Смазочная система | Спецтехника

Смазочная система дизеля СМД-66

Работа смазочной системы. Для смазывания в дизеле СМД-66 летом используют масло М-10Г₂ или М-10ДМ, а зимой М-8Г₂. Здесь применена комбинированная система, т. е. часть деталей смазывается принудительно, а часть — разбрызгиванием.

Под давлением масло подается к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, подшипникам распределительного вала, к коромыслам, подшипникам турбокомпрессора и воздушного компрессора. Поршни, гильзы цилиндров, поршневые пальцы, кулачки распределительного вала, толкатели смазываются маслом, разбрызгиваемым вращающимися деталями.

Схема смазочной системы представлена на рисунке.

Рис. Схема смазочной системы:

1 — масляный насос; 2 — каналы в коленчатом вале; 3 — отверстие слива масла из водяного насоса; 4 — маслопровод подачи смазки к водяному насосу; 5 — полости в шатунных шейках; 6 — главная масляная магистраль; 7 — канал подачи смазки к шестерне привода топливного насоса; 8 — штуцер подачи смазки к угломеру; 9 — маслопровод подачи смазки к фильтру турбокомпрессора; 10 — перепускной клапан; 11 — фильтр турбокомпрессора; 12 — фильтрующий элемент; 13 — сапун; 14 — каналы подачи смазки к клапанному механизму; 15 — маслопровод подачи смазки к подшипнику турбокомпрессора; 16 — трубка слива масла из турбокомпрессора; 17 — маслозаливная горловина; 18 — маслоизмеритель; 19 — сверления в опоре распределительного вала; 20 — обратный клапан; 21 — маслопровод к радиатору; 22 — маслопровод от радиатора; 23 — маслопрокачивающий насос; 24 — жиклер; 25 — поддон; 26 — трубка подвода масла к компрессору; 27 — сверления в коленчатом валу компрессора; 28 — предохранительный клапан; 29 — центрифуга; 30 — маслоуспокоитель; 31 — пробка слива масла; 32 — маслозаборник.

Масляным насосом 1 масло засасывается из поддона 25 через маслозаборник 32. По нагнетательному трубопроводу и сверлениям в блок-картере масло проходит к масляному фильтру (центрифуге) 29. Давление в системе поддерживается с помощью предохранительного клапана 28.

Масло, очищенное в роторе центрифуги, по сверлению в центральной оси и сверлениям в корпусе фильтра и блок-картера поступает на смазывание первого коренного подшипника и в главную масляную магистраль 6 блок-картера. Часть смазывающего материала, идущего на привод ротора центрифуги, сливается в поддон 25.
Из главной магистрали масло поступает к коренным подшипникам и подшипникам распределительного вала.
Из коренных подшипников часть масла проходит в сверления 2 коленчатого вала и заполняет полости шатунных шеек. Под действием центробежных сил, создаваемых при вращении коленчатого вала, масло дополнительно освобождается от твердых частиц и по сверлениям в шатунных шейках проходит к шатунным подшипникам.

В поперечных перегородках блок-картера в расточках под опорами распределительного вала закреплены трубки подачи масла на охлаждение поршней (на схеме не показаны). Трубки соединены с вертикальными сверлениями, соединяющими коренные подшипники коленчатого вала н подшипники распределительного вала.

Масло, вытекающее через зазоры коренных и шатунных подшипников, подшипников распределительного вала и через трубки охлаждения поршней, разбрызгивается вращающимися деталями и смазывает гильзы цилиндров, поршни, поршневые пальцы, кулачки распределительного вала.

В сопряжение поршневой палец — втулка верхней головки шатуна масло попадает через отверстия в головке, а в сопряжение поршневой палец — бобышки поршня — через сверления с нижней стороны бобышек.

В головки цилиндров для смазывания деталей механизма газораспределения масло поступает пульсирующим потоком от первой и четвертой опор распределительного вала. Для этого в шейках выполнены поперечные сверления 19, которые за один оборот распределительного вала соединяют вертикальные сверления в блок-картере с каналами 14. Благодаря этому масло подается не непрерывным потоком, а короткими импульсами. Этим ограничивается подача смазки к клапанному механизму.

