Для преодоления трения требуется затрата некоторой части мощности двигателя. Кроме того, трение вызывает износ и нагревание трущихся поверхностей, что может привести к заеданию и поломке деталей.
Наиболее действенные способы уменьшения трения — смазка трущихся поверхностей, тщательная их обработка и пригонка друг к другу. Действие смазки основано на том, что между трущимися поверхностями вводится тонкий слой смазывающего материала и трение происходит не между металлическими частями, а между частицами смазки.
Система смазки двигателя обеспечивает не только уменьшение трения между деталями, но и охлаждение трущихся поверхностей.
В современных двигателях автомобилей и тракторов смазываются внутренние стенки цилиндров, по которым скользит поршень, подшипники коленчатого и распределительного валов, шатунные подшипники в верхней и нижней головках шатуна, распределительный механизм и привод к нему.
Особенности системы смазки дизелей
В дизелях к работе системы смазки-и к качеству смазочных материалов предъявляются более высокие требования, чем в карбюраторных двигателях. Это объясняется тем, что силы, действующие в дизеле, значительно больше сил, действующих в карбюраторном двигателе, так как степени сжатия дизелей намного выше, а детали более массивные и силы инерции, возникающие при их неравномерном движении, достигают больших значений.
В дизелях применяется обычно смешанная система смазки. Коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, подшипники распределительного вала, поршневые пальцы и детали распределительного механизма смазываются маслом, подаваемым через масляную магистраль насосом. Стенки цилиндров и поршни смазываются маслом, разбрызгиваемым в картере двигателя.
Одним из основных требований, предъявляемых к системе смазки дизеля, является тщательная (причем более тщательная, чем в карбюраторном двигателе) очистка масла, что достигается многократной его фильтрацией. Так как масло во время работы двигателя загрязняется, то его необходимо подвергать очистке непрерывно. Для этой цели масло подается в магистраль через сетчатый фильтр, который очищает его от наиболее грубых механических примесей. Затем масло проходит через фильтры грубой и тонкой очистки. Фильтры грубой очистки включаются в систему смазки последовательно, т. е. так, что через них проходит все масло, подаваемое насосом. Фильтры тонкой очистки включаются в систему смазки параллельно, т. е. на ответвлении от масляной магистрали так, что через них проходит лишь часть масла (2—3%), подаваемого насосом.
В качестве фильтрующего материала в фильтрах грубой очистки применяются проволочная сетка или лента, а в сменных патронах фильтров тонкой очистки — минеральная шерсть, картонные элементы АСФО (ЯАЗ-204), нитки (КДМ-46), хлопчатобумажные концы (Д-35).
Система смазки дизеля ЯАЗ-204
В дизеле ЯАЗ-204 (рис. 37) отстоявшееся в картере масло засасывается шестеренчатым насосом 8 через масло-приемник 9 и подается через фильтр 7 грубой очистки к масляному радиатору 15. Из масляного радиатора масло по вертикальному каналу подводится к главному каналу 11. Отсюда оно поступает ко всем коренным подшипникам коленчатого вала и к вертикальным каналам 5, 12 и 13. Некоторая часть масла через поперечный канал направляется в фильтр 14 тонкой очистки, из которого стекает в поддон картера. По каналам 5, 12 и 13 масло подводится к крайним подшипникам распределительного и уравновешивающего валов. Из заднего вертикального канала масло подается к подшипнику промежуточной шестерни. От крайних подшипников распределительного вала по каналу 1, проходящему вдоль распределительного вала, масло подводится к промежуточным подшипникам.
Рис. 37. Система смазки дизеля ЯАЗ-204: 1 - канал распределительного вала; 2 - канал для смазки коромысел; 3 - масляная ванна; 4 - продольный канал для смазки привода клапанов; 5, 12 и 13 - вертикальные каналы; 6 - канал в шатуне; 7 - фильтр грубой очистки; 8 - масляный насос; 9 - маслоприемник; 10 - сверление в коленчатом валу; 11 - главный канал; 14 - фильтр тонкой очистки; 15 - масляный радиатор
По сверлениям 10 в щеках коленчатого вала масло от коренных подшипников поступает к шатунным. Часть масла из шатунных подшипников через канавки и отверстия во вкладышах попадает в канавку в нижней головке шатуна Из этой канавки через запрессованный в нижнюю головку жиклер масло поступает в вертикальный канал 6 шатуна и попадает в кольцевое пространство между двумя втулками в верхней головке шатуна для смазки поршневого пальца. Из этого же пространства масло направляется в форсунку с четырьмя отверстиями, запрессованную в верхнюю головку шатуна. Струи масла, вытекающие из форсунки, охлаждают днище поршня.
Стенки цилиндров смазываются маслом, которое вытекает из подшипников и разбрызгивается вращающимися деталями.
Шестерни распределения смазываются маслом, вытекающим из крайних подшипников распределительного и уравновешивающего валов, и из подшипника промежуточной шестерни. Кроме того, через отверстия в торцовых плитах блока на шестерни стекает масло из полостей, в которых расположены распределительный и уравновешивающий валы.
