Назначение, конструкция системы смазки дизеля.

Для обеспечения работоспособности двигателей последние должны быть оборудованы устройствами для хранения масла, подвода его трущимся поверхностям, очистки масла от загрязняющих веществ, охлаждения, а также для контроля процессов смазки и состояния масла. Совокупность всех этих устройств образует систему смазки двигателя. Система смазки служит для обеспечения жидкостного трения между трущимися поверхностями сопряжённых деталей двигателя, отвода тепла от этих поверхностей, удаления продуктов износа из зоны трения и защиты от коррозии. Наиболее благоприятными для двигателей являются условия жидкостного трения в сопряжениях цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма. В таких условиях детали разделены слоем масла толщиной, превышающей в 1,5-2 раза суммарную высоту микроскопических неровностей трущихся поверхностей. При этом скорость изнашивания деталей и потери мощности на преодоление трения наименьше, поскольку предотвращается непосредственный контакт рабочих поверхностей, а сопротивление их перемещению обусловлено лишь трением между слоями жидкости и её вязкостью. Слой жидкости между деталями (например, подшипником и шейкой коленчатого вала, поршневым кольцом и гильзой цилиндра) образуется при движении подвижной детали за счёт смачивающего эффекта и сцепления масла с поверхностью трения. В процессе вращения вала в подшипнике масло на поверхности шейки увлекается в суживающуюся часть зазора сопряжения, в результате чего давление между шейкой и подшипником увеличивается настолько, что вал, нагруженный внешними силами, отрывается от поверхности подшипника и в процессе последующей работы двигателя вращается в жидкости.

В зависимости от способа организации подвода масла к трущимся поверхностям системы смазки подразделяются на системы смазки разбрызгиваемым маслом, принудительные и комбинированные. Система смазки разбрызгиваемым маслом конструктивно самая простая. Масло из картера разбрызгивается специальными черпачками, имеющимися на нижних головках шатунов. При этом образуются мельчайшие капельки масла, которые оседают на всех деталях двигателя, расположенных в полости картера, и смазывают их. Масло, стекающее с деталей, скапливается в нижней части картера и вновь разбрызгивается черпачком. Смазочная система, при которой все детали двигателя смазывались бы только разбрызгиванием, в настоящее время не применяется.

Принудительные системы смазки применяются в двигателях, в которых для устранения перегрева трущихся поверхностей и масла с помощью специальных насосов создаётся его интенсивная циркуляция не только через подшипники коленчатого вала, но и через подшипники поршневого пальца, распределительного вала, валов передач, охладители и фильтры. Кроме того, масло подаётся в поршни для их охлаждения, к приводам агрегатов, в устройства для управления двигателем и его агрегатами. К принудительной системе относят также смазку с дозированной подачей масла смазочными насосами высокого давления.

Комбинированные системы смазки позволяют упростить конструкцию двигателя, так как часть трущихся поверхностей смазывается разбрызгиваемым маслом, а под давлением оно подводится только к наиболее напряжённым узлам трения. У тронковых двигателей, как правило, шатунные и коренные подшипники, подшипники распределительного вала, приводы вспомогательных агрегатов и иногда поршневая головка шатуна смазываются принудительно. Втулка цилиндра, поршень, поршневые кольца, ряд других деталей и иногда поршневой палец смазываются разбрызгиванием, а у некоторых двигателей – принудительно (от лубрикаторов). По месту расположения основной ёмкости для масла различают двигатели с сухим и мокрым картером. При сухом картере масло, стекающее в поддон, сливается в один или два отстойника, откуда отсасывается насосами в бак, стоящий отдельно от двигателя. Сухие картеры обычно применяют на двигателях, подвергающихся при работе значительным наклонам (например, на авиационных, танковых и некоторых судовых). При мокром картеренеобходимый для нормальной работы двигателя запас масла находится непосредственно в поддоне.

В комбинированную систему смазки входят:

* насос, подающий масло для смазки основных трущихся деталей:

*фильтры грубой очистки, в которых масло очищается от относительно крупных частиц;

*фильтры тонкой очистки, в которых часть масла, подаваемого насосом, очищается от мельчайших абразивных частиц и продуктов окисления масла:

* масляные холодильники или радиаторы, служащие для охлаждения масла;

* редукционные устройства, обеспечивающие регулирование давления масла в системе;

*маслопроводы и масляные каналы внутри двигателя, служащие для подвода масла к основным элементам смазочной системы и смазываемым деталям двигателя;

*контрольные приборы для измерения давления масла (манометры) и температуры (термометры);

*маслосборник для сбора масла, из которого масло вновь забирается и направляется насосом в смазочную систему (обычно маслосборником является поддон или картер);

* магистраль, состоящая из разветвлённой системы каналов и маслопроводов, подводящих масло ко всем поверхностям трения.

