汽车节温器说明书.docx
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汽车节温器说明书
目录
1.绪论..................................................1
1.1大型工程软件CATIA介绍...............................1
1.2本次课程设计的主要任务及目的.........................1
1.3本次课程设计的任务要求...............................1
1.4本次课程设计的进度安排...............................1
2.节温器介绍..............................................2
2.1节温器概述..........................................2
2.2节温器术语..........................................2
2.3节温器的组成........................................2
3.节温器功用及原理.......................................3
3.1节温器的作用........................................3
3.2节温器的工作原理....................................4
4.节温器注意事项........................................5
4.1节温器的检查.......................................5
4.2节温器安装方法......................................5
4.3判断节温器工作状态.................................5
4.4节温器的拆装和检查..................................6
4.5节温器常见故障......................................7
4.6拆除节温器错误观点..................................8
小结.....................................................9
主要参考资料及资料索引..................................10
1.绪论
1.1大型工程软件CATIA介绍
CATIA是由法国达索系统公司(Dassault Systemes,DS)开发的集成了CAD、CAM和CAE的大型软件,凭借其突出的技术优势在制造业的各个领域得到了广泛的应用,成为全球制造业的主流设计软件。
利用CATIA中的机械设计中零部件设计模块进行三维建模,所画图形一目了然;用线框与线条模块进行曲面设计;所做图形清晰流畅。
CATIA已经成了汽车工业CAD/CAM的事实标准,欧洲、北美和亚洲的顶尖汽车制造商纷纷采用其作为核心系统。
在航空工业领域,空中客车公司、Pratt&Whimey、EADS、洛克西德马丁、美国联合航空公司、达索航空等都选用CATIA进行新产品设计。
著名的丰田汽车公司、VOLVO卡车、TODA赛车等都从其他系统转到CATIA进行新产品的设计。
电子家电行业的索尼、三洋、松下、先锋、伊莱克斯、香港亚伦,船舶行业的IHl、NKK、烟台莱福士造船厂,机车行业的阿尔斯通、邦巴迪、西门子,消费品行业的可口可乐、Evian、Swatch,轮胎行业的固特异、米其林以及机械各行业等,CATIA的客户遍及世界各地。
国内的哈尔滨、沈阳、西安、成都、景德镇、上海、贵阳等航空飞机设计制造厂也都无一例外地都选用CATIA作为其核心设计和加工软件。
包括一汽大众、东风集团、沈阳金杯、上海大众、南汽集团、北京吉普、武汉神龙、西安长安、哈飞松花江等在内的许多汽车公司都选用CATIA开发其最新车型。
随着中国制造业的发展,特别是汽车工业的发展,越来越多的国际厂商把生产和开发工作引入中国,CATIA正在不断普及和深入。
1.2本次课程设计的主要任务及目的
本次课程设计主要任务:
在CATIA软件的基础上,利用零件设计和曲面设计模块对汽车节温器进行建模,然后利用软件的装配模块把节温器的所有组成零件按照一定的位置关系进行装配。
完成以上内容不仅需要对节温器系统的功用与性能有较好的掌握,还需要对CATIA软件有较熟练的掌握。
