Анализ применяемости гидронасосов системы смазки ДВС в транспортно-технологических машинах

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) современных транспортнотехнологических машин состоит из большого количества узлов и деталей (детали кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов), находящихся в постоянном движении, друг относительно друга, следовательно, подвержены трению и износу. В свою очередь, силы трения приводят к затрате мощности ДВС, а в ряде случаев делают его работу и вовсе невозможной – при трении детали нагреваются и расширяются, зазоры между ними уменьшаются и заполняются продуктами износа (мелкой стружкой и металлическими частицами). В результате воздействия данных факторов ДВС выходит из строя (происходит заклинивание).

Для минимизирования воздействия трения на движущие элементы, в ДВС предусмотрена система смазки. Главное, что выполняет система смазки – заменяет «сухое» трение на «мокрое», в результате трение между подвижными деталями снижается на порядок, и ДВС нормально функционирует. Следовательно, от технического состояния системы смазки во многом зависят работоспособность, надежность и эксплуатационные показатели ДВС и всей транспортно-технологической машины в целом.

Общий вид системы смазки ДВС современных транспортно-технологических машин с основными элементами представлен на рисунке 1.

Рис. 1. Система смазки ДВС

1 – маслозаливная горловина; 2 – подшипник распредвала; 3 – подшипник соединения коленвала с шатуном; 4 – подшипник коленвала; 5 – поддон (маслосборник); 6 – дополнительный фильтр; 7 – главный масляный канал; 8 – масляный фильтр; 9 – масляный насос;

10 – перфорированные отверстия коленвала; 11 – каналы подачи масла к основным подшипникам; 12 – кулачок распредвала; 13 – толкатель клапана; 14 – цилиндр;

15 – шатун клапана; 16 – клапан.

Система смазки ДВС обеспечивает следующие функции:

– снижает трение между подвижными элементами;

– отводит тепло от подвижных деталей;

– удаляет продукты износа;

– защищает поверхность деталей от коррозии.

Система смазки классифицируется на систему с «мокрым» и «сухим» картером. Общий вид систем смазки с «мокрым» и «сухим» картером представлен на рисунке 2.

Рис. 2. Системы смазки ДВС с «мокрым» и «сухим» картером

В системе с «мокрым» картером основной запас масла находится в поддоне картера и при работе ДВС масло подается к подвижным деталям масляным гидронасосом, а в системах с «сухим» картером основной запас масла находится в отдельном баке и подается к подвижным деталям с помощью масляного гидронасоса.

Система смазки с «сухим» картером применяется на гоночных, спортивных машинах и в некоторых моделях внедорожников. Для таких машин обычная система смазки не подходит. Это связано с тем, что при быстром движении в поворотах, при резких торможениях и ускорениях масло в поддоне ДВС слишком сильно «плещется» от одного края поддона к другому. При этом может оголиться масло-приемник, а само масло вспенивается. Это приводит к «масляному голоданию» ДВС или сильному падению давления в системе смазки. В результате происходит перегрев смазываемых деталей или выход их из строя ДВС. Даная система обеспечивает продолжительную работу на крутых подъемах, спусках и при кренах без утечки масла через уплотнительные манжеты коленчатого вала, а также дает возможность уменьшить высоту двигателя. Кроме того, при «сухом» картере масло в меньшей степени нагревается от горячих деталей и подвергается воздействию картерных газов, благодаря чему срок службы масла увеличивается. Наибольшее распространение в ДВС получили смазочные системы с «мокрым» картером, которые имеют более простое конструктивное исполнение в отличие от систем с «сухим» картером.

Важной частью системы смазки является гидронасос. Он создаёт давление в системе, и обеспечивает подачу рабочей жидкости ко всем подвижным элементам ДВС. Выделяют три вида масляных гидронасосов – шестерёнчатый, роторный и шиберный. Рассмотрим более подробно каждый из видов. Шестерёнчатый гидронасос включает в свое конструктивное исполнение две шестерни: ведущую и ведомую. Шестерёнчатые гидронасосы классифицируются на гидронасосы с внешним и внутренним зацеплением. Общий вид гидронасоса с внешним зацеплением представлен на рисунке 3.

Рис. 3. Гидронасос системы смазки ДВС с внешним зацеплением

1 – шестерня привода; 2 – крышка; 3, 7, 10 – втулки; 4 – вал ведущей шестерни; 5 – шестерня ведущая; 6 – корпус; 8 – ось ведомой шестерни; 9 – ведомая шестерня.

Гидронасос с внутренним зацеплением, отличается тем, что у ведущей шестерни предусмотрены внешние зубья. Данная шестерня размещается внутрь ведомой шестерни. Общий вид гидронасоса с внутренним зацеплением представлен на рисунке 4.

