Смазывающая система

  В циркуляционной смазочной системе  важной характеристикой, от которой во многом зависит срок службы масла, является кратность циркуляции К_ц, показывающая число рабочих циклов, совершаемых маслом в час. В системе мокрого типа К_ц, = 30, что обусловлено малой их вместимостью. У крейцкопфного дизеля вместимость смазочной системы значительна, что позволяет уменьшить кратность циркуляции (К_ц = 4). При большой кратности циркуляции масло не успевает отстояться в цистерне или картере, быстро загрязняется и стареет.

  Смазочные системы деталей  механизма движения. В тронковых двигателях масло подводится к рамовым подшипникам обычно по сверлению в шейках и щеках коленчатого вала, подходит к кривошипным подшипникам и по сверлению в шатуне идет на смазывание поршневых подшипников. При этом наиболее нагруженные поршневые подшипники получают масло в последнюю очередь.

  В крейцкопфном двигателе Бурмейстер и Вайн типа МС от циркуляционной системы смазки масло распределяется по двум магистралям (рис. 7.5). По одной, пройдя через регулируемый клапан

рис.  7.5.   Смазочная система   подшипников   и   охлаждения   поршней   дизеля БМЗ ДКРН-10 (SMC)

3, масло подается к рамовым 2 и упорному 1 подшипникам. По другой масло поступает на смазывание цепного привода 4, ГТК 5 и через телескопические трубы к крейцкопфным узлам 7. Здесь масло распределяется на охлаждение поршня 6, смазывание ползунов 7, крейцкопфного и шатунного 8 подшипников. Затем масло стекает в поддон 9 и оттуда в циркуляционную систему.

  Во  избежание попадания в циркуляционное масло топлива подшипники распределительного вала 1 и топливных насосов смазываются от отдельной системы (рис. 7.6), куда входят небольшая циркуляционная цистерна 4, насосы 5, охладитель 3 и фильтры тонкой очистки 2.

  В дизеле МАН (рис. 7.7) масло из общей  магистрали 2 поступает на смазывание рамовых подшипников 3, охлаждение параллелей 1, смазывание шестерен привода и подшипников распределительного вала. По сверлениям в шейках и щеках вала масло поступает на смазывание шатунных подшипников 4 и по сверлению а в теле шатуна движется вверх.

  Обычно  в подшипниках применяют гидродинамический  режим смазывания, но в крейцкопфных подшипниках поддержание масляного клина затруднено ввиду наличия больших нагрузок и малой скорости движения подшипника относительно цапфы. Поэтому режим смазывания приближается к гидростатическому, при котором поддерживающий масляный слой создается благодаря высокому давлению,

Рис. 7.8. Схема подвода масла к кройцкопфным подшипникам дизеля МАН KZ 

создаваемому  в масляных канавках под действием  на    грузки, либо с помощью масляных насосов, навешиваемых на крейцкопф. К насосу 2 (рис. 7.8) масло подводится из системы по сверлению е в стержне шатуна (в насосе давление поднимается до 3,5—14 МПа) и через отверстия в цапфах, подается в канавку d нижних в цапфах, подается в канавку d нижних вкладышей крейцкопфного подшипника 3. Маслораспределительные канавки распределяют масло по рабочей поверхности вкладыша. По сверлениям b, с масло подводится к верхним вкладышам 1, затем по сверлениям, а в поперечине поступает на смазывание подошвы ползуна. Таким образом, к нагруженным нижним вкладышам масло поступает под высоким давлением, а к верхним ненагруженным и к ползуну оно идет от общей магистрали циркуляционной смазочной системы.

  Крейцкопфный  насос двигателя МАН (рис. 7.9) — сдвоенный плунжерный, прикреплен к верхней части стержня шатуна 1 и приводится в действие с помощью рычагов вследствие качательного движения шатуна. Каждый насосный элемент состоит из плунжера 6, втулки 5 и крышки 3. В верхней части втулки имеются отверстия, через которые надплунжерное пространство заполняется маслом, на фланец втулки опирается корпус невозвратного клапана 4. Рычаг 2 шарнирно прикреплен к поперечине крейцкопфа, насосный рычаг 7 — к шатуну.

  При качательном движении шатуна рычаг 7 поворачивается вокруг своей оси и заставляет плунжеры насоса совершать возвратно-поступательное движение.