本次课程设计的主要目的:
通过完成以上的内容,可以加深对CATIA软件零件设计模块、装配模块、工程图模块的理解,对软件的操作更加熟练,最终达到熟练掌握这门软件的目的。
1.3本次课程设计的任务要求
1)画出节温器各个零件实体,并进行装配。
2)装配后附带说明书一份,简要介绍其工作原理。
1.4本次课程设计的进度安排
准备阶段:
阅读任务书,利用一天时间熟练CATIA命令;利用两天时间查阅有关资料了解节温器;利用两天时间进行结构构思。
设计阶段:
利用三天时间进行零件设计;利用一天时间进行装配及修改;利用两天时间写说明书;利用一天时间修改说明书。
最后答辩,完成设计。
2.节温器介绍
2.1节温器概述
节温器,也叫调温器。
位于冷却系中,能根据冷却液温度的变化比例调节冷却液流量及流向,使发动机工作温度保持在设定的范围内。
2.2节温器术语
1)标称温度:
初开温度的名义值;
2)初开温度:
在水温上升过程中,节温器主阀门升程达到初开测试基准时的温度。
一般规定,使用金属阀门的节温器初开测试基准为0.1毫米;
3)全开温度:
阀门全部打开时冷却液的温度,一般为标称温度加12℃至15℃;
4)全开升程:
在全开温度下,节温器阀门的升程。
2.3节温器的组成
如图1所示,节温器由阀门、支架、回位弹簧、膨胀材料、本体、本体盖、阀座、密封片、胶管、推杆等组成。
图1.节温器剖面图
3.节温器功用及原理
3.1节温器的作用
发动机的冷却系统中装有节温器,节温器可以随着柴油机水温和负荷的改变而改变冷却液循环的强度,改变冷却液的循环路线和流量,保持发动机机的温度,缩短发动机热起动的时间,减少发动机燃料的消耗,减少摩擦副机件磨损。
节温器必须保持良好的技术状态,否则会严重影响发动机的正常工作。
如节温器主阀门开启过迟,就会引起发动机过热;主阀门开启过早,则使发动机预热时间延长,使发动机温度过低。
汽车节温器有两个独立但相互关联的功能:
1)使发动机尽可能快地达到最佳的工作温度;2)发动机开始工作后帮助发动机保持最佳的工作温度。
当发动机冷却系统的冷却液的温度在80℃-85℃之间时发动机工作最高效。
在此温度下运作,发动机活塞部件的磨损减少,热效率提高。
发动机温度低于这个标准,会导致燃烧不充分,油耗增加,并增加机件磨损,从而降低发动机使用寿命。
但是如果发动机温度过高,冷却液沸腾,会严重降低热传递效应,使燃料和空气过早混合燃烧,产生发动机爆震,最终损坏发动机零部件如缸盖,节气门和活塞。
为了给发动机降温,发动机冷却系统里面循环的冷却液分开两部分来流动,一部分会围绕发动机周边循环,另外一部分则流向散热器,通过散热器来冷却,然后经过散热器冷却的冷却液重新流入发动机周边的循环水道,与水道里面原先的冷却液混合,从而达到降低发动机温度的目的。
流入发动机循环水道和流入散热器降温的冷却液的流量比例,就是通过节温器的打开角度来精确控制的。
当发动机转速高,产生大量热量时,节温器的打开角度就大,放出来流向散热器冷却的冷却液数量就多,然后回流到发动机循环水道给发动机降温,防止发动机过热;相反,当发动机转速低,譬如在怠速时,节温器打开角度就小,放出来流向散热器的冷却液流量就小。
这有点像单把龙头通过控制冷水和热水混合的比例来调节出水温度的原理是完全一样的。
通过这种方式,节温器就能够让发动机始终保持在一个最佳的恒定温度下进行工作,从而让燃油充分燃烧,发动机正常工作。
所以,节温器也被叫做恒温器。
3.2节温器的工作原理
1)冷却液小循环
在发动机的散热系统中,为了保证低温时能让发动机获得正常的工作温度,并且可以实现迅速暖车,在发动机气缸水套周围布置了一套小循环系统,这个循环系统中的水非常少,而且不流经散热水箱,有利于水温的迅速上升。
目前节温器的结构主要是蜡式节温器,常温下石蜡呈固态,当冷却水温低于76℃时,节温器感温体内的精致石蜡呈固态,冷却液小循环为不经过散热器的冷却水循环。
发动机在热起动之前,冷却液温度低于约76℃时,调温器主阀门关闭、旁通阀打开,冷却液经旁通阀流入冷却水泵进水口,又被水泵加压后流回冷却水套。
此时冷却液流不经过散热器,只在水套和水泵之间进行小循环。
在小循环中,冷却强度较小,可使发动机水温迅速上升,从而保证发动机各个部位均匀迅速地热起来,达到正常工作温度。
节温器小循环工作状态如图2
图2.冷却小循环图3.冷却大循环
2)冷却液大循环
冷却小循环显然是不足以满足发动机散热的,由此真正实现大量散热的就是大循环,它将发动机产生的热量通过冷却水传递到散热水箱,通过热交换将热量散发出去,冷却液大循环为经过散热器的冷却水循环。
