Как подается масло к шатунным вкладышам коленчатого вала
Перейти к содержимому

Как подается масло к шатунным вкладышам коленчатого вала

  • автор:

2 .Общее устройство и работа системы смазки

Принципиальная схема системы смазки с мокрым картером показана на рисунке 1. Масло заливается в поддон картера через маслозаливную горловину. Контроль уровня масла осуществляется с помощью маслоизмерительного стержня, конец которого погружен в масляную ванну. При работе двигателя масло засасывается из поддона насосом через маслоприемник и подается в фильтр. Максимальное давление масла, создаваемое насосом, ограничивается редукционным клапаном. Из фильтра масло поступает к узлам трения по главной магистрали, расположенной в блок-картере, или по внутренним полостям шеек коленчатого вала центральной магистрали . Второй способ применяется сравнительно редко, в основном в двигателях с коренными подшипниками качения. Недостатком данного способа является трудность прокачивания холодного масла через внутренние полости вала после пуска. В случае засорения фильтра масло поступает в главную магистраль через специальный перепускной клапан, минуя фильтр. Из главной масляной магистрали масло под давлением поступает к корен­ным подшипникам коленчатого вала, подшипникам распределительного вала, в полую ось коромысел. От коренных подшипников через отверстия в шейках и щеках вала масло подается к шатунным подшипникам. Внутренние полости шеек коленчатого вала используется как грязеуловители, работающие по принципу центробежной очистки масла. Механические примеси при вращении коленчатого вала отбрасываются к стенкам полости, удерживаются и прилипают к ним.

Далее масло разбрызгивается движущимися деталями и смазывает остальные детали двигателя. В некоторых случаях наиболее нагруженная часть цилиндра дополнительно смазывается разбрызгиванием через специальный канал в нижней головке шатуна. Для охлаждения масла система может быть снабжена радиатором. В этом случае система смазки имеет кран включения радиатора, а для предотвращения падения давления масла в основной магистрали, радиатор снабжен предохранительным клапаном. В некоторых случаях радиатор может включаться не краном, а термостатом.

Давление масла контролируют манометром, датчик которого установлен в главной магистрали, а указатель — на панели приборов. На некоторых двигателях для контроля температуры масла имеется термометр, датчик которого располагается в поддоне картера. Система смазки с сухим картером отличается наличием масляного бака и откачивающих насосов в поддоне. Часто применяется двух- или трех-секционный насос, у которого одна секция нагнетательная, а остальные — откачивающие.

Вкладыши коленвала: борьба с трением и надежная опора коленчатого вала

Во всех двигателях внутреннего сгорания коленчатый вал и шатуны вращаются в специальных подшипниках — вкладышах. О том, что такое вкладыш коленвала, какие функции он выполняет, каких типов бывают вкладыши и как они устроены, а также о правильном подборе новых вкладышей для ремонта — читайте в статье.

Что такое вкладыши коленвала?

Вкладыш коленчатого вала — деталь кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания, подшипник скольжения, снижающий потери на трение и заклинивание деталей в местах контакта коленчатого вала с постелью блока двигателя и коленчатого вала с шатунами поршней. Применение подшипников скольжения обусловлено сложными условиями и высокими нагрузками, при которых подшипники качения (шариковые или роликовые) работали бы неэффективно и имели бы малый ресурс. Сегодня на большинстве силовых агрегатов используются вкладыши, и только на некоторых маломощных одно- и двухцилиндровых моторах в качестве опор коленвала находят применение подшипники качения.

На вкладыши коленвала возложено несколько основных функций:

• Снижение сил трения в месте контакта коленчатого вала, опор блока цилиндра и шатунов;
• Передача сил и моментов, возникающих в процессе работы двигателя — от шатунов на коленвал, от коленвала на блок двигателя и т.д.;
• Правильное распределение масла (образование масляной пленки) по поверхностям трущихся деталей;
• Правильная центровка и позиционирование деталей друг относительно друга.

Вкладыши коленвала играют важную роль в работе силового агрегата, но при этом они довольно просты в конструктивном плане.

Типы и характеристики вкладышей коленчатых валов

Подшипники скольжения коленвала делятся на типы по месту установки, назначению и ремонтным размерам.

По месту установки вкладыши бывают двух типов:

Коренные подшипники скольжения устанавливаются в постели коленвала в блоке двигателя и охватывают коренные шейки коленвала, обеспечивая его свободное вращение. Шатунные подшипники скольжения устанавливаются в нижней головке шатуна и охватывают шатунную шейку коленчатого вала.

Также вкладыши делятся на две группы по назначению:

• Обычные — обеспечивают только снижение сил трения в местах контакта деталей;
• Фиксирующие коренные — дополнительно обеспечивают фиксацию коленчатого вала в постели, предотвращая его осевые смещения.

Обычные подшипники скольжения представляют собой плоские тонкостенные полукольца. Фиксирующие подшипники могут выполняться в виде упорных полуколец (которые используются в комплекте с плоским вкладышем) и вкладышей с буртами; полукольца устанавливаются в торце двигателя, буртовые вкладыши монтируются на одной или двух опорах постели коленчатого вала.

Вкладыши коленвала в процессе эксплуатации изнашиваются и подлежат замене, износу подвержены и шейки коленчатого вала, что приводит к увеличению зазора между трущимися деталями. Если установить новые вкладыши той же толщины, что и старые, то зазор останется слишком большим, что чревато возникновением стука и еще более интенсивным износом. Чтобы избежать этого, используются вкладыши так называемых ремонтных размеров — несколько увеличенной толщины, компенсирующей износ шеек коленвала. Новые вкладыши имеют размер 0,00, ремонтные вкладыши выпускаются с увеличением толщины на 0,25, 0,5, 0,75, 1,0, 1,25, 1,5 мм, такие вкладыши обозначаются соответственно +0,25, +0,5 и т.д.

