Размещено на http://www.allbest.ru/

Виды трения. Смазочные материалы

Виды трения. Трение, возникающее при относительном перемещении поверхности одного тела по поверхности другого, называют трением движения. Основные причины трения: силы срезания (скалывания) выступов соприкасающихся поверхностей и силы молекулярного взаимодействия этих поверхностей в точках их контакта. В результате этого происходит износ трущихся поверхностей. В зазорах накапливаются продукты износа (сколотые частицы металла), зазоры увеличиваются, затем возникает стук, что приводит к ускорению изнашивания деталей. На преодоление трения затрачивается механическая энергия, которая преобразуется в теплоту, в результате чего детали нагреваются.

В зависимости от характера относительного перемещения деталей трение движения может быть двух видов: скольжения и качения. Если между трущимися поверхностями тел нет смазочного материала, трение называют трением без смазочного материала (сухое трение). При наличии между этими поверхностями любого смазочного материала его называют трением со смазочным материалом. Когда трущиеся поверхности деталей полностью разделены жидким смазочным материалом, смазывание называют жидкостным. Если же смазывание поверхностей частичное, его называют полужидкостным.

Смазочные материалы (масла). Они предназначены для снижения затрат мощности на трение, уменьшения изнашивания деталей, отвода от сопряженных деталей теплоты, выделяющейся при трении, удаления из зазоров продуктов износа.

По теории Н.П. Петрова, при вращении вала (шипа) масло затягивается в зазор между валом и подшипником (рис. 1). В результате этого в зазоре образуется масляный клин. В нем увеличивается давление, под действием которого вал как бы всплывает и лежит на масляной подушке. С ростом относительной скорости перемещения поверхностей (частоты вращения вала) повышается давление в масляном слое. Поэтому вал стремится занять центральное положение в подшипнике и зазор h_min увеличивается. Когда наименьшая толщина слоя масла превысит суммарную высоту неровностей поверхностей вала и подшипника, между поверхностями возникает жидкостное смазывание.

Несущая способность масляного слоя, возможность обеспечения жидкостной смазки возрастают с повышением вязкости масла, увеличением скорости движения трущихся поверхностей и уменьшением нагрузки на эти поверхности, а также величиной давления подаваемого в зазор масла.

При выдавливании масла из зазора между деталями на их поверхности остается тончайший слой масла толщиной в одну или несколько молекул. В этом случае при относительном движении между поверхностями возникает граничная смазка.

При жидкостном смазывании потери энергии на трение и изнашивание деталей наименьшие. Однако многие соединения деталей двигателя, например, стержень клапана - втулка, поршень - цилиндр, имеют переменную скорость, плохие условия подвода масла, большую часть времени работают в условиях граничной смазки. Долговечность деталей подвижного сочленения, работающих при граничной смазке, уменьшается.

Рис. 1. Схема действия смазки

Моторные масла. Все смазочные материалы, применяемые в автомобилях, по консистенции делят на жидкие и пластичные, по назначению - на моторные, трансмиссионные и пластичные.

Требования к маслам: уменьшить трение между сопряженными деталями; удалить из зазора между трущимися поверхностями продукты изнашивания; предохранить эти поверхности от коррозии; создать прочную пленку масла на поверхности; уменьшить образование нагара; обеспечить отвод тепла от деталей.

Свойства масел: липкость - способность создавать прочную пленку на поверхности, вязкость и стабильность ее в широком диапазоне температур, стойкость к окислению, высокой температуре, к образованию пены, малый коэффициент трения, теплоемкость и др.

Маркировка моторных масел: первая буква указывает на его назначение (М - моторное); цифра - кинематическую вязкость масла v в м²/с (сантистоксах, сСт) при 100°С; вторая буква - группу масла, применяемую в зависимости от режима работы двигателя. Чем меньше цифра, тем более жидким будет масло (сравните с водой, у которой v= 1). Зимние сорта масел имеют вязкость меньше, чем летние.

Для моторных масел установлено шесть групп: А, Б, В, Г, Д, Е. Масло группы А рекомендуется для нефорсированных двигателей; Б - для малофорсированных; В - для среднефорсированных и Г - для высокофорсированных двигателей. Масла групп Д и Е используют для специальных двигателей. Например, марка М-8А означает, что масло моторное, группы А, вязкостью 8 сСт.

