Система смазки двигателя А-41

Содержание

Введение

Данная работа посвящена рассмотрению системы смазки двигателя А-41.

Старая истина, гласящая «не подмажешь — не поедешь», в полной мере распространяется и на дизеля. От состояния систем смазки, а также правильного выбора моторного масла зависят не только надежность и долговечность двигателя, но и пусковые качества, его топливная экономичность, а также токсичность выхлопа.

Главная задача системы смазки — создать для уменьшения износа и облегчения движения между трущимися поверхностями масляный слой. Образующее его масло кроме своей главной задачи удаляет из трущейся пары посторонние частицы и продукты износа, предотвращает коррозию деталей, охлаждает трущиеся поверхности, а в некоторых двигателях используется в качестве теплоносителя и охлаждает днище поршня.

В большинстве двигателей грузовых автомобилей масло в основные узлы кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов подается под давлением. Часть поверхностей трения смазывается разбрызгиванием. Основная часть масла проходит через подшипники коленчатого вала (до 80% в новых двигателях и до 96% — в изношенных). Чаще всего используется параллельный подвод масла к подшипникам коленчатого вала.

Цель работы: рассмотреть систему смазки двигателя А-41.

В соответствие с данной целью были поставлены следующие задачи:

1. рассмотреть общую схему смазочной системы двигателя;

2. рассмотреть устройство составных  частей системы смазки;

3. рассмотреть возможные неисправности смазочной системы.

1 История создания дизельного двигателя

Характеристики дизельного топлива

Двигатель внутреннего сгорания был изобретён в 1860 году французским механиком Э. Ленуаром. Своё название он получил из-за того, что топливо в нём сжигалось не снаружи, а внутри цилиндра двигателя. Аппарат Ленуара имел несовершенную конструкцию, низкий КПД (около 3%) и через несколько лет был вытеснен более совершенными двигателями.

Наибольшее распространение среди них получил четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания, сконструированный в 1878 году немецким изобретателем Николаусом Оттом.

Двигатели Ленуара и Отто работали на смеси воздуха со светильным газом. Бензиновый двигатель внутреннего сгорания был создан в 1885 году немецким изобретателем Готлибом Даймлером. Примерно в то же время бензиновый двигатель был разработан и О.С.Костовичем в России. Горючая смесь (смесь бензина с воздухом) приготовлялась в этом двигателе с помощью специального устройства, называемого карбюратором.

В 1897 году немецкий инженер Рудольф Дизель сконструировал двигатель внутреннего сгорания, в котором сжималась не горючая смесь, а воздух. В процессе этого сжатия температура воздуха поднималась на столько, что при попадании в него топлива оно самовозгоралось. Специального устройства для воспламенения топлива в этом двигателе уже не требовалось; не нужен был и карбюратор. Новые двигатели стали называть дизелями.

Двигатели Дизеля являются наиболее экономичными тепловыми двигателями: они работают на дешёвых видах топлива и имеют КПД 31-44% (в то время как КПД карбюраторных двигателей составляет обычно 25-30%). В настоящее время дизельные двигатели работают на дизельном топливе. Его характеризуют высокая теплотворная способность, хорошая распыляемость, испаряемость в горячем воздухе и воспламеняемость, оно должно быть химически стабильным при хранении, не вызывать коррозии металлов, не содержать механических примесей и воды. В зависимости от условий работы, применяют дизельное топливо следующих марок: Л (летнее)- при температуре окружающего воздуха 00 С и выше, З (зимнее)- при температуре окружающего воздуха минус 200 С и выше ( температура застывания топлива не выше минус 350 С ) и более морозостойкое топливо, применяемое при температуре минус 300 С и выше (температура застывания топлива не выше минус 450 С ), А (арктическое)- при температуре окружающего воздуха минус 500 С и выше.

Присутствие серы в топливе уменьшает период задержки его самовоспламенения в цилиндре, что благоприятно сказывается на работе двигателя. Двигатель работает мягче, то есть с меньшими ударными нагрузками. Однако сера повышает образование нагара и способствует быстрому износу деталей поршневой группы. По содержанию серы дизельное топливо подразделяют на два вида: доля серы не более 0,2%; доля серы не более 0,5%.