Конструкция вкладышей коленвала

Конструкция и размеры вкладыша коленвала

Подшипник скольжения коленчатого вала — составной, содержит два металлических плоских полукольца, полностью охватывающих шейку коленвала (сверху и снизу). В этой детали выполняется несколько элементов:

• Отверстия (одно или два) для пропуска масла в масляные каналы в коленчатом валу и шатуне;
• Замки в виде шипов или пазов под штифты для фиксации подшипника в опоре постели коленвала или в нижней головке шатуна;
• Продольная канавка для подачи масла в отверстие (выполняется только на вкладыше, расположенном со стороны канала — это нижний коренной вкладыш и верхний шатунный вкладыш);
• В буртовых упорных вкладышах — боковые стенки (бурты) для фиксации подшипника и ограничения осевого перемещения коленчатого вала.

Вкладыш — это многослойная конструкция, основу которой составляет стальная пластина с нанесенным на ее рабочую поверхность антифрикционным покрытием. Именно данное покрытие обеспечивает снижение трения и длительный срок службы подшипника, оно изготавливается из мягких материалов и, в свою очередь, также может быть многослойным. Покрытие вкладыша за счет меньшей мягкости поглощает микроскопические частицы износа коленвала, предотвращает заклинивание деталей, образование задиров и т.д.

Типичная структура вкладыша коленвала с антифрикционным покрытием на основе медного сплава

По конструкции вкладыши коленчатого вала делятся на две основные группы:

Наиболее просто устроены биметаллические подшипники. Их основу составляет стальная полоса толщиной 0,9-4 мм (в зависимости от типа и назначения детали, коренные подшипники — толще, шатунные — тоньше), на которую нанесен антифрикционный слой толщиной 0,25-0,4 мм. Данный слой изготавливается из медно-свинцово-оловянного (бронзового), медно-алюминиевого, медно-алюминиево-оловянного, алюминиево-кремниево-свинцового, алюминиево-кремниево-свинцово-оловянного или иных мягких сплавов с содержанием алюминия и меди до 75%, и олова (которое выступает в роли твердого смазочного материала) до 25%, также могут содержать небольшое количество никеля, кадмия, цинка и других металлов.

Триметаллические вкладыши помимо основного антифрикционного покрытия имеют покровный слой толщиной 0,012-0,025 мм (12-25 мкм), обеспечивающий защитные свойства (борется с коррозией и чрезмерным износом основного слоя) и улучшающие антифрикционные качества подшипника. Данное покрытие изготавливается из свинцово-оловянно-медного сплава с содержанием свинца 92-100%, олова до 12% и меди не более 3%.

Также в подшипниках скольжения могут присутствовать дополнительные слои:

• Верхний защитный слой из олова — чисто оловянное покрытие толщиной всего 0,5-1 мкм, обеспечивающее защиту от коррозии, жира и загрязнения во время транспортировки, установки и приработки вкладыша;
• Нижний защитный слой из олова — такой же слой, нанесенный с наружной стороны вкладыша (обращенной к опорам коленвала или внутренней части головки шатуна);
• Никелевый подслой (никелевый барьер, прокладка) — тонкий, не более 1-2 мкм слой никеля между основным антифрикционным покрытием и покровным слоем. Данный слой предотвращает диффузию атомов олова из покровного слоя в основной, что обеспечивает постоянство химического состава основного антифрикционного покрытия. При отсутствии никелевого барьера в основном покрытии может увеличиваться концентрация олова, что приводит к негативным изменениям характеристик подшипника.

Основные повреждения вкладышей коленвала и вызвавшие их причины

Рассмотренная структура подшипников скольжения не является стандартом, многие производители предлагают свои уникальные схемы и конструкции. Например, основной антифрикционный сплав может наноситься на стальную основу не непосредственно, а через дополнительный подслой из алюминиевого или медного сплава, покровный слой может иметь разнообразный состав, в том числе без содержания свинца, и т.д.

Вопросы выбора и замены вкладышей коленвала

При подборе подшипников скольжения необходимо отталкиваться от модели двигателя, износа сопряженных деталей и наличия ремонтных вкладышей. Как правило, вкладыши изготавливаются для одного модельного ряда или даже одной модели двигателя, поэтому заменить их деталями от другого мотора нельзя (за редким исключением). Также нельзя использовать вкладыши без учета износа шеек коленвала, в противном случае ремонт обернется еще большими проблемами.

Перед выбором ремонтного размера подшипников нужно определить износ шеек коленвала и других сопряженных деталей (постели, головки шатуна, хотя они меньше подвержены износу). Обычно износ шеек происходит неравномерно, какие-то из них изнашиваются более интенсивно, какие-то — менее, однако для ремонта покупается комплект одинаковых вкладышей, поэтому все шейки должны стачиваться до одного размера. Выбор величины, до которой будут стачиваться шейки коленвала, зависит от наличия подшипников тех или иных ремонтных размеров, подходящих для данного конкретного двигателя. Для моторов с небольшим пробегом выбираются ремонтные размеры +0,25 или +0,5, для моторов со значительным пробегом может потребоваться стачивание до ремонтного размера +1,0, в старых моторах и того больше — вплоть до +1,5. Поэтому для новых двигателей обычно выпускаются вкладыши трех-четырех ремонтных размеров (до +0,75 или +1,0), а для старых можно найти вкладыши вплоть до +1,5.

Ремонтный размер вкладышей коленвала должен быть таким, чтобы при сборке двигателя между шейкой коленвала и поверхностью подшипника оставался зазор в пределах 0,03-0,07 мм. При меньшем зазоре высок риск заклинивания, при большем — повышается биение коленвала, увеличивается интенсивность износа деталей и общая шумность силового агрегата.

