НАЗНАЧЕНИЕ СМАЗКИ

Тщательно обработанные детали двигателя при рассмотрении под микроскопом имеют шероховатую поверхность с выступами самых причудливых форм. Размеры этих выступов у разных деталей неодинаковы и зависят от способа обработки. Например, при чистовой токарной обработке высота неровностей достигает 0,02 мм, а при шлифовании — 0,005 мм. Эти выступы при поступательном перемещении деталей задевают один за другой и тормозят движение. В точках соприкосновения неровностей возникают очень высокие удельные давления, что, в свою очередь, вызывает сильный их нагрев и сплавление (рис. 1, а). При дальнейшем движении сплавленные точки разрываются, вырывая из тела детали излишний металл. Все это наблюдается при сухом трении, т. е. без смазки (см. рис. 1, а, положение) и ведет к повышению мощности на преодоление трения, выделению теплоты  и  износу трущихся  поверхностей  деталей.

Чтобы уменьшить износ деталей, а также затраты мощности на преодоление трения, между трущимися деталями вводят слой масла 3 (см. рис. 1, а, положение). Масло, заполнив зазоры между деталями, разъединяет их и не позволяет неровностям соприкасаться между собой. При этом вместо сухого возникает жидкостное трение, т. е. трение между слоями масла. Потери мощности при жидкостном трении намного меньше, чем при сухом. Например, в случае сухого трения стальной детали по чугунной при нажатии на стальную деталь с силой в 1000 Н (10 кгс) сила трения равняется 200 Н (20 кгс), откуда коэффициент трения (см. рис. 1, в), т. е. отношение силы трения к нагрузке, равен 0,2. Если же между этими деталями ввести слой масла, то коэффициент  трения   можно  уменьшить  до  0,002...0,004.

Рис. 1. Способы трения:
а — при   поступательном   движении;   б — при   вращательном   движении;   в —
определение    коэффициента    трения;   1 — подшипник;    2 — вал;    3 — масло;
/ — сухое трение;  // — жидкостное трение.

При вращательном движении наблюдается следующее. Когда вал 2 начинает вращаться в подшипнике (см. рис. 1, б, положение), в который подано масло, между валом и подшипником образуется масляный клин, под действием его вал приподнимается над подшипником и между ними появляется слой масла (см. рис. 1, б, положение), т.е. возникает жидкостное трение.

Таким образом, масло, введенное между трущимися поверхностями, снижает затраты мощности на трение, а также износы рабочих поверхностей деталей, охлаждает поверхности трения и уносит с собой продукты истирания. И, наконец, слой масла, находящийся на поверхности поршневых колец и стенках цилиндров и поршней, способствует хорошему уплотнению поршней в цилиндрах  и  защищает детали  двигателя  от  коррозии.

Условия работы масла в двигателях трактора очень тяжелы. Оно соприкасается с разнообразными металлами и их сплавами, имеющими высокую температуру, а слой масла, находящийся между трущимися деталями, испытывает большие удельные давления. Масло все время находится в контакте с кислородом воздуха, парами воды. Оно непрерывно загрязняется механическими примесями   (пыль,   продукты   износа   деталей),   частицами сконденсированных паров воды, коксовыми частицами несгоревшего топлива и масла, частицами топлива, продуктами окисления.

Масла, применяемые для смазки двигателя, изготавливают из нефти и поэтому они носят название минеральных. Для разных двигателей используют различные масла. Масла разделяют на летние, зимние и всесезонные.

СХЕМЫ СМАЗОЧНЫХ СИСТЕМ

В двигателе предусмотрена смазочная система, т. е. целый ряд приборов и устройств, соединенных между собой маслопроводами, обеспечивающими подачу масла ко всем трущимся поверхностям, очистку масла от примесей и охлаждение нагревшегося масла.

В зависимости от способа подвода масла к трущимся поверхностям различают следующие смазочные системы: смазка совместно с подачей топлива, смазка разбрызгиванием и комбинированная.

Смазка совместно с подачей топлива применяется на маломощных двухтактных карбюраторных двигателях, устанавливаемых на тракторах в качестве пусковых. Масло в этом случае смешивают с бензином в пропорции   1:15   (по  объему)   и   заливают   в  топливный   бак.

