Устройство подогрева масла в ведущих мостах грузового автомобиля

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к области машиностроения по производству автомобильных транспортных средств, а также к эксплуатации такой сложной наукоемкой техники, как автомобили, транспортные, транспортно-технологические машины и комплексы. Важным условием является повышение безотказности агрегатов и узлов, сокращение расходов на ремонт и эксплуатацию, достигаемое за счет исключения отрицательного влияния окружающей среды.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель направлена на улучшение условий работы ведущих мостов грузового автомобиля в зимнее время года с помощью использования системы подогрева отработанными газами.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
При эксплуатации в холодных условиях, из-за повышения вязкости масла увеличивается сопротивление вращению в механизмах ведущего моста, повышается расход топлива. На зубчатые колеса редуктора, полуосевые шестерни и сателлиты дифференциала действуют большие нагрузки, увеличивается интенсивность изнашивания поверхностей трения. При одновременном воздействии холодного воздуха и больших динамических нагрузок возможны случаи хладноломкости деталей.
Подогрев масла агрегатов трансмиссии особенно важен при эксплуатации автомобилей в северных районах России, где температура достигает минус 60°С и ниже. Для снижения вероятности негативного влияния холодного воздуха на условия работы деталей, необходимо до начала движения транспортного средства осуществлять подогрев масла ведущих мостов.
Двигатели грузовых автомобилей, эксплуатирующихся в данных районах, в основном оснащаются жидкостными дизельными подогревателями (ПЖД), а на агрегатах трансмиссии заводом-изготовителем не предусмотрена система подогрева.
ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
Известен жидкостный дизельный подогреватель (ПЖД) двигателя грузовых автомобилей [1], состоящий из следующих узлов и деталей: помпа, топливный насос, камера сгорания в корпусе, свеча, теплообменник, нагнетатель воздуха, воздухозаборник, блок управления под крышкой, датчик температуры и датчик перегрева, система выхлопа отработанных газов, индикатор пламени, входной и выходной канал для жидкости, жгут проводов питания, пульт управления с терморегулятором.
При работе ПЖД отработанные газы могут направляться под картер двигателя, тем самым обеспечивая подогрев моторного масла. Заводом-изготовителем ПЖД не предусматривается комплект для подогрева масла ведущих мостов.
Известна система подогрева механической трансмиссии и подвески транспортного средства [2], состоящая из импортирующего теплообменника, экспортирующих теплообменников, расширительного бачка для жидкости, снабженного пробкой с клапанным механизмом, электромагнитных клапанов. В данной системе жидкость нагревается отработанными газами двигателя и с помощью теплообменника передается на агрегаты трансмиссии. Недостатком такой системы является ее сложность, необходимость обеспечения герметичности, также низкая температура теплоносителя (не более 100-120°С). Для подогрева жидкости требуется время, увеличивается время подготовки автомобиля к эксплуатации.
Известна система обеспечения теплового режима редукторов механической трансмиссии транспортного средства [3], где для подогрева редукторов используется подогреваемая с помощью отработанных газов жидкость. Теплопередача от системы обеспечения теплового режима к редукторам трансмиссии производится при помощи экспортирующих теплообменников, установленных на наружной части корпусов дифференциалов ведущих мостов. Форма экспортирующих теплообменников аналогична форме корпуса дифференциала, плотно прилегает к его наружной части и их количество варьируется в зависимости от числа ведущих мостов транспортного средства, тепловой режим которых необходимо поддерживать. Недостатком данной системы является трудность установки теплообменника такого типа на ведущих мостах. Конструкция теплообменников, которые будут устанавливаться на ведущих мостах, в работе [3] подробно не рассматривается.
Известно устройство для подогрева картера коробки передач теплом отработавших газов [4]. Данное устройство позволяет вторично использовать тепло двигателя транспортного средства на подогрев картера коробки переключения передач. Теплообменник представленной в работе [4] представляет собой стальной короб с одинарной стальной стенкой. В верхней части теплообменника установлены ребра для дополнительного отвода теплового потока воздуха. К ребрам приварены стенки, которые исполняют роль кожуха, позволяющие уменьшить скорость снижения температуры масла в картере коробки переключения передач при сильном ветре.
Недостатком подачи отработанных газов непосредственно к картеру агрегатов может привести к сильному местному нагреву картера и возникновению коррозия из-за содержания вредных веществ в отработавших газах.
Прототипом полезной модели является устройство для тепловой подготовки агрегатов автомобилей в зимних условиях, который включает воздушный обогреватель, соединенный металлическим воздуховодом с газо-воздушной магистралью из металлического рукава [5]. В данном патенте для подогрева используются отработанные газы ПЖД.
Конструкция теплообменников, которые будут устанавливаться на ведущих мостах, в работе [5] подробно не рассматривается.
Технической задачей заявленной полезной модели является подогрев масла ведущих мостов с помощью отработанных газов от дизельного жидкостного подогревателя при подготовке к эксплуатации в условиях холодного климата.
Техническая задача достигается за счет установки устройства подогрева масла ведущих мостов, состоящего из жидкостного дизельного подогревателя 1, стальной трубки 2 подвода отработанных газов к разветлителю, подвижной трубки (гофры) подвода отработанных газов к среднему мосту 3, подвижной трубки (гофры) подвода отработанных газов к заднему мосту 4, пневмоуправляемой заслонки 5, воздушных радиаторов 6.