При правильном выборе подшипников скольжения для коленчатого вала двигатель даже при большом пробеге будет работать качественно и эффективно на различных режимах.

Как подается масло к шатунным вкладышам коленчатого вала

Схемы систем смазки

Автомобильные двигатели имеют комбинированную систему смазки. В этом случае особо нагруженные детали (коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, подшипники распределительного вала, коромысла, иногда поршневые пальцы и другие детали) смазываются под давлением, к другим деталям смазка поступает разбрызгиванием или самотеком.

Система смазки двигателя автомобиля ГАЗ -24 «Волга». Система смазки состоит из масляного насоса, установленного внутри поддона, полнопоточного масляного фильтра, масляной магистрали с каналами, радиатора, маслоналивной горловины с крышкой, указателя уровня масла и других частей.

Масляный насос приводится в действие от распределительного вала при помощи двух шестерен. Ведущая шестерня выполнена как одно целое с распределительным валом, а ведомая установлена на промежуточном валике привода насоса. Во время работы двигателя масло из поддона забирается насосом через неподвижный маслоприемник и нагнетается в фильтр. Пройдя полнопоточный фильтр, масло по каналу во второй перегородке блока цилиндров поступает в масляную магистраль (канал просверлен вдоль всего блока цилиндров с его правой стороны). Из масляной магистрали по поперечным каналам в блоке цилиндров масло подводится к коренным подшипникам коленчатого вала и подшипникам распределительного вала.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
  • Смесеобразование в дизельных двигателях
  • Новые энергонасыщенные тракторы
  • Основные направления в развитии конструкций тракторов
  • Типаж тракторов и двигателей
  • Испытание трактора
  • Устойчивость трактора
  • Отопление и вентиляция кабины
  • Лебедка автомобиля
  • Тягово-сцепное устройство

В верхних вкладышах коренных подшипников просверлены отверстия для прохода масла к коренным шейкам коленчатого вала. На вкладышах коренных подшипников сделаны маслораспределительные канавки, постоянно сообщающиеся с каналами, по которым масло поступает от коренных шеек к шатунным. В шатунных шейках коленчатого вала имеются грязе-уловительные полости для дополнительной очистки масла. Пройдя эти полости, масло поступает к шатунным шейкам коленчатого вала и шатунным подшипникам.

У некоторых двигателей (автомобилей ГАЗ , ЗИЛ , УАЗ и др.) на нижних головках шатунов сделаны небольшие отверстия, по которым при совпадении их с отверстиями в шатунных шейках коленчатого вала подается пульсирующий поток масла на кулачки распределительного вала и стенки цилиндров. Коромысла и верхние наконечники штанг смазываются под давлением. На пятой (задней) опорной шейке распределительного вала имеется кольцевая канавка. При вращении вала эта канавка соединяет вертикальный канал в блоке цилиндров с каналом, подводящим к ней масло. Из канала 25 масло поступает в канал головки блока, нагнетается под заднюю пустотел) ю стойку оси коромысел и заполняет полость в оси.

Рис. 1. Схема системы смазки двигателя автомобиля ГАЗ -24 «Волга»: 1 и 18 — пробки маслосливкых отверстий; 2 — маслоприемник; 3 — масляный насос; 4 — редукционный клапан; 5 — коленчатый вал; 6 — масляная магистраль; 7 — распределительный вал; 8 — масляный радиатор; 9 — крышка маслоналивной горловины; 10 — коромысло; 11 — крышка головки блока; 12 — головка блока; 13 — клапан; 14 — штанга; 15 — толкатель; 16 — датчик указателя давления масла; 17 — полнопоточный масляный фильтр; 19 — датчик лампы аварийного давления масла; 20 — предохранительный клапан; 21 — кран масляного радиатора; 22 — поддон; 23 — отверстие в шатуне; 24 и 25 — каналы соответственно в головке и в блоке цилиндров; 26 — указатель уровня масла; 27 — винтовая канавка; 28 — отверстие для стока масла; 29 — пробка; 30 — канал в коленчатом валу; 31 — грязеуловительная полость; 32 — отверстие для стока масла; 33 — трубка для смазки шестерен; 34 — канавки на шейке распределительного вала; 35 — шестерня распределительного вала; 36 — шестерня коленчатого вала

Под каждым коромыслом, установленным на оси, есть отверстие, по которому масло подходит к втулкам коромысел. По каналам в коротких плечах коромысел и в регулировочных винтах масло подается к верхним наконечникам штанг. Стекая по штангам, масло смазывает их нижние наконечники, толкатели и кулачки распределительного вала, а затем поступает в поддон. Масло подхватывается вращающимися деталями кривошипно-шатунного механизма и мелко разбрызгивается, образуя масляный туман. Концы коромысел и стержни клапанов смазываются масляным туманом и маслом, вытекающим из зазоров втулок коромысел. Поршневые пальцы, поршни и цилиндры смазываются разбрызгивающимся и стекающим маслом.

На передней опорной шейке распределительного вала имеются две незамкнутые канавки. Одна из канавок при помощи двух отверстий (радиального и осевого) соединена с передним торцом опорной шейки, что позволяет маслу поступать к упорному фланцу. В переднем торце блока цилиндров просверлено отверстие, в которое вставлена трубка. При вращении распределительного вала канавки дважды за один его оборот соединяют поперечный масляный канал с отверстием и подают масло по трубке 33 к распределительным шестерням. Из пятой опорной шейки распределительного вала вытекающее масло попадает в полость между заглушкой и валом, а затем по отверстию отводится в поддон.

