2014-02-24
1645
На рис. 9.3 показан общий вид внешней системы смазки двигателя воздушного охлаждения.
Из масляного бака 1 масло по трубопроводу 15 подводится к нагнетающей ступени масляного насоса 3 и из него через фильтр 5 — в масляную магистраль двигателя.
После смазки деталей двигателя все масло стекает в маслосборники 4 и 5, откуда откачивается насосом 3 (нагнетающая и откачивающая ступени насоса выполнены в одном агрегате) в масляный радиатор 7. Из радиатора охлажденное масло по трубопроводу 14 поступает в масляный бак 1.
Масло, масляные пары и газы из картера двигателя поступают по дренажной трубке 17 в маслоуловительный бачок 6, в котором происходит отделение газов от масла. Газы отводятся по дренажной трубке 18 в атмосферу, а масло подается к вспомогательному откачивающему насосу, установленному на насосе 3, и из него поступает по трубопроводу 13 в радиатор, а затем по трубопроводу 14 в бак 1.
В баке масло проходит через пеногаситель, в котором происходит отделение от него газов, и по трубопроводу 15 вновь поступает в масляный насос.
Для запуска двигателя в холодную погоду масло разжижается бензином. Для этой цели служит кран 8. Перед остановкой двигателя кран 8 открывается и обеспечивает доступ некоторого количества бензина в систему смазки. Время, на которое открывается кран, зависит от температуры окружающего воздуха. Для контроля за работой системы смазки в ней установлены манометр 11, показывающий давление масла в нагнетающей магистрали, и термометр 10, показывающий температуру масла на выходе из двигателя.
Для слива масла из системы имеются сливные краны 9.
Разберем устройство агрегатов внешней системы смазки.
Масляный бак. Масляный бак делается достаточно прочным. Емкость баков зависит от часового расхода масла и максимальной продолжительности полета и должна быть на 15÷20% «больше объема заливаемого масла. Свободный объем в баке необходим «а случай увеличения объема масла при его нагревании и вспенивании. Форма масляного бака зависит от компоновки самолета и места размещения бака. Масляный бак на самолете обычно устанавливается по возможности ближе к двигателю, так как при этом уменьшается длина маслопроводов и соответственно их гидравлическое сопротивление. Масляный бак располагают на самолете так, чтобы уровень масла в нем был выше нагнетающего насоса и масло поступало к нему самотеком.
Заливные горловины и сливные краны баков должны иметь большой диаметр, чтобы заправка и слив масла требовали минимального времени. Бак обычно снабжается масломерной линейкой, позволяющей перед полетом проверить количество залитого масла. Забор масла из бака при наличии в нем фильтра отстойника должен происходить в нижней точке бака, причем фильтр-отстойник необходимо периодически очищать. Конец заборной трубки располагается несколько выше дна бака, что предотвращает поступление в двигатель загрязненного масла; кроме того, заборная трубка устанавливается так, чтобы вспененное масло, поступающее в бак из двигателя, не могло поступать в нее непосредственно. В масляном баке обычно устанавливается пеногаситель для отделения образующейся пены.
Сообщение масляного бака с атмосферой (при открытой масляной системе) осуществляется при помощи дренажной трубки 2 (см. рис. 9.3), соединенной с картером двигателя. Такое соединение делается для того, чтобы избежать потери масла при выбрасывании его через дренажную трубку бака. Конструкция масляного бака должна обеспечивать питание двигателя маслом при всех видах полета (взлет, горизонтальный полет, виражи, пикирование и т. д.). Детали конструкции бака приведены на рис. 9.4.
