Для непрерывной циркуляции масла в смазочной системе и поддержания в ней необходимого давления используют масляные насосы (как правило, шестеренного типа). Они приводятся в действие от зубчатого колеса, соединенного с зубчатым колесом коленчатого или распределительного вала.
Схема действия насоса показана на рисунке 3, а. В корпусе 7 насоса расположены ведущее 3 и ведомое 4 зубчатые колеса. При их вращении масло
засасывается через канал 2 в полость насоса, заполняет впадины между зубьями и выдавливается ими в нагнетательный канал 5. Такой насос называют односекционным. Предохранительный клапан 6 обеспечивает слив масла в поддон 8 картера при давлении в канале 5, превышающем усилие пружины
клапана.
Давление масла, создаваемое насосом, зависит от его вязкости, сопротивления его прохождению, частоты вращения коленчатого вала двигателя и износа деталей насоса.
Двухсекционный насос (рисунок 3, 6) установлен в двигателе ЗМЗ-53-11 снаружи блок-картера. Он приводится в действие от распределительного вала парой зубчатых колес со спиральными зубья ми через валик, нижний конец которого входит в шестигранное отверстие валика 2 (рисунок 3, в) насоса.
Рисунок 3 - Схема работы и устройство масляного насоса:
а- схема работы односекционного масляного насоса: 1- маслозаборник;
2- всасывающий канал; 3- ведущее зубчатое колесо; 4 -ведомое зубчатое колесо; 5 -нагнетательный канал, 6- предохранительный клапан; 7- корпус насоса; 8- поддон картера; 9- магнит пробки; 10- сливная пробка;
б -двухсекционный масляный насос двигателя ЗМЗ-53-11 в сборе;
в-детали двухсекционного масляного насоса: 1, 8- ведущие зубчатые колеса;
2- валик; 3 -корпус основной секции; 4, 14- оси; 5, 15- ведомые зубчатые колеса; 6, 11 -прокладки; 7 -пластина; 9- корпус дополнительной секции; 10- пробка; 12- пружина; 13- плунжер
Таблица 1 - Основные параметры шестеренных насосов смазочной системы двигателей
Корпуса 3 и 9 изготовлены из алюминиевого сплава и разделены чугунной пластиной 2. Ведущее зубчатое колесо 1 основной секции закреплено на валике 2 штифтом, а ведущее зубчатое колесо 8 дополнительной секции-шпонкой. Ведомое зубчатое колесо 5 основной секции свободно вращается на оси 4, а ведомое зубчатое колесо 15 дополнительной секции -на оси 14. Обе оси запрессованы в корпуса 3 и 9. В корпусе 9 размещен предохранительный клапан, состоящий из плунжера 13, пружины 12и пробки 10 с прокладкой 11.
На двигателях ЗИЛ-508, ЯМЗ-240БМ и КамАЗ-740 устанавливают двухсекционные насосы, конструкция которых мало отличается от рассмотренной.
В таблице 1 представлены основные параметры шестеренных насосов
смазочной системы двигателей сельскохозяйственных тракторов и автомобилей.
На двигателях СМД-66 устанавливают односекционный масляный насос, в корпусе которого просверлен жиклер диаметром 3,8 мм для подачи масла на
охлаждение в радиатор.
При пуске двигателя СМД-66 масло к точкам смазывания принудительно
подается односекционным шестеренным насосом предпусковой прокачки,
приводимым в действие пусковым двигателем. Насос засасывает масло из
поддона картера и по маслопроводу, а затем через запорный клапан нагнетаетего в главную масляную магистраль.
Рисунок 4 - Масляный фильтр:
1 -пробка сливного отверстия; 2- стержень; 3 -корпус; 4- пробка; 5 -перепускной клапан; 6- уплотнительная прокладка; 7- колпачковая гайка; 8- крышка;
9- фильтрующий элемент; 10- датчик аварийного давления масла
После 1...2 мин работы пускового двигателя в режиме прогрева давление в
смазочной системе двигателя устанавливается в пределах 0,05...0,10 МПа.
Когда двигатель запущен, масляный насос предпусковой прокачки масла
автоматически отключается от смазочной системы дизеля запорным клапаном.
