книги из ГПНТБ / Крученок И.Л. Авиационный двигатель М-14В26

стей, что, в первую очередь, дости­ гается повышением их твердости. Таким образом, повышение твердо­ сти трущихся поверхностей приводит к уменьшению трения качения.

Трение качения в основном про­ исходит в шариковых или ролико­ вых подшипниках.

Преимуществами подшипников качения по сравнению с подшипни­ ками скольжения является то, что у них значительно меньший коэффи­ циент трения и меньшая требова­

тельность к условиям смазки. Коэффициент трения ц для подшип­ ников качения зависит от диаметра D ролика или шарика, поэтому для оценки трения качения чаще применяется коэффициент (.и, который выражается в единицах длины (чаще в см)\

(Л = jxD.

Для роликоподшипников pi находится в пределах от 0,002 до 0,007 см, а для шарикоподшипников — от 0,001 до 0,003 см.

Недостатками подшипников качения является относительно большой вес, большие габариты, а в отдельных случаях усложне­ ние монтажа, вызываемое неразъемной конструкцией этих подшип­ ников.

Трение скольжения подразделяется на три типа:

1) с у х о е т р е ние , происходящее между абсолютно сухими

ми, разделенными лишь весьма тонкой адсорбированной, т. е. при­ липшей, пленкой масла.

Указанные типы трения скольжения могут встречаться одновре­ менно на отдельных участках одних и тех же трущихся поверхно­ стей, однако каждый из указанных типов имеет свои характерные особенности.

Эти неровности тормозят движение одной поверхности относитель­ но другой, причем происходит постепенное истирание неровностей, связанное с поглощением работы и выделением тепла. Коэффици­ ент сухого трения скольжения зависит от материала и качества обработки (состояния) трущихся поверхностей, а также от того, рассматривается ли трение покоя или трение движения, причем трение покоя больше, чем трение движения. С другой стороны, ко­ эффициент сухого трения скольжения не зависит от величины соприкасаемых поверхностей. Величина ц при сухом трении скольже­ ния для металлов превышает 0,2.

171

Рис. 96. Схема трения скольжения

Между непрерывно перемещающимися поверхностями деталей двигателя сухого трения не должно быть, так как оно связано не только с большими механическими потерями, но и с перегревом де­ талей (вследствие большого выделения тепла) и с быстрым их из­ носом, что может привести к отказу двигателя через очень короткое время.

Схема ж и д к о с т н о г о т р е н и я показана на рис. 96, б. В этом случае между трущимися поверхностями имеется настолько толстый слой смазки, что они при относительном движении между собой не соприкасаются. Поэтому для перемещения одной поверх­ ности относительно другой требуется лишь создание усилия, необ­ ходимого для скольжения частиц масла относительно друг друга (внутреннее трение) или частиц масла относительно поверхностей (внешнее трение).

Сила жидкостного трения приближенно может быть подсчитана по выражению, предложенному еще Ньютоном:

где т]—коэффициент внутреннего трения между частицами масла, называемый абсолютной или динамической вязкостью; w — относительная скорость перемещения поверхностей; F — пло­ щадь соприкасаемых при трении поверхностей; б — толщина свободного масляного слоя между скользящими поверхностями.

Величина абсолютной или динамической вязкости р выражает­ ся в пуазах или сантипуазах и зависит от химического состава смазывающей жидкости (рис. 97), от ее давления и температуры. С увеличением температуры или с уменьшением давления вязкость масла р понижается. Однако изменение давления в практически возможных для авиационных двигателей пределах весьма мало сказывается на вязкости масла, в то время как изменение темпера­ туры может влиять на вязкость масла чрезвычайно сильно (рис. 98).

Отношение абсолютной вязкости к удельному весу жидкости на­ зывается к и н е м а т и ч е с к о й в я з к о с т ь ю v, которая измеря-

172

М-14В26 минеральных масел МС-20 и МК-22 кинематическая вяз­ кость указана в табл. 6.

Коэффициент (л жидкостного трения скольжения в общем слу­ чае может быть подсчитан по формуле

т\w

Р

где А = — — удельное давление на трущиеся поверхности.

F

В зависимости от условий работы, особенностей двигателя и вязкости масла величина коэффициента ц колеблется в пределах

0,003—0,02.