В верхней части бака размещены: горловина 1 для заливки масла, фланец 2 для присоединения дренажной трубки и масломерная линейка 3. Внутри бака установлены пеногаситель 4 и фильтр 5, заключенные в колодец 6, служащий для ускорения прогрева масла. Масло из двигателя через штуцер 7, пеногаситель 4 и фильтр 5 поступает в колодец 6. Из колодца через конусообразную коробку 8 масло стекает в нижний отсек бака, образуемый перегородкой 9. В двигатель масло поступает из нижнего отсека через заборную трубку 10. Таким образом, в циркуляции участвует не все масло, а только масло, находящееся в двигателе, колодце 6 и коробке 8. Это ускоряет прогрев масляной системы, а также обеспечивает возможность разжижения только части масла, участвующей в основной циркуляции. По мере расходования к циркулирующему маслу добавляется свежее, поступающее из верхнею отсека через патрубки 13. Для выравнивания давлений в баке нижний его отсек сообщается с верхним трубкой 11.
Внешняя поверхность бака окрашивается в коричневый цвет, принятый в качестве опознавательного цвета для системы «мазки.
Пеногаситель. При работе двигателя отработанное масло насыщается воздухом, продуктами сгорания, которые прорываются в картер через неплотности поршня и поршневых колец, и парами бензина и воды, что приводит к усиленному пенообразованию в масляной системе.
Этому также способствуют и следующие причины:
— захватывание откачивающим масляным насосом не только масла, но и газов, находящихся в картере (захватывание происходит вследствие большой производительности откачивающего насоса по сравнению с нагнетающим);
— возможность попадания газов и паров в масляную систему при планировании самолета или при наборе высоты, когда масло отливает из тех мест, где расположены отводы масла го картера двигателя;
— загрязнение масла, а также наличие в нем бензина и воды.
При ценообразовании резко увеличивается объем масляновоздушной эмульсии, в результате чего происходит выбрасывание масла из бака через дренажную трубку.
С подъемом самолета на высоту увеличение объема воздуха и паров, имеющихся в масле, снижает производительность нагнетающего насоса, и давление масла падает. Чтобы устранить эти недостатки, в масляной системе устанавливаются специальные пеногасители — сепараторы.
Пеногаситель 4, показанный на рис. 9.5, представляет собой трубку, верхний конец которой изогнут в виде спирали, помещенную в широкой трубе 12, расположенной в колодце 6. Вспененное масло поступает из двигателя внутрь пеногасителя снизу
вверх и при выходе из него приобретает вращательное движение (закрутку), при котором возникают центробежные силы. Под действием этих сил масло отбрасывается к стенкам трубы и стекает вниз к фильтру 5, а воздух и пары, как более легкие, остаются в верхней части масляного бака и через дренажную трубку, которая присоединяется к фланцу 2, отводятся в картер.
На двигателе ВК-105 применен пеногаситель 1 (рис. 9.5), установленный внутри картера. Он представляет собой дюралюминиевый лист с отверстиями, отделяющий нижнюю часть 2 картера двигателя (маслосборное корыто), служащую сборником для масла, от основного картера.
Отработанное масло, стекая на поверхность пеногасителя, проходит через отверстия, в результате чего пена задерживается, а масло, пройдя через сежу 3, собирается в маслосборном корыте 2. Из маслооборного корыта масло поступает к откачивающим насосам и через радиатор откачивается в масляный бак. Дальнейшее отделение паров и воздуха от масла производится пеногасителем, установленным в масляном баке.
Пеногасители описанного типа не могут обеспечить удовлетворительной работы масляной системы на больших высотах. Для удовлетворительной работы масляной системы на больших высотах применяются воздухоотделители, механически разрушающие масляную пленку, обволакивающую пузырьки газов благодаря силам поверхностного натяжения. Такими- воздухоотделителями, являются центрифуги или приводные сепараторы.
Масляные насосы. Масляные насосы устанавливаются непосредственно на двигателе и приводятся в движение от коленчатого вала при помощи шестеренчатых передач. Число насосов на двигателе должно быть не менее двух (нагнетающий и откачивающий). На многих двигателях число откачивающих насосов бывает и больше.
По принципу работы масляные насосы подразделяются на шестеренчатые и коловратные (лопаточные).
Шестеренчатый насос (рис. 9.6) представляет собой обычно две одинаковые шестерни, находящиеся в постоянном зацеплении, из которых одна расположена на ведущем валике, а вторая приводится во вращение от первой. Шестерни смонтированы в корпусе так, что между стенками корпуса и вершинами зубьев имеется небольшой зазор.
