Система смазки. Система смазки двигателя должна обеспечивать бесперебойную подачу масла к трущимся поверхностям с целью снижения потерь мощности на трение

1) Назначение:

Система смазки двигателя должна обеспечивать бесперебойную подачу масла к трущимся поверхностям с целью снижения потерь мощности на трение, уменьшая износ деталей, защиты их от коррозии, отвода тепла и продуктов износа от трущихся поверхностей.

Система смазки должна обеспечивать:

1. Подачу масла к трущимся поверхностям;

2. Удаление частиц износа;

3. Очистку масла;

4. Охлаждение масла;

5. Охлаждение горячих деталей двигателя вместе с системой охлаждения.

2) Типы и виды систем смазки

а) Смазочная система с разбрызгиванием масла применяются в простейших двигателях, имеющих, как правило, в качестве подшипников коленчатого вала и распределительного валов подшипники качения. В этом случае смазочное масло заливается в картер двигателя до уровня, при котором специальный выступ-черпак на шатуне или крышке шатунного подшипника погружается в масло при нахождении поршня вблизи НМТ.

Образующиеся при этом мелкие брызги масла (масляный туман) разносятся картерными газами по всему объему картера и, оседая на рабочих поверхностях цилиндров, подшипников качения, поршневых пальцев и толкателей ГРМ, смазывают их; стекая с них, масло уносит теплоту. В таких двигателях коромысла клапанного механизма, регуляторы частоты вращения и другие агрегаты смазываются из отдельных масленок консистентным смазочным материалом или жидким маслом, заливаемым в соответствующие полости.

Если в двигателе используются в качестве шатунных подшипники скольжения, то в крышке около черпака и вкладыше подшипника сверлят отверстие, через которое при ударе черпака о поверхность масла последнее нагнетается в подшипник.

Иногда двигатели снабжают простейшим шестеренным насосом, подающим масло в специальные лотки под шатунами. Это уменьшает затраты энергии на излишний барботаж масла при высоком уровне сразу после заливки и повышает надежность двигателя, так как интенсивность смазывания не зависит от запаса масла в картере.

В карбюраторных двухтактных двигателях с кривошипно-камерной схемой газообмена масло добавляют в топливо в пропорции 1:40 – 1:50; при заполнении картера топливовоздушной смесью масляный туман осаждается на трущихся поверхностях и смазывает их.

б) Принудительную смазочную систему применяют в форсированных двигателях, в которых для устранения перегрева трущихся поверхностей и масла с помощью специальных насосов создается его интенсивная циркуляция не только через подшипники поршневого пальца, распределительного вала, валов передач, охладители и фильтры. Кроме тог, масло подается в поршни для их охлаждения, к приводам агрегатов, в устройства для управления двигателем и его агрегатами.

Помимо отвода масла, для охлаждения поршней через шатун с помощью телескопических или шарнирных механизмов осуществляется также орошение внутренней поверхности днища поршней из форсунок (рис. 1), смонтированных в картере двигателя с помощью корпуса 2 шарикового клапана 4 и винта 3. По достижении в главной масляной магистрали 5 определенного давления шарик клапана отжимается и масло начинает поступать в форсунку 1.

В зависимости от места хранения запаса масла, необходимого для циркуляции, принудительные смазочные системы делят на системы с мокрым картером, в которых запас масла хранится в поддоне картера или раме двигателя, и на системы с сухим картером, в которых запас масла находится в циркуляционных баках или цистернах, а поддон картера или рама двигателя являются только сборниками масла, стекающего со смазываемых поверхностей или из полостей охлаждаемых поршней, серводвигателей, передач или агрегатов.

Схема смазочной системы с мокрым картером дизеля показана на рис 2. Через сетчатый маслозаборник 2 масло из поддона 1 блок-картера засасывается нагнетательной секцией 6 шестеренного насоса, приводимого в движение через зубчатую передачу от коленчатого вала, и подается по каналам в передней стенке блок-картера к полнопоточному фильтру 8 грубой очистки и к подшипнику промежуточного зубчатого колеса привода масляного насоса.

Из фильтра 8 масло поступает в главную магистраль 11, просверленную в левой боковой стенке блок-картера. Часть масла после фильтра 8 поступает в центробежный фильтр 9 тонкой очистки, из которого стекает в поддон. Из главной магистрали масло по каналам в поперечных стенках блок-картера подается к коренным подшипникам коленчатого вала и подшипникам распределительного вала. Из коренных подшипников масло по каналам в коренных шейках и щеках коленчатого вала поступает в полости шатунных шеек, где при вращении вала тяжелые примеси оседают на поверхностях полостей.