当冷却液温度升高到约为88℃时,调温器主阀门全开,旁通阀关闭,冷却液全部从水泵流经散热器。
此时冷却强度大,促使水温快速下降和水温不至于过高,冷却水流动路线长,流量大,称为大循环。
水的流经路线是:
冷却水套-调温器-水泵-旁通机油散热器-散热器-调温器-冷却水套。
节温器大循环工作状态如下
3)冷却液混合循环
如果持续大循环,水温很可能达不到正常水温,而持续小循环水温肯定会超过正常水温。
因此发动机的散热系统是一直出于大小循环的不断切换,从而实现恒定水温的。
当发动机冷却液温度处于上述两个温度之间时,调温器的主阀门和旁通阀均处于部分开启状态,冷却液的小循环和大循环同时存在,故此时冷却水的循环称为混合循环,这样一来,节温器就可以随时监控发动机中的冷却液温度,使水温始终保持在理想的80至90度左右,保障了发动机良好的工作温度环境。
冷却系统中的膨胀水箱起冷却液的补偿作用,水套和散热器的上部用水管与补偿膨胀水箱相连,使上部的空气和水蒸气可导入膨胀水箱中而与水分离,水蒸气又可冷凝为水通过水管进入水泵的进水口,可使水泵的进水口保持较高的水压,增大泵水量,膨胀水箱又可起到冷却液面高度指示作用,液面过低添加冷却液。
节温器开启及关闭对比如图4:
图4.开启及关闭位置对比图
节温器布置在通往热交换器的进水管道上,具有恒定控制水温的作用,这样布置的优点是结构简单,容易排出冷却系统中的气泡;缺点是节温器在工作时经常开闭,产生振荡现象。
那么,在天气比较冷或者汽车长时间没有工作的情况下启动汽车,节温器就检测到水温过低而关闭,此时,发动机的冷却液始终在发动机内部的水套中循环流动,并没有进入热交换器,这样能够使冷却液的温度迅速升高,大大的缩短了热车时间。
4.节温器注意事项
4.1节温器的检查
当买节温器时,为能一次性买到无问题的节温器,应先对其检查,检查方法如下:
首先将节温器放在盛于热水的器皿中,然后升温加热检查阀门:
①测定开始开启温度;(正常情况下为:
76℃)
②测定完全开启温度;(正常情况下为:
88℃)
③全开时阀门升程。
(正常情况下为:
8mm)
如不符合规定则应更换。
4.2节温器安装方法
为保证冷却液处于最佳工作温度,建议使用一年后及时更换节温器芯;经检查节温器确实出现故障时,要更换新式节温器芯。
需要强调的是,更换节温器芯时须同时更换水封圈。
同时应注意安装的方向性,保证节温器芯阀门壁上的通气孔朝节温器壳体出水口的方向。
安装时还应保持端正,密封良好。
拆卸时先松开出水管接管和节温器总成之间连接螺栓,再松开出水管和出水管接管连接螺母,取下出水管接管,就可以从水泵连接软管中拔出节温器总成。
4.3判断节温器工作状态
当发动机开始冷车运转时,水箱的上水室进水管处如还有冷却水流出,则说明节温器的主阀门不能关闭;当发动机冷却水温度超过70℃时,水箱的上水室进水管处无冷却水流出,则说明节温器主阀门不能正常开启,这时就需要进行修理。
节温器的检查可在车上进行,方法如下:
1)发动机起动后的检查:
打开散热器加水口盖,若散热器内冷却水平静,则表明节温器工作正常,否则,则表示节温器工作失常。
这是因为,在水温低于70℃时,节温器膨胀筒处于收缩状态,主阀门关闭;当水温高于80℃时,膨胀筒膨胀,主阀门渐渐打开,散热器内循环水开始流动。
当水温表指示70℃以下时,散热器进水管处若有水流动,水温温热,则表时节温器主阀门关闭不严,使冷却水过早大循环。
2)水温升高后的检查:
发动机工作初期,水温上升很快;当水温表指示80后,升温速度减慢,则表明节温器工作正常。
反之,若水温一直升高很快,当内压达到一定程度时,沸水突然溢出,则表明主阀门有卡滞。
3)在水温表指示70℃-80℃时,打开散热器盖和散热器放水开关,用手感其水温,若均烫手说明节温器工作正常;若散热器加水口处水温低,且散热器上水室进水管处无水流出或流水甚微,说明节温器主阀门无法打开。
有卡滞或关闭不严的节温器应拆下清洗或修复,不可将就使用。
如发动机冷却液温度长时间处于过高状态,并已对其他因素予以排除,而对节温器工作是否正常产生怀疑时,可拆下节温器按以下方法进行判断,如图5:
1)阀门是否可正常开启
将节温器芯放在水或防冻液中加热,并观察阀门变化,当温度加热到支架上打印的温度+15℃以上时,阀门开启升程应大于8mm,否则说明节温器已失效或升程衰退,应更换节温器芯;
2)阀门是否可正常关闭
常温下,将节温器芯对着光亮,检查阀门与阀座之间是否有间隙,如果可以看到通光的缝隙(即常开状态),应更换节温器芯。
图5.节温器的检查
4.4节温器的拆装和检查
1)查取收录机防盗码。