Принцип работы шестеренчатого насоса заключается в том, что при вращении его шестерен в направлении, указанном стрелками, масло попадает во впадины между зубьями шестерен и переносится вдоль стенок корпуса насоса из полости всасывания А в полость нагнетания Б. В полости Б зубья, входя в зацепление, выжимают масло из впадин в нагнетающую магистраль.
При свободном выходе масла из насоса давление масла в нем не повышается. Давление повышается лишь в том случае, когда на выходе из насоса создано сопротивление. Величина давления зависит от вязкости масла, числа оборотов насоса, величины проходных сечений в трубопроводах и зазоров между трущимися деталями.
Коловратный насос (рис. 9.7) состоит из корпуса 1, внутри которого эксцентрично установлен валик 2 с лопатками 3
и 4. Лопатки пружиной 5 всегда прижаты к внутренней стенке корпуса насоса, вследствие чего его полость делится на два объема — А и Б. При вращении валика с лопатками объемы А и Б будут непрерывно изменять свою величину. При этом в увеличивающемся объеме Л создается разрежение и масло поступает в этот объем до тех пор, пока лопатка 4 не перекроет входное отверстие в корпусе. Находящееся в объеме Б масло вытесняется оттуда лопаткой 3 через выходное отверстие в нагнетающую магистраль до тех пор, пока лопатка 3 не пройдет мимо выходного отверстия. После этого объем А сообщится с выходом из насоса, а объем Б — с входом в него, и лопатка 4 будет вытеснять масло из объема А и всасывать его в объем Б.
Наиболее широкое применение получили шестеренчатые насосы. Эти насосы в простейшем случае имеют в одном корпусе две ступени — нагнетающую и откачивающую. Каждая ступень насоса состоит из двух одинаковых шестерен.
Схема работы такого насоса показана на рис. 9.8. Ведущий валик вращается от двигателя и приводит во вращение шестерни» нагнетающей и откачивающей ступеней насоса. На выходе масла из нагнетающей ступени установлен обратный клапан, который не должен допускать перетекания масла из масляного бака, расположенного выше двигателя, в неработающий двигатель.
Объем откачиваемого масла вследствие его вспенивания и насыщения газами и парами топлива значительно больше объема, подаваемого нагнетающим насосом. Чтобы обеспечить надежную откачку масла из двигателя, размеры откачивающего насоса (обычно высота шестерен) должны быть значительно (в 1,5— 2 раза) больше размеров нагнетающего или же на двигателе должно быть установлено несколько насосов, откачивающих масло из разных мест картера.
Редукционный клапан. Во время работы двигателя вне зависимости от числа его оборотов в масляной магистрали должно задерживаться постоянное давление, величина которого устанавливается для каждого типа двигателя. Для выполнения; этого требования на выходе из нагнетающего масляного насоса устанавливается редукционный клапан, перепускающий часть подаваемого насосом масла во всасывающую полость насоса и тем самым поддерживающий постоянное давление в магистрали за насосом. Через редукционный клапан пропускается около 40÷50% от подаваемого насосом масла. При увеличении (за счет износа) зазоров между трущимися поверхностями расход масла через них увеличивается и соответственно снижается количество масла, перепускаемого через редукционный клапан.
Редукционные клапаны показаны на рис. 9.6, 9.7 и 9.8; они бывают разных типов: шариковые, поршеньковые и тарельчатые. Редукционный клапан в рабочем положении показан на рис. 9.9. Когда количество масла, подаваемого насосом, не превышает его расхода через двигатель, то редукционный клапан закрыт (см. рис. 9.7), т. е. пружина 8 плотно прижимает шарик 9 к седлу 6 и все масло, нагнетаемое насосом и поступающее в нагнетающую полость, проходит через двигатель.
Если подача масла превышает его расход, давление в нагнетающей магистрали становится выше нормального. При этом избыточное давление масла преодолевает упругость пружины 8 и редукционный клапан открывается, сообщая нагнетающую полость со всасывающей (см. рис. 9.9). Вследствие перепуска излишка масла из нагнетающей полости насоса во всасывающую давление в нагнетающей магистрали снизится и достигнет нормальной величины.
