Механизмы и аппараты системы смазки

Классификация и устройство систем смазки

СИСТЕМА СМАЗКИ ДВИГАТЕЛЯ

Система смазки автомобильных и тракторных двигателей предназначена для уменьшения потерь на трение, возникающее между трущимися поверхностями их деталей, для охлаждения этих поверхностей и удаления с них продуктов износа. Смазка, кроме того, улучшает уплотнение поршневыми кольцами внутрицилиндрового пространства и предохраняет детали двигателя от коррозии.

Уменьшение трения и тем самым износа трущихся поверхностей деталей двигателя осуществляется путем непрерывной подачи к ним смазочных материалов, т. е. путем устранения сухого трения и обеспечения жидкостного и полужидкостного трения. Масло отводит от них значительную часть тепла трения и тепла горячих газов, передавая это тепло окружающей среде.

Системы смазки автомобильных и тракторных двигателей в зависимости от способа подачи масла к узлам трения можно разделить на три вида (рис. 4.1): 1) смазка разбрызгиванием, 2) смазка под давлением, 3) комбинированная система смазки.

Смазка разбрызгиванием применяется в старых конструкциях двигателей. Масло разбрызгивается ударяющимися по его поверхности выступами на крышках кривошипных головок шатунов. Образующиеся при этом брызги и масляный туман попадают на трущиеся поверхности или непосредственно, или через расположенные над этими поверхностями масляные каналы.

Из-за серьезных недостатков (повышенный расход и быстрое окисление масла, недостаточная надежность смазки ответственных узлов двигателя и др.) смазку разбрызгиванием в настоящее время применяют в редких случаях в пусковых двигателях.

В некоторых двухтактных мотоциклетных двигателях малой мощности смазка обеспечивается за счет масла, добавляемого в малых количествах к бензину (2–4%).

В автомобильных и тракторных двигателях применяют циркуляционную смазку под давлением, когда к поверхности трения масло подается из картера по каналам под давлением, создаваемым масляным насосом, после чего оно опять стекает в картер. Смазка под давлением обеспечивает подачу к трущимся поверхностям необходимого количества масла, а также надежную и интенсивную его циркуляцию.

Рис. 4.1. Классификация систем смазки

Рассмотренная система смазки относится к системам смазки с мокрым картером. Такое название эти системы получили потому, что резервуаром для основного количества масла является нижняя часть картера двигателя.

В некоторых форсированных автомобильных двигателях для обеспечения надежной смазки при любом положении двигателя, а также для борьбы с пенообразованием в картере применяют системы смазки с сухим картером. В этих системах стекающее в картер масло отсасывается из него специальными насосами в расположенный снаружи двигателя промежуточный масляный бак, где оно отстаивается от пены.

Из промежуточного бака масло подается насосом в нагнетающий маслопровод двигателя. Очистка масла от пены необходима для обеспечения нормальной работы двигателя, так как при поступлении в масляный насос пены подача масла последним уменьшается.

При комбинированной системе смазки, применяемой в подавляющем большинстве современных автомобильных и тракторных двигателей, используют как первый, так и второй способы подвода масла. Обычно под давлением, создаваемым масляным насосом, смазываются лишь наиболее ответственные трущиеся детали двигателя – подшипники коленчатого и распределительного валов. Во многих двигателях под давлением также смазываются распределительные шестерни, поршневые пальцы, толкатели и др. Остальные трущиеся детали смазывают разбрызгиванием и самотеком.

В большинстве современных автомобильных и тракторных двигателей подвергаются обильной смазке нижняя часть зеркала цилиндра и кулачки распределительного вала. Смазка осуществляется струями масла, вытекающими через направляющее отверстие в кривошипной головке шатуна при совпадении его с выходным отверстием в шатунной шейке.

Для увеличения срока службы масла и уменьшения износа трущихся деталей в большинстве двигателей устанавливают фильтры грубой и тонкой очистки масла. С этой же целью масло из картера двигателя забирается через плавающий маслоприемник из верхнего, наименее загрязненного тяжелыми примесями слоя.

В двигателях с напряженным режимом работы, главным образом двигателях грузовых автомобилей и тракторов, применяются радиаторы для охлаждения масла. Необходимое давление в нагнетающей магистрали поддерживается редукционными клапанами.

На рис. 4.2 показана схема комбинированной системы смазки двигателя. Эта система состоит из следующих узлов: неподвижного, маслоприемного фильтра 1, масляного насоса 2, маслопроводов, пластинчатого фильтра грубой очистки 3, центробежного фильтра тонкой очистки 4, редукционного и перепускного клапанов, маслоналивного патрубка и трубки для подачи масла в радиатор.