В двигателе ЯМЗ-24ОБМ для заполнения маслом его смазочной системы
перед пуском установлен маслозакачивающий односекционный шестеренный насос с электрическим приводом.
По мере работы двигателя в масле постепенно накапливаются микрокапля несгоревшего топлива, частицы пыли, продукты изнашивания деталей двигателя и окисления масла (нагар,смолистые вещества). Работа двигателя
на загрязненном масле увеличивает изнашивание его деталей.
Наиболее эффективное средство уменьшения загрязнения масел в двигателях - фильтрация и центрифугирование. С помощью фильтров можно
удалить из масла не только сравнительно крупные частицы металлов и различных механических примесей, но и значительную часть мельчайших частиц, находящихся в масле во взвешенном состоянии.
На двигателях ЗМЗ-4025.10 устанавливают полнопоточный фильтр для очистки масла с картонным сменным фильтрующим элементом. Через
фильтр проходит все масло, нагнетаемое насосом в систему.
Фильтр состоит из корпуса 3 (рисунок 4), крышки 8, центрального
стержня 2 с перепускным клапаном 5 и фильтрующим элементом 9. Центральный стержень ввернут на тугой резьбе вкорпус. Верхний конец стержня имеет резьбу для гайки крепления крышки фильтра. Снизу в корпус ввернута пробка 1 для слива отстоявшихся загрязнений.
В верхней части корпуса фильтра имеются бобышки для ввертывания
датчика указателя давления масла и для присоединения трубки подвода масла к фильтру. Ниппели трубки уплотнены медной и фибровой прокладками. В бобышку в нижней части корпуса ввернут датчик 10 аварийного давления масла.
Крышку фильтра крепят глухой гайкой 2 навертываемой на выступающий из крышки резьбовой конец центрального стержня. В проточке крышки размещена резиновая уплотнительная прокладка. Гайку крышки уплотняют медной прокладкой.
Центральный стержень фильтра полый. В верхней его части расположен
перепускной клапан. В стержне просверлено пять рядов отверстий для прохода масла; верхний ряд расположен над клапаном и над фильтрующим элементом. При нормальном состоянии элемента его сопротивление невелико - около 10...20 кПа (0,1...0,2 кгс/см2) и все масло проходит через него, как показано на схеме условными стрелками. Из фильтрующего элемента очищенное масло проходит через отверстия внутрь стержня и далее в смазочную систему. При засорении элемента его сопротивление увеличивается, и при давлении 70...
90 кПа (0,7...0,9кгс/см2) перепускной клапан 5 открывается и масло поступает в систему, минуя фильтрующий элемент.
Торцы фильтрующего элемента в корпусе уплотнены прокладками 6 из
маслостойкой резины, плотно охватывающими центральный стержень. Дополнительное уплотнение по торцам обеспечивается пружиной и опорной шайбой, прижимающими элемент к торцу бобышки крышки. В рассмотренном фильтре применены фильтрующие элементы НАМИ-ВГ- 10, РЕГОТМАС-412-1-05 и РЕГОТМАС-412-1-06.
Фильтр аналогичной конструкции установлен на двигателе СМД-66 для
очистки масла, поступающего в турбокомпрессор. На большинстве современных двигателей (ЗИЛ-508.10 и др.) в качестве фильтра применяют полнопоточную реактивную центрифугу, а на дизелях Д-245, КамАЗ-740 - полнопоточную центрифугу с бессопловым гидравлическим приводом.
В реактивных центрифугах масло очищается под действием центробежных сил, возникающих при вращении ротора.
Основная часть центрифуги - ротор, установленный в корпусе 1
(рисунок 5, а). Ротор состоит из остова 7 и крышки 6, отлитых из алюминиевого сплава. Обе детали соединены гайкой 9, а их герметичность в нижней части обеспечивается резиновым кольцом 14. Ротор в сборе надет на ось 8, ввернутую в корпус 1. Внутри оси 8 сделан ступенчатый канал для подвода масла внутрь ротора и установлена маслоотводящая трубка 13.
В бобышки остова ротора 7 ввернуты две форсунки 2, в каждой из которых выполнен небольшой по диаметру калиброванный канал (сопло). Сверху ротор закрыт колпаком 5, прижатым гайкой 11 к корпусу 1.