Из каналов 14 по сверлениям в головке масло через одну из стоек коромысел попадает во внутреннюю полость оси, заглушённую с обеих сторон. По поперечным сверлениям в оси масло выходит для смазывания втулок коромысел, а по сверлениям в коромыслах и регулировочных винтах — на смазывание сферического сопряжения регулировочного винта со штангой. Стекающее по штангам масло попадает на сферическое сопряжение штанги с толкателем и направляющую толкателя с кулачком распределительного вала. Для этого в толкателе имеются два сверления: одно в донышке, другое на боковой поверхности.

Контактные поверхности бойка коромысла и торца клапана смазываются маслом, вытекающим из оси и разбрызгиванием коромыслом.

Скапливающееся в клапанной коробке масло сливается в поддон через сверления в головке и сообщающиеся с ними литые колодцы в блок-картере.

Для смазки подшипников водяного насоса используют часть масла, поступающего в левую головку цилиндров. Сверление в головке цилиндров соединено маслопроводом 4 с внутренней полостью корпуса водяного насоса. По каналу 3 масло из корпуса насоса через переднюю крышку сливается в поддон.

По сверлениям в картере маховика масло поступает к каналу 7 в опоре для смазывания втулки шестерни привода топливного насоса. По сверлениям в опоре оно проходит к штуцеру 8 и через отверстие в нем струей выходит на детали автомата угла опережения подачи топлива.

По внешним маслопроводам 9 и 15 смазка из главной магистрали поступает к подшипнику турбокомпрессора. По пути она дополнительно очищается в сетчатом фильтре 11. Для исключения случаев задира подшипника ротора турбокомпрессора при повышенном сопротивлении фильтра 11 (холодное масло, засорение фильтра) установлен перепускной клапан 10, пропускающий масло мимо фильтра. Смазка из турбокомпрессора по трубке 16 сливается в поддон.

К подшипникам пневмокомпрессора масло из главной магистрали по трубопроводу 26 поступает в сверления 27 коленчатого вала Через зазоры оно смазывает цилиндры и поршни пневмокомпрессора, шариковые подшипники его коленчатого вала, скапливается в углублении кронштейна и через переднюю крышку вытекает в поддон дизеля.

Масло охлаждается в специальном радиаторе (поступает по маслопроводу 21), установленном впереди водяного, а охлажденным оно сливается в поддон по маслопроводу 22. Количество масла, поступающее на охлаждение в радиатор, регулируется с помощью жиклера 24. Для подачи масла к точкам смазывания в начальный период пуска дизеля установлен маслопрокачивающий насос 23, который приводится от редуктора пускового двигателя. При включении в работу пускового двигателя, когда коленчатый вал дизели еще не вращается и не работает основной масляный насос 1, масло в главную масляную магистраль из поддона подается насосом предпусковой прокачки через обратный клапан.

Необходимость установки насоса предпусковой прокачки объясняется тем, что в начальный период пуска трущиеся поверхности, особенно подшипники коленчатого вала, работают без смазки. Вследствие этого при пуске наблюдается интенсивное изнашивание подшипников и возникает опасность их задира. Установка насоса принудительной предпусковой прокачки исключает эти явления.

После пуска давлением в системе, создаваемым насосом 1, клапан 20 закрывается, отсоединяя насос предпусковой прокачки от смазочной системы дизеля.

Корпусом клапана 20 служит штуцер, ввернутый в наклонное сверление блок-картера, к которому подсоединяют трубку подвода масла от насоса предпусковой прокачки. Клапан — плунжерного типа, отрегулирован на давление 0,04 … 0,05 Мпа (0,4 … 0,5 кгс/см²).

Для заливки масла в поддон на колпаке левой головки цилиндров установлена горловина 17. Под ней размещается сетка из решетного полотна, а сверху горловина закрыта крышкой с пружинным замком, которая уплотнена резиновой прокладкой.

Масло в поддон заливают до уровня, указанного на маслоизмерительном стержне 18. В направляющей трубке стержень уплотнен войлочным сальником. Количество масла, заливаемого в поддон, — 18 л.