关闭点火开关,断开蓄电池地线。
2)排放冷却液,拆下空气软管。
3)转动张紧器,松开多楔皮带。
从发电机皮带轮上取下多楔皮带。
4)用工具固定住粘液风扇皮带轮,用内六角扳手拧下皮带轮。
取下风扇,向前放入风扇框架。
5)拆下起动机后部导线。
松开发电机上、下连接螺栓,取下发电机。
6)拆下进气歧管支柱。
7)如图8-166所示,从连接管上拆下冷却液软管,为此须松开卡箍,拧下螺栓,拆下连接管、O形环和节温器。
图6.拆卸节温器
1-螺栓(15N•m)2-连接管3-O形环4-节温器
4.5节温器常见故障
节温器这个小玩意的作用这么重要,那么,万一它出现了故障,会出现什么样的情况呢;由于节温器是一个纯机械的装置,根据它的结构我们能够判断,所谓的节温器故障也不外乎就是打不开或者不正常的经常打开。
那么,当节温器打不开的时候,金属片始终将进水管封闭,冷却液也就始终处于小循环的状态,这样一来,温度逐渐升高的冷却液无法进行热交换,水冷系统的作用也就没有得到本质的发挥,发动机转速的不断提高,冷却液的温度也开始迅速升高,当然,在冷却系统中会设置卸压阀来提高冷却液的沸点,但是,在节温器一直处于关闭状态的情况下,温度总会达到沸点进而沸腾的,所以,野开锅冶就成了理所当然的了。
那么如何判断呢,一般散热系统其它方面的问题,例如风扇不转尧亏水等问题,多数水温高是出现在堵车低速行驶时,而在车速比较快的时候水温都会正常。
而节温器如果打不开了,则完全不分高低速,因为此时散热器根本就不会工作,因此无论那种状态,水温都会迅速飙升。
因此如果我们发现车辆在高速行驶的时候水温也会偏高,就应该查一下节温器的故障了。
节温器故障还有另外一种情况就是节温器经常打开而无法关闭,出现这种情况的话,冷却液无论在任何时候都是在大循环状态下工作,如果是天气比较冷或者车停在外面长时间没有启动的话,一旦着车,发动机的工作环境温度就会由于冷却液时刻都在散热而无法启动,或者启动时间较长,在冬天车辆正常运转时,还会因为迎面吹来的冷风而更加难以升温,导致燃油混合物的雾化不良,油耗增高的不良反应。
那么怎么判断呢;更简单,当发动机高速行驶的时候,发动机水温会低于正常值,就说明节温器关闭方面有问题,如果水温低到冷水区,那么肯定是节温器坏了。
如果一时间找不到合适的配件,就拆除它,这样的做法就是没办法中的办法了,临时应急也不是不可以,但是长期不装节温器的话,对于发动机带来的危害,是非常大的。
虽然节温器是一套简单的机械装置,但是它的作用却不可小视,它的作用等同于发动机冷却系统的恒温空调,是保证发动机良好的工作温度的必经之路,也是惟一的一条路。
作为汽车运行中必须要经常对节温器进行检查,在出现故障之后也必须及时修理更换。
保障发动机的运行畅通无阻。
4.6拆除节温器错误观念
炎热的夏季,许多汽车都出现了发动机水温过高的故障。
为此,很多司机和维修工人就采取拆除节温器的方式以解燃眉之急。
等到冬季来临,为解决暖风问题,再重新安装节温器。
这种方法和现象非常普遍。
在全年大部分时间都处于高温的地区可以采用这种方法,其他地区尽量不要采用这种方法。
因为小循环的分流,只有一部分冷却液通过大循环通道。
显然拆除节温器在温度低时,冷却水也要经水箱散热器,这样势必造成发动机经常处于低温下工作。
会使发动机热状态不良,各机件磨损加剧,燃料消耗增加。
所以,用拆除节温器来降低水温的办法是非常错误的。
小结
通过对CATIA的课程设计,初步了解了该软件的主要功能并利用其功能进行绘图,如实体零件的建模、曲面建模、以及工程图的绘制等,使我对CATIA有了一个更深入的认识,草图设计是三维的基础,该功能模块嵌入到多个设计模块中,是CATIA的基础内容,从实体建模中了解了基于草图的特征建立、修饰特征、基于曲面的特征处理、特征变换操作、参照物、布尔运算、属性编辑、替换、实体约束、辅助工具等等,这次课程设计对我们以后走在工作岗位是一个锻炼,也是以后设计当中不可缺少的一个学习及应用过程,这次课程设计使我们真正做到了学以致用!
主要参考资料及资料索引
[1]尤春风等CATIA V5机械设计.清华大学出版社 2002
[2]盛选禹CATIA 三维机械设计实例.机械工业出版社 2003
[3]李学志CATIA实用教程.清华大学出版社 2004.2
[4]宁贵欣编著CATIA V5工业造型设计实例教程.清华大学出版社 2004.2
[5]盛选禹主编CATIA曲线和曲面功能详解.机械工业出版社 2004
[6]黄天泽 汽车车身结构与设计 机械工业出版社 2002
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