Величина давления масла в магистрали регулируется натяжением пружины редукционного клапана. Для увеличения давления масла регулировочный винт 7 следует ввернуть в корпус, при этом натяжение пружины увеличится. Для уменьшения давления, наоборот, натяжение пружины следует уменьшить, т. е. вывернуть регулировочный винт 7 на несколько оборотов.
Редукционные клапаны регулируются при номинальном числе оборотов на давление 5÷10 кг/см2.
Масляные фильтры. Масляные фильтры устанавливаются на пути движения масла в различных участках масляной системы: в масляном насосе, в картере двигателя, в маслосборнике, в масляном баке, а также в масляной магистрали.
Наличие масляных фильтров во всасывающей линии нагнетающего насоса может привести к падению давления масла вследствие повышения гидравлических сопротивлений во всасывающей системе. Поэтому в некоторых случаях необходимо устанавливать дополнительный насос, прокачивающий масло через фильтр.
Масляные фильтры бывают трех типов: сетчатые, пластинчатые и фетровые. Чаще всего применяются сетчатые фильтры, гидравлическое сопротивление которых сравнительно невелико.
Сетчатый фильтр (рис. 9.10) представляет собой мелкую металлическую (обычно латунную) сетку, свернутую в цилиндр и укрепленную на жестком каркасе.
Масло поступает на внешнюю поверхность сетки и проходит внутрь фильтра, освобождаясь от механических примесей. Из внутренней части фильтра очищенное масло направляется в масляную систему. Конструкция фильтра должна быть такова, чтобы каркас вместе с сеткой можно было легко вынимать для осмотра, промывки и очистки.
Пластинчатый фильтр (рис. 9.11) представляет собой пакет, набранный из большого числа тонких металлических пластин, образующих между собой фильтрующие зазоры в сотые доли миллиметра. Такой фильтр обычно устанавливается в нагнетающей линии после насоса.
Фильтр состоит из корпуса 1, внутри которого на подвижной оси 2 насажены основные пластины 3 (толщиной 0,32 мм), разделенные между собой промежуточными шайбами 4 (толщиной 0,09мм) и дополнительными пластинками 5 (толщиной 0,07мм), собранными на боковом неподвижном стержне 6. Таким образом, между основными пластинами образуются небольшие зазоры, через которые масло под давлением насоса проходит внутрь фильтра, а твердые частицы размером более 0,1 мм, содержащиеся в масле, задерживаются пластинами. Очищенное масло из фильтра поступает в двигатель для смазки трущихся деталей.
Для очистки фильтрующих зазоров ось 2 с основными пластинами 3 поворачивают за рукоятку 7, выведенную наружу. При этом дополнительные пластинки 5, оставаясь неподвижными, счищают грязь с основных пластин 3, чем и достигается очистка фильтра без снятия его с двигателя.
Во избежание нарушения подачи масла в двигатель в случае сильного засорения фильтрующих зазоров предусмотрен перепускной клапан 8, через который нефильтрованное масло может поступать в двигатель, минуя фильтрующие зазоры.
Разность давлений, при которой должен открываться перепускной клапан, равна 2,5 ÷3,0 кг/см2.
Маслосборник. Маслосборник (рис. 9.12) применяется в звездообразных двигателях и представляет собой литой корпус 1 небольшой емкости, устанавливаемый в нижней части картера с таким расчетом, чтобы отработанное масло могло стекать в него из двигателя. Масло, стекающее в сборник, проходит через установленный внутри него сетчатый фильтр 2 и отсасывается откачивающим насосом. Для слива масла в нижней части маслосборника установлен кран 3.
Масляный радиатор. Температура выходящего из двигателя масла у маломощных двигателей (типа М-11) сравнительно невелика, и нагретое масло охлаждается в баке и внешних трубопроводах путем непосредственного теплообмена между стенками бака и трубопроводами и омывающим их атмосферным воздухом. В мощных двигателях естественного охлаждения масла во внешних трубопроводах и баках недостаточно, и для поддержания и регулировки температуры масла в системе устанавливают радиаторы.