В системе смазки есть три клапана: редукционный, расположенный в крышке масляного насоса; перепускной, установленный в полнопоточном фильтре; предохранительный, находящийся в штуцере крана масляного радиатора.

Редукционный клапан необходим для поддержания соответствующего давления в системе смазки. Масляный насос подает масла больше, чем необходимо для работы двигателя, поэтому давление в системе смазки увеличивается (особенно в зимний период). Вследствие повышения давления клапан открывается и перепускает масло из нагнетательной полости насоса во всасывающую. В процессе работы двигателя коренные, шатунные шейки коленчатого вала и все подшипники постепенно изнашиваются. Зазоры между шейками коленчатого вала и соответствующими вкладышами подшипников увеличиваются, в результате чего возрастает расход масла через подшипники. Редукционный клапан, поддерживающий необходимое давление в системе смазки, обеспечивает меньший перепуск масла во всасывающую полость насоса.

Перепускной клапан вступает в работу при засорении фильтра. Предохранительный клапан масляного радиатора не допускает снижения давления в системе смазки ниже 100 кН/ма (1 кгс/см2) при включении радиатора.

Давление в системе смазки контролируют по манометру, датчик которого установлен на корпусе фильтра. Масло в поддон двигателя наливают через горловину, расположенную на крышке головки блока. Количество масла в поддоне двигателя контролируют по меткам П и 0, выбитым на указателе. Масло наливают в поддон до метки, после чего двигатель может работать до снижения уровня масла до метки 0. При уровне масла ниже метки 0 работать запрещено, так как можно выплавить подшипники и вывести двигатель из строя.

Система смазки двигателя автомобиля FA3-53A. Особенностью этой системы смазки по сравнению с рассмотренной выше является наличие двухсекционного насоса и фильтра центробежной очистки масла — центрифуги. Верхняя секция масляного насоса имеет шестерни большего размера, чем нижняя секция, поэтому верхняя секция является основной, а нижняя — дополнительной.

Во время работы двигателя шестеренный масляный насос через неподвижный маслоприемник забирает масло из поддона. К насосу масло поступает по каналам, имеющимся в блоке цилиндров. Нижняя секция масляного насоса по маслопроводу нагнетает масло в центрифугу, после которой оно сливается в поддон. Верхняя секция масляного насоса нагнетает масло в главную масляную магистраль блока цилиндров. Из главной магистрали масло по каналам в блоке подводится к коренным подшипникам коленчатого и распределительного валов. От коренных шеек коленчатого вала по каналам, просверленным в нем, масло поступает к шатунным подшипникам.

Рис. 2. Схема системы смазки двигателя автомобиля ГАЗ -53А: 1 — масляный радиатор; 2 — кран масляного радиатора; 3 — предохранительный клапан; 4 — ось коромысел; 5 — стойка оси коромысел; 6 — канал в головке блока; 7 — канал в блоке; 8 — центрифуга; 9 — штанга; 10 — толкатель; 11 — главная масляная магистраль; 12 — отверстие в корпусе распределителя; 13 — полость; 14 — маслопровод к центрифуге; 15 — верхняя секция масляного насоса; 16 — нижняя секция масляного насоса; 17 и 21 — редукционные клапаны; 18 — маслоприем-ник; 19 поддон; 20 — маслопровод для слива масла из радиатора; 22 — вторая шейка распределительного вала; 23 — четвертая шейка распределительного вала

Масло от второй и четвертой шеек распределительного вала подается соответственно к правой и к левой головкам блока. Масло пульсирующим потоком по каналам через стойки поступает в полые оси коромысел, установленных на головках блока. Распределительные шестерни смазываются маслом, сливаемым из центрифуги. Из полости, расположенной между пятой шейкой распределительного вала и заглушкой блока цилиндров, масло подается к приводу распределителя зажигания.

Упорный фланец распределительного вала смазывается под давлением маслом, поступающим из отверстия во втулке первой шейки в тот момент, когда радиальный канал в этой шейке совпадает с отверстием втулки. Из радиального канала масло проходит в продольный и в виде пульсирующего потока подводится к упорному фланцу.

В системе смазки имеется масляный радиатор, который включается при температуре окружающего воздуха выше 20 °С. При тяжелых условиях работы автомобиля (например, движение с небольшой скоростью по глубокому снегу или песку) водитель должен включать масляный радиатор, несмотря на низкую температуру окружающего воздуха. Масло, пройдя через радиатор, охлаждается и стекает по маслопроводу в поддон.

При снижении давления масла до 40—90 кН/м2 (0,4—0,9 кгс/см2) на щитке приборов загорается контрольная лампа. Если двигатель работает при малой частоте вращения коленчатого вала, то возможно загорание контрольной лампы аварийного давления масла. Если система смазки исправна, то по мере прогрева двигателя и увеличения частоты вращения коленчатого вала контрольная лампа должна погаснуть. Если контрольная лампа загорается при средней или большой частоте вращения коленчатого вала, то это указывает на неисправность системы смазки. Двигатель необходимо немедленно остановить, найти неисправность и устранить ее.

В системе смазки имеются редукционные клапаны. Клапан расположен в корпусе нижней секции насоса, а клапан — в передней части блока цилиндров с правой стороны. Клапан перепускает масло из полости нагнетания во всасывающую полость насоса; через клапан масло сливается в поддон. Все клапаны системы смазки отрегулированы на заводе; в период эксплуатации автомобиля регулировку этих клапанов изменять не рекомендуется.

Надежность двигателя зависит от работы центрифуги, ее состояния и чистоты масла. Заправка двигателя загрязненным маслом и плохая его очистка вызывают преждевременный износ трущихся поверхностей, особенно шеек коленчатого вала.