Все шире применяют синтетические масла. Они имеют более стабильные свойства, больший срок службы, но значительно дороже. Мешать их с маслами нефтяного происхождения нельзя.

Свойства масла во многом зависят от присадок. Присадки - это сложные органические или металлоорганические соединения, которые вводят в масла для улучшения их свойств. По назначению присадки делят на несколько видов.

Вязкостные присадки повышают вязкость масла при высокой температуре и повышают его текучесть в условиях низких температур. Их добавляют к маслам в количестве 0,5…10%. Противоокислительные присадки замедляют процесс образования в масле продуктов окисления, его составляющих.

Противокоррозионные присадки содержат серу и фосфор, которые, взаимодействуя с металлами, создают на поверхности деталей защитные пленки, противодействуя коррозии.

Моющие присадки препятствуют осаждению частиц нагара и продуктов окисления на поверхности деталей и удерживают эти частицы в масле во взвешенном состоянии, облегчая его дальнейшую очистку.

Температурные присадки снижают температуру застывания (загустевания) масла.

Маслянистые присадки позволяют повысить прочность масляной пленки (повысить липкость) на поверхности смазываемых деталей.

Противопенные присадки препятствуют вспениванию масла, которое происходит от попадания в смазочное масло воздуха. В качестве таких присадок применяют силиконы (0,001…0,0001%), которые разрушают пузырьки пены и образуют поверхностные пленки, пропускающие воздух, но ограничивающие разбрызгивание масла.

Многофункциональные присадки представляют комплекс вышеперечисленных присадок и имеют многоцелевое назначение.

Меньше всего присадок в маслах группы А, а в маслах каждой последующей группы больше, чем в маслах предыдущей. Масла групп Б, В и Г вырабатывают двух видов: Б₁, В₁, Г₁ - для карбюраторных двигателей; Б₂, В₂, Г₂ - для дизелей. Универсальные масла, предназначенные для применения как в карбюраторных двигателях, так и в дизелях, обозначают буквой без цифрового индекса. В зимних и всесезонных маслах вязкость указывают двумя цифрами в виде дроби. Например, в обозначениях 4₃/10 или 6₃/8 цифры 4 и 6 в числителе обозначают кинематическую вязкость масла при температуре -18°С, причем 4 соответствует вязкости в диапазоне 1300…2600 сСт. Буква 3 в индексе означает, что масло содержит загущающие присадки и предназначено для использования в зимнее время или в качестве всесезонного. Цифры 10 и 8 соответствуют кинематической вязкости масла (сСт) при температуре 100°С. Для карбюраторных двигателей выпускают масла М-8А, М-8Б₁, М-8В), М-8Г₁, М6₃/10Г₁, М-12Г₁, для дизелей - М-8В₂, М-8Г₂, М-8Г₂К (зимние) и М-10В₂, М-10Г₂, М-10Г₂К (летние). Марки масел М-8Г₂ и М-10Г₂ следует применять для дизелей с наддувом. Для смазывания двигателя необходимо применять масла только тех сортов, которые указаны в инструкции по эксплуатации.

Смазочная система двигателей СМД-60 и ЯМЗ-240Б

Смазывание движущихся поверхностей деталей нужно для уменьшения сил трения между ними и интенсивности изнашивания этих поверхностей. Смазочный материал охлаждает трущиеся поверхности, очищает их от продуктов износа и нагара.

Смазочная система - это совокупность устройств, обеспечивающих подачу смазочного материала (масла) к поверхностям трения, а также возврат его в поддон картера,

В дизелях СМД-60 и ЯМЗ-240Б применена комбинированная смазочная система. Наиболее нагруженные детали смазываются под давлением, остальные - масляным туманом, образующимся при движении деталей во внутренней полости дизелей.

Комбинированная смазочная система включает в себя устройства для очистки и охлаждения масла. Они способствуют уменьшению износа деталей двигателя и расхода масла.

