Масляная система дизеля

ВВЕДЕНИЕ.

 

   Масло дизеля предназначено:

• для уменьшения сопротивления от трения рабочих поверхностей;
• смывания с деталей продуктов износа и нагара;
• охлаждения деталей или части их, подверженных температурным нагрузкам.

Масляная  система и её оборудование должны:

• подавать масло в достаточном количестве к трущимся частям дизеля;
• поддерживать определённый температурный режим масла;
• обеспечивать необходимую чистоту масла.

Соблюдение  перечисленных требований и к  маслу, и к системе     

повышают  экономичность и надёжность дизеля. Масляная  система тепловозов подразделяется на внутреннюю и внешнюю.

Внутренняя  масляная система сконструирована  с целью  подведения масла в достаточном количестве ко всем трущимся и  теплонапряжённым деталям дизеля.

Внешняя масляная система включает в себя масляные  насосы, охлаждающие устройства, фильтры и соединяющие их  трубопроводы. Перед пуском дизеля, для того чтобы заполнить  его систему маслом и подвести смазку ко всем трущимся частям  до начала работы, включают маслопрокачивающий агрегат,  состоящий  из насоса и электродвигателя.

 

 

 

НАЗНАЧЕНИЕ  МАСЛЯНОЙ СИСТЕМЫ.

 

         Масляная система тепловоза предназначена для непрерывной подачи масла к трущимся деталям дизеля, для поддержания жидкостного трения, отвода тепла и промывки трущихся поверхностей, а также непрерывного фильтрования масла, что бы обеспечить срок его службы.

        Система смазки циркуляционная, комбинированная. Наиболее нагруженные детали дизеля смазываются под давлением, остальные разбрызгиванием. Кроме того, от этой системы смазываются установленные на тепловозе передний редуктор привода вентилятора холодильной камеры, а также подводится масло к серводвигателю автоматического привода гидромуфты. Масло охлаждается в водомасляном теплообменнике водой системы охлаждения масла и наддувочного воздуха.

        Быстрое и возможно полное удаления всех нежелательных примесей – частичек пыли, продуктов металла и продуктов окисления – позволяет резко  снизить абразивный износ деталей дизеля и вспомогательных механизмов тепловоза и значительно замедлить процесс старения масла. В системе применены фильтры грубой и тонкой очистки масла, а также центробежный фильтр. Фильтр грубой очистки включен последовательно в систему  и обеспечивает фильтрацию почти всего подаваемого насосом дизеля масла с тонкостью отсева 0,1 мм. Фильтр тонкой очистки включен параллельно в систему смазки, через него циркулирует до 4% масла с отделением взвешенных в масле частиц размером до 20-30 мкм. Параллельно в системе смазки включен также центробежный фильтр, в котором дополнительно очищается до 4% масла.

        Для гидрореактивного привода ротора центробежного фильтра служит масляный насос с подачей 10 м /ч при давлении 0,8 – 1,04 МПа, установленный на заднем распределительном редукторе тепловоза. Чтобы предотвратить повышенный износ и задиры деталей, а также уменьшить затрачиваемую мощность на трогание, раскрутку коленчатого вала и пуск дизеля, необходимо перед пуском все трудящиеся поверхности обильно смазать. Это обеспечивается установкой в системе шестеренного маслопрокачивающего насоса с подачей 12 м /ч с электроприводом.

        Пуск дизеля без предварительной прокачки маслом исключен благодаря включенной в схему управления тепловозом электроблокировке, не позволяющей пустить дизель до тех пор, пока маслопрокачивающий агрегат не прокачивает его маслом в течение 90 с. Давление масла в различных точках системы контролируется по показаниям манометров, установленных на пультах управления и в дизельном помещении.

         В процессе эксплуатации тепловоза возможны случаи снижения давления масла ниже допустимого или чрезмерного повышения температуры масла из-за неисправностей масляного насоса или автоматики холодильника, разрыв гибких соединений трубопроводов, повышенного зазора во вкладышах коленчатого вала и др. Возможность аварии в этих ситуациях исключена оборудованием системы смазывания реле давления и температуры масла.  

