Смазочная система

Условия смазывания отдельных деталей двигателей различны.
Некоторые детали (например, шатунные и коренные подшипники коленчатого вала) работают при больших нагрузках, но при сравнительно низкой температуре (100—150 °C) и поэтому допускают обильное смазывание. Другие детали (например, поршни и гильзы) работают не только при больших нагрузках, но и находятся под действием газов, нагретых до температуры свыше 1000 °C. По этой причине избыток масла на стенках цилиндра вреден, так как может вызвать нагарообразование и отложение смолистых веществ, вы­деляющихся из масла.
В зависимости от способа подачи масла различают смазывание разбрызгиванием, под давлением и комбинированное.
Смазывание разбрызгиванием осуществляется наиболее просто. Масло, налитое в картер, при вращении колен­чатого вала разбрызгивается нижними головками шатунов. Частицы масла попадают на трущиеся поверхности либо непосредственно, либо по каналам, подведенным к местам сопряжения. Этот способ имеет ряд недостатков. Интенсивность смазывания уменьшается при понижении уровня масла в картере и уменьшении частоты вра­щения коленчатого вала. Некоторые сборочные единицы двигателя не могут работать без подачи к ним смазочного материала под дав­лением. Кроме того, из-за отсутствия направленной циркуляции масла в системе нельзя поставить фильтр для очистки масла. Вслед­ствие этого смазывание разбрызгиванием применяют только на пусковых кратковременно работающих двигателях или в комбини­рованной смазочной системе.
Смазывание под давлением бывает с пульсирую­щей (периодической) и циркуляционной (непрерывной) подачей.
При пульсирующей подаче смазочного материала каждая трущаяся поверхность через определенные, иногда регулируемые промежутки времени получает установленную порцию масла. Этот способ по­дачи масла не нашел применения на тракторных дизелях.
При циркуляционной подаче смазочного материала смазочный насос непрерывно подает масло из картера к трущимся поверхно­стям. Лишнее масло стекает в картер, откуда откачивается насосом.
Смазочная система под давлением конструктивно сложна и поэ­тому обычно ее используют в комбинированной смазочной системе, которую применяют на большинстве современных автотракторных двигателей внутреннего сгорания.
При комбинированной смазочной системе часть деталей смазывается под давлением путем циркуляционной подачи масла (подшипники и др.), а другая — разбрызгиванием.
Топливный и водяной насосы, регулятор частоты вращения, вен­тилятор и механизмы системы пуска имеют самостоятельные уст­ройства для смазывания деталей.
На рис. 45 в качестве примера показана система комбинирован­ного смазывания дизеля. При работе дизеля через шестерни 17 привода вращается вал смазочного насоса 14. Насос через маслоприемник 16 засасывает масло из картера и по трубопроводу 5 подает его в верхний коллектор радиатора 1.
Опускаясь по трубкам радиатора и охлаждаясь, масло из ниж­него коллектора радиатора поступает в корпус масляных фильтров 7 и 11. После очистки в фильтре 7 основной объем масла посту­пает в главную масляную магистраль 10 двигателя. Остальная часть масла проходит через фильтр 11 тонкой очистки, а затем сливается в поддон картера. Если фильтр 7 грубой очистки засорен, то нефильтрованное масло попадает в смазочную систему помимо фильтра через перепускной клапан 8.
Холодное и густое масло плохо проходит через радиатор 1 из-за большого сопротивления в трубопроводах 5 и 6 и в трубках радиатора. В этом случае открывается перепускной клапан 9 и масло поступает в фильтр 7, минуя радиатор. При этом ускоряется прогрев масла. Если же прохождение холодного масла невозможно и через фильтр 7, то открывается клапан 8 и нефильтрованное масло поступает непосредственно в главную магистраль 10. Максималь­ное давление масла в системе ограничивается редукционным кла­паном 15.