В условное обозначение топлива марки Л - входят доля серы и температура вспышки, топлива марки З - доля серы и температура застывания, топлива марки А - доля серы. Например, дизельное топливо Л-0,2-40 (ГОСТ 305-82) означает: летнее топливо с долей серы до 0,2% и температурой вспышки 400 С; дизельное топливо З-0,2 минус 350 С (ГОСТ 305-82) означает: зимнее топливо с долей серы до 0,2% и температурой застывания минус 350 С; дизельное топливо А-0,4 (ГОСТ 305-82) означает: арктическое топливо с долей серы 0,4%.

Топливо определенных сортов необходимо применять соответственно сезону года. Повышенная вязкость топлива ухудшает его текучесть и распыл, а низкая – смазывающую способность.

Вязкость зимних сортов топлива меньше летних. При применении летнего сорта топлива зимой резко увеличивается его вязкость и оно начинает кристаллизоваться (застывает).

Применение арктических и зимних сортов топлива в летних условиях экономически нецелесообразно. На отдельных типах дизельных двигателей в силу особенности конструкции, например высокооборотности, наддува, для которых предусматривается только малосернистое дизельное топливо, не разрешается применять сернистые сорта топлива. При отсутствии в зимнее время дизельного топлива требуемой марки допускается применение летних сортов с добавлением 25% (по массе) керосина при температуре до –200 С и 50% - при температуре от –200 до –350 С.

2 Система  смазки двигателя А-41

2.1  Типы смазочных систем

Смазочная система двигателя — это совокупность устройств (механизмов и приборов), соединенных между собой маслопроводами и обеспечивающих очистку и подведение смазочного материала к поверхностям трения сопряженных деталей в необходимом количестве при определенной температуре и под определенным давлением.

В современных двигателях внутреннего сгорания смазка к трущимся поверхностям деталей может подводиться под давлением с непрерывной подачей; под давлением с периодической (пульсирующей) подачей и разбрызгиванием.

В зависимости от способа подвода смазки к трущимся поверхностям деталей смазочные системы подразделяются на три группы: разбрызгиванием, под давлением и комбинированные.

При системе первого типа смазка (моторное масло), залитая в картер двигателя, захватывается и разбрызгивается движущимися деталями (шатунами, коленчатым валом), создавая масляный туман. Капельки масла оседают на поверхности деталей, смазывают их, а затем опять стекают в картер. Обычно смазочная система разбрызгиванием применяется на маломощных пусковых двигателях (П-23 и др.).

При смазывании под давлением масло постоянно подается к трущимся поверхностям деталей специальным насосом.

При комбинированной смазочной системе двигателя часть деталей смазывается под давлением, а часть — разбрызгиванием. Такой тип смазочной системы позволяет обеспечить различную интенсивность смазывания трущихся поверхностей в зависимости от условий работы.

В кривошипно-шатунном механизме, воспринимающем большие нагрузки, наблюдаются наибольшие потери на трение. В особенно тяжелых условиях работают коренные и шатунные шейки и подшипники коленчатого вала, оси шестерен, опорные шейки распределительного вала. К этим поверхностям смазка поступает под давлением непрерывным потоком.

Клапанный механизм, упорные фланцы распределительного вала и некоторые другие детали двигателя работают в менее напряженных условиях. К этим деталям масло подается под давлением пульсирующим потоком (через строго определенные промежутки времени). Кроме того, избыточная подача масла, например клапанному механизму, может привести к повышенному расходу его в результате просачивания в цилиндр по зазору между стержнем клапана и направляющей втулкой на такте впуска.

Для поршней, цилиндров, кулачков распределительного вала, клапанов, шестерен привода газораспределительного механизма и других деталей двигателя нужно менее интенсивное смазывание, поэтому масло к этим деталям поступает разбрызгиванием. Излишнее смазывание зеркала цилиндра, а значит, и поршня приведет неизбежно к поступлению масла в камеру сгорания, что может вызвать образование нагара в канавках (закоксовывание поршневых колец), лакообразование на днище поршня, а также повышенный расход масла.