  Масло на охлаждение поршня (рис. 7.10) подводится по двум трубам 3 и 5 с шарнирным соединением. Труба 5 одним концом присоединена к шарниру 6, закрепленному на станине, вторым с помощью шарнира 4 — к трубе 3, которая в свою очередь присоединена к шарниру 2 па поперечине 1 крейцкопфа. Пунктиром показаны траектория шарнира 4 и положение трубы 5 при переходе поршня из среднего положения в HMT.

   Недостатки шарнирной системы: сложность  изготовления; герметичность шарнирных соединений при износе нарушается, что приводит к падению давления масла в системе охлаждения поршней и может вызывать перегрев головок поршней.

   Смазочные системы  турбокомпрессора (ТК). Смазочную систему выбирают в зависимости от типа подшипников турбокомпрессора. При наличии подшипников качения (фирма «Броун-Бовери») масло заливают в картер турбокомпрессора, на подшипники оно подается разбрызгивающими дисками или навешенными на ТК шестерными насосами.

  Для смазывания ТК с подшипниками скольжения применяют две системы: напорно-гравитационную и автономную гравитационную. В напорно-гравитационной системе масло к подшипникам подается непосредственно от насоса циркуляционной смазочной системы двигателя. В случае остановки насоса в течение некоторого времени оно продолжает поступать из предусмотренной для этой цели напорной (гравитационной) цистерны. Недостаток системы состоит в использовании масла, в полной мере не отвечающего повышенным требованиям чистоты и качества.

  В мощных судовых двигателях отдается предпочтение автономной гравитационной системе (рис. 7.11). Масло из сточной цистерны 6 одним из двух автономных насосов 5 нагнетается через фильтр 4 и охладитель 3 в напорную цистерну (с переливной трубой 2), установленную на 5—9 м выше турбокомпрессоров. Из цистерны масло самотеком через фильтры 8 поступает к подшипникам турбокомпрессора, затем стекает в цистерну /. Для наблюдения за потоком масла в трубопроводы врезаны смотровые стекла 7.

7.3. Смазывание цилиндров, поршней и поршневых колец

  Смазывание  цилиндров. Поршни и кольца, скользящие по поверхности цилиндра, должны быть разделены масляной пленкой, обеспечивающей минимальный износ колец, цилиндра и поршня, эффективное уплотнение от прорыва газов, охлаждение и промывание трущихся поверхностей.

   Задача  поршневых колец заключается  в равномерном распределении подведенного в цилиндр масла в соответствии с указанными требованиями, и прежде всего — по высоте втулки цилиндра. При этом, учитывая более высокие температуры и испарение масла с поверхности, а также более интенсивную электрохимическую коррозию в верхней части цилиндра, последняя должна получать масла больше. Если подача масла не регулируется, и оно подводится в избытке (а это характерно для тронковых двигателей со смазыванием разбрызгиванием), то поршневые кольца должны обеспечивать поддержание слоя масла, достаточного для осуществления гидродинамического трения, а избыток масла сбрасывать в картер, одновременно препятствуя его попаданию в камеру сгорания.

Существуют  три способа смазывания цилиндров: 

  смазывание  смесью — масло, в количестве 10—15 % .примешанное к бензину, поступает в цилиндр, большая часть его сгорает, часть же оседает на стенках цилиндра и растаскивается по его поверхности кольцами (в мотоциклетных, лодочных карбюраторных двигателях);

смазывание  разбрызгиванием  — масло, вытекающее из подшипников кривошипно-шатунного механизма, забрасывается на нижнюю часть втулки цилиндра и разносится по втулке вверх поршневыми кольцами при движении поршня вверх, избыток масла сбрасывается в картер маслосъемными кольцами при движении поршня вниз (в тронковых средне- и высокооборотных двигателях); 

  принудительное  смазывание от лубрикаторов — масло поступает на поверхность цилиндров от специальных насосов — лубрикаторов через штуцера, ввернутые в отверстия во втулке и равномерно расположенные по ее окружности на расстоянии не менее 0,36—0,38 мм. По обе стороны от отверстий обычно выфрезерованы маслораспределительные канавки, направленные под углом вниз и предпочтительно соединяющиеся друг с другом, тем самым образуя кольцевую волнообразную канавку, с помощью которой масло распределяется по окружности цилиндра. Края канавок закруглены в целях образования масляного клина при движении мимо них поршневых колец. Вверх и вниз от отверстий масло разносится поршневыми кольцами (в крейцкопфных и некоторых среднеоборотных двигателях, в которых масло подается в цилиндры, как лубрикаторами, так и разбрызгиванием).

