Устройство и работа механизмов смазочной системы Масляные насосы

В смазочной системе автомобильных и тракторных двигателей применяются насосы шестерёнчатого типа. У тракторных двигателей они приводятся от ведущей (СМД-14БН, СМД-18БН, Д-240, СМД-60) или промежуточной шестерни (А-01МЛ, ЯМЗ-238НБ) коленчатого вала, а у автомобильных — от шестерни, выполненной заодно с распределительным валом.

Схема работы насоса приведена на рис. 172, а. Основные части насоса: корпус 1, ведущая 11 и ведомая 8 шестерни, валик 12, шестерня 18.

Рис. 172. Масляный насос двигателя СМД-14БН: а — схема работы, б — устройство; 1 — корпус; 2 — нагнетательная полость; 3 — нагнетательный канал; 4 — редукционный клапан; 5 — пружина; 6 — регулировочный винт; 7 — ось; 8 — ведомая шестерня; 9 — всасывающая полость; 10 — всасывающий канал; 11 — ведущая шестерня; 12 — валик; 13,14 — отверстия; 15 — корпус редукционного клапана; 16 — сливное отверстие; 17 — штуцер; 18 — шестерня привода; 19 — кожух; 20 — крышка корпуса; К — разгрузочные канал; Я — замкнутое пространство привода и маслозаборник. Ведущая и ведомая шестерни установлены с небольшими радиальными и торцевыми зазорами в полости корпуса. При вращении шестерён в противоположные стороны их зубья со стороны всасывающей полости 9 выходят из зацепления и освобождают пространство, занимаемое ими во впадинах. За счёт создавшегося разрежения масло засасывается в эту полость по всасывающему каналу 10 из картера, захватывается зубьями ведущей и ведомой шестерён и перегоняется в нагнетательную полость 2. Из впадин оно выдавливается зубьями, входящими в зацепление, а по нагнетательному каналу 3 поступает в смазочную систему.

В определенные моменты пара зубьев шестерён ещё не вышла из зацепления, а вторая пара уже зацепилась. Тогда между зубьями образуется заполненное маслом замкнутое пространство /7, объём которого при некотором угле поворота уменьшается. Так как масло не сжимается, то защемление его между зубьями приводило бы к возникновению большой пульсирующей нагрузки на опоры шестерён. Поэтому для предотвращения быстрого износа в корпусе или крышке насоса делают разгрузочный канал К. По этому каналу масло отводится из пространства П и перепускается в полость 2.

Масляный насос с одной парой шестерён называют односекционным. Такие насосы устанавливают на двигателях СМД-14БН, СМД-18БН, Д- 240. На двигателях А-01МЛ, СМД-60, 3M3−53, ЗИЛ-130, ЯМЗ-238НБ применяются двухсекционные насосы с двумя парами шестерён.

Масляный насос двигателя СМД-14БН крепится к фланцам, расположенным на нижней плоскости блок-картера, и фиксируется двумя установочными винтами. На валик 12 (рис. 172, б) напрессована ведущая шестерня 11, шпонкой с ним соединена шестерня 18 привода. Валик вращается в бронзовых втулках, запрессованных в корпус 1 и крышке 20 корпуса. Шестерня привода вращается в кожухе 19, который предотвращает чрезмерное разбрызгивание масла. Корпус и крышка стянуты болтами. Необходимая плотность соединения (без прокладки) достигается благодаря тщательной обработке стыковых плоскостей.

Ведомая шестерня 8 свободно вращается на оси 7, запрессованной в корпус насоса. В отверстие шестерни запрессована бронзовая втулка, которая смазывается маслом, поступающим через сверления, выполненные между зубцами шестерни.

В отверстие 14 в корпусе ввёрнут штуцер 17 нагнетательного маслопровода с редукционным клапаном. При давлении на выходе из насоса более 0,75 МПа (7,5 кгс/см²) плунжер клапана 4, преодолевая давление пружины 5, открывает отверстие 16 и часть масла сливается в поддон картера. К отверстию 13 присоединена заборная трубка с маслоприёником, снабжённым сетчатым фильтром.

Фильтры для очистки масла. Во время работы двигателя в масло попадают частицы металла (продукты износа деталей), нагара и пыли, которые, проникая вместе с маслом в зазоры между трущимися поверхностями, увеличивают их износ. Поэтому масло необходимо фильтровать.

В современных автотракторных двигателях в качестве фильтров очистки применяются центробежные маслоочистители (центрифуги). В них очистка производится под действием центробежных сил, возникающих при вращательном движении ротора центрифуги, в котором находится масло.