В двигателе, кроме подшипников коленчатого и распределительного валов, принудительно смазываются опоры промежуточного валика привода распределителя зажигания, масляного насоса, толкатели.

Втулки коромысел смазываются пульсирующим потоком масла. К остальным трущимся деталям масло поступает самотеком и при разбрызгивании.

Рис. 4.2. Комбинированная система смазки двигателя

Масло фильтруется в фильтрах грубой 3 и тонкой очистки 4, а также установленным на маслоприемнике 1 сетчатым фильтром. Пластинчатый фильтр грубой очистки включен в масляную магистраль последовательно. Для пропуска масла мимо фильтра грубой очистки (в случае его загрязнения, а также при пуске холодного двигателя, когда сопротивление фильтра велико) в корпусе фильтра установлен перепускной шариковый клапан. Для современных автомобильных карбюраторных двигателей рассмотренная система смазки является типичной.

В систему смазки дизелей и многих карбюраторных двигателей грузовых автомобилей включают масляные радиаторы. В дизелях предусматривают также приспособления для охлаждения струями масла наиболее нагретых трущихся деталей двигателя.

В большинстве современных автомобильных и тракторных двигателей применяют масляные насосы шестеренчатого типа. Коловратные и плунжерные масляные насосы встречаются в этих двигателях в очень редких случаях. Шестеренчатый масляный насос (рис. 4.3) представляет собой две расположенные в его корпусе спаренные шестерни, одна из которых является ведущей, а другая – ведомой. Ведущая шестерня насажена на приводном валике; ведомая свободно вращается на оси. Обе шестерни устанавливают в корпусе насоса с небольшими радиальными и торцевыми зазорами. Во время работы вращающиеся в разные стороны шестерни захватывают масло из полости впуска и переносят его во впадинах между зубьями в полость нагнетания. Из полости нагнетания масло поступает в маслопровод.

Рис. 4.3. Шестеренчатый масляный насос

Для обеспечения в системе смазки необходимого давления установлен редукционный клапан. Этот клапан перепускает масло из нагнетающей полости масляного насоса во всасывающую полость.

Масляные насосы в зависимости от типа двигателя устанавливают внутри или снаружи картера. При установке внутри картера масляный насос располагают выше или ниже уровня картерного масла. При креплении масляного насоса снаружи картера шестерни находятся выше уровня масла. В этом случае масляный насос засасывает из картера масло при помощи маслозаборной трубки.

Для обеспечения надежности работы во многих автомобильных и тракторных двигателях устанавливают двухсекционные масляные насосы. Первая секция предназначена для подачи масла в систему смазки двигателя и в центробежный фильтр тонкой очистки, вторая – для подачи масла в масляный радиатор.

Во время работы двигателя качество залитого в картер масла постепенно ухудшается. Масло насыщается влагой, разжижается топливом, загрязняется продуктами его химического разложения (кислотами, смолами, асфальтенами и пр.), металлическими частицами – продуктом износа трущихся деталей двигателя, частицами нагара, засасываемой в двигатель пылью и т. д.

Для уменьшения вредного действия механических примесей и продуктов окисления масла последнее во время работы двигателя должно непрерывно очищаться. Очистка (фильтрация) масла производится при помощи фильтров. Подаваемое насосом масло пропускается через фильтры грубой и тонкой очистки.

Фильтры грубой очистки предназначены для очистки масла от крупных механических частиц.

В настоящее время наибольшее распространение получили щелевые фильтры грубой очистки. Эти фильтры включают в систему смазки последовательно, так как они обладают сравнительно небольшим сопротивлением.

При сильном загрязнении фильтрующего элемента или при пуске холодного двигателя масло поступает из канала в масляную магистраль через перепускной клапан, т. е. минуя фильтр грубой очистки.

Кроме щелевых фильтров грубой очистки пластинчатого типа, применяют также щелевые фильтры проволочного и ленточного типов. В этих фильтрах щели для прохода масла образуются между витками проволоки или специального профиля ленты, навиваемыми на гофрированные каркасы.

Более тщательную очистку масла от механических примесей и продуктов разложения проводят в автомобильных и тракторных двигателях с помощью фильтров тонкой очистки. В качестве фильтрующих элементов в этих фильтрах применяют хлопчатобумажные концы (очесы), войлок, бумагу, минеральную шерсть, асбест, фильтрующую прессованную массу и т. д.