На колпаке правой головки цилиндров установлен сапун 13, сообщающий внутреннее пространство дизеля с атмосферой. Он исключает повышение давления в картере вследствие прорыва газов через поршневые кольца, что, в свою очередь, предотвращает утечки масла через уплотнения.

Через сапун выбрасываются продукты сгорания (газы) из внутренних полостей. В нем улавливаются и возвращаются в дизель капельки масла из выходящих картерных газов. [Трактор ДТ-175С. Шевчук В.П. и др. 1988 г.]

Схемы смазочных систем

В двигателе предусмотрена смазочная система, т.е. целый ряд приборов и устройств, соединенных между собой маслопроводами, обеспечивающими подачу масла ко всем трущимся поверхностям, очистку масла от примесей и охлаждение нагревшегося масла.

В зависимости от способа подвода масла к трущимся поверхностям различают следующие смазочные системы: смазка совместно с подачей топлива, смазка разбрызгиванием и комбинированная.

Смазка совместно с подачей топлива применяется, на маломощных двухтактных карбюраторных двигателях, устанавливаемых на тракторах в качестве пусковых. Масло в этом случае смешивают с бензином в пропорции 1:15 (по объему) и заливают в топливный бак.

При работе двигателя частицы масла попадают вместе с топливовоздушной смесью в кривошипную камеру двигателя, оседают на поверхностях деталей, покрывают их пленкой и тем самым обеспечивают смазку трущихся поверхностей. По мере накопления масла в кривошипной камере оно захватывается потоком топливовоздушной смеси, поступающей в камеру сгорания, где оно и сгорает, окрашивая отработавшие газы двигателя в синий цвет. Часть масла периодически спускают из кривошипной камеры через специальную спускную пробку.

Смазка разбрызгиванием крайне проста. Масло заливают в поддон картера двигателя, где движущиеся части кривошипно-шатунного механизма (отростки крышек нижних головок шатунов) задевают его и разбрызгивают, создавая масляный туман. Капельки масла оседают на всех поверхностях деталей, смазывают их, затем стекают вниз и вновь разбрызгиваются.

Хотя такая система и проста по устройству, она недостаточно совершенна, потому что масло поступает к трущимся поверхностям в малом количестве, плохо охлаждает трущиеся поверхности и не вымывает продукты истирания. Такая система находит ограниченное применение и используется только в двигателях, работающих небольшой отрезок времени, например в пусковых двигателях мощных тракторных дизелей.

Комбинированная смазка — наиболее совершенная применяется на всех современных двигателях. Особенность ее заключается в том, что наиболее ответственные детали двигателя обильно смазываются маслом, подаваемым специальным насосом под давлением 0,3…0,4 МПа, а остальные — разбрызгиванием.

Действует комбинированная смазочная система так.

Рис. Схема комбинированной смазочной системы:

1 — поддон; 2 — масломерная линейка; 3 — горловина; 4 — полость топливного насоса; 5 — ось; 6, 14 — каналы; 7 — опорная шейка; 8 подшипник; 9 — полость коленчатого вала; 10 манометр; 11 — предохранительный клапан; 12 — фильтр; 13 — термометр; 15 — клапан-термостат; 16 — радиатор; 17 — датчик давления; 18 — редукционный клапан; 19 — сливной клапан; 20 — главная магистраль; 21 — насос; 22 — магнит; 23 — маслоприемник

Масло заливают через горловину 3 (рис.) в поддон 1 картера двигателя до уровня, определяемого масломерной линейкой 2, откуда его через маслоприемник 23 с сеткой забирает насос 21 и по каналу 14 подает в фильтр 12. В фильтре масло очищается от примесей и поступает в масляный радиатор 16 для охлаждения.