Схема г р а н и ч н о г о т р е н и я скольжения показана на рис. 96, а. Такое трение получается в том случае, когда существую­ щие условия не позволяют получить между скользящими поверхно­ стями поток масла достаточной толщины, и поэтому выступы по­ верхностей, покрытые тонкой пленкой масла, начинают соприка­ саться. При граничном трении сопротивление движению одной поверхности относительно другой, как и в случае сухого трения, вы­ зывается имеющимися неровностями. Однако при граничном тре­ нии поверхности разделены адсорбированной пленкой масла, так что сила трения зависит от свойств этой пленки и ее прочности. Прочность пленки зависит от сил сцепления между молекулами масла и скользящими поверхностями, т. е. маслянистости масла, определяемой коэффициентом X.

Коэффициент маслянистости в основном обусловливается соста­ вом масла и материалом трущихся поверхностей. Растительные (жирные) масла, содержащие большое количество кислот и непре­ дельных углеводородов, имеют большую маслянистость, чем мине­

173

ральные масла, состоящие в основном из предельных углеводоро­

тельно, и от температуры смазывающих материалов. Он не зависит от давления на трущихся поверхностях. В отличие от коэффициента сухого трения скольжения, помимо материала поверхности, он за­ висит также от химического состава смазывающих соединений. Приближенно можно считать, что коэффициент р граничного тре­ ния скольжения колеблется в пределах 0,05—0,2. Причем следует отметить, что при конкретных условиях коэффициент граничного трения всегда меньше коэффициента сухого трения, но больше ко­ эффициента жидкостного трения.

Практически граничное трение в чистом виде может существо­ вать лишь при неподвижных поверхностях и достаточной маслянис­ тости смазывающих жидкостей.

По мере возрастания скорости относительного перемещения скользящих поверхностей толщина масляной пленки между этими поверхностями увеличивается и возникает так называемое полу- ж и д к о с т н о е т р е н и е скольжения. Полужидкоетное трение мо­ жет возникнуть и из жидкостного при понижении скорости относи­ тельного движения трущихся поверхностей, при увеличении удель­ ного давления на трущиеся поверхности или при падении вязкости масла.

Если при существовании граничного трения пленка масла не обладает достаточной прочностью, то происходит местный разрыв,

ностей при этом сильно возрастает и в результате выделения боль­ шого количества тепла может произойти заедание.

Наиболее 'благоприятные условия работы для трущихся деталей создаются при жидкостном трении скольжения. Однако получение жидкостного трения возможно лишь при достаточной вязкости мас­

толстой масляной пленки между трущимися поверхностями и поэ­ тому приходится ограничиваться созданием условий для полужидкостного или граничного трения скольжения.

СПОСОБЫ СМ АЗКИ ТРУЩ ИХСЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Все трущиеся поверхности деталей двигателя смазываются сле­ дующими способами:

1. По специальным каналам в деталях масло п од д а в л е н и е м поступает непосредственно на трущиеся поверхности. Под давле­ нием в двигателе смазываются почти все подшипники скольжения, за исключением поршней, поршневых колец, поршневых пальцев.

174

Под давлением смазываются также игольчатые подшипники рыча­ гов клапанов, которые расположены выше горизонтальной плоско­ сти симметрии двигателя (условно проходящей через ось вращения коленчатого вала), и игольчатые подшипники редуктора.

2.Масло из специальных отверстий или форсунок фонтанирует

встрого определенном направлении и обильно покрывает трущиеся поверхности деталей, смазывая и охлаждая их. Фонтанированием (или направленной струей) в двигателе смазываются скользящие поверхности поршней, поршневых колец и гильз цилиндров, зацеп­ ления зубчатых колес редуктора и верхний шарикоподшипник вы­ водного вала. Причем верхние поршневые кольца уже смазываются вследствие насосного действия ниже расположенных колец,

3.Вращающиеся детали разбрызгивают в картере масло на мелкие капли, которые через зазоры и отверстия попадают на тру­ щиеся поверхности. Разбрызгиванием (или барботажем) масла в двигателе смазываются почти все подшипники качения, за исключе­ нием тех, которые указаны в п. 1. Этим способом смазываются также зацепления зубчатых колес приводов вспомогательных меха­ низмов и агрегатов двигателя и подшипники скольжения поршне­ вых пальцев.