     От недопустимого снижения давления масла дизель защищен двумя реле, установленными на левой стороне его блока. Одно реле снимает нагрузку с генератора, если давление масла в верхнем коллекторе упадёт ниже 0,1-0,11 МПа. При снижении давления масла в верхнем коллекторе ниже 0,05-0,06 МПа второе  реле останавливает дизель. Реле температуры масла снимает нагрузку с генератора по достижение температуры масла 86-87 С. Это реле размещено в одном корпусе с реле температуры воды дизеля и установлено на правой стенке кузова тепловоза. Регулирование давление масло, поступает на смазку вспомогательных механизмов тепловоза, обеспечивается дросселями, перепускными и редукционными клапанами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УСТРОЙСТВО  МАСЛЯНОЙ

СИСТЕМЫ.

 

       В зависимости от назначения систему можно условно разделить на пять взаимосвязанных контуров: главный контур (контур смазки дизеля); контур смазки вспомогательных механизмов тепловоза; контур фильтра тонкой очистки; контур центробежного фильтра и контур маслопрокачивающего агрегата.

Главный контур.

 Масло из картера дизеля нагнетается шестерённым насосам 11 в теплообменник 36. Охлажденное масло поступает в фильтр грубой очистки 7, очищается от примесей и нагнетается в нижний и верхний масляные коллекторы дизеля. Смазав все трущиеся поверхности дизеля, масло сливается обратно в картер. Для контроля работы главного контура установлены приборы на пультах управления в кабинах машиниста обеих секций тепловоза и на щите приборов 26 в дизельном помещении.

         Давление масла после насоса 11 измеряется по манометру 28 и должно находиться в пределах 0.35 – 0.6 МПа при частоте вращения 850 об/мин вала дизеля. Давление масла в конце верхнего масляного коллектора дизеля контролируется по электроманометрам 19  и  20, установленным на пультах управления обеих секций тепловоза, и должно быть не иене 0.2 МПа при частоте вращения 850 об/мин и 0.07 МПа при 400 об/мин вала дизеля.

         Работа фильтра грубой очистки контролируется манометрами 33 и 34, показывающими давление масла до и после фильтра. Разность их показаний 0.1 МПа. Повышенный перепад давлений указывает на засоренность фильтра.

         Температура масла на выходе измеряется по электротермометрам 18, установленным на пультах управления обеих секций тепловоза. Температура масла должна быть 60 – 80 С, максимально допустимая при высоких температурах наружного воздуха – не более 86 С. Для измерения температуры масла после теплообменника установлен капиллярный термометр, показания которого должны находиться в предела 55 - 75 С. Загрязненность фильтров турбокомпрессоров оценивается по показаниям манометров 27. Давление масла после фильтров не менее 0.25 МПа при частоте вращения 850 об/мин.

         На тепловозах 3ТЭ10М на пульте управления каждой крайней секции установлены электротермометры и электроманометры для контроля работы главных контуров всех трех секций, анна пульте средней секций – только собственной масляной системы.

 

Контур смазки вспомогательных 

механизмов тепловоза.

     Часть масла, очищенного в фильтре грубой очистки, через предохранительный клапан 49 поступает к вспомогательным механизмам тепловоза.

         К переднему и заднему распределительным редукторам и угловому редуктору гидропривода масло поступает через редукционные клапаны 29 и 51. Вентили 34 и 50 предназначены для отключения подачи масла к редукторами при разработке их или демонтаже. Из переднего и заднего распределительных редукторов масло откачивается установленными на них откачивающими насосами в картер дизеля.

         Масло к гидромуфте приводе вентилятора холодильной камеры поступает через запорный клапан 61. при отказе в работе запорного клапана гидромуфта заполняется маслом через открытый вентиль 60 и дроссель 62 с диаметром отверстия 5 мм, поддерживающий требуемое давление. От гидропривода масло отводится по общей сливной трубе в картер дизеля.

