Классификация и компоновочные схемы смазочных систем

Краткие теоретические сведения

Смазочная система служит для подвода масла к трущимся по­верхностям деталей.

Классификация. В зависимости от условий работы деталей и механизмов двигателя смазочный материал к ним может подво­диться несколькими способами: под давлением, капельно (разбрыз­гиваемым маслом) и масляным туманом. В современных двигате­лях применяют комбинацию различных способов подвода масла к трущимся поверхностям сопряженных деталей. Такая смазочная система называется комбинированной.

Под давлением масло от масляного насоса подводится к корен­ным и шатунным подшипникам коленчатого вала, подшипникам опорных шеек распределительного вала, осям коромысел и верх­ним наконечникам штанг. В отдельных конструкциях под давле­нием смазываются втулки верхней головки шатунов и поршневые пальцы.

Разбрызгиванием и масляным туманом смазываются кулачки распределительного вала, нижние наконечники штанг, направля­ющие втулки клапанов, механизмы вращения выпускных клапа­нов, зубчатые колеса механизма газораспределения и другие дета­ли, а также наиболее нагруженная часть зеркала цилиндра (через отверстие в нижней головке шатуна).

Компоновочные схемы. Основные элементы любой смазочной системы: масляные насосы, масляные фильтры и масляный радиа­тор, регулирующие давление клапаны, каналы в блоке и других деталях.

Рассмотрим компоновочные схемы и работу смазочных систем некоторых рядных и V-образных автомобильных двигателей.

Смазочная система V-образного дизеля ЯМЗ-КАЗ-642 комбини­рованная (смешанная). Она состоит из масляного насоса, поддо­на, полнопоточного фильтра тонкой очистки масла, радиатора и масляных магистралей, снабженных перепускными и предохрани­тельными клапанами.

К коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, под­шипникам распределительного вала, втулкам коромысел масло подается под давлением, а к остальным деталям — разбрызги-вани­ем.

Из поддона 12 (рис. 6.1) масло через маслоприемник засасы­вается в секции 9 и 13 масляного насоса. Из секции 9 через канал в стенке блока масло подается в корпус полнопоточного фильтра 8, где очищается, проходя через фильтрующий элемент. Затем оно поступает в главную масляную магистраль 4, из которой по кана­лам в перегородках блока подводится к коренным подшипникам коленчатого вала, подшипникам распределительного вала, втул­кам коромысел, а по каналу в штангах клапанов — к толкателям. К шатунным подшипникам коленчатого вала масло подается по ка­налам в коленчатом валу от ближайшей коренной шейки. Масло, снимаемое со стенок цилиндра маслосъемным кольцом, через от­верстия в канавке кольца отводится внутрь поршня и смазывает опоры поршневого пальца в бобышках поршня и верхней головки шатуна.

Из канала задней стенки блока масло под давлением поступает к подшипникам компрессора 19 через канал в картере маховика. Из канала передней стенки блока предусмотрен отбор масла для смазывания подшипни-ков насоса 18. Из главной магистрали мас­ло также под давлением подается к выключателю гидромуфты, расположенному на водя-ном патрубке. Из секции 13 масло посту­пает в радиатор 11, а из него возвращается в поддон 12.

Смазочная система рядного карбю-раторного двигателя автомоби­лей ВАЗ. Масляный насос 18 (рис. 6.2), приводимый в действие парой шестерен со спиральными зубьями, засасывает масло из картера 13 через фильтру-ющую сетку маслоприем-ного патрубка и подает его по каналу 19 в полно-поточный фильтр. От-фильтрован­ное масло по каналу 20 попадает в магистральный масляный канал, проходящий вдоль блока, а оттуда по каналам 23 и 11, просвер­ленным в блоке цилиндров, проникает к коренным подшипникам коленчатого вала и первому подшипнику валика 24 привода мас­ляного насоса и распределителя зажигания. К центральной опоре распределительного вала масло подводится по каналам 7, просвер­ленным в головке блока цилиндров и корпусе подшипников рас­пределительного вала.

Масло, подошедшее к центральной опоре распределительного вала через канавку в опорной шейке, попадает в центральный ка­нал распределительного вала, а из канала через отверстия в кулач­ках и опорных шейках — к кулачкам, рычагам и опорам вала.

От первого подшипника валика 24 масло поступает ко второму подшипнику по каналу, просверленному в самом валике. К втулке шестерни привода масляного насоса масло подводится по отдель­ному каналу 21 из полости блока перед масляным фильтром. Ос­тальные детали смазываются разбрызгиванием и самотеком.

Цепь механизма газораспределения смазывается маслом, вытекающим из передней опоры распределительного вала и передней втулки валика привода масляного насоса и затем раз­брызгиваемым.

Насос, маслоочистители, радиаторы

Масляный насос предназначен для подачи масла под давлением к основным трущимся поверхностям и устройствам его очистки и охлаждения.