4.В клапанные коробки цилиндров, расположенные ниже гори­

между кожухом и тягой. Так обеспечивается смазка нижних иголь­ чатых подшипников рычагов клапанов.

5. В отдельных узлах и агрегатах двигателя применяется к о н ­ с и с т е н т н а я (густая) с м а з к а , например для смазки дисков фрикционной муфты вентилятора или валика ротора магнето.

ТРЕБОВАНИЯ, П РЕДЪ ЯВЛ Я ЕМ Ы Е К СМ АЗКЕ

Надежный и беспрерывный подвод масла' к деталям двигателя с определенной температурой и в достаточном количестве при лю­ бых возможных положениях двигателя в пространстве и при раз­ личных внешних условиях обеспечивается выполнением следующих требований.

1.Система должна иметь минимальное количество агрегатов: чем меньше агрегатов и устройств, тем выше надежность системы.

2.Недопустимо падение давления масла в системе ниже тре­ буемого, так как это может привести к повышенному износу и по­ следующему разрушению наиболее нагруженных деталей.

3.Система должна хорошо работать при больших высотах, не допуская при этом кавитации масла и негерметичности трубопро­ водов.

4.Недопустим выброс масла из системы даже в небольших ко­ личествах, так как это может привести к пожару в подкапотном пространстве двигателя.

5.Система должна обеспечивать достаточное охлаждение мас­ ла на любых высотах и режимах.

175

6. Система должна обеспечивать быстрый запуск двигателя при любых температурах наружного воздуха, в том числе и при отрица­ тельных температурах.

Высокая температура трущихся деталей двигателя, беспрерыв­ ное и интенсивное перемешивание масла с воздухом и проникающи­ ми в нартер газами способствуют окислению и полимеризации мас­ ла. В процессе работы двигателя в масле появляются кислоты и различные углеродистые соединения (смолы, лак и др.), загрязняю­ щие масло, ухудшающие его смазывающие свойства и способству­ ющие нагарообразованию в канавках поршневых колец. Продукты износа деталей и попадающая извне пыль также ухудшают каче­ ство масла. Поэтому масло должно:

1)длительно противостоять повышенным температурам;

2)сохранять свою вязкость в широком диапазоне температур;

3)обладать малой способностью к растворению газов и боль­ шой скоростью выделения растворенных газов, т. е. масло должно

мало вспениваться;

4)обладать хорошей маслянистостью;

5)защищать детали от коррозии;

6)быть устойчивым против коксования, выделения смолистых веществ и лакообразования;

7)не вызывать пригорания поршневых колец.

Сорт применяемого масла определяется типом и расположением подшипников, нагрузками на смазываемые детали и их рабочими температурами. Большинство подшипников, применяемых на двига­ теле М-14В26, является подшипниками скольжения, часть из кото­ рых работает при больших удельных нагрузках. Это и обусловлива­ ет применение в системе смазки двигателя высоковязких авиацион­ ных масел МС-20 и МК-22. Однако эти масла имеют относительно высокую температуру застывания (соответственно минус 18° С и минус 14°С), что затрудняет запуск двигателя в условиях низких температур наружного воздуха и требует при этом предварительно­ го подогрева двигателя, маслобака и маслорадиатора. Для облег­

добавляемого в масло для его разжижения, должно быть 10—12% от количества масла, находящегося в системе двигателя (по объ­ ему).

Для работающего масла максимально допустимыми показателя­ ми являются: зола не более 0,2%; механические примеси не более 1 %; коксуемость не более 1 %.

Ц И РКУ ЛЯЦ И Я М АСЛА В СИСТЕМЕ СМ АЗКИ

Принципиальная схема системы смазки и суфлирования двига­ теля М-14В26 показана на рис. 99. Система — автономная, цирку­ ляционная, открытого типа, так как отработанное масло после его очистки, отделения газов и охлаждения снова возвращается в дви­ гатель, а воздушная полость маслобака сообщается с атмосферой.