Под давлением 0,6...0,7 МПа масло поступает по каналу в оси 8 внутрь ротора центрифуги. Заполнив ротор, часть масла проходит через форсунки 2
и выбрасывается из их отверстий. Возникающие при этом реактивные силы
вращают ротор с частотой около 6000 мин-1. Под действием центробежных сил взвешенные в масле частицы, плотность которых больше плотности масла, осаждаются на внутренних стенках вращающегося ротора. Маслоотражатель 15 и насадка 4 препятствуют смыву отложений со стенок крышки ротора струей входящего масла.
Масло, вытекающее из форсунок, сливается в поддон картера, а очищен-
ное по трубке 13 движется в главную магистраль.
При регламентируемом давлении масла осевая сила, возникающая в роторе, действует вверх, приподнимая ротор и уменьшая этим потери на трение в опорах. Осевое перемещение ротора ограничивает упорная шайба 10, закрепленная на оси 8 гайкой 12.
В корпусе центрифуги размещен предохранительный (перепускной)
клапан 16, который при пуске холодного дизеля направляет поток масла в
главную магистраль мимо центрифуги.
Центрифуга с бессопловым гидравлическим приводом устроена и работает следующим образом. В корпус 1 (рисунок 5, б) ввернута ось 4, на которой вращается ротор, состоящий из остова 9, нижней 23 и верхней 10 крышек. Последняя прикреплена к остову ротора гайкой 16 и уплотнена резиновым кольцом 20. Шайбой 15 и гайкой 14, установленными на верхнем резьбовом конце оси 4, ограничено осевое смещение ротора, которое не должно превышать 1,5 мм. Ротор сверху закрыт колпаком 11, закрепленным гайкой 13.
Внутри оси 4 установлена маслоотводящая трубка 3.
От насоса масло по каналу 2, а затем по кольцевому каналу и выходным отверстиям 7 в оси 4 проходит в насадку 5, прикрепленную к оси винтом 8 Через щели 27 в насадке 5 масло под давлением, создаваемым насосом, выбрасывается в тангенциальном направлении, приобретая вращательное движение, и через отверстие 6 в остове 9 попадает внутрь ротора. Воздействие
масла на стенки отверстия 6 и самого остова увлекает во вращение ротор.
Рисунок 5 - Полнопоточные центрифуги:
а –реактивная центрифуга дизеля типа ЯМЗ: 1 -корпус; 2 -форсунка; 3 -сетка маслоотра›кателя; 4 -насадка; 5- колпак; 6-крышка ротора; 7- остов ротора;
8- ось ротора; 9- гайка ротора; 10- упорная шайба; 11, 12- гайки;
13- маслоотводящая трубка; 14- резиновое кольцо; 15- маслоотра›катель; 16- перепускной клапан;
б-центрифуга с бессопловым гидравлическим приводом дизелей Д-245: 1 - корпус; 2-подводящий канал; 3 -маслоотводящая трубка; 4- ось ротора; 5- насадка; 6- выходные отверстия в остове; 7- выходные отверстия в оси ротора; 8- стопорный винт; 9- остов; 10- верхняя крышка ротора; 11 -колпак; 12- прокладка; 13, 14- гайки; 15 -шайба; 16- специальная гайка; 17- тангенциальные отверстия; 18- радиальные отверстия в оси ротора; 19- стакан; 20- резиновое кольцо;21 -винт; 22 -уплотнительная прокладка; 23 –нижняя крышка; 24- сливной клапан; 25, 26- предохранительные клапаны; 27- щель в насадке
Стакан 19 остова 9 направляет масло вверх, и оно проходит сквозь сетку.
Содержащиеся в нем продукты окисления масла и изнашивания деталей под действием центробежных сил осаждаются на внутренней стенке верхней крышки 10.
Очищенное масло с большой скоростью через тангенциальные отверстия
17 в верхней части остова 9поступает в его внутреннюю проточку и далее через
радиальные отверстия 18 в полую ось 4, а по маслоотводящей трубке 3 в главную магистраль. Струи масла, проходящие через отверстие 12 создают реактивный момент, который увеличивает частоту вращения ротора.
