Приборы смазочной системы

Масляный насосслужит для подачи масла под давлением к трущимся деталям и приборам очистки и охлаждения масла. В автомобильных ДВС применяют одно и двухсекционные насосы шестеренного типа с внешним или внутренним зацеплением зубьев. Привод насоса осуществляется от коленчатого или распределительного валов. Односекционный насос имеет одну пару шестерен, двухсекционный насос — две пары. В корпусе 3 (рис. 6.3) насоса установлены ведомое 2 и ведущее 5 зубчатые колеса. При работе насоса они вращаются в противоположных направлениях. Масло, поступающее к насосу по каналу 7, заполняет впадины между зубьями колес, сжимается ими и выдавливается к отводящему каналу 4. Между зубчатыми колесами в замкнутом пространстве возникают значительные «распирающие» силы. Для уменьшения этих сил на корпусе или крышке насоса делают разгрузочную канавку, по которой масло выходит из образовавшегося замкнутого пространства в полости нагнетания.

Рис.6.3. Работа шестеренного насоса: / — подводящий канал; 2 — ведомое зубчатое коле­со; 3 — корпус насоса; 4 — отводящий канал; 5 — ведущее зубчатое колесо; 6 — редукционный клапан

На рис. 6.4 показан двухсекционный масляный насос. Задняя нагнетающая секция подает масло в главную масляную магистраль, а передняя — в масляный радиатор.

Для того чтобы обеспечить на любом режиме работы двигателя требуемого давления масла в магистрали и компенсировать увеличивающийся при изнашивании двигателя расход масла, производительность масляного насоса рассчитана на двух-трехкратный запас.

Производительность масляного насоса и создаваемое им давление во многом зависят от вязкости масла и частоты вращения коленчатого вала двигателя. По мере изнашивания двигателя увеличиваются зазоры между сопрягаемыми деталями, что приводит к увеличению количества прокачиваемого масла.

Чтобы обеспечить бесперебойную подачу масла ко всем трущимся деталям, при неблагоприятном сочетании вышеуказанных факторов в

Рис. 6.4. Масляный насос двигателя ЗИЛ-645: 1, 3 — шпонки; 2 — зубчатое колесо приво­да; 4 — корпус радиаторной секции; 5 — ведущее зубчатое колесо радиаторной секции; 6 — проставка; 7 — ведущее зубчатое колесо нагнетательной секции; 8 — корпус нагнета­тельной секции

главную масляную магистраль вводят редукционный клапан 6 (см. рис. 6.3), который обычно устанавливается в корпусе масляного насоса на входе в главную масляную магистраль или в конце магистрали.

В некоторых смазочных системах устанавливают два редукционных клапана: один — в насосе, другой (сливной) — в масляной магистрали.

Основной редукционный клапан предотвращает недопустимые колебания давления масла на выходе из насоса, а сливной обеспечивает более точное поддержание давления непосредственно у подшипников коленчатого вала. При этом полностью исключается уменьшение давления в магистрали в случае увеличения расхода масла по мере изнашивания подшипников.

В некоторых двигателях вместо сливных применяют дифференциальные клапаны (рис. 6.5). В пустотелом клапане в верхней и нижней частях имеются окна. Внутри дифференциального клапана установлен предохранительный клапан 2, который прижимается пружиной к своему седлу.

При достижении давления масла, поступающего из основной секции насоса, более 700 кПа предохранительный клапан под воздействием этого масла перемещается вниз и открывает своим торцом нижние окна. Через них масло попадает в сливное отверстие корпуса, а оттуда по каналу в блок-картере сливается в масляный картер.

Верхний торец плунжера 4 дифференциального клапана находится под давлением масла со стороны главной масляной магистрали, а нижний — со стороны масляного насоса. При повышении давления в главной масляной магистрали более 500 кПа плунжер 4 перемещается вниз

Рис. 6.5. Работа дифференциального клапана двигателя ЗИЛ-645 (момент открытия): 7 — ре­гулировочная шайба; 2 — предохранительный клапан; 3 — шток; 4 — плунжер

и через шток 3, опускает предохранительный клапан 2, открывая сливное отверстие, по которому неочищенное масло, поступающее от насоса, сливается в картер.

Для регулировки начала открытия дифференциального клапана под его пружину подкладывается регулировочная стальная шайба /.

Масляные фильтрыосуществляют очистку масла от механических примесей. При работе двигателя масло, циркулируя между трущимися поверхностями, уносит с собой продукты изнашивания, которые представляют собой взвешенные микроскопические частицы. Кроме того, подвергаясь постоянному воздействию высоких температур и соприкасаясь с агрессивными газами, масло окисляется, в нем скапливаются смолистые сгустки, частицы кокса, а также попадающая из окружающей среды пыль. При наличии в масле механических примесей размером более 3—4 мкм возможно образование задиров на деталях двигателя.