На двигателях СМД-14БН, СМД-18БН, Д-240, А-01МЛ, СМД-60, ЗИЛ-130 для очистки масла устанавливаются полнопоточные центробежные маслоочистители, а на двигателе Д-240 — активно-реактивные.

Полнопоточная масляная центрифуга двигателя СМД-14БН показана на рис. 173. Её корпус 1 прикреплён к боковой стенке двигателя таким образом, что подводящий 24 и отводящий каналы совмещены с соответствующими каналами в блок-картере. На оси 9 вращается ротор, закрытый штампованным колпаком 10, который гайкой 16 притянут к корпусу центрифуги.

Рис. 173. Полнопоточная масляная центрифуга двигателя СМД-14БН:

• 1 — корпус центрифуги; 2 — форсунка;
• 3 — защитный козырёк; 4 — резиновое кольцо; 5 -маслоотражатель; 6 — трубка для отвода чистого масла; 7 — защитная сетка; 8 — корпус ротора; 9 — ось ротора; 10 — колпак; 11 — стакан; 12 — стопорное кольцо; 13 — нажимная гайка; 14 — упорное кольцо; 15 — пробка смотрового отверстия; 16 — гайка крепления колпака; 17 — гайка крепления стакана; 18 — отводящие отверстия; 19 — подводящие отверстия; 20 — канал для подвода масла к форсункам; 21 — полость слива; 22 — окно для слива масла в картер; 23 — перепускной клапан; 24 — подводящий канал; 25 — штуцер; 26 — переключатель; 27 — отверстие в переключателе для подвода масла в радиатор; 28 — шпилька крепления трубки подвода масла от радиатора

Отлитые из алюминиевого сплава стакан 11 и корпус 8 ротора стянуты гайкой 13, навинченной на колонку корпуса. Ребро на внутренней поверхности стакана упирается в основание корпуса, а резиновое кольцо 4 и прокладка под гайкой 13 надежно уплотняют стыки. Такая конструкция позволяет легко разбирать ротор для очистки.

Неочищенное масло поступает в ротор через отверстие 19 в оси и колонке под маслоотражатель 5.

К двум форсункам 2, выходные отверстия которых направлены в противоположные стороны, масло подаётся по каналу 20 через сетку 7, которая предохраняет отверстия форсунок от засорения. Из форсунок масло выбрасывается в полость 21 корпуса центрифуги и за счёт получения реактивных сил ротор приводится во вращение с частотой 100… ПО с'¹ (6000…6500 об /мин). Маслозащитный козырёк 3 предотвращает торможение ротора потоком масла, выходящим из форсунок.

Очищенное масло из ротора идёт через отверстия 18 по трубке 6 в канал и по нему — к отверстию 27 переключателя 26. На оси 9 выполнены три шлифованные шейки: верхняя и нижняя служат опорами ротора, а средняя разделяет потоки очищенного и неочищенного масла в колонке.

В корпусе маслоочистителя установлен перепускной клапан 23, который подаёт неочищенное холодное масло (или в случае засорения форсунок) в масляную магистраль. Переключатель 26 служит для сообщения фильтра с радиатором. Фланец переключателя с метками Л и 3 крепится к корпусу. При совмещении метки Л со стрелкой, выштампованной на корпусе, радиатор включается, а метки 3 — выключается.

Центробежный маслоочиститель двигателя Д-240 имеет активнореактивную центрифугу (рис. 174). По устройству и принципу действия она отличается от реактивных центрифуг. Активно-реактивная центрифуга не имеет форсунок; струи масла, под действием которых вращается ротор, не сливаются в поддон, а поступают на смазывание трущихся деталей двигателя.

Ротор 3 вращается на оси 1, закреплённой в корпусе 4. К оси неподвижно прикреплён насадок-завихритель 7, имеющий каналы «а», выполненные по касательной к его окружности. Также по касательной расположены и тангенциальные каналы «б» в верхней части колонки вращающегося ротора.

Ротор центрифуги вращается за счёт энергии двух потоков масла: активного действия его струи при поступлении в ротор по каналам «а» и реактивного — при выходе из ротора по каналам «б».

От насоса масло по каналу 5 в корпусе центрифуги подводится к каналам «а» в насадке-завихрителе. Через щели в насадке оно выбрасывается в тангенциальном направлении, образуя активный момент, который заставляет ротор вращаться в направлении движения струи (сечение Л-Л).

