Назначение, характеристика и общее устройство смазочной системы

Смазочная система служит для подачи необходимого количества масла к трущимся поверхностям двигателей, вследствие чего уменьшается трение между сопряженными деталями, осуществляется их охлаждение и удаление с поверхностей трения продуктов износа.

В зависимости от условий работы узлов и механизмов двигателя смазочный материал к ним может подводиться несколькими способами, конструктивно объединенными в единую смазочную систему. В современных двигателях из-за наличия различных способов подачи масла к трущимся поверхностям смазочная система называется комбинированной. В ней применяются следующие способы смазывания: под давлением, капельное (разбрызгиваемым маслом) и масляным туманом.

Основными элементами любой смазочной системы являются: масляный насос, масляные фильтры и масляный радиатор. Принцип работы смазочной системы большинства двигателей заключается в следующем. Масло из смазочной ёмкости насосом нагнетается в полнопоточный фильтр тонкой очистки, из которого оно подается в главную магистраль, выполненную с двух сторон блока цилиндров в виде продольных (магистральных) смазочных каналов, откуда масло отводится по поперечным каналам к подшипникам коленчатого и распределительного валов и далее к другим точкам смазывания.

Устройство и работа смазочной системы двигателя КамАЗ-740.11.Типичным примером вышеописанной системы является комбинированная смазочная система двигателя КамАЗ-740.11. По принципу подачи масла к трущимся поверхностям смазочная система комбинированная: часть трущихся деталей смазывается под давлением, часть – разбрызгиванием, часть – самотеком. Масло под давлением подается к наиболее нагруженным трущимся деталям: коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, подшипникам распределительного вала, осям коромысел, форсункам охлаждения поршней, топливному насосу высокого давления и компрессору. Предусмотрена пульсирующая подача масла к верхним сферическим опорам штанг толкателей. Остальные трущиеся поверхности деталей смазываются разбрызгиваемым и стекающим с различных поверхностей маслом. Основная часть масла размещается в смазочной ёмкости двигателя.

Циркуляция масла в системе осуществляется смазочным насосом при номинальном давлении 0,4-0,55 МПа (4,0-5,5 кгс/см²) и допустимом его снижении до 0,1 МПа (1,0 кгс/см²) на малых частотах вращения коленчатого вала. Очистка масла первоначально производится в сетчатом фильтре маслоприемника, затем в полнопоточном фильтре тонкой очистки и в параллельно включенном частично-поточном фильтре дополнительной очистки масла.

Охлаждение масла осуществляется в водомасляном теплообменнике. Вентиляция картера (удаление отработавших газов и паров топлива, проникающих в картер двигателя и ухудшающих качество масла) производится через штанговую полость второго цилиндра, в которой установлен угольник с завихрителем.

Контроль состояния смазочной системы осуществляется по указателю давления и лампе, сигнализирующей об аварийном падении давления масла.

В смазочной системе используется: летом при температуре выше 5°С масло М-10 Г₂к, зимой при температуре ниже 5°С масло М-8 Г₂к, ГОСТ 8581-78.

Ёмкость смазочной системы двигателя КамАЗ-740.11 составляет 34 л.

Смазочная система (рисунок 6.1) включает смазочную ёмкость 4, маслозаборник, насос 6, фильтр очистки масла 1, водомасляный теплообменник 10, маслоналивную горловину, направляющую трубку и указатель уровня масла, контрольно-измерительные приборы 11, 12, 13, магистрали и трубопроводы.

1 – фильтр; 2 – частично-поточный фильтроэлемент; 3 – клапан предохранительный; 4 – смазочная ёмкость; 5 – клапан; 6 – насос масляный; 7 – полнопоточный фильтроэлемент; 8 – термоклапан; 9 – перепускной клапан; 10 – водомасляный теплообменник; 11, 12 и 13 – приборы контроля; 14 – форсунки охлаждения поршней

Рисунок 6.1 - Схема смазочной системы двигателя

Смазочная ёмкость двигателя штампованная, корытообразной формы, является основным резервуаром масла и крепится через уплотнительную резинопробковую прокладку к фланцу картера двигателя болтами. Момент затяжки болтов крепления смазочной ёмкости 8-17,8 Н×м (0,8-1,8 кгс×м). Находящееся в смазочной ёмкости масло охлаждается благодаря теплообмену с окружающей средой через стенки ёмкости. Различные комплектации двигателя могут отличаться формой, расположением и глубиной смазочной ёмкости под масло. Слив масла осуществляется из нижней части смазочной ёмкости через сливное отверстие, закрытое пробкой.