При работе двигателя частицы масла попадают вместе с топливовоздушнои смесью в кривошипную камеру двигателя, оседают на поверхностях деталей, покрывают их пленкой и тем самым обеспечивают смазку трущихся поверхностей. По мере накопления масла в кривошипной камере оно захватывается потоком топливовоздушнои смеси, поступающей в камеру сгорания, где оно и сгорает, окрашивая, отработавшие газы двигателя в синий цвет. Часть масла периодически спускают из кривошипной   камеры   через   специальную   спускную   пробку.

Смазка разбрыгиванием крайне проста. Масло заливают в поддон картера двигателя, где движущиеся части кривошипно-шатунного механизма (отростки крышек нижних головок шатунов) задевают его и разбрызгивают, создавая масляный туман. Капельки масла оседают на всех поверхностях деталей, смазывают их, затем стекают вниз и вновь разбрызгиваются.

Хотя такая система и проста по устройству, она недостаточно совершенна, потому что масло поступает к  трущимся  поверхностям   в   малом   количестве,   плохо охлаждает трущиеся поверхности и не вымывает продукты истирания. Такая система находит ограниченное применение и используется только в двигателях, работающих небольшой отрезок времени, например в пусковых двигателях мощных тракторных дизелей.

Комбинированная смазка — наиболее совершенная — применяется на всех современных двигателях. Особенность ее заключается в том, что наиболее ответственные детали двигателя обильно смазываются маслом, подаваемым специальным насосом под давлением 0,3...0,4 МПа, а остальные — разбрызгиванием.

Действует комбинированная смазочная система так. Масло заливают через горловину 3 (рис. 2) в поддон / картера двигателя до уровня, определяемого масломерной линейкой 2, откуда его через маслоприемник 23 с сеткой забирает насос 21 и по каналу 14 подает в фильтр 12. В фильтре масло очищается от примесей и поступает в масляный радиатор 16 для охлаждения.

Очищенное и охлажденное в радиаторе масло направляется по каналам к коренным подшипникам 8 коленчатого вала, опорным шейкам 7 распределительного вала и по каналу 6 к осям 5 клапанных коромысел и дальше по сверлению в них — к верхнему концу штанг механизма газораспределения. Кроме того, у некоторых двигателей масло из главной магистрали 20 поступает также в полость 4 топливного насоса для смазки его трущихся деталей. От коренных подшипников 8 масло по каналам, сделанным в коленчатом валу, поступает в полости шатунных шеек. Вследствие центробежных сил, возникающих при вращении коленчатого вала дизеля, масло дополнительно очищается от механических примесей в этих полостях и поступает по радиальным сверлениям к шатунным подшипникам.

Смазав подшипники коленчатого вала, масло вытекает из зазоров между ними и шейками коленчатого вала, подхватывается и разбрызгивается быстро вращающимся коленчатым валом и шатунами, образуя масляный туман. Капельки масла, оседая на поверхностях цилиндров и поршней, кулачков распределительного вала и других деталей, смазывают их, а затем стекают в поддон картера, откуда вновь начинают свое движение по смазочной системе.

На дне картера имеется спускная пробка, снабженная магнитом 22 для улавливания металлических примесей.

Через спускное отверстие, закрываемое этой пробкой, сливают из двигателя отработавшее масло.

Рис. 2. Схема комбинированной смазочной системы:
1 — поддон; 2 — масломерная линейка; 3 — горловина; 4 — полость топливного насоса; 5 — ось; 6, 14 — каналы; 7 — опорная шейка; 8— подшипник; 9 — полость коленчатого вала; 10 — манометр; 11 — предохранительный клапан; 12 — фильтр; 13 — термометр; 15 — клапан-термостат; 16 — радиатор; 17 — датчик давления; 18 — редукционный клапан; 19 — сливной клапан; 20 — главная    магистраль;    21 — насос;    22 — магнит;    23 — маслоприемник.

Таким образом, при комбинированной системе смазки под давлением смазываются подшипники коленчатого и распределительного валов, оси коромысел и верхние концы штанг механизма газораспределения, а у многих двигателей, кроме того, топливные насосы, оси распределения шестерен и сами шестерни, иногда поршневые пальцы и др. Разбрызгиванием смазываются цилиндры, поршни, кулачки распределительного вала, толкатели, нижние концы штанг, клапаны и поршневые пальцы.

Для контроля работоспособности смазочной системы на дизелях устанавливают манометры 10, регистрирующие давление масла в главной магистрали 20, термометры 13, измеряющие температуру масла в смазочной системе, и датчики 17 аварийного падения давления масла.

