затрудняющими ее замерзание добавками.
Проходя по так называемой водяной рубашке (системе полостей, пронизывающих головку блока цилиндров и непосредственно сам блок), упомянутая выше жидкость отбирает тепло, попадает в радиатор, отдавая его в атмосферу, после чего возвращается обратно.
Однако, как многие уже, наверное, догадались, сам по себе теплоноситель проделать весь этот путь по вполне понятным причинам не способен. Поэтому для обеспечения непрерывной его циркуляции необходим специальный насос.
В большинстве случаев данное устройство приводится в движение валом ГРМ, коленчатым валом или интегрированным электромотором.
Часто двигатели оснащают сразу двумя такими насосами. При этом дополнительный, как правило, задействуется для обеспечения циркуляции охлаждающей жидкости во втором контуре и контурах охлаждения воздуха, необходимого для работы турбокомпрессора, или отработанных газов и включается только при необходимости.
Наиболее распространенные типы насосов
На сегодняшний день практически повсеместное распространение получили так называемые центробежные лопастные насосы. Агрегаты данного типа отличаются чрезвычайной простотой конструкции и высокой надежностью, что делает их оптимальным решением для обеспечения прокачки жидкостей с невысокой вязкостью и плотностью.
Такие насосы могут приводиться в движение за счет:
- Коленчатого вала (посредством клиноременной передачи. Один ремень одновременно вращает насос, вентилятор и генератор)
- Вала ГРМ (используются зубчатые ремни)
- Встроенного электрического мотора (обычно им оснащаются дополнительные насосы)
Конструктивные особенности и принцип работы
Основу конструкции жидкостного насосного агрегата центробежного типа составляет литой корпус, внутри которого вращается закрепленная на валу крыльчатка (колесо с лопастями особой формы).
Вал, в свою очередь, посажен на большой ширины подшипник, что позволяет исключить его колебания на высоких оборотах.
Чаще всего такой насос размещается во фронтальной части блока двигателя и образует с ним единую конструкцию.
Работает вся это весьма и весьма просто: теплоноситель поступает в центральную часть крыльчатки и за счет центробежной силы от вращающихся с большой скоростью лопастей отбрасывается на стенки емкости. то позволяет создать в системе охлаждения необходимое для ее работы давление.
Несмотря на такую, казалось бы, бесхитростную конструкцию, роль жидкостного насоса в работе системы охлаждения двигателя невозможно переоценить, а выход данного узла из строя делает нормальную эксплуатацию транспортного средства попросту невозможной. Поэтому во избежание негативных последствий, следует как можно скорее принять эффективные меры для устранения неисправности или выполнить замену насоса.
Насос охлаждающей жидкости
В системе охлаждения двигателя охлаждающая жидкость должна постоянно циркулировать, отбирая тепло у блока и головки блока цилиндров и отдавая его в атмосферу в радиаторе. Решается эта задача жидкостным циркуляционным насосом. О том, как устроен и как работает циркуляционный насос, вы узнаете из этой статьи.
Назначение насоса охлаждающей жидкости
Жидкостные (а точнее — гибридные) системы охлаждения двигателей в качестве теплоносителя используют воду с добавками или же незамерзающий антифриз. Теплоноситель проходит по водяной рубашке (системе полостей в стенках блока цилиндров и головки блока цилиндров), отбирая тепло, поступает в радиатор, где отдает тепло в атмосферу, и снова возвращается в двигатель. Однако теплоноситель сам по себе никуда не потечет, поэтому в системах охлаждения используется принудительная циркуляция охлаждающей жидкости.
Для циркуляции используются жидкостные циркуляционные насосы, приводимые в движение коленвалом, валом ГРМ или встроенным электромотором.
Во многих двигателях устанавливается сразу два насоса — дополнительный насос необходим для циркуляции охлаждающей жидкости во втором контуре, а также в контурах охлаждения отработанных газов, воздуха для турбокомпрессора и т.д. Обычно дополнительный насос (но только не в двухконтурной системе охлаждения) имеет электрический привод и включается по необходимости.
Типы насосов
На сегодняшний день во всех двигателях используются центробежные лопастные насосы — они оптимально подходят для прокачки жидкостей малой плотности и вязкости, имеют простое устройство и очень надежны в работе.
Насосы отличаются типом привода:
— Насосы с приводом от коленчатого вала (с помощью клиноременной передачи, обычно с помощью одного ремня приводятся во вращение насос, вентилятор и генератор, привод осуществляется от шкива в передней части коленвала);
— Насосы с приводом от вала ГРМ (с помощью зубчатого ремня);
— Насосы с приводом от собственного электрического мотора (такими обычно выполняются дополнительные насосы).
Все насосы, независимо от типа привода, имеют одинаковое устройство и принцип работы.