Из главной магистрали 10, проходящей вдоль блока цилиндров, масло поступает под давлением к коренным и шатунным подшип­никам коленчатого вала, подшипникам распределительного вала 19, подшипнику привода топливного насоса, распределительным шес­терням 18, коромыслам 3 клапанов и осям 4 коромысел. Следовательно, перечисленные сборочные единицы и детали двигателя сма­зываются под давлением. Остальные трущиеся поверхности сма­зываются маслом, которое разбрызгивается быстро движущимися деталями, в частности деталями кривошипно-шатунного механизма.
Так смазываются стенки цилиндров, поршни и поршневые кольца.
Часть разбрызгиваемого коленчатым валом масла попадает в отверстие в верхней головке шатуна, откуда поступает к поршне­вому пальцу и втулке верхней головки шатуна. Масло попадает также на кулачки распределительного вала 19. В ряде конструкций кулачки смазываются маслом, вытекающим через отверстия в тол­кателях.
Трущиеся поверхности толкателей клапанов смазываются мас­лом, стекающим через отверстия для штанг в головке блока цилинд­ров. На валы приводных шестерен 17 смазочного насоса смазочный материал поступаете распределительных шестерен 18.
Давление масла контролируют на щитке приборов манометром 13, к которому масло подводится по трубке из главной магистрали 10.
На щитке приборов помещен также указатель дистанционного тер­мометра 12, приемник которого расположен в поддоне картера.
В качестве насосов в смазочных системах применяют шестеренные насосы. Схема действия одноступенчатого шестеренного насоса показана на рис. 46. В корпусе 6 насоса помещены две шестерни: ведущая 1 и ведомая 2. Ведущая шестерня шпонкой или шлицами жестко закреплена на валу, который приводится во вращение от шестерни коленчатого вала через одну или две промежуточные шестерни. Ведомая шестерня 2 свободно вращается на оси, запрессо­ванной в корпусе 6. Между зубьями шестерни 1 и 2 и стенками корпуса 6 имеется небольшой зазор 0,05—0,1 мм.

При работе насоса шестерни вращаются в разные стороны (на рисунке указано стрелками). Масло под действием создаваемого при вращении шестерен разрежения поступает в насос через масло- приемник 8 и входной канал 7 и, попадая между впадинами зубьев шестерен, переносится ими в нагнетательный канал 3. Из канала 3 масло поступает под давлением в смазочную систему. Давление, создаваемое насосом, и производительность его зависят от размеров насоса, его частоты вращения, сопротивлений в трубопроводах и каналах, а также от износа деталей насоса. Поэтому подбирают насос такой производительности, чтобы он обеспечивал надежную работу смазочной системы в течение длительного периода, т. е. с учетом возможного износа его деталей, изменения сопротивле­ния в системе и т. д.
В новом двигателе насос подает излишнее количество масла, давление которого при пуске в холодную погоду может сильно воз­расти. Чтобы избежать в этом слу­чае повреждения элементов сис­темы, насос снабжают редукцион­ным (предохранительным) клапа­ном 4, который автоматически ог­раничивает в ней величину макси­мального давления масла. При чрезмерном повышении давления стаканчик клапана сжимает пру­жину и часть масла через открыв­шееся отверстие перетекает обрат­но в картер, в результате че­го давление в канале 3 снижает­ся. Изменяя предварительную за­тяжку пружины клапана 4 вин­ том 5, регулируют давление в си­стеме.
В маслоприемник 8 вставлена фильтрующая металлическая сетка, которая предохраняет от попа­дания в насос механических ча­стиц.
При работе двигателя в масле постепенно накапливаются час­тицы несгоревшего топлива, продукты окисления масла (нагар, смолистые вещества), а также частицы пыли и металла. Быстрое удаление всех этих примесей из масла позволяет не только снизить износ деталей, но и повысить срок использования масла. Наиболее эффективное средство сохранения работоспособности двигателя— фильтрация масла. Схема фильтрации масла показана на рис. 47.