Кроме перечисленных устройств и приборов, в комбинированнои системе смазки устанавливают ряд автоматически действующих клапанов.

Редукционный клапан 18 расположен на масляном насосе. При повышении давления масла, вытекающего из насоса, больше нормы (0,7...0,8 МПа) клапан перепускает масло в приемную полость насоса или сливает его в поддон дизеля.

Предохранительный клапан при загрязнении фильтра и увеличении при этом давления масла в магистрали свыше 0,3...0,45 МПа направляет масло в  радиатор,  минуя   засорившийся  фильтр.

Сливной клапан 19 поддерживает заданное давление в главной магистрали и при повышении давления больше нормы (0,45 МПа) открывает проход маслу на слив в поддон дизеля.

Клапан-термостат 15 при холодном, а следо:  вательно, более густом масле направляет его в главную магистраль без захода в масляный радиатор. Клапан регулируют на давление 0,06...0,07 МПа.

УСТРОЙСТВО И ДЕЙСТВИЕ ПРИБОРОВ СМАЗОЧНОЙ СИСТЕМЫ

Масляный насос предназначен для подачи масла из поддона картера к трущимся деталям двигателя, а также для прокачки масла через фильтры для очистки и через радиатор для охлаждения.

У большинства тракторных двигателей насос 1 (рис. 3, а) размещается внутри поддона картера и приводится в действие шестеренной передачей 2 от коленчатого вала. Масло поступает в насос через маслоприемник 4 по трубке 3.

Устройство. Насос состоит из корпуса 8 (см. рис. 3, б), в котором имеются ведущая 5 и ведомая 7 шестерни,  находящиеся между собой  в  зацеплении.

У мощных двигателей устанавливают двухсекцион-ные насосы с двумя парами шестерен (см. рис. 3, в). Одна пара подает масло для смазки двигателя, другая прогоняет  масло  через   радиатор  для  охлаждения.

В корпусе 8 (см. рис. 3, б) некоторых насосов установлен редукционный клапан 6.

Действие. При вращении шестерен насоса масло засасывается из поддона картера, заполняет впадины между зубьями шестерен и корпусом насоса и переносится шестернями в нагнетательный канал, откуда и начинает  свое движение  по  магистралям  смазочной  системы.

Рис. 3. Масляный насос:
а — место установки; б — устройство; в — двухсекционный насос; 1 — насос; 2 — шестеренная передача; 3 — трубка; 4 — маслоприемник; 5 — ведущая шестерня;    6 — редукционный    клапан;    7 — ведомая    шестерня;    8 — корпус

Давление, создаваемое насосом, и его подача зависят от вязкости масла, размеров шестерен и частоты их вращения.

Насосы тракторных дизелей имеют подачу от 11 до 60 л/мин. и могут развивать давление до 1,0 МПа.

Масляные фильтры предназначены для очистки масла, залитого в двигатель, от примесей (воды, сажи, топлива, пыли, частиц износа деталей, продуктов окисления и т. д.).

На современных тракторных двигателях для очистки масла используют центробежные маслоочистители, принцип действия которых заключается в следующем. Масло, подлежащее очистке, помещают в емкость — ротор 5 (рис. 4, а, б) и заставляют вращаться этот ротор с частотой свыше 5000 мин^-1. При таком вращении частички механических примесей 10, находящиеся в масле, под действием центробежных сил отбрасываются к вертикальным стенкам ротора и оседают на них, откуда по мере   накопления   их   удаляют   деревянной   лопаточкой.

Рис. 4.  Полнопоточный  центробежный  маслоочиститель с наружным
гидроприводом:
а — устройство; б — принцип действия; 1, 8 — каналы; 2 — корпус; 3 — форсунка; 4 — колпак; 5 — ротор; 6 — ось; 7 — трубка; 9 — предохранительный клапан;  10—механические примеси.

По данным наблюдений, например, в четырехцилиндровых дизелях с воздушным охлаждением в летнее время при высокой температуре окружающего воздуха оседает около 1,3...1,7 г/ч отложений, при обычной температуре — 0,8...1,0 г/ч и в зимнее время — 0,6...0,7 г/ч, а в двухцилиндровых двигателях такого типа — соответственно вдвое меньше.