Первой фильтрующей ступенью, предохраняющей от попадания в насос крупных механических примесей, являются сетки маслоприемников. Кроме того, в ДВС применяются масляные фильтры, которые подразделяются по следующим признакам:

по степени очистки:

• фильтры грубой очистки (ФГО),

• фильтры тонкой очистки (ФТО);
по способу очистки:

• поверхностные,

• объемные,

• центробежные;

по месту установки в системе:

• полнопоточные,

• неполнопоточные.

Фильтры грубой очистки задерживают частицы размерами более 40 мкм. Используемые в них фильтрующие элементы (посредством которых и происходит очистка) могут быть сетчатыми, пластинчато-щелевыми и ленточно-щелевыми.

Фильтры тонкой очистки задерживают частицы размером более 1—2 мкм. Фильтрующие элементы в них могут быть из бумаги, картона, тканей, хлопчатобумажной пряжи.

Если на пути фильтрующегося масла встречается один ряд щелей (грани пластин, проволочной навивки и т. п.), то фильтры называют поверхностными, если же фильтрация происходит в объеме фильтрующего элемента (пористый картон, поролон и т. д.), то фильтры называют объемными. Если фильтрация масла основана на принципе отделе­ния более тяжелых примесей, находящихся в масле, под действием центробежных сил во вращающемся сосуде (роторе), то такой фильтр называется центробежным.

Фильтр называют полнопоточным, если он установлен в смазочной системе последовательно и через него проходит все масло, поступающее в главную масляную магистраль. Фильтр считают неполнопоточным, если он установлен параллельно и через него проходит только 10—15 % масла.

Центробежные фильтры могут иметь различные типы привода: гидравлический, механический, пневматический или электрический. Наибольшее распространение получили центрифуги с гидравлическим приводом, которые являются фильтрами тонкой очистки.

Центробежный фильтр с гидравлическим приводом двигателя марки «ЗИЛ» (рис. 6.6) состоит из корпуса 12, кожуха 7 и центрифуги с реактивным приводом. Масло от насоса по каналу 11 подается под вставку 6, оттуда небольшая часть масла, пройдя сетчатый фильтр 5, поступает к двум жиклерам 2, отверстия которых направлены в противоположные стороны. Масло выбрасывается из жиклеров 2 (показано стрелками) в двух противоположных направлениях. При этом за счет реактивных сил создается крутящий момент, приводящий ротор 3, установленный на упорном подшипнике 10, во вращение (5000—6000 мин"¹). Основная часть масла, поступающая в полость колпака 4 ротора, подвергается центробежной очистке. Механические примеси, находящиеся в масле, под действием центробежной силы отбрасываются к внутренней по­верхности колпака 4 и распределяются по ней в виде осадка, который удаляют при очистке центрифуги.

Очищенное масло через радиальные отверстия оси ротора, трубку 9 и канал / поступает в распределительную камеру масляной магистрали.

Клапан 13 перепускает масло, минуя фильтр в случае его чрезмерного загрязнения или загустения масла (при пуске холодного двигателя).

Рис. 6.6. Центробежный фильтр двигателя ЗИЛ-431410: / — канал; 2 — жиклер; 3 — ротор;

4 — колпак; 5 — сетчатый фильтр; 6 — вставка; 7 — кожух; 8 — ось ротора; 9 — трубка; 10 —

подшипник; 11 — канал; 12 — корпус; 13 — перепускной клапан

Работа центрифуги двигателя КамАЗ-740 основана на том же принципе, однако ротор ее имеет не реактивный привод, а активно-реактивный, так как крутящий момент здесь создается в результате давления масла на лопасти ротора, а также реактивными силами, возникающими при выходе масла из ротора в канал оси через тангенциальные сопла.

Достоинством центробежных фильтров является высокая фильтрующая способность, долговечность и постоянная пропускная способность, не зависящая от загрязнения ротора (до определенного предела накопления отложений на его стенках). Недостатком центрифуг является резкое ухудшение фильтрации масла при понижении его темпера­туры и повышении вязкости.

Широкое распространение получили фильтры с бумажными фильтрующими элементами, один из которых показан на рис. 6.7. Масло подается в корпус 2 фильтра по подводящему каналу 3 в крышке 5, проходит фильтрующий элемент 7 и уже очищенное через выпускную трубку 5 по отводящему каналу 4 поступает в главную масляную магистраль. Фильтрующий элемент в сборе центрируется болтом 17 и притягивается к крышке 6 пружиной 14. С торцов он уплотняется двумя резиновыми кольцами 10 и 12. Перепускной клапан 7 при засорении фильтра пере-

Рис. 6.7. Объемный фильтр с бумажным фильтрующим элементом: 1 — фильтрующий эле­мент; 2 — корпус; 3 — канал; 4 — отводящий канал; 5 — выпускная трубка; 6 — крышка; 7-перепускной клапан; 8 — прокладка; 9, 13 — опорные шайбы; 10, 12 — резиновые кольца; 11 — центрирующий болт; 14 — пружина; 15 — пробка

пускает неочищенное масло в магистраль минуя фильтр. На дне корпуса имеется отверстие с резьбовой пробкой 15 для слива отстоя.