Из нижней части картера по каналам в его стенках масло подается насосом в канал 1 корпуса 14 фильтров. В канале 1 масло развет­вляется на два параллельных потока, из которых один направляется для тонкой очистки в реактивную центрифугу, а другой в фильтр 5 грубой очистки.
Основная часть реактивной центрифуги — ротор 8, вращающий­ся на вертикальной оси 12, нижний конец которой установлен на резьбе в корпусе фильтров. На верхний конец оси навернута гайка крепления колпака фильтра тонкой очистки.
В центральный канал ротора запрессованы две бронзовые втул­ки, опирающиеся на шлифованные шейки оси. В цилиндрические выточки днища ротора запрессованы две стальные маслоприемные трубки 9, в верхней части которых сделаны прорези, закрытые сетчатыми колпачками. Внизу трубки сообщаются с касательно
расположенными каналами 11 в днище ротора 8. На открытых концах каналов установлены форсунки с калиброванными отвер­стиями.
Масло поступает в ротор через продольный и поперечный каналы в оси и, заполняя внутреннюю полость ротора, вытекает с большой скоростью из форсунки каналов 11 . Под действием вытекающих струй масла ротор вращается с большой частотой вращения (около 6000 об/мин). Механические примеси отделяются от масла под дей­ствием на них центробежной силы, возникающей при вращении, и осаждаются на внутренних стенках ротора. В роторе установлен отражательный стакан 10, который направляет масло, выходящее из поперечных каналов оси 12, в нижнюю часть корпуса центрифуги, чем предотвращается смывание отложений со стенок ротора. Из ка­налов 11 очищенное масло сначала сливается в корпус 14 фильтров, а затем в картер двигателя.
Основной поток масла (около 90 %) из канала 1 направляется к фильтру 5 грубой очистки либо через масляный радиатор, либо помимо него. В последнем случае под давлением масла должен от­ крыться редукционный клапан 3. Это происходит, если масло хо­лодное и густое и ему легче преодолеть сопротивление пружины клапана 3, чем пройти через радиатор. Горячее и жидкое масло свободно протекает при закрытом клапане 3 через радиатор и посту­пает к фильтру грубой очистки охлажденным.
Фильтр 5 состоит из металлической ленты 6 с выступами высотой 0,07 мм, благодаря которым при наматывании ленты на гофриро­ванный стакан 7 между витками образуются щели, через которые масло проходит, а механические примеси задерживаются. Из фильт­ра грубой очистки масло поступает в главную магистраль, а отту­да — к смазываемым поверхностям.
В корпусе фильтра установлены три клапана: редукционный 3 — для перепуска масла в холодном двигателе помимо масляного радиатора; перепускной 2 — для перепуска масла в главную ма­гистраль при засорении фильтра 5, а также нефильтрованного гус­того масла в начале работы непрогретого дизеля; сливной клапан 13 — удаления избыточного масла в картер.
Для нормальной работы двигателя температура масла в смазоч­ной системе должна быть в пределах 70—85 °C. При нагревании масла выше 90 °C вязкость масла значительно снижается, ухудша­ются его смазочные свойства и повышается расход. Для охлажде­ния масла в жаркую погоду и при работе двигателя на больших нагрузках в смазочной системе предусмотрен масляный радиатор, который помещают перед водяным радиатором, в результате чего он омывается воздухом, подаваемым вентилятором. Масляный ра­диатор имеет верхний и нижний коллекторы, сердцевину, подводя­щий и отводящий маслопроводы. Сердцевина состоит из трубок с припаянными к ним пластинами или трубок с навитой на них тонкой лентой.
У некоторых дизелей (СМД-14) нижний коллектор разделен на две или три отдельные секции поперечными перегородками. Масло, поднимаясь по одной части трубок к верхнему коллектору и опус­каясь затем по другой части трубок в нижний коллектор, совершает петлеобразный путь.
Удлинение пути масла в радиаторе повышает охлаждающую способность последнего.