В быстроходных дизелях имеется дополнительная очистка масла с помощью магнитных фильтров. Схема системы смазки дизеля приведена на рис.2.40. Циркуляционный насос 3 засасывает масло из масляного картера двигателя 1 через приёмный (обычно магнитный) фильтр 2 и нагнетает в напорную линию. Пройдя фильтр 7, масло по маслопроводам 10,12 и 13 поступает под давлением соответственно к коренным подшипникам коленчатого вала, подшипникам кулачкового вала механизма газораспределения и деталям клапанного механизма. Подача смазки к шатунным подшипникам коленчатого вала и поршневым пальцам осуществляется по просверленным каналам малого диаметра, выполненным в шейках и щеках коленчатого вала и стержне шатуна. В ряде конструкций шатуны не имеют просверленных каналов в стержне и смазывание поршневых пальцев обеспечивается подачей масла от маслосъёмных колец по каналам в бобышках поршней. Кулачковый вал механизма газораспределения часто выполняют полым. По этой внутренней полости и каналам малого диаметра масло от подшипников кулачкового вала поступает под давлением к деталям клапанного механизма. Масло от поверхностей трения 14 сливается в масляный картер. Часть масла, нагнетаемого циркуляционным масляным насосом, поступает ко второй ступени очистки - масляной центрифуге 9, где проходит тонкую очистку. В системе предусмотрен масляный радиатор 5 (охладитель масла), установлены редукционный клапан 4 циркуляционного насоса и перепускной клапан 8щелевого или сетчатого фильтра, а также датчики дистанционных приборов – манометра 11 и термометра 6. Масло в картер двигателя заливают через заправочную трубу 15 с сапунной крышкой и реечным указателем уровня масла.

1-масляный картер двигателя; 2=фильтр, 3-циркуляционный насос; 4-редукционный клапан; 5-масляный радиатор; 6-термометр; 7-фильтр; 8-перепускной клапан щелевого или сетчатого фильтра; 9-масляная центрифуга; 10,12,13-маслопроводы; 11-манометр; 14-поверхности трения; 15-заправочная труба с сапунной крышкой и реечным указателем уровня масла.

Масляные насосы. На большинстве современных двигателей устанавливают шестеренчатые смазочные насосы, получившие широкое распространение благодаря своей простоте, надежности в работе, равномерности подачи, дешевизне и способности создавать большие давления масла. Двигатели с мокрым картером снабжаются обычно односекционным шестеренчатым насосом. У некоторых дизелей смазку деталей выполняют с помощью лубрикатора – многоплунжерного насоса, предназначенного для подачи под высоким давлением дозированной порции масла к смазываемым деталям. С помощью этого насоса обычно смазывают гильзы цилиндров, при этом давление, развиваемое им, достигает 10 МПа.

На рис.2.41 показан шестеренчатый односекционный смазочный насос двигателя. В корпусе 8 насоса, отлитом из алюминиевого сплава, расположены две сцепленные между собой стальные шестерни 6 и 9. Торец корпуса закрыт фланцем 12. Ведомая шестерня 6 вращается свободно на оси 7, ведущая шестерня 9 закреплена шпонкой 10 на валике 11. На торце валика имеются два кулачка, входящие в пазы приводного механизма. Валик опирается на два скользящих подшипника, один из которых расположен в корпусе насоса, а другой – во фланце. Между корпусом и фланцем помещена уплотняющая прокладка из текстолита.

Насос работает следующим образом. Масло поступает в подводящий канал 14 в корпусе насоса и заполняют впадины между зубьями шестерён. При вращении валика ведущая шестерня вращает ведомую. Масло, находящееся между зубьями шестерен, перемещается из подводящего канала 14 в отводящий канал 13. Перед каналом 13 зубья одной шестерни входят во впадины другой и вытесняют заключенное во впадины масло.

При выдавливании масла из впадин создаётся высокое давление, и масло по каналу 13 нагнетается в масляную магистраль.

1-клапан, 2-пружина, 3-регулировочный винт, 4-корпус, 5- колпачковая гайка, 6-шестерня, 7-ось, 8-корпус насоса, 9- шестерня, 10-шпонка, 11- валик, 12-фланец, 13-отводящий канал, 14- подводящий канал.

При пуске двигателя холодное масло имеет высокую вязкость и проход его через фильтры и зазоры в подшипниках затруднён. Вследствие этого давление масла может сильно возрасти и превысить допустимое, что вызывает поломку насоса, маслопроводов, манометров и других частей масляной системы. Для устранения чрезмерного давления масла в насосе имеется редукционный клапан, установленный на ответвлении отводящего канала. В корпусе 4 редукционного клапана помещён клапан1, который удерживается в закрытом положении пружиной 2,затянутой регулировочным винтом 3. Редукционный канал закрыт колпачковой гайкой 5. Клапан отрегулирован на определённое давление и запломбирован. При чрезмерном повышении давления он открывается, соединяя нагнетательную полость со всасывающей.

Масляные фильтры.Масляные фильтры служат для удаления из масла продуктов износа металлов и окисления масла (нагар, смолистые вещества, пыль, частицы несгоревшего топлива). По принципу действия все фильтры подразделяются на механические, поглощающие (ёмкостные), магнитные и гидродинамические.

Поглощающие фильтры не только задерживают механические примеси, но и поглощают кислоты, щёлочи, воду и другие продукты , производя тем самым глубокую очистку масла. В качестве фильтрующих элементов служат войлок, пряжа и некоторые другие материалы со специальными пропитками. Поглощающие фильтры применяют в качестве фильтров тонкой очистки. При засорении фильтрующий элемент заменяют.

Гидродинамические фильтры (центрифуги) очищают масло от механических примесей на основе использования центробежных сил. Масло очищают в роторе, который в отдельных случаях делает до 40 тысяч об/мин.

Магнитные фильтры представляют собой постоянные магниты, вмонтированные в сливные пробки или другие места смазочной системы. Они хорошо удерживают частицы металлов, предохраняя таким образом трущиеся детали дизеля от преждевременного износа.

Фильтры по степени очистки масла подразделяют на фильтры грубой очистки, тонкой очистки и комбинированные. Через фильтры грубой очистки проходит всё масло, поступающее в нагнетательную магистраль двигателя. Эти фильтры обладают больщой пропускной способностью и имеют относительно большие проходы, поэтому они не в состоянии задерживать мелкие примеси.