Схема смазочной системы дизеля СМД-60 представлена на рисунке 2. Масло в двигатель заливают через горловину 19, расположенную на левом колпаке головки цилиндров; его уровень проверяют измерительным стержнем 20. Чтобы масло не вспенивалось внутри поддона 1 блок-картера, к его стенке приварен горизонтальный сетчатый козырек. Для слива масла в нижней части поддона имеется отверстие, закрытое пробкой 27.

Рис. 2. Схема смазочной системы дизеля СМД-60: 1 - поддон блок-картера; 2 - маслозаборник; 3 - масляный, насос; 4 - предохранительный клапан основной секции насоса; 5 - сливной клапан; 6 - компрессор; 7 - предохранительный клапан; 8 - главная масляная магистраль; 9 - наклонный канал в блок-картере; 10 - маслоочиститель (центрифуга); 11 - полость в оси коромысел; 12 - канал для подвода масла в головку цилиндров; 13 - трубка подвода масла к турбокомпрессору; 14 - перепускной клапан фильтра турбокомпрессора; 15 - фильтр турбокомпрессора; 16 - подшипник ротора турбокомпрессора; 17 - трубка слива масла из турбокомпрессора; 18 - вертикальный канал в поперечной перегородке блок-картера; 19 - горловина; 20 - измерительный стержень; 21 - запорный клапан; 22, 23 и 33 - маслопроводы; 24 - насос предпусковой прокачки масла; 25 - перепускной клапан насоса предпусковой прокачки масла; 26 - предохранительный клапан радиаторной секции насоса; 27 - пробка; 28 - радиаторная секция насоса; 29 - основная секция насоса; 30 - полость шатунной шейки; 31 и 42 - сверления в шейках распределительного вала; 32 - канал для слива масла из водяного насоса; 34 - сапун; 35 - канал в стержне шатуна; 36 - поперечный канал в коренной шейке; 37 - канал в щеке; 38 - опора шестерни топливного насоса; 39 - автоматическая муфта изменения угла опережения впрыскивания; 40 - штуцер для присоединения к указателю давления; 41 - штуцер с калиброванным отверстием

Из поддона 1 блок-картера через маслозаборник 2 основная секция 29 масляного насоса 3 засасывает масло и нагнетает его в маслоочиститель (центрифугу) 10. Из него часть масла, используемая на вращение ротора, сливается в поддон, а другая часть, очищенная в центрифуге, по каналам в блок-картере идет в главную магистраль 8, расположенную вдоль правого блока цилиндров. Из главной магистрали по каналам 18 масло под давлением поступает к коренным подшипникам коленчатого и подшипникам распределительного валов. По каналам 36 и 37 в коленчатом валу часть масла из канавок вкладышей коренных подшипников попадает в полости 30 шатунных шеек, где дополнительно очищается. Затем оно подается на поверхности этих шеек и далее по каналам 35 в стержнях шатунов поступает к втулкам верхних головок шатунов для смазывания сопряжения втулка - поршневой палец.

Шатунные подшипники первого и четвертого цилиндров дизеля смазываются от первого коренного подшипника, такие же подшипники второго и пятого цилиндров - от второго коренного подшипника, а шатунные подшипники третьего и шестого цилиндров - от четвертого коренного подшипника.

В первой и четвертой шейках распределительного вала сделаны сверления 31 и 42, которые за каждый оборот распределительного вала один раз соединяют канал, подводящий масло к шейкам, с каналом 12 и, следовательно, с полостью 11 в оси коромысел. Это дает возможность по сверлениям в оси, коромысле и регулировочном винте пульсирующим потоком смазывать сопряжения втулка коромысла - ось, регулировочный винт - штанга. Маслом, вытекающим из оси коромысел, смазываются торцы клапанов, их стержни и втулки, а также бойки коромысел. Маслом, стекающим по штангам в поддон блок-картера, смазываются штанги, толкатели, их направляющие в блок-картере и кулачки распределительного вала.

Гильзы цилиндров, поршни, пальцы в бобышках поршней, шестерни газораспределения и привода масляного насоса смазываются масляным туманом.

Часть масла из канала в левой головке цилиндров поступает по маслопроводу 33 в водяной насос для смазывания его шарикоподшипников. Излишки масла сливаются через полости передней крышки в поддон блок-картера. Для смазывания подшипника 16 ротора турбокомпрессора масло поступает из главной магистрали 8 через дополнительный фильтр 15 по трубке 13. Из турбокомпрессора оно сливается по трубке 17 в поддон блок-картера.

