Будова і робота змащувальних систем

Система мащення ДВЗ

 

5.1.Призначення і різновидності систем мащення.

5.2. Загальна будова і робота системи мащення карбюраторного і дизельного двигунів

5.3.Догляд за системою мащення.

5.4. Системи охолодження автотракторних двигунів.

5.6. Необхідність охолодження деталей ДВЗ.

5.6. Способи охолодження та їх оцінка.

5.7. Загальна будова і робота системи охолодження.

5.8. Системи пуску автотракторних двигунів.

5.9. Призначення систем пуску ДВЗ.

5.10. Способи пуску двигунів.

5.11. Пускові оберти.

Призначення. Система мащення двигунів є сукупністю обладнання, що забезпечує зберігання масла, безперервне підведення його до тертьових поверхонь під певним тиском, очищення масла від механічних домішок, захищає їх від корозії, охолодження, а також контроль режиму мащення і стану масла.

У двигунах шар масла, що є на стінках циліндрів, поліпшує компресію, перешкоджає прорив газів з камери згоряння у картер.

Вимоги. Система мащення повинна забезпечити: безперебійну подачу масла в зазори поверхонь тертя деталей при роботі двигуна на різних режимах, на підйомах, спусках, кренах, будь-якій температурі середовища, достатню якість очищення масла від механічних домішок і можливість тривалої роботи двигуна під навантаженням без перегріву масла. Система мащення також повинна мати просту конструкцію, високу надійність з невеликими затратами на технічне обслуговування.

За способом подачі масла до поверхонь тертя розрізняють: під розприскуванням, коли масло подається до тертьових поверхонь краплями, форсунками – розпилювачами або у вигляді туману, що створюється в картері; комбіновану систему, в якій використовуються обидва способи подачі масла (під тиском надходить до корінних і шатунних підшипників колінчастого вала, підшипників розподільчого вала, до втулок коромисла і т. д., а решта змащується під розприскуванням).

Залежно від розміщення ємності для масла розрізняють системи: з „мокрим" картером, коли масло знаходиться в піддоні картера; з сухим картером, коли масло знаходиться в окремому баку поза двигуном.

Під час роботи двигуна внутрішнього згоряння застосовують такі режими мащення: рідинне, напіврідинне і граничне. Найнесприятливішим режимом є тертя при граничному мащенні. Граничне мащення, коли тертьові поверхні розділені тонкою плівкою масла. Цей режим застосовується в сполученнях деталей, як працюють в умовах високих питомих навантажень, підвищених температурах. Найвиразніше граничний режим виявляється в період пуску та зупинки двигуна.

Сприятливим режимом тертя є при рідинному мащені, який називають гідродинамічним режимом мащення. Він характеризується повним розділенням тертьових поверхонь шаром масла.

Схему масляного клину зображено на рисунку 8.1. В сторону обертання шийки вала рухається масло, що створює масляний клин за рахунок гідродинамічного тиску, що збільшується із звуженням зазору. Зі збільшенням частоти обертання вала гідродинамічний тиск зростає в результаті чого вертикальна складова сили гідродинамічного тиску стане такою, що дорівнює зовнішній силі, яка діє на вал. Центр вала зміщується від початкового положення в бік обертання. Тиск у шарі масла підвищується у 10 разів вищий ніж у підведеному каналі (магістралі). Навантажена ділянка в масляному шарі відповідає довжині дуги з центральним кутом 120-130^о.

 

Рис. 8.1. Схема утворення масляного шару підшипника в режимі гідродинамічного мащення.

а - вал у неробочому положенні; б - дія гідродинамічних сил у поперечному перерізі; в - дія гідродинамічних сил тертя в поздовжньому перерізі.

 

В результаті спрацювання поверхонь деталей збільшується зазори, тиск у масляному шарі зменшиться, що наближує деталі і може призвести до аварійного спрацювання. 3і збільшенням зазорів потрібно застосувати в'язкі масла. Відсутність масляної плівки між тертьовими поверхнями призводить до інтенсивного спрацювання і задирів поверхонь тертя.

Найефективнішим способом зниження тертя і спрацювання є правильний вибір мастильного матеріалу і забезпечення необхідного режиму його використання. Забезпечення мінімального рідинного тертя є головним завданням при розрахунках підшипників ковзання двигунів. Ці розрахунки ґрунтуються на гідродинамічній теорії мащення.