Предохранительный клапан 26 поддерживает перед ротором давление
0,65...0,7 МПа. При большем давлении масло сливается через клапан в поддон
картера. Сливной клапан 24 отрегулирован на давление 0,25...0,З МПа и
поддерживает необходимое давление в главной магистрали. Предохранительный (нерегулируемый) клапан 25 служит для перепуска холодного масла в магистраль мимо масляного радиатора. Усилие пружины клапана меньше силы действующего на него потока холодного масла, поэтому клапан открывается и масло поступает в магистраль.
В двигателях ЯМЗ-240БМ и КамАЗ-740.10 масло фильтруется через полнопоточный фильтр со сменным бумажным фильтрующи элементом, а центрифуга включена в смазочную систему параллельно масляному насосу.
Масляные радиаторы. Масляный охладитель (радиатор) применяют для
поддержания температуры масла в необходимых пределах при работе двигателя с большой нагрузкой и при высокой температуре окружающего воздуха. Его обычно располагают впереди радиатора системы охлаждения. Масло в нем охлаждается встречным потоком воздуха. Водитель включает и выключает масляный радиатор краном-переключателем либо радиатор включается
автоматически с помощью специального клапана.
Масляные радиаторы трубчато-пластинчатой конструкции состоят из двух бачков-маслосборников 4, 6 (рисунок 6) и соединяющих их трубок 1 охлаждения с пластинами. Полости бачков разделены поперечными перегородками 3 на две-три изолированные одна от другой части. Это позволяет увеличить путь, а следовательно, и время прохождения масла через радиатор, что способствует лучшему его охлаждению. В масляных радиаторах масло охлаждается на 10...25 °С.
Трубчатые радиаторы в зависимости от числа рядов трубок делят на однорядные (в автомобилях ЗИЛ-4314, ГАЗ-53А) и двухрядные (автомобили КамАЗ, тракторы Т-150, Т-150К, МТЗ-100, МТЗ-102, ДТ-175С и др.). У масляного радиатора двигателя ЗМЗ-53-11 вместо стальных применены латунные трубки, к которым припаяны охлаждающие пластины.
Контрольные устройства и приборы смазочной системы. Для контроля за состоянием (температурой, давлением, степенью загрязненности) и количеством масла, а также за состоянием механизмов и агрегатов (масляных фильтров и радиаторов) смазочной системы используют механические или электрические контрольные устройства. В основном эти устройства работают в автоматическом режиме.
Работу смазочной системы контролируют с помощью следующих устройств и приборов: уровень масла в картере -масломерной линейкой, находящейся в трубке поддона; давление масла -электрическим или механическим (мембранным) указателем давления, а также с помощью специальной сигнальной лампы или электрического датчика давления. Указатель давления (манометр) и контрольная лампа аварийного давления масла расположены на щитке приборов.
В смазочных системах двигателей используют также автоматически работающие клапаны, поддерживающие в необходимых пределах давление масла при изменении его свойств, загрязнении или неисправностях агрегатов системы. К таким клапанам относятся: редукционные, предохранительные, перепускные и сливные.
Рисунок 6 - Масляный радиатор:
1 -трубки; 2 -болт; 3 -перегородки; 4 -верхний бачок; 5- подводящий маслопровод; 6- нижний бачок; 7- отводящий маслопровод; 8 – угольник
Редукционный клапан служит для поддержания постоянного давления в
определенной магистрали смазочной системы (главная масляная, фильтр
центробежной очистки масла и др.). Для этой цели чаще всего используют
редукционные клапаны плунжерного типа.
В системе устанавливают предохранительные и перепускные клапаны шарикового и плунжерного типов. а сливные - только плунжерного типа.
Предохранительные клапаны защищают смазочную систему или отдельные ее агрегаты от чрезмерного повышенного давления. При давлении выше заданного (см. таблицу 1) масло сливается в картер двигателя.
Таблица 2 - Техническая характеристика автоматически работающих клапанов смазочной системы двигаателей
Сливные клапаны создают определенное гидравлическое сопротивление
при сливе масла и тем самым поддерживают необходимое давление в главной масляной магистрали смазочной системы двигателя.
Перепускные клапаны возвращают поток масла из нагнетающей секции
масляного насоса во всасывающую или из одной секции в другую (в двухсекционных масляных насосах), а также в главную масляную магистраль, минуя загрязненный масляный фильтр и т. д. Они препятствуют чрезмерному повышению давления в смазочной системе при неисправностях агрегатов системы или изменении свойств масла. Техническая характеристика клапанов смазочной системы двигателей представлена в таблице 2.