В бензиновых двигателях в настоящее время большое распространение получили фильтры тонкой очистки типа АСФО (автомобильный суперфильтр-отстойник). Фильтрующий элемент такого фильтра состоит из большого количества картонных дисков и прокладок, собранных между двумя штампованными крышками. К этим крышкам прикреплены чашки с установленными в них уплотнительными кольцами. Набор дисков и прокладок стягивается соединительными планками.

В настоящее время большее распространение получает центробежная очистка масла в центрифугах. Центрифуги включают в систему смазки или параллельно главной масляной магистрали (неполнопоточные), или последовательно (полнопоточные).

Через неполнопоточную центрифугу проходит только часть подаваемого насосом масла. Неполнопоточная центрифуга (рис. 4.4) сос- тоит из неподвижного цилиндрического корпуса и вращающегося фильтрующего элемента – ротора 3, установленного на оси 2.

Масло поступает в ротор 3 под давлением от масляного насоса по трубке 1. Отсюда масло через трубки ротора 4 вытекает с большой скоростью через расположенные в нижней части ротора жиклеры 5. Реакции струй масла при подаче его под давлением обеспечивают вращение ротора со скоростью 10000–20000 об./мин. Находящиеся в масле примеси отбрасываются на боковые стенки ротора и оседают на них. По мере загрязнения центрифугу чистят. Очищенное масло вытекает в картер двигателя. При параллельном включении центрифуги в систему смазки двигателя очистку проходит 10–20% подаваемого насосом масла.

В полнопоточной центрифуге (рис. 4.5) масло от насоса подается по каналу 1 в ротор 3. Из ротора часть масла (10–20%) вытекает из жиклеров 2, обеспечивая вращение ротора и очистку масла. Остальное количество масла (80–90%) из ротора центрифуги по каналу 4 подается в масляную магистраль. При последовательном включении центрифуги все подаваемое насосом масло проходит через ротор и как крупные, так и мелкие механические частицы задерживаются в центрифуге, вследствие чего уменьшается износ трущихся поверхностей деталей двигателя.

Центрифуги обеспечивают весьма качественную очистку масла от тяжелых и твердых частиц, а также интенсивно удерживают влагу, что снижает коррозионный износ деталей двигателя.

Рис. 4.4. Схема неполнопоточной центрифуги:

1 – путь грязного масла;

2 – путь масла после тонкой очистки

Во многих автомобильных и тракторных двигателях для обеспечения желаемой температуры масла применяют масляные радиаторы. В зависимости от способа отвода тепла масляные радиаторы делят на два типа: 1) радиаторы с воздушным охлаждением (воздушно-масляные) и 2) радиаторы с водяным охлаждением (водомасляные).

Воздушно-масляные радиаторы устанавливают обычно перед радиаторами водяного охлаждения. Масло в этих радиаторах охлаждается потоком воздуха.

Водомасляные радиаторы располагают в системе охлаждения, что обеспечивает постоянство температуры масла во время работы двигателя и быстрый подогрев его при пуске холодного двигателя. Водомасляный радиатор двигателя представлен на рис. 4.6.

Рис. 4.5. Схема полнопоточной центрифуги:

1 – путь грязного масла;

2 – путь масла после тонкой очистки

Масло проходит по трубкам радиатора, которые омываются охлаждающей жидкостью. В системах смазки с водомасляными радиаторами устанавливают термостат. Термостат перекрывает подачу масла в радиатор, пока температура масла не достигнет 90–100 ° С (рис. 4.6а). Затем он открывается, и масло начинает поступать в радиатор, где происходит его охлаждение (рис. 4.6б). Это обеспечивает быстрый прогрев масла при пуске холодного двигателя.

Во время работы двигателя качество масла ухудшается. Масло разжижается прорывающимися в картер двигателя и конденсирующимися здесь парами топлива, насыщается влагой из воздуха и влагой, получающейся при конденсации содержащихся в выхлопных газах водяных паров, а также различными другими примесями. Особенно вредно насыщение масла серной и сернистой кислотами, вызывающими сильную коррозию деталей двигателя. Эти кислоты образуются в картере при растворении в воде сернистого газа.

а б

Рис. 4.6. Схема работы водомасляного радиатора

Сернистый газ является продуктом сгорания имеющейся в бензине в виде примеси серы. Для удаления из картера прорывающихся паров бензина, выхлопных газов и пыли и тем самым повышения срока службы двигателя в современных автомобильных и тракторных двигателях применяют вентиляцию картера. Вентиляция картера может осуществляться тремя путями: 1) отсосом газов из картера в атмосферу, 2) отсосом в систему питания двигателя, 3) подачей воздуха под давлением.

Дата добавления: 2014-01-04