К опоре 38 шестерни привода топливного насоса масло поступает по сверлению в задней стенке блок-картера. По каналам в самой опоре масло подается к бронзовой втулке этой шестерни и затем через штуцер 41 с калиброванным отверстием - к автоматической муфте 39.

К воздушному компрессору 6 масло поступает из главной масляной магистрали 8. Под давлением смазываются только шатунные подшипники, а остальные детали - масляным туманом. Из компрессора масло сливается в поддон блок-картера.

Трущиеся поверхности деталей топливного насоса и регулятора смазываются разбрызгиванием масла, залитого в их корпус.

Для того чтобы в главной масляной магистрали температура масла не поднималась выше 80…95°С, в систему включен параллельно основному циркуляционному контуру второй - радиаторный. Путь масла в нем такой: поддон 1 блок-картера - радиаторная секция насоса 28 - маслопровод 22 - масляный радиатор - маслопровод 23 - поддон блок-картера. Через масляный радиатор проходит примерно 20% масла, нагнетаемого насосом 3.

Для подачи достаточного количества масла в предпусковой период в смазочной системе имеется масляный насос 24, приводимый в действие пусковым двигателем. Он засасывает масло из поддона 1 по маслопроводу 23 и нагнетает его через внешнюю трубку и запорный клапан 21 в главную магистраль 8. После 1…2 мин работы пускового двигателя в режиме прогрева давление в смазочной системе устанавливается в пределах 0,05…0,10 МПа. После пуска дизеля насос 24 автоматически отключается от смазочной системы дизеля запорным клапаном 21, ввернутым в блок-картер. Кроме этого клапана, в смазочной системе установлены еще шесть клапанов для поддержания необходимого давления в ней.

Предохранительный клапан 4 основной секции 29 масляного насоса отрегулирован на давление 0,90…0,95 МПа. Он предотвращает повышение давления в системе при увеличении вязкости масла.

Предохранительный клапан 26 радиаторной секции 28 масляного насоса отрегулирован на давление 0,05…0,25 МПа. Назначение его такое - же, как и клапана 4, но для радиаторного циркуляционного контура.

Предохранительный клапан 7 центрифуги 10 открывается при повышении давления на выходе из центрифуги до 0,45…0,57 МПа, и основной поток масла направляется в магистраль 8, минуя центрифугу.

Сливной клапан J перепускает масло в поддон 1 блок-картера, если давление в магистрали 8 выше 0,30…0,35 МПа.

Перепускной клапан 25 насоса 24 предпусковой прокачки масла отрегулирован на давление 0,10…0,14 МПа При повышении давления масло из нагнетающей полости насоса сливается во всасывающую.

Перепускной клапан 14 фильтра 15 при засорении пропускает масло мимо него непосредственно в турбокомпрессор.

При температуре 80…95°С и номинальной частоте вращения коленчатого вала давление масла в главной магистрали 8 должно быть не менее 0,30…0,50 МПа, а при минимальной частоте вращения - не менее 0,10 МПа. Значение давления узнают по указателю давления, установленному на щитке приборов. Он соединен трубкой со штуцером 40. Смазочная система имеет аварийную сигнализацию, предупреждающую о недопустимом падении давления масла; Когда оно в магистрали 8 становится ниже 0,19…0,13 МПа, на щитке приборов загорается контрольная лампочка красным цветом.

Для того чтобы давление в картере не повышалось и газы не выдавливали через уплотнения масло, картер сообщается с атмосферой через сапун 34, установленный на колпаке левой головки цилиндров.

Циркуляция масла в смазочной системе дизеля ЯМЗ-240Б по сравнению с ее циркуляцией в системе дизеля СМД-60 несколько изменена. К шатунным подшипникам масло подводится из маслопровода 11 (рис. 3) через носок коленчатого вала, полость 20, каналы в щеках коленчатого вала, полости 21 и отверстия в шатунных шейках. Из этого же маслопровода 11 часть масла через специальный канал, полость 24 оси толкателей идет на смазывание подшипников распределительного вала, толкателей, их пят, опор штанг и втулок коромысел. Коренные подшипники коленчатого вала смазываются разбрызгиванием. Гидросистема автоматического управления вентилятором снабжается маслом из маслопровода, идущего в полость 24 оси толкателя. Вместо насоса предпусковой прокачки масла, приводимого в действие пусковым двигателем, здесь установлен масло вкачивающий насос 1 с электрическим приводом.