На дизелях могут применяться полнопоточные фильтры с двойными фильтрующими элементами (рис. 6.8). Такой фильтр состоит из корпуса 19, двух колпаков 24 и сменных фильтрующих элементов 23.

Рис. 6.8. Полнопоточный фильтр очистки масла: 1 — стержень; 2 — стопорное кольцо; 3 — шайба; 4 и 22 — уплотнительные кольца; 5 — пружина колпака; 6 — уплотнительная чашка; 7 — шайба; 8 — пружина перепускного клапана; 9 — винт сигнализатора; 10 — пробка пере­пускного клапана; 11, 18, 20 и 26 — прокладки; 12 — регулировочная шайба; 13 — корпус сиг­нализатора; 14 — подвижный контакт сигнализатора; 15 — пружина контакта сигнализатора; 16 — перепускной клапан; 17 — пробка; 19 — корпус фильтра; 21 — втулка корпуса; 23 — фильтрующий элемент; 24 — колпак; 25 — пробка сливного отверстия

В корпусе фильтра установлен перепускной клапан 16 с сигнализатором засоренности фильтрующих элементов, имеются два резьбовых отверстия для установки датчиков давления и сигнализации о недопустимом понижении (менее 0,07 МПа) давления масла в главной масляной магистрали. Свечение лампы, установленной в кабине и подсоединенной к датчику недопустимо низкого давления, указывает на необходимость замены фильтрующих элементов.

Масляный радиатор предназначен для рассеивания теплоты, отводимой маслом от двигателя.

Необходимую температуру моторного масла (80—110 °С) поддерживают с помощью двух систем — охлаждения и смазочной, работа которых тесно связана между собой.

В маломощных двигателях автомобилей, движущихся с высокими скоростями, достаточно охлаждать масло в поддоне картера путем обдува встречным потоком воздуха.

В мощных двигателях с напряженным рабочим процессом, установленных на относительно тихоходных автомобилях, необходимо осуществлять принудительное охлаждение масла, например в масляных радиаторах.

Такие радиаторы могут быть двух типов: жидкостно-масляные, которые устанавливаются в жидкостной системе охлаждения двигателя, и воздушно-масляные с обдувом потоком воздуха, образуемого при движении автомобиля и создаваемого вентилятором.

Воздушно-масляные радиаторы по конструкции аналогичны трубчато-пластинчатым радиаторам системы охлаждения или выполнены из оребренных трубок (рис. 6.9, а). Их устанавливают перед радиатором системы охлаждения. Интенсивность охлаждения масла при этом зависит от температуры окружающего воздуха. Жидкостно-масляный радиатор состоит из системы трубок, в которых циркулирует масло и которые омываются жидкостью из системы охлаждения. Они могут быть трубчатыми (рис. 6.9, б) или пластинчатыми. Внутрь трубок (со стороны масла) впаивают турбулизаторы, улучшающие теплоотвод от масла к стенкам. Жидкостно-масляные радиаторы позволяют с большей стабильностью поддерживать температуру масла, ускоряют его прогрев после пуска двигателя. Обычно они бывают меньше по объему по сравнению с воздушно-масляными, поскольку коэффициент теплопередачи от стенок к жидкости гораздо выше, нежели к воздуху.

Радиаторы могут включаться в систему последовательно или параллельно главной масляной магистрали.

Наиболее распространена параллельная схема включения (см. рис. 6.1), однако она требует дополнительной секции в насосе, которая прокачивает масло через радиатор. Если радиатор питается от общей секции насоса, то на входе в радиатор устанавливают предохранительный клапан, предотвращающий опасное понижение давления в главной магистрали путем отключения радиатора при снижении давления в системе до 0,1 МПа.

При питании радиатора отдельной секцией насоса ее снабжают перепускным клапаном, регулируемым на избыточное давление 0,12 МПа.

-

Рис. 6.9. Масляные радиаторы: а — воздушно-масляный трубчатый радиатор; б — жидкостно-масляный трубчатый радиатор; в — различные варианты турбулизаторов для жидкостного охлаждения радиаторов; 7 — трубка радиатора; 2 — соединительные муфты и хомуты; 3 — цельнокатаное оребрение; 4 — наборное оребрение из колец; 5 — оребрение из навитой ленты