|
|
Методы смазки
Граничная смазка
Эта форма смазки основывается на способности масла покрывать
поверхности и заполнять пустоты между трущимися с малой
скоростью деталями, чтобы предотвратить контакт металла с
металлом и износ этих деталей.
В двигателе граничная смазка используется для всех
скользящих деталей, кроме сильно нагруженных подшипников,
для которых требуется подача смазки под давлением. Подача
масла для образования пленки граничной смазки обеспечивается
наличием брызг; они появляются вследствие того, что масло
отбрасывается от подшипников коленчатого вала.
Гидродинамическая смазка
Подшипники в современном двигателе должны выдерживать
большие нагрузки и высокие скорости трения. Если поверхности
могут удерживаться раздельно, когда они подвергаются этим
неблагоприятным условиям, количество подаваемого масла
должно быть достаточным, чтобы заполнять пространство между
валом и подшипниками и замещать то масло, которое
выдавливается из подшипников при их вращении. Чтобы эти
требования были удовлетворены, масло в подшипник подается
под давлением, достаточным для того, чтобы поддерживать его
подачу в течение всего времени работы двигателя.
Работающие под большой нагрузкой подшипники для разделения
трущихся поверхностей нуждаются в гидродинамической смазке.
Это достигается благодаря использованию естественного
движения масла (отсюда термин «гидродинамическая») для
создания «масляного клина», приподнимающего и центрующего
вал в подшипнике.
На рис. 25.1 изображен принцип действия такого способа
смазки.
Подшипник делается больше вала, чтобы
положение вала могло регулироваться естественным движением
масла и с учетом ожидаемого термического расширения.
Когда двигатель не работает, вал лежит на нижней части
подшипника и поддерживается только тонкой пленкой масла
(рис. 25.1а). Эта граничная пленка обеспечивает смазку при
запуске двигателя.
Начальное вращение вынуждает граничный слой масла на валу
перемещаться вокруг вала, благодаря наличию смазываемости
(прилипания). Это перемещение, вместе с присущим частицам
масла сопротивлением к сдвигу (вязкость), вдавливает масло
между поверхностями, создавая «масляный клин» (рис. 25.1b).
Этот «масляный клин» поднимает и центрует вал в подшипнике
(рис. 25.1с). На рисунке также изображено изменение давления
и его влияние на «масляный клин», образуемый благодаря
гидродинамике пленки масла.
Для получения эффективной смазки подшипника должна
обеспечиваться подача достаточного количества масла
соответствующего качества, при соответствующем давлении.
Масло в качестве охлаждающей жидкости
В современных двигателях масло способствует охлаждению таких
деталей, как поршни и подшипники. В расположенных в
двигателе каналах масло отбирает теплоту от горячих деталей,
с которыми оно контактирует, но для предотвращения окисления
и потери вязкости масло само должно охлаждаться. В
большинстве двигателей обычного типа циркуляция воздуха
вокруг двигателя и масляного поддона достаточна для
охлаждения масла, но на мощных автомобилях иногда бывает
необходима установка масляного радиатора.
Система смазки
Система смазки двигателя предназначена для распределения
масла ко всем поверхностям, которые нуждаются в смазке. На
двигателях первых автомобилей системы смазки были очень
простые, даже примитивные.
В 1905 году Ланчестер применил систему, в которой насос
нагнетал масло в подшипники коленчатого вала под давлением,
то есть так же, как и в типичных современных системах,
образец которой изображен на рис. 26.1.
На рис. 26.2 та же система изображена в
виде схемы, на которой показаны не все компоненты,
содержащиеся в системе смазки.
Масло находится в поддоне (16) (рис.
26.1), где его уровень должен быть достаточно высоким для
того, чтобы закрывать собой впускной патрубок насоса, но не
настолько высоким, чтобы коленчатый вал был погружен в
масло. Маслоизмерительный щуп (6) является самым простым
устройством для измерения уровня масла в масляном поддоне,
хотя для этой цели может использоваться плавающий индикатор
или электрический датчик. Насос (15) с механическим приводом
нагнетает масло из отстойника и обеспечивает его подачу
через главный фильтр (18) в главную масляную магистраль (7).
Перед впускным отверстием насоса располагается сетчатый
фильтр (17), чтобы не допустить попадания в насос твердых
механических частиц, которые могут повредить насос.
Из главной масляной магистрали масло поступает к коренным
подшипникам коленчатого вала и подшипникам
распределительного вала через каналы, просверленные в
стенках картера двигателя. Подача масла к полой оси
клапанных коромысел осуществляется через внешнюю трубку (3)
и масляный канал (2). Радиальные отверстия в оси клапанных
коромысел направляют масло к подшипникам коромысел, масло,
просачивающееся через подшипники, разбрызгивается внутри
крышки головки цилиндров и смазывает
штоки клапанов, наконечники штанг и т. д. Это масло затем
стекает назад в поддон через выемки в штоках толкателей,
смазывая по пути толкатели клапанов. Обычно на пути подачи
масла к клапанным приводам имеются ограничители и в системах
впускных клапанов обычно устанавливаются уплотнения, чтобы
предотвратить стекание масла в камеры сгорания через
впускные каналы.
Отверстия (10), просверленные в коленчатом валу, направляют
масло из канавок (12) вокруг коренных подшипников к нижним
головкам шатунов: канавки снабжаются маслом из главной
масляной магистрали (7) через масляные каналы (11),
благодаря чему обеспечивается бесперебойная подача масла к
каждой нижней головке шатуна.
Небольшое отверстие (9) в соответствующем месте в подшипнике
нижней головки шатуна обеспечивает бесперебойную подачу
масла для впрыска на зеркальную поверхность цилиндра, а в
некоторых двигателях отверстие (показан пунктирной линией)
просверлено через тело шатуна, дл обеспечения непрерывной
подачи масла к подшипнику верхней головки шатуна.
Разбрызгиваемое коленчатым валом масло смазывает и другие
детали, а затем стекает назад в масляный поддон.
Количество масла, нагнетаемое в систему насосом, зависит от
объема насоса и оборотов, с которыми вращаются его шестерн.
Точно такое же количество масла должно выходить из системы,
и это обычно происходит через зазоры подшипников. Когда
обороты коленчатого вала двигателя возрастают, давление в
системе увеличивается, благодаря чему нагнетается большее
количество масла при неизменных зазорах подшипников.
Давление должно быть достаточным, чтобы обеспечить требуемый
поток через подшипники при относительно низких оборотах,
поэтому при высоких оборотах давление будет слишком высоким,
в результате чего увеличивается риск разрыва трубопроводов
или Соединителей, а также расходуется слишком много энергии
на привод насоса. Поэтому давление в системе ограничивается
благодаря предохранительному клапану (14).
назад
>> |
|
