Тема: Исследование устройства и принципа действия системы смазки двигателей внутреннего сгорания

Лабораторная работа № 3

Дисциплина: «Механизация лесного хозяйства»

Для специальности: 2-75 01 01 «Лесное хозяйство»

Лабораторная работа № 3

Тема: Исследование устройства и принципа действия системы смазки двигателей внутреннего сгорания

Цель: Сформировать умение анализировать устройство и принцип действия системы смазки двигателей внутреннего сгорания, определять их техническое состояние, причины и способы устранения неисправностей.

Задание на выполнение лабораторной работы:

1. Изучить назначение узлов и деталей системы смазки.

2. Изучить устройство масляного насоса.

3. Изучить устройство центробежного масляного фильтра.

4. Ознакомиться с работой системы смазки.

5. Изучить неисправности системы смазки.

Методика выполнения лабораторной работы:

Лабораторная работа выполняется каждым студентом индивидуально. Задания выполняются на основании представленных ниже материалов, и записываются на специальных листах в установленный срок.

Материалы и оборудование: клей-карандаш, карандаш, линейка, учебные плакаты, методические рекомендации.

Материалы для выполнения лабораторной работы:

1 Назначение узлов и деталей системы смазки

Система смазки двигателя служит для подачи масла к трущимся поверхностям с целью уменьшения трения, удаления продуктов износа и охлаждения трущихся деталей, повышения их долговечности и износостойкости.

В зависимости от способа подвода масла к трущимся поверхностям разли­чают три системы смазки — разбрыз­гиванием, под давлением и комбиниро­ванную. В настоящее время на боль­шинстве автотракторных двигателей при­меняется комбинированная система смаз­ки, при которой часть деталей смазыва­ется маслом под давлением, а часть - разбрызгиваемым маслом и самотеком.

Масляный насос служит для подачи масла под давлением к трущимся дета­лям, приборам очистки и охлаждения масла.

Масляные фильтры служат для очист­ки циркулирующего в системе смазки масла от примесей (частиц износа, смол, абразивных частиц и пр.), ускоряющих износ деталей двигателей.

В зависимости от требуемого качества очистки масла различают следующие типы фильтров.

Сетчатые фильтры маслоприемников устанавливаются перед входом масла в насос. Эти фильтры не пропускают в масляный насос крупные механические примеси, что предохраняет насос от по­вышенного износа или поломок.

Часто металлические частицы (про­дукты износа) улавливают при помощи магнита, устанавливаемого в сливной пробке поддона картера.

Фильтры грубой очистки служат для очистки масла, поступающего в магист­раль, задерживая при этом частицы раз­мером до 0,1 мм. Эти фильтры обладают сравнительно малым сопротивлением и включаются в масляную систему после­довательно, т. е. через них проходит все масло, подаваемое насосом. Грубую очистку масла обычно производят с по­мощью пластинчато-щелевых или ленточно-щелевых фильтров.

В качестве фильтров тонкой очистки широко применяются центробежные фильтры или центрифуги, ротор кото­рых вращается с частотой 6000-7000 об/мин. Преимуществами центро­бежного фильтра являются повышенная фильтрующая способность и отсутствие сменных фильтрующих элементов.

Для поддержания температуры масла в рекомендуемых пределах его необхо­димо охлаждать, что достигается авто­матически благодаря обдуву поддона картера двигателя воздухом. Когда этого недостаточно, в схеме смазки предусматривают специальные радиаторы, которые обычно устанавливают перед радиатором системы охлаждения двигателя.

Контроль уровня, давления и температу­ры масла осуществляется соответственно маслоизмерительным стержнем (щупом), мано­метром и дистанционным термометром.

Масло в картер двигателя необходимо наливать до определенного уровня через маслозаливную горловину. На маслоизмерительном стержне нанесены риски, соответствующие допусти­мым максимальному и минимальному уров­ням масла.

2 Устройство масляного насоса

На автотракторных двигателях применяются шестеренчатые одно- и много­секционные насосы с шестернями внеш­него зацепления.

На рис. 2.1 представлены схема и кон­струкция двухсекционного масляного насоса. Устройство и действие каждой его секции ничем не отличаются от уст­ройства и действия односекционного на­соса.