Роторы   фильтров,   устанавливаемые   на   тракторных двигателях, делают разных размеров. Иногда ставят дваьтротора, работающих параллельно.

Центробежные фильтры различаются по способу привода роторов — с наружным или внутренним гидроприводом; по способу включения в смазочную систему — на полнопоточные и неполнопоточные; по количеству роторов — на одно-   двух- и многороторные.

Условное обозначение центробежных маслоочистителей состоит из цифр и букв. Первая цифра обозначает количество роторов (у однороторных эта цифра отсутствует); цифра, расположенная после букв, — типоразмер. Буквы обозначают: МЦН — маслоочиститель центробежный с наружным приводомротора; МЦВ — то же, с внутренним приводом; П — полнопоточный; Н — непол-нопоточный. Например, марка 2 МЦН-3 П ГОСТ 10556— 78 означает: двухроторная с наружным приводом полно¬поточная 3-го типоразмера.

Полнопоточный центробежный маслоочиститель с наружным гидроприводом, устроен следующим образом. В корпусе 2 (см. рис. 4) на оси 6 свободно посажен полый ротор 5. Снаружи ротор закрыт колпаком 4. Внутри оси ротора вставлена трубка 7 так, чтобы между ней и осью образовался зазор для прохода масла. В нижней части корпуса 2 установлен предохранительный клапан 9.

Масло подается в канал 8 маслоочистителя насосом под давлением 0,6...0,7 МПа, откуда, проходя по пространству между осью б и трубкой 7, оно поступает вовнутрь ротора 5.

Часть масла (примерно 30 %) проходит через отверстия в остове ротора и под давлением выбрасывается в противоположных направлениях через две форсунки 3, создавая реактивный момент, приводящий во вращение ротор 5 с очень большой частотой (5000...7000 мин^-1). Остальное масло поступает вверх, освобождается от примесей, оседающих на стенках ротора при его вращении, и по трубке 7 стекает вниз в корпус фильтра, а оттуда через канал  выходит из него.

В том случае, если масло не сможет пройти через фильтр (вследствие засорения форсунок или другой неисправности), давление в канале 8 повысится, клапан 9 откроет проход маслу в канал, подача масла к трущимся поверхностям не прекратится — аварии не произойдет.

Так как в двигатель подается только очищенное масло, фильтр называется полнопоточным. Недостаток фильтров такого типа — повышенный расход масла на привод ротора, причем это масло не участвует в данный момент в смазке двигателя. Кроме того, струи масла, вытекающие из форсунок 3, распыливаются, насышаются воздухом, окисляются, а в ряде случаев попадают в зазор между колпаком 4 и ротором 5, затормаживая его вращение.

Полнопоточный центробежный маслоочиститель с внутренним гидроприводом лишен большинства недостатков маслоочистителя с наружным приводом, однако его устройство в основном аналогично маслоочистителю с наружным гидроприводом; отличием является лишь устройство, предназначенное для вращения ротора.

Чтобы привести ротор 5 (рис. 5) во вращение, на оси 4 укрепляют насадок 2 с каналами, расположенными по касательной к своей окружности. Кроме того, в верхней части остова 3 ротора также сделаны каналы, расположенные под углом.

В корпусах некоторых фильтров такого типа помещают предохранительный клапан 7, а также сливной 11 и клапан-термостат 8.

Масло, поданное насосом по каналу 10, поднимается по кольцевому каналу и вытекает с большой скоростью через каналы насадка 2, создавая при этом реактивный момент, который заставляет вращаться остов 3 ротора вместе с ротором 5. После этого масло проходит через радиальные каналы в остове ротора и поступает вовнутрь ротора. Перемещаясь по ротору вверх, масло оставляет на его стенках механические примеси и затем через отверстия в верхней части остова с большой скоростью вытекает во внутреннюю проточку остова, создавая дополнительную реактивную силу, вращающую ротор 5.

Очищенное масло поступает в трубку 6 и по каналу 9 выходит из фильтра.

Масляные радиаторы предназначены для поддержания температуры масла, находящегося в смазочной системе, в необходимых пределах. Это особенно важно, когда двигатель работает с большой нагрузкой при высокой температуре окружающего воздуха. На двигателях разных типов устанавливают различные по устройству радиаторы.

Рис. 5. Полнопоточный центробежный маслоочиститель с внутренним
гидроприводом:
1 — корпус; 2 — насадок; 3 — остов ротора; 4 — ось; 5 — ротор; 6 — трубка; 7 — предохранительный клапан; 8 — клапан-термостат; 9, 10 — каналы; 11 —
сливной клапан.