         К серводвигателю 2 масло поступает от контура центробежного фильтра и отводится в общую сливную трубу. Давление масла в контуре смазки вспомогательных механизмов тепловоза контролируется по манометрам 10, 18, и 30.

 

Контур фильтра  тонкой очистки.

 

         Часть неохлаждённого масла подводится к фильтру тонкой очистки 4 через дроссель 63 проходным отверстием диаметром 10 мм, что позволяет поддерживать давление масла в фильтре в пределах 0,1-0,22 МПа при частоте вращения 850 об/мин вала дизеля. Отфильтрованное масло сливается в картер дизеля.

 

Контур центробежного  фильтра.

 

        Установленные на заднем распределительном редукторе шестерённый насос 9 нагнетает масла из картера дизеля на центробежный фильтр 12. Очищенное масло сливается в картер дизеля. Перепускной клапан 56 поддерживает давления масла на фильтр в пределах 0,8-1,04 МПа, контролирует по манометру 16. Избыточное масло сбрасывается клапаном в трубопровода главного контура.

 

 

Контур маслопрокачивающего  агрегата.

 

Масло забирается из картера дизеля маслопрокачивающий агрегатом 39, проходит фильтрацию в фильтре грубой очистки  и нагнетается на смазку дизеля. Невозвратный клапан 43 отключает контур при работающем масленом насосе дизеля.

         При прокачке дизеля маслом после продолжительной стоянки или разборки системы необходимо открыть краник 7 для выпуска воздуха из системы. После появления масляной струи без пузырьков воздуха краник закрывают. Пробу масла для анализа отбирают через краник 53, установленный на фильтре грубой очистки.

         Заправка масла в картер производится при открытых вентилях 24 или 41 от стационарной установки или через заправочную горловину 37 от заправщика.

         Масла из картера сливается через открытый вентили 25 и 40. После слива масла из картера необходима открыть вентили 4, 25, 40, 47, 52 и 58 для слива масла из узлов и трубопроводов системы. Масло, скапливающееся при работе дизеля в воздухоочистителях, сливается через вентили.

 

 

Клапаны.

Редукционный  клапан.

 

     Давление масла, поступающего на смазку редукторов, понижение при помощи редукционного клапана, который также поддерживает давление на постоянном уровне. Клапан регулируют на постоянное давление масла 0,04-0,07 МПа при частоте вращения 850 об/мин и не менее 0,03 МПа при 400 об/мин вала дизеля при помощи регулировочного винта. Регулировочным винтом через центрирующую шайбу изменяется затяжка пружины, Под действием этой пружины поршень перемещается и через уплотнение и опорную шайбу перемещает клапан, сжимая или отпуская пружину. Такие образом, устанавливается определенная площадь проходного сечения между клапаном и седлом, соответствующего приведенный винт пломбируется пломбой. Для исключения разрегулировки клапана регулировочный винт фиксируется контргайкой. При постоянном давлении устанавливается равновесие между усилием затяжки пружин и усилием от давления масла.

        При повышении давления масла в камере ( а следовательно, и в трубопроводах к редукторам ) опорная шайба поднимается вверх, прогибает уплотнение, сжимая пружину. При этом под действием давления масла и пружины клапан поднимается, уменьшая площадь прохода между его конусом и седлом. Давление масла в камере становится равным первоначальному, т. е. соответственно уменьшается, При понижении давления масла в системе происходит обратное движение деталей и увеличивается площадь прохода между клапаном и седлом.

 

Клапан предохранительный.

 

      Редукторы при остановке дизеля и прокачке системы маслопрокачивающим агрегатом могут переполняться маслом, поэтому в контур смазки вспомогательных механизмов тепловоза включен предохранительный клапан.