Очищенное и охлажденное в радиаторе масло направляется по каналам к коренным подшипникам 8 коленчатого вала, опорным шейкам 7 распределительного вала и по каналу 6 к осям 5 клапанных коромысел и дальше по сверлению в них — к верхнему концу штанг механизма газораспределения. Кроме того, у некоторых двигателей масло из главной магистрали 20 поступает также в полость 4 топливного насоса для смазки его трущихся деталей. От коренных подшипников 8 масло по каналам, сделанным в коленчатом валу, поступает в полости шатунных шеек. Вследствие центробежных сил, возникающих при вращении коленчатого вала дизеля,
масло дополнительно очищается от механических примесей в этих полостях и поступает по радиальным сверлениям к шатунным подшипникам.

Смазав подшипники коленчатого вала, масло вытекает из зазоров между ними и шейками коленчатого вала, подхватывается и разбрызгивается быстро вращающимся коленчатым валом и шатунами, образуя масляный туман. Капельки масла, оседая на поверхностях цилиндров и поршней, кулачков распределительного вала и других деталей, смазывают их, а затем стекают в поддон картера, откуда вновь начинают свое движение по смазочной системе.

На дне картера имеется спускная пробка, снабженная магнитом 22 для улавливания металлических примесей. Через спускное отверстие, закрываемое этой пробкой, сливают из двигателя отработавшее масло.

Таким образом, при комбинированной системе смазки под давлением смазываются подшипники коленчатого и распределительного валов, оси коромысел и верхние концы штанг механизма газораспределения, а у многих двигателей, кроме того, топливные насосы, оси распределения шестерен и сами шестерни, иногда поршневые пальцы и др. Разбрызгиванием смазываются цилиндры, поршни, кулачки распределительного вала, толкатели, нижние концы штанг, клапаны и поршневые пальцы.

Для контроля работоспособности смазочной системы на дизелях устанавливают манометры 10, регистрирующие давление масла в главной магистрали 20, термометры 13, измеряющие температуру масла в смазочной системе, и датчики 17 аварийного падения давления масла.

Кроме перечисленных устройств и приборов, в комбинированной системе смазки устанавливают ряд автоматически действующих клапанов.

Редукционный клапан 18 расположен на масляном насосе. При повышении давления масла, вытекающего из насоса, больше нормы (0,7…0,8 МПа) клапан перепускает масло в приемную полость насоса или сливает его в поддон дизеля.

Предохранительный клапан 11 при загрязнении фильтра и увеличении при этом давления масла в магистрали свыше 0,3…0,45 МПа направляет масло в радиатор, минуя засорившийся фильтр.

Сливной клапан 19 поддерживает заданное давление в главной магистрали и при повышении давления больше нормы (0,45 МПа) открывает проход маслу на слив в поддон дизеля.

Клапан-термостат 15 при холодном, а следовательно, более густом масле направляет его в главную магистраль без захода в масляный радиатор. Клапан регулируют на давление 0,06…0,07 МПа. [Семенов В. М., Власенко В. Н. Трактор. 1989 г.]

Система смазки тракторного двигателя

Значение смазки. Во время работы двигателя между деталями его возникает трение. При недостаточной чистоте обработки поверхностей трение между ними велико, оно возникает за счет скалывания и смятия неровностей. Но и между чисто обработанными поверхностями трение возникает за счет молекулярного сцепления и также может быть значительным. Если же ввести между трущимися поверхностями слой масла, то оно разъединит их и трение будет происходить между частицами масла. Величина такого трения незначительна.

Таким образом, основная роль смазки в двигателе — это уменьшение потерь энергии на трение и уменьшение износа деталей. Кроме этого, смазка улучшает приработку деталей, так как вымывает продукты износа из зазоров между ними, охлаждает детали, уплотняет подвижные сопряжения, а также защищает детали от коррозии.

При жидкостном трении, когда масляная пленка полностью разделяет трущиеся поверхности, создаются наиболее благоприятные условия для работы деталей двигателя. Схема создания такого трения во вращательной паре показана на рисунке 1. Если вал, нагруженный силой неподвижен, то масло выжимается из зазора и вал ложится на подшипник (рис. 1, слева).