Масляные радиаторы двигателей с воздушным охлаждением представляют собой оребренную алюминиевую трубку  (рис. 6, а), соединенную с маслопроводами 2 и 3, по которым масло протекает от фильтра к двигателю. Трубку устанавливают на пути движения воздуха от вентилятора к ци-линдрам двигателя. Температура масла, проходящего по такой трубке, снижается примерно на 20...22 °С в картере двигателя (при температуре масла перед радиатором 95...110 °С).

Рис. 6. Масляные радиаторы:
а, б — варианты конструкции;1 — алюминиевая трубка; 2,3 — маслопроводы; 4 — верхний бачок; 5 — трубки; 6 — нижний бачок.

Масляные     радиаторы    двигателей жидкостным охлаждением делают из стальных трубок 5 (см. рис. 6, б), жестко соединенных с верхним 4 и нижним 6 бачками. Внутри верхнего бачка сделана одна перегородка, а нижнего бачка — две. Перегородки заставляют масло, поступившее в радиатор, совершать по его трубкам два оборота, что значительно улучшает охлаждение, делая его более интенсивным. Такие радиаторы устанавливают впереди радиатора жидкостного охлаждения двигателя и укрепляют на его стойках.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ СМАЗОЧНОЙ СИСТЕМЫ

Показателями технического состояния смазочной системы являются давление моторного масла в магистрали, его температура и качество. В процессе работы прогретого и исправного дизеля давление и температура масла по показаниям манометра и дистанционного термометра на щитке приборов должны находиться в диапазоне допустимых значений. Указанные показатели зависят от исправности манометра и термометра, сливного и перепускного клапанов, клапана-термостата, от подачи смазочного насоса, состояния его маслоприемника, фильтров очистки масла, а также от износа подшипников коленчатого вала.

Качество моторного масла зависит от его сорта, износа цилиндропоршневои группы, исправности фильтров и своевременной очистки их от отложений, а также от содержания серы в топливе.

При ЕТО очищают от пыли и грязи дизель и проверяют внешним осмотром отсутствие течи масла и при необходимости устраняют подтекания. Проверяют уровень масла в поддоне картера и, если требуется, доливают масло. Допускается дозаправлять дизель трактора маслом в течение смены.

При ТО-1 пускают и прогревают дизель. Проверяют давление масла в главной магистрали при минимально устойчивой, а также при максимальной частоте вращения коленчатого вала холостого хода дизеля.

Проверяют при помощи автостетоскопа и секундомера продолжительность вращения ротора центробежного маслоочистителя после остановки дизеля. Для проверки устанавливают номинальную частоту вращения коленчатого вала, прикладывают к колпаку маслоочистителя автостетоскоп и резко выключают подачу топлива. После остановки коленчатого вала дизеля включают секундомер и слушают шум ротора. В момент прекращения шума ротора выключают секундомер. Шум исправного маслоочистителя (вращение ротора) должен прослушиваться не менее 35 с.

При ТО-2 промывают смазочную систему, очищают центробежный маслоочиститель и заменяют масло в поддоне картера дизеля. Пускают и прогревают дизель и проверяют давление масла в главной магистрали и продолжительность вращения ротора центробежного маслоочистителя.

При ТО-3 очищают фильтры турбокомпрессора. Проверяют показания манометра и дистанционного термометра на соответствие их эталону и при необходимости заменяют.

При сезонном техническом обслуживании (СТО) при переходе к эксплуатации в осенне-зимних условиях отключают радиатор смазочной системы, а при переходе к эксплуатации в весенне-летних условиях включают радиатор смазочной системы.

Во время работы трактора в условиях пустыни и песчаных почв дизель заправляют маслом только закрытым способом. При ТО-1 проверяют качество масла и при необходимости заменяют масло.

При работе трактора в условиях низких температур повышается   вязкость  масла   в   его   составных   частях.

Это приводит к дополнительным потерям мощности за счет ее затрат на перемешивание густого масла. В связи с этим затрачивается больше времени на пуск дизеля и повышается интенсивность изнашивания трущихся поверхностей деталей. Поэтому при эксплуатации трактора в условиях низких температур необходимо применять специальные сорта масел, рекомендуемые предприятием-изготовителем.