自然對流式冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與使用要點

徐啟云

摘要：冷卻系統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)的好壞，對拖拉機使用性能有很大影響。重點講述了自然對流式冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點、工作原理與使用要點，以提高拖拉機的使用性能。

關(guān)鍵詞：拖拉機；冷卻系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)原理；使用要點

中圖分類號：S21902文獻標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.04.029

拖拉機的冷卻系統(tǒng)雖然是發(fā)動機的輔助系統(tǒng)，但在保證發(fā)動機正常工作中起著重要的作用。自然對流式冷卻系統(tǒng)是小型拖拉機冷卻系統(tǒng)的一種，因?qū)ζ浣Y(jié)構(gòu)原理不了解，往往給使用與維修帶來困難，下面我們重點談一談自然對流式冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點、工作原理與使用要點，以幫助廣大用戶解決一些實際難題。

1拖拉機冷卻系統(tǒng)的分類

根據(jù)冷卻水散熱方式不同，小型拖拉機冷卻系統(tǒng)分為蒸發(fā)式、自然對流式和強制循環(huán)式三種。其特點如下：

蒸發(fā)式水冷卻系統(tǒng)：汽缸體與汽缸蓋水套和水箱直接相通，水箱口敞開通大氣，冷卻水吸收受熱零部件的熱量后變?yōu)檎魵猓⒂伤魵獍褵崃可l(fā)到大氣中去。這種冷卻方式不太可靠，冷卻效果差，水消耗大，需有較大水箱，工作中要經(jīng)常加水。

自然對流式水冷卻系統(tǒng)：利用冷卻水的溫差所產(chǎn)生的水的自然對流來實現(xiàn)循環(huán)，即利用熱水上浮，冷水下沉特性達到散熱目的。與蒸發(fā)式水冷卻系統(tǒng)相比，耗水量少，無需頻繁加水，使用起來甚為方便。自然對流式水冷卻系統(tǒng)的散熱能力雖不及強制式水冷系統(tǒng)。但對于小四輪拖拉機來說，其散熱能力是能夠滿足使用要求的，然而它的構(gòu)造卻比強制水冷簡單得多。

強制循環(huán)式：利用水泵迫使冷卻水在水套和散熱器之間不斷地進行循環(huán)達到散熱目的。主要由散熱器、水泵、風(fēng)扇、節(jié)溫器、水溫表等組成。散熱器下部溫度較低的冷卻水，依靠水泵泵入缸體和缸蓋水套，吸收熱量后水溫升高，再經(jīng)過節(jié)溫器，根據(jù)水溫高低，使冷卻水或者流向散熱器散熱冷卻循環(huán)，或者流回水泵再次參加循環(huán)，或者兩種循環(huán)同時進行。這種冷卻方式工作比較可靠，冷卻水循環(huán)流動得快，散熱能力強，水箱容積小，一般發(fā)動機多采用這種冷卻方式。

2結(jié)構(gòu)特點與工作原理

自然對流式水冷系統(tǒng)包括循環(huán)水通道和風(fēng)通道兩部分：（1）循環(huán)水通道。汽缸蓋上端設(shè)有一出水孔，通過上水管與水箱上端進水管相通；汽缸蓋上的水腔與汽缸體的水道孔相通，汽缸體與汽缸套之間形成水套；汽缸體水套的下端有兩個進水孔，通過兩個下水管分別與水箱下端左右兩個出水口相連。水箱進水口、水箱出水口、下水管、汽缸體水套及汽缸蓋水腔，組成了一個閉式循環(huán)水通道。在下水管上安置放水閥，整個冷卻系的水容量約為7 L。（2）風(fēng)通道。離心式風(fēng)扇和柴油機飛輪鑄成一體，散熱器后部的導(dǎo)風(fēng)罩與柴油機飛輪殼體上的導(dǎo)風(fēng)口相接，并用橡膠帶密封。水箱散熱片的間隙、水箱導(dǎo)風(fēng)罩、飛輪殼導(dǎo)風(fēng)口及飛輪殼徑向出風(fēng)口組成了風(fēng)通道。

