Автомобили и тракторы

соответствующую уменьшению подачи топлива и восстанавливают нарушенную частоту вращения.

При увеличении нагрузки на двигатель (рис. 2.37, г) (и неизменной подаче топлива насосом) частота вращения коленчатого вала снижается. Центробежные силы грузов уменьшаются, грузы сходятся, рычажная система под действием пружины 12 перемещает дозирующую муфту 6 в сторону увеличения подачи топлива до восстановления заданного скоростного режима.

На некоторых модификациях ТНВД применяются двухрежимные регуляторы частоты вращения, автоматически обеспечивающие устойчивую работу двигателя на холостом ходу в диапазоне 600– 650 мин–1 и ограничивающие максимальную частоту вращения коленчатого вала.

2.6. Смазочная система

Одним из основных факторов, обеспечивающих надежную работу двигателя, является непрерывная циркуляция смазочного материала через зазоры трущихся поверхностей.

Смазочная система двигателя – это совокупность взаимодей-

ствующих устройств, обеспечивающих непрерывную подачу к поверхностям трения очищенного смазочного материала (масла) в необходимом количестве при определенной температуре, под определенным давлением и возврат его в поддон картера.

В зависимости от характера относительного перемещения деталей трение движения может быть двух видов: скольжения и качения. Если между трущимися поверхностями тел нет смазочного материа-

ла, то трение называют трением без смазочного материала, или су-

хим. При наличии между трущимися поверхностями любого смазоч-

ного материала его называют трением со смазочным материалом.

Широко распространены жидкие и пластичные смазочные материалы. Когда трущиеся поверхности деталей полностью разделены жидким смазочным материалом, смазывание называют жидкостным. Если же смазывание поверхностей частичное, то его называют полужидкостным. В смазочных системах ДВС применяются жидкие смазочные материалы, которые называются моторными маслами.

Моторные масла обеспечивают уменьшение износа, снижение потерь энергии на трение, герметизацию деталей (например «пор-

101

шень-гильза цилиндров»), отвод образующегося при трении тепла, защиту поверхностей от коррозии и вымывание из зазоров продуктов износа.

Н. П. Петров, разработавший теорию жидкостной (гидродинамической) смазки, установил, что вал, находящийся в состоянии покоя, опирается на подшипники и зазора между соприкасающимися поверхностями вала и подшипника нет (hmin = 0). При вращении вала первые слои масла, прилипшие к его поверхности, увлекают за собой следующие. Пришедшие в движение частицы масла под действием сил трения между слоями перемещаются из широкой части зазора в узкую – клиновую (рис. 2.38, б). В результате этого в области масляного слоя с наименьшим зазором hmin увеличивается давление, под действием которого вал как бы всплывает и лежит на масляной подушке.

Рис. 2.38. Образование масляного клина при вращении вала

вподшипнике скольжения

Сростом относительной скорости перемещения поверхностей (частоты вращения вала) все большее количество масла втягивается

вклиновое пространство, вследствие чего повышается давление

вмасляном слое. Поэтому вал стремится занять центральное поло-

жение в подшипнике (рис. 2.38, в, г) и зазор hmin увеличивается. Когда наименьшая толщина масляного слоя превысит суммарную высоту неровностей поверхностей вала и подшипника, между поверхностями возникает жидкостное смазывание.

Масляный клин может образовываться и при движении одной смазанной плоской поверхности по другой, если имеется клиновидный зазор между поверхностями и относительная скорость их перемещения достаточно велика.

102

Несущая способность масляного слоя, его толщина и, следовательно, надежность жидкостного смазывания возрастают с повышением вязкости масла, увеличением скорости движения трущихся поверхностей и уменьшением нагрузки на эти поверхности. Однако с увеличением вязкости масла и скорости движения поверхностей возрастают и потери на трение.

Одно из важных свойств масла – способность растекаться по поверхности металла и образовывать на ней плотно прилипающую неразрывную (даже при значительном давлении) пленку. При выдавливании масла из зазора между деталями на их поверхности остается тончайший слой масла толщиной в одну или несколько молекул, который силами молекулярного притяжения прочно связан с поверхностью деталей. В этом случае при относительном движении между поверхностями возникает граничная смазка.

При жидкостном смазывании потери энергии на трение и изнашивание деталей наименьшие. Но условия, которые требуются для жидкостного смазывания, могут быть созданы только в некоторых подвижных соединениях и то не во все периоды их работы. Многие соединения деталей двигателя, например стержень клапана – втулка, поршень – цилиндр, большую часть времени работают в условиях граничной смазки. Долговечность деталей подвижного сочленения, работающих при граничной смазке, уменьшается.

