Элементы системы смазки

Масляный насос предназначен подавать масло под давлением, гарантирующим проникновение масла в зазоры между трущимися деталями и сохранение оптимальной величины масляного слоя, В автотракторных двигателях наиболее широко применяются насосы шестеренчатого типа. Они просты по устройству и надежны в работе. Шестеренчатые насосы выполняются с числом секций от одной до трех. Производительность масляных насосов достигает 400 л/ч, а мощность, затрачиваемая на привод, — до 1,0 кВт. Привод масляного насоса осуществляется шестерней, выполненной на распределительном валу, или шестерней, находящейся в постоянном зацеплении с распределительными шестернями двигателя.

Односекционный шестеренчатый масляный насос (рис. 8.2) состоит из ведущей 5 и ведомой 2 шестерен, размещенных в корпусе 4. Ведущая шестерня закреплена на валу, который приводится от распределительного или коленчатого вала. Ведомая шестерня свободно вращается на оси, запрессованной в корпусе. Масло поступает в полость корпуса насоса по трубопроводу 6, захватывается зубьями шестерен и нагнетается в трубопровод 3.
Давление, создаваемое насосом, зависит от частоты вращения, вязкости масла, размера зазоров и состояния двигателя. В процессе работы двигателя частота вращения коленчатого вала и вязкость масла изменяются в широких пределах. Изменяется и состояние двигателя — износ деталей приводит к увеличению зазоров в сопряженных узлах, при этом количество масла, вытекающего через зазоры, возрастает. Для бесперебойной подачи масла ко всем сопряженным узлам производительность масляного насоса рассчитывается со значительным избытком, покрывающим возможные колебания давления.
Для предохранения системы смазки от чрезмерного повышения в ней давления масла в насосе устанавливают редукционный клапан 7, который регулируется на давление 0,35...0,45 МПа. При срабатывании клапана часть масла перекачивается во всасывающую полость насоса (рис. 8.2б). Это особенно важно при пуске непрогретого двигателя, когда вследствие большой вязкости масла давление, создаваемое насосом, резко возрастает, а также при засорении магистрали. Редукционный клапан устанавливается в корпусе насоса и обычно перепускает 40...50% масла, нагнетаемого насосом.

