2. Конструктивні особливості будови систем мащення

Основними елементами системи є маслозабірник 5 (рис.17.2), масляний насос 3, масляний фільтр 3, масляний радіатор. Маслозабірник може бути нерухомий або рухомий (плаваючий).

Рисунок 17.2 - Схема системи мащення

1 - редукційний клапан; 2 - масляний фільтр; 3 - масляний насос; 4 - масляний канал від корінного до шатунного підшипника; 5 - маслозабірник; 6 - головна масляна магістраль; 7 - зливний канал; 8 - магістраль до підшипників колінчастого вала

Одним з основних елементів системи є масляний насос (зазвичай шестеренний) із зовнішнім зачепленням шестерень або з внутрішнім зачепленням (рис. 17.3). Насоси із внутрішнім зачепленням мають менші розміри і масу. Особливістю їх конструкції є розміщення осі внутрішньої шестерні ексцентрично відносно осі зовнішньої шестерні на половину висоти зуба. Масляні насоси зі зовнішнім зачепленням можуть розміщуватись як всередині двигуна, так і зовні. Вал насоса приводиться в рух від колінчастого або розподільного вала. В окремих випадках можуть приводитися від спеціального проміжного вала. Масляні насоси можуть бути односекційними або двосекційними. В двосекційних одна секція призначена для подачі масла в масляний радіатор. В насосі має бути редукційний клапан, який обмежує тиск масла на номінальній частоті обертання до 0,3...0,5 МПа в бензинових двигунах і до 0,5...0,7 МПа в дизелів.

Рисунок 17.3 - Шестеренні масляні насоси з зовнішнім (а) і внутрішнім (б) зачепленням шестерень:

1 - корпус; 2 - ведуча шестерня; 3 - шпонка; 4 - вал; 5 - ведена шестерня; 6 - вісь; 7 - кулька; 8 - пружина редукційного клапана; 9 - пробка; 10 - кришка; 11- розвантажувальна канавка; 12 - кільце; 13 - ротор; 14 - нагнітальний канал; 15 - всмоктувальний канал; 16 - серповидний виступ; 17- сальник

Подача масляного насоса визначається в залежності від необхідної кількості масла, що циркулює в двигуні. Загальна кількість масла, що надходить з масляного насоса в систему мащення двигуна за одиницю часу (циркуляційна витрата),

для карбюраторних двигунів: V_ц = (9…13) 10ˉ³ Р_е;

для дизелів (у разі охолоджуваних поршнів) V_ц = (26…34) 10ˉ³ Р_в.

Дійсна подача масляного насоса приймається більшою, ніж циркуляційний витрата V_ц. Зазвичай для карбюраторних двигунів V_д=(2…4) V_ц, а для дизелів V_д = (l, 0…l, 6) Підвищення подачі насоса необхідно для забезпечення нормального тиску масла в системі з урахуванням можливого збільшення зазору в підшипниках. Так як з картера відкачується спінене масло, подача відкачуючих секцій насоса перевищує подачу нагнітають секцій V_отк = (1,5…2,5) V_нагн.

Потужність, необхідна для приводу масляного насоса, P_н = V_роз (Р_вих - Р_вх )/η_м.н

де V_роз - розрахункова подача масляного насоса, V_рас = - V_д / η_н;

Р_вих - Р_вх - перепад тисків масла в мастильній системі;

η_м.н - ККД масляного насоса, η_м.н = 0,85…0, 90.

Коловоротні та плунжерні масляні насоси використовуються в цих двигунах обмежено. Шестеренний масляний насос складається з двох розташованих в його корпусі спарених шестерень, одна з яких є ведучою, друга – веденою. Ведуча шестерня насаджена на привідний вал; ведена вільно обертається на осі. Обидві шестерні встановлюють у корпусі насоса з невеликими радіальними і торцевими зазорами. Під час роботи шестерні, що обертаються в різні боки, захоплюють мастило з порожнини впускання і переносять його через западини між зубами в порожнину нагнітання. З порожнини нагнітання мастило надходить в маслопровід.

Для забезпечення в системі мащення необхідного тиску встановлюють редукційний клапан. Цей клапан перепускає мастило з нагнітаючої порожнини масляного насоса у всмоктуючу порожнину.