         Клапан регулируется на давление 0,07-0,08 МПа. При превышении этого давления клапан поднимается, сжимая пружину, и масло поступает к вспомогательным механизмам тепловоза. При снижении давления масла до значения, равного усилию затяжки пружины, клапан садится на седло, прерывая поступление масла к редукторам.

 

Клапан запорный.

 

      При выключенной гидромуфте гидропривода вентилятора (все жалюзи закрыты) масло продолжает поступать на питание гидромуфты и при разведенных полностью черпачковых трубках, вызывая вращение вентилятора  холодильной камеры с большой остаточной частотой, что приводит к переохлаждению воды и масла дизеля, особенно в холодное время года. Это исключается установкой перед гидромуфтой запорного клапана, автоматически прекращающего поступление масла в гидромуфту при закрытии всех жалюзи. Остаточная частота вращения вентилятора при этом снижается до 70-100 об/мин.Латунное седло запрессовано в корпус запорного клапана. Клапан притерт к седлу и прижат к нему пружиной.

         Полипропиленовый поршень уплотняет шток клапана со стороны масла. Через штуцер в пневмоцилиндр поступает воздух от электропневматического вентиля верхних жалюзи. При открытии верхних жалюзи воздух перемещает поршень вверх, который через клапан и поршень открывает клапан, пропуская масло на питание гидромуфты. При закрытии жалюзи поступление воздуха в пневмоцилиндр прекращается и клапан под действием пружины садится на седло. Поступление масла в гидромуфту прекращается. При закрытом клапане масло на смазывание подшипникового узла гидромуфты поступает через отверстие диаметром 1,5мм, выполненное в клапане.

 

 

Масляный насос.

 

      Для циркуляции смазки под давлением на дизеле установлен шестеренный масляный насос с подачей 120 м/ч при 1510 об/мин и давлении 0,5 МПа. Чугунный корпус насоса имеет два патрубка с фланцами. К одному из них масло подводится из поддизельной рамы, а по другому оно нагнетается в масляную систему. В механически обработанную внутреннюю полость корпуса вставлены две косозубые шестерни 14 и 20, изготовленные из стали 38ХС. Шпильками через уплотнительные лакотканевые прокладки к корпусу притянуты две подшипниковые планки 8 и 13, изготовленные из антифрикционного чугуна АСЧ41. Для лучшей приработки планки фосфатируют.

         В планки вставлены четыре роликоподшипника, 18 являющиеся опорами косозубых шестерен. Соосность гнезд подшипников и поверхности корпуса обеспечивается сборкой в специальном приспособлении с последующей фиксацией четырьмя коническими штифтами (по два на каждую планку). Штифты и наружные кольца роликоподшипников удерживаются от выпадения с левой стороны планкой, с правой – крышкой 15. Суммарный торцовый зазор между подшипниковой планкой 2 и шестернями 0,151-0,258 мм, а суммарный боковой зазор между зубьями косозубых шестерен, прижатых к одному торцу насоса, -0,25-0,6 мм.

         На шлицы левого хвостовика ведущей шестерни 14 насажен зубчатый поводок 16, закрепленный гайкой со штифтом. На правый хвостовик надеты шайба  и шариковый подшипник,  который через шайбу закреплен корончатой гайкой со шплинтом. Подшипник,  упирающийся наружным кольцом в поршень,  воспринимает осевую силу, возникающую при работе насоса. При этом поршень от перемещения удерживается давлением масла поступающего по каналам из нагнетательной полости насоса Н.

         От проворота поршень удерживается штифтом. Одним концом он запрессован в поршень, а другим вставлен в отверстие крышки 15. Крышка фиксирована двумя диагонально расположенными коническими штифтами. Нижние подшипники ведомой шестерни имеют одинаковое крепление, состоящее из шайбы 3, притянутой к подшипнику двумя болтами. Болты от проворачивания удерживаются стопорной шайбой. Масло, поступающее на смазывание подшипников и проникшее по зазору поршня  из полости крышки уходит по каналу В в картер дизеля.