Из переднего подшипника распределительного вала масло поступает в трубчатую ось качающихся толкателей клапанного механизма, затем через отверстия – в подшипники толкателей и далее через отверстия в толкателях и сферических опорах по полным штангам коромысел подводится в подшипники последних.

Подшипники ротора турбокомпрессора смазываются маслом, подаваемым из главной масляной магистрали по наружной трубке через отдельный фильтр тонкой очистки, закрепленный на фланце правого впускного трубопровода. Топливный насос смазывается маслом, из картера, а подшипники водяного насоса – консистентным смазочным материалом, периодически вводимым через пресс-масленку. Все остальные трущиеся поверхности смазываются масляным туманом, образующимся при ударе вытекающего из подшипников масла о поверхности коленчатого вала, шатунов и других деталей.

Смазочная система с сухим картером используется в двигателях, меняющих во время работы свое положение относительно горизонта, вследствие чего возможно обнажение маслозаборника и нарушение подачи масла насосом, увеличение выбора масла через сальники и маслозаливные горловины. В высокофорсированных двигателях применение системы с сухим картером объясняется также тем, что масло меньше времени соприкасается с картерными газами и нагретыми деталями, меньше вспенивается, медленнее окисляется и насыщается водой и топливом, что способствует сохранению свойств масла, сокращению расхода и увеличению сроков между сменами масла. На рис. 3 видны дополнительные устройства смазочной системы с сухим картером, которых нет в системе с мокрым картером. Поддон картера или рама имеют по концам углубления, из которых масло откачивается двумя секциями 3 насоса с помощью двух маслозаборников 2 в наружный циркуляционный бак 14 через охладитель 10 по общему нагнетательному трубопроводу, что предотвращает засасывание пены одной из секций.из циркуляционного бака в главную магистраль 8 двигателя масло подается с помощью нагнетательной секции 5 масляного насоса через полнопоточный фильтр 6.

Рис.3

в) Комбинированные смазочные системы позволяют упростить конструкцию двигателя, так как часть трущихся поверхностей смазывается разбрызгиваемым маслом, а под давлением оно подводится только к наиболее напряженным узлам трения, главным образом к подшипникам коленчатого и распределительного валов.

3) Система смазки состоит из:

поддона картера,

масляного насоса с маслоприемником,

масляного фильтра,

каналов для подачи масла под давлением, просверленных в блоке цилиндров, головке блока и в других деталях двигателя.

Рис. 4. Схема системы смазки двигателя

1 - канал подачи масла к газораспределительному механизму; 2 - главная масляная магистраль; 3 - канал подачи масла к подшипникам коленчатого вала; 4 - картер двигателя; 5 - фильтрующий элемент; 6 - корпус масляного фильтра; 7 - масляный насос; 8 - маслоприемник с сетчатым фильтром; 9 - поддон картера; 10 - пробка для слива масла.

Поддон картера является резервуаром для хранения масла. Когда масло заливается через маслозаливную горловину, оно проходит по пустотам внутри двигателя и опускается в поддон картера. Уровень, имеющегося в поддоне масла, можно измерить масляным щупом через отверстие в картере двигателя.

Масляный насос под давлением подает масло (через фильтр и каналы) к трущимся деталям кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов. Насос состоит из двух шестерен и приводится в действие от коленчатого вала двигателя. При вращении шестеренок, зубья захватывают масло и нагнетают его в главную масляную магистраль.

Рис. 5. Схемы шестеренных насосов системы смазки:

а - с внешним зацеплением; б - с внутренним зацеплением;

1 - разгрузочная канавка; 2 - полость нагнетания; 3 - полость всасывания

Производительность масляного насоса и создаваемое давление в значительной мере зависит от вязкости масла и частоты вращения вала двигателя, которая изменяется в широких пределах. Кроме того, в процессе эксплуатации сопряженные детали двигателя изнашиваются, что приводит к увеличению зазоров между ними и к повышению количества прокачиваемого масла. Чтобы обеспечить бесперебойную подачу масла ко всем трущимся деталям при неблагоприятном сочетании указанных факторов, расчетную производительность масляного насоса увеличивают, а для поддержания требуемого давления в магистрали вводят регулятор, называемый редукционным клапаном.

