Система смазки. Смазки. Масла и требования к ним
 Скачать 37.52 Kb.
|
|
Содержание
Введение 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. От исправного состояния системы смазки, своевременного проведения ТО и устранения неисправностей в процессе эксплуатации автомобиля в значительной степени зависит надежность работы двигателя. Между отдельными деталями двигателя, поверхности которых перемещаются одна относительно другой, возникает сила, препятствующая этому перемещению, называемая силой трения. Сила трения зависит от точности обработки соприкасающихся поверхностей, давления и скорости относительного перемещения. Система смазки. Масла и требования к ним Необходимость смазки трущихся деталей объясняется тем, что между перемещающимися сопряженными поверхностями деталей механизма возникают силы трения, на преодоление которых затрачивается определенная мощность. Если трущиеся поверхности покрыть масляной пленкой, то силы трения значительно снижаются, при этом уменьшается износ и нагрев трущихся деталей. Назначение. Система смазки двигателя предопределяет долговечность и надежность его работы и должна обеспечивать: подачу необходимого количества масла к трущимся поверхностям с целью уменьшения трения в парах трения, вынос продуктов износа из зоны трения соприкасающихся поверхностей, частичное охлаждение, антикоррозионную защиту трущихся и иных внутренних поверхностей, очистку масла от твердых частиц, поддержание оптимальной температуры смазочного масла. Требования к смазочным системам и их основные параметры. Исходя из основного назначения смазочных систем – обеспечения работоспособности двигателей – эти системы должны обеспечивать следующее: 1.Надежный подвод масла на всех режимах работы двигателей ко всем трущимся деталям двигателя, охлаждаемым маслом поверхностям и устройствам, в которых масло используется в качестве рабочего тела (нагнетателей и регуляторов, гидравлические муфты и др.). 2.Работу двигателей и их агрегатов в различных условиях окружающей среды и на всех эксплуатационных режимах. 3.Заданную длительность работы двигателя без остановок для заправки маслом, регулировки и устранения недостатков в смазочной системе, очисти от отложений примесей, шлама и нагара на поверхностях деталей двигателей и их агрегатов. 4. Длительную работу масла и малый его расход. Кроме того, они должны быть компактными, простыми и нетрудоемкими в обслуживании, иметь невысокую стоимость. Так как масло обладает большой вязкостью, а системы маслопроводов сильно разветвлены и оказывают большое сопротивление, то для прокачивания требуемого количества масла необходимо создание большого избыточного давления, которое для различных двигателей имеет следующие значения (в МПа). Быстроходные 0,2-0,5 (это как раз и есть все двигатели современных автомобилей) Быстроходные форсированные 0,6-1,5 (некоторые джипы, гоночные машины, дорогие машины) Тихоходные 0,08-0,18 (это в основном судовые двигатели)Смазочные материалы подразделяются на масла и консистентные (густые) смазки. Автомобильные масла подразделяются на две группы: масла для двигателей и трансмиссионные масла. Консистентные смазки применяются для узлов с недостаточно уплотненными зазорами, через которые жидкое масло вытекает. Масла для двигателей применяют минерального происхождения (получают путём переработки нефти после отгонки из нее легких фракций). Основные требования к ним: маслянистость, вязкость, отсутствие механических примесей и кислот. В настоящее время действует классификация моторных масел, принятая в 1985 году. Моторные масла Российского производства в зависимости от вязкости подразделяются на 7 групп: 6, 8, 10, 12, 14, 16 и 20, а по эксплуатационным свойствам на 6 групп: А, Б, В, Г, Д, Е (ГОСТ 17479.1-85). Группа А - для нефорсированных карбюраторных двигателей и дизелей; группа Б -для малофорсированных карбюраторных двигателей и дизелей; группа В -для среднефорсированных бензиновых двигателей и дизелей; группа Г -для высокофорсированных двигателей, работающих в тяжёлых условиях; Д -для высокофорсированных дизелей с наддувом; группа Е -для малогабаритных дизелей. Масла групп Б, В и Г, предназначенные для применения только в карбюраторных двигателях или только в дизелях, маркируются соответственно цифровыми индексами 1или 2. Например: M8B или М10Г2 где: М- моторное, цифра - вязкость в мм2 /с (сСт) при 100° В - для малофорсированных двигателей. Назначение, характеристика и общее устройство системы Система смазки подает масло к деталям в целях уменьшения сил трения, удаления продуктов износа, частичного охлаждения деталей, уплотнения зазоров. Масло из поддона всасывается насосом, нагнетается в фильтр для очистки и далее в главную магистраль, откуда по сверлениям в блок-картере непрерывно подводится к подшипникам коленчатого и распределительного валов и другим деталям. Это