Рис. 1. Схема создания жидкостного трения

Во время вращения вала слои масла, прилипшие к его поверхности, увлекают за собой следующие слои, и масло из широкой части зазора перегоняется в узкую. В результате здесь повышается давление, т.о. Создается масляный клин. С увеличением оборотов давление масла повышается и вал «всплывает» на слое масла (рис. 1, справа). Чем больше диаметр вала, число оборотов и вязкость масла, тем большей может быть масляная пленка при жидкостном трении. При резком изменении оборотов масляная пленка может прорываться, и трение переходит в полужидкостное.

Масла для двигателей. В работающем двигателе масло загрязняется продуктами износа и пылью и, кроме того, подвергается химическому воздействию кислорода воздуха и различных металлов, в результате чего в нем образуются смолы, кислоты и другие вредные вещества.

Попадая в камеру сгорания, масло коксуется, что приводит к образованию нагара па деталях. Лак, образующийся при соприкосновении масла с горячими частями поршня, спекается с нагаром, и это вызывает пригорание поршневых колец в канавках.

Срок службы масла в двигателе зависит от устройства системы смазки и ухода за ней, а также от качества масла. Качество масла характеризуется рядом показателей, которые приводятся в его паспорте.

Вязкостно-температурные показатели. Использовать в двигателе масло с очень большой или очень малой вязкостью нельзя: в первом случае затрудняется циркуляция масла и оно не сможет попасть в малые зазоры, а во втором масло будет выжиматься из зазоров. Поэтому для двигателей используют масло с наименьшей допустимой вязкостью, при которой обеспечивается надежное жидкостное трение. На вязкость масла влияет его температура; чем меньше разжижается масло при нагревании, тем выше его качество. Масло имеет определенную температуру застывания, при которой оно утрачивает текучесть. Поэтому в зимнее время применяют масла с наиболее низкой температурой застывания.
Стабильность масла — это способность его сохранять неизменными свои первоначальные свойства. Чем стабильнее масло, тем оно лучше сопротивляется воздействию кислорода воздуха, высокой температуры, тем меньше образуется в нем различных вредных веществ.

Коррозионное влияние масла на металлы обусловлено содержанием в нем кислот. Кислоты могут быть в масле вследствие недостаточно тщательной очистки, а также могут образовываться в результате химических превращений, происходящих в масле при работе его в двигателе. Для улучшения свойств масел к ним добавляют химические вещества—присадки. Благодаря добавке присадок на поверхности подшипников, залитых свинцовистой бронзой, образуется прочная пленка окисла. Эта пленка предохраняет антифрикционный сплав от коррозии. Кроме того, эти присадки препятствуют образованию лаковых и смолистых отложений на деталях, способствуют разрыхлению и удалению нагара.

Работа системы смазки. Хорошая смазка двигателя обеспечивается тогда, когда масло непрерывно циркулирует в зазорах между деталями. Этого можно достигнуть подводом масла к трущимся поверхностям тремя способами: разбрызгиванием, под давлением и сочетанием этих двух способов (комбинированная смазка).
Смазка разбрызгиванием как недостаточно надежная в современных тракторных двигателях почти не применяется. Исключение составляют лишь пусковые двигатели, которые работают непродолжительное время и должны быть максимально простыми.

Смазка под давлением, когда масло нагнетается насосом ко всем трущимся поверхностям, также почти не применяется вследствие ее сложности. Комбинированная система смазки наиболее распространена в современных двигателях. В такой системе масло под давлением нагнетается к наиболее нагруженным деталям, все же остальные детали двигателя смазываются разбрызгиванием. На рисунке 2 представлена схема циркуляции масла, типичная для тракторного двигателя.

Рис. 2. Принципиальная схема системы смазки тракторного двигателя:

1 — масляный насос; 2 — редукционный клапан; 3 — масляный радиатор; 4 — клапан-термостат; 5 — фильтр грубой очистки; 6 — предохранительный клапан; 7 — магистраль; 8 — манометр; 9 — сливной клапан; 10 — фильтр тонкой очистки; 11 — калиброванное сливное отверстие.

Из поддона картера масло нагнетается насосом 1 по трубке в масляный радиатор 3. Охлажденное в радиаторе масло проходит через фильтр грубой очистки (ФГО) 5 и далее расходится по двум направлениям.