Будова і робота змащувальних систем.

Залежно від способу підведення масла до тертьових поверхонь деталей змащувальної системи поділяють на системи змащування розбризкуванням, під тиском і комбіновані.

У сучасних двигунах застосовують комбіновані змащувальні системи, що забезпечують подавання масла до тертьових поверхонь деталей як під тиском, так і розбризкуванням. Під тиском змащуються найбільш навантажені деталі - корінні і шатунні шийки колінчастого вала, опорні шийки розподільного вала, коромисла та інші деталі. В окремих конструкціях під тиском змащуються також втулки верхньої головки шатуна і поршневі пальці, штовхачі, розподільні шестерні та інші. Змащування дзеркала циліндрів інколи здійснюється маслом, що витікає крізь отвір у кривошипній головці шатуна вразі його збігу з вихідним отвором у шатунній шийці. Інші не навантажені тертьові деталі змащуються розбризкуванням або самопливом.

Масло під час роботи двигуна з піддона картера (рис. 8.2.) через маслоприймач засмоктується шестеренчастим масляним насосом і подається під тиском у фільтр грубої очистки 10. З фільтра очищене масло надходить у головну масляну магістраль.

Редукційний клапан перепускає масло з нагнітальної порожнини масляного насоса в піддон картера за підвищеної в'язкості масла (у разі пуску двигуна). При сильному забрудненні фільтра перепускний клапан перепускає масло у головну масляну магістраль в обхід фільтра. З головної масляної магістралі 23 по каналах в блоці масло подається до корінних підшипників і розподільного вала. Також масло подається по вертикальному каналі до клапанного механізму, де змащуються осі і втулки коромисел. Коромисла можуть мати отвори для підведення масла до стержня клапана та штанги штовхача.

Через отвори і порожнини в шийках і щоках колінчастого вала масло під тиском подається до шатунних підшипників і далі по каналу у стержні шатуна маже подаватись для змащування поршневого пальця. У двигунах (ЗіЛ-130) може бути отвір у нижній головці шатуна, при суміщенні якого з радіальним отвором у шатунній шийці вала факел масла викидається на стінки циліндра і кулачки розподільного вала. Частина масла подається для змащування поршневого пальця в бобики поршня. Також може іноді бути отвір у шатуні, масло на виході з нього охолоджує днище поршня.

Контроль за роботою системи мащення здійснюється манометром або спеціальним датчиком, який спрацьовує при відхиленні тиску від норми.

Для двигунів з повітряним охолодженням і форсованих у систему мащення включають дистанційних термометр. Для охолодження в системі мащення передбачено радіатор, через який перекачують окремим насосом, або за допомогою основного насоса. Для вимкнення радіатора встановлюють кран і запобіжний клапан.

Масляні насоси бувають шестеренчастого та роторного типів. Шестеренчасті насоси бувають: одно-, дво- і три-секційні.

У двосекційному насосі одна секція основна, нагнітає масло в головну масляну магістраль; друга в радіатор.

Трисекційні масляні насоси (Д-100М): дві секції підкачують масло із передньої і задньої частин картера двигуна в піддон або бак, а третя секція з піддона (бака) в головну масляну магістраль. Редукційний клапан запобігає підвищенню тиску в системі. Тиск масла на номінальних обертах двигуна у карбюраторних складає 0,3-0,5 МПа, у дизелях 0,4-0,7МПа. Мінімальний тиск не допускається нижче 0,1 МПА – в карбюраторних, і 0,15 МПА – дизелях.

Масляні фільтри. В існуючих системах мащення застосовують фільтри грубого і тонкого очищення, що затримують частини домішок розміром до 30-60 і 0,5-1,0 мкм. Комбіновані фільтри складаютьсяз двох масло очисників: грубого очищення (пластинчасто-щілинного типу) і тонкого очищення (картонного або центрифуги). Для грубого очищення масла застосовують сітчасті, стрічково-щілинні та пласти часто-щілинні фільтри. Можуть мати фільтри каркас з гофрованими поверхнями з сітками: внутрішня – стальна, а зовнішня – латунна. Фільтри тонкого очищення в систему можуть включатися як паралельно, так і послідовно. При цьому досягається найбільш досконале фільтрування при проходженні всього циркулюючого масла. Таку схему в основному застосовують на двигунах легкових автомобілів.