Система смазки двигателя автомобиля ЗИЛ -130. Схемы смазки двигателей автомобилей ЗИЛ -130 и ГАЗ -53А аналогичны, поэтому рассмотрим только путь масла. Во время работы двигателя верхняя секция масляного насоса по маслопроводу нагнетает масло в полнопоточную центрифугу. Далее масло поступает в маслораспределительную камеру, расположенную в задней перегородке блока цилиндров. Из камеры масло нагнетается в левый и правый магистральные каналы, а из них поступает к коренным подшипникам коленчатого вала, подшипникам распределительного вала и толкателям. В коленчатом валу имеются каналы для подачи масла к шатунным шейкам. Средняя (третья) опорная шейка распределительного вала имеет отверстия. При их совпадении с отверстиями в блоке цилиндров масло пульсирующим потоком поступает по каналам к головке блока, а затем под стойку (в каждой головке) и в полые оси коромысел. Масло смазывает ступицы коромысел и далее поступает к регулировочному винту и верхнему наконечнику штанги. Носки коромысел и стержни клапанов смазываются масляным туманом или маслом, поступающим самотеком.

Рис. 3. Схема системы смазки двигателя автомобиля ЗИЛ -130: а — общая схема смазки; б — подача масла в ось коромысла; в — смазка регулировочного винта и’верх-него наконечника штанги; г — смазка стенок цилиндра; 1 — трубопровод подачи масла в масляный радиатор; 2 — кран включения масляного радиатора; 3 — масляный насос; 4 — маслопровод от насоса к центрифуге; 5 — маслораспределительная камера; 6 — указатель давления масла (манометр); 7 — контрольная лампа аварийного снижения давления масла; 8 — полнопоточная центрифуга; 9 — воздухоочиститель; 10 — кривошипно-шатунная группа компрессора (смазка разбрызгиванием); 11 — левый магистральный канал; 12 — трубка подачи масла для смазки компрессора; 13 — трубка для слива масла из компрессора; 14 — масляный радиатор; 15 — трубопровод для слива масла из радиатора; 16 — шестерня распределительного вала; 17 — шестерня коленчатого вала; 18 — канал, соединяющий коренную шейку с шатунной; 19 — грязеулавливающая полость; 20 — поддон; 21 — правый магистральный канал; 22 — маслоприемник; 23 — канал в стойке оси; 24 — полая ось коромысла; 25 — отверстие в шатуне для подачи масла ра стенку цилиндра

Из правого магистрального канала по трубопроводу масло подается к компрессору, откуда по трубке сливается в поддон двигателя. Нижняя секция масляного насоса при открытом кране нагнетает масло по трубопроводу в масляный радиатор, из которого масло по трубопроводу сливается в поддон.

При снижении давления в системе смазки до 60—30 кН/м2 (0,6— 0,3 кгс/см2) на щитке приборов загорается контрольная лампа с линзой красного цвета. В корпусе центрифуги установлен перепускной клапан, отрегулированный на перепад давлений, равный 100 кН/м2 (1 кгс/см2). Клапан предназначен для перепуска масла в распределительную камеру при увеличенном его расходе вследствие износа подшипников двигателя.

Рассмотрев схемы систем смазки (двигателей автомобилей ГАЗ -24 «Волга», ГАЭ -53А и ЗИЛ -130), отмечаем, что давление в системе смазки прогретых двигателей при скорости движения 50 км/ч должно быть равно 200—400 кН/м2 (2—4 кгс/см2) для двигателя автомобиля ГАЗ -24 «Волга» и не менее 250 кН/м2 (2,5 кгс/см2) для ГАЗ -бЗА. При малой частоте вращения коленчатого вала давление должно быть не менее 50 кН/м2 (0,5 кгс/см2) для двигателей всех трех автомобилей.

При движении автомобиля ЗИЛ -130 со скоростью 40 км/ч давление в системе смазки нового двигателя должно быть равно 200—400 кН/м2 (2— 4 кгс/см2). Если указанные двигатели не прогреты, то давление повышается до 500—575 кН/м2 (5,0—5,75 кгс/см2).

Система смазки дизеля автомобиля КамАЗ-5320. Система смазки этого дизеля аналогична другим системам смазки V-образных двигателей. Однако есть и некоторые отличия. Масляный насос имеет две секций — нагнетающую (переднюю) и радиаторную (заднюю); от насоса системы смазки приводится гидромуфта привода вентилятора. В системе смазки есть шесть клапанов; три у масляного насоса: 29 и 8 — предохранительные клапаны соответственно радиаторной и нагнетающей секций — дифференциальный клапан; два у центрифуги: — сливной и — перепускной клапаны; один у фильтра тонкой очистки: — перепускной. Масло наливают в поддон через патрубок, установленный на картере маховика с правой стороны двигателя.

При работе двигателя масляный насос через маслоприемник засасывает масло двумя секциями. Нагнетающая секция подает масло по каналам блока цилиндров в полнопоточный фильтр тонкой очистки, где оно очищается, проходя через два фильтрующих элемента, а затем поступает в главную масляную магистраль. Из главной масляной магистрали по каналам в перегородках блока цилиндров масло подается к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала. Поступающее к шатунным подшипникам масло проходит дополнительную центробежную очистку в грязеуловитель-ных полостях коленчатого вала. Далее масло поступает к подшипникам распределительного вала. К подшипникам компрессора масло проходит из канала в задней стенке блока цилиндров по маслопроводу. Из канала в передней стенке блока цилиндров по маслопроводу масло проходит к подшипникам топливного насоса высокого давления. Из каналов блока цилиндров масло по маслопроводам подается в стойки коромысел, смазывает их ступицы, а по отверстиям в коротких плечах коромысел поступает к регулировочным винтам и верхним наконечникам штанг. Стекающее по внутренним отверстиям штанг масло смазывает их нижние наконечники, толкатели, кулачки распределительного вала, а затем сливается в поддон. Масло, которое собирается на головках цилиндров, по наклонным маслопроводам отводится в полости для штанг и далее в поддон.