На автомобильных двигателя устанавливают, как правило, одно- и двухсекционные шестеренные масляные насосы (рис. 6.3) с одной или двумя парами зубчатых колес. Они харак­теризуются простотой устройства, надежной работой и равномер­ностью подачи масла.

В корпусе 4 такого насоса установлены ведомое 3 и ведущее 6 зубчатые колеса. При работе насоса они вращаются в противопо­ложных направлениях. Масло, поступающее к насосу по каналу 2, заполняет впадины между зубьями колес, сжимается ими и выдав­ливается к отводящему каналу 5. 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 полость нагнетания.

Масляный насос двигателя ЗИЛ-508.10 двухсекционный, шесте­ренный. Верхняя его секция подает масло в смазочную систему двигателя, а нижняя секция — в масляный радиатор и далее на слив в поддон.

Масляный насос двигателя ЯМЗ-КАЗ-642 (рис. 6.4) двухсекци­онный. Задняя нагнетающая секция подает масло в смазочную си­стему двигателя, а передняя радиаторная секция — в масляный ра­диатор.

На двигателях автомобилей ГАЗ-3307 и ВАЗ установлены односекционные масляные насосы. В автомобиле ГАЗ редукционный клапан, отрегулированный на заводе, встроен в крышку насоса, а в двигателе ВАЗ — в корпус маслоприемного патрубка.

Чтобы на любом режиме работы двигателя обеспечить требуе­мое давление масла в магистрали и компенсировать увеличиваю­щийся при износе двигателя расход масла, производительность масляного насоса должна быть больше, чем нужно для процесса смазывания.

Маслоочистители. В процессе работы двигателя свойства масла (вязкость и маслянистость) постепенно ухудшаются. Оно загряз­няется твердыми механическими примесями (частичками нагара, элементами изнашивания деталей), смолами и продуктами окис­ления. Для очистки масла и сохранения его свойств, а также для защиты трущихся поверхностей от механических частиц на совре­менных двигателях устанавливают различные маслоочистители — фильтры грубой (ФГО) и тонкой очист­ки (ФТО), которые могут быть полно­поточные и неполнопоточные.

Фильтр называют полнопоточным, если он установлен в смазочной системе последовательно и через него проходит все масло. Фильтр считают неполнопоточным, если он установлен парал­лельно и через него проходит только 10...15% масла. Осо­бенно тщательно надо очищать масло в тех случаях, когда под­шипники коленчатого вала вы­полнены из антифрикционно­го материала, в состав которого входит свинцовистая бронза, или высокооловянистого алю­миниевого сплава.

Для очистки масла от круп­ных примесей и смолистых продуктов служат фильтры грубой очистки пластинчато-щелевого или сетчатого типа, однако их применяют ограниченно (в двигателях некоторых моде­лей автомобилей МАЗ).

В фильтрах тонкой очистки в качестве фильтрующих элемен­тов используют ленточно-бумажные и картонные пакеты или дру­гие материалы, в которых масло фильтруется, просачиваясь через микропоры элемента.

Центробежные маслоочистители (центрифуги) — это фильтры тонкой очистки. В них масло очищается за счет воздействия на примеси центробежной силы, возникающей при вращении ротора 3 (рис. 6.5). Он приводится во вращение реактивной силой, со­здаваемой струей масла, вытекающей из корпуса с большой ско­ростью через два жиклера 1. Масло в полость ротора подается под давлением 0,4...0,8 МПа по каналу 21 в блоке, полой оси 18 и че­рез отверстие 9.

Под действием возникающих центробежных сил механические частицы, находящиеся в масле, отбрасываются к боковым стенкам колпака 5 ротора, образуя плотный осадок. Этот осадок удаляют при чистке центрифуги одновременно с заменой масла в картере двигателя.

Правильность вращения центрифуги проверяют на слух. После остановки двигателя исправная центрифуга продолжает вращаться до 3 мин, издавая своеобразный звук.

Фильтр в двигателе автомобиля ВАЗ-21213 (полнопоточный) на­вернутна штуцер, прижат к кольцевому буртику на блоке и уплотнен прокладкой. Масло поступает в фильтр через отверстие и, пройдя фильтрующий элемент 16 (см. рис. 6.2), выходит в магистральный канал 9 блока через центральное отверстие и штуцер крепления.

В фильтре предусмотрены противодренажный клапан 17, предот­вращающий вытекание масла из системы при остановке двигателя, и перепускной клапан 15, срабатывающий при засорении фильтрую­щего элемента и пропускающий неочищенное масло в систему.

Полнопоточный фильтр тонкой очистки в двигателе ЯМЗ-КАЗ-462 прикреплен к правой стенке блока цилиндров. При низкой темпе­ратуре масла или засорении фильтрующих элементов сопротивле­ние фильтра увеличивается и масло поступает в главную магист­раль, минуя фильтрующие элементы, через перепускной клапан. Этот клапан открывается, когда разность давлений до и после фильтрующих элементов составляет 0,2...0,25 МПа.