Устройство и принцип работы насоса
Устроен жидкостный насос центробежного типа предельно просто. Его основу составляет литой корпус, в котором на валу вращается так называемая крыльчатка — рабочее колесо с лопастями особой формы. Вал посажен на подшипник большой ширины, который исключает колебания вала при быстром вращении. Насос монтируется на передней части двигателя и очень часто выполнен с блоком заодно. Рабочее колесо вращается в полости с двумя отверстиями: входным, расположенным над центром колеса, и выходным, расположенным сбоку.
Работа центробежного насоса сводится к следующему: жидкость подается на центральную часть крыльчатки и быстро вращающимися лопатками (под действием центробежной силы) отбрасывается к стенкам емкости, приобретая значительную скорость. Благодаря этому жидкость выходит из насоса под некоторым давлением и поступает в водяную рубашку двигателя.
Несмотря на свою простоту, жидкостный насос играет важную роль в системе охлаждения, и его неисправность делает невозможной нормальную эксплуатацию транспортного средства. Поэтому необходимо уделять внимание обслуживанию всей системы охлаждения, а при выходе насоса из строя без промедления отремонтировать его или заменить новым.
Другие статьи
#Омывающие жидкости
29.09.2023 | Статьи о запасных частях
Зима и лето, два полюса, между которыми меняется весь наш мир. И в этом мире существуют омывающие жидкости — помощники, которые обеспечивают нашу безопасность на дороге. В этой статье мы окунемся в мир омывающих жидкостей и узнаем, какие они бывают, от чего зависит их температура замерзания и как их правильно выбрать.
#Рассухариватель клапанов
21.06.2023 | Статьи о запасных частях
Замена клапанов двигателя внутреннего сгорания затрудняется необходимостью съема сухарей — для этой операции используются специальные рассухариватели клапанов. Все об этом инструменте, его существующих типах, конструкции и принципе действия, а также о его выборе и применении читайте в данной статье.
#Переключатель света с регулировкой шкалы
14.06.2023 | Статьи о запасных частях
Во многих отечественных автомобилях ранних выпусков широко использовались центральные переключатели света с реостатом, позволяющим регулировать яркость подсветки приборов. Все о данных устройствах, их существующих типах, конструкции, работе, а также об их правильном выборе и замене читайте в статье.
#Пластина распределителя зажигания
07.06.2023 | Статьи о запасных частях
Одной из основных деталей распределителя зажигания является опорная пластина, отвечающая за функционирование прерывателя. Все о пластинах прерывателя, их существующих типах и конструктивных особенностях, а также о подборе, замене и регулировках данных компонентов подробно рассказано в данной статье.
Всё про водяной насос (помпу) системы охлаждения
Система охлаждения предназначена для создания двигателю комфортных условий работы: охлаждения до оптимальной температуры, при которой не наступает термического повреждения тонко подогнанных деталей. Чтобы нормально работал мотор, должны нормально работать и все сопутствующие узлы, в том числе и охлаждение.
Назначение, принцип работы
Автомобильный водяной насос, он же помпа, предназначен для обеспечения принудительной циркуляции антифриза в системе охлаждения – от двигателя к радиатору и обратно. Для адекватного охлаждения мотора используется не только искусственная конвекция, но и дополнительный обдув радиатора с помощью вентилятора. Остановка водяного насоса замедлит движение антифриза до такой степени, что двигатель перегреется в считаные минуты (особенно если поломка произошла в жару).
Принцип действия водяного насоса – перекачка жидкости за счет использования центробежной силы: в рабочую камеру поступает антифриз и вращающаяся крыльчатка перекачивает его в отводящий патрубок.
Система охлаждения двигателя
Если рассматривать схему движения охлаждающей жидкости, то водяной насос располагается после радиатора перед двигателем. Такое решение позволяет не подвергать механизм насоса высоким температурам: антифриз в него поступает уже охлажденным.
Устройство водяного насоса
Насос системы охлаждения имеет достаточно простую конструкцию с минимумом деталей: на валу, закрепленном на двух подшипниках, расположена металлическая или пластиковая крыльчатка, перекачивающая антифриз по кругу. Для герметизации соединения вала и рабочей камеры используется сальник, а для уплотнения стыков патрубков – прокладки из специальной резины. Вся конструкция заключена в прочный металлический корпус из алюминия или чугуна, устойчивый к вибрации и перепадам температур.
Вал насоса приводится в действие от коленвала двигателя через шкив, то есть механическим способом. Таким образом, водяная помпа начинает работать одновременно с двигателем, и чем выше скорость автомобиля (больше обороты вала), тем активней идет движение антифриза в системе.
Устанавливается насос на корпусе двигателя на специальную прокладку, гасящую вибрацию при работе механизмов.
Слабыми местами водяной помпы можно считать детали, подверженные трению и нагрузкам: сальник и подшипники. Как правило, поломка насоса связана именно с ними.