Двухсекционный масляный насос со­стоит из корпуса основной секции 7, раз­делительной пластины 5 и корпуса до­полнительной 3 (радиаторной) секции. Каждая секция имеет ведущие 1, 10 и ведомые 2, 8 шестерни. Ведущие шес­терни 1, 10 приводятся во вращение от веду­щего вала 12, установленного во втулке 11. В корпусе основной секции 7 насоса установлен редукционный клапан 9 на­соса, а в корпусе 3 предохранительный клапан 4.

Рис. 2.1 – Двухсекционный масляный насос:

1, 10 – ведущие шестерни; 2, 8 – ведомые шестерни; 3 – корпус

до­полнительной секции; 4 – предохранительный клапан;

5 – раз­делительная пластина; 6 – ось; 7 – корпус основной секции;

9 – редукционный клапан; 11 – втулка; 12 – веду­щий вал;

13, 14 – промежуточные шестерни; 15 – маслозаборник;

16 – всасывающая труб­ка

При работе насоса масло под дейст­вием разрежения, создаваемого при вра­щении шестерен, поступает в насос через маслозаборник 15 и всасывающую труб­ку 16, заполняет впадины между зубья­ми шестерен и переносится ими в нагне­тательный канал насоса. Из насоса мас­ло поступает под давлением к масляным фильтрам и трущимся деталям.

Основная (верхняя) секция насоса по­дает масло в систему смазки, а дополни­тельная (нижняя) - в масляный радиа­тор или в фильтр цент­робежной очистки масла. Масляный насос устанавлива­ется внутри или снаружи картера.

Подача масляных насосов значительно выше, чем это необходимо для надежной смазки деталей двигателя. Это сделано для обеспечения необходимого давления масла на всех режимах работы двига­теля. Для отвода излишка масла, пода­ваемого насосом, и ограничения давле­ния в системе смазки служит редукцион­ный клапан, через который этот излишек сливается в поддон картера или перепус­кается снова на линию всасывания. По мере износа подшипников двигателя уве­личивается и расход масла, подаваемого к трущимся поверхностям. В этом слу­чае давление масла не снизится, но через редукционный клапан будет перепус­каться меньшее его количество.

Редукционный клапан может быть вы­полнен в виде плунжера или шарика, на­груженного пружиной.

3 Устройство центробежного масляного фильтра

Центробежный фильтр состоит из кор­пуса 3 (рис. 3.1), закрытого кожухом 6. В корпусе закреплена пустотелая ось 1, на которой установлен ротор 4, вращаю­щийся на упорном подшипнике 9. К ро­тору 4 при помощи гайки 8 крепится колпак 5. Внутри ротора имеются две вер­тикальные трубки с сетчатыми фильт­рами 7 в верхней части. Под трубками в основании ротора проходят два гори­зонтальных канала с завернутыми в них жиклерами 2.

Рис. 3.1 – Центробежный масляный фильтр:

1 – ось; 2 – жиклеры; 3 – кор­пус; 4 – ротор; 5 – колпак;

6 – закрытый кожух; 7 – вер­тикальные трубки с сетчатыми фильт­рами;

8 – гайка; 9 – упорный подшипник

Масло в центробежный фильтр посту­пает под давлением из системы смазки двигателя через пустотелую ось 1 рото­ра 4 и вытекает из жиклеров двумя струями, направленными в разные сто­роны, что создает реактивную пару сил, вращающую ротор. При этом тяжелые частицы грязи и осадков, подлежащие отделению, отбрасываются к внутрен­ней поверхности стенок колпака 5 и оседают на них в виде плотного слоя, который удаляется при техническом об­служивании.

Центробежный масляный фильтр включается в систему смазки параллель­но при наличии фильтра грубой очистки и последовательно при его отсутствии. На автотракторных двигателях послед­них выпусков применяется полнопоточ­ная масляная центрифуга. Особенность ее состоит в том, что все масло очищается в роторе реактивной центрифуги.

4 Работа системы смазки

Работу системы смазки рассмотрим на примере двигателя автомобиля ГАЗ-53А, который имеет комбинирован­ную систему смазки, типичную для двигателей с верхним расположением клапанов.