Устройство масляного насоса судового реверсивного дизеля показано на рис. 6. В корпусе 4 насоса расположены откачивающая 10 и нагнетательная 11 секции, нижние зубчатые колеса которых приводятся в движение зубчатым колесом 9. В клапанных коробках 2 и 5 смонтированы по четыре нагнетательных 1 и 3 и всасывающих 6 и 8 клапана. При указанном стрелками направлении вращения зубчатых колес секция 10 откачивает масло из картера дизеля через нижний клапан 8 и нагнетает его через верхний клапан 3 в масляную цистерну. Секция 11 при этом нагнетает масло из цистерны через нижний всасывающий и верхний нагнетательный клапаны в дизель. При обратном направлении вращения зубчатых колес в случае реверсирования двигателя откачивающая и нагнетательная секции засасывают масло из дизеля и цистерны через верхние всасывающие клапаны и нагнетают его через нижние нагнетательные клапаны в цистерну и дизель.

Редукционный клапан служит для ограничения давления в системе масляных каналов двигателя. При избыточном давлении пружина сжимается, и часть масла поступает обратно.

Рис. 7. Плунжерный редукционный клапан:

1 - корпус; 2 - плунжер; 3 - пружина.

В автомобильных двигателях применяются конические, сферические, пластинчатые и цилиндрические редукционные клапаны. На рис. 7 показан цилиндрический клапан, который состоит из плунжера 2 и пружины 3, установленных в корпусе 1 с отверстиями. В случае повышения давления в магистрали плунжер 2, сжимая пружину 3, перемещается и обеспечивает перепуск части масла в поддон или во всасывающую полость насоса. Требуемая характеристика клапана достигается соответствующим подбором пружины.

Редукционные клапаны могут устанавливаться в корпусе насоса на входе в главную масляную магистраль или в конце масляной магистрали. Установка редукционного клапана в корпусе насоса исключает возможность резкого повышения давления на входе в магистраль. Однако в этом случае давление в конце магистрали, под которым смазываются подшипники, может значительно колебаться при изменении гидравлического сопротивления системы и расхода масла. В связи с этим в некоторых системах устанавливают два редукционных клапана - в начале и в конце магистрали. Кроме редукционных в системах смазки могут устанавливаться нагнетательные, впускные, обратные и перепускные клапаны.

Предохранительные и перепускные клапана устанавливают параллельно полнопоточным фильтрам и охладителям. Они регулируются на давление соответственно 0,2…0,25 и 0,08…0,15 МПа. Назначение этих клапанов – обеспечить доступ хотя бы неочищенного масла в главную магистраль и неохлажденного масла в поддон или циркуляционный бак, минуя фильтры и охладители в случае их засорения или чрезмерной вязкости масла при пуске двигателя.

Сливные клапаны, соединенные с главной масляной магистралью, поддерживают в ней постоянное давление 0,4…1,0 МПа, вследствие чего масло подводится к трущимся поверхностям в необходимом количестве; при избыточном давлении лишнее масло через сливной клапан отводится в картер. Кроме того, сливные клапаны являются сигнализаторами состояния сопряженных трущихся пар: по мере изнашивания зазоры увеличиваются, через сливной клапан сливается все меньше масла, затем слив прекращается, и давление в главной масляной магистрали начинает падать, так как расход масла через зазоры превышает подачу его насосом. При достижении в главной масляной магистрали минимально допустимого давления двигатель следует ремонтировать.

Масляный фильтр (рис. 8) служит для очистки проходящего через него масла от механических примесей. Он устанавливается сразу же после насоса и пропускает через себя все масло, которое поступает в масляную магистраль. Чаще всего фильтр имеет неразборную конструкцию и подлежит замене одновременно с плановой сменой масла в двигателе.

рис. 8

1) Перепускной клапан;

2) Фильтрующий элемент с горизонтальным тиснением;

3) Фильтрующий элемент с вертикальным гофрированием;

4) Антидренажный клапан;

5) Прокладка;

Корпус

Корпус такого фильтра изготавливается из листовой стали методом глубокой вытяжки, и соединяется с крышкой с помощью завальцовки. Преимущества такого устройства - высокое сопротивление механическому повреждению в течении его эксплуатации и крайняя простота замены. Для защиты фильтра от воздействия паров бензина, охлаждающей жидкости, соляного тумана, влаги и т.д. корпус чаще всего покрывают обычной эмалью, которая не отличается высокой долговечностью. К крышке методом точечной сварки присоединен усилитель, основное назначение которого обеспечивать достаточную прочность фильтра и соединения с двигателем.

Большое внимание уделяется герметичности фильтра при повышенном давлении, поэтому между крышкой и усилителем фильтра предусмотрено резиновое уплотнительное кольцо, которое, в отличии от часто применяемого в дешевых фильтрах пластизоля, не вымывается горячим маслом.