Основной поток направляется в масляную магистраль 7, откуда по сверлениям в блоке или по специальным трубкам подводится для смазки деталей. Небольшая часть масла попадает в фильтр тонкой очистки (ФТО) 10 и очищенным сливается в картер. Чтобы предупредить падение давления масла в магистрали из-за излишней утечки его через ФТО, сливной канал имеет калиброванное отверстие.

Фильтры грубой и тонкой очистки имеют различное назначение и включены в систему смазки по-разному.

Фильтр грубой очистки улавливает крупные механические примеси и, имея малое сопротивление, обладает большой пропускной способностью. Поэтому он подключен в систему смазки последовательно, т.е. пропускает все масло, нагнетаемое насосом.

Фильтр тонкой очистки предназначен для выделения из масел мельчайших механических примесей и смолистых веществ. Он оказывает большое сопротивление движению масла и потому подключен на ответвлении от магистрали (параллельно) и пропускает через себя только малую часть масла. Многократная циркуляция дает возможность всему маслу пройти через ФТО, при этом увеличивается срок службы масла.

Клапаны в системе смазки. В системе смазки устанавливают автоматически действующие предохранительные устройства—клапаны.

Редукционный клапан масляного насоса 2 (рис. 2), установленный в его нагнетательной полости, предотвращает повышение давления масла н ней. Он перепускает избыток масла во всасывающую полость или обеспечивает слив его в картер.

Предохранительный клапан 6, установленный параллельно ФГО, не допускает снижения давления масла в магистрали в случае загрязнения этого фильтра. С одной стороны он нагружен давлением нефильтрованного масла, а с другой — давлением фильтрованного масла и усилием пружины, которая отрегулирована на соответствующий перепад давлений (разность давлений до и после ФГО). Когда сопротивление фильтра вследствие его загрязнения или нагнетания холодного масла превысит величину перепада давлений, клапан открывается и часть масла перепускается в магистраль, минуя ФГО.

При сильном загрязнении ФГО весь поток масла идет в магистраль нефильтрованным. Это приводит к усиленному износу деталей двигателя, зато предохраняет его от аварии.

Клапан-термостат 4 перепускает холодное масло, минуя масляный радиатор, когда перепад давлений превышает величину, на которую отрегулирована пружина клапана. Благодаря этому обеспечивается быстрый прогрев масла и предотвращается его переохлаждение.

Сливной клапан 9, перепуская избыток масла из магистрали в картер, предотвращает повышение давления в ней сверх допустимого. В двигателе с новыми или мало изношенными подшипниками, вследствие незначительной утечки масла через зазоры, сливной клапан открыт постоянно. Через него сливается также часть масла, когда оно холодное и густое.

В системах смазки некоторых двигателей (например Д-36) сливного клапана нет. Его роль в этом случае выполняет редукционный клапан масляного насоса.

Способы очистки масла в двигателях.

Фильтрация. При фильтрации масло нагнетается через мелкие отверстия (поры) фильтра, в результате чего примеси задерживаются на его поверхности. В качестве фильтрующей среды используют сетки, металлические щелевые элементы, картон, хлопчатобумажные концы и т.п.
Отстаивание. Во время отстаивания масло находится в спокойном состоянии или же движется с очень малой скоростью. Под действием силы тяжести примеси выпадают в осадок. Очистка масла отстаиванием происходит в корпусах фильтров, в картерах, а также в специальных фильтрах-отстойниках.
Центрифугирование. Этот способ очистки в принципе подобен отстаиванию. Разница состоит лишь в том, что механические примеси выпадают в осадок не под действием силы тяжести, а под влиянием центробежной силы, получающейся при вращении. Принцип центрифугирования используется при очистке масла в полостях шатунных шеек коленчатых валов и в специальных центробежных маслоочистителях—центрифугах.

Центрифуги значительно эффективнее, чем фильтры-отстойники. Срок использования масла в двигателе, имеющем центрифугу, увеличивается вдвое, отпадает необходимость в сменных фильтрующих элементах. [Дизельные колесные тракторы. Гельман Б.М. и др. 1959 г.]