При работе двигателя приводится в дейст­вие от распределительного вала шестеренный масляный насос 14 (рис. 4.1), который через маслоприемник 16 забирает масло из поддо­на картера 15. Нижняя секция 12 масляного насоса нагнетает масло по каналу 8 в центрифугу 6, после которой масло сливается в под­дон картера. Верхняя секция 11 масляного на­соса нагнетает масло в главную масляную ма­гистраль 9 блока цилиндров. Из главной ма­гистрали масло по каналам 10 в блоке подво­дится к коренным подшипникам коленчатого и распределительного валов. От коренных шеек коленчатого вала по каналам 18, про­сверленным в валу, масло поступает к шатун­ным подшипникам.

Рис. 4.1 – Система смазки двигателя:

1 – радиатор; 2 – кран; 3 – предохранительный клапан;

4, 13 – редукционные клапаны; 5, 8, 10, 18 – каналы; 6 – центрифуга;

7 – полые оси коромы­сел; 9 – главная масляная ма­гистраль;

11 – верхняя секция масляного насоса; 12 – нижняя секция масляного насоса;

14 – шестеренный масляный насос; 15 – поддо­н картера;

16 – маслоприемник; 17 – трубопровод; 19 – распределительные шестерни

Из второй и четвертой втулок распредели­тельного вала масло пульсирующим потоком подается по каналу 5 в полые оси 7 коромы­сел. Смазка распределительных шестерен 19 осуществляется маслом, сливаемым из центри­фуги.

Из полости, расположенной между пятой шейкой распределительного вала и заглуш­кой блока цилиндров, масло подается к при­воду прерывателя-распределителя зажигания.

Для охлаждения масла при работе двига­теля с большой нагрузкой или при температу­ре выше 20°С краном 2 включается радиатор 1, подключенный параллельно главной мас­ляной магистрали. Масло в радиатор посту­пает через предохранительный клапан 3, ко­торый открывается при давлении 0,1 МПа и отводится по трубопроводу 17. Клапан 3 даже при открытом кране 2 автоматически закрывается и не пропускает масло в радиа­тор 1.

В системе смазки имеются два автомати­чески работающих редукционных клапана 4 и 13. Редукционный клапан 13 расположен в корпусе нижней секции насоса и предназначен для поддержания давления масла, пода­ваемого к центрифуге не выше 0,45 МПа. Лишнее масло при избыточном давлении по­ступает во всасывающую полость насоса. Клапан 4 главной масляной магистрали отре­гулирован на давление 0,4 МПа. При более высоком давлении клапан открывается и часть масла сливается в поддон 15 картера.

Для контроля минимального давления масла в системе смазки служит сигнальная лампа на щитке приборов, включающаяся, когда давление падает до 0,04 МПа.

Вместимость системы смазки опреде­ляется типом двигателя и колеблется в пределах 4-30 л.

5 Неисправности системы смазки

Условие: Уровень в норме, масло соответствует модели двигателя и сезону.

1 Отсутствует давление масла

ü Повреждение привода масляного насоса.

ü Заедание редукционного клапана в открытом положении.

2 Пониженное давление масла

ü Разжижение топливом или охлаждающей жидкостью.

ü Перегрев двигателя.

ü Засорение фильтра предварительной очистки, засорение или заедание редукционного клапана (сливного или предохранительного) в открытом положении, засорение сетки маслоприемника насоса, неисправен датчик (на двигателе) или указатель (на щитке приборов) давления масла.

ü Износ деталей насоса.

ü Износ коренных и шатунных подшипников коленчатого вала.

ü Повышенное давление масла.

ü Засорение или заедание редукционного клапана в закрытом положении.

3 Повышенный расход масла

ü Течь масла (повреждение прокладок, ослабление соединений, износ сальников коленчатого вала).

ü Износ поршневых колец.

ü Засорение системы вентиляции картера.

Контрольные вопросы по теме:

1. Объясните назначение деталей и узлов системы смазки.

2. Объясните назначение и расскажите устройство масляного насоса.

3. Объясните назначение и расскажите устройство центробежного масляного фильтра.

4. Расскажите устройство и работу системы смазки.

5. Охарактеризуйте неисправности системы смазки.