Отработанные газы жидкостного дизельного подогревателя подаются через неподвижную стальную трубку 2, расположенную вдоль рамы автомобиля, на разветвитель 10, затем на подвижную трубку (гофру) 3. Гофра соединяется с воздушным радиатором 6, который закреплен на ведущем мосту с помощью пластин 7 и болтов 11. Радиаторы среднего и заднего мостов (также при наличии других последующих мостов) соединяются параллельно через разветвитель 10.
Для недопущения контакта и местного перегрева картера и масла отработанные газы подаются в воздушный радиатор, состоящий из двух коробчатых теплообменников, образующих герметичную полость с внутренними вертикально расположенными стальными направляющими пластинами, дающими направление потоку отработанных газов.
После циркуляции на воздушном радиаторе, отработанные газы через верхний штуцер заднего теплообменника выходят в атмосферу. Подогрев картера ведущего моста происходит путем конвекции тепла от переднего и заднего теплообменников, при этом соответственно повышается температура деталей редуктора и масла в картере моста. При достижении рабочей температуры масла в картере моста, датчик 9 производит включение сигнальной лампы 8, расположенной на панели приборов автомобиля. При открытии пневмоуправляемой заслонки 5, передача отработанных газов в воздушные радиаторы прекращается, они начинают выходить в атмосферу.
Воздушный радиатор (фиг.2) представляет собой сварную конструкцию из стали. Состоит из переднего 13 и заднего 14 теплообменников, поддона 20, соединительного патрубка 15, четырех кронштейнов крепления 18 и 19. На поддоне воздушного радиатора имеется технологическое отверстие, закрываемое пробкой 12, служащее для доступа к пробке слива масла из редуктора и периодического слива конденсата, образующегося на стенках картера моста и радиатора. Передний и задний теплообменники снизу соединяются между собой стальным патрубком 15. Передний теплообменник имеет на верхней части штуцер 16 для подвода отработанных газов, задний теплообменник - штуцер 17 для отвода отработанных газов. Внутри коробчатого теплообменника имеются вертикально расположенные нижняя и верхняя направляющие пластины 21, 22, дающие направление потоку отработанных газов. Воздушные радиаторы среднего и заднего моста грузовых автомобилей имеют одинаковую конструкцию.
Отработанные газы через верхний штуцер попадают на передний теплообменник (фиг.3). Из-за присутствия вертикально расположенных направляющих пластин газы циркулируют по всей полости переднего теплообменника и выходят через патрубок в задний теплообменник.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ И ИНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Сущность полезной модели поясняется чертежами и схемами:
Фиг.1 - Принципиальная схема устройства подогрева масла ведущих мостов грузового автомобиля
Фиг.2 - Воздушный радиатор подогрева масла ведущего моста
Фиг.3 - Схема циркуляции отработанных газов в переднем теплообменнике
ПОЗИЦИИ НА ЧЕРТЕЖЕ
Таблица 1
Позиция
Обозначение
1
подогреватель жидкостный дизельный
2
неподвижная трубка подвода отработанных газов
3
трубка подвижная (гофра) подвода отработанных газов к среднему мосту
4
трубка подвижная (гофра) подвода отработанных газов к заднему мосту
5
пневмоуправляемая заслонка
6
воздушный радиатор
7
пластина крепления воздушного радиатора
8
сигнальная лампа нагрева масла
9
датчик температуры масла
10
разветвитель
11
болт крепления
12
пробка
13
теплообменник передний
14
теплообменник задний
15
патрубок соединительный
16
штуцер подвода отработанных газов
17
штуцер отвода отработанных газов
18
кронштейн крепления передний
19
кронштейн крепления задний
20
поддон
21
пластина направляющая нижняя
22
пластина направляющая верхняя
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Подогреватели предпусковые дизельные 14ТС-10, 14ТС-10-12 с монтажным комплектом. Руководство по эксплуатации 10ТС.451.00.00.00.000 РЭ, 2013 - 22 с.
2. Патент 119086 Российская Федерация, МПК F28D 15/00. Cистема подогрева механической трансмиссии и подвески транспортного средства. Долгушин А.А., Курносов А.Ф., Шведов С.П. - 2012101908/11, заявл. 19.01.2012; опубл. 10.08.2012, бюл. № 22.
3. Патент 130058 Российская Федерация, МПК F28D 15/00. Cистема обеспечения теплового режима редукторов механической трансмиссии транспортного средства. Долгушин А.А., Курносов А.Ф. - 2013109900/11, заявл. 05.03.2013; опубл. 10.07.2013, бюл. № 19.
4. Патент 74605 Российская Федерация, МПК B60K 17/00. Трансмиссия транспортного средства. Долгушин А.А., Черкасов А.Б. - 2007148298/22, заявл. 24.12.2007; опубл. 10.07.2008, бюл. № 19.
5. Патент 2480617 Российская Федерация, МПК F02N 19/02, B60H 1/00. Устройство для тепловой подготовки агрегатов автомобилей. Габитов И.И., Неговора А.В., Разяпов М.М., Гусев Д.А. - 2011114915/11, заявл. 15.04.2011; опубл. 27.04.2013, бюл. № 12.