Рис. 4. Схема системы смазки дизеля автомобиля КамАЭ-5320: 1 — масляный радиатор; 2, 3, 18, 19, 21 23 и 24 — маслопроводы; 4 — сливной клапан центрифуги; 5 — перепускной клапан центрифуги; 6 — кран включения масляного радиатора; 7 — центрифуга; 8 — предохранительный клапан нагнетающей секции; 9 — радиаторная секция масляного насоса; 10 — нагнетающая секция масляного насоса; 11 — дифференциальный клапан; 12 —- фильтр тонкой очистки масла; 13 — главная масляная магистраль; 14 — перепускной клапан фильтра тонкой очистки масла; 15 —- манометр; 16 — указатель уровня масла; 17 — сапун; 20 — компрессор; 22 — топливный насос высокого давления; 25 — кран включения гидромуфты; 26 — термосиловой датчик; 27 — гидромуфта привода вентилятора; 28 — поддон; 29 — предохранительный клапан радиаторной секции

Радиаторная секция насоса по маслопроводу подает масло к центрифуге, из которой оно постоянно сливается в поддон или проходит по маслопроводу в радиатор, если открыт кран. Если кран закрыт, то масло из центрифуги сливается в поддон двигателя через сливной клапан, открывающийся при давлении 50—80 кН/м2 (0,5—0,8 кгс/см2). В случае номинальной частоты вращения коленчатого вала давление в системе смазки поддерживается равным 450—500 кН/м2 (4,5—5,0 кгс/см2) при прогретом двигателе и не менее 100 кН/м2 (1 кгс/см2) при минимальной температуре двигателя. Дифференциальный клапан, размещенный в нагнетательной секции насоса, ограничивает давление масла в главной магистрали и открывается при 400—450 кИ/м2 (4—4,5 кгс/см2). Предохранительные клапаны насоса открываются при увеличении давления масла в полости нагнетания до 800—850 кН/м2’(8,0—8,5 кгс/см2).

Фильтр тонкой очистки имеет два сменных фильтрующих элемента, состоящих из древесной муки и пропитанных связывающим веществом. При засорении фильтрующих элементов или при повышенной вязкости масла оно поступает в главную магистраль неочищенным через перепускной клапан, открывающийся в том случае, когда давление возрастает до 700— 800 кН/м2 (7,0—8,0 кгс/см2). При срабатывании перепускного клапана на щитке приборов загорается сигнальная лампочка, предупреждающая водителя о засорении фильтра тонкой очистки и о поступлении в магистраль неочищенного масла.

Центрифуга работает нормально, если давление масла на входе в нее составляет 600 кН/м2 (б кгс/см2) и ротор имеет частоту вращения 5000 об/мин. Перепускной клапан ограничивает давление масла перед центрифугой до 600-650 кН/м2 (6,0—6,5 кгс/см2).

Система смазки ДВС

Для ознакомления с устройством и действием комбинированной системы смазки рассмотоим схемы системы смазки двигателей СМД -14 и ГАЗ -53.

У дизеля СМД -14 масло заливают в поддон через заливную горловину с фильтрующей сеткой. Уровень масла в поддоне измеряют масломерной линейкой. Сливают масло через отверстие в поддоне, закрываемое пробкой.

Из поддона масло через сетку маслоприемника засасывается шестеренчатым насосом и подается по маслопроводу и каналам в блок-картере в корпус масляных фильтров. Далее масло идет двумя параллельными потоками. Меньшая часть (около 20%) по каналу в шпильке поступает в центробежный очиститель масла (центрифугу). Здесь масло очищается, а затем сливается по каналу в поддон. Большая часть масла через калиброванное отверстие по маслопроводу идет в радиатор и затем по маслопроводу в фильтр грубой очистки. Калиброванное отверстие необходимо для поддержания повышенного давления масла на входе в центрифугу.

Очищенное и охлажденное масло поступает в канал (главную магистраль), идущий вдоль блок-картера. Из главной магистрали по каналам в поперечных перегородках блок-картера масло попадает к коренным подшипникам. От них часть масла по наклонным каналам в коленчатом валу поступает в полость шатунных шеек. Здесь происходит дополнительная (центробежная) очистка масла, которое затем смазывает трущиеся поверхности вкладышей и шатунных шеек.

Масло, снимаемое маслосъемными кольцами и стекающее в поддон картера, а также выдавливаемое из зазоров коренных и шатунных подшипников, разбрызгивается вращающимся коленчатым валом. Образующийся при этом масляный туман оседает на поверхностях гильз цилиндров, поршней, поршневых пальцев и втулок верхних головок шатунов.

Для смазки шеек распределительного вала масло поступает по каналам в поперечных перегородках блок-картера от первого, третьего и пятого коренных подшипников.

Третья шейка распределительного вала имеет наклонный канал, который один раз за каждый оборот соединяет отверстие, подводящее масло к этой шейке, с вертикальным каналом в блок-картере и с его продолжением — каналом в головке цилиндров. Это дает возможность подавать масло пульсирующим потоком по трубке во внутреннюю полость осей коромысел и из нее через отверстия в осях к втулкам коромысел. Маслом, вытекающим из втулок коромысел и разбрызгиваемым движущимися витками пружин, смазываются трущиеся поверхности штанг, регулировочных винтов и клапанов. Стекающее по штангам в поддон картера масло попадает на трущиеся поверхности толкателей и кулачков распределительного вала и смазывает их.