первый способ подвода масла (по сверлениям в блоке – рис.1). Есть и второй – масло от фильтра подводится к центральной крышке, стоящей на торце коленвала, далее по сверлениям в коленчатом валу подается к коренным и шатунным вкладышам. Второй способ выгоден тем, что при нем не нужно делать сверления в блоке цилиндров, которые ослабляют его. Особенно это важно для блоков из алюминиевого сплава, которые сами по себе по свойствам материала не являются жесткими. Кроме того – каналы в блоке в виде сверлений (технологически это дорого) малы по диметру, имеют много поворотов, узких мест, где могут скапливаться загрязнения, в результате подача масла может прекратится (двигатель в этом случае выйдет из строя). Но у второго способа есть и существенный недостаток – подача масла к коренным подшипникам ведется последовательно – к первому подшипнику поступает масло с полным давлением, ко второму уже меньшее давление из-за гидравлических потерь и т.д. А к последнему (особенно в холодное время при запуске двигателя) может вообще не дойти. Это тяжелая авария, дорогой ремонт с заменой вкладышей, а возможно и перешлифовкой шеек коленвала. Эти недостатки можно устранить двумя мерами: - установить маслозакачивающий насос с электроприводом, который в период запуска холодного двигателя создает хорошее давление в системе; - установить клапан в системе подачи топлива, который открывается только после создания нужного давления в системе смазки. Эти меры могут применяться как вместе, так и отдельно. Кстати, они могут применяться и при первом способе подачи масла (по сверлениям в блоке).Вытекающее из подшипников масло разбрызгивается движущимися деталями и попадает на поверхности, к которым нет подвода, а затем стекает в поддон. Следовательно, наиболее нагруженные детали механизмов смазываются под давлением, а другие - разбрызгиванием. Такая система называется комбинированной минимальное давление - 40 - 80 кПа; масло заливается через маслоналивную горловину, а сливается из картера, который имеет пробку слива. В зависимости от способа подачи масла к трущимся поверхностям различают три типа систем: разбрызгиванием, под давлением, самотеком и комбинированную. В двигателях автомобилей применяют комбинированную систему [разбрызгиванием (гильзы цилиндров и другие детали, куда масло подать сложно), под давлением (вкладыши, опоры распредвала) и самотеком (детали ГРМ, поршневой палец]. В зависимости от места размещения основного запаса масла смазки могут быть с мокрым (ЗИЛ-4314, КамАЗ-740, ЯМЗ-238 и др.) или сухим (двигатели магистральных тягачей) картером. В автомобильных двигателях наиболее распространены системы смазки с мокрым картером, имеющие более простую конструкцию (основной запас масла - в катере). В системах с сухим картером основной запас масла содержится в автономном масляном баке и масло подаётся к трущимся деталям нагнетающим масляным насосом. Стекающее в поддон масло удаляется откачивающей секцией в масляной бак. Преимущества системы с «сухим» картером: обеспечивает длительную работу на крутых подъёмах, спусках и прикренах без утечки масла через сальники коленчатого вала, а также даётвозможность снизить высоту двигателя; исключает возможность забрасывания лишнего масла на стенки цилиндров(расход масла); масло не контактирует с отработавшими газами, меньше нагреваетсяот деталей двигателя и лучше сохраняет свои физико-химическиесвойства. Схема подвода масла к деталям может быть выполнена по одной из принципиальных схем: насос, фильтр, главная магистраль в блоке, каналы к подшипникам; насос, фильтр, полость в коленчатом валу, подшипники. Вторая схема позволяет обеспечить остаточный и непрерывный подвод масла к шатунным подшипникам, не прибегая к кольцевым канавкам в коренных вкладышах, снижающих их несущую способность. Кроме того, отсутствие сверлений в блоке способствует увеличению его жёсткости, снижается стоимость блока. Система смазки с мокрым картером имеет следующие положительные свойства: простота конструкции и удобство в эксплуатации; надёжность подачи масла (между насосом и маслом нетсоединительных трубопроводов); минимальная стоимость. Недостатки системы смазки с мокрым картером: увеличиваются габаритные размеры двигателя по высоте; масло постоянно подвергается воздействию горячих газов; - при крутых подъёмах и спусках маслозаборник может оголиться, из-закрена масло сливается в одну сторону. Положительные свойства системы смазки с сухим картером: уменьшаются габаритные размеры двигателя по высоте; масло отстаивается в баке, воздух отделяется от масла; большой запас хода. Устройство и работа агрегатов и приборов системы смазки Масляный насос предназначен для подачи масла под давлением к трущимся деталям приборам очистки. Масляные насосы, применяемые в системе смазки современных двигателей, бывают трех типов — шестеренные с внешним