В зависимости от способа подачи масла к трущимся поверхностям различают смазочные системы трех типов: разбрызгиванием,

под давлением, комбинированную.

Смазочная система большинства автотракторных двигателей комбинированная. В ней сочетаются способы подачи масла разбрызгивание и под давлением. При комбинированной смазочной системе к наиболее нагруженным поверхностям трения сборочных единиц масло подается под давлением, а остальные поверхности смазываются маслом, разбрызгиваемым во внутренних полостях двигателя при его работе. Комбинированная смазочная система включает в себя устройства для очистки и охлаждения масла. Это уменьшает расход и изнашивание деталей двигателя. Некоторые сборочные единицы многих двигателей имеют самостоятельные устройства для смазывания трущихся поверхностей деталей. Применение комбинированного типа смазочной системы обусловлено сложностью реализации смазывания всех трущихся деталей только под давлением.

103

Рассмотрим комбинированную смазочную систему дизеля Д-245

и его модификаций (рис. 2.39).

Рис. 2.39 Смазочная система дизеля Д-245: 1 – маслоприемник; 2 – масляный поддон;

3 – масляный сетчатый фильтр (предварительной очистки); 4 – масляный радиатор; 5 – главный масляный канал; 6 – указатель давления масла; 7 – сливной клапан;

8 – предохранительный клапан;

9 – центробежный масляный фильтр (тонкой очистки); 10 – масляный насос; 11 – редукционный клапан;

12, 13 – датчик и контрольная лампа аварийного давления масла

Подшипники коленчатого и распределительного валов, втулки промежуточной шестерни и шестерни привода топливного насоса, шатунный подшипник коленчатого вала пневматического компрессора, механизм привода клапанов и подшипник вала ротора турбокомпрессора (дизели Д-245/245.5) смазываются под давлением. Гильзы, поршневые пальцы, штанги, толкатели и кулачки распределительного вала смазываются разбрызгиванием.

Для дизелей Д-245/245.5 масло системы смазки используется также для охлаждения поршней с помощью четырех форсунок, установленных в блоке цилиндров. Моторное масло заливают в масляный поддон 2 (рис. 2.39) через маслозаливную горловину с пробкой. Контроль уровня масла производится по меткам масломерного стержня. Слив масла осуществляют через сливное отверстие, закрываемое пробкой.

104

Насос подает масло из поддона Масляный насос 10, шестеренчатый, односекционный, засасывая масло через сетку маслоприемника 1, по каналам в блоке цилиндров подает к центробежному масляному фильтру 9, где масло очищается от механических примесей и продуктов сгорания. Из фильтра 9 очищенное масло поступает в масляный радиатор 4 для охлаждения и к подшипнику вала ротора турбокомпрессора (Д-245/245.5) по отдельной внешней маслоотводящей трубке. Из масляного радиатора охлажденное масло проходит через сетчатый фильтр предварительной очистки масла 3 и поступает в главную магистраль дизеля 5 и далее к коренным подшипникам коленчатого и распределительного валов. От коренных подшипников по каналам в коленчатом вале масло поступает к шатунным подшипникам. От 1-го коренного подшипника масло подается по каналам к втулкам промежуточной шестерни и шестерни привода топливного насоса и к насосу. От заднего подшипника распределительного вала масло по каналам в блоке, головке цилиндров, отверстию в 4-й стойке коромысел поступает к деталям клапанного механизма (во внутреннюю полость оси коромысел, через отверстие – к втулке коромысла и по каналу – к регулировочному винту и штанге). Из главной магистрали через отверстия в блоке масло поступает к пневмокомпрессору по отдельному внешнему маслопроводу, откуда сливается в картер дизеля.

В современных автотракторных двигателях применяют масляные насосы шестеренчатого типа с внешним (рис. 2.40, а) и внутренним зацеплением (рис. 2.40, б, в). В насосах с внутренним зацеплением используют как эвольвентное (рис. 2. 40, б), так и эпициклоидальное зацепление (рис. 2.40, в).

Масляный насос, показанный на рис. 2.4, б, имеет специальную серповидную перегородку 1 (серп), находящуюся между зубьями ведущей и ведомой шестерен в месте их наибольшего удаления друг от друга.

Она уплотняет большее число зубьев, чем в конструкции (в) без разделительного серпа. Преимуществом насосов с разделительным серпом является более высокое рабочее давление, но они больше по габаритам. Такие насосы приводятся непосредственно от коленчатого вала и размещаются в передней крышке картера двигателя. Насосы без разделительного серпа (рис. 2.40, в) используются как в системах с их непосредственным приводом от коленчатого вала,

105

так и при расположении в масляной ванне с приводом от шестерни коленчатого вала через приводную шестерню насоса.