Маслозаборник (рисунок 6.2) обеспечивает первичную очистку масла и подачу его к насосу.

Смазочный насос (рисунок 6.3) создает необходимое давление в смазочной системе и подает масло под давлением к трущимся поверхностям деталей двигателя. Насос шестеренный, односекционный, с приводом от шестерни носка коленчатого вала. Насос установлен внутри смазочной ёмкости двигателя и крепится к нижней части блока цилиндров болтами.

Смазочный насос состоит из корпуса 14 (рисунок 6.3), крышки 8, шестерен 4 и 13. В крышке расположен клапан смазочной системы 18 с пружиной 17, отрегулированный на давление срабатывания 0,4-0,45 МПа (4-4,5 кгс/см²). Также насос имеет предохранительный клапан, выполненный в виде шарика 12, подпружиненного пружиной 11. Давление срабатывания клапана 0,85-0,95 МПа (8,5-9,5 кгс/см²).

Фильтр масляный (рисунок 6.4) обеспечивает очистку масла, подаваемого от смазочного насоса к потребителям, закреплен на правой стороне блока цилиндров. Состоит из корпуса 7, двух колпаков 3 и 24, в которых установлены полнопоточный 22 и частично-поточный 4 фильтроэлементы, термоклапана и перепускного клапана 20. Колпаки 3, 24 на резьбе вворачиваются в корпус. Уплотнение колпаков в корпусе осуществляется прокладками 5 и 21.

Очистка масла в фильтре комбинированная. Через полнопоточный фильтроэлемент 22 проходит основной поток масла перед поступлением к потребителям, тонкость очистки масла от примесей при этом составляет 40 мкм. Через частично-поточный фильтроэлемент 4 проходит 3-5 л/мин, где удаляются примеси размерами более 5 мкм. Из частично-поточного элемента масло сливается в картер. При такой схеме достигается высокая степень очистки масла от примесей.

В корпусе фильтра расположены перепускной клапан 20 и термоклапан включения водомасляного теплообменника. Перепускной клапан обеспечивает подачу неочищенного масла в главную масляную магистраль при чрезмерном загрязнении фильтра или повышенной вязкости масла. Клапан открывается, когда разность давлений до и после фильтрующих элементов достигает 0,15-0,22 МПа (1,5-2,2 кгс/см²).

1 – шестерня привода насоса; 2 – шпонка; 3 – ось; 4 – шестерня ведомая; 5 – штифт; 6 – шайбы пружинные; 7 – болты; 8 – крышка; 9 – шплинт; 10 – шайба; 11, 17 – пружина; 12 – шарик; 13 – шестерня ведущая; 14 – корпус; 15 - регулировочная прокладка; 16 – пробка; 18 – клапан

Рисунок 6.3 - Смазочный насос

Подача неочищенного масла в главную масляную магистраль через перепускной клапан предохраняет подшипники двигателя и другие трущиеся детали от повышенных износов и возможного выхода из строя. Однако даже кратковременная работа двигателя на неочищенном масле недопустима, так как вызывает задиры трущихся деталей и, в конечном итоге, выводит двигатель из строя, поэтому необходимо своевременно проводить техническое обслуживание фильтра.

Термоклапан включения водомасляного теплообменника состоит из подпружиненного поршня 16 с термосиловым датчиком 15. При температуре ниже 95 °С поршень 16 находится в верхнем положении, и основная часть потока масла, минуя теплообменник 12, поступает в двигатель. При достижении температуры масла, омывающего термосиловой датчик 15 95-97°С активная масса, находящаяся в баллоне, начинает плавиться и, увеличиваясь в объеме, перемещает шток датчика и поршень 16.

1, 13, 26 – пробка; 2, 5, 14, 21, 25 – прокладка; 3, 24 – колпак; 4, 22 – фильтрующий элемент; 6 – ввертыш; 7 – корпус; 8 – шпилька; 9 – прокладка фланца; 10 – пружинная шайба; 11 – гайка; 12 – водомасляный теплообменник; 15 – термосиловой датчик; 16 – поршень термоклапана; 17, 18, 23 – пружина; 19 – шайбы регулировочные; 20 – перепускной клапан

Рисунок 6.4 - Масляный фильтр с теплообменником

При температуре масла 110-112°С поршень 16 разобщает полости в фильтре до и после теплообменника и весь поток масла идет через теплообменник 12.

