Подбор вентилятора для охлаждения двигателя

После подбора двигателя и установки его на шасси необходимо подумать об его охлаждении, чтобы избежать перегрева в процессе эксплуатации автомобиля.

Тепло, образующееся при сгорании топлива, необходимо удалять со стенок цилиндра. Имеется два способа отвода тепла: с помощью воды и посредством воздуха. Поэтому двигатели, выпускаемые промышленностью, бывают с водяным или воздушным охлаждением.

Двигатели мотороллеров, мотоциклов имеют воздушное охлаждение.

Самодельные микроавтомобили также могут эксплуатироваться с воздушным охлаждением. Это экономично и удобно, так как конструкция двигателей с воздушным охлаждением значительно проще и в эксплуатации они более надежны (как утверждает статистика, в двигателях с водяным охлаждением до 20% всех неисправностей приходится на систему охлаждения). Кроме того, двигатели с воздушным охлаждением на 30-50% легче двигателей с водяным охлаждением равной мощности.

Как же осуществляется воздушное охлаждение? На двигателях имеются специальные вентиляторы с направляющими кожухами, которые создают необходимую циркуляцию воздуха вокруг нагретых частей. Поэтому при установке их на самодельные микроавтомобили следует позаботиться о создании специальных воздухозаборных отверстий в кузове или - при необходимости - направляющих кожухов.

Мотоциклетный двигатель находится непосредственно в воздушном потоке, и при движении циркуляция воздуха вокруг оребренной головки вполне достаточна для нормального охлаждения. Но как только этот двигатель помещают в замкнутое пространство под капот автомобиля, нормальное естественное охлаждение его нарушается и возникает необходимость создавать принудительную циркуляцию воздуха вокруг нагреваемых частей.

Принудительное охлаждение одноцилиндрового мотоциклетного двигателя можно сделать наподобие того, как это выполнено у силовых агрегатов мотороллера. Для двухцилиндровых мотоциклетных двигателей можно применить кожух со встроенным в него центробежным вентилятором. Вентилятор находится вверху горизонтально расположенных цилиндров, а кожух охватывает почти всю оребренную поверхность, имея только окна для отвода воздуха снизу.

Чтобы правильно подобрать вентилятор для принудительной циркуляции воздуха, необходимо знать количество потребного охлаждающего воздуха в единицу времени и требуемую величину напора. Подсчитать необходимый расход воздуха можно исходя из того, что для охлаждения автомобильных карбюраторных двигателей требуется в час 30÷50 м³ воздуха на одну лошадиную силу.

При определении напора учитываются сопротивления оребрения головки двигателя и направляющих кожухов. Так, для карбюраторных автомобильных двигателей среднее значение падения давления в оребрениях головки доходит до 150 мм вод. ст. Общее же падение давления при подборе и расчете воздуходувки охлаждающей системы можно принять около 200 мм вод. ст.

В качестве воздуходувки применяется обычный центробежный вентилятор, который можно приобрести в специальных магазинах. Если вы не найдете в продаже, его можно изготовить в слесарных мастерских из листовой стали (рис. 28).

Рис. 28. Схема центробежного вентилятора

Ниже дается упрощенный конструктивный расчет основных размеров центробежного вентилятора по методике, предложенной инженером М. П. Калинушкиным. Для расчета нужно знать: производительность в секунду Q (м³/сек), напор или потерю давления в системе Н (в мм вод. ст.) и число оборотов вентилятора n (об/мин).

Производительность и потерю напора определяют на основе вышеизложенного. Число оборотов можно принимать равным числу оборотов коленчатого вала двигателя, так как обычно колесо вентилятора либо насаживается на продолжение вала, либо соединяется с валом при помощи клиноременной передачи, в которой передаточное отношение обычно не изменяется.

Вначале определяем быстроходность вентилятора (удельное число оборотов) по формуле

где n_у- быстроходность вентилятора;

Н - полное давление (напор) в мм вод. ст.;

n - число оборотов колеса вентилятора в мин.

Затем определяем диаметр входа в вентилятор D₀ из условия обеспечения наименьших потерь по формуле

Диаметр входа в колесо принимается по конструктивным соображениям равным диаметру входа в вентилятор

Наружный диаметр колеса вентилятора простейшего типа, с постоянной шириной колеса и с лопатками, кромки которых загнуты вперед, можно определить из формулы

принимая значение быстроходности в пределах 20÷55.

Ширина кожуха принимается из соотношения

Ширина колеса при лопатках, загнутых вперед, по формуле

а при лопатках, расположенных радиально,

Число лопаток колеса вентилятора можно определить по формуле

с последующим округлением результатов до кратных чисел 4 или 6.

Кожух воздуходувки должен быть достаточно жестким, а все переходы выполнены плавно, чтобы уменьшить внутреннее сопротивление. Лучшим материалом для изготовления кожуха является листовой алюминий. Нужно стремиться к тому, чтобы вес колеса вентилятора был по возможности небольшим. Колесо вентилятора должно быть сбалансировано для устранения биения.