зацеплением зубьев (рис а, см. ниже, такой насос применяется на 4-х цилиндровом двигателе Ауди и Фольксваген) и с внутренним зацеплением (рис б, г см. ниже, например на двигателях Жигулей, на рис г показан масляный насос пятицилиндрового двигателя Ауди-100) и так называемые роторные (рис в). Роторные применяются редко. Шестеренные с внутренним зацеплением дороже, но для их привода требуется меньше мощности ( у них выше кпд). Шестеренные насосы в системах смазки двигателей применяются потому, что они при сравнительно небольшой производительности (например, меньше, чем у центробежных водяных насосов) создают достаточно большое давление (в 5-10 раз большее, чем у центробежных). Для примера рассмотрим насос двигателя ГАЗ-53. Тип- односекционный, шестеренчатый (рис. 2), установлен снаружи блока с левой стороны и получает привод от распределительного вала. Состоит из корпуса 5; пары шестерен 2 и 4; вала; редукционного клапана На автомобиле ГАЗ-53 установлен односекционный насос с одним редукционным клапаном, который закачивает масло из масляного поддона к смазываемым поверхностям двигателя, а затем подает его в масляный фильтр и радиатор. На автомобилях старых выпусков насос двухсекционный. Верхняя секция нагнетает масло в систему двигателя, а нижняя - в масляный фильтр-центрифугу. Под действием разрежения масло всасывается из картера в насос, заполняет впадины и переносится в полость, где зубья входят в зацепление, что вызывает выдавливание масла. Так как давление, создаваемое насосом, зависит от частоты вращения шестерен и может достигать значительных величин, в корпусе установлен редукционный клапан 6, который при повышении давления до 0,32 МПа открывается и сообщает нагнетающую 3 и всасывающую 1 полости. Нижняя секция работает аналогично и имеет перепускной клапан, который также сообщает нагнетающую и всасывающую полости, когда масляный радиатор закрыт или масло слишком густое (давление > 0,12 МПа). Между входным и выходным каналами масляного фильтра установлен перепускной клапан 7, который сообщает их между собой, когда фильтрующий элемент забивается грязью. Перепускной клапан обеспечивает подвод неочищенного масла в двигатель, при этом слышен резкий свист срабатывающего клапана (фильтрующий элемент необходимо немедленно заменить). Это разборный фильтр. На большинстве легковых авто ставят фильтры неразборные, которые просто заменяются при смене масла. Масляный неразборный фильтр (маслоочиститель) служит для очистки масла от продуктов износа и других загрязнений. На всех изучаемых автомобилях устанавливается по одному фильтру, через который проходит все масло, подаваемое насосом. Такие фильтры называются полнопоточными. На двигателях легковых машин неразборный полнопоточный фильтр (рис. 7) состоит из корпуса 1, в котором установлен фильтрующий элемент 6, перепускной 4 и противодренажный 3 клапаны. Последний представляет собой манжету из маслостойкой резины, которая свободно пропускает масло в корпус фильтра, но не позволяет ему вытекать из корпуса в поддон картера при неработающем двигателе. Такое устройство способствует постоянному сохранению запаса масла в корпусе фильтра и каналах, что, в свою очередь, обеспечивает быструю подачу масла к трущимся поверхностям после пуска двигателя. Перепускной клапан обеспечивает подачу неочищенного масла к смазываемым поверхностям, минуя фильтр в случае сильного загрязнения фильтрующего элемента. Центрифуга предназначена для очистки масла от механических примесей. Полнопоточного типа, установлена на блоке автомобилей старых выпусков. Центрифуга (рис. 4) состоит из корпуса 9 с кожухом 2, неподвижной оси 4, ротора 8, колпака ротора 5, жиклеров 10. Работа центрифуги заключается в следующем: масло от насоса по сверлениям в блоке и корпусе центрифуги через кольцевую проточку неподвижной оси 4 поступает в ротор 8 под колпак 5. Масло идет к жиклерам 10 ротора, вытекая из них, сообщает вращательное движение ротору и затем стекает в картер двигателя. При давлении 0,2-0,3 МПа ротор вращается со скоростью 5000 - 6000 мин-1. Масло вращается вместе с ротором, в результате чего механические частички под действием центробежных сил отбрасываются на боковую стенку колпака и плотно прилипают к ней. Очищенное таким образом масло сливается в картер двигателя. Часто встречаются неполнопоточные фильтры-центрифуги. Например, фильтр двигателя КамАЗ. Масляный радиатор обеспечивает охлаждение масла. Установлен перед водяным радиатором, включается в работу с помощью крана 14 (рис. 1) при температуре воздуха выше 20°С (при езде в особо тяжелых условиях - при любой температуре). Работа системы смазки При работе двигателя масляный насос 9 всасывает масло из картера через неподвижный маслоприемник 12 и подает его под давлением в масляный фильтр 4, там оно очищается и поступает в магистральный канал 6 блока цилиндров. Из