176

Рис. 99. Принципиальная схема смазки и суфлирования:

/ — маслоотстойник; 2 — фильтр-сигнализатор; 3 — маслонасос НР-14В; 4, 21 — редукцион­

Вся система может быть разделена на внешнюю и внутреннюю. В н е ш н я я с и с т е м а включает:

маслобак 12 сварной конструкции общей емкостью 38 л\ заправ­ ляется до 20 л масла;

масляный радиатор 10 с перепускным предохранительным кла­ паном 11;

маслопроводы 17 и 9; трубопровод 8 суфлирования картера двигателя с масляным

баком; дренажная трубка 13 маслобака;

сливные краны.

177

К в н у т р е н н е й с и с т е м е относятся: входной сетчатый маслофильтр 19;

основной маслонасос МН-14А, который имеет одну нагнетающую 22 и одну откачивающую 16 секции, редукционный 21 и обратный

23 клапаны; дополнительный маслонасос НР-14В (поз. 3), который снабжен

редукционным клапаном 4; сдвоенный шариковый клапан б;

маслоотстойник 1 с фильтром-сигнализатором 2 стружки;

внутренние каналы двигателя.

При работе двигателя масло из бака по маслопроводу 17, через фильтры 14 и 19 поступает к нагнетающей секции основного насоса МН-14А. Нагнетающая секция повышает давление масла и подает его в каналы двигателя, причем под давлением масла предваритель­ но открывается обратный клапан 23. Производительность нагнетаю­ щей секции на рабочих режимах превышает потребную прокачку масла через двигатель, поэтому на этих режимах избыток масла, подаваемого насосом в двигатель, перепускается редукционным клапаном 21 на вход в насос.

Главная масломагистраль двигателя проходит через вертикаль­ ный валик и ведущее зубчатое колесо приводов задней крышки кар­ тера, вал привода агрегатов и коленчатый вал двигателя. Из внут­ ренней полости, вертикального валика и вала привода агрегатов масло направляется в каналы задней крышки картера для смазки подшипников скольжения валиков и зубчатых колес приводов, а также для смазки деталей воздушного компрессора АК-50Т. Кроме того, из вала привода агрегатов по радиальным отверстиям масло выходит для смазки и охлаждения дисков фрикционной муфты, а также для смазки подшипников скольжения валика крыльчатки на­ гнетателя.

Из масломагистрали, проходящей через коленчатый вал, масло отводится по двум медным трубкам для смазки шатунных подшип­ ников, а через форсунку масло фонтанирует с целью смазки и ох­ лаждения поршней, поршневых колец и гильз цилиндров. Из колен­ чатого вала по радиальному отверстию в носке масло поступает также на смазку подшипника скольжения кулачковой шайбы, а по специальной трубке — в кронштейн основного картера редуктора.

В кронштейне масло расходится в двух направлениях. Двигаясь по левой части кронштейна и открыв изнутри сдвоенный шарико­ вый клапан б, масло подается к маслоперепускной втулке в нижней части выводного вала. Пройдя радиальные отверстия в этой втулке и в выводном вале, масло под давлением заполняет специальную по­ лость выводного вала, которая образована в ней стальной трубой. Из этой полости по радиальным отверстиям масло отводится для смазки деталей планетарной части редуктора, а также для управ­ ления фрикционной частью комбинированной муфты и для смазки верхнего шарикоподшипника выводного вала.

Двигаясь по правой части кронштейна, масло поступает к спе­ циальной форсунке для смазки зацеплений конической передачи ре­

178

дуктора и, кроме того, в каналы, выполненные на правой стороне основного картера редуктора. Из этих каналов через отверстие в передней крышке и зигзагообразные сверления передней половины среднего картера масло попадает к направляющим втулкам толка­ телей клапанов впуска цилиндров № 1,2, 8, 9, а также к направ­ ляющим втулкам толкателей клапанов выпуска цилиндров № 1,2, 3, 8, 9. Через отверстия в направляющих втулках, толкателях и шаровых гнездах по внутренней полости тяг, через осевое сверление и кольцевую канавку регулировочных винтов масло проходит в ры­ чаги клапанов для смазки игольчатых подшипников. После смазки подшипников отработанное масло стекает в клапанную коробку и далее в картер двигателя по внутренему пространству кожухов тяг и через специальные пазы и сверления в направляющих втулках толкателей. Коробки клапанов впуска цилиндров № 3, 4, 5, 6 и 7 и коробки клапанов выпуска цилиндров № 4, 5, 6 и 7 при работе дви­ гателя заполняются маслом, стекающим в них из картера по зазору между направляющими втулками и толкателями и по внутреннему пространству кожухов тяг. При этом обеспечивается смазка иголь­ чатых подшипников рычагов клапанов, расположенных в указанных клапанных коробках цилиндров.

