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.
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)
Рассмотрим детали водяного насоса по отдельности.
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.
Для справки: существуют эксперименты с использованием пластикового корпуса для водяных насосов, но практического применения пластик не получил.
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:
Чугун
Применяется в крыльчатках с самых первых водяных насосов. Используется до сих пор, однако постепенно заканчивает свою «карьеру». Изготовление чугунной крыльчатки не требует высоких технологий; чугун обладает высокой коррозионной стойкостью. Однако чугун имеет шероховатую поверхность и неоднородную структуру; кроме того, у чугуна есть определенные пределы по приданию формы. Лопасти чугунной крыльчатки по определению будут толще, чем лопасти из других материалов.
Пластмасса
Относительно современный материал. Отличные «формовочные» свойства и гладкость поверхности; тонкие лопасти. Недостаток – слабая коррозионная стойкость.
Сейчас практически не используется.
Алюминий
Занимает «среднее» положение между чугуном и пластиком и имеет достоинства и чугуна, и пластмассы. Хорошие свойства по «формованию», хорошая гладкость поверхности; достаточно тонкие лопатки; высокая коррозионная стойкость.
Листовая сталь
Великолепная «зеркальная» гладкость поверхности, самые тонкие лопасти, высокая стойкость к коррозии. Недостаток – в связи со свойствами материала лопасти такой крыльчатки нельзя сделать закругленными.
На сегодняшний день наиболее распространенный материал для крыльчаток водяных насосов.
Полифениленсульфид (PPS, «керамический пластик»)
Не путайте с обычной пластмассой!
Полифениленсульфид обладает поистине безграничными возможностями – суперкоррозионная стойкость (не боится ни одного из известных растворителей) и суперлитьевые свойства. Единственный недостаток – конструкционная сложность, которая обуславливает высокую стоимость.
Также в крыльчатках – редко – применяются и довольно экзотические материалы. Например, при небольших объемах выпуска – когда нецелесообразно инвестировать в литьевую форму – используются точеные стальные крыльчатки. Существуют варианты покрытия крыльчатки «глазурью», которая позволяет убрать шероховатости поверхности, однако в связи с низкой надежностью такого покрытия крыльчатки по такой технологии производятся только экспериментально.
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. Например, LUZAR контролирует данный параметр на 100% выпускаемых водяных насосах.
Также здесь важно не допустить дисбаланса крыльчатки при запрессовке ее на вал.
В результате данной статьи мы постарались показать водяной насос как сложное технико-технологическое изделие. Будьте внимательны при выборе помпы определенного производителя. Руководствуйтесь приведенной информацией, и Вы сможете выбрать действительно эффективное и работоспособное изделие.
Компания LUZAR производит широкий спектр водяных насосов и деталей системы охлаждения с 2003 года. Многие модели поставляются на сборочные конвейеры, то есть являются оригинальными.
Богатый опыт компании LUZAR в производстве деталей системы охлаждения гарантирует высочайший уровень качества изделий.