Двухсекционные масляные насосы (см. рис. 8.3б) применяют в тех случаях, когда в системе смазки установлены масляный радиатор и фильтр центробежной очистки масла. Это характерно практически для всех современных автотракторных двигателей. Устройство и работа каждой секции не отличаются от устройства и работы односекционного насоса. В этом случае шестерни 4 и 7 основной секции насоса подают масло в систему смазки к трущимся парам, а шестерни 11 и 12 радиаторной секции — в масляный радиатор или в фильтр центробежной очистки, как у двигателей автомобилей КамАЗ. В крышке насоса расположен редукционный клапан 13. Когда давление в нагнетательной полости превысит расчетное, клапан, отрегулированный на это давление, открывается, и масло перетекает во всасывающую полость (см. рис. 8.3а). В корпусе радиаторной секции установлен редукционный клапан 15.
Маслоприемники насоса бывают неподвижными или плавающими. Неподвижные маслоприемники получили наибольшее применение, они расположены в нижней части поддона и воздух через них, как правило, не может попасть в смазочную систему. Маслоприемник насоса является первичным фильтром, так как масло может попасть внутрь трубки 19, только пройдя через фильтрующую сетку 21 (рис. 8.3e). На корпусе маслоприемника есть ребра, в которые кромкой упирается сетка, образуя щели между нею и корпусом. Если фильтрующая сетка засорена, то масло поступает в трубку 19 через щели (рис. 8.3г).
Масляные фильтры очищают масло от посторонних примесей и продуктов износа. В процессе работы двигателя качество масла значительно ухудшается в результате химического разложения, насыщения влагой, разжижения топливом, загрязнения механическими примесями, всегда сопутствующими работе двигателя. Накапливающиеся в масле твердые частицы имеют размер 1...2, реже 3...5 мкм. Иногда размер частиц достигает 60...120 мкм, что значительно превосходит величину зазоров в сопряженных узлах и вызывает интенсивный износ деталей двигателя. Чтобы снизить износ деталей, необходимо непрерывно очищать масло в процессе работы двигателя. Это делается с помощью специальных масляных фильтров. Различают фильтры грубой и тонкой очистки масла.
Фильтры грубой очистки очищают масло от крупных механических частиц размером 40...70 мкм. Они обычно устанавливаются последовательно с насосом и пропускают весь поток масла, нагнетаемый в магистраль, в связи с этим они должны обладать высокой пропускной способностью, т. е. малым сопротивлением фильтрующего элемента, который выполняется пластинчатощелевым или ленточно-щелевым. В настоящее время фильтры грубой очистки в системах смазки, двигателей автомобилей и тракторов применяются ограниченно.
Пластинчато-щелевой фильтр (см. рис. 8.4а) состоит из корпуса 9 фильтрующего элемента, отстойника 10, спускной пробки 11 и перепускного клапана. Фильтрующий элемент включает большое число фильтрующих стальных пластин 2, чередующихся с промежуточными пластинами.
Пакет пластин надевается на стержень 7 прямоугольного сечения и сжимается с помощью гайки и контргайки. Между дисками имеется зазор 0,07...0,08 мм, достаточный для прохода масла. На стойку 8 надеваются очищающие пластины I, которые входят в зазоры между фильтрующими пластинами. При повороте стержня 7 за рукоятку 6 пластины 1 очищают зазоры между фильтрующими пластинами от накопившейся грязи и сбрасывают ее в отстойник, откуда она удаляется через спускную пробку. Масло, нагнетаемое насосом, поступает по каналу 3 внутрь фильтра, проходя по зазорам фильтрующего элемента, очищается от механических примесей и по каналу 4 поступает в систему смазки. Каналы 3 и 4 соединены между собой отверстием, в котором размещен шарик перепускного клапана 5.