2.2  Масла

Во время работы двигателя его подвижные детали скользят по неподвижным. Трущиеся поверхности деталей двигателей, несмотря на хорошую обработку, имеют шероховатости. Для уменьшения сопротивления трения и одновременного охлаждения деталей между их трущимися поверхностями используют масла.

Смазочная система двигателей необходима для непрерывной подачи масла к трущимся поверхностям деталей и отвода от них теплоты.

У масел должны быть оптимальная вязкость, хорошая смазывающая способность, высокие антикоррозионные свойства и стабильность. Для улучшения эксплуатационных свойств в них добавляют специальные присадки.

Моторные масла делят на шесть групп: А, Б, В, Г, Д и Е. Для двигателей сельскохозяйственных тракторов применяют масла групп В, Г и Д.

Масла группы В предназначены для среднефорсированных дизелей, Г — для высокофорсированных, Д — для дизелей с наддувом. Марки масел М-8В1 и М-10Г2 расшифровывают следующим образом: М — моторное; 8 и 10 — кинематическая вязкость, мм2/с, при 100 0С; В и Г — принадлежность к группе масла; 1— для карбюраторных двигателей; 2 — для дизелей.

Летом обычно применяют моторное масло с кинематической вязкостью 10 мм2/с, а зимой — 8 мм2/с. Для тракторных двигателей можно использовать круглый год всесезонное моторное масло М-63/10Г2.

Масла зарубежного производства и некоторые новейшие отечественные классифицируются по системам SAE J-300 и АСЕА (Ассоциация европейских производителей автомобилей). У летних масел SAE 20, 30, 40, 50, 60 кинематическая вязкость при 1000С изменяется соответственно от 5,6 до 21,9 м2/с. В обозначении зимних масел добавляется буква W: SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W. Их кинематическая вязкость при 100°С находится соответственно в пределах от 3,8 до 9,3 мм2/с.

Температурная зона применяемости каждой из этих марок определяется минимальной температурой проворачиваемости двигателя стартером (от −30°С для 0W до −5°С для 25W).

Широкое распространение получили всесезонные масла, имеющие более пологую вязкостную характеристику в зависимости от температуры масла. Низкая вязкость при отрицательной температуре обеспечивает зимний пуск двигателя. При высокой температуре необходимая вязкость поддерживается загущающими присадками. Для этих масел к обозначениям аналогичным для зимних масел добавляются цифры справа (от 20 до 50), характеризующие «горячую вязкость».

Применимость импортных масел для тех или иных двигателей обозначается по классификации API (Американский институт нефти) или АСЕА, а зачастую и по обеим. По API для дизельных двигателей применяют масла категории С, для бензиновых — - категории S. Вторая буква характеризует уровень эксплуатационных свойств и их назначение: Е — дизели грузовых автомобилей с невысокой литровой мощностью, F — дизели легковых автомобилей и грузовых автомобилей выпуска до 1994 года и бензиновые двигатели, G — современные дизели с высокой литровой мощностью и бензиновые двигатели выпуска до 1993 года, Н — бензиновые двигатели выпуска до 1996 года и J — современные бензиновые двигатели. Масла с цифрой 2 предназначены для двухтактных двигателей. Универсальные масла (для дизелей и бензиновых двигателей) имеют двойное обозначение (например, API SG/CD).

При классификации по АСЕА первая буква обозначает тип двигателя: А — бензиновые, В — дизели легковых автомобилей и Е — дизели грузовиков. Следующая далее цифра характеризует моющие, противозадирные способности и вязкостные свойства. Наиболее высокие качества имеют масла категории 3. Например, категория Е3—96, кроме противоизносных свойств и предотвращения образования нагара на поршне обеспечивает сохранение вязкостных характеристик при высокой температуре и способность диспергировать сажу. Этими основными сведениями о маслах мы и ограничимся, поскольку при существующем обилии марок выбор масла — скорее искусство, чем наука. И единственный бесспорный совет — опираться на здравый смысл.

Хорошие моторные масла производят Mobil, Shell, Esso, Liqui Moly. Качественное промывочное масло есть у Лукойла, Castrol.

