88. Редукционные клапаны

Производительность масляного насоса и создаваемое им давление в значительной мере зависят от вязкости масла и числа оборотов двигателя, которые изменяются в широких пределах. Кроме того, в процессе эксплуатации сопряженные детали двигателя изнашиваются, что приводит к увеличению зазоров между ними и к повышению количества прокачиваемого масла. Чтобы обеспечить бесперебойную подачу масла ко всем трущимся деталям при неблагоприятном сочетании указанных факторов, расчетную производительность масляного насоса увеличивают, а для поддержания требуемого давления в магистрали вводят регулятор, называемый редукционным клапаном.

На автотракторных двигателях преимущественное распространение получили плунжерные редукционные клапаны (рис. 3) которые состоят из плунжера 2 и пружины 3, установленных в корпусе 1 с отверстиями. В случае повышения давления в магистрали плунжер 2, сжимая пружину 3, перемещается и обеспечивает перепуск части масла в поддон или во всасывающую полость насоса. Требуемая характеристика клапана достигается соответствующей тарировкой его пружины.

Р ис. 3. Плунжерный редукционный клапан

1 - корпус. 2 - плунжер. 3 - пружина.

Редукционные клапаны могут устанавливаться в корпусе насоса на входе в главную масляную магистраль или в конце масляной магистрали. Установка редукционного клапана в корпусе насоса исключает возможность резкого давления на входе в магистрали, под которым смазываются подшипники, может значительно колебаться при изменении гидравлического сопротивления системы и расхода масла. Ограничиваемое редукционным клапаном в среднем находится в пределах 0,3 - 0,8 МПа.

Увеличенный расход масла в случае изношенных подшипников вызывает падение давления в магистрали, ухудшая условия смазки. К снижению давления масла в магистрали приводят также повышение гидравлического сопротивления фильтра и увеличение вязкости масла.

Поэтому в ряде конструкций (двигатели ГАЗ) редукционный клапан устанавливается в конце главной магистрали, что обеспечивает большую стабильность условий смазки подшипников. В этом случае ускоряется достижение рабочего давления в магистрали при запуске холодного двигателя и снижаются пусковые износы подшипников.

В некоторых системах смазки (двигатели ЯМЗ) устанавливаются два редукционных клапана: один — в насосе, другой, называемый сливным,— в масляной магистрали. Основной редукционный клапан предотвращает недопустимые колебания давления масла на выходе из насоса, а сливной обеспечивает более точное поддержание давления непосредственно у подшипников коленчатого вала. При такой схеме практически полностью исключается снижение давления в магистрали в случае увеличения расхода масла по мере износа подшипников.

89. Масляные фильтры

При работе двигателя масло, циркулируя между трущимися поверхностями, уносит с собой продукты износа, которые взвешены в нем в виде микроскопических частиц. Кроме того, подвергаясь постоянному воздействию высоких температур и соприкасаясь с агрессивными картерными газами, масло окисляется. В нем появляются смолистые сгустки, частички кокса, а также попадающая из атмосферы пыль. Смазывающие свойства такого масла ухудшаются, а его подача к трущимся поверхностям способствует интенсификации абразивного износа. При наличии в масле механических примесей размером более 3-4 мкм возможно образование задиров. Особенно чувствительны к чистоте масла подшипники, имеющие антифрикционный слон из свинцовистой бронзы или высокооловяннстого алюминиевого сплава, которые обладают слабой способностью поглощать абразивные частицы.

Таким образом, постоянная очистка масла от механических примесей является главнейшим условием достижения высокой долговечности двигателей.

Для осуществления очистки масла, циркулирующего в системах смазки, вводятся фильтры.

Первой фильтрующей ступенью,- предохраняющей от попадания в насос крупных механических примесей, являются сетки маслоприемников. Кроме того, в современных двигателях применяются масляные фильтры грубой в тонкой очистки.

Фильтры грубой очистки включаются в систему последовательно и устанавливаются перед главной магистралью, очищая весь поток масла, поступающего для смазки деталей двигателя.

Фильтры грубой очистки могут быть пластинчато-щелевого и ленточно- щелевого типа.

Пластинчато-щелевой фильтрующий элемент (рис 4. а) состоит из набора пластин, между которыми установлены дистанционные звездочки, образующие зазоры для прохода масла. Такие фильтры обеспечивают, очистку масла от посторонних включений размером более 60—70 мК.

В ленточно-щелевых фильтрах (рис. 4. б) масло проходит через щели между витками латунной проволоки или ленты специального профиля, навитой на перфорированный или гофрированный стакан. Ленточно-щелевые фильтры обычно имеют большую грязеемкость и ограничивают проникновение в масляную магистраль частиц размером более 40— 90 мК.

Рис. 4 Масляные фильтры

а - пластинчато-щелевой грубой очистки; б - ленточно-щелевой грубой очистки; в - объемный тонкой очистки; 1- корпус; 2 и 6 -уплотнительные кольца; 3 -5 фильтрующие секции; 7 - стержень; 8 - пружина; 9 - перепускной клапан; 10 - пружина клапана; 11- перепускной клапан; 12 - промежуточная пластина; 13 - очищающая пластина (скребок).