Вентиляция картера. Во время работы двигателя через неплотности между зеркалом цилиндра и поршневыми кольцами из надпоршневого пространства в картер проникают воздух, отработавшие газы и пары топлива. Они увеличивают давление в картере, выдавливают масло через уплотнения и
ухудшают его свойства. Поэтому картер вентилируют, сообщая его с атмосферой или впускным трубопроводом.
Картер дизельных двигателей сообщают с атмосферой через сапун
(рисунок 6). При этом для предотвращения попадания пыли в картер и выбрасывания из него масла в корпус 1 сапуна помещена фильтрующая набивка (путанка) 4 из проволоки, смоченной маслом. Устройство и действие сапунов
других двигателей такие же.
Рисунок 6 - Сапун дизельного двигателя:
1 - корпус; 2 - перегородки; 3 - стопорное кольцо; 4 - набивка (путанка);
5 –диафрагма
В двигателях с искровым зажиганием (например, ЗМЗ-53-11) применяют
принудительную или открытую вытяжную вентиляцию картера, показанную
на рисунке 7. Во время движения автомобиля создается разрежение у конца вытяжной трубы 5, выведенной на уровне днища поддона 6 картера и имеющей косой срез, направленный назад. Разрежение передается в блок-картер и вызывает отсос газов через вытяжную трубу. Свежий воздух поступает через патрубок 1, который одновременно служит заливной горловиной смазочной системы. Во избежание засасывания пыли на патрубок 1 надет воздушный неразборный фильтр 2 с капроновой набивкой 3.
Направления движения воздуха и газов показаны стрелками. В патрубке
1 и у входа газов в вытяжную трубу 5 установлены отражатели 4, препятствующие выбрасыванию брызг масла из двигателя.
Основные возможные неисправности и техническое обслуживание. При работе двигателя нужно систематически следить по контрольным приборам за температурой и давлением масла. Низкое давление масла в смазочной системе может быть следствием его утечки в маслопроводах, недостаточного количества в поддоне картера, засорения сетки масляного насоса. Эти неисправности следует немедленно устранить. Причиной
низкого давления масла может быть износ подшипников распределительного
и коленчатого валов. В этом случае двигатель направляют в ремонт.
Рисунок 7 - Схема вентиляции картера двигателя ЗМЗ-53-11:
1 -патрубок; 2- воздушный фильтр; 3 -набивка фильтра; 4-отражатели; 5- вытяжная труба; 6- поддон картера
Техническое обслуживание смазочной системы двигателя заключается в
поддержании необходимого уровня масла в поддоне картера, периодической очистке фильтров, смене фильтрующих элементов и замене масла.
В конце каждой смены работу реактивной центрифуги проверяют на слух.
После остановки двигателя в течение не менее 40...60 с должен быть слышен
легкий шум (гудение) ротора. Отсутствие или малая продолжительность
шума указывают на неисправность центрифуги. При замене масла в двигателе следует очистить ротор центрифуги от осадка.
Во время сезонного технического обслуживания при переходе к весенне-
летнему периоду (СТО-ВЛ) в картере тракторных дизелей заменяют зимний
сорт масла на летний, а при переходе к осенне-зимнему периоду (СТО-ОЗ) -
летний сорт на зимний. При замене масла сапун разбирают. Его набивку
промывают в дизельном топливе, затем смачивают моторным маслом и, дав
ему стечь, собирают сапун.
В системе вентиляции картера автомобильных двигателей периодически
проверяют герметичность соединений трубок, шлангов и крепление деталей.
8 Контрольные вопросы
1. Сформулируйте назначение и основные функции системы смазывания.
2. Какие типы смазочных систем ВЫзнаете?
3. Укажите назначение основных элементов системы смазывания двигателя.
4. Расскажите о работе системы смазывания.
5. Какими свойствами должны обладать моторные масла?
6. К чему приводят переохлаждение и перегрев двигателя?
9. Средства обучения:
1. Автомобиль ВАЗ 2101.
2. Автомобиль ВАЗ 2109.
3. Двигатели.