Масло должно строго соответствовать марке двигателя и сезону. Слишком вязкое масло плохо проходит в зазоры между трущимися деталями, а недостаточно вязкое не держится в зазоре. В обоих случаях увеличивается износ трущихся поверхностей деталей и снижается мощность двигателя. Летом применяют более вязкое масло, чем зимой.

Надежность работы двигателей во многом зависит от чистоты моторного масла. Оно не должно содержать механических примесей и воды, которые попадают в него при транспортировании, приеме, выдаче и хранении.

2.3  Схема смазочной системы двигателя

В большинстве двигателей используют комбинированную смазочную систему. К наиболее нагруженным деталям масло подается под давлением, а к остальным — разбрызгиванием и самотеком.

Под давлением смазываются коренные и шатунные подшипники коленчатого вала, некоторые детали клапанного механизма, втулки распределительных шестерен.

В смазочную систему двигателя входят: поддон 1 (см. приложение А) картера, масляный насос 2, фильтр 6, радиатор 8, каналы и трубопроводы, манометр 11, маслозаливная горловина 16. Уровень масла контролируют масломерным щупом 4 при неработающем двигателе.

Путь циркуляции масла под давлением в смазочной системе у большинства автотракторных двигателей одинаков. При работе двигателя масло из поддона картера засасывается шестеренным насосом и подается под давлением к фильтру. Очищенное масло охлаждается в масляном радиаторе и поступает в главный масляный канал 13 (магистраль). Далее оно проходит по каналам в блоке к коренным подшипникам коленчатого вала и шейкам распределительного вала.

По наклонным каналам коленчатого вала масло попадает в полость 14 шатунных шеек, где дополнительно очищается, и, выходя на поверхность шеек, смазывает шатунные подшипники.

Из магистрали оно поступает к пальцу промежуточной шестерни 5.

По каналу в одной из шеек распределительного вала масло пульсирующим потоком подается в вертикальный канал блока и по каналам в головке и наружной трубке — в пустотелую ось 12 коромысел. Через отверстия в валике коромысел масло поступает к их втулкам и, стекая по штангам, смазывает толкатели и кулачки распределительного вала.

Стенки цилиндров и поршней, поршневые пальцы, распределительные шестерни смазываются разбрызгиванием. Масло, вытекающее из подшипников коленчатого вала и стекающее с клапанного механизма, разбрызгивается быстровращающимися

коленчатым валом на мелкие капли, образуя масляный туман. Капельки масла, оседая на поверхности цилиндров, поршней, кулачков распределительного вала, смазывают их и стекают в поддон картера, откуда масло вновь начинает свой путь.

Поршневой палец смазывается капельками масла, которые попадают в отверстия верхней головки шатуна. В двигателях, имеющих канал в стержне шатуна, поршневой палец смазывается под давлением.

Работу смазочной системы контролируют по манометру 11, показывающему давление в главной магистрали. На некоторых двигателях, кроме того, устанавливают термометр для измерения температуры в смазочной системе и сигнализатор аварийного падения давления масла.

2.4  Смазочная система двигателя  А-41

От основной секции 12 (рис. 1) насоса масло поступает в двойной фильтр 9 с параллельно работающими секциями. Часть очищенного масла сливается

Рис. 1. Схема смазочной системы рядного дизеля А-41:

1 — сапун; 2 — коромысло; 3 — штанга; 4 — пустотелый болт; 5 — качающийся  толкатель; 6 — секции масляного фильтра; 7 — манометр; 8 — термометр; 9 —

масляный фильтр; 10 — масляный радиатор; 11 — сливной клапан; 12 — основная секция масляного насоса; 13 — поддон; 14 — пробка; 15 — радиаторная секция масляного насоса; 16— масломерный щуп; 17— кран-переключатель;

18 — масляная магистраль; 19 —  маслозаливная горловина; 20 — канал  в шатуне

в поддон картера, остальное нагнетается в магистраль 18 и далее по каналам — к трущимся деталям двигателя, как было описано ранее. К клапанному механизму масло подается через пустотелый болт 4, качающийся толкатель 5 и полость штанги 3.

Радиаторная секция 15 масляного насоса нагнетает масло в радиатор 10. Пройдя через него, охлажденное масло сливается в поддон картера. В зимнее время, повернув кран-переключатель 77 на 180°, поток неохлажденного масла направляется в поддон картера, минуя масляный радиатор.

Масло заливают в картер двигателя через маслозаливную горловину 19 до уровня верхней риски масломерного щуп;, 16. Если уровень масла на неработающем двигателе будет ниже нижней риски, то двигатель нельзя пускать. Излишки масла сливаются из картера двигателя через отверстие в поддоне, закрытое пробкой 14. Для сообщения картера двигателя с атмосферой служит сапун 1.

2.5  Устройство составных частей  системы смазки

Масляный насос. Шестеренный масляный насос создает циркуляцию масла в смазочной системе двигателя. Он установлен обычно на блок-картере или крышке коренного подшипника коленчатого вала.

Насосы смазочной системы выполняют двух- и односекционными (рис. 2).

Рис. 2. Масляные насосы дизелей А-41 и СМД-62:

а — двухсекционный; б — односекционный (схема работы); 1 и 4 — ведущие шестерни радиаторной и основной секций; 2 — проставка;

3 — ведущий вал; 5 — ведомая  шестерня основной секции; 6 —  нагнетательный канал; 7 — сетка  маслоприемника; 8 — маслоприем-ник; 9 — редукционный клапан; 10 - регулировочный  винт

Двухсекционный насос имеет две секции: основную и дополнительную. Дополнительная секция у одних двигателей подает масло в радиатор, а у других — в фильтр тонкой очистки масла. В обоих случаях, пройдя радиатор или фильтр, масло сливается в поддон картера. Секции разделены проставкой 2.

Односекционный насос состоит из маслоприемника 8, корпуса, крышки и двух шестерен. В корпусе выполнены два цилиндрических колодца для установки шестерен. Ведущая шестерня 4 насоса крепится шпонкой на валу, которой опирается на втулки, запрессованные в корпусе и крышке насоса. Ведомая шестерня 5, находясь в зацеплении с ведущей, свободно вращается на пальце, запрессованном в корпусе. Вращаясь в разные стороны, шестерни перегоняют зубьями масло от входного канала корпуса к нагнетательному 6.

В корпусе насоса расположен прилив, в расточке которого смонтирован редукционный клапан 9. Последний предохраняет от чрезмерного повышения давления, которое создается масляным насосом при пуске холодного двигателя, т. е. когда масло имеет большую вязкость. С помощью регулировочного винта 10 можно изменить силу давления пружины клапана. Масляный насос получает вращение от коленчатого вала через приводную шестерню.

Масляный радиатор. Такой радиатор используют в летнее время для охлаждения масла. Он представляет собой неразборный узел, состоящий из ряда стальных трубок овального сечения и двух бачков: нижнего и верхнего. Для увеличения поверхности охлаждения на каждой трубке навита спираль из тонкой стальной ленты. У масляных радиаторов некоторых двигателей трубки проходят через охлаждающие пластины. Масляный радиатор установлен впереди водяного радиатора.

На двигателях с воздушным охлаждением масляный радиатор выполнен из единой многократно изогнутой трубки с навитой на нее ленточной спиралью. Масло, двигаясь по трубкам радиатора, обдуваемого снаружи воздухом, охлаждается при полностью открытых жалюзи или шторке на 10...12°С.

Масляные фильтры. Для очистки масла в системе от примесей, которые появляются в результате износа трущихся деталей, попадания пыли, образования нагара и отложения смолистых веществ, служат масляные фильтры. Их делят на фильтры со сменными фильтрующими элементами и фильтры центробежной очистки масла или центрифуги. Фильтры называют полнопоточными, если через них проходит весь поток масла, циркулирующий в системе.

Фильтр со сменным фильтрующим элементом состоит из составного корпуса 2 (рис. 3, а) и бумажного фильтрующего элемента 5.