Чтобы предотвратить прекращение подачи масла к деталям двигателя в случае его большой вязкости или при загрязнении фильтрующего элемента, в фильтрах грубой очистки предусмотрены перепускные клапаны. Перепускные клапаны открывают прямой проход масла в магистраль при перепаде давления в фильтре, превышающем 0.08 - 0.12 МПа. Очистка масла от частиц размером более 40 мК не может считаться достаточной для обеспечения требуемой долговечности двигателя. Поэтому в их системы смазки вводят фильтры тонкой очистки. В качестве материалов для фильтрующих элементов таких фильтров применяют картон, фетр, различные поглощающие массы и бумагу, пропитанную специальным составом.

Кроме того, для тонкой очистки масла широко применяются центробежные фильтры. Фильтры тонкой очистки могут иметь различные типы привода: гидравлический, механический, пневматический или электрический. На двигателях армейских машин наиболее распространены центрифуги с гидравлическим приводом. В качестве примера на рис. 5.а изображен центробежный фильтр тонкой очистки дизеля ЯМЗ-238.

Рис. 5 Фильтры центробежной очистки масла

А - параллельного включения в систему; б - полнопоточный; 1 -колпак фильтра; 2 и 7 - шайбы; 3 - колпачная гайка; 4 - упорная шайба ротора; 5 - чека; 6 - гайка ротора; 8 - сетка; 9 - втулка ротора; 10 — колпак ротора; 11 - корпус ротора; 12 - заборная трубка; 13 - отражатель; 14 - уплотнительное кольцо; 15 - прокладка колпака; 16 - втулка ротора; 17 - стопорное кольцо; 18 - подшипник; 19 - ось ротора ; 20 - корпус фильтра; 21 - штифт; 22 - сопло ротора; 23 - перепускной клапан.

При работе двигателя масло, нагнетаемое насосом, подается через пустотелую ось во внутреннюю полость ротора. Из полости ротора масло под давлением поступает к соплам 22 и, проходя через них, приобретает большую скорость. Возникающие при этом силы реакции двух вытекающих в разных направлениях струй масла образую" момент, приводящий ротор во вращательное движение. При давлении масла в роторе 0.5 - 0.6 МПа число его оборотов достигает 5000—6000 в минуту. Масло, находящееся внутри ротора, увлекается им и также начинает вращаться, а возникающая центробежная сила отбрасывает к стенкам все механические частицы, удельный вес которых больше удельного веса масла. В пространстве, близком к оси вращения, образуется зона очищенного масла, которое проходит через сопла в полость корпуса.

Фильтры тонкой очистки, в том числе и центробежные, задерживают механические частицы размером более 0,5—1 мК, но имеют очень большое гидравлическое сопротивление. Поэтому в большинстве случаев указанные фильтры тонкой очистки устанавливались дополнительно к полнопоточному фильтру грубой очистки и включались в систему параллельно главной масляной магистрали. При таком включении через фильтр тонкой очистки проходит не более 10—15% масла, циркулирующего в основном контуре.

Применение параллельной тонкой очистки хотя и уменьшает общую концентрацию механических частиц размером более 1 мК, но не исключает возможности попадания в зазоры между трущимися деталями крупных (40— 60 мК) частиц, вызывающих абразивный износ. Поэтому наиболее перспективным способом повышения моторесурса двигателей является применение полнопоточной тонкой очистки масла.

В современных двигателях для этой цели используют полнопоточные центробежные фильтры с гидравлическим или механическим приводом. На рис. 5. б показана конструкция полнопоточной центрифуги с гидравлическим приводом. В этом фильтре все масло, нагнетаемое основной секцией насоса, поступает в ротор, в котором разветвляется: часть его проходит в сопла и осуществляет гидрореактивный привод ротора, а основной поток через отверстие в оси поступает в главную масляную магистраль.

Применение полнопоточные центрифуг дает возможность отказаться от фильтров грубой очистки и в то же время существенно повышает долговечность двигателя.

Следует, однако, отметить, что принципиальным недостатком центрифуг является резкое ухудшение фильтрации масла при понижении его температуры и повышении вязкости.

В последние годы значительно расширилось использование полнопоточные фильтров с бумажными фильтрующими элементами. Такие фильтры обеспечивают наивысшую тонкость очистки масла, но имеют сравнительно небольшую грязеемкость. Поэтому их применение пока ограничивается двигателями малой и средней модности.

На некоторых моделях двигателей зарубежных фирм устанавливают полнопоточные магнитосетчатые фильтры с несколькими послойно расположенными магнитными стержнями. Стержни размещены таким образом, что между ними возникает сильное магнитное поле, через которое пропускается масло. Механические примеси, содержащие железо, притягиваются к магнитным стержням. Для улавливания остальных частиц предусмотрен сетчатый фильтр, расположенный за магнитной очисткой.

Для дополнительной очистки масла, поступающего в подшипники коленчатого вала, в современных двигателях применяют центробежные ловушки в шейках. Для удаления из масла продуктов износа, содержащих железо, в пробках поддонов двигателей часто устанавливают постоянные магниты.