Рис. 2.40. Масляный насос:

а– шестеренчатый с внешним зацеплением;

б– шестеренчатый с внутренним зацеплением;

в– с эпициклоидальным зацеплением;

1– разделительный серп

Вдизелях Д-243, Д-245, Д-260.1 и их модификациях используется шестеренчатый масляный насос с внешним зацеплением, расположенный в масляной ванне В дизелях DDС S40Е и DEUTZ установлены масляные насосы героторного типа с непосредственным приводом от коленчатого вала.

Они расположены вне масляного картера в передней крышке блок-картера дизеля.

Центробежный масляный полнопроточный фильтр (ЦМФ)

(рис. 2.41) установлен с правой стороны дизеля и имеет хороший доступ для обслуживания.

Ротор центробежного фильтра состоит из корпуса ротора 5 и стакана 3. Он монтируется на оси ротора 8 и фиксируется гайкой 2. Внутри стакана 3 ротора установлены крыльчатка 4, сетка 6 и полая ось 8, ввинченная в корпус 1. В результате действия реактивных сил, возникающих при вытекании масла из тангенциальных отверстий, в корпусе 5 ротор приводится во вращение. Под действием центробежных сил посторонние частицы и продукты старения масла отбрасываются на сетку 6 и к стенкам стакана 3. Очищенное масло по трубке 9 поступает в главную магистраль системы смазки.

106

го масла проходит через фильтры со сменным бумажным фильтрующим элементом БФЭ (рис. 2.41).

Вавтотракторных дизелях зарубежных фирм очистка масла методом центрифугирования не нашла широкого применения. Как правило, в системах смазки дизелей устанавливают масляные фильтрыпатроны с бумажными или картонными фильтрующими элементами.

Сливной клапан 11 (рис 2.41) отрегулирован на заводе на давление 0,25–0,35 МПа и служит для поддержания требуемого давления

вглавной магистрали дизеля. Избыточное масло сливается через клапан в картер дизеля. Редукционный клапан 10 служит для перепуска холодного масла непосредственно в магистраль дизеля, минуя масляный радиатор.

Масляный фильтр со сменным бумажным фильтрующим элементом (БФЭ) рис. 2.42 установлены на дизелях Д-245S2*, Д-245.5 S2* и Д-245.43 S2* вместо центробежного масляного фильтра ЦМФ. Устанавливается фильтр с БФЭ (245-1017060) на чашке корпуса малогабаритного автономного жидкостно-масляного теплообменника (ЖМТ) 2, который внедрен вместо масляного радиатора.

Вкорпусе фильтра 1 имеется регулируемый предохранительный клапан 15 для поддержания давления 0,25–0,35 МПа в главной магистрали дизеля. Избыточное масло сливается в картер дизеля.

Разборный фильтр имеет перепускной клапан 11, который открывается при чрезмерном засорении БФЭ или при холодном пуске дизеля, и масло, минуя фильтровальную бумагу, поступает в масляную магистраль дизеля. Клапан (нерегулируемый) срабатывает при сопротивлении БФЭ 0,13–0,17 МПа. ЖМТ 2 имеет нерегулируемый предохранительный клапан 18, который открывается при давлении 0,15–0,20 МПа для перепуска неохлажденного масла в магистраль дизеля при пуске и эксплуатации дизеля в условиях низких температур окружающего воздуха рис. 2.42.

Пробка 17 служит для слива охлаждающей жидкости (воды) при обслуживании системы охлаждения дизеля, а также в зимнее время

вслучае применения технической воды – для исключения размораживания системы.

Масляным фильтром неразборного (патронного) типа могут быть укомплектованы дизели Д-260.1 и их модификации. Могут быть также установлены фильтры зарубежных фирм «AC Delco», X 149 (Франция), «Purolator» (Италия), ОАО «Автоагрегат» (РФ).

108

В корпусе масляного фильтра 1 (рис. 2.43) имеются редукционный 5 и предохранительный 6 клапаны. При пуске дизеля непрогретое масло вследствие большого сопротивления радиатора через редукционный (радиаторный) клапан поступает непосредственно в магистраль дизеля, минуя радиатор. Редукционный клапан – нерегулируемый. Предохранительный клапан отрегулирован на давление 0,25–0,35 МПа (2,5–3,5 кгс/см2) и служит для поддержания необходимого давления масла в главной магистрали дизеля. Избыточное масло сливается через предохранительный клапан в картер дизеля. Неразборный фильтр-патрон имеет противодренажный 3 и перепускной 4 клапаны.

Рис. 2.43. Масляный фильтр неразборной конструкции:

1 – корпус фильтра; 2 – прокладка; 3 – клапан противодренажный; 4 – клапан перепускной; 5 – клапан редукционный;

6 – клапан предохранительный

110