К подшипнику промежуточной шестерни масло подводится от канала в первой поперечной перегородке блок-картера по сверлению в оси шестерни.

Из главной масляной магистрали по трубке и каналам в стенке картера распределительных шестерен и установочном фланце масло поступает к трущимся поверхностям втулки шестерни привода топливного насоса и к цилиндрической части установочного фланца.

Зубья распределительных шестерен смазываются маслом, поступающим из радиальных отверстий в оси и теле промежуточной шестерни, а также маслом, вытекающим из переднего подшипника распределительного вала, промежуточной шестерни и шестерни привода топливного насоса.

Рис. 5. Схема системы смазки дизеля СМД -14:
а — с неполнопоточной центрифугой; б — с полнопоточной центрифугой; 1 — поддон картера; 2 — маслоприемник; 3 — редукционный клапан; 4 — масляный насос; 5 — главная масляная магистраль; 6 — сапун; 7, 26 — трубки; 8 — радиатор; 9 — фильтр грубой очистки; 10 — указатель температуры; 11— указатель давления; 12— предохранительный клапан; 13 — клапан масляного радиатора; 14 — переключатель; 15, 20, 22 — маслопроводы; 16 — калиброванное отверстие; 17, 21, 23, 25 — каналы; 18 — сливной клапан; 19« центрифуга; 24—пробка; 27— сверление в оси промежуточной шестерни; 28 — масломерная линейка.

Подшипники водяного насоса и генератора периодически смазывают через масленки.

Для контроля давления масла в главной магистрали и температуры его в корпусе фильтров ня щитке контрольных приборов установлены указатель давления и дистанционный указатель температуры.

Нормальная температура масла в дизеле при номинальном режиме должна находиться в пределах 80—95 °С, а давление масла — в пределах 2,5—4,5 кГ/см2. При минимальном числе оборотов на холостом ходу давление масла в системе допускается не ниже 0,8 кГ/см2.

В системе смазки имеются четыре автоматически работающих клапана: редукционный масляного насоса, предохранительный, сливной и масляного радиатора.

Редукционный клапан перепускает масло из нагнетательной полости масляного насоса в поддон картера при повышенной вязкости масла (например, при пуске холодного дизеля).

Предохранительный клапан перепускает неочищенное масло непосредственно в главную масляную магистраль, минуя фильтр грубой очистки, при сильном загрязнении его фильтрующих элементов и при повышенной вязкости масла. Клапан отрегулирован на перепад давления (до и после фильтра) 3—4,5 кГ/см2.

Сливной клапан перепускает масло в поддон картера, когда давление масла в главной магистрали превысит нормальное (2,5—4,5 кГ/см2).

Клапан масляного радиатора (клапан-термостат) отрегулирован на перепад давления 0,9—1,7 кГ/см2. Он автоматически отключает радиатор от системы смазки, если температура масла не достигла 70—80 °С, так как в этом случае вследствие повышенной вязкости масла сопротивление радиатора становится больше перепада давления, на который отрегулирована пружина клапана. Размещается клапан в переключателе, на котором имеются буквы.

При переходе на зимнюю эксплуатацию радиатор отключают от системы смазки. Для этого переключатель нужно вынуть и повернуть так, чтобы буква находилась против стрелки на корпусе фильтров.

Система смазки, имеющая два фильтра для очистки масла (при неполнопоточной центрифуге), применяется у многих современных двигателей.

В усовершенствованных конструкциях дизелей СМД -14 нагнетаемое насосом масло полностью поступает для очистки в центрифугу. Фильтр грубой очистки и клапан масляного радиатора отсутствуют. Очищенное в центрифуге масло охлаждается в радиаторе и через главную масляную магистраль идет к поверхностям трущихся деталей. Такая система смазки называется комбинированной с полнопоточной центрифугой. Она применяется у дизелей Д-50, Д-37М и Д-21.

В двигателе ГАЗ -53 масло через маслоприемник и трубку засасывается в основную (верхнюю) секцию масляного насоса. Из этой секции масло по каналу в блок-картере подается в главную масляную магистраль, проходящую несколько выше распределительного вала. Из главной масляной магистрали масло поступает к коренным подшипникам коленчатого вала и к втулкам распределительного вала. От коренных шеек через каналы в коленчатом валу масло подается в полость шатунных шеек, а из них — к шатунным подшипникам.

От второй и четвертой втулок распределительного вала масло поступает по каналам в головках цилиндров пульсирующим потоком в полые оси коромысел и далее через отверстия в осях в каналы коромысел, а оттуда по сверлениям в регулировочных винтах — к верхним наконечникам штанг. На второй и четвертой шейках распределительного вала имеется по две канавки. Когда канавка соединит отверстие в блок-картере с каналом, масло из главной масляной магистрали по каналу, канавке и каналу поступит в каналы головки цилиндров.

Рис. 6. Схема системы смазки двигателя ГАЗ -53:
а — схема смазки; б — схема подачи масла к правой головке цилиндров для смазки газораспределительного механизма (разрез по второй шейке распределительного вала; в — схема подачи масла к приводу прерывателя-распределителя зажигания: 1 — радиатор: 2 — кран включения и выключения масляного радиатора; 3 — предохранительный клапан;4 — полость в оси коромысел; 5 — центрифуга; 6 — канал в блок-картере для подачи масла к головкам цилиндров; 7 — главная масляная магистраль; 8 — масляная магистраль к центрифуге; 9 — основная секция масляного насоса; 10—дополнительная секция масляного насоса; 11 — редукционный клапан дополнительной секции масляного насоса; 12 — трубка; 13 — маслоприемник; 14 — поддон картера; 15— полость в шатунной шейке; 16 — канал в коленчатом валу; 17 — трубка; 18 — редукционный клапан главной масляной магистрали; 19 — шланг слива масла из масляного радиатора; 20 — отверстие; 21, 26 — каналы в блок-картере; 22— канавка на шейке распределительного вала; 23 — втулка; 24 — шейки распределительного вала; 25 — отверстие в корпусе привода прерывателя-распределителя; 27 — полость.