Масляные радиаторы бывают двух типов: водомасляные, в которых масло охлаждается водой, поступающей из системы охлаждения двигателя, и воздушно-масляные, в которых масло охлаждается потоком воздуха.
Водо-масляные радиаторы применяются в двигателях жидкостного охлаждения, когда температура охлаждающей воды ниже температуры масла; в современных двигателях, имеющих высокую температуру охлаждающей жидкости, такие радиаторы не применяются.
Наибольшее распространение получили воздушно-масляные радиаторы.
На рис. 9.13 показан воздушно-масляный радиатор, охлаждающая поверхность которого выполнена в форме сот. Соты состоят из медных трубок, концы которых спаяны между собой. Масло омывает трубки сот с их внешней стороны и отдает тепло потоку воздуха, протекающему внутри трубок. Радиатор разделен на секции, и проходящее через него масло движется зигзагообразно (путь масла на рис. 9.13 показан стрелками).
Для быстрого прогрева масла при запуске и для предотвращения разрыва радиатора вследствие повышения в нем давления (при густом холодном масле) в радиаторе устанавливается термостат или автоматический клапан, перепускающий масло на выход так, что оно минует соты радиатора.
Наличие клапанов дает возможность регулировать прокачку масла через радиатор и поддерживать температуру масла в определенных пределах.
Для уменьшения лобового сопротивления радиатор помещают в обтекаемые капоты (туннели), на выходе из которых устанавливаются заслонки, регулирующие количество воздуха, протекающего через радиатор, а следовательно, и степень охлаждения масла.
На рис. 9,14 показан капот двигателя воздушного охлаждения. Количество воздуха, протекающего через масляный радиатор 2, регулируется заслонкой 3.
Маслоуловительный бачок. Для выравнивания давления внутри двигателя с атмосферным картер двигателя сообщается с наружной средой при помощи дренажной трубки. Через эту дренажную трубку возможно выбрасывание масла из картера при вводе самолета в пикирование и при полете на больших высотах. Для предотвращения потерь масла дренаж картера осуществляется через маслоуловительный бачок 6 (см. рис. 9.3), соединенный с картером трубками 17.
От верхней крышки бачка отведена в атмосферу трубка 18 с выводом за капот двигателя; конец этой трубки срезан под углом 45° и поставлен срезом навстречу потоку воздуха.
Конструкция маслоуловительного бачка приведена на рис. 9.15. Масло и газы поступают из картера двигателя в бачок по трубке 1. Масло стекает вниз и откачивается насосом в масляный бак, а газы проходят через набор сеток 2 и отводятся по трубе 3 в атмосферу.
Внешняя поверхность маслоуловительного бачка и трубопроводов к нему окрашивается в коричневый цвет.
Трубопроводы. Трубопроводы маслосистемы изготовляются из алюминиевых труб, а на участках, соединяющих агрегаты маслосистемы или подверженных вибрации, — из гибких шлангов.
Внутренний диаметр трубопровода маслосистемы. определяется из условий производительности масляного насоса и соответствующей скорости протекания масла в трубопроводе.
Уменьшение диаметра трубопровода приводит к увеличению скорости протекания масла, а следовательно, и к увеличению гидравлических потерь. Увеличение гидравлических потерь на линии всасывания приводит в свою очередь к снижению давления масла на входе в нагнетающий насос, вследствие чего уменьшается высотность маслосистемы.
Большие скорости масла в нагнетающей магистрали также приводят к уменьшению давления масла в отдаленных от насоса участках внутренней системы смазки двигателя, что ухудшает смазку деталей. Из этих соображений скорость масла в трубопроводах выбирается 0,7÷1,5 м/сек На линии всасывания и 1,5÷2,5 м/сек в нагнетающей магистрали.
При низких температурах окружающего воздуха масляные трубопроводы отепляются во избежание застывания в них масла и для уменьшения гидравлических потерь.