Масляні фільтри служать для вловлювання з моторного масла твердих частинок продуктів згоряння, металевих частинок зношування, пилу. Розрізняють фільтри грубої та тонкої очистки масла. Фільтри грубої очистки масла включають послідовно перед головною масляною магістраллю і весь потік масла, яке надходить до підшипників, фільтрується. Фільтри тонкої очистки мають значно більший опір фільтруючого елемента і меншу пропускну здатність, їх встановлюють паралельно головній масляній магістралі. Фільтри грубої очистки вловлюють частинки до ЗО мкм, а фільтри тонкої очистки до 1 мкм. Найбільш якісне очищення масла досягається при проходженні всього масла крізь фільтр тонкої очистки (повнопоточне очищення). Тому повнопоточні фільтри (рис.17.4) набули останнім часом великого поширення, особливо на двигунах легкових автомобілів. В якості масляних фільтрів можуть використовуватись центрифуги. Вони забезпечують високу якість очищення. Розмір частинок, які вони пропускають не перевищує 0,5... 1 мкм.

Рисунок 17.4 - Повнопоточний масляний фільтр:

1 - корпус; 2 - перепускний клапан; 3 - пружина перепускного клапана; 4 - центральна порожнина; 5 - зовнішня порожнина; 6 - різьбовий отвір; 7 - протидренажний клапан; 8 - впускні отвори; 9 - прокладка; 10 - паперовий фільтруючий елемент

У багатьох автомобільних і тракторних двигунах для забезпечення бажаної температури масла застосовують масляні радіатори. Залежно від способу відведення тепла масляні радіатори бувають двох типів:

1 – радіатори з повітряним охолодженням (повітряномасляні);

2 – радіатори з водяним охолоджуванням (водомасляні).

Повітряномасляні радіатори встановлюють зазвичай перед радіаторами водяного охолоджування. Масло в цих радіаторах охолоджується потоком повітря.

Водомасляні радіатори розташовують в системі охолоджування, що забезпечує постійність температури масла під час роботи двигуна і швидке підігрівання його у разі пуску холодного двигуна. Водомасляний радіатор двигуна показано на рис. 175.

Мастило надходить по трубках радіатора, які омиваються охолоджуючою рідиною. У системах мащення з водомасляними радіаторами встановлюють термостат. Термостат перекриває подавання масла в радіатор, поки температура масла не досягне 90-100 °С (рис. 17.5, а). Потім він відкривається, і масло починає надходити в радіатор, де відбувається його охолоджування (рис.17.5, б). Це забезпечує швидке прогрівання масла під час пуску холодного двигуна.

Під час роботи двигуна якість масла погіршується. Масло розріджується парами палива, що прориваються в кратер двигуна і конденсуються тут, насичується вологою з повітря і вологою, що виходить під час конденсації водяної пари, що міститься у вихлопних газах, а також різними іншими домішками. Особливо шкідливе насичення масла сірчаною та сірчистою кислотами, які викликають сильну корозію деталей двигуна. Ці кислоти утворюються в картері під час розчинення у воді сірчаного газу.

а                            б

 Рисунок 17.5 - Схема роботи водомасляного радіатора:

а – перекриття подавання масла в радіаторі; б – відкриття подавання масла в радіатор

У підшипниках колінчастого вала повинно забезпечуватись рідинне тертя, коли тертьові поверхні розділені шаром масла. Таке тертя виникає внаслідок ефекту утворення гідродинамічного клину при відносному переміщенні циліндричних поверхонь з достатньо високою швидкістю. Масло в підшипник надходить під надлишковим тиском і затягується валом, що обертається. Максимальний тиск створюється в зоні найменшого зазору. Тому вал із збільшенням частоти обертання намагається зайняти таке положення, коли його вісь наближається до центра підшипника.

При роботі двигуна в його картер через нещільності деталей поршневої групи попадають продукти згоряння і паливна пара. Взаємодіючи з розпиленим нагрітим маслом ці речовини сприяють утворенню піни та різних відкладень. Крім того, проникаючи в картер, вони створюють в ньому підвищений тиск, і масло може витікати з двигуна через ущільнення.

Для видалення картерних газів в двигунах застосовується примусова система вентиляції картера закритого типу. Вона забезпечує відсмоктування картерних газів у порожнину повітряного фільтра або у впускний колектор.