Привод прерывателя-распределителя зажигания смазывается маслом, поступающим из зазора между пятой шейкой распределительного вала и ее втулкой по каналу в блок-картере, полость и отверстие в корпусе привода.

Все остальные детали двигателя смазываются разбрызгиванием.

Дополнительная (нижняя) секция насоса нагнетает масло по масляной магистрали 8 в блок-картере и трубке к центрифуге. Очищенное в центрифуге масло сливается в поддон картера и по пути смазывает шестерни распределения.

Для охлаждения масла при работе двигателя с большой нагрузкой или при температуре выше 20 °С краником включается радиатор. Масло в радиатор поступает из главной масляной магистрали через предохранительный клапан, который открывается при давлении 1 кГ/см2. Из радиатора масло по шлангу сливается в поддон картера. Если давление в системе смазки упадет ниже 1 кГ/см2 клапан даже при открытом кранике 2 автоматически закрывается и не пропускает масло в радиатор.

В системе смазки имеются два автоматически работающих редукционных клапана. Клапан И дополнительной секции предназначен для поддержания давления масла, подаваемого к центрифуге, не выше 4,5 кГ/см2. Лишнее масло при избыточном давлении пропускается из напорной полости дополнительной секции во всасывающую полость насоса. Клапан главной масляной магистрали отрегулирован на давление 4 кГ/см2. При более высоком давлении клапан открывается и часть масла сливается в поддон картера.

Для контроля минимального давления масла в системе смазки служит сигнальная лампа на панели приборов, включающаяся, когда давление падает (0,4—0,7 кГ/см2).

Схема смазки коленчатого вала

Схема смазки коленчатого вала

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Схема смазки коленчатого вала разработана таким образом, что входное отверстие масляного канала в коленчатом валу находится снизу, в нижнем вкладыше коренной шейки при положении коленчатого вала на середине такта «рабочий ход». Выходное отверстие масляного канала находится на верхнем вкладыше шатунной шейки при том же положении коленчатого вала. Канавка на верхнем шатунном вкладыше выполнена в обход отверстия для подачи масла к верхней головке шатуна для недопущения снижения давления в системе смазки. Технический результат — увеличение моторесурса коленчатого вала и вкладышей коренных и шатунных шеек. 2 ил.

Уровень техники. На двигателях внутреннего сгорания смазка коленчатого вала происходит по следующей схеме. Из каналов в блоке цилиндров масло подается сверху через отверстие в верхнем коренном вкладыше и по канавкам на вкладышах по периметру коренной шейки. Далее по каналам в коленчатом валу к шатунной шейке. На некоторых двигателях /ЗМЗ-406/ от шатунной шейки по каналу в шатуне к верхней головке шатуна. На некоторых двигателях иностранного производства масло к коренной шейке подается снизу через отверстие в нижнем вкладыше и по канавке в нижнем вкладыше, а верхний вкладыш без канавки.

В процессе эксплуатации двигателя износ шеек и вкладышей происходит не равномерно. Наибольшему износу подвержены нижний коренной вкладыш и коренная шейка снизу при положении коленчатого вала на середине такта «рабочий ход» и верхний шатунный вкладыш с шатунной шейкой при том же положении коленчатого вала.

Сущность изобретения. Для того чтобы масло не вытекало из щелей между верхним коренным вкладышем и коренной шейкой и между нижним шатунным вкладышем и шатунной шейкой необходимо верхний коренной вкладыш и нижний шатунный вкладыш делать без канавки и без отверстий. Входное отверстие масляного канала 1 фиг.1 в коленчатом валу должно находиться снизу при положении коленчатого вала на середине такта «рабочий ход». В этом случае масло будет проникать в канал, а значит и к шатунной шейке при такте «рабочий ход». Выходное отверстие масляного канала 2 на шатунной шейке должно находиться сверху при положении коленчатого вала на середине такта «рабочий ход». В этом случае масло будет подаваться при наибольших нагрузках шатунной шейки между верхним шатунным вкладышем и верхним боком шатунной шейки. Верхний шатунный вкладыш имеет отверстие для смазки верхней головки шатуна и цилиндра разбрызгиванием, которое происходит в момент совмещения выходного отверстия на шатунной шейке и отверстия на вкладыше. Поэтому, чтобы масло не подавалось к верхней головке шатуна на протяжении всего такта «рабочий ход», канавка на верхнем шатунном вкладыше выполнена в обход отверстия. На фиг.2 использовано следующее обозначение: канавка 1, отверстие 2. В это случае не будет снижаться давление в системе смазки.

Технический результат — увеличение давления в системе смазки и увеличение моторесурса коленчатого вала.

Схема смазки коленчатого вала, в которой масло подается к коренной шейке коленчатого вала снизу через отверстие в нижнем вкладыше с канавкой и через каналы в коленчатом валу к шатунной шейке, при этом верхний вкладыш коренной шейки выполнен без канавки, отличающаяся тем, что входное отверстие масляного канала в коленчатом валу находится снизу коренной шейки при положении коленчатого вала в середине такта «рабочий ход», а выходное отверстие масляного канала расположено сверху на шатунной шейке при том же положении коленчатого вала, причем канавка на верхнем шатунном вкладыше выполнена в обход отверстия для подачи масла к верхней головке шатуна.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *