МАСЛЯНЫЙ НАСОС ДВИГАТЕЛЯ ЗИЛ-130
Масляный насос двухсекционный, шестеренчатый. Верхняя секция его подает масло в систему смазки двигателя, а нижняя — в воздушно-масляный радиатор автомобиля ЗИЛ-130.
В корпусе 6 верхней секции насоса (рис. 58) установлен вал 5, на верхнем конце которого имеется паз. На этот конец вала надета центрирующая втулка 4, повышающая жесткость верхней части вала. В паз входит перо промежуточного вала привода насоса.
На валу 5 на сегментных шпонках установлены ведущие прямозубые шестерни 7 и 10 соответственно верхней и нижней секций насоса. Ведомая шестерня 14 верхней секции сидит на оси.
Верхняя секция отделяется от нижней промежуточной крышкой 13, в которой размещен редукционный клапан 3. Его плунжер поджимается цилиндрической пружиной. Клапан отрегулирован на давление 2,75—3 кгс/см2. При давлении ниже 2,75 кгс/см2 плунжер клапана упирается торцовой поверхностью в расточку крышки. По мере возрастания давления плунжер клапана перемещается по направляющей и при давлении 2,75—
3,0 кгс/см2 кромка плунжера открывает отверстие, через которое масло из линии нагнетания перепускается в линию всасывания.
Плунжер клапана под действием периодических импульсов давления, создаваемых зубчатым зацеплением, может колебаться с частотой
На некоторых режимах частота этих колебаний может совпадать с собственной частотой колебаний плунжера на пружине. Резонанс в этой системе сопровождается резким увеличением амплитуды колебаний плунжера, что иногда может быть причиной поломки его пружины.
Исследование колебаний плунжера редукционного клапана масляного насоса двигателя ЗИЛ-130 показало, что частота собственных колебаний плунжера значительно меньше частоты возбуждающих колебаний, а амплитуда колебаний его невелика (максимальная амплитуда не превышает 0,75 мм при частоте 70 Гц, рис. 59). Колебания исследованы с помощью специального малогабаритного дифференциального индуктивного датчика перемещений с сер-дечником из карбонильного железа, связанного с плунжером клапана. Датчик питался переменным током (частота 8 кГц).
Рис. 58. Масляный насос:
1 — корпус нижней секции; 2 — перепускной клапан; 3 — редукционный клапан; 4 — центрирующая втулка; 5 — вал масляного насоса; 6 — корпус верхней секции; 7 — ведущая шестерня верхней секции; 8 — пружинное кольцо; 9 — штифт; 10 — ведущая шестерня нижней секции; 11 — ведомая шестерня нижней секции; 12 — прокладки: 13 — промежуточная крышка; 14 — ведомая шестерня верхней секции
Характеристики верхней секции масляного насоса по противодавлению показаны на рис. 60. В рабочем диапазоне давлений насос имеет достаточно высокие объемный и гидравлический к. п. д. Гидравлический к. п. д. при давлении до 3,5 кгс/см2 в рабочем диапазоне частоты вращения колеблется от 0,82 до 0,87. Полный к. п. д. этой секции насоса при давлении 3,5 кгс/см2 находится в пределах 0,6—0,7.
Подача нижней секции насоса составляет примерно 40% подачи верхней секции.
В корпусе нижней секции расположен шариковый редукционный клапан с цилиндрической пружиной.
Давление, при котором открывается этот клапан, равно 1,2 кгс/см2, что предохраняет воздушно-масляный радиатор от разрушения при пуске двигателя на холодном масле.
На подачу масляного насоса влияет осевой зазор между торцами шестерен и корпусом насоса, равный 0,05—0,09 мм. Этот зазор создается с помощью тонких бумажных прокладок, устанавливаемых между каждым корпусом и промежуточной крышкой. В случае увеличения торцового зазора свыше 0,2 мм резко ухудшается гидравлический к. п. д. насоса. Так, при давлении
2,0 кгс/см2 в случае увеличения зазора с 0,2 до 0,3 мм гидравлический к. п. д. уменьшается с 0,72—0,73 до 0,56—0,60, а при за-зоре 0,4 мм этот к. п. д. равен всего 0,25—0,35 (при частоте вращения вала насоса 250—500 об/мин). Изменение радиального зазора в меньшей степени влияет на гидравлический к. п. д. насоса.
Некоторые параметры масляного насоса двигателя ЗИЛ-130 приведены в табл. 18.
18. Основные параметры масляного насоса
Между отдельными деталями двигателя, поверхности которых перемещаются одна относительно другой, возникает сила называемая силой терния. На преодоление сил трения затрачивается часть мощности двигателя; помимо этого трение приводит к износу деталей и их нагреву. Уменьшение сил трения достигается улучшением качества обработки поверхности, применением антифрикционных сплавов, шариковых и роликовых подшипников. Одним из наиболее эффективных способов уменьшения сил трения является смазка. Смазка, находящаяся между трущимися поверхностями, разделяет их, заменяя непосредственное трение деталей трением слоев смазки между собой. Помимо этого, масло охлаждает смазываемые детали и уносит твердые частицы, попавшие между ними.
В зависимости от размещения и условий работы деталей масло может подаваться под давлением, разбрызгиванием и самотеком. В автомобильных двигателях применяются все три способа подвода масла, при этом к наиболее нагруженным деталям масло поступает под давлением, а к остальным — разбрызгиванием и самотеком.
Для хранения, подвода, очистки и охлаждения масла применяют ряд приборов, маслопроводов и каналов, образующих систему смазки (система смазки двигателя ЗиЛ-130 на рис. 15).
Схема системы смазки двигателя ЗИЛ-130 показана на рис. 15, а. Масло из поддона картера через маслоприемник засасывается в масляный насос. Нижняя секция масляного насоса подает масло к радиатору, а оттуда в поддон катера двигателя. Верхняя часть под давлением через канал в задней перегородке блока цилиндров подает масло для очистки в корпус масляного фильтра.
Из фильтра масло поступает в распределительную камеру, расположенную в задней перегородке блока цилиндров, и далее в два продольных магистральных канала, выполненных в левом и правом рядах цилиндров. Из магистральных каналов масло под давлением подается к направляющим втулкам толкателей, к опорным шейкам распределительного вала — к шатунным подшипникам. Из переднего конца правого магистрального канала масло подается для смазки компрессора. В средней шейке распределительного вала выполнены отверстия, при совпадении которых с отверстиями в блоке цилиндров (1 раз при каждом обороте распределительного вала) пульсирующая струя масла подается в каналы головки цилиндров. Из этих каналов через пазы на опорных поверхностях стоек, оси коромысел и зазоры между стенками отверстий и болтом, проходящим через стойки, масло поступает внутрь полых осей коромысел (рис. 15, б) и через отверстия в стенках осей к втулкам.
Из зазора между осью коромысел и отверстием в коромысле масло через канал, выполненный в коротком плече, поступает для смазки сферических опор штанг (рис. 15, в), а часть его попадает на стержни клапанов и механизмы их поворотов. В передней шейке распределительного вала имеется канал для подачи масла под давлением к упорному фланцу. Остальные детали двигателя смазываются разбрызгиванием и самотеком.
На стенки цилиндров масло выбрызгивается из отверстий в теле шатунов в момент их совпадения с масляным каналом коленчатого вала (рис. 15, г). Масло, снимаемое со стенок цилиндров маслосъемным кольцом, через отверстия в канавке поршня отводится внутрь поршня и смазывает опоры поршневого пальца в бобышках поршня и верхней головке шатуна.
Распределительные шестерни смазываются маслом, поступающим самотеком по каналам для стока масла из головки цилиндров.
Масляный насос служит для создания необходимого давления в системе смазки. Насос (рис. 16) состоит из корпуса, внутри которого расположены одна или две пары шестерен. Одна из каждой пары шестерен насажена неподвижно на приводном валике, а другая свободно на оси. Приводной валик приводится в действие от косозубой шестерни на распределительном валу. При вращении шестерен насоса их зубья захватывают масло у входного отверстия, проносят у стенок корпуса и выдавливают в выходное отверстие.
В двигателе ЗиЛ-130 верхняя секция насоса подает масло в систему смазки и фильтр центробежной очистки, нижняя — к масляному радиатору.
Как в двигателе ЗиЛ-130 масляный насос расположен снаружи двигателя. Масло поступает к масляному насосу через маслоприемник с сетчатым фильтром.
Масляные фильтры. Качество масла в двигателе не остается постоянным, так как масло засоряется мелкой металлической пылью, появляющейся в результате износа деталей, частицами нагара, образовывающегося в результате сгорания его на стенках цилиндров. При высокой температуре деталей масло коксуется, образуются смолы и лакообразные продукты. Все эти примеси являются вредными и для их удаления применяют масляные фильтры.
На двигателях ЗиЛ-130 установлен фильтр центробежной очистки с реактивным приводом. Фильтр (рис. 17) состоит из корпуса с осью, где на подшипнике размещен – ротор с колпаком. Снизу ротора размещены два жиклера с отверстиями, направленными в разные стороны, и фильтрующая сетка. Колпак закреплен на оси ротора при помощи гайки и закрыт сверху неподвижным кожухом с барашковой гайкой. Ротор вращается под действием струй масла, выбрасываемого под давлением через два жиклера.
Масляный радиатор. В жаркое время года и при эксплуатации автомобиля в тяжелых дорожных условиях температура масла настолько повышается, что оно становится очень жидким и давление в системе смазки падает.
Для охлаждения масла и предотвращения его разжижения в систему смазки двигателей включен масляный радиатор, который состоит из двух бачков и горизонтальных трубок, расположенных между ними. Для увеличения поверхности охлаждения и повышения жесткости радиатора трубки скреплены металлическими ребрами. На автомобиле ЗИЛ-130 масляный радиатор выполнен в виде трубчатого змеевика с оребрением для увеличения поверхности теплоотдачи.
Масляный радиатор оказывает сравнительно небольшое сопротивление прохождению масла, в результате чего давление в системе может снизиться и подача масла к трущимся поверхностям уменьшится.
Для предотвращения этого явления масляный радиатор двигателя включается краном, перед которым установлен предохранительный клапан, перекрывающий доступ масла в радиатор при понижении давления в системе ниже 0,1 МПа.
Маслопроводы выполнены в виде латунных или прорезиненных трубок, соединяющих отдельные участки системы смазки и каналов, высверленных в блоке цилиндров, коленчатом валу, шатунах, осях коромысла, в коромыслах, корпусах фильтров и др.
Маслоналивные патрубки расположены сверху или сбоку двигателя и соединены с поддоном картера непосредственно через маслоналивную трубку. Маслоналивные патрубки имеют воздушные фильтры.
Контроль за уровнем масла в двигателе осуществляют масломерной линейкой, имеющей отметки «О» и «Полно». Необходимо следить, чтобы уровень масла был у отметки «Полно».
Вентиляция картера двигателя, В картере работающего двигателя через зазоры между зеркалом цилиндра и кольцами проникают пары топлива и отработавшие газы. Пары топлива конденсируются и разжижают смазку, а отработавшие газы, содержащие в себе пары воды и сернистые соединения, также отрицательно влияют на качество масла и уменьшают срок его службы. Удаляют прорвавшиеся в картер пары топлива и газы при помощи системы вентиляции картера.
В двигателе ЗИЛ-130 применена принудительная вентиляция картера (рис. 18). Чистый воздух попадает в картер двигателя через воздушный фильтр, объединенный с маслоналивным патрубком. Из патрубка воздух попадает в картер распределительных шестерен и в картер двигателя. Отсасываемый воздух проходит через уловитель, где отделяются частицы масла, затем через клапан и трубку попадает в центральную часть впускного трубопровода.
При работе двигателя с прикрытым дросселем под действием большого разрежения во впускном трубопроводе клапан поднимается, верхняя ступенчатая часть клапана входит в отверстие штуцера и уменьшает проходное сечение канала. Это сделано для того, чтобы уменьшить подсос постороннего воздуха и дать возможность двигателю устойчиво работать на холостом ходу. При работе с полностью открытым дросселем разрежение во впускном трубопроводе падает и клапан под действием собственного веса опускается вниз, открывая полностью проходное сечение канала.
Какое назначение масляного насоса в системе смазки двигателя?
Масляный насос служит для принудительной подачи масла к наиболее нагруженным деталям двигателя, а также к приборам его очистки и охлаждения.
Масляные насосы какого типа применяются на автомобильных двигателях?
На автомобильных двигателях применяются масляные насосы шестеренного типа, одно- и двухсекционные. Их устанавливают в поддоне картера (автомобили ГАЗ-24 «Волга», КамАЗ-5320) или снаружи на картере (автомобили ГАЗ-53А, ЗИЛ-130). Независимо от места расположения насоса его всасывающая полость обязательно соединяется трубопроводом с маслозаборником, погруженным в масло или (реже) плавающим на поверхности масла.
Как устроен и работает масляный насос двигателя автомобиля ЗИЛ-130?
Двухсекционный масляный насос двигателя автомобиля ЗИЛ-130 (рис.37, а) имеет корпус, состоящий из трех частей – верхней 15 (рис.37, б) для подачи масла в главную масляную магистраль, нижней 1, подающей масло в масляный радиатор, и средней 18, в которой расположен редукционный клапан. Он состоит из плунжера 5 с пружиной 6, закрываемого резьбовой пробкой 7, и служит для предохранения ее от разрыва при чрезмерном повышении давления (пуск холодного двигателя). Когда давление превысит 0,32 МПа, клапан открывается и перепускает масло из нагнетательной полости насоса во впускную. Части корпуса соединяются между собой болтами 25 с шайбами 24 через уплотнительные прокладки 16 и 19 и направляющие штифты 4. Между корпусом насоса и картером также устанавливается уплотнительная прокладка 14. В корпусе монтируется вал 12 с центрирующей втулкой 11. Он приводится во вращение от распределительного вала двигателя. На валу с помощью шпонок 10 и стопорных колец 13 закреплены прямозубые шестерни 17 (верхней) и 20, (нижней) секций. С этими шестернями находятся в постоянном зацеплении ведомые шестерни 8 и 3, свободно установленные на осях 9 и 2. В корпусе нижней секции установлен перепускной шариковый клапан 23, нагруженный пружиной 22 и закрываемый резьбовой пробкой 21. Он автоматически отключает поступление масла в масляный фильтр, когда его давление ниже 0,12 МПа, с тем, чтобы все масло поступало на смазку деталей двигателя.
Рис.37. Масляный насос двигателя автомобиля ЗИЛ-130:
а – насос в собранном виде; б – детали насоса; в – работа насоса; г – маслоприемник.
Работает насос так. При вращении вала 12 вращаются ведущие шестерни 17 и 20 (рис.37, в), которые приводят во вращение ведомые шестерни 8 и 3, поэтому в корпусе насоса создается разряжение, а в поддоне картера с помощью вентиляции картера все время поддерживается атмосферное давление. Благодаря этому создается разность давлений. Масло, проходя через сетчатый фильтр 27 (рис.37, г) маслозаборника 26, очищается от грубых частиц и по трубке 29 подводится во впускную полость насоса, где захватывается прямозубыми шестернями, подается в главную масляную магистраль (верхней секцией) и в масляный радиатор (нижней секцией). Трубка 29 крепится к картеру через уплотнительную прокладку 30 с тем, чтобы исключить подсасывание воздуха. Сетка 27 удерживается в корпусе 26 пружиной 28. Однако между корпусом и сеткой имеется в верхней части небольшая щель, через которую может проходить масло; преодолевая упругость пружины 28 в случае засорения сетки 27 с тем, чтобы пусть даже неочищенное, оно поступало в насос и на смазку деталей двигателя. После разборки, чистки или регулировки насоса его перед установкой на двигатель необходимо заполнить маслом.
Как устроен и работает масляный радиатор двигателя автомобиля ЗИЛ-130?
Масляный радиатор двигателя автомобиля ЗИЛ-130 (рис.38) состоит из двух бачков 1, соединенных между собой латунными или алюминиевыми трубками 4, к которым припаяны поперечные пластины для увеличения площади охлаждения. Радиатор установлен в кронштейны 3 и с помощью болтов 2 крепится на раме автомобиля перед радиатором системы охлаждения. Работает радиатор так. Масло из двигателя поступает через открытый кран 6 по трубопроводу 5 в масляный радиатор, где проходит по трубкам и отдает им тепло. Охлажденное масло по маслопроводу 8 и трубке 7 сливается в поддон картера двигателя.