  Лубрикатор  — многоплунжерный насос высокого давления — применяют для дозированной подачи масла в цилиндры двигателя под давлением 0,5-0,7 МПа. В корпусе лубрикатора обычно размещается 10-12 плунжерных насосов, каждый из которых подает масло к одной точке для смазывания.

  Дозированную  подачу масла можно осуществлять с помощью золотников, регулирующих количество масла, поступающего к насосному элементу, или путем изменения полезного хода плунжера.

  В корпусе 7 лубрикатора двигателей БМЗ—МАН—Бурмейстер и Вайн (рис. 7.12) размещаются плунжерные пары. Привод плунжеров осуществляется от кулачков 9, сидящих на общем валике 8, который приводится во вращение от вала топливных насосов. Плунжеры 6 засасывают масло из корпуса через нижние шариковые клапаны 5 и нагнетают его через верхние клапаны 3 в прозрачную пластмассовую ротаметрическую трубку 2, имеющую канал с небольшой конусностью, внутри которого находится металлический шарик. Во время нагнетательного хода плунжера давлением масла шарик поднимается. Высота подъема шарика характеризует подачу цилиндрового масла. При попадании воздуха в корпус одного из плунжерных насосов подача масла прекращается, и шарик опускается.

  Подачу  масла дозируют изменением хода плунжера насоса. Обычно ход плунжера составляет 2 мм, но может быть увеличен до 6 мм. Для изменения подачи всех плунжеров поворачивают эксцентричную ось 10 рычагов, через которые кулачки воздействуют на плунжеры. Ход каждого плунжера можно регулировать винтом 1. Установкой эксцентричной оси в определенное положение и с помощью регулировочного винта ограничивают перемещение нижнего конца рычага вправо и тем самым ход плунжера. Масло заливают в лубрикатор через сетчатый фильтр до верхнего уровня смотрового стекла.

Для удаления воздуха из насосных элементов отвертывают винт 4, рукояткой вращают эксцентричную ось рычагов, приводя в действие плунжеры. Прокачивание прекращают после появления сплошной струи масла из воздушных отверстий. Для удаления воздуха из системы отсоединяют трубки у точек смазывания и прокачивают систему.

  В мощных тронковых двигателях Вяртсиля Ваза-32 и 46 ЦПГ смазывают маслом, поступающим по шатуну на охлаждение поршня (рис. 7.13). Из полости, а охлаждения по каналу b масло поступает в равномерно расположенные по окружности сопла, далее оно распределяется по проточенной в тронке поршня канавке с и заполняет зазор между поршнем и втулкой. Остальное масло по каналу d сливается в картер.

  Подобный  метод гарантирует надежное поступление  масла и исключает появление микрозадиров и большие износы, вероятность которых в высоконапряженных двигателях достаточно велика. Обильный подвод масла требует применения колец с большим маслосбрасывающим действием в целях уменьшения его заброса в камеру сгорания и потерь на угар.

  Смазывание  разбрызгиванием  является наиболее простым решением, но по сравнению с принудительным способом оно обладает двумя существенными недостатками: подача масла на втулку цилиндра нерегулируема и, как правило, избыточна; на втулку попадает несвежее масло, проработавшее в циркуляционной системе смазки, частично окислившееся и потерявшее в известной мере нейтрализующее и другие необходимые свойства.

В противоположность отмеченному, принудительное смазывание позволяет строго дозировать подачу масла в цилиндры и подавать свежее масло, наиболее удовлетворяющее по своим характеристикам требованиям смазки цилиндров и нейтрализации в них кислых соединений.

  Подаваемое  в цилиндры масло расходуется  на смазывание рабочих поверхностей цилиндров, поршневых колец, поршней, забрасывается в камеру сгорания и продувочно - выпускные окна (в двухтактных двигателях) либо сбрасывается в картер или в подпоршневые полости. Масло, распределяемое тонкой пленкой по поверхности цилиндра, выполняя функцию разделения трущихся поверхностей, одновременно нагревается, подвергается воздействию горячих, агрессивных продуктов сгорания и воздуха, большим тепловым потокам со стороны поршня. В масле в результате окислительных процессов образуются органические кислоты, оно насыщается сильными неорганическими кислотами, сажей. Большая часть масла, особенно находящаяся на верхней поверхности цилиндра, испаряется. Пары масла диффундируют в воздух и сгорают либо уносятся с выпускными газами в выпускной тракт. Остальная часть масла, ставшая более вязкой и вобравшая в себя продукты старения, частично сбрасывается поршневыми кольцами в картер либо в подпоршневые полости, частично остается на стенках цилиндра и поршней, преобразовываясь в лаки и нагары.