Содержащиеся в масле примеси под действием центробежных сил быстро вращающегося ротора отлагаются на стенках его стакана. Очищенное масло с большой скоростью выбрасывается через каналы «б» во внутреннюю проточку колонки 8 ротора, через сверления поступает в канал неподвижной оси и далее — в масляную магистраль. Струи масла, проходящего по каналам «б» в сторону, противоположную направлению струй масла в каналах «о», образуют реактивный момент, по направлению совпадающий с активным моментом. Слагаясь, эти моменты образуют суммарный крутящий момент, под действием которого ротор вращается с частогой 83… 100 с'¹ (5000… 6000 мин¹).

Рис. 174. Центробежный маслочиститель двигателя Д-240:

1 — неподвижная ось; 2 — колпак; 3 — ротор; 4 — корпус; 5 — канал для подвода масла из насоса; 6 — маслоотводящая трубка; 7 — насадок-завихритель; 8 — колонка ротора; 9-предохранительный клапан; 10 — сливной клапан; И — редукционный клапан (клапан-термостат) В корпусе 4 центрифуги имеются три клапана: предохранительный 9, сливной 10 и редукционный (клапан-термостат) 11. Предохранительный клапан поддерживает перед ротором давление 0,65… 0,7 МПа (6,5… 7 кгс/см²), в случае превышения давления он перепускает масло в картер. Сливной клапан отрегулирован на давление 0,25… 0,3 МПа (2,5… 3 кгс/см*) и поддерживает необходимое давление в масляной магистрали. Редукционный (клапан-термостат) служит для перепуска холодного масла в магистраль, минуя масляный радиатор.

Масляные радиаторы. Для нормальной работы двигателя температура масла должна находиться в пределах 343…353 К (70…80° С). Для поддержания температуры масла в необходимых пределах при работе двигателя и при высокой температуре окружающего воздуха в смазочной системе применяют радиаторы. Масляный радиатор обычно располагают перед радиатором системы охлаждения, и масло, циркулирующее в нём, охлаждается встречным потоком воздуха.

Масляный радиатор 8 (см. рис. 171) представляет собой неразборный узел, состоящий из двух бачков: нижнего и верхнего и сердцевины с трубками, расположенными в один ряд. Трубки стальные овального сечения, вварены в бачки. К трубкам припаяна стальная лента в виде спирали, в результате чего увеличивается охлаждающая поверхность. К нижнему бачку по краям приварены штуцера для крепления трубок, подводящих и отводящих масло.

По трубке масло из центробежного фильтра очистки поступает в нижний бачок и, пройдя по трубкам радиатора, отводится по отводящей трубке в главную масляную магистраль. Двигаясь по трубкам радиатора, обдуваемого снаружи воздухом, масло при полностью открытой шторке охлаждается на 10… 12 °C.

Масляные радиаторы аналогичной конструкции применяются на двигателях Д-240, А-01МЛ, СМД-60, ЯМЗ-238НБ.

Клапаны. В смазочной системе двигателей находятся три клапана: редукционный 3 (см. рис. 171), перепускной и сливной 9. Клапаны обеспечивают работу системы при давлениях, на которые они отрегулированы. В случае превышения давления клапаны срабатывают и перепускают масло в поддон картера или в масляную магистраль.

Редукционный клапан 3 предотвращает повышение давления, создаваемое масляным насосом при пуске холодного двигателя, когда вязкость масла велика. Со стороны нагнетательной полости на клапан действует давление, создаваемое насосом, а с противоположной — пружина. Когда давление в нагнетательной полости насоса превышает сопротивление пружины, клапан открывается и перепускает избыток масла обратно в поддон. Редукционный клапан отрегулирован на давление 0,75… 0,85 МПа (7,5. .8,5 кгс/см²).

Сливной клапан 9 поддерживает заданное давление в масляной магистрали. С одной стороны на него действует давление, созданное в магистрали, а с другой — усилие пружины, отрегулированной на определенное давление. Через клапан избыток масла сливается в поддон картера. Клапан отрегулирован на давление 0,30… 0,35 МПа (3,0… 3,5 кгс/см²). Сливной клапан можно регулировать при эксплуатации с помощью винта.

Перепускной клапан установлен параллельно фильтру тонкой очистки 6. С одной стороны на него действует давление неочищенного масла, а с другой — очищенного и пружины, отрегулированной на заданный перепад давления перед фильтром и за ним. Если сопротивление фильтра в случае его засорения, а также при пуске холодного двигателя превышает перепад давления, клапан открывается и часть масла перепускается в масляную магистраль, минуя фильтр. Клапан отрегулирован так, чтобы он открывался при перепаде давлений 0,3… 0,45 МПа (3,0… 4,5 кгс/см²).

Устройство и работу смазочных систем конкретных двигателей следует смотреть в соответствующей литературе.