Фильтр тонкой очистки масла в двигателе автомобиля ГАЗ-3307 полнопоточный, со сменным фильтрующим элементом «Реготмас 440А-1-06», подлежащим замене при замене масла в картере дви­гателя.

Фильтр очистки масла в двигателе ЗИЛ-508.10 — центробеж­ный, с реактивным приводом (центрифуга), полнопоточный.

Масляный радиатор. При нормальном тепловом режиме работы двигателя температура масла должна быть в пределах 65...85 °С. На грузовых автомобилях при повышении температуры окружающего воздуха, а также при длительной работе двигателя на больших на­грузках и при небольшой скорости движения необходимая интен­сивность охлаждения масла достигается обдувом поддона картера воздухом и подачей масла в масляный радиатор. На большинстве легковых автомобилей радиаторы не устанавливают, т. е. масло ох­лаждается в результате естественной теплоотдачи поверхности поддона картера, обдуваемого встречным потоком воздуха. Ис­ключение могут составлять форсированные двигатели или двига­тели большей мощности.

На грузовые автомобили устанавливают масляные радиаторы водяного (маслотеплообменники) и воздушного охлаждения. Пос­ледние применяют чаще всего.

Рис. 6.6.Масляный радиатор: а — общий вид; б — кран закрыт; в — кран от­крыт; 1, 4 — шланги; 2 — масляный радиатор; 3 — бачок; 5 — кран; 6 — штуцер с предохра­нительным (ограничительным) клапаном

Масляные радиаторы воздушного охлаждения располагают пе­ред радиатором системы охлаждения, чтобы при движении авто­мобиля они интенсивно обдувались встречным потоком воздуха. Масляный радиатор состоит, как правило, из нескольких плоских или круглых латунных трубок, к которым припаяны охлаждающие пластины, увеличивающие площадь его поверхности охлаждения. Маслопроводы, по которым масло подводится и отводится от ра­диатора, могут располагаться с одной или противоположных сто­рон, как показано на рисунке 6.6. С обеих сторон масляный ра­диатор 2 имеет бачки 3, к которым присоединены резиновые шланги 1 и 4. По периметру радиатор охвачен каркасом. По шлан­гу 4 масло поступает в бачок 3, а затем в шесть трубок радиатора. С противоположной стороны охлажденное масло по шлангу стекает в поддон двигателя. Радиаторы такой конструкции применяют на автомобилях ГАЗ и КАЗ. В автомобилях ГАЗ масляный радиатор включают при температуре воздуха выше 20 °С.

Масляный радиатор двигателя ЗИЛ-508.10 оребренный алюми­ниевыйтрубчатый воздушного охлаждения. Он расположен спе­реди радиатора системы охлаждения и постоянно включен в сма­зочную систему посредством двух маслопроводов, по которым масло поступает в радиатор и отводится от него. Отключают ради­атор только во время пуска холодного двигателя при температуре воздуха ниже 0 °С.

Клапаны смазочной системы. Чтобы поддержать требуемое дав­ление в смазочной системе и обеспечить нормальную работу ее устройств, можно установить следующие автоматически действу­ющие клапаны: редукционный, дифференциальный, перепускной и предохранительный. По типу все клапаны делят на плунжерные и шариковые.

В смазочных системах рассматриваемых двигателей эти клапа­ны можно применять в различных сочетаниях.

Редукционные клапаны действуют при перепаде давления и под­держивают постоянное давление в определенной магистрали сма­зочной системы.

По назначению клапаны делят на предохранительные, сливные и перепускные. Предохранительные клапаны защищают смазочную систему или отдельные агрегаты от перегрузок (чрезмерного по­вышения давления). Они установлены после насоса. Сливные кла­паны создают определенное гидравлическое сопротивление при сливе масла и тем самым поддерживают необходимое давление в главной масляной магистрали. Перепускные клапаны возвращают поток масла из нагнетающей секции насоса во всасывающую или в главную магистраль, например при засорении фильтра, большом сопротивлении радиатора.

Дифференциальные клапаны применяют в некоторых двигателях вместо сливных или перепускных, уменьшая при этом потери энергии на прокачивание масла. Например, в двигателе ЯМЗ-КАЗ-642 перепускной клапан открывается при давлении 0,2...0,25 МПа, дифференциальный — при 0,6...0,75 МПа, а пре­дохранительный — при 0,8...0,85 МПа.

В двигателе ЗИЛ-508.10 перепускной клапан регулируется на давление 0,12...0,15 МПа, а редукционный — на давление 0,32 МПа. Редукционный и перепускной клапаны в двигателе ав­томобиля ВАЗ имеют заводскую установку и не регулируются.

В смазочной системе двигателей автомобилей ГАЗ-3307 кроме редукционного и предохранительного (в масляном фильтре) кла­панов на входе в радиатор устанавливают предохранительный кла­пан, открывающийся при давлении около 0,1 МПа и пропускаю­щий масло через радиатор только при давлении в главной магист­рали более 0,1 МПа.