Смазывание топливного насоса 27 высокого давления - циркуляционное. Моторное масло в него поступает из смазочной системы двигателя по маслопроводу 28.

У дизеля ЯМЗ-240Б в смазочной системе шесть клапанов. Предохранительный клапан 10 основной секции 9 насоса отрегулирован на давление 0,70…0,75 МПа, такой же клапан б радиаторной секции 7 насоса - на давление 0,18…0,21 МПа. Предохранительный клапан 22 открывается при разности давлений до и после фильтра 0,25…0,30 МПа. Одновременно на щитке приборов загорается красная контрольная лампа «Фильтр забит». Сливной клапан 13 отрегулирован на давление 0.52…0,56 МПа. Перепускной клапан 2 маслозакачивающего насоса 1 поддерживает в полости нагнетания давление 1,1…1,3 МПа. Если оно становится выше, масло сливается в полость всасывания насоса. Запорный клапан этого насоса отрегулирован на давление 0,04 МПа.

Давление масла в смазочной системе при номинальной частоте вращения коленчатого вала и температуре охлаждающей жидкости 80…100°С должно быть 0,4…0,7 МПа, а. при минимальной частоте вращения вала - не менее 0,1 МПа.

Масло к деталям топливного насоса и регулятора поступает из смазочной системы дизеля.

Насосы дизелей СМД-60, СМД-62 и ЯМЗ-240Б, нагнетающие масло в смазочные системы (основную и радиаторную), когда двигатели работают, - шестеренные, двухсекционные, с предохранительным клапаном. Эти насосы приводятся во вращение от шестерни коленчатого вала.

Рис. 3. Схема смазочной системы дизеля ЯМЗ-240Б: 1 - маслозакачивающий насос; 2 - перепускной клапан маслозакачивающего насоса; 3 - запорный клапан маслозакачивающего насоса; 4 - канал; 5 - поддон блок-картера; 6 - предохранительный клапан радиаторной секции насоса; 7 - радиаторная секция насоса; 8 - заборная труба; 9 - основная секция насоса; 10 - предохранительный клапан основной секции насоса; 11, 12, 14, 16, 17 и 28 - маслопроводы; 13 - сливной клапан; 75 - фильтр; 18 - масляный радиатор; 19 - центрифуга; 20 - полость в переднем конце коленчатого вала; 21 - полость в шатунной шейке; 22 - предохранительный клапан; 23 - канал в шатуне; 24 - полость осей толкателя; 25 - крышка маслозаливной горловины; 26 - сапун; 27 - топливный насос высокого давления; 29 - канал в толкателе; 30 - канал в штанге; 31 - канал в регулировочном винте и коромысле

У дизеля СМД-60 и его модификаций установлены шестеренные, односекционные насосы для предпусковой прокачки масла. Они приводятся во вращение от промежуточной шестерни пускового двигателя.

На дизеле ЯМЗ-240Б имеется маслозакачивающий насос, конструкция которого мало отличается от конструкции насоса предпусковой прокачки масла дизеля СМД-60, но приводится он в действие от электродвигателя МН-1 постоянного тока.

У дизеля СМД-60 в качестве фильтра установлена полнопоточная масляная центрифуга 10 (см. рис. 2) такого же типа, как у дизеля А-41. Внутрь плунжерного предохранительного клапана центрифуги введен дополнительно шариковый клапан, уменьшающий влияние гидравлического удара на детали центрифуги при пуске холодного дизеля.

В фильтре 15 турбокомпрессора масло очищается, пройдя через отверстия сетчатого фильтрующего элемента.

В смазочной системе дизеля ЯМЗ-240Б имеется центрифуга 19 (см. рис. 3) такого же типа, как у дизеля А-41, и полнопоточный фильтр 15 со сменными фильтрующими элементами. Очищенное в центрифуге масло сливается в поддон блок-картера.