Под давлением масло просачивается сквозь поры бумажной ленты, оставляя на ее поверхности загрязненные примеси. Пройдя в кольцевую щель между внутренним цилиндром фильтрующего эле

а                                                                б

Рис. 3. Фильтры:

а — со сменным фильтрующим элементом; б — простейшая центрифуга; 1 — перепускной клапан; 2 — корпус; 3 — колпак; 4 — пружина; 5 — фильтрующий элемент; 6 — стержень; 7 — датчик температуры; 8 — пробка сливного отверстия; 9 — жиклер; 10 — механические примеси; 11 — ротор; 12 — ось; 13 — маслозаборная трубка; 14 — маслоподводящий канал

мента и стержнем 6, очищенное масло поступает из фильтра в масляную магистраль для смазывания трущихся деталей.

При загрязнении фильтрующего элемента или охлажденном масле, поступающем под давлением, открывается перепускной клапан 1, и масло направляется в масляную магистраль, минуя фильтр.

Центрифуга состоит из ротора 11 (рис. 3, б) и оси 12, которая нижней частью ввернута в корпус фильтра. Масло очищается следующим образом. Из масляного насоса оно поступает под давлением через продольное и радиальное отверстия оси 12 внутрь ротора. Далее часть масла подходит через трубки к калиброванным отверстиям-жиклерам (форсункам) 9 и вытекает из них с большой скоростью. При отталкивающем действии (реакции) вытекающих струй масла ротор начинает вращаться в обратную сторону. Масло, вытекающее из ротора в корпус фильтра, сливается в картер двигателя.

При быстром вращении ротора тяжелые примеси, содержащиеся в масле, под действием центробежной силы отбрасываются к стенкам ротора и оседают на них в виде смолистого слоя.

При нормальном давлении масла ротор вращается с частотой вращения около 100 с-1 (6000 мин1)-

Рис. 4. Схема работы центрифуги дизеля Д-243:

1 — корпус; 2 — подводящий канал; 3 — маслоотводящая трубка; 4 —  пустотелая ось; 5 — насадок; 6 и 7 — выходные отверстия в остове  и оси; 8 — остов; 9 и

15 - верхняя и нижняя крышки; 10 — колпак; 11 — шайба; 12 — тангенциальное отверстие; 13 — радиальное отверстие в оси ротора; 14 — стакан; 16 — щель в

насадке; 17...19— соответственно сливной, радиаторный, перепускной клапаны

Полнопоточная центрифуга представляет собой корпус 1 (рис. 4) с колпаком, пустотелую ось 4, ввернутую в корпус, и ротор, который свободно помещен на оси. Ротор включает в себя остов 8, верхнюю 9 и нижнюю 15 крышки. В нижней части ротора на пустотелой оси закреплен насадок 5 с выходными тангенциальными отверстиями. В верхней части остова выполнены тангенциальные входные отверстия 12 в маслоотводяшую трубку 3.

При работе двигателя по каналу 2 масло подается под давлением от насоса в кольцевой канал, находящийся между пустотелой осью 4 и трубкой 3. Далее оно попадает через выходные отверстия 7 в неподвижный насадок 5. В нем имеются щели 16, через которые масло выбрасывается в тангенциальном направлении (по касательной) внутрь стакана 14 и ротора. Вытекая с большой скоростью из щели 16, масло движется вращательно и, воздействуя на стенки остова и стакана 14, передает вращение ротору. Очищенное масло направляется через тангенциальные отверстия 12 во внутреннюю проточку верхней части остова, вызывая реактивную силу, и поступает через радиальные отверстия 13 в маслоотводящую трубку 3 и далее в главную масляную магистраль.

Таким образом, ротор центрифуги вращается за счет суммарной энергии двух потоков масла: активного действия струй при поступлении в ротор по щелям 16 и реактивного действия струй при выходе из ротора через отверстия 12.

В корпусе фильтра установлены три клапана: сливной, радиаторный и перепускной. Сливной клапан 17 поддерживает давление в масляной магистрали, а перепускной 19- в роторе. Оба клапана регулируют винтами. Радиаторный клапан служит для перепуска холодного масла в масляные каналы, минуя радиатор.

3 Техническое  обслуживание. Возможные неисправности

Работоспособность смазочной системы зависит от непрерывного подвода чистого масла определенной вязкости к трущимся деталям. Этому способствует безотказная работа масляного насоса, фильтра и масляного радиатора.