Устройство системы смазки

Одним из недостатков поршневых двигателей внутреннего сгорания является наличие большого количества движущихся деталей, имеющих значительные поверхности трения, при этом трущиеся пары работают при высоких температурах и воспринимают значительные динамические нагрузки. Трение вызывает износ деталей, выделение тепла и требует затрат мощности.
В связи с этим все поршневые ДВС имеют систему смазки — совокупность устройств, которые подают масло в необходимом количестве к трущимся поверхностям. Введение слоя масла между трущимися поверхностями поршневых ДВС не только снижает трение и износ деталей, но и выполняет другие очень важные функции: отводит тепло, возникающее вследствие трения, защищает детали от коррозии, очищает трущиеся поверхности от нагара и продуктов износа, способствует уплотнению поршневыми кольцами рабочей полости цилиндра.
Система смазки двигателей должна обеспечивать бесперебойную подачу масла к трущимся деталям при работе на различных скоростных и нагрузочных режимах и в различных условиях эксплуатации, высокую степень очистки масла от механических примесей, возможность длительной работы двигателя под нагрузкой без перегрева масла. Кроме этих специфических требований система смазки должна иметь простую конструкцию и не требовать больших затрат на техническое обслуживание.
В зависимости от способа подачи масла к трущимся поверхностям различают системы смазки разбрызгиванием, под давлением и комбинированную. Система смазки разбрызгиванием вследствие своего несовершенства распространения не получила. В системе смазки под давлением подача масла к трущимся поверхностям осуществляется принудительно масляным насосом по специальным маслопроводам или сверлениям. Из-за конструктивной сложности в чистом виде она не применяется.
У большинства автотракторных двигателей используют комбинированные системы смазки, в которых сочетаются способы подачи масла разбрызгиванием и под давлением. Под давлением масло подводится к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, к подшипникам распределительного вала, к осям коромысел и наконечникам штанг, к втулкам распределительных шестерен. В некоторых конструкциях под давлением смазывается сопряжение верхней головки шатуна с поршневым пальцем, а также организуется принудительный впрыск масла на поверхность зеркала цилиндра. Остальные трущиеся детали двигателя смазываются разбрызгиванием.
В основу работы системы смазки многих двигателей лесных машин положена принципиальная схема, показанная на рис. 8.1. Масло из картера (масляного поддона 1) через маслоприемник 6 нагнетается шестеренчатым насосом, состоящим из двух секций. Основная секция насоса 7 подает масло к фильтру грубой очистки 10, включенному последовательно. Параллельно фильтру включен перепускной клапан 9, пропускающий неочищенное масло, минуя фильтр, в главную масляную магистраль 12 в тех случаях, когда давление перед фильтром возрастает (засорение фильтрующего элемента, высокая вязкость масла при пуске, большая частота вращения коленчатого вала). Клапан 9 регулируется на перепад давления при входе и выходе из фильтра на 0,08...0,28 МПа. Давление нагнетания основной секции насоса ограничивается редукционным клапаном 8. При давлении выше установленной нормы клапан открывается и лишнее масло сливается в картер. Клапан 8 регулируется на давление 0,3...0,4 МПа у карбюраторных двигателей и 0,7...0,8 МПа у дизелей.

После фильтра грубой очистки поток масла разделяется на две части. Меньшая часть поступает к фильтру тонкой очистки 11, подключенному параллельно, и после очистки сливается в картер. Большая часть масла нагнетается в главную масляную магистраль 12 и смазывает под давлением коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, подшипники распределительного вала. Далее за счет золотникового устройства, образуемого лысками и канавками на опорных шейках распределительного вала, масло прерывистым потоком поступает под давлением к осям коромысел, к втулкам распределительных шестерен и к узлу осевой фиксации распределительного вала.
Все другие детали (рабочие поверхности цилиндров, кулачки распределительного вала, зубья шестерен распределения и т. д.) смазываются мельчайшими каплями масла, вытекающими из подшипников коленчатого вала и разбрызгиваемыми вращающимися деталями двигателя. В современных автотракторных двигателях для обеспечения надежной смазки зеркала цилиндра применяется периодический впрыск масла из отверстий в нижних головках шатуна.
В главной масляной магистрали установлен сливной клапан 15, который обеспечивает более точное поддержание давления непосредственно у подшипников коленчатого вала. Сливной клапан перепускает лишнее масло в поддон картера, когда давление в главной масляной магистрали выше 0,25...0,45 МПа.
Давление масла перед поступлением в подшипники коленчатого вала контролируется манометром 13, а температура масла — термометром 14, установленными на щитке контрольных приборов. Нормальная температура масла в автотракторных двигателях, загруженных до полной мощности, должна находиться в пределах 80...90°С (353...363°К). При такой температуре и номинальной частоте вращения коленчатого вала давление масла должно составлять 0,25...0,45 МПа. Минимальное давление масла в системе допускается не ниже 0,08 МПа.
Для охлаждения масла при работе двигателя с большой нагрузкой или при температуре воздуха выше 20°С (293°К) краном 17 включают масляный радиатор 16. Масло в радиатор нагнетается радиаторной секцией насоса 4. Охлажденное в радиаторе масло сливается в поддон картера. Если запорный кран 17 масляного радиатора закрыт или масло слишком густое, редукционный клапан 3 ограничивает наибольшее давление в пределах 0,12...0,15 МПа, сливая излишек масла в картер.
В отличие от рассмотренной схемы система смазки ряда двигателей в настоящее время не имеет фильтра грубой очистки. В этом случае его роль в системе выполняет полнопоточный фильтр тонкой очистки.
Система смазки дизельных двигателей автомобилей КамАЗ имеет фильтр тонкой очистки, включенный последовательно. Таким образом, все масло, нагнетаемое основной секцией насоса к трущимся парам, проходит тонкую очистку. Масло, нагнетаемое радиаторной секцией, перед входом в масляный радиатор также очищается в фильтре тонкой очистки — реактивной масляной центрифуге. Принятая на двигателях автомобилей КамАЗ схема системы смазки с двумя фильтрами тонкой очистки наряду с другими факторами обеспечивает долговечную работу двигателей.