З паралельним включенням фільтрів на фільтр такого оищення спрямовується масла (приблизно 10-20%), крім картонних фільтрів тонукого очищення застосовують відцентрові очисники (центрифуги) з гідравлічним приводом ротора. В центрифугах масло очищується тільки від тих часточок, густина яких більша за густину самого масла. Частота обертання ротора центрифуги 5000-8000 хв^-1. центрифуги довговічні в експлуатації, надійні, прості в обслуговуванні, забезпечують високу якість очищення (0,5...1,0 мкм). Немає потреби в заміні фільтрувальних елементів.

Відцентрові фільтри поділяють на повно потокові, коли вони включені послідовно в головну масляну магістраль і весь потік масла проходить паралельно масляні й магістралі або подачею окремого насоса чи секції.

Залежно від способу обертання ротора центрифуги бувають реактивні (соплові із зовнішнім приводом) і активно реактивні (без соплові з внутрішнім приводом).

Для охолодження масла в системі мащення призначений масляний радіатор. Масло до нього надходить через запобіжний клапан. Охолоджене в радіаторі масло зливається в піддон картера. Взимку за допомогою крана-перемикача масляний радіатор вимикають.

Масляний насос здійснює примусове нагнітання масла до фільтрів і у головну масляну магістраль. За кількістю секцій масляні насоси поділяють на одно, дво і трьохсекційні. Двосекційні насоси використовують для автономного подавання масла однією із секцій для охолодження в радіатор з наступним зливанням в картер.

Маслоочисники. Для очищення масла від нерозчинних речовин які накопичуються в ньому (пил з повітря, продукти спрацьовування, окислення) в двигуні передбачене багаторазове очищення.

В існуючих системах мащення застосовують фільтри грубого і тонкого очищення що затримують частинки домішок розміром до 30-60 і 0,5-1,0 мКм.

У двигунах автомобілів і тракторів застосовують паралельне включення фільтра тонкого чищення (~ 20%) прямує у фільтр тонкого очищення і стікає в піддон картера.

Фільтр тонкого очищення з картером фільтрувальним елементом наведено на рис. 8.3. масло проходить крізь отвір у середину зливної труби. У разі засмічення фільтрувального елементу або великої в'язкості масла відкривається перепускний клапан і неочищене масло надходить у головну масляну магістраль. Для тонкого очищення масла в сучасних автотракторних двигунах широко застосовують відцентрові очисники масла (центрифуги) з гідравлічним приводом ротора. В центрифугах масло очищується тільки від тих часток, густина яких більша за густину самого масла. На автотракторних двигунах застосовують центрифуги, що мають частоту обертання 5000-8000 хв^-1.

 

У корпусі центрифуги встановлені запобіжний, зливний і редукційний клапани. Редукційний клапан перепускає холодне масло до головної масляної магістралі, минаючи радіатор. При відкриванні запобіжного і зливного клапанів масло зливається в картер.

Вентиляція картера. Під час роботи двигуна тиск газів у циліндрі над поршнем значно вищий за тиск у картері, тому частина відпрацьованих газів крізь нещільності між циліндром і поршнем проникає в картер. Гази, що надходять у картер містять СО₂, СО, SО₂, SО₃ та інші оксиди. Підвищення газами тиску в картері масло розріджується, витікає масло з картера. Для підвищення картерних газів передбачена спеціальна система вентиляції. Вентиляція картера може бути відкритою (природною) і закритою (примусовою) з використанням обладнання що забезпечує відсмоктування картерних газів до всмоктувального такту двигуна. Відкриту вентиляцію застосовують здебільшого в дизельних двигунах. За відкритим способом вентиляції картер двигуна з'єднаний з навколишнім середовищем через сапун.

Закрита система вентиляції сучасних карбюраторних двигунів має сполучення трубками повітроочисника з картером і має спеціальне золотникове обладнання. Картерні гази знову всмоктуються через колектор до повітряного фільтра де вони змішуються з повітрям і надходять у карбюратор.

Гаситель полум’я 5 запобігає його продуву в картер двигуна в разі займання в карбюраторі. Дана система вентиляції є досконалою оскільки зменшує викид в атмосферу токсичних речовин що містяться в картерних газах.