При длительной работе дизеля с полной нагрузкой температура масла поднимается выше 95°С.

При перегреве качество масла ухудшается, поэтому в смазочные системы подключают радиатор, в который оно нагнетается радиаторной секцией насоса.

Масляный радиатор 2 (см. рис. 4) дизеля СМД-60 состоит из двух бачков 3 и 23, соединенных двумя рядами стальных плоскоовальных трубок.

Масляный радиатор дизеля ЯМЗ-240Б - однорядный, трубчатый, трехсекционный. На его стальные овальные трубки навита по спирали стальная лента, увеличивающая поверхность охлаждения. Две секции радиатора входят в смазочную систему дизеля, а одна - в такую же систему коробки передач.

Рис. 4. Водяной радиатор дизеля СМД-60: 1 - шторка; 2 - масляный радиатор; 3 - верхний бачок масляного радиатора; 4 - пароотводящая трубка; 5 - трос; б - сердцевина водяного радиатора; 7 - крышка; 8 - верхний бак радиатора; 9 и 15 - трубопроводы; 10 и 17 - прокладки; 11 - верхняя опорная пластина; 12 - кожух; 13 - трубки; 14 - пластины; 16 - нижняя опорная пластина; 18 - хомут; 19 - шланг; 20 - болт; 21 - нижний бак радиатора; 22 - сливной кран; 23 - нижний бачок масляного радиатора

Масляный радиатор. При нормальном тепловом режиме работы двигателя температура масла находится в пределах 65…100°С. На тракторах и грузовых автомобилях при повышении температуры окружающего воздуха, а также при длительной работе двигателя на больших нагрузках и небольшой скорости движения необходимое охлаждение масла достигается подачей масла в масляный радиатор. На большинстве легковых автомобилей охлаждение масла происходит в результате естественной теплоотдачи через поверхность поддона картера, обдуваемого встречным потоком воздуха.

Контроль за работой смазочной системы. Неисправности и техническое обслуживание

Значение давления в смазочной системе двигателей показывает указатель давления масла (манометр), находящийся на панели приборов в кабине. В некоторых автомобилях на панели приборов имеются контрольные лампы аварийного снижения давления масла, а также указатели температуры масла в системе. Так, в двигателе автомобиля ВАЗ-21213 сигнальная лампа загорается при давлении масла 0,02…0,06 МПа.

При работе двигателя нужно систематически следить по контрольным приборам за температурой и давлением масла. Низкое давление в смазочной системе может быть следствием его утечки в маслопроводах, недостаточного уровня в поддоне картера, засорения сетки масляного насоса или фильтрующего элемента. Причиной снижения давления масла может быть износ подшипников коленчатого и распределительного валов. В этом случае двигатель направляют в ремонт. Причиной резкого падения давления может быть отсутствие масла в поддоне, выход из строя масляного насоса, датчика и указателя давления масла.

Техническое обслуживание смазочной системы двигателя заключается в поддержании необходимого уровня масла в поддоне картера, периодической очистке фильтров - центрифуг, замене фильтрующих элементов и масла. Количество масла контролируют по меткам масломерной линейки.

При ЕТО проверяют на слух работу масляной центрифуги. После остановки двигателя исправная центрифуга продолжает вращаться приблизительно 2…3 мин. При этом слышен своеобразный жужжащий звук. При ТО-1 очищают ротор центрифуги от отложений.

При ТО-2, если нет иных указаний завода-изготовителя, заменяют масло. Для этого сливают после прогрева двигателя горячее масло. Снимают, чистят и промывают ротор центрифуги или заменяют фильтры с фильтрующими элементами. После этого заполняют систему свежим маслом.

При ТО-3 одновременно с заменой масла промывают набивку сапуна и фильтр вентиляции картера.

Список литературы

1. Акимов А.П. и др. Учебник тракториста-машиниста второго класса/А.П. Акимов, Б. М Гельман, А М. Гуревич; Под ред. А.М. Гуревича. - М.: Агропромиздат, 1985. - 367 с, ил.

2. Богатырев А.В., Лехтер В.Р. Тракторы и автомобили / Под ред. А.В. Богатырева. - М.: КолосС, 2005. -400 с: ил.

трение смазочный масло двигатель

Размещено на Allbest.ru