Рис. 4. Гидронасос системы смазки ДВС с внутренним зацеплением

1 – передний сальник коленчатого вала; 2 – корпус редукционного клапана; 3 – уплотнительное кольцо; 4 – маслоприёмник; 5 – корпус насоса;

6 – ведомая шестерня; 7 – ведущая шестерня; 8 – поршень редукционного клапана; 9 – пружина редукционного клапана; 10 – пробка;

11 – уплотнительное кольцо.

Следующий вид гидронасосов системы смазки ДВС – роторный. Данный гидронасос включает в свое конструктивное исполнение два ротора: ведущий и ведомый. По типу регулирования гидронасосы клас- сифицируются на регулируемые и нерегулируемые. Общий вид регулируемого и нерегулируемого гидронасоса представлен на рисунках 5 и 6.

A \ 5

Рис. 5. Регулируемый роторный гидронасос

1 – нагнетательная полость; 2 – внешний ротор; 3 – внутренний ротор; 4 – регулировочная пружина; 5 – всасывающая полость; 6 – приводной вал; 7 – подвижный статор; А – нагнетание рабочей жидкости; Б – всасывание рабочей жидкости.

Рис. 6. Нерегулируемый роторный гидронасос

1 – полость всасывания; 2 – масло; 3 – внешний ротор; 4 – нагнетательная полость; 5 – приводной вал; 6 – внутренний ротор.

Регулируемый роторный гидронасос в отличии от нерегулируемого имеет подвижный статор, который позволяет регулировать расход рабочей жидкости в зависимости от величины рабочего давления. В свою очередь нерегулируемый гидронасос работает посредством того, что рабочая жидкость подается в линию всасывания и далее захватывается лопастями роторов и подается в систему смазки ДВС.

Следующий вид гидронасосов системы смазки ДВС – шиберный. Данный гидронасос представляет собой рабочую камеру, в которую вставлен ротор цилиндрической формы с прорезями. В прорези ротора вставлены плоские пластины (шиберы), которые свободно перемещаются прорезях ротора. При вращении ротора, пространство между ним и стенками рабочей камеры гидронасоса делится на сектора. Образовавшиеся сектора захватывают рабочую жидкости и подают ее в нагнетательный канал.

Шиберные гидронасосы также классифицируются на регулируемые и нерегулируемые. Общий вид регулируемого и нерегулируемого гидронасоса представлен на рисунках 7 и 8.

Рис. 7. Регулируемый шиберный гидронасос

1 – винт; 2 – корпус; 3 – статор; 4 – ротор; 5 – пружина.

Рис. 8. Нерегулируемый шиберный гидронасос

1 – пластины; 2 – ротор; 3 – статор; 4 – всасывающий канал;

5 – нагнетательный канал.

В регулируемом шиберном гидронасосе предусмотрена возможность изменять рабочий объём, тем самым регулировать подачу рабочей жидкости в системе смазки ДВС. В свою очередь нерегулируемый гидронасос не имеет подвижного статора, и скорость подачи рабочей жидкости зависит от частоты вращения приводного вала.

Анализ научно-технической литературы [1-5] показал, что в настоящее время в конструкциях современных ДВС транспортно-технологических машин наибольшее распространение получил шестерёнчатый масляный гидронасос (рис. 3).

По данным заводов-изготовителей [6] при контроле технического состояния гидронасосов системы смазки ДВС наиболее важными техническими характеристиками (параметрами диагностирования) являются: подача рабочей жидкости, л/мин; давление на выходе, МПа; частота вращения приводного вала, мин-1.

Основные виды гидронасосов системы смазки ДВС современных транспортнотехнологических машин и параметры их технического диагностирования представлены в таблице 1.

Таблица 1. Марка и параметры диагностирования гидронасосов ДВС

Параметры диагностирования	Марка гидронасоса
	50-1403010-Б1	240-1403010	245-1403010	260-1011020	265-1011020	236-1011014-В3
Частота вращения вала, об/мин	2800	2320	2880	2910	2910	3100
Давление масла на выходе, МПа	0,7	0,7	0,8	0,6	0,6	0,6
Подача рабочей жидкости, л/мин	43	36	45	80	80	140
Приводная мощность, кВт	1,1	0,85	1,3	1,3	1,3	1,5
Температура масла, ºС	80

Анализ технических характеристик гидронасосов системы смазки ДВС (табл. 1) показал, что заводами-изготовителями установлено большое количество параметров диагностирования. Агрегаты имеют различное давление, подачу рабочей жидкости, приводную мощность и чистоту вращения вала, достоверно оценить техническое состояние кото- рых возможно только при помощи специализированных средств диагностирования.

Дальнейшие исследования будут направлены на анализ отечественных и зарубежных средств диагностирования гидронасосов системы смазки ДВС в условиях ремонтных предприятий и сервисных центров.