Смазка привода клапанов и форсунок осуществляется маслом, поступающим из продольного канала 4 головки блока, куда масло подается по вертикальному каналу 5. Из канала 4 масло поступает в пустотелые стойки коромысел через осевые каналы в болтах, которыми крепятся стойки коромысел. Отсюда масло попадает на втулки коромысел и к пальцам штанг толкателей, далее стекает на толкатели и в специальные карманы, где образуется масляная ванна 3, в которой смазываются кулачки распределительного вала.
Из правого кармана масло через два канала в блоке и корпусе продувочного насоса стекает в верхние карманы продувочного насоса. Отсюда оно поступает к шарикоподшипникам и шестерням роторов, а также к механизму центробежного регулятора. Затем масло стекает в нижние карманы корпуса продувочного насоса, откуда излишки его по двум каналам отводятся в поддон картера двигателя. Масло в карманах разбрызгивается шестерней нижнего ротора и специальным диском. К подшипникам, шестерням и муфтам привода продувочного насоса масло поступает по специальной трубке.
Для очистки масла в системе смазки дизеля ЯАЗ-204 служат два фильтра: фильтр грубой или предварительной очистки 7, установленный в системе последовательно между насосом 8 и масляным радиатором 15, и фильтр тонкой очистки 14, установленный на параллельном ответвлении к системе смазки за масляным радиатором.
Фильтр грубой очистки масла состоит из литого корпуса 2 (рис. 38), колпака 4, наружного и внутреннего фильтрующих элементов 5 и 6, уплотнительного кольца 3 и стяжного стержня 7 с болтом. Фильтрующие элементы выполнены в виде стаканов из гофрированной металлической ленты, на которые с внешней стороны навита специальная лента. На этой ленте с одной стороны имеются выступы высотой 0,12 мм, касающиеся гладкой поверхности соседнего витка. Благодаря этому между соседними витками образуются узкие щели, через которые и пропускается фильтруемое масло.
Рис. 38. Фильтр грубой очистки масла дизеля ЯАЗ-204: 1 - подводящий канал; 2 - корпус; 3 - уплотнительное кольцо; 4 - колпак; 5 и 6 - фильтрующие элементы; 7 - стяжной стержень; 8 - выходное отверстие
Во время работы двигателя через фильтр проходит все масло, подаваемое насосом. Масло от насоса по каналу 1 поступает под колпак 4. Через щели, образованные лентой, масло проникает в полость внутреннего элемента 6, откуда через центральное отверстие 8 корпуса уходит в отводящий канал. Все посторонние частицы размером более 0,12 мм при этом задерживаются в щелях между витками ленты. Если элементы фильтра засорены или масло слишком вязкое (что бывает, например, при пуске холодного двигателя), то количество масла, подаваемого в магистраль, будет недостаточным. Для предотвращения этого перед фильтром устанавливается перепускной клапан. Когда давление масла перед фильтром превысит 2,8 кг/см2, клапан приоткрывается и перепускает часть масла мимо фильтра в магистраль.
Фильтр тонкой очистки масла, состоит из корпуса 8 (рис 39) с пробкой 5 спускного отверстия, крышки 11, уплотнительного кольца 10, сменного’ фильтрующего элемента 3, центрального стяжного стержня 9 с клапаном, пружины 12, прижимающей фильтрующий элемент, и стяжной головки 13. Фильтрующий элемент состоит из цилиндрического каркаса с отверстиями по всей боковой поверхности и крышек, к которым приварена сетка 4 с бумажной оберткой. Пространство между сеткой и каркасом заполнено пористой массой из минеральной шерсти1. Масло поступает в полость 2 в корпусе фильтра через калиброванное отверстие 1, дозирующее поступление его в фильтр. Далее масло проходит через фильтрующий элемент 3 и выходит по каналу 6 в центральном стяжном стержне 9. У верхнего конца стержня установлен клапан, перепускающий масло в магистраль при засорении фильтрующего элемента.
Рис. 39. Фильтр тонкой очистки масла дизеля ЯАЗ-204: 1 - калиброванное отверстие; 2 - полость, заполняемая нефильтрованным маслом; 3 - фильтрующий элемент; 4 - сетка; 5 - пробка спускного отверстия; 6 - канал; 7 - хомуты; 8 - корпус; 9 - центральный стяжной стержень; 10 - уплотнительное кольцо; 11 - крышка; 12 - пружина; 13 - стяжная головка
Фильтр тонкой очистки крепится при помощи двух хомутов 7 к кронштейну, расположенному на задней торцовой плите двигателя.
Масляный радиатор предназначен для быстрого подогрева холодного масла при запуске двигателя и для поддержания температуры масла в пределах 75—85°С во время работы двигателя. Радиатор состоит из нескольких широких плоских трубок 2 (рис. 40), соединяющих нижний и верхний резервуары 6 и 7, и чугунного корпуса 3. Внутри трубок помещены гофрированные сердечники 1, обеспечивающие интенсивное охлаждение масла. Охлаждающая жидкость поступает в масляный радиатор через отверстие 5, омывает трубки 2 и выходит через верхний патрубок 8 в водяной насос. Масло входит в радиатор через отверстие 4, проходит по трубкам 2, омывая сердечники 1, и поступает в масляную магистраль двигателя через резервуар 7. При запуске холодного двигателя и во время его прогрева термостат направляет воду в масляный радиатор непосредственно из рубашки охлаждения двигателя. Это обеспечивает быстрый прогрев воды и масла и облегчает запуск двигателя.