         На корпусе установлен предохранительный клапан. Его корпус 8 расположен внутри отсека управления. Клапан 11 двумя пружинами 7 прижат к притертому с ним седлу. Регулировка нажатия пружин производится нажимной гайкой 9, застопоренной после регулировки шплинтом. Клапан регулируется на давление 0,55 МПа. При превышении давления поршень перемещается влево, пропуская масло из нагнетательной полости насоса в картер дизеля. Масляный насос установлен на опорной плите насосов, на уплотнительной прокладке 12.

 

         Масляный насос центробежного фильтра.

 

Насос центробежного  фильтра слижет для подачи необходимого количества масла в центробежный фильтр. Подача этого насоса выбрана такой, чтобы на режиме минимальной частоты вращения коленчатого вала дизеля давление масла на входе в центробежный фильтр было не менее 0,8 МПа, что обеспечивает вращение ротора фильтра с требуемой частотой вращения.

         Привод этого насоса осуществляется от заднего распределительного редуктор. Масляный насос центробежного фильтра имеет шестерни, вращающиеся в бронзовых подшипниках скольжения. Внутри подшипников запрессованы соответственно в корпус и крышку.

 

 

 

Фильтр грубой очистки масла.

 

          Фильтр слижет для очистки масла, поступающего в дизель, от механических примесей. Фильтр состоит из стального сварного корпуса, разделённого горизонтальной перегородкой на полости неочищенного  и очищенного  масел. В корпусе установлено десять фильтрующих секций пластинчато-щелевого фильтра. К корпусу 1 фильтрующей секции  прикреплен набор фильтрующих пластин рабочих 9 и промежуточных 8, поочерёдно на центральный стержень 2 так, что «лапки» промежуточных пластин совпадают со спицами рабочих пластин. Между рабочими пластинами образуются щели высотой 0,15 мм, равной толщине промежуточных пластин. В корпус 1 секции ввернуты четыре стойки 7, к которым прикреплён нижний фланец. Одна из четырех стоек имеет квадратное сечение и несет на себе ножи 12 (толщенной 0,1 мм) таким образом, что они своими концами входят в щели между рабочими пластинами, образуя гребенку для очистки фильтрующих элементов.

         Масло из полости  неочищенного масла поступает к фильтрующим секциям. Проходя через щели между рабочими пластинами, оно очищается от примесей, превышающих размер щели. Очищенное масло через колодцы, образованные вырезами между спицами рабочих пластин и вырезы  в корпусе секции, поступает в полость очищенного масла, откуда через выходной фланец идет в двигатель.

         Щели фильтрующих секций очищают проворотом центрального стержня рукояткой, При этом вместе со стержнем поворачивается весь набор фильтрующих пластин (рабочих и промежуточных), а неподвижные ножи 12 очищают щели от грязи.

 

Фильтр тонкой очистки масла.

 

         В корпусе 6 на семи полых стержнях 2 установлено 28 бумажных секций тонкой очистки1 (по четыре секции на каждом стержне); каждая секция состоит из фенопластиковой трубки, на которую навита фильтровальная бумага с проставкой из картона. Секции закрепляются на стержнях гайками. Внутренняя полость каждого стержня соединяется с нижней полостью.

         Неочищенное масла из полости через бумажные фильтрующие элементы и отверстия в стержнях попадает во внутреннюю полость стержня и затем в полость чистого масла фильтра, откуда через выходной фланец сбрасывается в картер дизеля. Клапан служит для перепуска масла из полости в полость при увеличении перепада давления выше допустимого 0,2 МПа из-за загрязнения бумажных пакетов.

 

 

Центробежный  фильтр.

 

         Стальной сварной корпус центробежного фильтра имеет трубу со штуцером для подвода масла высокого давления и резьбовое отверстие, в которое ввертывается ось 5. Ротор состоит из алюминиевого корпуса, крышки ротора 6 и двух стальных труб 16. В корпусе и крышке запрессованы бронзовые втулки 2 и 9, являющиеся подшипниками ротора. Ось ротора 5 в нижней части со стороны резьбы имеет канал и окно, через которые неочищенное масло подводится в ротор. Крышка фильтра в верхней части имеет смотровое окно с крышкой 14 для наблюдения за работой ротора.