При превышении температуры масла выше 115°С срабатывает датчик температуры и на щитке приборов включается сигнальная лампочка.

Для слива масла из фильтра используются пробки 1 и 26.

Водомасляный теплообменник(рисунок 6.4) 12 кожухотрубного типа, сборный, установлен на масляном фильтре. Внутри трубок проходит охлаждающая жидкость из системы охлаждения двигателя, снаружи – масло. Со стороны масла трубки имеют оребрение в виде охлаждающих пластин. Поток масла в теплообменнике четыре раза пересекает трубки с охлаждающей жидкостью, чем достигается высокая эффективность охлаждения масла.

Заливная горловина предназначена для заправки и предварительной очистки масла. Крепится к картеру маховика справа. Закрывается резьбовой пробкой, снабженной резиновой прокладкой.

Указатель уровня масла служит для периодического контроля уровня масла в поддоне двигателя. Он состоит из металлического стержня, имеющего наконечник, оболочку, рукоятку и уплотнительное кольцо, и специальной трубки, установленной с правой стороны на блоке двигателя. На наконечнике стержня нанесены метки: «Н» – нижняя и «В» – верхняя, соответствующие минимально и максимально допустимым уровням масла.

Контрольно-измерительные приборы информируют водителя о давлении масла в смазочной системе двигателя, об аварийном падении давления масла. Указатели давления масла и аварийного падения давления масла установлены на щитке приборов в кабине автомобиля; датчик давления масла установлен на корпусе теплообменника 12.

Система вентиляции картера (рисунок 6.5) открытая, циклонного типа. Картерные газы отводятся из штанговой полости второго цилиндра через угольник 1, в котором установлен завихритель 2. При работе двигателя картерные газы проходят через завихритель 2 и получают винтовое движение. За счет действия центробежных сил капли масла, содержащиеся в газах, отбрасываются к стенке трубы 4 и через трубку 11 сливаются обратно в картер. Очищенные картерные газы выбрасываются в атмосферу.

При работе двигателя масло из смазочной ёмкости 4 (рисунок 6.1) через маслоприемник поступает к смазочному насосу 6.

Смазочный насос под давлением подает масло в фильтр очистки масла 1, где оно очищается и от полнопоточного фильтроэлемента 7 через теплообменник 10 поступает в главную масляную магистраль. Затем по каналам в блоке и головках цилиндров масло подается к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала, распределительного вала, форсункам охлаждения поршней 14, втулкам коромысел и верхним наконечникам штанг толкателей, подшипникам топливного насоса и турбокомпрессора. К сферическим опорам штанг и толкателей масло подается пульсирующей струей. Масло, снимаемое со стенок цилиндра маслосъемным кольцом, отводится в поршень и смазывает опоры поршневого пальца в бобышках и подшипник верхней головки шатуна.

1 – угольник; 2 – завихритель; 3 – уплотнительное кольцо; 4 – труба; 5 – втулка внутренняя; 6 – маслоотделитель; 7 – шланг угловой; 8 – трубка отвода газов; 9 – трубка слива масла; 10 – картер агрегатов; 11 – трубка слива масла под уровень

Рисунок 6.5 - Система вентиляции картера

Остальные детали и узлы двигателя смазываются разбрызгиванием и масляным туманом. Излишнее масло по каналам и трубкам стекает в картер двигателя.

Максимальное давление масла в главной магистрали в прогретом двигателе равно 0,4-0,45 МПа (4,0-4,5 кгс/см²). При работе с холодным вязким маслом при давлении 0,8-0,95 МПа (8,0-9,5 кгс/см²) срабатывает предохранительный клапан 3 смазочного насоса.

От частично-поточного фильтроэлемента 2 масляного фильтра масло сливается в смазочную ёмкость 4 двигателя.

При температуре масла ниже 95°С термоклапан 8 открыт и основной поток масла поступает в двигатель, минуя теплообменник. При температуре масла более 110°С термоклапан закрыт и весь поток масла проходит через теплообменник, где охлаждается охлаждающей жидкостью. Максимальная температура масла в смазочной системе 115 °С.