Рис. 40. Масляный радиатор дизеля ЯАЗ-204: 1 - сердечники; 2 - трубка; 3 - корпус; 4 - входное масляное отверстие;5 - входное водяное отверстие; 6 - нижний резервуар; 7 - верхний резервуар; 8 - верхний патрубок
Масляный насос обычного шестеренчатого типа с косозубыми шестернями установлен на крышке второго коренного подшипника. Насос приводится во вращение от коленчатого вала через шестеренчатую передачу.
Давление масла в системе контролируется манометром и аварийным сигнализатором. Манометр и сигнализатор установлены на щитке перед водителем и присоединены к главной масляной магистрали. В случае понижения давления масла в магистрали при рабочем режиме 1500—2000 об/мин на щитке загорается красная лампочка сигнализатора.
Система смазки дизеля КДМ-46
В дизеле КДМ-46 масло из поддона 11 (рис. 41) картера через сетчатый фильтр центрального маслоприем-ника 10 поступает в масляный насос 9. Отсюда масло идет в нижнюю камеру маслораспределительной плиты и дальше по каналу поступает во внутреннюю камеру 7 кронштейна масляных фильтров. Из внутренней камеры масло по трубке 8 проходит в масляный радиатор 1, из которого возвращается во внешнюю камеру 5 кронштейна. Холодное масло поступает во внешнюю камеру 5 через перепускной клапан 6 кронштейна, минуя радиатор, так как большая вязкость холодного масла вызывает повышенное давление в трубке 8, ведущей к радиатору.
Рис. 41. Система смазки дизеля КДМ-46: 1 - масляный радиатор; 2 - масляный Фильтр; 3 - канал; 4 - масляная магистраль; 5 - внешняя камера; 6 - перепускной клапан; 7 - внутренняя камера; 8 - трубка, подающая масло в масляный радиатор; 9 - масляный насос; 10 - маслоприемник;
11 — поддон картера; 12 — сверление в коленчатом валу; 13 — канал в шатуне
Из внешней камеры масло направляется к двум параллельно работающим фильтрам 2. Часть масла через ленточный фильтр грубой очистки и канал 3 маслораспределительной плиты поступает в масляную магистраль 4. Другая часть масла проходит через нитчатый фильтр тонкой очистки и направляется обратно в картер двигателя.
Из масляной магистрали 4 масло подводится к коренным подшипникам коленчатого вала и через сверления 12 в щеках вала — к шатунным подшипникам. По каналам 13 в шатунах масло проходит к верхним головкам, где смазывает поршневые пальцы и обрызгивает днища поршней, что способствует их охлаждению. Из магистрали 4 масло по двум трубкам подается для смазки деталей газораспределительного механизма.
Масло, подаваемое к переднему коренному подшипнику коленчатого вала, поступает также к переднему подшипнику распределительного вала и к большой и малой промежуточным шестерням.
От подшипника распределительного вала масло отводится к регулятору. От большой промежуточной шестерни масло по трубопроводу подводится к переднему подшипнику водяного насоса. Остальные трущиеся поверхности смазываются попадающими на них брызгами масла.
Масло очищается в двух параллельно работающих фильтрах, каждый из которых состоит из секции грубой и секции тонкой очистки.
Секция грубой очистки — ленточный фильтр — состоит из стального или латунного каркаса 6 (рис. 42) с гофрированной поверхностью, на которую навивается металлическая фильтрующая лента 8 с выпуклостями на одной стороне. Эти выпуклости высотой 0,07 мм расположены через каждые 3,6 мм. Между витками ленты образуются зазоры для прохода масла, равные высоте выпуклости. Здесь происходит грубая очистка масла.
Рис. 42. Масляный фильтр дизеля КДМ-46: 1 - крышка; 2 - кожух; 3 - наружный каркас секции тонкой очистки; 4— набивка; 5 - перепускной клапан; 6 - каркас секции грубой очистки; 7 - внутренний каркас секции тонкой очистки; 8 - фильтрующая лента
Секция тонкой очистки — нитчатый фильтр — очищает масло, поступающее обратно в картер. Эта секция состоит из внутреннего стального каркаса 7 с отверстиями, обернутого мелкой стальной сеткой, и наружного стального каркаса 3 с мелкими прямоугольными отверстиями. Между наружным и внутренним каркасами укладывается фильтрующая нитчатая набивка 4, Проходя через набивку, масло подвергается тонкой очистке.
Секции грубой и тонкой очистки заключены в кожух 2, закрытый сверху крышкой 1. Фильтр снабжен перепускным клапаном 5.
1. Минеральной шерстью называется асбестовая вата. В этой вате имеется множество мелких каналов, обеспечивающих хорошую фильтрацию масла.