Чаще всего выходит из строя сальник: из-за его износа охлаждающая жидкость попадает на подшипники и смывает с них смазку, после чего они приходят в негодность.
Принципиальная схема торцевого сальника:
1. Вращающееся кольцо. 2. Стационарное кольцо.
3. Уплотнительная манжета. 4. Прижимная пружина.
Пружина в сальнике выполняет функцию подстройки: благодаря ей трущиеся кольца плотно прижаты друг к другу, независимо от степени износа.
Ресурс водяной помпы составляет от 60 до 160 тыс. км (а в некоторых случаях и больше), а выход из строя обусловлен механическим износом.
Регламента замены помпы нет, но чаще всего ее меняют одновременно с каждой второй заменой ремня ГРМ, и тогда же делают профилактическую проверку ремней генератора.
Как правило, водяной насос не ремонтируют: подгонка деталей настолько точная, что разборка и сборка технически нецелесообразны. Поэтому при поломке легче и быстрей поставить новый насос, чем делать трудоемкий и ненадежный ремонт.
Признаки неисправности
- Протечки антифриза. При нарушении герметичности любого из участков системы охлаждения антифриз, находящийся в ней под давлением, начинает подтекать. Это можно обнаружить при осмотре автомобиля или после стоянки по пятнам на асфальте;
Дренажное отверстие, из которого подтекает антифриз
при износе или протечке сальника
- Понижение уровня антифриза – прямое следствие протечки;
- Помпа начинает шумно работать – признак износа подшипников;
- В салоне запах охлаждающей жидкости;
- При прогретом моторе не работает печка – дует холодный воздух;
- Перегревается двигатель, о чем сигнализируют датчики и индикаторы. Перегрев двигателя – одна из самых серьезных проблем, способная за считаные минуты привести его в негодность;
- При осмотре вал насоса имеет люфт: его можно пошатать с заметной амплитудой. Такой люфт – однозначный признак износа подшипников, даже если помпа еще работает.
В крайних случаях износ сальника и подшипников приводит к тому, что вал от нагрузки и перегрева изнашивается, после чего ломается и заклинивает механизм.
Причины неисправности водяного насоса
Основной причиной неисправности водяного насоса является механический износ трущихся частей: сальника, подшипников, вала, шкива. При протечке сальника антифриз попадает на подшипники и за короткое время смывает с них смазку, после чего они ломаются и вал насоса заклинивает.
Ускоряют износ насоса грязь и примеси, попадающие в антифриз. Они могут вывести из строя не только трущиеся пары, но и крыльчатку.
Некачественный антифриз без антикоррозийных присадок вызывает окисление металлических поверхностей и портит резиновые прокладки и уплотнители.
Использование воды вместо антифриза вызывает образование накипи, которая откладывается на частях системы охлаждения, в том числе на водяной помпе. Современные автомобили не рассчитаны на применение воды!
Быстрый износ подшипников может быть вызван неправильным натяжением шкива – слишком сильным (больше нагрузка на одну сторону подшипника) или слишком слабым.
Кавитационная эрозия – следствие образования пузырьков в охлаждающей жидкости (низкое качество, выработка антивспенивающих присадок, низкий уровень ОЖ в системе). Лопающиеся мелкие пузырьки со временем портят металлические поверхности, проделывая в них круглые выемки.
Кавитационный износ крыльчатки
В корпусе могут образоваться трещины от перепадов температур, вибрации, нагрузки (охлаждающая жидкость в системе находится под давлением, что повышает температуру ее кипения). Да и просто некачественный насос может не выдержать условий эксплуатации.
И, наконец, починка водяного насоса не гарантирует его долгой и качественной работы. Плохо отремонтированный механизм отказывает в самый неподходящий момент.
Профилактика неисправностей
Всем хочется, чтобы любая деталь автомобиля работала как можно дольше. Что влияет на срок службы топливного насоса?
- Качество антифриза, своевременная его замена и контроль уровня. Это, пожалуй, один из главных факторов нормальной работы всей системы охлаждения: от рубашки двигателя до радиатора;
- Чистота в системе охлаждения. Отсутствие твердых частиц и примесей замедлит износ помпы;
- Своевременная замена уплотнительных прокладок патрубков, которые портятся («дубеют» и трескаются) под воздействием охлаждающей жидкости и высоких температур.
Одним из самых тяжелых последствий неисправности водяного насоса – закипание охлаждающей жидкости и перегрев двигателя, особенно на жаре в пробках. Стоя летом в городских заторах, нужно отслеживать температуру мотора и не допускать критического нагрева. А в дальних поездках всегда иметь запас антифриза для долива.
О том, как выбрать новый водяной насос и каким брендам отдать предпочтение – наш «Гид покупателя».