        Шестеренный масляный насос с приводом от заднего распределительного редуктора подает масло под давлением 0,8-1,2 МПа к тубе со штуцером 18, затем через отверстие в оси 13 и окно оно поступает во внутреннюю полость ротора, заполняя его, и далее по трубам 10 подводится к сопловым наконечникам 17 и выбрасывается из них двумя противоположно направленными струями в корпус фильтра.

         Реактивные силы, появляющиеся благодаря истечению масла с большой скоростью из сопловых отверстий, создают момент, который вращает ротор на оси. Масло очищается в роторе благодаря центробежным силам, развивающимся при вращении ротора, заполненного маслом. Загрязнения в масле, имеющие большую плотность, чем масло, отбрасываются к стенкам ротора и откладываются на них в виде густой массы. Очищенное масло отбирается от мест, близких к оси ротора, и вытекает через сопловые отверстия и сливную трубу в картер дизеля. Диаметр нижнего подшипника выполнен больше верхнего, благодаря этому появляется усилие, направленное вверх, и при давлении масла 0,5 МПа оно превосходит массу ротора и заставляет его всплыть и прижаться к бронзовой втулке в крышке фильтра. Частота вращения ротора 5000-6000 об/мин.

 

 

Маслопрокачивающий  агрегат.

 

      Агрегат обеспечивает прокачку дизеля маслом перед пуском, что способствует значительному уменьшению износа и предупреждению задира трущихся деталей. Предпусковая прокачка в определенной степени уменьшает затраты мощности, необходимой для прокрутки дизеля при его пуске. Масленый шестеренный насос и электродвигатель соединены зубчатой муфтой и установлены на общей плите 16. Масляный насос для этого агрегата применяется в том же конструктивном исполнении, что и для центробежного фильтра. Электродвигатель 2 постоянного тока, частота вращения 2200 об/мин, тип П41. Масло насосом забирается из картера дизеля, подается в фильтр грубой очистки масла и далее через масляные коллекторы дизеля идет к подшипникам коленчатого вала и к другим узлам трения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Устранение  неисправностей.

 

Характерными  неисправностями масляных насосов  являются: уменьшение подачи; падение  давления в нагнетательной полости; трещины и износ корпусов, подшипниковых планок, крышек, втулок; разрушение подшипников. Падение давления и подачи насоса является следствием увеличенного бокового зазора между зубьями шестерён и торцевого зазора между шестернями и корпусными деталями.

При проведении ТО-3, ТР-1 и ТР-2 прослушивают насосы при работающем дизеле, (посторонний шум свидетельствует о ненормальной работе); осматривают доступные части насосов и их привод; убеждаются в надёжности крепления частей насоса и деталей привода. Убеждаются в отсутствии утечек масла у маслопрокачивающего насоса, надёжности крепления и исправности соединительной муфты. В случае снятия насоса для проверки на стенде и установки его на место, проверяют соосность валов насоса и электродвигателя.

При проведении ТР-3 и всех видов КР масляные насосы снимают, разбирают, ремонтируют и испытывают на стендах на производительность и давление в нагнетательной полости при различной частоте вращения.

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

 

 

Давление  в системе смазки можно контролировать по манометру на пульте управления. Кроме того, в системе устанавливаются  реле, контролирующие давление масла и при снижении его ниже определенного уровня. Реле прекращают процесс пуска дизеля, снимают нагрузку или останавливают дизель. Причины падения давления могут быть разными: разжижение масла топливом или вследствие высокой температуры; утечки по зазорам в подшипниках и неплотным соединениям; повышенная загрязненность фильтров; низкая подч масляных насосов и т.п. При низких давлениях в масляной системе на ТО и ТР необходимо выяснить причины и устранить их.