工作原理：柴油機工作時，汽缸體水套和汽缸蓋水腔中的水接觸高溫零件，溫度升高。高溫水因體積膨脹、密度減小而上浮，經(jīng)出水管進入散熱器上水室。在散熱器芯部中的水，由于受到外界空氣的冷卻，帶走了熱量，使溫度降低，密度變大而下沉，進入散熱器下水室并流入汽缸體水套。汽缸體水套和汽缸蓋水腔中的水受熱又上升，這樣便保證了冷卻水連續(xù)不斷地循環(huán)，達到了傳送熱量的目的。而冷風(fēng)則經(jīng)水箱散熱片的空隙被吸進，將散熱器的一部分熱量帶走，經(jīng)過導(dǎo)風(fēng)罩，從風(fēng)扇的徑向出風(fēng)口排到大氣中去。

自然對流水冷卻系統(tǒng)的主要部件：（1）散熱器（水箱）。散熱器是冷卻系統(tǒng)主要散熱的部件，安裝在柴油機飛輪罩殼上。它由上水室、下水室和散熱器芯子組成。上水室設(shè)有進水管和加水口，加水口上蓋有空氣蒸氣閥。下水室有兩個出水管，底部焊有兩個螺釘，通過支承板和減震膠墊與缸體柔性連接。散熱器芯子為扁管式結(jié)構(gòu)，由薄銅板制成，通過管子將上下水室連通起來。為了增加散熱效果，扁管上牢固地焊接著由薄黃銅板制成的散熱片。（2）空氣蒸氣閥。空氣蒸氣閥與水箱蓋制成一體，它由空氣閥和蒸氣閥兩部分組成。蒸氣閥的工作過程和作用是：當(dāng)散熱器內(nèi)的蒸氣壓力達到20～30 kPa時，蒸氣閥才被打開，此時水溫大約在108～110 ℃。蒸氣閥打開后，使一部分蒸氣從泄氣孔排出。當(dāng)蒸氣壓力低于20～30 kPa時，蒸氣閥關(guān)閉。由于蒸氣閥的作用，散熱器內(nèi)壓力增加，水的沸點提高到110 ℃左右。這樣，柴油機工作時，冷卻水便不易沸騰，從而減少冷卻水的蒸發(fā)損耗。（3）空氣閥的工作過程和作用是。當(dāng)柴油機停止工作之后，水溫下降，蒸氣凝成水滴，散熱器內(nèi)形成低壓。當(dāng)壓力低于外界氣壓1～4 kPa時，空氣閥打開。空氣通過空氣閥進入水箱，可保護水箱不致于變形和損壞。

3自然對流水冷卻系統(tǒng)的使用要點

（1）拖拉機啟動前，一定要檢查散熱器中的水量，并應(yīng)及時添加。嚴(yán)禁無水啟動柴油機。加入水箱的水應(yīng)盡可能是清潔的軟水，以避免生成水垢。對于含礦物質(zhì)較多的硬水，須經(jīng)過煮沸、沉淀或其它方法軟化后方可使用。此外，還應(yīng)定期換水，否則會在水冷系統(tǒng)內(nèi)結(jié)成水垢。

（2）發(fā)動機每工作500～1500 h，應(yīng)檢查水冷系統(tǒng)內(nèi)水垢沉積的情況，并應(yīng)及時清洗。

（3）向過熱、缺水的發(fā)動機中加水時，應(yīng)在發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)下緩慢加入。嚴(yán)禁驟加冷水，以免機件產(chǎn)生裂紋。

（4）工作中，特別是在柴油機過熱而需打開水箱蓋時，應(yīng)十分謹(jǐn)慎，防止高溫水和蒸氣燙傷。

（5）應(yīng)注意檢查風(fēng)通道中散熱器導(dǎo)風(fēng)罩與柴油機飛輪殼上導(dǎo)風(fēng)口的密封情況。當(dāng)密封不好或橡膠帶損壞時，應(yīng)及時修復(fù)，否則風(fēng)通道將短路，影響其散熱功能。

（6）冬天氣溫較低時，拖拉機停車后應(yīng)將冷卻水放掉，以防凍裂缸體及其它機件。

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