Перепускной клапан служит для временного автоматического (полного или частичного) отключения масляного фильтра грубой очистки. Устройство перепускного клапана такое же, как редукционного. Он перепускает масло, минуя фильтр, в магистраль в тех случаях, когда фильтр засорился, или в периоды поступления масла в количестве, превышающем пропускную способность фильтра. В указанных случаях давление значительно повышается. Под его действием шарик отжимает пружину и пропускает масло в главную масляную магистраль, минуя фильтр.
Фильтры тонкой очистки очищают масло от мельчайших примесей (до 10 мкм) и смол. Устанавливаются они в большинстве случаев параллельно главной масляной магистрали и, обладая высоким сопротивлением фильтрующего элемента, пропускают 10...15% масла, подаваемого насосом. Фильтр тонкой очистки (рис. 8.4б) состоит из корпуса 14, одновременно являющегося отстойником, крышки 16, фильтрующего элемента 18, надетого на центральную трубку 13, в которой имеются калиброванные отверстия. Для слива отстоя имеется отверстие с пробкой 12. В качестве сменных фильтрующих элементов применяют ленточнобумажные или картонные пакеты. При работе двигателя масло поступает в фильтр по маслопроводу 17 и стекает по стенкам вниз, где крупные частицы осаждаются. Затем масло проходит сквозь фильтрующий элемент и через калиброванные отверстия в трубке 13 поступает в маслопровод и поддон картера.
Начиная с 1950-х годов в качестве фильтров тонкой очистки стали применять центробежные фильтры — реактивные масляные центрифуги (РМЦ), в которых при вращении ротора на его внутренних стенках, под действием центробежных сил осаждаются взвешенные в масле механические примеси (продукты износа, старения масла и др.) с удельной массой, превышающей плотность масла.
Фильтр центробежной очистки масла с реактивным приводом (рис. 8.4в) состоит из корпуса 26, в который ввернута ось 23 ротора 25 с колпаком 24, и кожуха, укрепленного на оси гайкой-барашком. Ротор свободно вращается на оси на двух бронзовых втулках и упорном подшипнике 20. В оси 28 имеются отверстия для прохода масла внутрь ротора. В верхней части корпуса ротора установлен сетчатый фильтр 22, а в нижнюю ввернуты два жиклера 27, выходные отверстия которых направлены по касательной в противоположные стороны.
Из насоса масло поступает в полую ось 23 ротора и через отверстия в оси по каналам ротора попадает в его полость под колпаком 24. Далее масло через сетчатый фильтр 22 поступает в кольцевой колодец и с большой скоростью выбрасывается через жиклеры 27, создавая реактивный момент и приводя ротор во вращение со скоростью 6000...7000 мин-1. При вращении ротора частицы, загрязняющие масло, отбрасываются к стенкам колпака ротора, образуя на них осадок. При параллельном включении РМЦ очищает только часть масла, которое, не поступая к узлам трения, сливается в картер.
В настоящее время на большинстве двигателей РМЦ включается последовательно, по схеме насос-РМЦ-магистраль. Такая схема известна под названием полнопоточная реактивная масляная центрифуга. В ее корпусе 26 размещается перепускной клапан, который при пуске холодного двигателя направляет поток масла в главную магистраль, минуя центрифугу. В этом случае исключается необходимость установки фильтра грубой очистки, создается надежная защита узлов трения от попадания в них механических примесей, увеличивается срок службы масла и снижается износ двигателей. РМЦ проста, надежна и удобна в эксплуатации. Она сокращает эксплуатационные затраты, увеличивает срок службы масла и способствует снижению износа деталей двигателя. Отложения, накапливающиеся в роторе, незначительны и медленно ухудшают фильтрующие свойства. Пропускная способность не зависит от количества отложений. Основной недостаток РМЦ состоит в том, что при работе двигателя на малой частоте — пуске, прогреве, холостом ходу — частота вращения ротора уменьшается, интенсивность очистки ухудшается.
Масляный радиатор предназначен для охлаждения масла при повышенной температуре окружающей среды и при перегрузках двигателя, когда температура масла значительно возрастает. Повышение температуры влечет за собой преждевременное старение масла, понижает его вязкость, ухудшает охлаждение и уменьшает мощность двигателя. Для автоматического поддержания температуры масла в определенных оптимальных границах и для более интенсивного принудительного охлаждения масла применяют специальные масляные радиаторы — воздушно- и водомасляные.
На лесных машинах применяют воздушно-масляные радиаторы, которые размещаются перед водяным радиатором. Охлаждение масла обеспечивается потоком воздуха, создаваемым вентилятором. Такие масляные радиаторы получили широкое применение. По сравнению с водомасляными они интенсивнее охлаждают масло, имеют меньшую массу, более просты и надежны.

В процессе работы двигателя из-за недостаточной герметизации цилиндров пары топлива проникают в картер, конденсируются и разжижают масло, а отработанные газы образуют соединения, вызывающие коррозию деталей. Для удаления из внутрикартерного пространства паров топлива и газов устраивается естественная, как у двигателей ЯМЗ, или принудительная, как у двигателей ЗИЛ, вентиляция картера. Эта мера увеличивает срок службы масла и понижает износ деталей двигателя.
Сапун (рис. 8.5) обеспечивает вентиляцию картера благодаря разрежению, возникающему у газоотводящей трубки 5 при движении автомобиля. Сапун установлен в гнезде картера маховика с правой стороны двигателя, например у ЯМЗ-740. К корпусу 3 сапуна крепятся наружный 2 и внутренний 4 стаканы. В наружный стакан вварен патрубок газоотводящей трубки 5. Под воздействием разрежения, образующегося в трубке 5, газы с частицами масла проходят через лабиринт, образованный стаканами. При резкой смене направления движения потока газов частицы масла отделяются и стекают в поддон.
Контрольными приборами в системе смазки являются манометр и термометр. Уровень масла в масляном поддоне измеряется с помощью специального измерительного стержня.