Водяные насосы в автомобиле: какой выбрать?
Водяной насос (помпа) - обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости в системе охлаждения автомобильного двигателя. Водяной насос получил применение на заре автомобильной эры и с тех пор неизменно выполняет важнейшую функцию в поддержании температурного баланса автомобильных двигателей.История водяных насосов в автомобилях:
-
1885 г. — появление первых автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Охлаждение двигателя воздушное, жидкостное охлаждение не применяется;
-
1900 г. — появление жидкостного охлаждения двигателя. Циркуляция охлаждающей жидкости происходит «самотеком» — нагревшись, горячая жидкость поднимается вверх, а холодная поступает к цилиндрам двигателя;
-
1910 г. — жидкостная система охлаждения становится «принудительной». Циркуляция охлаждающей жидкости обеспечивается водяным насосом.
Конструктивно водяной насос представляет собой относительно простое изделие, состоящее из пяти частей — корпуса, в котором запрессован подшипник, сальника, защищающего подшипник от охлаждающей жидкости, крыльчатки и шкива.
Детали водяного насоса:-
корпус (является «основой» всей конструкции)
-
подшипник (запрессовывается внутрь корпуса; на него «насаживаются» крыльчатка и шкив)
-
сальник (герметизирует подшипник от жидкости)
-
крыльчатка (обеспечивает подачу жидкости)
-
шкив (через него обеспечивается вращение помпы)
Корпус водяного насоса
Широко применяются два вида материала — чугун и алюминий. Алюминий является более современным материалом и позволяет создавать корпуса сложных форм с четким соблюдением размеров, благодаря чему появляется возможность установки подшипника «внатяг», и не применять винт, фиксирующий подшипник от проворота. Чугунные корпуса помп применяются, как правило, на большегрузных автомобилях — там, где обороты двигателя невелики, но требуется большой срок службы детали. Часто корпуса современных помп принимают очень вычурные формы. Другая современная тенденция — корпус помпы становится частью блока цилиндров.
Подшипник
Как правило, используется два радиальных подшипника, между которыми размещена смазка. Устаревшая конструкция — два шариковых подшипника открытого типа располагаются отдельно на одном валу и фиксируются от проворота винтами; предусматривается возможность дополнительно запрессовывать смазку между подшипниками, для чего на корпусе помпы располагается пресс-масленка.
Современная конструкция — двухрядный шариковый или шарико-роликовый подшипник закрытого типа, жестко запрессованный в корпусе помпы; в таком подшипнике используется высокотемпературная пластичная смазка, которая не требует замены весь срок службы подшипника и помпы.
Сальник (уплотнительный элемент)
Предназначен для герметизации подшипника и предохранения его от попадания жидкости. Является важнейшей деталью водяного насоса — в силу «динамического характера» эксплуатации помпы уплотнительный элемент непрерывно испытывает серьезную нагрузку. Современный сальник представляет собой два керамических элемента типа «плоский золотник», прижатые пружинами друг к другу.
Шкив
В зависимости от типа привод может быть «ременным» (привод от «простого» ремня) и «зубчатым» (привод от зубчатого ремня ГРМ либо от цепи ГРМ). «Ременной» привод часто делается съемным — в этом случае на валу помпы запрессовывается фланец, на котором впоследствии устанавливается приводной шкив. В современных двигателях получают постепенное распространение в качестве шкива электромагнитные муфты, которые позволяют регулировать скорость вращения помпы (либо даже «отключать» водяной насос).
Шкив также опосредованно влияет на производительность водяного насоса — ведь подача жидкости зависит от скорости вращения вала, и, изменяя диаметр шкива, можно увеличить (или уменьшить) соотношение скорости коленчатого вала (от которого осуществляется привод помпы) и вала помпы. Однако здесь нужно помнить, что зависимость производительности от скорости вращения вала помпы имеет «параболический» характер — производительность растет по мере увеличения скорости вращения, но при достижении определенных оборотов начинает снижаться.
Конструкторы подбирают такой диаметр шкива, чтобы обеспечить оптимальную производительность помпы на конкретных оборотах двигателя. Основное же значение в плане обеспечения производительности помпы имеет крыльчатка.
Крыльчатка
Является основным «исполнительным механизмом» водяной помпы, отвечающим за ее производительность. Расходные характеристики водяного насоса зависят от следующих параметров крыльчатки:
-
Диаметр
-
Расстояние от крыльчатки до «ответной части» («крышки») помпы
-
Форма лопастей (должны быть «гидравлически правильными»)
-
Толщина лопастей (чем тоньше лопасти, тем больше объем «захватываемой» жидкости)
-
Чистота поверхности лопастей (на шершавой поверхности может возникнуть «волновой эффект»)
Вылет крыльчатки
В завершение необходимо упомянуть важнейший параметр водяного насоса — так называемый «вылет крыльчатки», а именно расстояние от лопастей до ответной части помпы. Производительность помпы находится в обратной кубической зависимости от этого расстояния — чем ближе лопасти, тем выше подача. Очевидно, что обеспечение минимального расстояния между лопастями и ответной частью помпы — это очень сложный процесс. Именно здесь и проявляются качественные особенности того или иного производителя. Также здесь важно не допустить дисбаланса крыльчатки при запрессовке ее на вал.