магистрального канала масло по сверлениям в блоке поступает к коренным подшипникам коленчатого вала и смазывает их. От коренных подшипников часть масла поступает по сверлениям в коленчатом валу в пустотелые шатунные шейки и, вытекая через отверстия в них, смазывает шатунные подшипники. Другая часть масла от коренных подшипников по каналам поступает к опорным шейкам распредвала, смазывая их. От второй и четвертой шеек распредвала масло по двум каналам 5 поступает в правую и левую головки блоков, через стойки заполняет пустотелые оси коромысел 2 и, вытекая через отверстия, смазывает втулки коромысел. Часть масла, проходя по сверлению в коромысле, смазывает сферическую опору регулировочного винта, стекающее по штанге масло смазывает толкатели. Кроме того, под давлением смазывается упорный фланец распредвала и валик привода масляного насоса. Из магистрального канала масло поступает в компрессор и, смазав его детали, стекает в картер. для поддержания в нем нормального давления и удаления паров бензина и газов, прорывающихся из цилиндров и вызывающих коррозию деталей, загрязнение и разжижение масла. Газы откачиваются из картера за счет разрежения во впускной трубе и в воздушном фильтре. При работе двигателя на частичных нагрузках газы из картера откачиваются во впускную трубу, на полных нагрузках - в воздушный фильтр и впускную трубу. Газы, проходя по лабиринту маслоотделителя 5 (рис.5), оставляют на его стенках мелкие частицы находящегося в нем масла. Клапаны системы смазки. Клапаны выполняют важную роль в работе системы. По конструкции, принципу действия и задачам они подразделяются: - редукционный - сливной -перепускной -дифференциальный На каждом из 4-х рисунков попарно изображены два положения: нормальная работа, срабатывание одного из клапанов. Шарик клапана (или плунжер) на схемах условно показан стрелкой. На верхнем левом рисунке изображен перепускной клапан. Его задача – перепустить масло к двигателю в случае, когда загрязнен фильтр. В этом случае в двигатель поступает неочищенное масло. Это плохо. Но еще хуже если бы оно вообще не поступало. Особенность этого клапана в том, что он имеет две линии управления и срабатывает, в отличие от всех остальных клапанов, не при определенном давлении, а при разности давлений на входе в фильтр и на выходе из него. Если фильтр чистый – разница будет совсем малой. На нижнем левом рисунке изображен сливной клапан. Это разновидность редукционного клапана с той же задачей. Только при срабатывании клапана масло сливается назад в картер. На нижнем правом рисунке изображен дифференциальный клапан. Это современная конструкция редукционного клапана. Применяется во многих современных двигателях, например, в КамАЗе. Особенность его в том, что линия управления клапана подсоединена к последнему коренному подшипнику. То есть к тому подшипнику, у которого чаще возникают проблемы с давлением. Да и по смыслу должно быть понятно, если на последнем подшипнике давление в норме, то оно в норме и на всех предыдущих. Поэтому этот клапан срабатывает тогда, когда на последнем подшипнике давление в норме. Если давление на последнем подшипнике меньше нормы, клапан закрыт, насос продолжает подавать масло в двигатель и давление повышается. Таблица. Характерные неисправности системы смазки
Заключение Главное, о чем всегда необходимо заботиться — правильный режим запуска двигателя, особенно в холодное время года. При простое двигателя масло стекает в поддон, и детали оказываются без смазки, поэтому в первые мгновения после пуска они испытывают серьезные нагрузки, а на нормальный режим работы двигатель выходит только после образования масляной пленки на всех трущихся поверхностях. Ситуация усугубляется зимой, когда масло в картере густеет и после пуска с большим трудом подается к трущимся деталям. Поэтому зимой, особенно при температурах ниже −20°C, необходимо завести и прогреть двигатель, пока температура масла в нем не поднимется до установленной отметки (80–90°C). О методиках зимнего пуска двигателя сказано уже очень много, поэтому здесь мы этого вопроса касаться не будем. Большое внимание необходимо уделять техническому обслуживанию системы смазки. В частности, каждые 10-20 тысяч км пробега (в среднем — 15 тысяч) необходимо производить замену моторного масла и масляного фильтра. Для новых двигателей эта операция производится чаще. Но нужно отметить, что каждый производитель автомобилей и двигателей дает свои рекомендации по обслуживанию, которым необходимо четко следовать. Список литературы 1 Тарасенко А.П. и др. Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства. – М.: КолосС, 2004 – 552с. 2 Халанский В.М., Горбачев И.В. Сельскохозяйственные машины. – М.: КолосС, 2004 – 624с. 3 Зангиев А.А. и др. Эксплуатация машинно-тракторного парка. – М.: КолосС, 2004 – 320с. | ||||||||||||||||||||||||||||||||