Отработанное масло стекает по стенкам и каналам картера и скапливается в маслоотстойнике 1, причем для улавливания и уда­ ления в отстойник избытка масла, разбрызгиваемого в среднем картере, в нижней части последнего предусмотрен масляный деф­ лектор. В маслоотстойнике отработанное масло успокаивается, при этом частично из масла выделяются пузырьки воздуха и газов, тем самым уменьшается вспенивание. С помощью откачивающей секции 16 маслонасоса МН-14А отработанное масло по внутреннему кана­ лу двигателя откачивается в трубопровод 9 и далее через маслорадиатор 10 в маслобак 12.

Маслорадиатор 10 служит для охлаждения масла, циркулирую­ щего в системе двигателя. Радиатор имеет алюминиевые трубки, по которым пропускается отработанное масло. В пространстве меж­ ду трубками проходит охлаждающий воздух. Полости входа и вы­ хода масла в радиаторе соединены каналом, в котором установлен перепускной клапан И. При запуске холодного двигателя зимой давление масла из-за большой вязкости перед радиатором может сильно возрасти. Чтобы избежать при этом рассоединения трубо­ проводов в откачивающей магистрали или повреждения сот маслорадиатора, клапан И открывается и перепускает масло в бак, ми­ нуя соты радиатора. Перепускной клапан открывается при повыше­ нии давления масла перед радиатором до 4 кГ/см2.

В одномоторном полете соединенный с трансмиссией выводной вал и связанные с ним детали на неработающем двигателе будут вращаться. Чтобы при этом обеспечить смазку подшипников вывод­ ного вала, двигатель оборудован дополнительным односекционным насосом H P-14В. В полете при неработающем двигателе этот на­ сос забирает масло из маслоотстойника и по трубопроводу подает его к сдвоенному шариковому клапану 6. Поскольку давления

179

масла в главной магистрали при этом нет, клапан 6 открывается снаружи и масло от насоса H P-14В поступает в магистраль основ­ ного картера редуктора для смазки подшипников выводного вала. При работающем двигателе маслонасос НР-14В работает на себя, перекачивая масло с линии нагнетания в линию всасывания через редукционный клапан 4.

Работа системы смазки двигателя характеризуется такими дан­ ными:

а) прокачка масла через двигатель при температуре входяще­ го масла 50—65° С и отрегулированном давлении входящего масла

теля масла не превышает 125° С; г) максимальный перепад температуры масла на входе и вы­

ходе из двигателя составляет 80° С;

Приборами контроля за работой системы смазки в полете и при работе двигателя на земле являются:

манометр, замеряющий давление масла на входе в главную ма­ гистраль двигателя;

термометр, замеряющий температуру масла в баке; сигнализатор давления масла, создаваемого дополнительным

маслонасосом HP-14В;

сигнализатор стружки в двигателе.

Манометр и термометр масла вместе с манометром давления топлива входят в комплект трехстрелочного индикатора ЭМИ-ЗКИ. Указатели этого прибора УИЗ-1 для обоих двигателей установлены в правой нижней части приборной доски вертолета. Датчик давле­ ния 20 подсоединен к штуцеру на основном маслонасосе двигателя, а датчик температуры 15 ввернут в штуцер, приваренный к нижней части маслобака. Допустимые показания приборов указаны в гл. I.

Сигнализатор 5 давления масла, создаваемого насосом НР-14В, подсоединен к штуцеру на насосе. При падении давления масла на выходе из насоса ниже 1,3 кГ/см2 сигнализатор замыкает цепь пи­ тания светового табло с надписью «Нет давления масла в редукто­ ре», которое расположено на центральном пульте в кабине пилотов.

Датчик сигнализатора стружки в двигателе расположен на фильтре 2 в нижней части маслоотстойника двигателя.

СУФ ЛИРОВАНИЕ Д ВИ ГА ТЕ Л Я

Вследствие прорыва газов через поршневые кольца, испарения масла и увеличения температуры воздуха происходит повышение давления внутри картера. Это может привести к трещинам в стен­

180